Домой Теоретические знания Показатели и методы тестирования расчетного сопротивления бетона

Показатели и методы тестирования расчетного сопротивления бетона

Условия тестирования

Бетонный раствор заливается в подготовленные формы – куб или призма. При этом тестирование должно производиться при положительной температуре 18-20 C°. Затвердевшие изделия должны простоять 28 дней, в течение этого времени они приобретут заявленную марочную прочность.

После чего образцы устанавливают на пресс, где и производится осевое сжатие. Все показания записываются. Для расчетного сопротивления бетона на растяжение или сжатие берется максимальный показатель. После чего полученный результат умножается на коэффициент. Как уже было сказано выше, для прочности по сжатию берется коэффициент 1,3, по растяжению – 1,5.

Таким образом, получается расчетное сопротивление или нормативное.

Другие характеристики

Помимо вышеуказанных параметров для выполнения определенных расчетов, понадобится ряд дополнительных характеристик:

  1. Определение удельного электрического сопротивления бетонного раствора может понадобиться, если вы решили самостоятельно осуществить обогрев смеси при помощи электродов. И чем больше показатель, тем сильнее будет нагреваться цементный раствор.
  2. Влагопроницаемость смесей позволяет определить самое сильное давление жидкости, которому способен противостоять стройматериал. Иными словами, это значение показывает, может ли влага проникнуть сквозь бетон. Водонепроницаемыми марками считаются с W2 по W20. При этом цифры указывают на давление воды, которое способна выдержать конструкция.
  3. Воздухонепроницаемость бетонного состава будет зависеть от прочности изделия. Согласно государственному стандарту, сопротивление бетона проникновению воздуха составляет 3-130 с/см3.
  4. Морозоустойчивость позволяет конструкциям из бетона выдерживать многократное замерзание, оттаивание с сохранением свойств. На рынке строительных материалов представлены марки F50-F1000 (цифры означают число циклов, которые выдерживает строительный материал). Как показывает практика, в среднем морозостойкость изделий равна показателю F200.
  5. Теплопроводимость – важная характеристика изделий, от которой будет зависеть плотность строения. Материалы, содержащие больше пор, обладают меньшей теплопроводностью, поскольку воздух, который их заполняет, является прекрасным теплоизолятором. Лучше всего теплоизоляцию обеспечивают газоблоки или пеноблоки, в структуре которых есть множество пор.

Характеристики

Неспециалист в области строительства может не понять, по какому принципу разделяются характеристики бетона (имеются в виду прочностные). То есть, что такое расчетные значения, а что такое нормативные.

8bf9f8dfe6cea63089e08833e5e5f252.jpg

Так вот, расчетные показатели должны быть ниже фактических, которые определяются прочностью готовой конструкции. А сами фактические показатели и являются нормативными. Взаимосвязь между двумя показателями прямая.

Нормативные показатели

До 1984 года качество бетона определялось одним единственным показателем (характеристикой) – это его прочность, которая обозначалась буквой «М». Данный показатель определял временную устойчивость бетонного раствора на сжатие. С 2001 года специалисты ввели новый норматив (СНиП 2.03.01), который вводил новое разделение бетона по классам. В основе этой классификации лежала прочность по осевому сжатию.

564a0569e55c4af82509c0dba4eb28fa.png

По сути, данная характеристика определялась сопротивлением бетона сжатию. Тестирование, как обычно, проводилось на эталонных кубах из бетонного раствора размерами 15×15х15 см. При этом точность проводимого теста доходила до 95%. То есть вероятность риска всего лишь 5%.

Обратите внимание, что в расчетах не используется средняя величина полученных результатов. Все дело в том, что в данном случае присутствует вероятность 50/50, что в опасном месте конструкции прочность бетона окажется ниже средней

Нижнюю величину тестирования также брать не стоит. Это обязательно приведет к увеличению стоимости бетонных работ за счет использования бетона высокой марки и увеличения размеров самой конструкции. Поэтому прочность бетона сегодня определяется его классом. Кстати, обозначается класс буквой «В». Но не забывайте, что учитывается не только сопротивление бетона сжатию, но и устойчивость к растяжению. Чтобы не быть голословными, приведем таблицу взаимосвязи и показателя устойчивости к растяжению.

Класс бетона Устойчивость к растяжению, МПа
В3,5 0,39
В5 0,55
В7 0,7
В10 0,85

Из таблицы видно, что чем выше класс материала, тем выше показатель устойчивости к растяжению.

Расчетные показатели

Выше уже говорилось о том, что для обеспечения надежности бетонной конструкции необходимо выполнить расчет, в который закладывается определенный запас прочности. Так вот, именно этот запас и является гарантией прочности. Чтобы его получить, необходимо удельное сопротивление бетонной смеси разделить на определенный коэффициент. Обычно этот коэффициент имеет показатель 1,3. Но при расчетах нередко учитывается однородность самого раствора. И чем она ниже, тем выше коэффициент.

Еще одна таблица соответствия класса материала расчетному сопротивлению бетона. Нет необходимости сегодня проводить расчеты. Все давно рассчитано и занесено в таблицы, которые находятся в свободном доступе.

Класс бетона Устойчивость к осевому сжатию, МПа
В3,5 2,1
В5 2,8
В7,5 4,5
В10 6
В12 7,5
В15 8,5
В20 11,5

2.5. Коэффициенты метода предельных состояний

При расчете по
предельным состояниям конструкцию
рассматривают в предельном состоянии.
Все факторы, определяющие работу
конструкции (нагрузки, свойства
материалов, условия работы и т. д.),
учитывают раздельно. Для этого вводят
систему дифференцированных коэффициентов
надежности: по нагрузке; по материалу;
по степени ответственности. Отдельно
учитывают вероятность совместного
действия нескольких временных нагрузок
(коэффициентом сочетаний
df046dce9ea91868229afa5765598614.png)
и особенности работы конструкций
(коэффициентом условий работы).

  • коэффициент
    надежности по нагрузке
    учитывает возможное отклонение нагрузок
    в неблагоприятную сторону от их
    нормативных значений, как в силу
    естественной изменчивости нагрузок,
    так и отступлений от условий нормальной
    эксплуатации.

Коэффициенты
b69294e75fbf237f283367ddf58e2e7f.pngустановлены в СНиП 2.01.07–85* “Нагрузки
и воздействия”.

  • коэффициент
    надежности по назначению
    (коэффициент ответственности) учитывает
    степень ответственности сооружения и
    обеспечивает заданный уровень надежности.
    На этот коэффициент умножается величина
    действующих нагрузок.

Здания и сооружения
по степени ответственности, которая
определяется размером материального
и социального ущерба при отказе, делят
на три класса (уровня).

Класс
I.
Основные здания и сооружения объектов,
имеющих особо важное народнохозяйственное
и (или) социальное назначение, — главные
корпуса ТЭС, АЭС, центральные узлы
доменных печей, дымовые трубы высотой
более 200 м, телевизионные башни, резервуары
для нефти и нефтепродуктов вместимостью
свыше 10 тыс. м3,
крытые спортивные сооружения с трибунами,
здания театров, кинотеатров, цирков,
крытых рынков, учебных заведений, детских
дошкольных учреждений, больниц, родильных
домов, музеев, государственных архивов
и т

п.

Класс
II.
Здания и сооружения объектов, имеющих
ограниченное народнохозяйственное и
(или) социальное значение (объекты
промышленного, сельскохозяйственного,
жилищно-гражданского назначения и
связи, не вошедшие в I
и III
классы).
d6b3c6c69e28a3a9fd49f4c51929415c.png

Класс
III.
Здания и сооружения объектов, имеющих
ограниченное народнохозяйственное и
(или) социальное значение, — склады без
процессов сортировки и упаковки для
хранения сельскохозяйственных продуктов,
удобрений, химикатов, угля, торфа и др.,
теплицы, парники, одноэтажные жилые
дома, опоры проводной связи, опоры
освещения населенных пунктов, временные
здания и сооружения, ограды и т. п.
a19016ce4f9a340127005e19ccee15fe.png

  • коэффициенты
    условий работы
    ,позволяют оценить некоторые особенности
    материалов и конструкций в целом,
    которые не могут быть отражены в расчетах
    прямым путем. Значения коэффициентов,приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и
    железобетонные конструкции».
  • коэффициенты
    надежности по материалам
    ,,учитывают изменчивость их прочностных
    свойств. Значения коэффициентов,,приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и
    железобетонные конструкции».

Характеристики расчетного значения

Чтобы сделать надежные и долговечные конструкции, рассчитывают значения с запасом. Для получения этого значения строители прибегают к удельным сопротивлениям изделий: они разделяют их на коэффициент. Сопротивление стройматериала растяжению либо сжатию вычисляют при помощи формулы, которая выглядит следующим образом: R = Rn /g (g – коэффициент прочности). Чаще всего этот параметр равняется одному. От однородности материала зависит величина коэффициента. При этом выполнять соответствующие расчеты необязательно, поскольку получить необходимые параметры можно при помощи таблицы.

Как создают преднапряжение

Создают, в основном,
за счет предварительного напряжения
рабочей арматуры двумя способами. 1-й
способ: заранее бетонируют конструкцию,
оставляют в ней каналы, в них пропускают
арматуру (пучки из проволок, канаты,
стержни); после набора бетоном необходимой
прочности арматуру натягивают, а ее
концы закрепляют на торцах конструкции.
Одновременно с натяжением арматуры
происходит сжатие (обжатие) бетона.
Поскольку усилие натяжения Рпередается на затвердевший бетон, способ
называется “натяжением на бетон” (рис.
13,а).

2-й способ: вначале
натягивают арматуру и закрепляют ее
концы на упорах стенда или формы, затем
бетонируют изделие, а после набора
бетоном необходимой прочности отпускают
с упоров арматуру. Упруго укорачиваясь,
арматура обжимает бетон за счет сил
сцепления. Этот способ называется
“натяжением на упоры” (рис. 13,б).

Преднапряжение
можно создать и с помощью напрягающего
цемента НЦ, при твердении которого бетон
не уменьшается, а увеличивается в объеме,
удлиняя за собой и арматуру: в ней
возникают растягивающие напряжения, а
сама она воздействует на бетон в виде
сжимающих сил. Этот способ пока имеет
очень ограниченное применение.

0107492b5173f184e20065d61b29a3a4.jpg

Рис. 13

Тестирование с помощью инструментов

Второй вариант связан с использование специальных градуированных инструментов (к примеру, молоток Кашкарова). С их помощью напрямую определить прочность изделия невозможно. Для этого тестируется бетонная конструкция на основе ее других свойств, которые переводятся в прочностные показатели. Здесь несколько методов.

8a753d63edb40fd19428755b8a1ac5e9.jpg

  1. Метод пластической деформации.
  2. Способ отскока.
  3. Ударного импульса.
  4. Скалывание с учетом отрыва куска от массы бетонного раствора.
  5. Отрыв стальных дисков.
  6. Ультразвук.

Метод деформации и отскока

К первому варианту, кстати, относится определение прочности молотком Кашкарова. Им ударяют по бетонной поверхности, где остается от стального шарика след (углубление). Размеры следа и переводят в прочностные характеристики. Для чего используется специальная таблица.

7a503a923f3c8cabdf20db6c1cf7b8ce.jpg

Во втором варианте используется склерометр Шмидта. При этом учитывается расстояние отскока рабочего органа инструмента от испытуемой поверхности.

Измерение импульса и скалывание

Третий вариант основан на измерении выделяемой энергии при ударе рабочего органа инструмента о бетонную поверхность конструкции. На сегодняшний день это самый распространенный вариант определения прочности бетона и его сопротивления, который используется в России. Чаще всего для этого применяется прибор ИПС.

11edbe2b0e4337fe7c38647e96c21403.png

Четвертый вариант основан на определении силы, прикладываемой к ребру конструкции. Максимальное ее значение при отрыве куска от массы и определяет сопротивление бетонной конструкции. Прилагать усилие можно не только к ребру. Можно в плоскость забить анкер и прилагать усилия к нему.

Применение стальных дисков и ультразвука

Пятый вариант. Для этого к поверхности изделия крепится стальной диск, который отрывается от него. При этом составляется соотношение площадей отрыва плоскости и самого диска. Скажем прямо, не самый эффективный способ.

3f6bdca56c72d23b6fd6327ca7e96223.jpg

Шестой – это использование ультразвука. Скорость прохождения его сквозь массу бетона определяет сопротивление последнего. Этот вариант дает возможность определить характеристики материала не только на поверхностных слоях, но и внутри по всей массе.

Почему ограничивают расстояния между арматурными стержнями в конструкциях

Вызвано это
условиями бетонирования: при слишком
малых расстояниях зерна крупного
заполнителя могут застрять между
стержнями (канатами, проволокой) и
препятствовать качественной укладке
и уплотнению бетонной смеси. А
некачественное бетонирование приводит
к ослаблению сечений, ухудшению сцепления
арматуры и т.д. Поэтому Нормы вводят
такие предписания: если при бетонировании
стержни занимают горизонтальное
положение, то расстояния в свету должны
быть не менее 25 мм для нижних и не менее
30 мм для верхних стержней; если стержни
при бетонировании занимают вертикальное
положение, то – не менее 50 мм, и во всех
случаях – не менее самого большого
диаметра среди соседних стержней.

Когда эти предписания
не удается выполнить (например, при
ограниченных размерах сечения или при
большой насыщенности арматурой), то
можно устанавливать стержни попарно,
вплотную друг к другу – такое решение
Нормы допускают.

Какая польза в преднапряжении железобетона

Польза в повышении
трещиностойкости и жесткости конструкций.
Сравним, как ведут себя балки с обычной
Sи напрягаемойSрарматурой (рис. 14). У первой балки (а)
прогибfначинается с нуля и растет
по мере роста нагрузкиF. У второй
балки (б) до приложения нагрузкиFот действия силы обжатияРуже
имеется выгиб (отрицательный прогиб)
f
cp. Очевидно, что при одинаковом
значенииFпрогиб второй балки будет
меньше прогиба первой. Подобное же
влияние оказывает преднапряжение и на
трещиностойкость (см. вопрос 50). Кроме
того, преднапряжение позволяет применять
высокопрочные бетоны и арматуру, что
дает снижение расхода материалов и
собственной массы конструкции.

51ebe041cb6e2caed9701048152119d7.jpg

Рис. 14

Нормативное сопротивление

До 2001 года единственной характеристикой бетона указывающей на противодействие механической силе, считалась его марка, обозначавшаяся буквой «М». Теперь, согласно СНиП 2.03.01 введена другая характеристика, так называемый класс прочности, обозначающаяся буквой «В». Для определения свойств железобетонных и бетонных конструкций были предложены нормативы, согласно СП 52-101-2003.

Для определения класса раствор заливают в куб с ребром 150 мм. Уплотняют его в форме и дают полностью затвердеть при температуре 18-20ºС в течение 28 суток. После этого образец поступает на испытание, и разрушается на специальном прессе. Сопротивление бетона осевой нагрузке, выраженное в МПа и является свойством, по которому определяется данная характеристика. Иногда для определения класса берется призменный образец, высота которого в четыре раза больше ребра основания.

Дополнительно образец подвергается проверке на осевое растяжение, который тоже необходимо учитывать при проведении вычислений.

Важно! При правильном определении класса не требуется делать дополнительных испытаний, поскольку они уже занесены в специализированные таблицы. .

e6f56d194217730c9dd09455216bbd8b.jpg

Используя эти таблицы можно, имея данные на сжатие, сразу определить его показатели и на растяжение. По ним ясно видно – этот параметр для любого бетона на растяжение гораздо меньше, чем на сжатие, это обязательно учитывается при проектировании.

Эти параметры для различного класса прочности сводятся в специальную таблицу. Значения могут меняться в зависимости от условий определяемых соответствующими коэффициентами:

885b8f462fc2617b1b102cd0b6f9716a.jpg

Из таблицы видно, что расчетное значение ниже нормативного, поскольку учитывает сторонние факторы, тип воздействия на бетонную конструкцию, возможную неоднородность материала, центр тяжести контура.

При определении противодействия бетона силовому воздействию учитывается его деформация. Для этого берется начальный параметр данной величины и делится на коэффициент, включающий в себя ползучесть, а также поперечную деформацию массива, его температурную деформацию в диапазоне -40 — +50ºС. При вычислении свойств напряженно деформированного элемента используют специальные диаграммы, демонстрирующие предельную нагрузку в зависимости от сечений и расположения детали и вида материала. Эта методика позволяет рассчитывать факторы, приводящие к появлению трещин.

094e6781ebf870b6d937a4a19d7331a9.jpg
График Зависимости напряжений от деформаций

При определении характеристик железобетонных конструкций применяют методику моделирования наклонных сечений. Учитывается толщина и тип арматуры, отдельно рассчитывается ее прочность.

Осевое сжатие. Расчеты и значения

При расчетах нужно учитывать, что класс (В) напрямую зависит от его средней прочности R, МПа. Соответственно, используется следующая формула:

В= R (1−tV), где, t – класс обеспеченности, заложенный при проектировании, в основном берут значение 0,95, соответственно t=1,64; V – коэффициент вариации прочности. 1 – постоянная.

Если в расчетах использовался нормативный коэффициент V = 13,5% (0,135), то средняя прочность равна R = В/0,778.

Другое дело, когда рассчитываются всевозможные железобетонные конструкции. Особо тщательно просчитывается граничная высота оговариваемой зоны. Она выражает такую высоту, при которой перед разрушением напряжения в сжатом материале и растянутой арматуре, достигают своих максимальных значений одновременно. Только при таком условии можно считать сечение нормально армированным.

Согласно СНиП 2.03.01 – 84, высота зоны формула:

Формула высоты сжатой зоны

При этом относительная высота этой зоны (таблица), используется для определенного изделия своя. Их можно найти в нормативных документах, и применять данные при расчетах. В принципе, представленная информация вкратце разъяснила, что представляет собой зона сжатия и сопротивление осевому сжатию.

Нормативные и расчетные сопротивления материалов

В расчете по методу предельных состояний надежность конструкции обеспечивается за счет учета возможных отклонений как действительных нагрузок, так и характеристик материалов от среднестатистических значений в неблагоприятную сторону. Значения усилий Q, так же как и несущей способности Ф, зависят от изменчивости указанных факторов и статистически подчиняются закону нормального (гауссового) распределения (рис. 3.4). Выполнение условия (3.1) должно гарантировать несущую способность конструкций с уровнем надежности не менее 99,7 %. Таким образом, нормативные сопротивления материалов наряду с нормативными нагрузками являются определяющими величинами в расчете по методу предельных состояний.

Нормативное сопротивление Rn это установленное нормами предельное значение напряжений в материале. Оно служит основной характеристикой сопротивления материалов силовым воздействиям и обычно равно контрольной характеристике в соответствии с ГОСТами на материалы. Нормами установлены и другие нормативные характеристики материалов (плотность, модуль упругости, коэффициенты трения, сцепления ползучести. усадки и др.).

ec34528f1a2e2123ffa5f1559a6fe956.jpg

Нормативное сопротивление бетона принимают в виде двух величин: временное сопротивление призм осевому сжатию (нормативная призменная прочность) и временное сопротивление осевому растяжению

574693bbaba51d7ab833e6d259bd0f31.jpg

Нормативные сопротивления бетона (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие даны в табл. 3.3. Величину R определяют различными способами в зависимости от того, как контролируется прочность бетона. В тех случаях, когда прочность бетона на растяжение не контролируется, принимают косвенным путем — в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие согласно табл. 3.3. Если же осуществляют непосредственный контроль класса бетона по прочности на осевое растяжение, то нормативное сопротивление бетона осевому растяжению принимают равным его гарантированной прочности (классу) на осовое растяжение.

7132c838d80ca57e2b9447da96f021b1.jpgde10444e1e2651b95fec6efdf58393ce.jpg

Нормативные сопротивления арматуры с учетом разброса прочности принимают равными наименьшему (с вероятностью 0,95) контролируемому значению предела текучести физического или же условного. Исключение составляет обыкновенная (не высокопрочная) арматурная проволока класса В-II, для которой нормативное сопротивление R принимают равным наименьшему (с вероятностью 0,95) контролируемому значению напряжения, соответствующему 75% от временного сопротивления разрыву. Нормативные сопротивления арматуры приведены в табл. 3.4.

Расчетные сопротивления — результат деления нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности: по бетону при сжатии (растяжении) или по арматуре. Назначая эти коэффициенты, учитывают не только разброс значений прочности, но и другие факторы, влияющие на надежность конструкции, которые с трудом поддаются статистическому определению. Расчетные сопротивления бетона классов В50 ..В60 дополнительно умножают на коэффициенты, равные 0,90…0,95, учитывающие особенность высокопрочного бетона — его пониженную ползучесть. В табл. 3.5 приведены расчетные сопротивления тяжелого бетона, полученные подобным способом (с округлением).

В зависимости от класса арматуры принимают коэффициенты надежности по арматуре V, 1,05..1,20. Расчетные сопротивления арматуры R растяжению даны в табл. 3.6. При сжатии расчетные сопротивления арматуры в расчете но I группе предельных состояний (кроме класса А-IIIв) принимают равными расчетным сопротивлениям арматуры R при растяжении, но не более 400 МПа.

4dd59730320429c233e79d599e06b8a4.jpgcbcd7d7330d2bfb3d696f85b97f5c49e.jpg836b1bde48ab30167b7ef6e59ac47a09.jpg8f7e31359045e5fc8e1b7f772c546e1e.jpg

Нормативные показатели

c318d143f2ccbf1309317cf4c3372459.jpg

Несколько десятилетий тому назад основным показателем прочности бетонных конструкций была их марка. При помощи данного параметра обозначают среднюю устойчивость стройматериала на сжатие. Однако после появления новых Строительных норм и правил возникли и классы прочности изделий на их сжатие.

Класс — нормативное сопротивление стройматериала осевому сжатию кубов, эталонные размеры которых составляют 15 на 15 на 15 сантиметров. Стоит отметить, что пользоваться средними расчетными показателями прочности рискованно, поскольку существует вероятность, что в одном из сечений конструкции этот параметр может оказаться ниже. Вместе с тем выбирать наименьший показатель накладнее, ведь это неоправданно увеличит сечение изделия.

Главным параметром долговечности в бетоне считается класс. В то же время помимо сжатия, значение придается и осевому растяжению. Растяжение учитывается при проведении расчетов. Таким образом, устойчивость к этому показателю (если показатель не может контролироваться) строители определяют по классу B. Для этого существует специальная таблица, в которой указаны необходимые значения с сопротивлением. В таблице указан класс и устойчивость изделий к растяжению.

1.1 Общие положения

7.1.1.1
Расчет
бетонных и железобетонных конструкций
по предельным состояниям первой группы
следует производить из условия, по
которому усилия от расчетных воздействий
не превышают предельных усилий, которые
может воспринять конструкция в сечении
с трещиной, нормальном к продольной
оси.

Расчетным
критерием исчерпания несущей способности
конструкций и систем из них при действии
изгибающих моментов и продольных сил
следует считать исчерпание прочности
сечений, нормальных к продольной оси,
и переход системы или ее отдельного
элемента в изменяемое состояние.

7.1.1.2
Расчет
бетонных,
железобетонных и предварительно
напряженных конструкций по прочности
следует производить исходя из общего
условия метода предельных состояний

Sd£
Rd
,(7.1)

где
Sd
¾
внутреннее усилие или вектор внутренних
усилий, вызванных расчетным воздействием
в рассматриваемом сечении конструкции;

Rd
¾
предельное
усилие или вектор предельных усилий,
которые способна воспринять конструкция
в сечении, нормальном к продольной оси,
и определяемые в общем случае:

¾
при линейно-упругом, нелинейном,
пластическом расчетах сечений:

5305eee5c779c10fbff0e2fb7346dc38.png;
(7.2)

¾
при нелинейных расчетах конструкций:

79dba38e2125dff9bbd6aea65b2fadb9.png,
(7.3)

где
fcm
— средняя прочность бетона, которую
следует принимать по таблице 6.1;

fyR=
1,1fyk;

fpR=1,0fpk;

ad
геометрические размеры сечения;

gR
— коэффициент, равный 1,35.

При
расчете конструкций по прочности
сопротивление бетона растянутой зоны
учитывать, как правило, не следует.
Допускается в отдельных случаях
(например, при расчете изгибаемых и
внецентренно сжатых бетонных конструкций,
в которых не допускается образование
трещин), учитывать сопротивление бетона
растянутой зоны при расчете по прочности
конструкций в сечениях, нормальных к
продольной оси, принимая во внимание
указания, относящиеся к расчету
конструкций по образованию трещин. .
7.1.1.3 В
общем случае предельные усилия, которые
может воспринять железобетонная
конструкция в сечении с трещиной,
нормальном к продольной оси, определяются
из решения общей системы уравнений
деформационной расчетной модели,
представленных в 5.5.3.2, 5.5.3.3

Расчетные
схемы распределения относительных
деформаций в сечении элемента при
расчете по прочности показаны на рисунке
7.1.

7.1.1.3 В
общем случае предельные усилия, которые
может воспринять железобетонная
конструкция в сечении с трещиной,
нормальном к продольной оси, определяются
из решения общей системы уравнений
деформационной расчетной модели,
представленных в 5.5.3.2, 5.5.3.3. Расчетные
схемы распределения относительных
деформаций в сечении элемента при
расчете по прочности показаны на рисунке
7.1.

7.1.1.4 Критерием
исчерпания прочности железобетонных
конструкций по сечениям, нормальным к
продольной оси, при использовании
деформационной расчетной модели принято
условие достижения относительными
деформациями сжатого бетона или
растянутой арматуры их предельных
значений.

7.1.1.5 Величину
предельных относительных деформаций
сжатого бетона c
следует принимать по таблице 6.1, при
этом она не должна превышать:

а) для
центрально сжатых сечений — значений
c2(c3)
по таблице 6.1;

б) для
внецентренно сжатых сечений (с двузначной
эпюрой относительных деформаций) ¾
cu2
(cu3)
по таблице 6.1.

34

СНБ
5.03.01-02

a0858d4461e1748404ca5acadb03833f.png

Прямые D–Е
— центральное сжатие с однозначной
равномерной эпюрой напряжений;

О–В
— внецентренное
сжатие с неравномерной однозначной
эпюрой напряжений;

А–В
— изгиб и внецентренное сжатие при
двузначной эпюре напряжений;

А–О
— внецентренное
растяжение при однозначной эпюре
напряжений

Рисунок
7.1
— Расчетные
схемы распределения относительных
деформаций в сечении,

нормальном
к продольной оси, при расчете элемента
по прочности

с
использованием деформационной модели

Во
всех промежуточных ситуациях следует
принимать такое распределение
относительных деформаций по высоте
сечения, когда на расстоянии, равном
73a379a6ebcdfedef0bd07d36b3165d0.pngили3392d8eb7eb63ea40770b1cc344f0d39.pngот наиболее сжатой грани сечения,
значения относительных деформаций не
превышаютс2(с3)
по таблице 6.1 (см. рисунок 7.1).

7.1.1.6 Предельную
величину относительных деформаций
растянутой арматуры su
следует принимать равной

esu=
esR
,но
не более 0,01,(7.4)

где
esR
значение предельных относительных
деформаций растянутой арматуры,
установленное стандартом.

Характеристики материала

Информация о характеристиках материала необходима при строительстве объектов. Недостаточная прочность может привести к образованию трещин и досрочному выходу сооружения из строя. Прочностные характеристики материала определяются в испытаниях по образцам в лабораторных условиях. Способы исследования бывают разрушающие и неразрушающие.

21fd12654c3c1974d97eaddd1510cc7b.jpgДля разрушения используются образцы, изготовленные из пробы испытуемой бетонной смеси или полученные бурением поверхности бетонной конструкции. Образцы сжимаются прессом. Нагрузка увеличивается постепенно до того момента, пока образец полностью не разрушится. По величине критической нагрузки и рассчитываются значения прочности материала. Для этого величину нагрузки делят на площадь поперечного сечения испытуемого объекта и умножают на масштабный коэффициент.

Неразрушающие методы проводятся прямо на бетонной поверхности, для них не требуются образцы. Исследование проводится следующими методами:

  1. частичное разрушение;
  2. ударный метод;
  3. ультразвуковое исследование.

Это способы местного воздействия, не наносящие большого вреда бетонной конструкции. Но они имеют меньшую точность, чем разрушающие методики. При сдаче здания в эксплуатацию обязательным является исследование методом разрушения проб.

Факторы прочности

Скорость химических процессов, протекающих в водных растворах, оказывает большое влияние на характеристики бетона. Причинами, способствующими увеличению прочности, можно считать следующие:

  1. Главным фактором является активность цемента. Чем он активнее, тем прочнее получится материал. Точным считается метод определения активности в лабораторных условиях. Существуют различные экспресс-технологии, способные дать ответ на вопрос о возможности использования материала. Для частного и неответственного строительства можно составить представление о качестве цемента путём осмотра. Хороший материал должен быть серо-зеленоватого цвета и хорошо сыпаться. Если присутствуют небольшие комки, то их легко раздавить пальцами. Если же есть большие твёрдые комья, то можно сделать вывод, что цемент потерял активность и не может быть использован в строительстве.
  2. Большое значение имеет также процентное соотношение цемента в растворе. Чем выше процент цемента, тем лучше будут прочностные характеристики бетона. Очень важным является соотношение воды и цемента в смеси. Бетон способен связывать только 15−20% воды, входящей в его состав. Это значительно меньше, чем количество воды, присутствующее в растворе. Из-за этого образуются поры, и прочность материала уменьшается.
  3. Применение в качестве наполнителей крупнофракционного материала хорошо сказывается на свойствах бетона.
  4. Время застывания тоже играет важную роль. Стопроцентные показатели предела прочности бетон приобретает только через 28 суток. Испытания бетонных образцов проводятся на третьи сутки, когда материал достигает 30% от своих максимальных прочностных характеристик.
  5. Условия внешней среды тоже влияют на процесс отвердевания бетона. Наилучшие условия отвердевания создаются при температуре 15−20 °C и высокой влажности. Увеличение прочности продолжается до тех пор, пока материал полностью не высохнет или не замёрзнет.

Долговечность и надёжность конструкций из бетона во многом зависит от качества проектирования. Необходимо учитывать все характеристики материалов, подбирать наиболее пригодные в существующих условиях и учитывать особенности работы материалов с разными видами нагрузок.

Материал хорошо работает на сжатие, а расчётное сопротивление растяжению у бетона на порядок хуже. Поэтому нужно избегать внецентренных нагрузок и изгибающих моментов.

Заключение

Сопротивление бетона рассчитывается в зависимости от действия на него различных сил, которые могут быть сжимающими, поперечными, изгибающими, а также под местным сжатием. Для внецентренно сжатых и растянутых элементов, находящихся под изгибом, момент рассчитывается для сечений, перпендикулярных их продольной оси.

Для элементов с сечениями в виде прямоугольника, квадрата или тавра применяются формулы, предельной нагрузки каждого элемента, для других сечений используются специальные нелинейные диаграммы.

Расчетное сопротивление позволит подобрать класс прочности и марку этого материала для получения оптимальных эксплуатационных свойств массива, элемента или детали. В отличие от нормативных показателей, данные учитывают геометрические особенности, условия эксплуатации, виды деформаций. Вводятся коэффициенты надежности по бетону, виды используемой арматуры и другие характеристики, влияющие на конечную прочность зданий и сооружений, где применяется литой бетон или конструктивные элементы из этого материла.

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя