Нормативные и расчётные сопротивления бетона

 

С точки зрения математической статистики прочность бетона или арматуры является величиной случайной, колеблющейся в опреде­лённых пределах.

Прочностные характеристики бетона в силу существенной неод­нородности его структуры обладают значительной изменчивостью. За нормативное сопротивление бетона осевому сжатию прини­мают предел прочности осевому сжатию бетонных призм размерами 150´150´600 мм с обеспеченностью 0,95. Эта характеристика кон­тролируется путём проведения испытаний.

Теоретическая кривая плотности распределения прочности бето­на при испытании большого количества образцов обычно представ­ляет собой кривую, соответствующую нормальному закону распределения случайных величин по Гауссу (рис. 33).

 

Рис. 33. К установлению значений нормативных и расчётных со­противлений бетона при сжатии

 

Под обеспеченностью понимают вероятность попадания случай­ных величин, выражающих прочность бетона, в интервал от до ∞. Таким образом, на рис. 33 обеспеченность, равная 0,95, выра­зится заштрихованной площадью, которая определяется как

(2.3)

Зная значение σ,можно назначить такое значение , частота появления которого была бы заранее задана

, (2.4)

где 1,64 – показатель надёжности, соответствующий обеспеченно­сти 95%; =0,135 – средний коэффициент вариации призменной прочности бетона, принятый по стране.

Если прочность бетона на осевое сжатие контролируется лишь на образцах в форме кубов, то определяют в зависимости от класса бетона по прочности на осевое сжатие В по формуле:

(2.5)

При отсутствии контроля класса бетона по прочности на осевое растяжение, когда B_t не определяется путём проведения испыта­ний, для определения нормативного сопротивления бетона осевому растяжению рекомендуется формула:

(2.6)

Расчётное сопротивление бетона осевому сжатию для расчёта по предельным состояниям первой группы получают по формуле:

(2.7)

где = 1,3 – коэффициент надёжности по бетону при сжатии.

Это расчётное сопротивление соотносится со средней призменной прочностью, полученной при испытании призм до раз­рушения, как:

(2.8)

Аналогично определяется расчётное сопротивление бетона осе­вому растяжению для расчёта по предельным состояниям первой группы

(2.9)

где – коэффициент надёжности по бетону при растяжении; = 1,3 – при систематическом контроле прочности бетона при осевом растяжении; = 1,5 – при отсутствии такового.

Численные значения расчётных сопротивлений и для раз­личных классов бетона даны в табл. 5.1 и 5.2 СП 52-101-2003.

Расчётные сопротивления бетона при расчёте по предельным со­стояниям первой группы назначены в нормах с высокой обеспечен­ностью равной 0,99865.

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы (g_bi), учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):

а) g_b1 – для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений R_b и R_bt и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

g_b1 = 1,0 – при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;

g_b1 = 0,9 – при продолжительном (длительном) действии нагрузки;

б) g_b2 – для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления R_b и учитывающий характер разрушения таких конструкций. g_b2 = 0,9;

в) g_b3 – для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона R_b. g_b3 = 0,85.

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона γ_b4 ≤ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40^оС и выше, принимают коэффициент γ_b4 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно указаниям СП «Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся технологическим и климатическим температурно-влажностным воздействиям».

Наступление предельных состояний второй группы не столь опасно как первой, так как это обычно не влечёт за собой аварий, обрушений, жертв, катастроф. Поэтому расчётные сопротивления бетона для расчёта конструкций по предельным состояниям второй группы устанавливают при = = 1, т.е. принимают их равны­ми нормативным значениям

(2.10)

Как правило, здесь и = 1.