Jak se určuje třída betonu podle jeho osové pevnosti v tahu?

Beton používá lidstvo asi 7000 XNUMX let ke stavbě budov, silnic a dalších staveb. To se stalo tak rozšířeným díky svým jedinečným vlastnostem pro stavební materiál – všestrannosti, šetrnosti k životnímu prostředí a schopnosti vytvářet i velmi složité tvarové výrobky.

Nejdůležitější vlastnosti betonu jako stavebního materiálu jsou jeho pevnost, spolehlivost a trvanlivost.

Požadavky na konstrukce z betonu a železobetonu

V souladu s SP 63.13330.2012 „Betonové a železobetonové konstrukce. Základní ustanovení. Aktualizované vydání SNiP 52-01-2003″ a STO NOSTROY 2.6.54-2011 “Monolitické betonové a železobetonové konstrukce. Technické požadavky na výkon práce, pravidla a způsoby kontroly“, hlavní požadavky na konstrukce z betonu a železobetonu jsou:

1. Obslužnost. Počáteční vlastnosti konstrukce pod návrhovými vlivy musí zajistit absenci tvorby nebo nadměrného otevírání trhlin, nadměrných vibrací, pohybů nebo poškození, které brání normálnímu provozu nebo porušují požadavky na vzhled výrobku, technologické, konstrukční a jiné požadavky stanovené design.
2. Bezpečnost. Prvotní charakteristika stavby musí při různých projekčních vlivech při výstavbě a provozu vyloučit destrukci jakéhokoli charakteru a narušení provozuschopnosti, jakož i jakoukoli destrukci, která by mohla způsobit újmu na životě, zdraví nebo majetku občanů.
3. Trvanlivost. Výchozí charakteristiky musí být zvoleny tak, aby návrh po celou stanovenou dobu provozu vyhovoval požadavkům na bezpečnost a provozuschopnost s přihlédnutím k vlivu případných návrhových vlivů.

Další požadavky, které musí návrh splňovat, mohou být obsaženy ve specifikaci návrhu.

Základní a dodatečné konstrukční požadavky jsou zajištěny splněním požadavků:

1. na beton a jeho součásti;
2. na armatury;
3. ke strukturálním výpočtům;
4. požadavky na design;
5. technologické požadavky;
6. provozní požadavky.

Konstrukční výpočty

Spolehlivost betonových a železobetonových konstrukcí je stanovena při jejich navrhování podle GOST 27751-2014 „Spolehlivost stavebních konstrukcí a základů. Základní ustanovení“, semipravděpodobnostní výpočtová metoda, která využívá vypočtené hodnoty zatížení a rázů, výpočtové charakteristiky betonu a výztuže (nebo konstrukční oceli), stanovené pomocí odpovídajících dílčích koeficientů spolehlivosti založených na normových hodnotách. těchto charakteristik, jakož i s přihlédnutím k míře odpovědnosti budov a staveb.

Úrovně odpovědnosti budov a konstrukcí:

1. KS-3 – zvýšená;
2. KS-2 – normální;
3. KS-1 – snížený.

Aby byla zajištěna spolehlivost budov a konstrukcí během jejich životnosti a také během stavebních prací, provádějí se výpočty pro mezní stavy v souladu s požadavky GOST 27751-2014. Výpočty vycházejí z předpokladu, že by nemělo být dosaženo mezních stavů při projektovaném zatížení po celou dobu životnosti výrobku.

Mezní stavy první skupiny vedou konstrukci k naprosté nevhodnosti použití. Výpočty pro mezní stavy první skupiny zahrnují výpočty pro pevnost, tvarovou stálost (u tenkostěnných konstrukcí), stabilitu polohy (odolnost proti klopení, převrácení, klouzání, plovoucí atd.).

Mezní stavy druhé skupiny komplikují běžný provoz nebo snižují předpokládanou životnost konstrukce. Výpočty pro mezní stavy druhé skupiny zahrnují výpočty pro vznik a otevírání trhlin a pro přetvoření.

Při výpočtu konstrukcí na základě mezních stavů jsou návrhové situace uvažovány v souladu s GOST 27751-2014, které zahrnují fáze výroby, konstrukce, provozu, jakož i nouzové situace a požár. Výpočty se provádějí pro všechny typy zatížení odpovídající funkčnímu účelu konstrukce s přihlédnutím k vlivu prostředí (klimatické vlivy, voda – u konstrukcí, které jsou s ní v kontaktu), v některých případech s přihlédnutím k vlivu technologických, teplotních vlivů nebo působení agresivních chemikálií, ohně.

Pro každou uvažovanou návrhovou situaci je spolehlivost návrhu zajištěna:

1. výpočet celé konstrukce a jejích jednotlivých prvků pro všechny mezní stavy;
2. výběr optimálních konstrukčních řešení, materiálů a technologických postupů;
3. kontrola provedení;
4. vytváření podmínek, které zaručují normální provoz zařízení;
5. sledování technického stavu celé konstrukce a jejích konstrukčních prvků;
6. provádění činností zaměřených na snížení možnosti vzniku mimořádných situací.

Pro zajištění trvanlivosti objektu se při jeho navrhování zohledňují vlastnosti použitých materiálů a možnost ochrany před agresivními vnějšími vlivy, provozními podmínkami v souladu s účelem konstrukce a vypočteným vlivem prostředí.

GOST 27751-2014 určuje doporučenou životnost budov a konstrukcí.

Doporučená životnost budov a konstrukcí

Tyto informace jsou brány v úvahu při navrhování a provádění výpočtů.

Klasifikace dopadů

Zatížení a vlivy na stavební konstrukce se dělí do následujících skupin:

1. Konstanty, při kterých jsou změny návrhových hodnot během projektované životnosti objektu malé ve srovnání s jejich průměrnými hodnotami.
2. Dlouhodobé, tedy udržení vypočtených hodnot po dlouhou dobu provozu objektu
3. Krátkodobé, kdy doba trvání vypočtených hodnot je výrazně kratší než životnost objektu.
4. Speciální, tedy vytváření mimořádných situací. Jedná se o seismické nárazy, vliv požáru, výbuch, kolize s vozidly, selhání zařízení nebo nosného konstrukčního prvku, které nejsou specifikovány v regulačních dokumentech.

Jaká jsou standardní a návrhová zatížení

Standardní hodnoty zatížení jsou stanoveny příslušnými konstrukčními normami nebo konstrukčními specifikacemi. To znamená, že odpovídají běžným provozním podmínkám výrobku.

Vypočítaná zatížení odpovídají maximálním maximálním hodnotám, jejichž výskyt je možný v důsledku vlivu nezohledněných faktorů. Hodnota návrhového zatížení se určí vynásobením standardní hodnoty, je-li stanovena, součinitelem bezpečnosti zatížení. Koeficient zohledňuje možnou odchylku zatížení od standardních hodnot v nepříznivém směru.

Pro různé mezní stavy a různé návrhové situace se mohou hodnoty součinitelů bezpečnosti zatížení lišit. Závisí také na místních klimatických podmínkách, jako je teplota, zatížení sněhem a větrem. Pro každou návrhovou situaci jsou zohledněny všechny možné nepříznivé kombinace zatížení.
Návrhová kombinace zatížení a hodnota součinitelů kombinace zatížení jsou stanoveny v regulačních dokumentech.

Výběr materiálů

Spolehlivost stavební konstrukce je zajištěna volbou materiálů a technologií výroby. Zejména pro betonové a železobetonové konstrukce to znamená výběr třídy betonu a jeho dalších regulačních charakteristik a výběr vhodné výztuže.

Výběr materiálů a technologií se provádí ve fázích vývoje koncepce konstrukce, návrhu a výroby. Odůvodňují to výsledky výpočtů vycházejících z mezních stavů celé konstrukce a jejích jednotlivých konstrukčních prvků a vazeb a také údaje z experimentálních studií.

Vypočtené koeficienty jsou uvedeny v SP 63.13330.2012 a GOST 27751-2014. Minimální hodnoty bezpečnostního faktoru pro odpovědnost jsou uvedeny v závislosti na třídě konstrukcí v tabulce níže.

Třídu a míru odpovědnosti stavby stanoví generální projektant po dohodě se zákazníkem v zadání projektu, nesmí však být nižší než hodnoty uvedené v tabulce.

Výběr betonu pro výrobu betonu a železobetonových výrobků

Beton je kompozitní materiál na bázi pojiva, obvykle cementu. Pojivo se smíchá s vodou, která reaguje hydratací se sloučeninami slínku za vzniku pevného materiálu, který má krystalickou strukturu.

Do betonové směsi se také přidávají následující kameniva:

1. pouze jemné (pro jemnozrnný beton);
2. velké a malé (pro těžký beton).

Jako jemné kamenivo se používají různé druhy písku. Jako hrubé kamenivo se používají druhy štěrku a drceného kamene. Složení, zrnitost kameniva, přítomnost nečistot a další požadavky na kamenivo jsou obsaženy v regulačních dokumentech nebo jsou určeny projektovou dokumentací.

Základní požadavky na beton jsou obsaženy v mezistátní normě GOST 25192-2012 „Beton. Klasifikace a obecné technické požadavky“, podle kterých je beton klasifikován:

1. Podle hlavního účelu – pro konstrukční, tepelnou izolaci, konstrukční a tepelnou izolaci.
2. Podle druhu pojiva – cement, struska, vápno, sádra, speciální.
3. Podle odolnosti vůči různým druhům koroze – do tříd A, B, C, D, D, E.
4. Podle typu plniva – hutné, porézní, speciální.
5. Podle typu struktury – husté, porézní, velkoporézní struktury, celulární.
6. Podle podmínek kalení – kalení v přírodních podmínkách, tepelným zpracováním, kalení v autoklávu.
7. Podle rychlosti tuhnutí – rychlotvrdnutí a pomalé tuhnutí.
8. Podle průměrné hustoty (D) – extra lehký (méně než D800), lehký (D800–D2000), těžký (D2000–D2500), extra těžký (nad D2500) Číselný koeficient udává hmotnost metru krychlového betonu v kilogramech.
9. Z hlediska mrazuvzdornosti – pro beton s nízkou mrazuvzdorností (F50); střední mrazuvzdornost (od F50 do F300); vysoká mrazuvzdornost (nad F300). Číslo udává počet cyklů zmrazování/rozmrazování, které vzorky vydrží, aniž by se rozbily.
10. Z hlediska voděodolnosti – pro beton s nízkou voděodolností (pod W4), střední voděodolností (W4–W12), vysokou voděodolností (nad W12). Koeficient odpovídá maximálnímu tlaku vody v kg/cm 2, při kterém vzorky vodu nepropustí.
11. Podle otěru – stupně G1 – nízký otěr, G2 – střední otěr, G3 – vysoký otěr.

Pevnost betonu

Hlavní standardizované ukazatele betonu jsou:

1. pevnost v tlaku třída B;
2. třída axiální pevnosti v tahu;
3. třída vodotěsnosti W;
4. třída mrazuvzdornosti F;
5. střední hustota stupeň D;
6. stupeň samonapětí.

Hlavní standardizovanou vlastností betonu je pevnost. Beton funguje dobře v tlaku, ale nemá příliš dobrou odolnost proti tahu (axiální a ohyb). S rostoucí pevností v tlaku se však zvyšuje pevnost v tahu, i když v menší míře.

Třída betonu z hlediska pevnosti v tlaku je označena písmenem B a číslem, které odpovídá krychelné pevnosti betonu v MPa s pravděpodobností 0,95 – normovaná krychelná pevnost. Nevytvrzený roztok má pevnost v tlaku B0.

Třída betonu podle osové pevnosti v tahu je osová pevnost betonu v tahu v MPa s pravděpodobností 0,95, tj. standardní pevnost betonu.

Při výběru třídy betonu se pro jakýkoli typ betonu a konstrukcí přiřadí třída pro pevnost v tlaku a třída pro pevnost v tahu v osách se přiřadí pouze tehdy, má-li tato charakteristika primární význam při provozu konstrukce.

Standardní a návrhová odolnost betonu v tlaku a osovém tahu

Hlavní pevnostní charakteristiky betonu jsou standardní hodnoty odolnosti proti osovému tlaku a tahu.

Standardní odpory betonu se nazývají:

1. Odolnost betonových hranolů proti osovému tlaku, také tento parametr se nazývá prizmatická pevnost a označuje se R_bn.
2. Axiální pevnost v tahu – R_btn.

Standardní odolnost betonu je určena jeho pevnostní třídou s pravděpodobností 0,95.

Pro získání hodnot návrhové odolnosti betonu je nutné vydělit hodnotu normové odolnosti koeficientem spolehlivosti pro materiál.

Například bezpečnostní faktor pro beton v tlaku Y_b rovná se:

1. pro výpočty na základě mezních stavů první skupiny 1,3 – pro těžký, lehký, jemnozrnný, předpínací beton, 1,5 – pro pórobeton;
2. pro výpočty na základě mezních stavů druhé skupiny – 1,0.

Součinitel spolehlivosti betonu v tahu Y_bt:

1. pro výpočty na základě mezních stavů první skupiny při přiřazení třídy pevnosti v tlaku 1,5 – pro těžký, lehký, jemnozrnný, předpínací beton, 2,3 – pro pórobeton.
2. pro výpočty na základě mezních stavů první skupiny při přiřazení třídy pevnosti v tahu 1,3 – pro těžký, lehký, jemnozrnný, předpínací beton;
3. pro výpočty na základě mezních stavů druhé skupiny – 1,0.

Vypočtené hodnoty odolnosti betonu v závislosti na třídách pevnosti v tlaku a osové pevnosti v tahu jsou uvedeny v tabulkách v regulačních dokumentech, zejména v SP 63.13330.2012.

V některých případech jsou vypočtené odpory také násobeny koeficientem Y konkrétních provozních podmínek_bikterý bere v úvahu:

1. způsob výroby produktu;
2. rozměry sekce a další parametry;
3. podmínky, povaha a fáze provozu stavby;
4. trvání zátěže;
5. opakované opakování zátěže.

Co určuje hlavní standardizované ukazatele betonu?

Standardizované ukazatele betonu jsou nezbytné pro výběr třídy betonu v závislosti na typu konstrukce a zatížení, která na ni budou aplikována.

Například betonové konstrukce, které jsou provozovány v podmínkách vysoké vlhkosti, musí mít vysokou třídu odolnosti proti vodě. Konstrukce, které snášejí vysoké zatížení (například základy vícepodlažní budovy), jsou vyrobeny z betonu vyšší třídy z hlediska pevnosti v tlaku než konstrukce, které jsou zatíženy méně (základ dřevěné lázně).

Beton s určitými vlastnostmi se získává použitím betonových směsí určitého složení a poskytnutím určitých podmínek tuhnutí.

Všechny hlavní standardizované ukazatele betonu jsou si přímo úměrné. Čím vyšší je hustota betonu, tím vyšší je jeho pevnost. Vysoká hustota určuje strukturu, která obsahuje méně pórů a kapilár, což znamená, že beton absorbuje méně vody a má vyšší třídu odolnosti vůči vodě. Když se voda dostane do pórů a kapilár při teplotách pod nulou, zamrzne, roztáhne se, zvětší svůj objem a poškodí strukturu betonu. To znamená, že čím je beton vodotěsnější, tím je mrazuvzdornější.

Hlavní metodou zvýšení pevnosti betonu je zvýšení množství cementu v jeho složení. Jakákoli tabulka poměrů betonové směsi nám skutečně ukazuje, že čím více cementu na metr krychlový směsi je odebráno, tím vyšší je pevnost a další vlastnosti betonu.

Zvýšená spotřeba cementu však vede ke dvěma hlavním problémům:

1. Zvýšené stavební náklady. Cement je nejdražší složkou betonu.
2. Snížená pohyblivost a zpracovatelnost betonové směsi, proto je nutné zvýšit vibrační zpracování. To vede ke zvýšeným nákladům na čas, práci a finanční zdroje.

Všechny hlavní normované ukazatele betonu je možné zvýšit i jiným způsobem – použitím modifikačních přísad.

Co jsou přísady do betonu

Přísady do betonu jsou speciální látky, organické nebo anorganické, které se přidávají ve velmi malých množstvích do betonových a maltových směsí při přípravě za účelem regulace jejich vlastností nebo jim dodat nové vlastnosti.

Přísady do betonových směsí se začaly používat již velmi dávno, např. chloridové soli se jako protimrazové přísady používají zhruba 100 let, ale dnes mají stavebníci k dispozici speciálně vyvinuté osvědčené přísady, které poskytují přesně definovaný účinek; když je dodrženo dávkování.

Požadavky na přísady do betonu a malt upravuje mezistátní norma GOST 24211-2008 „Přísady do betonu a malt“. Všeobecné technické podmínky“.

Přísady do betonu se podle normy dělí do tříd, skupin a podskupin uvedených v tabulce níže.

Při výběru přísady do betonu je třeba věnovat pozornost výrobci. Betonové konstrukce jsou v každém případě drahé výrobky určené pro dlouhou životnost. Použití nekvalitních přísad může negativně ovlivnit vlastnosti betonu a vést k nutnosti neplánovaných oprav. Vzhledem k tomu, jak málo náklady na přísady ovlivňují náklady na výstavbu, není vhodné šetřit přísadami.

CEMMIX působí na tuzemském trhu stavebních materiálů již dlouhou dobu a jeho produkty se osvědčily.