В условиях сухого и жаркого климата

В последние годы в связи с освоением новых регионов, расположенных в южной части страны, возникла необходимость возведения зданий и сооружений из железобетона в районах с сухим и жарким климатом.

● Под сухим и жарким климатом понимают метеорологические условия, характеризующиеся знойным летом продолжительностью более 100 сут в году со средней максимальной температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца 29°С и более при средней месячной относительной влажности наружного воздуха менее 40%.

В отличие от рассмотренных ранее условий работы конструкций, изготовляемых в нормальных условиях, влияние сухого и жаркого климата должно быть учтено уже на стадии приготовления, укладки и ухода за бетоном. Это вызвано тем, что температура воды, вяжущего и заполнителей существенно выше, чем в нормальных условиях, вследствие чего обезвоженные заполнители отсасывают воду в процессе укладки и уплотнения бетона. В контактной зоне цементного камня происходит обезвоживание и неполная гидратация вяжущего, полученная таким образом бетонная смесь насыщена значительным количеством воздуха. Указанные факторы приводят к значительному снижению прочности бетона. Поэтому при производстве работ в жаркий период должны быть приняты меры по защите составляющих бетона от чрезмерного нагрева, например, путем хранения их под навесом в увлажненном состоянии.

Существенного повышения прочности бетона в этом случае можно достичь путем применения пористого крупного заполнителя, поскольку вода, находящаяся в его порах, смачивает поверхность заполнителя, обеспечивая более полную гидратацию цемента.

Весьма важен уход за свежеуложенным бетоном, имеющий целью создание условий для протекания реакции гидратации вяжущего и предохранения бетонных элементов от возникновения и развития в них опасных величин собственных напряжений. Обычно в условиях сухого и жаркого климата начальный уход за свежеуложенным бетоном осуществляется покрытием из мокрого брезента или парусины, соломенных матов, установкой защитных щитов.

Для железобетонных конструкций, возводимых в условиях сухого и жаркого климата, применяют тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях. В качестве вяжущего для бетонов наиболее эффективными являются быстротвердеющие портландцемента, марка которых должна превышать класс бетона не менее чем в 1,5 раза в целях снижения усадочных и температурных деформаций твердеющего бетона и экономного расходования цемента. Бетоны на таких цементах имеют более высокую скорость начального твердения и меньшую способность к влагоотдаче, чем при применении обычных портландцементов. Это позволяет сократить продолжительность влажностного ухода за бетоном после его укладки в формы или в конструкцию. Кроме того, применение быстротвердеющих высокоактивных портландцементов дает возможность уменьшить начальную усадку бетона.

Применение пуццоланового портландцемента, шлакопортландцемента прочностью ниже 40 МПа и глиноземистого цемента для бетона, укладываемого в подземные конструкции в сухую жаркую погоду, не допускается.

Железобетонные элементы, работающие в условиях жаркого климата, при нагружении проходят те же стадии напряженно-деформированного состояния, что и элементы, работающие в нормальных климатических условиях. Поэтому расчет их прочности производится по формулам, приведенным в гл. 4 и 5. Однако поскольку температурно-влажностные условия жаркого климата снижают прочностные характеристики бетона, то вводятся понижающие коэффициенты к нормативным и расчетным сопротивлениям бетона. Значение коэффициентов условий работы бетона при сжатии γ_bt и при растяжении γ_tt принимают по табл. 15.1 в зависимости от массивности, уровня солнечной радиации и др.

 

Таблица 15.1.

Значения коэффициентов условий работы бетона

Влажность воздуха	Коэффициент условий работы бетона при сжатии γbt для конструкций, не защищенных (защищенных) от солнечной радиации, при hred, см
	hred<10	hred>10
<40 %	0,75(0,85) 0,65(0,75)	0,80(0,90) 0,70(0,80)

 

Примечания:

1) коэффициенты условий работы при растяжении γ_tt следует принимать на 0,1 меньше значений коэффициента γ_bt;

2) приведенная толщина сечения элемента h_red характеризует массивность конструкций и равна площади сечения, деленной на половину периметра сечения элемента, соприкасающегося с наружным воздухом;

3) значения коэффициента γ_bt даны над чертой по первой расчетной стадии и под чертой по второй расчетной стадии работы.

 

● Под первой расчетной стадией понимают нагревание конструкций до расчетной летней температуры наружного воздуха или остывание до расчетной зимней температуры наружного воздуха.

● Под второй расчетной стадией понимают длительное попеременное нагревание летом и охлаждение зимой до расчетных температур наружного воздуха.

Начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают по табл. 2.1 с умножением на коэффициент условий работы бетона β_b, учитывающий снижение модуля в условиях жаркого климата. Коэффициент β_b принимают для тяжелого бетона равным 0,85. Расчетные сопротивления арматуры принимают по табл. 2.2 без изменений.

Расчет конструкций в рассматриваемом случае производят на действие силовых факторов и температуры аналогично изложенному в 15.3.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ:

1. Два основных принципа сейсмозащиты.

2. Особенности конструктивных решений сейсмостойких зданий.

3. Расчет зданий на сейсмические воздействия.

4. Виды кратковременных динамических нагрузок и особенности их воздействия на сооружение.

5. Какое основное требование предъявляется к сооружениям, подверженным кратковременным динамическим воздействиям?

6. Конструктивные решения убежищ.

7. Сформулируйте предельные состояния железобетонных конструкций, подвергающихся кратковременным динамическим нагрузкам, и расскажите о способах их нормирования.

8. Виды диаграмм, используемых в расчетах железобетонных конструкций на кратковременные динамические нагрузки. В каких случаях они применяются?

9. Динамический расчет железобетонных балочных конструкций в упругой и пластической стадиях.

10. Какие виды бетона применяются для конструкций, работающих в условиях повышенных и высоких температур?

11. Как учитывается воздействие повышенных и высоких температур на прочностные свойства бетона и арматуры?

12. Особенности расчета сооружений на действие повышенных и высоких технологических температур.

13. Влияние низких температур на свойства бетона и арматуры. Как они учитываются при проектировании железобетонных конструкций?

14. От чего зависит и как учитывается влияние агрессивных сред на работу конструкций под нагрузкой?