Размеров испытываемого образца

4. Прочность бетона на осевое растяжение

Согласно опытным данным прочность бетона на растяжение R_bt в 10 – 20 раз меньше, чем при сжатии, причем относительная прочность на растяжение уменьшается с увеличением класса бетона. Истинное сопротивление растяжению узнать тяжело. На практике используют опытные образцы в виде восьмерок с размером поперечного сечения 100 × 100 мм (рис. 2.7). Причиной низкой растяжимости бетона является неоднородность структуры бетона, наличие внутренних напряжений, слабое сцепление между цементным камнем.

 

Рис. 2.7. Схема испытания образца для определения прочности бетона при осевом растяжении на разрыв

Временное сопротивление бетона осевому растяжению определяют по формуле 2.1:

                                                              (2.1)

где разрушающий момент;

   момент сопротивления образца прямоугольного сечения;   

   коэффициент, учитывающий криволинейный характер эпюры напряжений в бетоне растянутой зоны вследствие упруго-пластических свойств бетона

5. Прочность бетона на срез и скалывание

Чистый срез – это разделение элемента на части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы.

При этом возникает напряженное состояние, когда главные напряжения , , а максимальное касательное напряжение .

Существенное сопротивление срезу оказывают зерна крупных заполнителей, работающие как шпонки в плоскости среза. При срезе распределение напряжение по площади сечения считается равномерным.

В железобетонных конструкциях чистый срез встречается редко; обычно он сопровождается действием нормальных сил (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Схема испытания бетонного образца на срез

1 – испытуемый образец;

2 – неподвижные стальные опоры;

Плоскость среза

Временное сопротивление бетона на срез можно определить по эмпирической зависимости (2.2):

                                                R_sh = 2× R_bt                                                                      (2.2)

 

Чистое скалывание – взаимное смещение (сдвиг) частей элемента между собой под действием скалывающих (сдвигающих) усилий.

Сопротивление скалыванию возникает при изгибе железобетонных балок до появления в них наклонных трещин (рис. 2.9).

 

 

Рис. 2.9. Схема испытания бетонного образца на скалывание

Рабочая арматура;

Прорези (щели);

Участки, где происходит скалывание бетона

Скалывающие напряжения по высоте сечения изменяются по квадратной параболе. Временное сопротивление бетона скалыванию можно определить по эмпирической зависимости (2.3):

                                                R_скал ≈ (1, 5÷ 2)× R_bt                                                      (2.3)

 

 

Классы и марки бетона

Класс – это ряд эталонных чисел на числовой оси, привязанных к прочности на сжатие и растяжение, задаваемых при проектировании с обеспеченностью 0, 95 прочностных свойств.

Марка оценивает основные физические свойства бетона (обеспеченность 50%).

Существует класс бетона по прочности на сжатие B по прочности на растяжение B_{t .}

Значение класса бетона по прочности на сжатие – это значение, полученное при испытании кубов с размерами ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартами в течение 28 суток при температуре 20 ± 2 º C с учетом 95% обеспеченности прочностных свойств.

Для оценки изменчивости прочности и обеспечения гарантии для заданного значения используют кривую распределения теории вероятности.

Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию, установленное при испытании партии стандартных образцов, определяют по зависимости (2.4):

 

                                                        (2.4)

где  число случаев, в которых было установлено временное сопротивление соответственно ;

 общее число испытаний в партии

Среднее квадратичное отклонение прочности бетона – это величина, характеризующая разброс прочности экспериментальных значений.

Среднее квадратичное отклонение прочности бетона определяют по зависимости (2.5):

 

                                                                       (2.5)

      

Коэффициент вариации прочности бетона – это отношение среднего квадратичного отклонения прочности бетона к среднему значению временного сопротивления бетона сжатию.

Коэффициент вариации прочности бетона определяютпо зависимости (2.6):

                                                                                                    (2.6)          

 

Чем совершеннее производство и технология приготовления бетонной смеси, тем меньше коэффициент вариации прочности и экономичнее производство.

Опытные исследования для тяжёлых, мелкозернистых и легких бетонов показали, что коэффициент вариации прочности бетона при сжатии . При показателе надежности , который характерен для обеспеченности 95% прочностных свойств (правило «двух сигм»), класс бетона по прочности на сжатии определяют по формуле (2.7):

 

                           или         (2.7)

 

Таким образом, гарантированная прочность заданного нормами класса бетона на сжатие равна:

                                             (2.7’)                     

 

Коэффициент вариации прочности бетона при растяжении , тогда гарантированная прочность заданного нормами класса бетона на растяжение равна:

                                                    (2.7”)                     

 

На рис. 2.10 показана кривая распределения прочности.

 

 

Рис. 2.10. Кривая распределения прочности

 

Марка бетона по морозостойкости F – число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенных образцов, испытанных в соответствие со стандартом, при котором прочность падает не более чем на 15% по сравнению с прочностью образца, не подвергающегося замораживанию.

Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по морозостойкости от F 15 до F 500. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона по морозостойкости от F 15 до F 1000.

Для каждого конкретного случая марку бетона по морозостойкости принимают в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха, условий работы и класса зданий.

Марка бетона по водонепроницаемости W – это наибольшее давление воды (МПа), при котором не наблюдается её просачивания через стандартный образец, изготовленный по ГОСТу.

Эту марку принимают для конструкций, к которым предъявляют особые ограничения водопроницаемости (резервуары, напорные трубы, силосы).

Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по водонепроницаемости от W2 доW12. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона водонепроницаемости от W2 доW20, где цифрами обозначают давление воды, при котором коэффициент фильтрации (м/с) не превышает нормативного значения.

Конкретную марку бетона по водонепроницаемости принимают в зависимости от класса зданий, условий эксплуатации конструкций или максимального градиента напора, представляющего отношение напора к толщине элемента.

Марка бетона по средней плотностиD – это гарантированная собственная масса бетона (кг/м³), контролируемая на базовых образцах в установленные сроки согласно ГОСТу.

Марку по средней плотности принимают для конструкций, к которым предъявляют требования теплоизоляции.

Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по средней плотности от D 700 до D 2500. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона по средней плотности от D 200 до D 5000, где цифры обозначают плотность бетона.

Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению.

Марка бетона по самонапряжению S_p – это гарантированное значение предварительного напряжения в бетоне (МПа), создаваемое в результате его расширения при наличии продольной арматуры в количестве 1% и контролируемое на базовых образцах в установленные сроки согласно ГОСТу.

Марку бетона по самонапряжению принимают в зависимости от предъявляемых к самонапрягающимся конструкциям требований по трещиностойкости и жесткости.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: