Расчётное сопротивление бетона

Нарастание прочности бетона во времени при хранении во влажной а и сухой б средах

Из рисунка видно, что в бетоне, хранившемся во влажной сре­де, увеличение прочности продолжается и по истечении 10 лет. В бе­тоне же, хранившемся только 7 дней во влажной среде, а затем в сухой, нарастание прочности почти прекратилось примерно через год. Опыты над образцами, хранившимися во влажной среде в те­чение 20 лет, показали, что прочность их непрерывно растет. 

На прочность бетона большое влияние оказывает скорость на­гружения образцов. При замедленном нагружении прочность бето­на оказывается меньше на 10-15%, чем при кратковременном. При быстром нагружении (0,2 с и менее) прочность бетона, наоборот, возрастает до 20%. Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона. 

Кубиковая прочность бетона при сжатии является основной механической характеристикой (эталон прочности) материала. При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в по­перечном направлении. Однако силы трения, возникающие на опорных гранях, препятствуют поперечным деформациям куба вблизи торцов и создают эффект обоймы (рис. ниже). Если устра­нить влияние сил трения смазкой контактных поверхностей, то поперечные деформации проявляются свободно и куб раскалыва­ется по трещинам, параллельным направлению действия сжима­ющей силы (рис. ниже), а его прочность уменьшается примерно вдвое. По ГОСТу кубы испытывают без смазки контактных повер­хностей. Силы трения влияют на прочность кубов в зависимости от их размеров: чем меньше размер куба, тем больше его проч­ность. Так, если прочность куба с ребром 15 см равна R, то для куба с ребром 10 см она равна 1,12R, а с ребром 20 см ~ 0,93R.

Кубиковая прочность бетона при сжатии необходима для произ­водственного контроля и при проектировании не применяется, так как реальные конструкции по форме отличаются от куба и при­ближаются к форме призм. Поэтому за основную характеристику прочности батона сжатых элементов принята призменная проч­ность — временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм с квадратным основанием а и высотой h. 

Схема напряженного состояния и разрушения сжатого бетонного образца

Прочность бетона зависит от многих факторов, основными из которых являются: время и условия твердения, вид напряженного состояния, форма и размеры образцов, длительность нагружения. 

Опытами установлено, что прочность бетона нарастает в тече­ние длительного времени, но наиболее интенсивный ее рост проис­ходит в начальный период твердения (28 суток при применении портландцемента, 90 суток при пуццолановом и шлаковом портланд­цементе). В дальнейшем нарастание прочности значительно замед­ляется, но при положительной температуре и влажной среде про­должается еще годами (рис. ниже). 

Нормативные данные для расчетов металлических конструкций

Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))

(вернуться к списку таблиц)

листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений

Примечания:

1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).

2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.

3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).

Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))

(вернуться к списку таблиц)

Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*. 2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице. 3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов, приводятся отдельно.

использованной литературы:

1. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»

2. СП 52-101-2003

3. СНиП II-23-81 (1990) «Стальные конструкции»

4. Александров А.В. Сопротивление материалов. Москва: Высшая школа. — 2003.

5. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Будiвельник. — 1982.

Ползучесть бетона в железобетонных конструкциях и ее влияние на — файл 1.doc

и ее влияние на деформативность

Ползучестью бетона называется его способность испытывать неуп­ругие деформации во времени при длительном действии нагрузки или напряжений (включая температурные, усадочные и т.п.). Придлительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблю­дается первые 3—4 мес и может продолжаться несколь­ко лег. На диаграмме участок 0–1 характеризует деформации, возникающие при загружении, кривизна этого участка зависит от скорости загружения; участок 1–2 характеризует нарастание неупругих деформаций – при постоянном значении напряжений (рис. 1.11).

Рис. 1.1. Диаграмма при многократном повторном загружении бетонного образца

При линейной ползучести зависимость между напряжениями и де­формациями ползучести можно считать линейной. Такая зависимость наблюдается лишь при сравнительно невысоких напряжениях – поряд­ка . При более высоких напряжениях в бетоне развиваются де­формации нелинейной ползучести; такие деформации растут быстрее напряжений.

При более высоких напряжениях (нелинейная ползучесть) наряду с указанными выше явлениями в бетоне возникают и развиваются микро­трещины. Такие нарушения структуры материала носят необратимый характер и ведут к ускоренному нарастанию деформаций.

Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо от того, с какой скоростью загружения v было получено напряжение , конечные деформации ползу­чести, соответствующие этому напряжению, будут оди­наковыми (рис. 1.3, а). С ростом напряжений ползу­честь бетона увеличивается; зависимость деформации – время при напряжениях

www.studmed.ru

Методы определения прочности по контрольным образцам бетона

Разобравшись с тем, что такое сопротивление материала на сжатие, рассмотрим основные методы определения данного показателя.

Испытание бетона разрушающим способом

Проверка на сжатие проводится, как правило, в аккредитованных строительных лабораториях на поверенном оборудовании. Главное, что для него понадобится −  пресс.

Также будут необходимы точные лабораторные весы, штангенциркуль и испытуемые образцы. Последние готовятся заранее из нужной партии. Форма стандартная – куб со сторонами 10 см. Согласно техническим документам, используют от 3 до 5 штук образцов для одной партии.

Совет. Изначально их нужно подготовить, отчищая от загрязнения и взвешивают для определения соответствия плотности, веса и проектной марки материала. Если эти значения в норме, то на 95% можете быть уверены в должном уровне устойчивости.

Абсолютно ровными гранями образец устанавливается на пресс, включается и начинается проверка. Максимальная нагрузка, при которой началось разрушение образца – это и есть предельное сжатие.

Среднее значение устанавливается по результатам контроля всех отобранных образцов. По конечной цифре определяется, соответствует или нет фактическая прочность нормативным и проектным значениям. После чего она заносится в журнал.

Галерея: процесс испытания разрушающим методом с помощью пресса.

Более подробная инструкция по тестированию бетонных образцов, представлена в видео в этой статье.

Контроль неразрушающими методами

Предыдущий метод обязателен на любом строительном производстве и на любом этапе строительства.

Он считается наиболее достоверным:

• На результаты протоколов, лабораторных разрушающих исследовании, опираются конструкторы и архитекторы при возведении зданий и изготовлении железобетонных изделий.
• Когда же нет возможности определить прочность образцов разрушающим методом, или же требуется через определенное время повторный анализ характеристик, используют специальные устройства.
• Они необходимы для того, чтобы протестировать материал на сжатие непосредственно на месте. Одним легким нажатием они определяют числовое значение и при желании другие необходимые характеристики, касающиеся однородности и уплотнения тела материала.
• Существует масса подобного оборудования, но наиболее распространённый в строительных кругах – прибор ИПС − МГ различной модификации. Он прост в использовании, точен и цена на него вполне доступна.

Фото автоматизированного аппарата.

Преимущественно его используют на строительной площадке. Этот электронный измеритель позволяет в короткие сроки определить показатели плотности, прочности и упруго−пластические свойства методом ударного импульса. Этот способ хоть и не является приоритетным, но все же, предусмотрен ГОСТ 22690.

Совет. Обязательно перед «простреливанием» бетона необходимо выбрать или подготовить поверхность. Она должна быть ровной без шероховатостей, вмятин, пустот, трещин и прочих дефектов площадью не меньше 100 см2. При необходимости нужно зашкурить поверхность.

Количество участков должно приниматься по программе испытаний, но их должно быть не менее трех. Обычно для объемной железобетонной конструкции берут среднее значение 15 проб.

Это количество зависит от площади, так как точки контроля должны находиться на расстоянии друг от друга 15 мм и от края не менее 50 мм. Идеальные места – между гранулами щебня и крупными раковинами в бетонном теле.

Чтобы провести тестирование конструкции, необходимо:

• включить прибор, при этом он сразу будет в режиме испытания;
• ввести данные об испытываемом материале;
• взвести рычаг на «пистолете»;
• плотно прижать перпендикулярно к тестируемой поверхности и отпустить рычаг;
• на табло появится результат, он запоминается с последующими испытаниями;
• после 15 проб выводится автоматически среднее значение, если количество «прострелов» меньше, то можно заранее просмотреть средний результат.

Чем хорош такой прибор – все данные на нем могут сохраняться на компьютере и архивироваться. В любой момент можно просмотреть предыдущие испытания на компьютере и составить протокол.

Что такое расчетное сопротивление

Этот параметр можно узнать и рассчитать методом простого деления указанных в ГОСТ 12730.0-78 сопротивлений на надежность, которая отражается в виде определенного коэффициента. При вычислениях сопротивления бетона этот коэффициент зависит от типа стройматериала.

График прочности на растяжение по осям

[ads-pc-1]
[ads-mob-2]

Значения расчетных сопротивлений материалов обозначаются, как R_b и R_bt, их показатели можно менять в сторону уменьшения или увеличения методом умножения на коэффициент состояния эксплуатации бетона γb_i, который отражает пропорциональность значений от времени прикладывания нагрузки; цикличность нагружений; параметры, свойства и временной отрезок эксплуатации сооружения; метод изготовления; сечение, площадь, и т.д. Узнать конкретное расчётное сопротивление бетона сжатию таблица значений которых отражает математические вычисления, а не физические данные, можно для востребованных промышленностью классов:

Как рассчитывается прочность? Существуют определенные значения прочности, заниженные для обеспечения надежности. Эти установленные параметры и есть расчетные показатели, зависящие от фактических результатов испытаний.

Вернуться на страницу Расчеты КМ и КЖ

СП 63.13330.2012

6.1.15 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 6.11. Значения модуля сдвига бетона принимают равным 0,4Е_b.

При продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона определяют по формуле:

где φ_b,cr— коэффициент ползучести бетона, принимаемый согласно 6.1.16.

Таблица 6.11

6.1.16 Значения коэффициента ползучести бетона φ_b,cr принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициентов ползучести тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов приведены в таблице 6.12.

Значения коэффициента ползучести легких, ячеистых и поризованных бетонов следует принимать по специальным указаниям.

Допускается принимать значения коэффициента ползучести легких бетонов по таблице 6.12 с понижающим коэффициентом (ρ/2200)2.

Таблица 6.12

Понятия прочности и класса

Прочность по марке использовалась до введения евростандартов, и ею обозначалась средняя устойчивость на сжатие. Новые СНиП регламентируют классы прочности при сжатии-растяжении.

Нарастание прочности

[ads-pc-1]
[ads-mob-3]

Понятие «класс» означает сопротивление материала согласно СП сжатию бетонного куба по оси. Эталонные габариты куба – 15 х 15 см. Из-за неравномерности распределения параметров прочности по всему материалу использование среднеарифметических показателей прочности не рекомендовано, так как на локальном участке объективная прочность может быть меньше.

Основная характеристика длительности эксплуатации бетонного объекта – это его класс

При определении класса принимается во внимание и осевое сжатие, и осевое растяжение, значения которых определяются с запасом прочности через удельное сопротивление элементов.

Предельно допустимые напряжения

Формула определения сопротивления нагрузкам сжатия: R = R_n /g;

Где g – коэффициент прочности материала, принимаемый как 1,0. Чем однороднее бетон, тем коэффициент g ближе к единице.

Дополнительные параметры для расчетов:

1. Электрическое удельное сопротивление раствора;
2. Влагостойкость – ее параметры необходимы, чтобы знать максимальное давление жидкой среды, которое может выдержать бетон;
3. Воздухопроницаемость связана с прочностью, и имеет постоянное значение в диапазоне 3-130 c/см3.
4. Морозостойкость обозначается символом «F» и числами от 50 до 1000, означающими количество циклов заморозки-разморозки;
5. Теплопроводность влияет на плотность материала. Чем больше воздуха в бетоне, тем меньше плотность и теплопроводность;

Визуальное выявление трещин в образцах

[ads-pc-1]
[ads-mob-3]

Продольные трещины в испытываемых призменных образцах появляются под действием поперечных нагрузок. Прочность образца увеличивается при стягивании бетона хомутами, но разрушение произойдет в любом случае, и трещины появятся позже. Такое отодвигание разрушения во времени называется эффектом обоймы. Хомут, сжимающий элемент, можно заменить укладкой в раствор поперечной стержневой арматуры, металлической сетки или спирали из стали.

1. Марка обозначается символом «M», и означает среднюю кубиковую прочность R_в, которая выражается в кг/см2. Следующие за латинской буквой числа – это прочность;
2. Класс – символ «B», обозначающий кубиковую прочность (Мпа) с вероятностью 0,95. Неоднородность прочности материала колеблется в пределах R_min-R_max.

Определения

Прочность – основное качество, которое точно описывает его несущую способность. Определяется она пределом на сжатие – это наивысший предел нагрузки, при котором наступают разрушения образца. И это основной показатель, который и учитывают при его использовании.

Расчетное сопротивление  – это показатель стойкости материала нагружающим воздействиям. Используется он при проектировочных расчетах, и неотъемлемо связан с нормативными показателями сопротивления сжатию.

До 2000−х годов ориентировались только на марки материала, которые и принимали как расчетный показатель, но по новым техническим документам, каждой марке присвоен новый критерий соответствия образца сжимающим нагрузкам.

Он выявлен в лабораторных условиях, узаконен специалистами и отражен в СП 52−101−2003. Согласно этому техническому документу, нормативное сопротивление материала осевому сжатию – это и есть класс на сжатие, заданный с 95%-ой обеспеченностью. Условие означает, что оно выполняется в 95% тестируемых случаев, и только в 5% может отклоняться от установленных показателей.

Но даже такой процент доказывает, что пользоваться при проектировании средними расчетными показателями неоправданно рискованно. А при выборе наименьшего значения, увеличится сечение конструкции или изделия, что в свою очередь отразится на перерасходе денежных и энергоресурсов.

Согласно СП 52−101−2003, нормативные значения сопротивления представлены на фото ниже.

Нормативные и расчетные значения сопротивления

Есть еще такое определение, как предел прочности на растяжение. По своей природе, данный материал в разы хуже выдерживает растягивающие нагрузки. Поэтому его и армируют в ЖБИ, стяжках пола большой толщины, фундаментах и прочее.

При расчетах используют в приоритете показатель при сжатии. В принципе, любое изделие или конструкция, испытывают большие нагрузки именно от сжимающих статических или динамических воздействий. Но сопротивление к изгибающим воздействиям учитывают при проектировании. В таких случаях, просто пользуются таблицей соответствия классов.

Таблица 6.7 из СП 63.13330.2012″СНиП 52-01-2003, в которой указаны марки сопротивление к сжатию, растяжению.

От прочности в срезе при скалывании, зависит устойчивость к сжатию от корреляционных показателей.

Примечание. Сопротивление сжатию В25 наиболее часто встречающийся показатель при проектировании материала.

Прочность на изгиб

Этот показатель увеличивается с ростом числового индекса марки. Показатели растяжения и изгиба намного меньше, чем нагрузочная способность бетона. Для молодого бетона это отношение составляет около 1/20, для более старого – 1/8. Прочность на изгиб учитывают на проектных стадиях строительства.

Определяют ее следующим способом. Делают заливку из бетона в форме бруса с размерами, например, 120x15x15 см. После окончательного затвердевания его кладут на подпорки, расположенные на расстоянии 1 м, а в центр помещают нагрузку, которую постепенно увеличивают до момента разрушения образца. Размер испытуемой балки и расстояния между подпорками могут быть разными.

Показатель прочности на изгиб высчитывают формулой:

Rизг = 0,1PL/bh2,

где L – расстояние подпорок (1 м в нашем случае); Р – вес нагрузки + вес образца, Н; b, h – ширина и высота сечения бруса (0,15 м). Эта прочность обозначается Btb и цифрой от 0,4 до 8.

Условия, виды прочности

Основным свойством, характеризующим бетон, является его прочность. Она измеряется в МПа (мегапаскали) или кгс/см2. Прочность зависит от таких составляющих:

• качество и состав смеси. Чем выше качество и составляющая цемента, тем прочнее бетон;
• условия перемешивания. Недостаточно продолжительное перемешивание снижает качество;
• количество воды. Чем больше воды содержится в перемешиваемом растворе, тем меньшей будет его прочность;
• форма и фракция зерен. При неправильной форме зерен и большей их шероховатости сцепление лучше, соответственно бетон крепче;
• способ и порядок укладки;
• способ трамбовки. Утрамбованный вибраторами бетон лучше;
• твердость растет с возрастом.

Хорошую прочность бетону обеспечивает также влажная среда.

Классификация

Есть такие виды прочности:

• проектная, когда допускается полная нагрузка на бетон, предусмотренная нормативными документами (за умолчанием — после 28 дней);
• нормированная — показатель, определяемый в ГОСТах или ТУ;
• требуемая — минимально допустимое значение для использования, устанавливаемое лабораториями предприятий;
• фактическая — среднее значение по результатам испытаний;
• отпускная, когда разрешена отгрузка изделия потребителю;
• распалубочная, когда возможна выемка бетона из форм.

Непосредственно к качеству и марке бетона относятся прочности:

• на сжатие;
• на изгиб;
• на осевое растяжение;
• передаточная.

Их рассмотрим подробнее.

Характеристики ползучести бетона

Таблица 5

Коэффициент

Таблица 6

Предельная растяжимость бетона

Таблица 7

Коэффициент

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное

Соседние файлы в папке Раздел 2

studfiles.net

Основное понятие

Важным параметром при выборе бетона является его упругость, которая показывает способность застывшей массы оставаться в целостности даже под воздействием деформации. Такие данные нужны проектировщикам для того, чтобы возводить прочные и долговечные конструкции.

Безусловно, главным достоинством материала является его твердость. Но из-за ползучести затвердевшая масса в процессе эксплуатации может деформироваться. Все это может происходить из-за воздействия нагрузки, если ее значение превысит допустимые нормы. Поэтому следует учитывать величину приложенной нагрузки и значение коэффициента ползучести, из-за которых структура затвердевшего изделия постепенно меняется.

Прочность на сжатие

Бетон подобен природному камню: он имеет лучшую сопротивляемость сжатию, чем растяжению. Критерием прочности для бетона является предел его выдержки при сжатии. Это наиболее значимый показатель качества раствора. Например, бетон класса В15, марки М200 имеет среднюю стойкость сжатию 15 МПа или 200 кгс/м2, В25 – 25 МПа или 250 кгс/м2 и так далее.

Для определения этого показателя создают кубы-образцы, их помещают под лабораторный пресс. Постепенно увеличивают давление, и как только образец треснул – на экране прибора фиксируется значение этой характеристики.

Определяющим условием для присвоения класса бетона становится расчетный показатель по прочности на сжатие. Бетонная смесь высыхает и затвердевает долго – 28 дней. Вообще, этот процесс может длиться несколько лет, но именно на 28 день раствор приобретает свои основные качества. По окончанию этого срока смесь достигает показателя, определяемого ее маркой (прочность проектная или расчетная).

Прочность на сжатие — это характеристика механических свойств бетона, устойчивости к нагрузкам. Это показатель границы сопротивления затвердевшего раствора к механическому воздействию сжатия в кгс/м2. Смесь М800 имеет наибольшую прочность, М15 – наименьшую.

Другие характеристики бетона

Прочность на сжатие – это не самостоятельная характеристика. Она, как и прочие, зависима от многих обстоятельств и других свойств материала.

От чего зависит прочностной показатель бетона

Основные факторы:

• качество компонентов, а именно, активность и прочность цемента, чистота и правильность выбора модуля крупности заполнителя, химический состав воды, верность подбора пластифицирующих добавок;

Компоненты тяжелого бетона

• оптимальный подбор состава, отвечающий главному девизу технологов ЖБИ: «максимальное качество при минимальной себестоимости»;
• теловлажностный режим обработки изделий;
• верность проведения испытаний образцов в лаборатории;
• правильный алгоритм снятия с напряжения ЖБИ;
• последующая выдержка изделий при определенных условиях.

Трещины – признак низкокачественного бетона

Если при измерении прочности, марка на сжатие по факту оказалась намного ниже нормативной, обязательно пересмотрите качество изделия по вышеперечисленным пунктам, чтобы выявить причину брака.

Какие показатели нужно предусмотреть вместе с расчетной прочностью бетона

Прочность – основной, но далеко не единственный показатель качества материала, на который нужно опираться при его проектировании.

Также необходимо учитывать следующие значения:

• Морозостойкость и водопроницаемость – от них напрямую зависит насколько долговечным будет бетонное изделие или конструкция. Чем выше марка по морозостойкости и водопроницаемости, тем лучше. Узнать ее соответствие определенным маркам по прочности, можно из технических документов, или из таблицы ниже.

Таблица соответствий марок, классов по прочности, маркам морозоустойчивости и водонепроницаемости бетона

• Теплопроводность и воздухопроницаемость напрямую влияют на то, насколько теплым и комфортным будет будущее строение. Поэтому их тоже нужно учитывать. Причём, чем больше значение, тем холоднее материал.

Теплопроводность и паропроницаемость разных марок бетона

• Удельное электрическое сопротивление необходимо при дополнительном прогреве бетонной смеси. Чем выше будет показатель, тем лучше будет прогреваться смесь.

В статье мы рассмотрели такую характеристику, как расчетное сопротивление материала сжатию, и сопутствующие свойства, на нее влияющие. Это ключевая характеристика, на которую нужно опираться в строительных расчетах. Воспользоваться ей помогут технические документы, в которых прописаны все формулы и значения необходимых данных.

Критерии

Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования. Для бетонных растворов существует два классифицирующих обозначения – марка и класс. Они информируют покупателя о свойствах строительного материала. Первая – это значение средней прочности, а второй — гарантировано обеспеченная прочность, которая обозначает, что свойства бетонных изделий обеспечиваются в 95 и больше случаях из 100.

Марка и класс определяется значениями:

• стойкости к сжатию (проектная, марочная);
• морозоустойчивости, воздействия высоких температур, влагонепроницаемости.

Виды раствора

Все подобные материалы подразделяются на несколько видов. Самое интересное заключается в том, что даже не все профессиональные строители знают, что существует несколько разновидностей бетона:

1. Тяжелые. Такой вид имеет маркировку М100, М150, М200 и т. д. В состав смеси входят плотные наполнители известняк и гранит. Тяжелый бетон является высокопрочным. Он быстро затвердевает, поэтому его главное предназначение — сборные железобетонные конструкции.
2. Легкие. В такой бетон при изготовлении добавляют легкие пористые наполнители, такие как керамзит, пемза, вспученный шлак и другие. Благодаря такому составу материал становится намного легче, поэтому его используют для возведения несущих стен и других ограждающих сооружений.

Легкие изделия бывают еще поризованные, крупнопористые и ячеистые. Отличаются они своим составом и сферой применения.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Конструкция или элемент из железобетона, нагруженный искусственно созданными внутренними напряжениями, направленные обратно реальным физическим нагрузкам при эксплуатации объекта. Искусственные напряжения появляются после внедрения в тело конструкции предварительно напряженной арматуры. Сделать это можно так:

1. При заливке раствора в конструкции оставляют пазы, в которые укладывается арматура (сетка, стержни, спирали). Набор прочности завершается натягиванием арматурной сетки или другого типа арматуры с креплением концов по бокам элемента. Натягивание арматуры сопровождается сжатием бетона. Усилие натяжения обозначается символом «Р»;
2. Арматура натягивается перед заливкой раствора (т.н. натяжение на упоры), а после отвердения смеси отпускается, что и создает напряжение сжатия.

Передаточная прочность

Это значение являет собой нормируемый показатель прочности бетона напряженных элементов во время передачи на него натяжения армирующих деталей. Передаточная прочность предусматривается нормативными документами и техническими условиями для конкретного вида изделий.

В большинстве случаев она назначается не меньше 70% проектной марки и зависит от свойств арматуры. Рекомендуемая величина этого показателя не менее 15 или 20 Мпа для различных видов армирования. Вкратце это тот показатель, обозначающий уровень, когда армировочные пруты не проскальзывают при снятии с кондукторов.

6 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

6.1 РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

Рисунок 6.1 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента, рассчитываемого по прочности без учета сопротивления бетона растянутой зоны

Рисунок 6.2 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого (внецентренно сжатого) бетонного элемента, рассчитываемого по прочности с учетом сопротивления бетона растянутой зоны

6.2 РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

Рисунок 6.3 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, при его расчете по прочности

Рисунок 6.4 — Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента

Рисунок 6.5 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

Рисунок 6.6 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно растянутого железобетонного элемента, при расчете его по прочности при приложении продольной силы N

Рисунок 6.7 — Расчетная схема нормального сечения железобетонного элемента

Рисунок 6.8 — Схема усилий при расчете железобетонных элементов по наклонному сечению на действие поперечных сил

Рисунок 6.9 — Схема усилий при расчете железобетонных элементов по наклонному сечению на действие моментов

Рисунок 6.10 — Схемы усилий в пространственных сечениях при расчете на действие крутящего момента

Рисунок 6.11 — Схемы для расчета элементов на местное сжатие при расположении местной нагрузки

Рисунок 6.12 — Схема расчетных контуров поперечного сечения при продавливании

Рисунок 6.13 — Схема для расчета железобетонных элементов без поперечной арматуры на продавливание

Рисунок 6.14 — Схема для расчета железобетонных плит с вертикальной, равномерно распределенной поперечной арматурой на продавливание

Расчет модуля упругости в лабораторных условиях

Когда речь идет о модуле упругости, принимают во внимание оба его варианта – динамический и статический. У первого значение выше и определяется в ходе вибрации образца

Статический модуль, помимо основной информации, предоставляет данные о такой характеристике, как ползучесть бетона – динамика образования деформаций при постоянной нагрузке.

При расчетах учитывают тождество модулей упругости материала как на растяжение, так и на сжатие. Замечено, что если напряжение составляет 0,2 и более максимальной прочности бетона, происходят остаточные деформации. Это приводит к тому, что при сцеплении раствора и наполнителей возникают микротрещины, а это становится причиной крошения и в конечном итоге разрушения.

Во время эксперимента образец подвергают непрерывной нагрузке, имеющей тенденцию к возрастанию, до полного разрушения. Для этого используют особое оборудование – нагружающие установки. В диаграмму вносят данные, показывающие влияние нагрузок на степень деформаций. На завершающем этапе производится расчет среднего модуля упругости всех образцов.

Что такое ползучесть бетона. На что это влияет

Конструкции из бетона и железобетона, подвергающиеся постоянной нагрузке, имеют свойство со временем деформироваться. Это явление обозначалось множеством терминов, среди которых «течение», «пластическое течение», «пластическая деформация» и т.д. Сейчас общепринятым и широко используемым определением считается ползучесть бетона.

Тем, кто работает над созданием бетонных конструкций, хорошо известно такое качество бетона, как пластичная деформация, или ползучесть. Это свойство противоположно усадке и имеет весьма положительное значение, особенно для армированных изделий. Все дело в том, что большое количество арматуры в железобетонных конструкциях приводит к растрескиванию бетона. Ползучесть же может свести результат этого влияния к минимуму.

Само явление ползучести бетона еще до конца не изучено, однако известен тот факт, что пластичная деформация особенно активно происходит в момент приложения нагрузки и постепенно сходит на нет. Но, в то же время, бывает и так, что полная деформация через значительный период времени может очень превосходить результат ползучести в момент нагрузки.

По большому счету, на ползучесть бетона влияют те же факторы, что и на его усадку:

— вид и качество цемента; — гидратация цемента во время приготовления раствора, а также к моменту, когда была произведена нагрузка; — воздействие внешней среды, а именно температура и степень влажности воздуха; — процент уплотнения бетона и величина напряжений в нем;

— размеры самой конструкции.

beton-s.ru

Популярные виды бетона

Есть бетоны обычные или тяжелые (М25—М800) и легкие (М10—М200). Рассмотрим их подробнее.

Легкие

От М5 до М35 применяются для ненесущих конструкций – они не особо прочные. М50 и М75 подходят для подготовительных работ перед заливкой бетона. М100-М150 – для малоэтажного строительства, конструктива, перемычек.

М200-М300 используются для большинства строительных задач. М200 отвечает классу В15, его прочность 196 кгс/м2 или 15 МПа. М250 (В20) имеет среднюю прочность 262 кгс/см2 или выдерживает давление 20 МПа, как и вышеуказанная марка набирает 70% прочности после 28 дней, а остальные 30% на протяжении полугода. Это . Стяжки, полы, отмостки, фундаменты, лестницы, подпорки, бордюры – наиболее часто изготавливают именно из него. Замерзает при минусовых температурах и теряет до 5% своей стойкости при размораживании.

Легкие бетоны можно проверить, ударив по ним молотком или проведя острым предметом – на поверхности останутся достаточно отчетливые следы.

Обычные

М350 (класс В25) – кубический метр этого бетона способен выдержать нагрузку в 25 МПа, он отвечает М250. М400 (класс В30) – выдерживает нагрузку 30 МПа. Эти марки и выше используются для многоэтажных зданий, несущих, монолитных конструкций, чаш бассейнов. Наиболее часто используется для дорожного покрытия, плит перекрытий, так как водонепроницаемый (класс W8), морозостойкий (F200).

Марки от М350 (классы от В25) и больше относятся к более прочным бетонам, они имеют высокую плотность и лучшие показатели стойкости к морозам и влажности, но намного тяжелее.

Диаграммы напряжения-деформации бетона при сжатии

В момент окончательного разрушения призмы получают рас­четное сопротивление R_b. После этого строится график с отклады­ванием по оси х относительного удлинения, а по оси у — напряже­ния в бетоне (рис. выше).

Затем определяют:

1.  начальный модуль упругости при напряжении σ_b = 0,2R_b (тан­генс угла наклона касательной к действительной диаграмме σ-ε в начале координат)

tga₀ = E_b = σ_b/ε_el

2.  с увеличением напряжений угол наклона касательной к кривой σ_b-ε_b будет уменьшаться (вследствие развития во времени де­формаций ползучести). Находят тангенс угла наклона к оси абс­цисс касательной, проведенной к этой кривой,

tga₀ = E’_b = dσ_b/dε_b

3.  определяют условный модуль упругости (средний модуль упругопластичности бетона) при σ_b = 0,5R_b (тангенс угла наклона секущей к кривой полных деформаций)

tga₁ = E’_b = σ_b/ε_b

4.  выражая модуль упргопластичности бетона через модуль упру­гости (из выражений выше), получают коэффициент упругости бетона (коэффициент Пуассона)

v = ε_el/ε_b

Коэффициент Пуассона (отношение поперечной деформации к продольной) с увеличением напряжений в бетоне возрастает: на­чальное его значение принимается равным 0,2.

Призменная прочность бетона может быть получена по формуле

R_b = N_max/A

где N_max — разрушающая нагрузка, кН; А — площадь сечения об­разца, см2.

Осевое растяжение

Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается. Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.

Этот показатель наиболее сложно определить. Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил

Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы.

Мелкозернистые составы имеют лучшую стойкость, чем крупнозернистые (при той же прочности сжатия). По этому показателю классы бетона обозначаются Bt в диапазоне от 0,4 до 6, цифры обозначают показатель МПа.