За расчетную влажность наружного воздуха принимается среднемесячная относительная влажность воздуха во влажный период наиболее холодного месяца и в сухой период - наиболее жаркого месяца.

Продольные усилия и деформации в железобетонных конструкциях вызываются изменением средней температуры и влажности сечения. Усилия и деформации из плоскости конструкции возникают при изменении перепада температуры и влажности по толщине элемента. Расчет на воздействие средней температуры и влажности и перепада температуры и влажности производится раздельно. При совместном воздействии средней температуры и влажности и перепада температуры и влажности усилия и деформации алгебраически суммируются на основе принципа независимости действия сил.

3.10 Расчет производится на наиболее неблагоприятные сочетания летней и зимней температуры и влажности, которые могут быть как в период строительства, так и в период эксплуатации конструкции. В период строительства расчет производится как для неотапливаемых зданий. В период эксплуатации расчет ведется на совместное воздействие температуры, солнечной радиации, влажности и усадки бетона при их неблагоприятном сочетании.

3.11 В эксплуатационный период рассматривают две расчетные стадии работы статически неопределимой железобетонной конструкции:

первая стадия - первое замораживание до расчетной зимней температуры бетона конструкции при кратковременной нагрузке;

вторая стадия - длительное попеременное замораживание и оттаивание при продолжительном действии нагрузки.

При первом замораживании возникают наибольшие усилия от воздействия температуры и влажности воздуха. При длительном попеременном замораживании и оттаивании бетона происходит снижение прочности и жесткости железобетонных элементов, уменьшение усилий и увеличение деформаций от температурно-влажностных воздействий и от продолжительного действия нагрузки.

Расчет статически определимых железобетонных конструкций следует производить только на длительное переменное замораживание и оттаивание и продолжительное действие нагрузки.

3.12 Расчетную зимнюю температуру бетона допускается принимать одинаковой по всему поперечному сечению железобетонной конструкции в открытых сооружениях, неотапливаемых зданиях и в отапливаемых зданиях в период строительства, а также в фундаментах (обвязочных балках), ростверках, прогонах и в верхней части свай, находящейся над поверхностью грунта. В нижней части свай, находящейся в мерзлом грунте, расчетная зимняя температура бетона принимается равной расчетной зимней температуре грунта на глубине 0,5 м от поверхности.

Таблица 3.2

Климатические районы	Климатические подрайоны	Среднемесячная температура воздуха в январе, °С	Средняя скорость ветра за три зимних месяца, м/с	Среднемесячная температура воздуха в июле, °С	Среднемесячная относительная влажность воздуха в июле, %
I	IA	От -32 и ниже	-	От +4 до +19	-
	IБ	От -28 и ниже	5 и более	От 0 до +13	Более 75
	IB	От -14 до -28	-	От +12 до +21	-
	IГ	От -14 до -28	5 и более	От 0 до +14	Более 75
	IД	От -14 до -32	-	От +10 до +20	-
II	IIА	От -4 до -14	5 и более	От +8 до +12	Более 75
	IIБ	От -3 до -5	5 и более	От +12 до +21	Более 75
	IIВ	От -4 до -14	-	От +12 до +21	-
	IIГ	От -5 до -14	5 и более	От +12 до +21	Более 75
III	IIIA	От -14 до -20	-	От +21 до +25	-
	IIIБ	От -5 до +2	-	От +21 до +25	-
	IIIB	От -5 до -14	-	От +21 до +25	-
Примечание - Климатический подрайон IД характеризуется продолжительностью холодного периода года (со средней суточной температурой воздуха ниже 0 °С) 190 дней в году и более.

3.13 Железобетонные конструкции в зависимости от условий эксплуатации подразделяются на:

а) надземные железобетонные конструкции, располагающиеся выше отметки 0,5 м над дневной поверхностью грунта и защищенные от атмосферных осадков, а также подвергающиеся воздействию атмосферных осадков, ветра, солнечной радиации, изменению температуры воздуха, действию капиллярного подсоса влаги;

б) железобетонные конструкции, находящиеся ниже отметки 0,5 м над дневной поверхностью земли и на - 1,2 м ниже уровня земли - в зоне сезонного оттаивания грунта (в деятельном слое). Бетон в этой зоне подвергается переменному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии. Наиболее интенсивно это происходит ниже уровня дневной поверхности грунта, а также на границе «сезонно-замерзающий слой - вечномерзлый грунт», где накапливаются воды, содержащие соли;

в) железобетонные конструкции, находящиеся ниже глубины сезонного промерзания, где не проявляется влияние сезонных колебаний температур, не испытывают значительных температурно-влажностных воздействий окружающей среды;

г) железобетонные конструкции на глубине более 10 м, находящиеся в зоне стабильных температур.

4 Материалы для железобетонных конструкций

Бетон

4.1 Для железобетонных конструкций, сооружаемых в холодном климате и на вечномерзлых грунтах, следует применять тяжелый бетон со средней плотностью 2200 - 2500 кг/м³, который в зависимости от условий работы отвечает требованиям по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости, изложенным в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Группа конструкций	Условия работы конструкции		Минимальный класс бетона по прочности на сжатие В	Минимальные марки бетона		Минимальное воздухововлечение, %
Группа конструкций	Характеристика режима работы	Расчетная зимняя температура наружного воздуха	Минимальный класс бетона по прочности на сжатие В	по морозостойкости F	по водонепроницаемости W	Минимальное воздухововлечение, %
1	Железобетонные конструкции, расположенные в сезоннооттаивающем слое грунта и подвергающиеся попеременному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии	Ниже минус 40 °С	35	400	10	4
1		Ниже минус 20 °С до минус 40 °С включительно	30	200	8	4
2	Наземные железобетонные конструкции, подвергающиеся воздействию атмосферных осадков и попеременному замораживанию и оттаиванию	Ниже минус 40 °С	30	200	8	4
2		Ниже минус 20 °С до минус 40 °С включительно	25	150	6	4
3	Железобетонные конструкции, защищенные от атмосферных осадков и подвергающиеся замораживанию и оттаиванию	Ниже минус 40 °С	25	150	6	-
3		Ниже минус 20 °С до минус 40 °С включительно	25	150	6	-
Примечания 1 Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно п. 3.5. 2 Марки по морозостойкости и водонепроницаемости для конструкций водоснабжения и канализации, а также для свай и свай-оболочек следует назначать согласно требованиям соответствующих нормативных документов.

4.2 Замораживание бетона до приобретения им указанных в табл. 4.1 свойств не допускается.

При этом в обязательном порядке должны соблюдаться особенности производства бетонных работ в зимних условиях и в зоне вечномерзлых грунтов согласно СНиП 3.03.01.

Для приготовления бетонных смесей с противоморозными, воздухововлекающими и микрогазообразующими добавками рекомендуется применять портландцемент с содержанием C₂S ≥ 55 % и С₃А ≤ 8 %, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178, или сульфатостойкий портландцемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 22266. Расход цемента не более 450 кг/м³ с водоцементным отношением не более 0,5 для бетонов классов В20 - В30; 0,45 - для бетонов В35 - В45 и 0,4 - для бетонов В50 - В60. Рекомендуется также применять шлакопортландцемент марок 400 и 500, удовлетворяющий ГОСТ 10178. Минимальное воздухововлечение 4 %.

4.3 Для железобетонных конструкций рекомендуется применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В25.

4.4 Расчетные сопротивления бетона в зависимости от его класса принимают по СП 52-101. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию R_b умножаются на коэффициент условия работы γ_b. При воздействии низкой температуры значение коэффициента γ_b принимают по табл. 4.2.

Таблица 4.2

Условия работы	Группа конструкций по табл. 4.1	Значения коэффициента γ_b при расчетной зимней температуре, °С
Условия работы	Группа конструкций по табл. 4.1	-20	-40	-60
Первое замораживание	1	1,8	2,1	2,4
	2	1,5	1,7	1,9
	3	1,2	1,3	1,4
Переменное замораживание и оттаивание	1	0,75	0,70	0,65
	2	0,80	0,75	0,70
	3	0,85	0,80	0,75
Примечание - Для промежуточных значений расчетной зимней температуры значение коэффициента γ_b определяется интерполяцией.

4.5 Расчетные значения сопротивления бетона растяжению R_bt при расчете на первое замораживание умножают на коэффициент условий работы бетона

γ_bt = 1,1γ_b. (4.1)

и при расчете на переменное замораживание-оттаивание - на коэффициент

γ_bt = 0,9γ_b. (4.2)

4.6 Значение модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Е_b принимают по СП 52-101.

4.7 При расчете статически неопределимых конструкций на кратковременное действие нагрузки при первом замораживании бетона начальный модуль упругости бетона рекомендуется определять по формуле

E_bt = E_b · β_b. (4.3)

Коэффициент β_b учитывающий увеличение модуля упругости бетона при первом замораживании, определяют по табл. 4.3.

Таблица 4.3

Группа конструкций по табл. 4.1	Значение коэффициента β_b в расчете на первое замораживание при расчетной зимней температуре, °С
Группа конструкций по табл. 4.1	-20	-40	-60
1	1,1	1,3	1,3
2	1,3	1,4	1,5
3	1,5	1,6	1,7
Примечание - Для промежуточных значений расчетной зимней температуры значения β_b определяются интерполяцией.

4.8 Относительные деформации бетона при сжатии в зависимости от расчетной зимней температуры при замораживании бетона и непродолжительном нагружении приведены в табл. 4.4 и при переменном замораживании и оттаивании бетона и продолжительном действии нагрузки даны в табл. 4.5.

Таблица 4.4

Группа конструкций по табл. 4.1	Расчетная зимняя температура, °С	Относительная деформация бетона при сжатии от непродолжительного нагружения при замораживании
Группа конструкций по табл. 4.1	Расчетная зимняя температура, °С	ε_b₀·10^-4	ε_b₂·10^-4	ε_b_1,_red·10^-4
1	-20	26	41	20
1	-40, -60	30	50	22
2	-20	24	39	18
2	-40, -60	28	47	20
3	-20	22	37	16
3	-40, -60	26	44	18

Таблица 4.5

Группа конструкций по табл. 4.1	Расчетная зимняя температура, °С	Относительная деформация бетона при сжатии от продолжительного нагружения при переменном замораживании и оттаивании
Группа конструкций по табл. 4.1	Расчетная зимняя температура, °С	ε_b₀·10^-4	ε_b₂·10^-4	ε_b_1,_red·10^-4
1	-20	35	55	25
1	-40, -60	45	65	35
2	-20	30	50	20
2	-40, -60	40	60	30
3	-20	25	45	15
3	-40, -60	35	55	25

4.9 При продолжительном действии нагрузки в условиях переменного оттаивания-замораживания значения начального модуля деформаций бетона определяют по следующей формуле:

E_b_,_τ = E_b/(I - φ_b_,cr), (4.4)

где φ_b_,_cr - коэффициент ползучести бетона, который при переменном замораживании и оттаивании принимают по табл. 4.6.

Таблица 4.6

Группа конструкций по табл. 4.1	Значение коэффициента ползучести бетона φ_b_,_cr при расчете на длительное действие нагрузки и переменного замораживания и оттаивания при классе бетона
Группа конструкций по табл. 4.1	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
1	7,0	6,0	5,2	4,8	4,4	3,8	3,2	2,8	2,6
2	4,1	3,6	2,8	2,5	2,2	2,0	1,9	1,8	1,7
3	2,5	2,2	2,0	1,8	1,6	1,5	1,4	1,3	1,2

4.10 При расчете железобетонных элементов по деформационной модели используют диаграммы состояния бетона. В качестве расчетных диаграмм состояния бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформациями, принимают трехлинейную (при расчете образования трещин) и двухлинейную диаграммы (рис. 4.1).

4.11 При трехлинейной диаграмме (рис. 4.1а) сжимающие напряжения бетона σ_b в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона ε_b определяют по формулам

при 0 ≤ ε_b ≤ ε_b₁

σ_b = E_btε_b; (4.5)

при ε_b₁ ≤ ε_b ≤ ε_b₀

(4.6)

при ε_b₀ ≤ ε_b ≤ ε_b₁

σ_b = R_b. (4.7)

Значения напряжения σ_b₁ принимают

σ_b₁ = 0,6R_b. (4.8)

Значения относительных деформаций ε_b₁ принимают

(4.9)

4.12 При двухлинейной диаграмме сжимающее напряжение бетона в зависимости от относительных деформаций ε_b определяют по формулам

при 0 ≤ ε_b ≤ ε_b_1,_red

σ_b = E_b_,redε_b; (4.10)

при ε_b_1,red ≤ ε_b ≤ ε_b₂

σ_b = R_b. (4.11)

Значение приведенного модуля упругости бетона E_b_,_red принимают

(4.12)

а)

б)

а - трехлинейная; б - двухлинейная; 1 - при 20 °С; 2 - при замораживании; 3 - при попеременном замораживании и оттаивании

Рисунок 4.1 - Диаграммы состояния сжатого бетона

4.13 Значения коэффициента поперечной деформации бетона допускается принимать при отрицательной температуре до -40 °С ν_bp = 0,23 и при -60 °С ν_bp = 0,25.

4.14 Температурные деформации бетона при воздействии низкой температуры в основном зависят от его влажности. При понижении температуры до -20 °С происходит сокращение матрицы бетона, и вода в больших порах начинает замерзать. Замерзание воды сопровождается увеличением объема. При дальнейшем понижении температуры до -40 °С и -60 °С вода замерзает во всех порах, и лед, проходя пять фаз своего состояния, увеличивается в объеме и создает на матрицу бетона большое давление, и происходит некоторое увеличение объема бетона. Чем больше влажность бетона, тем больше происходит увеличение объема бетона, и коэффициент температурной деформации увеличивается.

4.15 При повышении температуры с -60 °С до -20 °С происходит дополнительное расширение льда, появляются трещины в матрице бетона, и бетон дополнительно увеличивает свои размеры.

Бетон на портландцементе нормальной влажности 2 - 3 % как при замораживании до -20 °С, так и при оттаивании имеет наибольший отрицательный коэффициент температурной деформации (кривая 3 на рис. 4.2). Бетон влажностью 3,5 - 4,5 % имеет меньший отрицательный коэффициент температурной деформации (кривая 2) при замерзании и положительный коэффициент α_bt при оттаивании. У бетона, находящегося в водонасыщенном состоянии влажностью 5 - 8 %, даже при замораживании до -60 °С коэффициент α_bt имеет положительное значение и при оттаивании он еще увеличивается (кривая 1). Коэффициенты температурной деформации для бетона на шлакопортландцементе приведены на рис. 4.3.

_______ при замораживании; ---------- при оттаивании;
1, 2, 3 - условия работы конструкции по табл. 4.1

Для бетона с карбонатным заполнителем α_bt·10^-6/°С принимают на 1·10^-6/°С меньше по абсолютному значению

Рисунок 4.2 - Коэффициент температурной деформации бетона на портландцементе с силикатным заполнителем

_______ при замораживании; ---------- при оттаивании;
1, 2, 3 - условия работы конструкции по табл. 4.1

Для бетона с карбонатным заполнителем α_bt·10^-6/°С принимают на 1·10^-6/°С меньше по абсолютному значению

Рисунок 4.3 - Коэффициент температурной деформации бетона на шлакопортландцементе с силикатным заполнителем

4.16 Наибольшую влажность бетон имеет непосредственно после изготовления конструкции, затем он высыхает до равновесной влажности с окружающей средой. Высыхание бетона сопровождается развитием деформаций усадки бетона. Расчетные предельные значения деформаций усадки бетона ε_cs даны в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Влажность воздуха, %, наиболее сухого месяца района строительства	Предельные деформации усадки ε_cs·10^-6 бетона с осадкой стандартного конуса 3 - 8 см для конструкций, не защищенных от воздействия солнечной радиации, в зависимости от h_red, см
	3,5	5	10	20	50	100 и более
40	680	600	500	440	400	370
60	580	500	400	340	300	260
75	500	420	320	260	220	180
90	430	340	240	190	170	170
Примечания 1 Для конструкций, защищенных от воздействия солнечной радиации, значения деформаций усадки умножают на 0,85. 2 Значения деформаций усадки при подвижности бетонной смеси по осадке стандартного конуса, см, умножают на 1,1 при 9 - 14 и 1,25 при 15 и более.

4.17 Приведенная высота сечения элемента h_red характеризует массивность конструкции и равна площади поперечного сечения, деленной на половину периметра открытого для высыхания бетона.

4.18 При увеличении влажности окружающей среды происходит набухание бетона. Коэффициент линейного набухания бетона принимают равным α_w = 5·10^-3 (мм/мм)/(г/г).

Арматура

4.19 При назначении классов и видов арматуры для железобетонных конструкций, работающих при воздействии низких климатических температур (предложение С.А. Мадатяна, НИИЖБ), следует учитывать следующее их возможное влияние на свойства стали:

- повышение вероятности возникновения хрупких разрушений вследствие воздействия нагрева при сварке арматуры, в особенности в сочетании с динамической и многократно повторяющейся нагрузкой, а также в зависимости от содержания в стали углерода и легирующих элементов и особенностей технологии изготовления арматуры;

- изменение диаграммы деформирования арматуры, выражающееся в возможном увеличении предела текучести и модуля упругости, а также в уменьшении пластичности.

4.20 В условиях холодного климата следует применять следующую стальную арматуру, отвечающую требованиям государственных стандартов и технических условий:

- горячекатаную гладкую класса А240(А-I) по ГОСТ 5781;

- горячекатаную кольцевого периодического профиля классов А300(А-II), А400 (А-III) по ГОСТ 5781;

- термомеханически упрочненную серповидного профиля классов А500С по СТО АСЧМ 7-93, ТУ 14-1-5254-94 и другим техническим условиям;

- термомеханически упрочненную и горячекатаную серповидного профиля класса А500С по ГОСТ Р 52544;

- холоднодеформированную волочением с последующей накаткой периодического профиля класса Вр-I по ГОСТ 6727;

- холоднодеформированную прокаткой периодического профиля класса В500С по ГОСТ Р 52544.

Преимущественно рекомендуется применять арматуру с гарантией ударной вязкости северного исполнения горячекатаную класса Ас300 (Ас-II) по ГОСТ 5781 и термомеханически упрочненную класса Ас500С по ТУ 14-1-5543.

При низкой температуре до -60 °С увеличивается предел текучести арматуры в среднем на 8 - 10 % и модуль упругости арматуры на 2 - 3 %. Однако это допускается не учитывать в расчете железобетонных конструкций, и расчетные сопротивления и модуль упругости принимают по СП 52-101.

4.21 Предельные отрицательные температуры применения арматуры в зависимости от ее класса и вида (горячекатаная, термомеханически упрочненная, холоднотянутая и холоднокатаная), наличия сварных соединений и назначения зданий (степень ответственности, отапливаемые и неотапливаемые) приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8

Класс арматуры и состояние стали	Марка стали	Условия применения арматуры при статической, динамической и многократно повторяющейся нагрузках
		В зданиях II и III уровней ответственности по ГОСТ 27751				В зданиях I уровня ответственности по ГОСТ 27751 при температуре до -70 °С
		В отапливаемых и неотапливаемых зданиях и при температуре до -30 °С	В неотапливаемых зданиях при температуре, °С
			до -40	до -55	до -70
А240(А-I) горячекатаная	Ст 3 сп	+	+	+	+	+
А240(А-I) горячекатаная	Ст3пс, кп	+	+	+⁵	-	-
А300(А-II) горячекатаная	Ст5сп, пс	+	+	+⁵	-	-
А300(А-II) горячекатаная	18Г2С	+	+	+⁵	-	-
Ас300(Ас-II) горячекатаная	10ГТ	+	+	+	+	+
А400(А-III) горячекатаная	35ГС	+	+	-	-	-
А400(А-III) горячекатаная	25Г2С	+	+	+	-	-
А500С термомеханически упрочненная и горячекатаная	-¹	+	+	+	-	-
А500С термомеханически упрочненная и горячекатаная	-²	+	+	+	+	-
Ас500С	-²	+	+	+	+	+
В500 холоднодеформированная	-³	+	+	+⁵	-	-
В500 холоднодеформированная	-⁴	+	+	+	-	-
¹ Химический состав стали отвечает требованиям нормативных документов (СТО АСЧМ 7-93, ТУ 14-1-5254 и т.п.) в части максимального содержания углерода и основных легирующих элементов. ² Химический состав стали отвечает требованиям нормативных документов (ГОСТ Р 52544-2006, ТУ 14-1-5543 и т.п.) как в части максимального, так и минимального содержания углерода и основных легирующих элементов. ³ Арматура, изготовляемая по технологии волочения с последующей накаткой периодического профиля (Вр-1 по ГОСТ 6727). ⁴ Арматура, изготовляемая по технологии холодной прокатки (по ГОСТ Р 52544, ТУ 14-1-5544 и т.п.). ⁵ При условии отсутствия сварки при переработке арматуры.

4.22 Значения относительных деформаций арматуры ε_s₀ определяют как упругие при значении сопротивления арматуры R_s.

(4.13)

4.23 Коэффициент линейной температурной деформации арматуры в зависимости от низкой температуры принимают по табл. 4.9.

Таблица 4.9

Значения коэффициента температурной деформации α_st·10^-6, град^-1, при низкой температуре, °С
20	-20	-30	-40	-50	-60	-70
11,5	11,4	11,2	11,0	10,8	10,6	10,4

4.24 В качестве расчетной диаграммы деформирования арматуры, устанавливающей связь между напряжениями σ_s и относительными деформациями арматуры ε_s, принимают двухлинейную диаграмму (рис. 4.4), используемую при расчете железобетонных элементов по деформационной модели. Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми.

Напряжения в арматуре σ_s определяют в зависимости от относительных деформаций ε_s согласно диаграмме состояния арматуры по формулам:

при 0 ≤ ε_s ≤ ε_s₀ σ_s = ε_sE_s; (4.14)

при ε_s₀ ≤ ε_s ≤ ε_s₂ σ_s = R_s; (4.15)

Значения относительных деформаций ε_s₀ принимают по формуле (4.13).

Значения R_s и E_s - по п. 2.22.

Значение предельной относительной деформации ε_s_,_ult (ε_s₂) принимают по табл. 4.10.

Таблица 4.10

Расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С	Предельные относительные деформации арматуры ε_s_,_ult (ε_s₂)
Расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С	А240, А300, А400, А400С, А500С, B500(Bp-I), B500C	Ас300, Ас500С
До -30	0,025	0,025
От -30 до -55	0,023
От -55 до -70	0,021

5 Расчет деформаций железобетонных элементов от воздействия холодного климата

5.1 При изменении температуры и влажности укорочение или удлинение оси железобетонного элемента и ее кривизну определяют как для бетонного элемента.

5.2 При расчете по первой расчетной стадии работы в холодное время года:

1. На понижение температуры:

укорочение оси элемента

ε₀ = Δt_cα_btγ_t (5.1)

кривизну оси элемента

(5.2)

Значения коэффициента температурной деформации бетона α_bt принимают по рис. 4.2 или 4.3 при замораживании для расчетной зимней температуры наружного воздуха. Средняя температура сечения элемента Δt_c и перепад температуры по высоте сечения элемента V_c принимают по приложению А.

2. На понижение влажности:

укорочение оси элемента

ε_cs = ε_csiγ_cs (5.3)

кривизна оси элемента

(5.4)

Значение ε_csi для бетонного элемента принимают равным предельной деформации усадки бетона по табл. 4.7. Уменьшение деформаций усадки бетона в железобетонных элементах за счет армирования допускается определять по формуле

ε_cs = (1 - 0,2μ)ε_csi, (5.5)

где μ - процент армирования.

3. На повышение влажности:

удлинение оси элемента

ε_w = α_wΔW_cγ_w (5.6)

кривизна оси элемента

(5.7)

Значения коэффициента линейного набухания бетона α_w принимают по п. 4.18 и значения средней расчетной влажности бетона ΔW_c и расчетного перепада влажности V_tc в холодное время года принимают по приложению Б.

5.3 Деформации от воздействия климатической температуры и влажности при расчете по первой и второй группам предельного состояния умножают на коэффициент надежности по температуре γ_t = 1,1 и на коэффициенты надежности по усадке бетона γ_cs = 1,2 и набухания γ_w = 1,3.

5.4 При расчете по второй расчетной стадии работы в условиях длительного попеременного замораживания и оттаивания:

на понижение температуры в холодное время года. Кроме температурных деформаций бетона учитывают деформации усадки бетона, вызванные снижением влажности или деформации набухания бетона от повышения влажности.

Деформацию оси элемента и ее кривизну определяют:

1. При понижении температуры и влажности

ε_t_,_cs = -Δt_cα_btγ_t - ε_csγ_cs; (5.8)

(5.9)

2. При понижении температуры и повышении влажности

ε_t_,_w = -Δt_bα_btγ_t + ΔW_cα_wγ_w; (5.10)

(5.11)

3. При повышении температуры и понижении влажности

ε_t_,_cs = Δ_wα_btγ_t - ε_csγ_cs; (5.12)

(5.13)

4. При повышении температуры и влажности

ε_t_,_w = Δt_wα_btγ_t + ΔW_wα_wγ_w; (5.14)

(5.15)

Значения α_bt, Δt_c, V_c, ε_cs, α_w, ΔW_c, V_ic, γ_t, γ_cs и γ_w - по п.п. 5.2 и 5.3.

Значения средней расчетной влажности ΔW_w и расчетного перепада влажности V_iw - по приложению Б.

5.5 Если деформации оси элемента и ее кривизна от изменения температуры и влажности имеют разные знаки или направления, то разрешается учитывать деформации и кривизны только от наиболее неблагоприятного воздействия.

5.6 Деформации укорочения бетона от усадки ε_cs для сборных железобетонных элементов уменьшают на 70 %.

6 Расчет железобетонных конструкций в холодном климате

6.1 Расчет железобетонных конструкций в холодном климате по прочности сечений, по раскрытию трещин и деформаций производят по СНиП 52-01 и СП 52-101 с учетом воздействия низкой климатической температуры и изменяющейся относительной влажности наружного воздуха, согласно дополнительным рекомендациям, изложенным в настоящем Своде правил.

6.2 При расчете железобетонных конструкций сначала устанавливают группу конструкции в зависимости от режима ее работы (табл. 4.1). Для принятой группы конструкций в зависимости от условий эксплуатации и расчетной зимней температуры района строительства находят значения коэффициента γ_b (табл. 4.2), коэффициента β_b (табл. 4.3) и коэффициента ползучести бетона φ_b_,_cr (табл. 4.6).

6.3 Расчет статически неопределимых конструкций производят по формулам строительной механики на совместное воздействие нагрузки и усилий от изменения температуры и влажности наружного воздуха согласно указаниям СП 52-103. Если определение усилий от воздействия температуры и влажности в статически неопределимой системе производится методом сил, то перемещения Δ_it в основной системе в i-м направлении, вызванные воздействием температуры, равны

(6.1)

где - изгибающий момент и продольная сила в сечении х элемента основной системы от действия в i-м направлении соответствующей единичной силы;

- кривизна и деформации оси элемента в сечении х, вызванные воздействием температуры, определяемые по разделу 5. Аналогично определяют перемещения Δ_iw и Δ_ics от воздействия влажности.

6.4 Расчетный изгибающий момент от перепада температуры и влажности по высоте сечения при равномерном распределении по длине элемента, заделанного на опорах от поворота, а также в замкнутых рамах кольцевого и прямоугольного очертаний, имеющих одинаковые сечения, определяют по формуле

(6.2)

где - кривизна оси элемента от перепада температуры и влажности по высоте сечения элемента, определяемая по формулам (5.2, 5.4, 5.7);

D - изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента, определяемая по формуле

D = E_b₁J_red, (6.3)

где E_b₁ - модуль деформаций бетона, определяемый в зависимости от продолжительности действия нагрузки в условиях эксплуатации.

Значения модуля деформаций бетона E_b₁ принимают равными при непродолжительном действии нагрузки и первом замораживании

E_b₁ = 0,85E_bt. (6.4)

Значения E_bt определяют по формуле (4.3).

При продолжительном действии нагрузки и попеременном замораживании и оттаивании значения E_bt определяют по формуле (4.4).

6.5 Момент инерции приведенного поперечного сечения I_red относительно его центра тяжести определяют при наличии или отсутствии трещин по общим правилам сопротивления упругих элементов с учетом сжатого бетона, сжатой и растянутой арматуры по СП 52-101 и изменения свойств бетона от воздействия холодного климата.

Допускается момент инерции I_red определять как для сплошного тела по общим правилам сопротивления упругих элементов без учета арматуры. В этом случае для прямоугольного сечения

(6.5)

Если могут образовываться трещины, то разрешается это учитывать приближенным способом: значения приведенного момента инерции, вычисленные по формуле (6.5), умножают на коэффициент 0,8.

6.6 При изменении температуры и влажности бетона в свободном элементе (п. 6.4) возникает продольная сила, которая равна

N_t_,w,cs = ε_t_,w,csE_b₁A, (6.6)

где ε_t_,_w_,_cs - деформация оси свободного элемента, вызванная изменением температуры, набуханием и высыханием бетона (разд. 5).

Эта сила создает момент

M_t_,w,cs = N_t_,w,cse, (6.7)

где е - эксцентриситет продольной силы относительно оси нормальной плоскости действия изгибающего момента и проходящей через центр тяжести приведенного поперечного сечения элемента, заделанного на опорах;

А - площадь поперечного сечения элемента.

7 Расчет усилий от воздействия температуры и влажности воздуха

7.1 Расчет усилий в рамной конструкции свайного фундамента от воздействия температуры и влажности воздуха и нагрузки производят методом строительной механики, принимая жесткость сечений согласно п. 6.4.

Максимальный изгибающий момент возникает в заделке крайней сваи в грунт или в местах заделки верха сваи в фундаментную балку (рис. 7.1 и 7.2). Железобетонную сваю рассматривают как стойку, заделанную в грунт.

Расчет статически неопределимого свайного фундамента ведут по двум стадиям работы:

первая стадия - замораживание до расчетной зимней температуры;

вторая стадия - длительное переменное замораживание и оттаивание в летний период.

Расчет усилий от воздействия температуры и влажности воздуха в свайных фундаментах допускается производить приближенным методом.

а)

б)

а - первая стадия работы при замороженном грунте - зимой; б - вторая стадия работы при оттаявшем грунте - летом; u₁, u₂ - горизонтальные перемещения верхней крайней сваи при укорочении и удлинении фундаментной балки

Рисунок 7.1 - Эпюры моментов в свайном фундаменте с шарнирной заделкой свай в фундаментную балку от воздействия температуры и влажности воздуха

а)

б)

а - первая стадия работы при замороженном грунте - зимой; б - вторая стадия работы при оттаявшем грунте - летом

Рисунок 7.2 - Эпюры моментов в свайном фундаменте с жесткой заделкой свай в фундаментную балку от воздействия температуры и влажности воздуха

Усилия в свайном фундаменте зимой (первая стадия работы)

7.2 При расчете по первой стадии работы фундамента, когда грунт находится в мерзлом состоянии (зима), сваи считаются заделанными в грунт около его поверхности на расстоянии H₁, равном

H₁ = (1,5 + z)h, (7.1)

где h - высота сечения сваи в плоскости действия расчетного усилия, м;

z - коэффициент, учитывающий влияние окружающего грунта на работу свай от горизонтального усилия, вызванного воздействием температуры и влажности воздуха

(7.2)

Коэффициент деформаций системы свая - грунт α_ε, м^-1, определяют по формуле

(7.3)

Условная ширина сваи, м (наружный диаметр d или сторона сечения b) в плоскости, перпендикулярной к действию расчетного усилия

b_p = 1,5b + 0,5. (7.4)

Приведенную жесткость железобетонной сваи определяют согласно п. 6.4. Коэффициент условия работы γ_с = 3 (СНиП 2.02.03).

Коэффициент пропорциональности k, кН/м⁴ (тс/м⁴) допускается принимать в зависимости от расчетного давления на мерзлый грунт R, кгс/см²:

при R ≤ 2 k = 75R; (7.5)

при R > 2 k = 150 + 350(R - 2). (7.6)

Расчетное давление на мерзлый грунт R определяют по таблицам 2 и 6 приложения 6 СНиП 2.02.04 в зависимости от температуры грунта на расстоянии H₁ от поверхности грунта. Допускается R определять в зависимости от температуры грунта на расстоянии 0,5 м от его поверхности.

Условное расчетное давление на мерзлый грунт рекомендуется принимать по табл. 7.1.

Таблица 7.1

Грунт	Условное расчетное давление на талый грунт R₀, кгс/см²	Расчетное давление на мерзлый грунт R, кгс/см², при минус 10 °С и льдистости менее 0,2
Галечниковый (щебенистый) с песчаным заполнителем	4	33
Пески:
крупные	3	33
средней крупности	2,5	33
мелкие влажные	2	28,5
пылеватые влажные	1,5	28,5
Супеси:
легкие	1,5	20
пылеватые	1	20
Суглинки:
тяжелые	1,2	15
пылеватые	0,8	15
Торф:
пушицевый	0,3	6,7
моховой	0,1	6,7
Примечание - При температуре грунта ниже минус 10 °С условное расчетное давление на мерзлый грунт R принимается равным такому же значению, как и при температуре минус 10 °С. При расчетном давлении мерзлого грунта более 15 кгс/см² допускается принимать z = 0.

7.3 Изгибающий момент в заделке крайней сваи в грунт на глубине H₁ от поверхности грунта определяют по формулам:

при шарнирном сопряжении сваи с фундаментной балкой

(7.7)

при жесткой заделке сваи в фундаментную балку

(7.8)

b₁ = 4 + 0,57k₁, но не более 6, (7.9)

(7.10)

где D и D_b - жесткость сваи и фундаментной балки, определяют по п. 6.4 Н, l₀, l - по рис. 7.1 и 7.2.

7.4 Изгибающий момент М₁_l в крайних связях и в фундаментной балке, в местах жесткой заделки сваи в балку определяют по формулам:

(7.11)

a₁ = 3 + 0,545k₁, но не более 6, (7.12)

где k₁ - по формуле (7.9).

7.5 Горизонтальное перемещение верха крайней сваи u₁, вызванное деформацией сокращения железобетонной фундаментной балки, определяют по формулам:

при понижении температуры и уменьшении влажности

u₁ = -ε_t_,csy_uk_c; (7.13)

при понижении температуры и увеличении влажности

u₁ = -ε_twy_uk_c, (7.14)

где ε_t_,_cs - по формуле (5.8);

ε_tw - по формуле (5.10);

k_c - коэффициент, учитывающий податливость сопряжений в узлах свайного фундамента, принимают равным 1 - для монолитных и 0,9 - для сварных стыков;

y_u - расстояние от центра блока свайного фундамента до рассматриваемой сваи.

7.6 Перемещения верха крайней сваи u₁, вызванные деформациями фундаментной балки от воздействия температуры при электронагреве бетона осенью и зимой, определяют по формуле

u₁ = Δt_сэα_bty_u, (7.15)

где Δt_сэ - расчетные изменения температуры бетона при электронагреве, определяют по формуле (А.12) приложения А;

α_bt, y_u - см. п.п. 4.14 и 7.5.

Усилия в свайном фундаменте при переменном замораживании и оттаивании летом (вторая стадия работы)

7.7 При расчете по второй стадии работы фундамента сезонно-оттаивающий слой грунта глубиной H_T находится в талом состоянии. Свая считается защемленной в грунт на расстоянии H₂ от поверхности грунта

H₂ = H_тz + (1,5 + z)h, (7.16)

но не более Н₂ = 75/α_ε,

где H_т - глубина оттаивания грунта, принимают по результатам геологических изысканий. Допускается определять в зависимости от вида грунта в районе строительства по картам приложения В.

Значения z, α_ε определяют по формулам (7.2, 7.3). В формуле (7.3) значение k принимают по табл. 1 приложения 1 СНиП 2.02.03.

Условное расчетное давление на грунт R в формулах (7.5) и (7.6) заменяют на R₀, которое принимают по табл. 1, 2 и 4 приложения 4 СНиП 2.02.01. Условное расчетное давление на талый грунт R₀ допускается определять по табл. 7.1.

7.8 Изгибающий момент в заделке крайней сваи на расчетной глубине Н₂ от поверхности грунта определяют по формулам:

при шарнирном сопряжении свай с фундаментной балкой

(7.17)

при жесткой заделке сваи в фундаментную балку

(7.18)

(7.19)

где

b₂ = 4 + 0,57k₂, но не более 6; (7.20)

(7.21)

где D и D_b см. формулу (6.3);

l₀, H₂, l - см. рис. 7.1 и 7.2.

7.9 Изгибающий момент M₂_l в крайних сваях и в фундаментной балке в местах жесткой заделки свай в балку определяют по формулам:

(7.22)

где

a₂ = 3 + 0,545k₂, но не более 6; (7.23)

k₂ - по формуле (7.21).

7.10 Горизонтальное перемещение верха крайней сваи u₂, вызванное деформацией расширения железобетонной фундаментной балки, определяют по формулам:

при повышении температуры и уменьшении влажности

u₂ = ε_t_,csy_uk_c; (7.24)

при повышении температуры и увеличении влажности

u₂ = ε_t_,wy_uk_c, (7.25)

где ε_t_,w, ε_t_,cs, y_u, k_c - см. п. 7.5.

7.11 Перемещения верха крайней сваи u₂, вызванные деформациями фундаментной балки от воздействия температуры при электронагреве бетона весной и летом, равны

u₂ = Δt_w_эα_bty_u, (7.26)

где Δt_w_э по п. А.8 приложения А; y_u - по п. 7.5.

7.12 Горизонтальное усилие в фундаментной балке определяют по формулам:

для первой стадии работы - зимой

(7.27)

для второй стадии работы - летом

(7.28)

где

c₁ = 5 + 0,834k₁; (7.29)

с₂ = 5 + 0,834k₂, но не более 1,5; (7.30)

n - число пролетов в блоке фундамента между температурными швами;

k₁ и k₂ - в формулах (7.29, 7.30) определяют по зависимостям (7.10, 7.21).

7.13 При шарнирном сопряжении сваи с фундаментной балкой изгибающий момент М_с в заделке крайней сваи в грунт на глубине Н₁ от поверхности грунта от совместного воздействия внешней нагрузки, собственного веса, температуры и влажности воздуха при расчете на первое замораживание грунта определяют по формуле

М_c = М ± 0,9М₁, (7.31)

где М₁ - определяют по формуле (7.7).

7.14 При жесткой заделке свай в фундаментную балку изгибающий момент М_с в местах заделки крайних свай в балку от совместного воздействия внешней нагрузки, собственного веса, температуры и влажности воздуха

при расчете на первое замораживание

М_с = М ± 0,9М₁_l; (7.32)

при расчете на переменное замораживание и оттаивание летом

М_с = М ± 0,9М₂_l. (7.33)

В формулах (7.26 - 7.33)

М - момент от внешней нагрузки и собственного веса, который могут воспринять крайние сваи фундамента при расчетной зимней температуре грунта;

0,9 - коэффициент надежности.

7.15 Длину температурного блока фундамента L (расстояние между температурными швами) устанавливают расчетом по первой стадии работы фундамента и определяют из условия

М ≥ М_с. (7.34)

Если для заданных размеров свайного фундамента М > М_с, то длина блока фундамента может быть увеличена.

Если М < М_с, то длину блока уменьшают на один пролет между сваями.

7.16 Эпюры изгибающих моментов М, продольных сил N и поперечных сил Q для некоторых свайных фундаментов с жесткой заделкой свай в фундаментную балку приведены в приложении Г. В этом приложении даны расчетные формулы для определения усилий в зависимости от коэффициентов К и Q, которые вычисляют по формулам:

(7.35)

(7.36)

где D_b и D - жесткость приведенного сечения фундаментной балки и сваи;

Н - расчетная высота сваи;

l - расстояние между сваями;

u - горизонтальное перемещение верха сваи;

L - длина температурного блока.

Приложение А

Температурные воздействия холодного климата

А.1 Бетон в железобетонной конструкции подвергается периодическому замораживанию при понижении температуры и оттаиванию при повышении температуры в течение сезона года, месяца, суток.

Средняя температура бетона сечения элемента Δt и перепад температуры по высоте сечения элемента V изменяются во времени. Среднюю температуру сечения элемента Δt определяют из равенства площадей действительной криволинейной эпюры 1 и приведенной прямоугольной эпюры 2 температур.

Перепады температуры по высоте сечения элемента V определяют из равенства статических моментов действительной криволинейной эпюры 1 и приведенной прямоугольной эпюры 2 температур (рис. А.1).

а)

б)

а - в неотапливаемых зданиях, открытых сооружениях и в период строительства; б - в отапливаемых зданиях и в сооружениях с постоянным технологическим источником; 1 - действительная температура; 2 - приведенная расчетная средняя температура; 3 - приведенный перепад температур; t_ec, t_ew - среднесуточные температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года; t_ic, t_iw - температура внутреннего воздуха помещения в холодное и теплое время года

Рисунок А.1 - Изменение средних температур Δt_c, Δt_w и перепадов температур V_c, V_w по сечению железобетонного элемента

А.2 Нормативные значения изменений (во времени) средней по сечению элемента температуры Δt_c и Δt_w и температурные перепады V_c и V_w в холодное и теплое время года для железобетонных однослойных конструкций определяют согласно СНиП 2.01.07 по упрощенным формулам. При этом распределение температуры по сечению элемента принимается линейным.

Расчетные значения изменений средней по сечению элемента температуры Δt_c и Δt_w и температурные перепады V_c и V_w принимаются равными нормативным значениям по табл. А.1.

Таблица А.1

Условия работы конструкции	Месяц	Здания и сооружения в стадии эксплуатации
Условия работы конструкции	Месяц	неотапливаемые здания, открытые сооружения (в том числе здания и сооружения в период строительства)	отапливаемые здания	сооружения с постоянными технологическими источниками тепла
Не защищенные от воздействия солнечной радиации (в том числе наружные ограждения)	Январь I	Δt_c = t_I - Δ_I + 0,5t₂ - t_0w	Δt_c = t_ic + 0,6(t_I - Δ_I - t_ic) - 0,5t₃ - t_0w
	Июль VII	Δt_w = t_VII + t₂ + t₄ + 6 - t_0c		Δt_w = t_iw + 0,6(t_VII - t_iw) + t₃ + t₄ + 4 - t_0c
	Январь I	V_c = 0	V_c = 0,8(t_I - Δ_I - t_ic) - 0,5V₁
	Июль VII	V_w = V_c		V_w = 0,8(t_VII - t_iw) + V₁ + V₂ + 5
Защищенные от воздействия солнечной радиации (в том числе внутренние)	Январь I	Δt_c = t_I - Δ_I - t_0w	Δt_c = t_ic - t_0w
	Июль VII	Δt_w = t_VII + 6 - t_0c		Δt_w = t_iw - t_0c
	Январь I	V_c = 0
	Июль VII	V_w = 0
Примечания 1 Отрицательные температуры принимают по абсолютному значению. 2 Для плит, уложенных на грунт, значения Δt_w и Δt_c умножают на 0,5.

А.3 Начальную температуру, соответствующую замыканию статически неопределимой конструкции или ее части в законченную систему, в холодное t₀_c и теплое t₀_w время года определяют по формулам:

t_0c = 0,2t_VII + 0,8t_I; (А.1)

t_0w = 0,8t_VII + 0,2t_I. (А.2)

За начальную температуру для статически определимых конструкций допускается принимать в холодное время года t₀_c = t_I и в теплое время года t₀_w = t_VII.

В вышеприведенных формулах

t_I, t_VII - многолетние средние месячные температуры воздуха в январе и июле принимают, соответственно, по картам 5 и 6 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07;

t_ic, t_iw - температуры внутреннего воздуха помещения в холодное и теплое время года по ГОСТ 12.1.005 или по строительному заданию на основе технологических решений. Для жилых и административных зданий = 18 °С;

Δ_I - отклонение средней температуры воздуха наиболее холодных суток от средней месячной температуры в январе, принимают по карте 7 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07;

t₂, t₃, V₁ - приращение средних по сечению железобетонного элемента температур и перепада температур от суточных колебаний температуры наружного воздуха, принимают по табл. А.2;

t₄, V₂ - приращения средних по сечению железобетонного элемента температур и перепада температуры от солнечной радиации, принимают по формулам:

t₄ = 0,0035 · S_maxKK₁; (A.3)

V₂ = 0,0035 · S_maxK(1 - K₁), (A.4)

где S_max - максимальное значение суммарной (прямой и рассеянной) суточной солнечной радиации, Вт/м², принимают в зависимости от положения и ориентации бетонной поверхности конструкции по табл. 4 и 5 СНиП 23-01.99*.

Коэффициенты К и К₁ принимают по таблицам А.2 и А.3.

Таблица А.2

Толщина железобетонной конструкции, см	Приращение, °С			Коэффициент
	температуры		перепада температуры V₁	K₁
	t₂	t₃	перепада температуры V₁	K₁
До 15	8	6	4	0,6
От 15 до 40	6	4	6	0,4
Свыше 40	2	2	4	0,3

Таблица А.3

Ориентация бетонной поверхности	Коэффициент К
Вертикальная на юг	1,0
Запад	0,9
Восток	0,7
Горизонтальная	1,0

А.4 Расчетные изменения температуры воздуха Δt_c для наиболее неблагоприятной стадии возведения свайного фундамента определяют как разность между расчетной зимней температурой t_c и начальной температурой в летнее время t₀_w

Δt_c = t_c - t_0w. (A.5)

Расчетное изменение температуры для первой расчетной стадии работы свайного фундамента (п. 3.11)

первый этап: от замыкания до полного замораживания грунта при среднемесячной температуре воздуха -10 °С

Δt_c₁ = 10 - t_0w; (A.6)

второй этап: от полного замораживания грунта до наступления расчетной зимней температуры t_c

Δt_c₂ = t_c - 10. (A.7)

А.5 Расчетные зимние изменения температуры наружного воздуха допускается определять по формулам:

Δt_c = Δt_c₁ + Δt_c₂; (A.8)

Δt_c₁ = 0,35Δt; (A.9)

Δt_c₂ = 0,65Δt, (A.10)

где Δt - абсолютное расчетное изменение температуры наружного воздуха, принимается по табл. А.4.

Таблица А.4

Район России с вечномерзлым грунтом	Абсолютное расчетное изменение температуры Δt, °C	Примечание
Кольский полуостров	50	Исключая центральную часть
Камчатка полуостров		Исключая долину р. Камчатки
Новая Земля, Земля Франца Иосифа		-
Центральная часть Кольского полуострова, долина р. Камчатки, Северная Земля, Ненецкая область	55	-
Новосибирские острова	60	-
Ямало-Ненецкая область		Территория за Полярным кругом
Чукотский полуостров		-
Корякская область		Исключая полуостров Камчатку
Ямало-Ненецкая область	65	Исключая территорию за Полярным кругом
Чукотская область		Исключая Чукотский полуостров
Ханты-Мансийская область, Красноярский край, Хабаровский край, Тувинская республика, Бурятская республика, Иркутская, Читинская, Амурская области		-
Магаданская область, Эвенкийская область, Якутский округ	75	-

А.6 Расчетная зимняя температура мерзлого грунта на глубине 0,5 м от поверхности почвы (глубина, на которой принимается заделка свай) в зимне-весенний период в естественных условиях под снегом равна

t_0,5 = 0,8t_c - 5 °С + δ, (А.11)

где t_c - температура наиболее холодной пятидневки, принимаемая согласно СНиП 23-01;

δ - абсолютная разность температур, °С, между воздухом и грунтом на глубине 0,5 м, принимаемая равной:

каменистый (гравелистый)................................................................................ 10

песчаный, супесчаный....................................................................................... 15

суглинистый, глинистый................................................................................... 20

заторфованный.................................................................................................... 25

А.7 Расчетная зимняя температура на глубине 0,5 м от поверхности грунта под отапливаемым зданием с вентилируемым подпольем в условиях эксплуатации приближенно может быть принята равной температуре, определяемой по формуле (А.11).

А.8 При применении электропрогрева для твердения монолитного бетона фундаментных (обвязочных) балок расчетное изменение температуры бетона Δt допускается определять:

а) при электропрогреве летом-осенью - до полного замораживания грунта Δt_w_э = 60 °С;

б) при электропрогреве зимой или когда время применения электропрогрева бетона неизвестно

Δt_c_э = 60 + t_c. (А.12)

Приложение Б

Влажностные воздействия холодного климата

Б.1 В основу расчета изменения влажности бетона во времени принято, что влажность бетона увеличивается в период увлажнения с температурой наружного воздуха ниже 0 °С и уменьшается с повышением температуры воздуха выше 0 °С.

Согласно СНиП 23-02 средняя расчетная по толщине элемента влажность тяжелого бетона принята 3 % во влажный период и 2 % - в сухой период.

Максимальная расчетная влажность тяжелого бетона принята 5 % во влажный период и 4 % - в сухой период.

Б.2 Максимальную начальную влажность W₀ бетон имеет непосредственно после изготовления элемента, независимо от времени года или при контакте с водой. Максимальная влажность принимается равномерно распределенной по сечению элемента.

Если известен состав бетона, то его начальная влажность во время укладки определяется по формуле

W = В/Ц/(1 + П + Щ),

где В/Ц - водоцементное отношение;

П и Щ - соответственно весовые относительные части песка и щебня в бетонной смеси.

Б.3 В период строительства и начала эксплуатации начальная влажность бетона снижается до равновесной влажности. W₀_c - в холодное, W₀_w - в теплое время и W₀_i - в отапливаемых зданиях. Равновесная влажность бетона соответствует равновесному состоянию относительно воздействующих на бетон влажностей и температур наружного и внутреннего воздуха.

Б.4 За расчетную влажность наружного воздуха согласно СНиП 23-01 принимается среднемесячная относительная влажность воздуха во влажный период наиболее холодного месяца W_I и в сухой период наиболее жаркого месяца W_VII, %.

Б.5 Равновесная эксплуатационная влажность бетона несколько возрастает к концу зимы и убывает к концу лета. Наибольшая влажность бетона по толщине элемента находится в зоне конденсации. Равновесная влажность бетона сечения или грани сечения, соприкасающейся с наружным воздухом, определяется по табл. Б.1 в зависимости от расхода цемента на 1 м³ бетона и относительной влажности воздуха.

Таблица Б.1

Расход цемента на 1 м³ бетона	Равновесная влажность бетона W₀_c, W₀_w, г/г·10^-2 (%), по массе в зависимости от среднемесячной относительной влажности воздуха, %
Расход цемента на 1 м³ бетона	50	65	80
250	0,8	1,5	2,3
300	0,9	1,8	2,7
350	1,1	2,0	3,0
400	1,3	2,3	3,2
450	2,4	3,0	3,6
Примечание - Промежуточные значения принимаются по линейной интерполяции.

Б.6 Для конструкций, которые соприкасаются с внутренним воздухом в отапливаемых зданиях, равновесную влажность грани сечения бетона W₀_i можно определить по табл. Б.1 в зависимости от относительной влажности воздуха помещения W_i, которая в течение года практически не меняется.

Влажность внутреннего воздуха помещения принимают по ГОСТ 12.1.005 или по строительному заданию на основании технологических решений. Для жилых и административных помещений W_i = 0,55 %.

Б.7 Среднюю влажность сечения элемента определяют из равенства площадей действительной криволинейной эпюры 1 и приведенной расчетной прямоугольной эпюры 2 влажности (рис. Б.1а). Перепад влажности по высоте сечения элемента определяют из равенства статических моментов действительной криволинейной эпюры 1 и приведенной расчетной трапецеидальной эпюры 2 влажностей (рис. Б.1б).

1 - действительное распределение влажности бетона; 2 - расчетное распределение влажности бетона; W₀ - начальная влажность бетона W₀ > W_cr; W_cr - критическая влажность бетона, с уменьшением которой развиваются деформации усадки; W₀_c, W₀_w - равновесная влажность сечения или грани бетона в холодное (январь) и теплое (июль) время года; W₀_i - равновесная влажность грани бетона, находящегося в закрытом помещении; ΔW_c, V_ic и ΔW_w, V_iw - изменение средней равновесной влажности и перепада влажности по сечению соответственно в холодное и теплое время года

Рисунок Б.1 - Схема изменения влажности бетона во времени

Б.8 При высыхании бетона удаляется свободная вода и адсорбционно связанная вода геля. Деформацию усадки бетона вызывает удаление только адсорбционно связанной воды. При отсутствии в бетоне свободной воды максимальная влажность бетона может быть определена по табл. Б.2.

Таблица Б.2

Показатель	Относительная критическая влажность бетона W_cr, г/г·10^-2, %, в зависимости от приведенной высоты сечения элемента h_red, см
h_red	3,5 и менее	5,0	10,0	20,0	30,0	50,0	100,0 и более
W_cr	2,65	2,40	2,10	1,95	1,90	1,86	1,83
h_red - приведенная высота сечения элемента, характеризующая массивность конструкции и равная площади сечения, деленной на 0,5 его периметра, соприкасающегося с воздухом.

Б.9 Изменения средней расчетной равновесной влажности бетона ΔW_c, ΔW_w и расчетного перепада влажности V₁_c, V₁_w соответственно в холодное и теплое время года можно определить по табл. Б.3 для бетонных и железобетонных зданий и сооружений. Следует иметь в виду, что деформации усадки бетона при его высыхании начинают развиваться при влажности бетона меньше критической. Если равновесная влажность бетона сечения или грани сечения выше критической влажности бетона, то в расчете учитывается только уменьшение влажности бетона от ее критической влажности W_cr.

Таблица Б.3

Условия работы конструкции	Месяцы	Изменения средней расчетной равновесной влажности бетона ΔW_c, ΔW_w и расчетного перепада влажности V₁_c, V₁_w в холодное и теплое время года для бетонных и железобетонных элементов
Условия работы конструкции	Месяцы	Неотапливаемые здания открытых сооружений	Отапливаемые здания сооружения с постоянным источником теплоты
Период строительства и первая подача теплоты	Январь I	ΔW_c = W₀ - W_0c	ΔW_c = W₀ - 0,5(W_0c + W_0i)
	Июль VII	ΔW_w = W₀ - W_0w	ΔW_w = W₀ - 0,5(W_0i + W_0w)
	Январь I	V_1c = 0	V_1c = W_0c - W_0i
	Июль VII	V₁_w = 0	V_1w = W_0i - W_0w
Период эксплуатации при переменном замораживании (увлажнении) и оттаивании (высыхании) бетона со стороны наружного воздуха	Январь I	ΔW_c = W_0c - W_0w	ΔW_c = 0,5(W_0c - W_0i)
	Июль VII	ΔW_w = W_0w - W_0c	ΔW_w = 0,5(W_0i - W_0w)
	Январь I	V_1c = 0	V_1c = W_0c - W_0i
	Июль VII	V₁_w = 0	V_1w = W_0i - W_0w
Примечания 1 Формулы справедливы при влажности бетона меньше критической (W₀ < W_cr; W₀_c < W_cr; W₀_w < W_cr; W₀_i < W_cr). 2 При влажности бетона больше критической принимается критическая влажность бетона W_Qc = W₀_w = W₀_i = W_cr.