3.Кубиковая и призменная прочность. Призменная прочность бетона


3.Кубиковая и призменная прочность.

Из всех прочностных характеристик бетона наиболее просто определяется его прочность при сжатии, а высокое сопротивление бетона сжатию является его ценным свойством, используемым в железобетонных конструкциях. Поэтому за основную характеристику прочностных и деформативных свойств бетона принята его прочность на осевое сжатие.

Для оценки прочности применяют раздавливание на прессе изготовленных в тех же условиях, что и реальные конструкции кубов бетона. За стандартные образцы принимают кубы размерами150х150х150 мм, испытание которых происходит при температуре 20 ± 2 ºC через 28 дней твердения в нормальных условиях.

Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если временное сопротивление сжатию бетона для базового куба с ребром 150 ммравноR (рис. 2.4), то для куба с ребром 200 мм оно уменьшается до0,93R, а для куба с ребром100 мм– увеличивается до1,1R.

Рис. 2.4. Стандартный бетонный образец для определения прочности на сжатие

Различное временное сопротивление сжатию образцов разной формы объясняется влиянием сил трения, возникающих между гранями образца и опорными плитами пресса, неоднородностью структуры бетона. Вблизи опорных плит силы трения, направленные внутрь образца, создают обойму, следовательно, увеличивается прочность образцов при сжатии. Удерживающее влияние сил трения по мере удаления от торцов снижается, таким образом, бетонный куб при разрушении получает форму двух усеченных пирамид, обращенных друг к другу вершинами (рис. 2.5, а). При уменьшении сил трения посредством смазки характер разрушения меняется (рис. 2.5, б): вместо выкалывания с боков образца пирамид происходит раскалывание его по трещинам, параллельным направлению действия усилия. При этом временное сопротивление бетона сжатию уменьшается.

а) б)

Рис. 2.5. Схема деформирования бетона при сжатии

а) – при наличии трения по опорным плоскостям;

б) – при отсутствии трения;

1 – смазка

Поскольку железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, в расчетах их прочности не может быть непосредственно использована кубиковая прочность бетона.

Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb.

Опыты на бетонных призмах со стороной основания аи высотойh показали, что призменная прочностьRbменьше кубиковой Rи она уменьшается с увеличением отношения .

При призменная прочность становится почти стабильной и равной примерно Rb≈ 0,75R. Как и для кубиков, это явление объясняется различной степенью влияния сил трения по торцам образцов – чем больше размер образца и больше расстояние между его торцами, тем меньше влияние сил трения. Влияние гибкости бетонного образца становится ощутимым при .

Кривая, приведенная на рис. 2.6, иллюстрирует зависимость от по усредненным опытным данным.

Таким образом, призменная прочность Rb – это временное сопротивление осевому сжатию призмы Rbu с отношением сторон .

Рис. 2.6. График зависимости призменной прочности бетона от отношения

studfiles.net

6, 7. Прочность бетона. Классы бетона по прочности на сжатие и растяжение. (Кубиковая и призменная прочность бетона).

R – кубиковая прочность бетона на сжатие, определяется на образцах кубов с ребром 10,15 или 20 см. В качестве эталона, в настоящее время, применяются кубы с ребром 15 см. Если принять прочность бетона, измеренную на эталонных кубах заR, то прочность кубов с ребром 10 см. составляет 1,1 R, прочность кубов с ребром 15 см – 1,0 прочность с ребром 20 см. - 0,9 R. В некоторых странах Запада прочность бетона определяется на цилиндрах с высотой Н=2Ø, Ø = 15,92см, А ≈ 200см2 .

Rв – призменная прочность бетона, определяется на образцах-призмах, с соотношением высоты к основаниюh / a= 4.

Зависимость прочности бетона от высоты призмы.

В общем случае зависимость между кубиковой и призменной прочностью выражается эмпирической формулой (2.1)

Rв=R(0,77 – 0,00125R) (МПа)

Rв= (0,75 – 0,8) R (МПа)

d

Rвt – прочность бетона на растяжение, определяется на бетонных образцах – восьмерках или путем раскалывания кубов или цилиндров.

Схемы испытаний для определения

При испытании восьмёрок, прочность на растяжение равна

Rbt=P/A, гдеА– площадь расчетного сечения.

При испытаниях цилиндров или кубов прочность определяется по формулам

Rbt=P/в2,Rbt=P/ld,

Где l – длина цилиндра,в – размер ребра куба,

d– диаметр цилиндра.

28 су т.

Прочность на растяжение зависит от кубиковой прочности и может определяться по формуле.

Нарастание прочности бетона во времени

Прочность не остается неизменной с течением времени или при изменении условий твердения. При благоприятных условиях прочность с течением времени может возрасти до двух раз, при неблагоприятных условиях рост прочности замедляется или полностью приостанавливается. Рост прочности бетона со временем может определяться по формуле.

Rt=R28lgt/lg28

R28 – прочность бетона после 28суток твердения,

t– время, в сутках.

Формула может быть представлена в ином, упрощенном виде

Rt = 0,7R28lgt

Важнейшими расчётными характеристиками прочностных свойств бетона является его расчётное сопротивление сжатию и растяжению, характеризуемое классом бетона.

Классом бетона на сжатие «В» называется временное сопротивление осевому сжатию бетонных кубов с ребром 15см., испытанных через 28 суток твердения приt=20±2°cпо гост с учётом статистической изменчивости.

8. Силовые деформации бетона. Диаграмма при осевом сжатии. Параметры диаграммы. Модуль деформации бетона.

Силовые деформации – это деформации под воздействием силовых факторов, приложенных однократно или в течение времени.

Рассматривается опытный образец (призма) с приборами для измерения деформаций. К призме порциями прикладывается постепенно увеличивающаяся нагрузка, вплоть до разрушения образца. На каждом этапе дается определенная выдержка (15-20 мин.) и измеряются продольные деформации бетона. База прибора (длина на которой измеряются продольные деформации) составляет 100-200мм для механических приборов и 20-50мм для электротензодатчиков.

Отношение величин поперечных деформаций к продольным даёт значение коэффициента Пуассона. Деформации достигнутые при разрушении называются предельными. При нагружении образцов с постоянной скоростью деформирования можно наблюдать нисходящую ветвь диаграммы.

Зависимость деформаций бетона от напряжений при сжатии.

Различают три модуля деформируемости бетона:

  • касательный модуль E=tgα0

  • секущий модуль E!b=tgα1

  • начальный модуль Eb=tgα

1 – Касательная из начала координат

2 – Секущая из нала координат и точки А

3 – Касательная в точке А.

В практических расчётах ЖБК используют секущий модуль, который через поправочные коэффициенты получают из начального модуля. Используя чертеж 3.1, выразим напряжения в какой-либо точке (А) используя полные и упругие деформации бетона. В соответствии с законом Гука, можно записать выражение для напряжений в точке А.

σb = εel∙Eb = εb∙E!b

отсюда находится выражение для модуля упруго-пластичности

E!b=εel∙Eb/εb

если обозначить εel/εb=b(коэффициент упруго-пластичности), то

E!b= b ∙Eb

При растяжении коэффициент упруго-пластичности btблизок к 0,5 при напряжениях в растянутом бетоне, стремящихся к предельным значениям.

bt  0,5 при σbt  Rbt ТогдаEbt = bt∙Eb.

Отсюда можно определить предельную растяжимость бетона

εlimbt=Rbt/E!bt=Rbt/bt∙Eb=Rbt/0,5∙Eb=2 Rbt/Eb

Предельные деформации бетона - это деформации перед разрушением образца. В сжатых элементах при кратковременных испытаниях предельные деформации составляют  lim= (80 - 300)·10-5, в среднем 250·10-5. В растянутых элементах lim= (10 - 25) ·10-5, в среднем 15·10-5.

При длительном действии нагрузки предельные деформации могут превышать кратковременные деформации в 1,5 - 3 раза.

studfiles.net

Призменная прочность бетона - это... Что такое Призменная прочность бетона?

Призменная прочность бетона – отношение разрушающей осевой сжимающей силы образца-призмы стандартных размеров к площади его сечения, нормального к этой силе.

[ГОСТ 24452-80]

Рубрика термина: Испытания бетона

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Основы расчета железобетона. 200 вопросов и ответов, стр. №2

5. Как влияет ползучесть на напряжения в бетоне и арматуре?

Рассмотрим схему на рис. 6. После приложения нагрузки N бетон и арматура укоротились на величину, соответствующую относительной деформации eb (благодаря сцеплению, они работают совместно). В бетоне установилось сжимающее усилие Nb1, а в арматуре Nsc1. Затем, вследствие ползучести, деформации выросли на величину eп. Поскольку арматура работает практически упруго, сжимающие напряжения в ней с течением времени возрастают по закону Гука на величину Dssc= eпЕs, а усилие – на величину DNsc = DsscAs (где Аs – площадь сечения арматуры), т.е. Nsc2 = =Nsc1 + DNsc. Но если Nsc растет, а внешняя сила N постоянна, то, значит, усилие и напряжения в бетоне падают: N = Nb1 + Nsc1 = Nb2 + Nsc2. Происходит перераспределение напряжений: бетон частично разгружается, а арматура дополнительно нагружается. При наличии в сжатом бетоне преднапряженной (предварительно натянутой) арматуры растягивающие напряжения в ней падают, “теряются” – отсюда и термин “потери напряжений” (см. главу 2).

Рис. 6

6. Что такое усадка бетона?

Это свойство бетона самопроизвольно уменьшаться в объеме (укорачиваться во всех направлениях) в процессе твердения и набора прочности в воздушной среде. Усадке подвергается не весь бетон, а только цементный камень. Уменьшаясь в объеме, он сжимает встречающиеся препятствия (крупный заполнитель, арматуру), от которых, в свою очередь, получает реакции противодействия. Следовательно, в препятствии возникают сжимающие, а в цементном камне растягивающие напряжения. Последние приводят к появлению усадочных трещин. Чем меньше защитный слой бетона и чем больше диаметр арматуры, тем больше вероятность образования усадочных трещин на поверхности бетона (вот, кстати, еще одна причина, почему толщина защитного слоя зависит от диаметра арматуры). Если в обычной арматуре усадка вызывает сжимающие напряжения, то в преднапряженной приводит к уменьшению (потерям) растягивающих напряжений.

7. Почему различают призменную и кубиковую прочность бетона при сжатии?

Призменная прочность Rb наиболее точно соответствует реальной прочности бетона в конструкциях, ее определяют испытанием стандартных призм размерами 150´150´600 мм. Однако изготовление призм требует вчетверо больше расхода бетона, чем изготовление кубов, а их испытание – дело очень трудоемкое (много времени отнимает центрирование призмы на прессе) и требующее дополнительных приборов. Поэтому в строительной практике призмы заменены кубами размерами 150´150´150 мм, хотя их прочность R на 33...37 % выше, чем Rb (вызвано это, главным образом, влиянием сил трения между плитами пресса и опорными гранями куба). Rb и R связаны между собой эмпирической зависимостью: Rb = (0,77– 0,001R)R.

8. Как можно увеличить сопротивление бетона сжатию?

Разрушение бетонных призм происходит вследствие поперечных деформаций, вызывающих продольные трещины (рис. 7,а). Если призму стянуть поперечными хомутами, то поперечные деформации уменьшатся, продольные трещины появятся позже, разрушение произойдет при более высокой нагрузке – сработает эффект обоймы. Роль внешних хомутов с успехом может выполнить и поперечная (косвенная) арматура в виде сеток или спиралей. Растягиваясь под влиянием поперечных деформаций бетона, арматура сопротивляется и сама воздействует на бетон в виде сжимающих сосредоточенных сил поперечного направления (рис. 7,б).

Рис.7, Рис.8

9. В чем различие между марками и классами бетона по прочности на сжатие?

Марка М – это средняя кубиковая прочность бетона`R в кг/см2; в проектировании железобетонных конструкций с 1986 г. не применяется, но в строительной практике по-прежнему имеет хождение. Класс В – это кубиковая прочность в МПа с обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Как и любой другой материал, бетон обладает неоднородной прочностью – от Rmin до Rmax. Если изменчивость прочности представить в виде кривой нормального распределения (рис. 8), где n – число испытаний, то марка М будет соответствовать ее вершине, а класс В численно соответствует 0,0764М (при коэффициенте вариации 0,135). Например, В30 примерно соответствует М400.

10. Что  такое  “мягкая”  и  “твердая”  арматурная  сталь?

“Мягкая” арматура (классы А-I, A-II, A-III) на диаграмме растяжения (рис. 9,а) имеет три главных участка: упругие деформации (здесь действует закон Гука), площадку текучести при напряжениях spl (предел текучести) и упруго-пластические деформации (криволинейный участок). При проектировании конструкций используют первый и второй участки. Текучесть стали в той или иной степени учитывают в расчетах нормальных сечений на изгиб (при слабом армировании, при многорядном расположении арматуры и т.д.), в расчетах статически неопределимых конструкций по методу предельного равновесия и в других случаях. Третий участок в расчетах не участвует – деформации там столь велики, что в реальных условиях они соответствуют уже разрушению конструкций.

“Твердая”, или высокопрочная арматура (классы А-IV, Ат-IV и выше, B-II, Bp-II, K-7, K-19) не имеет физического предела текучести (рис. 9,б), она деформируется упруго до предела пропорциональности, а далее диаграмма постепенно искривляется. В качестве границы безопасной работы принят условный предел текучести s02, при котором остаточные, т.е. пластические удлинения составляют 0,2 %. У “твердых” сталей прочность выше, чем у “мягких”, но зато меньше удлинения при разрыве d, т.е. у них хуже пластические свойства, они более хрупкие. “Мягкая” и “твердая” сталь – понятия, разумеется, условные и в официальных документах отсутствуют, но они очень удобны в обиходе, потому их широко используют в научно-технической литературе.

11. Насколько важна величина удлинений арматуры при разрыве?

При малых удлинениях может произойти хрупкое (внезапное) обрушение железобетонной конструкции, даже при небольших перегрузках: арматура разорвется, когда прогибы малы, а раскрытие трещин незначительно – другими словами, когда конструкция не подает сигналов, предупреждающих о своем опасном состоянии. Поэтому арматура любого класса должна иметь величину равномерного относительного удлинения при разрыве d, как правило, не менее 2 %.

Страницы:

www.betontrans.ru


Смотрите также