Міцність бетону, класи бетонів

Основною характеристикою міцності бетону на стиск є кубикова міцність – тимчасовий опір бетонного куба при стисканні:

,                                                (2.1)

де N − руйнівне зусилля; А − площа перерізу куба.

Розмір стандартного куба 15×15×15 см. Зразки до випробувань зберігаються 28 діб в нормальних умовах (t = 20º C, W = 80 − 90%).

Форма кубів відрізняється за геометричними параметрами від форми реальних конструкцій, тому в розрахунках використовують призмову міцність - тимчасовий опір бетонних призм осьовому стисканню

,                                                     (2.2)

                              (2.3)

Розміри призми: 10×10×40 см, 15×15×60 см, 20×20×80 см.

Клас бетону за міцністю на стиск − це кубова міцність із забезпеченістю 95%.

B = R (1 – χυ) = R (1 – 1,64×0,15) = 0,754 R.                        (2.4)

Позначається: В3,5; В5; В10;…;В60.

Аналогічно клас бетону за міцністю на розтяг: В_t0,8; В_t1,2;…;В_t3,2.

В нормах проектування для кожного класу бетону наведені розрахункові і нормативні опори бетону стиску і розтягу.

R_bn і R_b – відповідно нормативний і розрахунковий опір бетону при осьовому стиску;

R_bnt і R_bt  - відповідно нормативний і розрахунковий опір бетону при осьовому розтягу;

R_b = R_bn / γ_m;  R_bt  = R_bnt / γ_mt; γ_m і γ_mt – коефіцієнти надійності за матеріалом при стиску та розтягу.

В нормах ще передбачені марки бетону за морозостійкістю (F50; F75…F500.) і водонепроникністю (W2; W4…W12).

 

Деформації бетону

Об'ємні деформації − деформації, які розповсюджуються у всіх напрямках (температурні деформації, усадка).

Силові деформації розповсюджуються у напрямку прикладеної сили.

Рис. 2.4. Деформації бетону при одноразовому завантажені

 

Повні деформації бетону складаються з пружної і пластичної частини:

                                   (2.5)

де ε_b − повна відносна деформація

(ε = Δ l / l - тобто це відношення абсолютної деформації бетону до відстані, між якими визначалась ця деформація);

ε_el − відносна пружна деформація;

ε_pl − відносна пластична деформація.

Згадаємо закон Гука: σ = ε ·Е, де Е = σ / ε = tg α – модуль пружності.

Розрізняють:

модуль пружності бетону E_b,el = σ_b / ε_el = tg α₀.

модуль повних деформацій E_b,tan = tg α_t.

початковий модуль пружності E_b = tg α₀ при σ_b = (0,2…0,3)R_b

(наводиться в нормах для класів бетону)

В розрахунках використовують модуль пружнопластичності бетону (січний модуль) E`_b, який залежить від величини напружень, швидкості завантаження і виду деформацій (стиск, розтяг).

                                      (2.6)

v = ε_el / ε_b  = 0,15 … 1,0 − коефіцієнт пружності бетону

Граничні деформації бетону − це деформації, які виникають в бетоні безпосередньо перед руйнуванням:

ε_b,u  = 2 ·10^-3,  ε_bt,u  = 1,5 ·10^-4

Деформації, які виникають у бетоні під час прикладання тривалого навантаження, з часом поступово збільшуються. Властивість бетону зазнавати непружних деформацій при тривалій дії напружень називають повзучістю.

ε_cr – відносні деформації повзучості.

 

Арматура

Арматура − це стальні стержні, сітки бо каркаси, які розміщуються в масі бетону у відповідності з діючими зусиллями в конструкції.

Основне призначення арматури − сприймати розтягуючі напруження.

2.6

Класифікація арматури

За призначенням: робоча і неробоча (розподільча, монтажна).

робоча (поздовжня, поперечна) – сприймає основні розрахункові зусилля, площу поперечного перерізу A_s встановлюють за розрахунком;

поперечна ( поперечні стержні зварних каркасів або хомути в’язаних каркасів) – сприймає поперечні зусилля та об’єднує робочу арматуру в каркаси, встановлюється або за розрахунком, або конструктивно;

розподільча – забезпечує сумісну роботу робочої арматури, а також сприймає місцеві додаткові зусилля, не враховані розрахунком, встановлюється конструктивно;

монтажна - забезпечує проектне положення арматури та об’єднує її в каркаси, встановлюється конструктивно.

За технологією виготовлення: гарячекатана стержньова, холоднодеформована дротова.

За службовими властивостями: зварювана (індекс С), тривка до корозійного розтріскування (індекс К), не зварювана (без індексу С), не тривка до корозійного розтріскування (без індексу К), зварювана та тривка (СК).

За формою поверхні: гладка, періодичного профілю.

За умов використання: ненапружувана (звичайна), напружувана.