Строительство и ремонт своими руками

Нормативные и расчетные сопротивление бетона. Расчетные сопротивления и модули упругости для строительных материалов. Нормативные данные для расчетов металлических контрукций


При расчете строительных конструкций нужно знать расчетное сопротивление и модуль упругости для того или иного материала. Здесь представлены данные по основным строительным материалам.

Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов

Материал
Модуль упругости
Е, МПа
Чугун белый, серый (1,15...1,60) · 10 5
Чугун ковкий 1,55 · 10 5
Сталь углеродистая (2,0...2,1) · 10 5
Сталь легированная (2,1...2,2) · 10 5
Медь прокатная 1,1 · 10 5
Медь холоднотянутая 1,3 · 10 3
Медь литая 0,84 · 10 5
Бронза фосфористая катанная 1,15 · 10 5
Бронза марганцевая катанная 1,1 · 10 5
Бронза алюминиевая литая 1,05 · 10 5
Латунь холоднотянутая (0,91...0,99) · 10 5
Латунь корабельная катанная 1,0 · 10 5
Алюминий катанный 0,69 · 10 5
Проволока алюминиевая тянутая 0,7 · 10 5
Дюралюминий катанный 0,71 · 10 5
Цинк катанный 0,84 · 10 5
Свинец 0,17 · 10 5
Лед 0,1 · 10 5
Стекло 0,56 · 10 5
Гранит 0,49 · 10 5
Известь 0,42 · 10 5
Мрамор 0,56 · 10 5
Песчаник 0,18 · 10 5
Каменная кладка из гранита (0,09...0,1) · 10 5
Каменная кладка из кирпича (0,027...0,030) · 10 5
Бетон (см. таблицу 2)
Древесина вдоль волокон (0,1...0,12) · 10 5
Древесина поперек волокон (0,005...0,01) · 10 5
Каучук 0,00008 · 10 5
Текстолит (0,06...0,1) · 10 5
Гетинакс (0,1...0,17) · 10 5
Бакелит (2...3) · 10 3
Целлулоид (14,3...27,5) · 10 2

Нормативные данные для рассчетов железобетонных конструкций

Таблица 2. Модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

Выкапывая глубже в процесс отверждения, гидратация представляет собой химический процесс, который позволяет бетону перейти от пластического состояния к закаленному состоянию, одновременно набирая силу с течением времени. Гидратация происходит более быстрыми темпами на ранних стадиях после размещения бетона и замедляется через месяц или около того. Многие цементные пасты прекращают гидратацию до одного года, а некоторые могут продолжать гидратироваться в течение нескольких лет. Из-за переменной длины процесса гидратации фраза «зеленый бетон» является чисто субъективной характеристикой.

Таблица 2.1 Модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

Примечания:
1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой - в кгс/см².
2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.
3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Е b принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Е b принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент
a = 0,56 + 0,006В.

С таким большим изменением времени гидратации, ожидая завершения процесса гидратации перед испытанием прочности на сжатие бетона, было бы непрактичным. В определении более практического возраста для проверки прочности бетона начался 28-дневный миф. Таким образом, хотя отверждение помогает процессу гидратации, «28 дней» не является инклюзивным правилом, определяющим конкретное время для получения минимальных прочностей при сжатии. Проще говоря, по мере того, как протекают конкретные растворы и гидратация, бетон становится сильнее - и гидратация может продолжаться долго после достижения минимальной требуемой прочности на сжатие.

Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4.1 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)


Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)

Отверждение - это процесс, а не показатель силы. Указанная прочность на сжатие может быть для любой прочности в любом возрасте бетона. Все зависит от дизайна смеси, условий и требований проекта. Однако в производстве сборных железобетонных изделий очень раннее достижение указанных прочностей - достижение минимальной требуемой прочности на сжатие намного раньше, чем 28 дней - является нормой. Для спецификатора крайне редко требуется определенное время отверждения. Скорее, спецификации могут указывать, что установка до 28 дней является приемлемой, при условии, что два разрыва цилиндров доказывают, что минимальная требуемая прочность на сжатие уже достигнута.

Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)


Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)


Таблица 6.2 Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

При выборе дизайна смеси бетон может легко достичь минимальной требуемой прочности на сжатие на следующий день после его изготовления и, следовательно, соответствовать спецификации для установки. Главное помнить, что отверждение - это процесс, а не мера конкретной силы. 28-дневная оговорка обеспечивает последовательную отраслевую основу для сравнения прочности на сжатие бетонных изделий. 28-дневный период времени напрямую не связан с тем, соответствует ли конкретный продукт требованиям к прочности для конкретного приложения.

Если минимальная прочность на сжатие выполняется до того, как изделие будет введено в эксплуатацию, временные рамки для достижения минимальной прочности на сжатие не должны быть релевантными. С того момента, как цементные зерна начинают процесс гидратации, начинаются реакции затвердевания, которые изначально проявляются с «усилением» настройки, а затем продолжают с очевидным усилением сопротивления в начале быстрой и уменьшающейся скорости с течением времени.


Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)


Таблица 7.1 Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)


В большинстве стран нормативный возраст, на котором измеряется прочность бетона, составляет 28 дней, хотя существует тенденция к тому, что эта дата будет установлена ​​до 7 дней. Обычно определяется механическое сопротивление в периоды времени, отличные от 28 дней, но обычно оно предназначено только для информационных целей. В некоторых случаях и в соответствии с характеристиками работы это определение является не только информативным, если не нормативным, тем самым фиксированным в договорных условиях.

Возраст 28 дней был выбран в то время, когда конкретные технологии изучались по глубине по техническим и практическим соображениям. Практика, потому что 28 дней кратковременны в дни недели и не позволяют репетировать в отпуске бетон, который был опустошен в будние дни. Но технические причины существенно изменились, поскольку в настоящее время методы строительства 28 дней могут означать решительное продвижение работы над объемами бетона, качество которых неизвестно.

Таблица 7.2 Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)


Нормативные данные для расчетов металлических контрукций

Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990)) листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений

Расчетные значения сопротивления бетона

Скорость усиления механической прочности бетона зависит от многих переменных, и они очень различаются между конкретными. Из этих переменных наиболее важным может быть химический состав цемента, такая же тонкость, соотношение вода-цемент, что ниже скорость, внутреннее качество агрегатов, условия окружающей температуры и эффективность отверждения, Это означает, что темпы роста сопротивления нельзя использовать безопасно или точно для любого бетона.

Все поведение механической устойчивости бетона привело к тому, что день за днем ​​стало известно о природе бетона. Исходя из вышесказанного, сила бетона зависит в основном от силы и взаимодействия его составляющих фаз. Прочность пасты гидратирована и затвердевает.


Примечания:
1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см²).

Факторы, влияющие на механическую прочность бетона

Сопротивление агрегатных частиц. Сопротивление матрично-агрегатного интерфейса. Цемент является наиболее активным материалом в бетонной смеси, поэтому его характеристики и особенно его содержание в смеси оказывают большое влияние на прочность бетона в любом возрасте. Чем выше содержание цемента, тем выше прочность и тем ниже прочность бетона.

Соотношение вода-цемент и содержание воздуха. . В соответствии с приведенным выше выражением существует два способа увеличения соотношения вода-цемент и, следовательно, прочность бетона уменьшается: увеличение количества воды в смеси или уменьшение количества цемента. Это очень важно учитывать, поскольку на практике соотношение вода-цемент может быть изменено путем добавления воды после смешивания бетона для восстановления поселения или увеличения времени обработки, что наносит ущерб устойчивость к бетону и, следовательно, эту практику следует избегать, чтобы гарантировать прочность, на которой был спроектирован бетон.

Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))

Примечания:
1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Следует также учитывать, что бетон будет переносить воздух, поскольку содержание воздуха снижает сопротивление бетона, поэтому для бетона с воздухом, включенным для получения такой же стойкости, должно быть соотношение вода-цемент больше низкий. Форма и структура агрегатов также влияют. Агрегаты кубической и шероховатой формы обеспечивают большую адгезию матрично-агрегатного интерфейса по отношению к закругленным и гладким агрегатам, что повышает устойчивость бетона. Однако этот эффект компенсируется, потому что первый требует большего количества воды, чем последний, для получения такой же управляемости.

Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов здесь не показаны.

Материал Модуль упругости Е , МПа
Чугун белый, серый (1,15...1,60) . 10 5
» ковкий 1,55 . 10 5
Сталь углеродистая (2,0...2,1) . 10 5
» легированная (2,1...2,2) . 10 5
Медь прокатная 1,1 . 10 5
» холоднотянутая 1,3 . 10 3
» литая 0,84 . 10 5
Бронза фосфористая катанная 1,15 . 10 5
Бронза марганцевая катанная 1,1 . 10 5
Бронза алюминиевая литая 1,05 . 10 5
Латунь холоднотянутая (0,91...0,99) . 10 5
Латунь корабельная катанная 1,0 . 10 5
Алюминий катанный 0,69 . 10 5
Проволока алюминиевая тянутая 0,7 . 10 5
Дюралюминий катанный 0,71 . 10 5
Цинк катанный 0,84 . 10 5
Свинец 0,17 . 10 5
Лед 0,1 . 10 5
Стекло 0,56 . 10 5
Гранит 0,49 . 10 5
Известь 0,42 . 10 5
Мрамор 0,56 . 10 5
Песчаник 0,18 . 10 5
Каменная кладка из гранита (0,09...0,1) . 10 5
» из кирпича (0,027...0,030) . 10 5
Бетон (см. таблицу 2)
Древесина вдоль волокон (0,1...0,12) . 10 5
» поперек волокон (0,005...0,01) . 10 5
Каучук 0,00008 . 10 5
Текстолит (0,06...0,1) . 10 5
Гетинакс (0,1...0,17) . 10 5
Бакелит (2...3) . 10 3
Целлулоид (14,3...27,5) . 10 2

Примечание : 1. Для определения модуля упругости в кгс/см 2 табличное значение умножается на 10 (более точно на 10.1937)

Прочность и жесткость частиц заполнителя также влияют на прочность бетона. Прежде чем мы рассмотрим, как влияет максимальный размер прочности бетона, следует упомянуть термин «эффективность цемента», который получается путем деления прочности бетона на его содержание цемента.

Недавние исследования влияния максимального размера заполнителя на прочность бетона заключаются в следующем. Для высокопрочных бетонов, чем больше требуемая прочность, тем меньше размер заполнителя должен быть таким, чтобы эффективность цемента была выше.

2. Значения модулей упругости Е для металлов, древесины , каменной кладки следует уточнять по соответствующим СНиПам.

Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций:

Таблица 2. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)


Характеристики расчетного значения

Для промежуточных и малопрочных бетонов, чем больше размер заполнителя, тем выше эффективность цемента. С точки зрения водоцементного отношения, когда оно ниже, разница в прочности бетона с максимальными, малыми или большими размерами более выражена. Другим фактором, влияющим на прочность бетона, является скорость отверждения смеси из пластического состояния в закаленное состояние, т.е. время схватывания. Поэтому их определение очень важно.

В общем, можно сказать, что с момента, когда происходит конкретная окончательная установка, начинается процесс сбора сопротивления, который со временем увеличивается. Для того чтобы прочность бетона была параметром, характеризующим его механические свойства, возраст 28 дней был произвольно выбран в качестве возраста, в котором необходимо указать прочность бетона.

Примечания : 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой - в кгс/см 2 .

2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.

3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Е b принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.

Нормативные данные для расчетов металлических конструкций

Следует иметь в виду, что бетонные смеси с более низким водоцементным соотношением увеличиваются в прочности быстрее, чем бетонные смеси с более высоким соотношением вода-цемент. Бетонное отверждение - это процесс, при котором потеря воды в бетонной массе контролируется воздействием температуры, солнца, ветра, относительной влажности, чтобы обеспечить полную гидратацию цементных зерен и, таким образом, гарантировать сопротивление конец бетона. Целью отверждения является максимально возможное насыщение бетона, чтобы обеспечить полную гидратацию цемента; потому что, если он не будет завершен, окончательное сопротивление бетона будет уменьшено.

4. Для напрягающего бетона значения Е b принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент a = 0,56 + 0,006В.

5. Приведенные в скобках марки бетона не точно соответствуют указанным классам бетона.

Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)


Температура является еще одним из внешних факторов, которые влияют на сопротивление бетона, а его заболеваемость такова. Во время процесса отверждения более высокие температуры ускоряют химические реакции гидратации, увеличивая прочность бетона в раннем возрасте, не создавая негативных последствий для последующего сопротивления.

Очень высокие температуры во время процессов укладки и укладки бетона повышают устойчивость к очень раннему возрасту, но отрицательно влияют на устойчивость к более поздним возрастам, особенно через 7 дней, из-за поверхностной гидратации цементных зерен, что производят физически более плохую и пористую структуру.

Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)


Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)


Устойчивость к сжатию бетона

Простая прочность при сжатии является основной механической характеристикой бетона. Общеизвестным тестом для определения прочности на сжатие является испытание на цилиндрических образцах, изготовленных в специальных формах диаметром 150 мм и высотой 300 мм.

Цилиндрические образцы бетона. Чрезвычайно важно, чтобы все требования, предъявляемые к указанным стандартам, соблюдались, поскольку, как мы видели, на конкретное сопротивление влияют многие переменные как внутренние, так и внешние, поэтому необходимо, чтобы процедуры разработки цилиндров и испытаний из них являются стандартными, чтобы избежать включения других результатов с большей устойчивостью.

Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)


Нормативные данные для расчетов металлических конструкций:

Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))

листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений

Понятия прочности и класса

Должно быть обеспечено, чтобы формы для производства цилиндров производили образцы с размерами, установленными в стандарте. Перед тем, как поместить бетон в формы, они должны быть пропитаны внутри материалом, который предотвращает прилипание бетона к поверхности пресс-формы.

Цилиндры должны быть выполнены в трех равных слоях, уплотняя каждый слой в соответствии с требованиями стандарта. Крышки цилиндров должны быть одобрены, чтобы убедиться, что поверхность цилиндра полностью плоская, в противном случае могут присутствовать концентрации напряжений, которые уменьшают сопротивление цилиндра.


Примечания :

1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).

2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.

3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см 2).

Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))

Примечания : 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов, приводятся отдельно .

Список использованной литературы:

1. СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции"

2. СП 52-101-2003

3. СНиП II-23-81 (1990) "Стальные конструкции"

4. Александров А.В. Сопротивление материалов. Москва: Высшая школа. - 2003.

5. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Будiвельник. - 1982.