0

Модуль упругости для бетона

Модуль упругости бетона

Примером таких материалов являются стали различных марок. А вот бетон к таким материалам не относится. Более того, у бетона нет ярко выраженного предела пропорциональности и предела текучести. Диаграмма напряжений бетона при постепенном загружении выглядит приблизительно так:

Рисунок 324.1

Однако это далеко не единственная из возможных диаграмм напряжений бетона, так как на значение деформаций ε будут влиять не только нормальные напряжения σ, возникающие в поперечных сечениях, но и множество других факторов:

1. Класс бетона

Начальный модуль упругости бетона зависит от класса бетона. Значение начального модуля упругости можно определить по следующей таблице:

Таблица 1. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

2. Время приложения нагрузки

При кратковременном действии нагрузки деформации бетона почти прямо пропорциональны напряжениям, кроме того такие деформации остаются упругими. При расчетах на кратковременное действие нагрузки (до 1-2 часов) значение приведенного модуля упругости на участках без трещин определяется по формуле:

Ebп = φb1Eb (324.1)

где φb1 = 0.85 — для тяжелых, мелкозернистых и легких бетонов на плотном мелком заполнителе; = 0.7 — для поризованных и легких бетонов на пористом мелком заполнителе.

При длительном действии нагрузки того же значения, деформации начинают увеличиваться до некоторого предела, например при σ = Rb — до точки 1 на диаграмме напряжений. После снятия нагрузки пластические деформации εпл останутся (потому они пластическими и называются), а при повторном загружении до указанного предела деформации будут прямо пропорциональны напряжениям. Процесс нарастания пластических деформаций с течением времени при постоянных нормальных напряжениях называется ползучестью бетона.

Так как при длительном действии нагрузки диаграмма напряжений стремится к показанной на рисунке 324.1, то при расчетах необходимо учитывать нелинейность изменения деформаций при линейно изменяющихся напряжениях. К тому же в изгибаемых элементах нелинейному изменению деформаций препятствует сам материал. Напомню, нормальные напряжения в поперечных сечениях изгибаемых элементов прямо пропорциональны расстоянию от центра тяжести сечения, через который проходит нейтральная линия, до рассматриваемой точки. Таким образом различные слои бетона, работающие совместно, приводят к частичному перераспределению деформаций по высоте элемента, при этом перераспределенную эпюру деформаций можно условно рассматривать как линейную:

Рисунок 324.2

На рисунке 324.2 показана некоторая высота сжатой зоны сечения у, при которой нормальные напряжения σ будут прямо пропорциональны расстоянию от центра тяжести до рассматриваемой точки, это соответствует работе бетона в области условно упругих деформаций. При этом изменение деформаций можно рассматривать по зависимости, показанной на рисунке 324.2.а) или 324.2.б). Часто расчетами на прочность допускается наличие в сжатой области пластического шарнира, при котором изменяется эпюра напряжений и соответственно увеличивается значение деформаций:

Рисунок 324.3

На основании этого для упрощения расчетов обычно принимается двухлинейная (рис. 324.3. а) или трехлинейная (рис. 324.3.б) диаграмма состояния сжатого бетона. Согласно СП 52.101.2003 трехлинейная диаграмма выглядит так:

Рисунок 324.4

где

εb1 = 0.6Rb,n/Eb1 (324.2)

Еb1 — при кратковременном действии нагрузки принимается равным Eb, а при длительном действии нагрузки определяется по следующей формуле:

Eb1 = Eb/(1 + φb,cr) (324.3)

где φb,cr — коэффициент ползучести бетона, определяемый в зависимости от класса бетона и влажности окружающей среды. Таким образом учитывается третий фактор, влияющий на модуль упругости бетона:

3. Влажность воздуха

Значение коэффициента ползучести определяется по следующей таблице:

Таблица 2. Коэффициенты ползучести бетона

а значения деформаций εbo и εb2 при необходимости (если нормальные напряжения больше 0.6Rb,n) определяются по таблице 3:

Таблица 3. Относительные деформации бетона (согласно СП 52-101.2003)

4. На значение модуля упругости бетона также влияют температура окружающей среды и интенсивность радиоактивного излучения.

Значение начальных модулей упругости, приведенных в таблице 1, соответствует температуре окружающей среды +20±5оС и нормальному радиационному фону. При изменении температуры в пределах ±20 от указанного значения влияние температуры на модуль упругости можно не учитывать. А при больших изменениях температуры следует учитывать еще и температурные деформации бетона. В целом уменьшение температуры приводит к увеличению модуля упругости, но и к повышению хрупкости материала, а увеличение температуры — к уменьшению модуля упругости и к увеличению пластичности материала.

А теперь попробуем выяснить, как все эти теоретические цифры можно применить на практике.

Определение значения модуля упругости

Имеется железобетонная прямоугольная плита перекрытия — шарнирно опертая бесконсольная балка размерами h = 20 см, b = 100 см; ho = 17.3 см; пролетом l = 5,6 м; бетон класса В15 (начальный модуль упругости Еb = 245000 кгс/см2; Rb,ser (Rb,n) = 112 кгс/см2, Rb = 85 кгс/см2); растянутая арматура класса А400 (Es= 2·106 кгс/см2) с площадью поперечного сечения As = 7.69 cм2 (5 Ø14); полная равномерно распределенная нагрузка q = 7,0 кг/см, сумма постоянных и длительных нагрузок ql = 6.5 кгс/см

1. Сначала выясним, какими будут параметры сечения при расчетном модуле упругости Еb1. Согласно формулы (324.3) и таблицы 2, при классе бетона В15 и при влажности 40-75%:

Eb1 = 245000/(1 + 3.4) = 55681 кгс/см2

2. Тогда высоту сжатой части приведенного сечения посредине балки можно найти, решив следующее уравнение:

у3 = 3As(ho — y)2Es/bEb1 (321.2.4)

Решение этого уравнения для рассматриваемой плиты даст уl/2 = 8.61 см.

Тогда приведенный момент сопротивления при такой высоте сжатой зоны сечения составит:

W = 2by2/3 = 2·100·8.612/3 = 4942.14 см3

3. Определим значение максимальных нормальных напряжений. Так как увеличение деформаций следует учитывать только при действии постоянных и длительных нагрузок, то значение момента от таких нагрузок составит:

σ = M/W = qll2/8W = 6.5·5602/(8·4942.14) = 51.56 кгс/см2 < 0.6Rb,n = 0.6·112 = 67.2 кгс/см2 (321.3.1)

Это означает, что для дальнейших расчетов плиты на действие длительных нагрузок можно использовать полученное значение модуля упругости бетона без каких-либо дополнительных поправок.

4. Расчетный момент инерции составит

Ip = W·y = 4942.14·8.61 = 42551.8 см4 (321.5)

5. Значение прогиба при действии постоянных и длительных нагрузок составит

f = k5ql4/384Eb1Ip = 0.93·5·6.5·5604/(384·55681·42551.8) = 3.27 см (321.6)

где k = 0.93 — коэффициент, учитывающий изменение высоты сжатой зоны поперечного сечения по длине балки. На первый взгляд это кажется странным, ведь когда мы определяли прогиб по начальному модулю упругости бетона и использовали коэффициент k = 0.86, то пригиб составлял 3.065 см, т.е. при использовании коэффициента k = 0.93 прогиб был бы даже больше и составлял 3.31 см. Однако ничего странного в этом нет. Объясню, почему.

При определении прогиба по начальному модулю упругости мы искусственно занизили значение высоты сжатой зоны из-за нарастания пластических деформаций в результате превышения расчетного сопротивления. В данном же случае уменьшение модуля упругости бетона означает увеличение высоты сжатой зоны, а кроме того, значение нормальных напряжений, как показал расчет, не превышает 0.6Rb,n.

В связи с этим разницу при определении приблизительного прогиба по начальному и расчетному модулям упругости бетона можно считать не существенной. Т.е. при определении приблизительного значения прогиба расчет можно выполнять как по начальному значению модуля упругости бетона, так и с учетом его изменения в результате действия длительной нагрузки. Вот в в принципе и все.

Нормативные документы

Страница 5 из 14

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

2.8. Нормативными сопротивлениями бетона являются сопро­тив­ление осевому сжатию призм (призменная прочность) Rbn и сопротивление осевому растяжению Rbtn.

Нормативное сопротивление Rbn принято равным

Rbn = (0.85 — 0.00135 В) В, (10)

но не менее 0,8 В, где В — в МПа.

Нормативное сопротивление Rbtn принято равным

(11)

где B — в МПа.

Нормативные сопротивления бетона Rbn с округлением в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 8.

2.9. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой и второй групп определяются путем деления нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по бетону при сжатии gbc или при растяжении gbt, принимаемые по табл. 9.

Значения расчетных сопротивлений бетона в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие для предельных состояний первой группы Rb и Rbt, приведены (с округлением) в табл. 10, для предельных состояний второй группы Rb.ser и Rbt.ser — в табл. 8.

2.10. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb, и Rbt, приведенные в табл. 10, следует снижать (или повышать) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона ¡bc учитывающие особенности свойств бетона, длительность действия нагрузки и ее многократную повторяемость, условия и стадию работы конструкций, способ их изготовления, размеры сечения и т. п. Значения коэффициентов ¡bi, приведены в табл. 11.

Таблица 8

Вид

сопротивления

Нормативные сопротивления бетона Rbn, Rbtn и расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb/ser и Rbt.ser при классе бетона по прочности на сжатие
В10В12,5В15В20В25В30В35В40В45
Сжатие осевое (призменная прочность) Rbn и Rb.ser

8,4

85,7

10,4

12,4

16,5

20,4

24,3

28,1

32,0

35,5

Растяжение осевое Rbtn и Rbt.ser 0,9

9,2

1,05

10,7

1,15

11,7

1,40

14,3

1,60

16,3

1,75

17,8

1,90

19,4

2,0

20,4

2,10

21,4

П р и м е ч а н и е: Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см2.

Таблица 9

Группа предельных Коэффициенты надежности по бетону
состоянийпри сжатии gbc при растяжении gbt
Первая1,351,55
Вторая1,001,00

2.11. Расчетные сопротивления при растяжении Rbt.ser предельных состояний второй группы при расчете по деформациям следует увеличивать путем умножения на коэффициент условий работы бетона gbt1 =1,4, а при расчете по образованию нормальных и наклонных трещин от многократно повторных нагрузок, а также при расчете по образованию наклонных трещин от любых нагрузок — уменьшать путем умножения на коэффициент условий работы бетона соответственно gb1, и gb4, значения которых приведены в табл. 11 и 12.

2.12. Значения начального модуля упругости бетона Eb, при сжатии и растяжении принимаются по табл. 13.

Для незащищенных от солнечной радиации конструкций, предназначенных для эксплуатации в климатическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01-82, значения Еb, указанные в табл. 13, следует умножать на коэффициент 0,85.

Для бетона, подвергающегося попеременному замораживанию и оттаиванию, значения Еb, указанные в табл. 13, следует умножать на коэффициент условий работы бетона gb6, принимаемый по табл. 17 СНиП 2.03.01-84.

При наличии данных о составе бетона, условиях изготовления и т. д. допускается принимать другие значения Еb, согласованные в установленном порядке.

2.13. Предельные значения характеристики ползучести бетона jb следует определять в зависимости от влажностного режима эксплуатации конструкций по формуле

(12)

где jьт — предельные значения характеристики ползучести бетона при влажности окружающей воздушной среды 40-75 %, принимаемые по табл. 14 настоящих норм;

h1 — коэффициент, принимаемый равным при относительной влаж­ности внутреннего воздуха, %:

свыше 75 или во влажной зоне. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,1

от 40 до 75 или в зоне нормальной влажности. . . . . . . . . .1,0

до 40 или в сухой зоне. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,9

2.14. Коэффициент линейной температурной деформации бетона abt при изменении температур от минус 50 до плюс 50 °С следует принимать равным 110-5 °С-1.

При наличии данных о минералогическом составе заполнителей, составе и водонасыщении бетона и т. п. допускается принимать другие значения abt, обоснованные в установленном порядке.

Для расчетной температуры ниже минус 50 С величину abt следует принимать по экспериментальным данным.

2.15. Начальный коэффициент поперечной деформации бетона (коэффициент Пуассона) n следует принимать равным 0,2, а модуль сдвига бетона G- равным 0,4 соответствующих значений Еb, указанных в табл. 13.

Таблица 10

Вид

сопротив­ления

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt при классе бетона по прочности на сжатие
В10В12,5В15В20В25В30В35В40В45
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb

6,2

7,7

9,2

12,2

15,1

18,0

20,8

23,7

26,3

Растяжение

осевое Rbt

0,58

5,9

0,68

6,9

0,74

7,5

0,90

9,2

1,03

10,5

1,13

11,5

1,23

12,5

1,29

13,1

1,35

13,8

П р и м е ч а н и е. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см2.

Таблица 11

Коэффициенты условий работы бетона
Факторы, обусловливающие введение коэффициентов условий работы бетонаусловное обозна­чениечисловое значение
1. Многократно повторяющаяся нагру­зка gb1 См. табл. 12
2. Длительность действия нагрузки:
а) при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, кроме наг­рузок непродолжительного действия, суммарная длительность которых за пе­риод эксплуатации мала (например, кра­новые нагрузки; нагрузки от транспорт­ных средств; ветровые нагрузки; нагру­зки, возникающие при изготовлении, транспор­тировании и возведении и т.п.), а также при учете особых нагрузок, выз­ванных деформациями просадочных, набухающих, вечномерзлых и подобных грунтов; gb2 0,85
б) при учете в рассматриваемом сочета­нии кратковременных нагрузок непро­должи­тельного действия или особых на­грузок, не указанных в поз. 2а 1,00
3. Бетонирование в вертикальном поло­жении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м gb3 0,85
4. Влияние двухосного сложного напря­женного состояния „сжатие — растяже­ние» на прочность бетона gb4 См. п.4.11

СНиП 2.03.01-84

5. Попеременное замораживание и отта­ивание gb6 См. табл. 17

СНиП 2.03.01-84

6. Эксплуатация не защищенных от сол­нечной радиации конструкций в клима­тическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01-82 gb7 0,85
7. Бетонные конструкции gb9 0,90
8. Стыки сборных элементов при тол­щине шва менее 1/5 наименьшего размера сечения элемента и менее 10 см gb12 1,15
9. Сжатые элементы с содержанием ар­матуры S менее 0,3 % площади сечения бетона при эксцентриситете продоль­ного усилия е0 > 0,3h gb13 0,90
10. Простенки площадью сечения менее 0,1 м2 в стеновых панелях gb14 0,80
11. Особенности упругопластических свойств бетона классов:

В30, В35

0,95

В40 0,90
В45 0,85
12. Неравномерность распределения прочности бетона всех классов по высоте сечения конструкций gb16 0,85

Примечания. Коэффициенты условий работы бетона по поз. 1, 2, 5, 6, 7 должны учитываться при определении расчетных сопротивлений бетона Rb, и Rbt по поз. 4 — при определении Rbt,ser а по остальным позициям — только при определении Rb.

2. Для конструкций, находящихся под действием многократно повторяющейся нагрузки, коэффициент gb2 учитывается при расчете по прочности, а gb1 — при расчете на выносливость и по образованию трещин.

3. При расчете конструкций в стадии предварительного обжатия коэффициент gb2 принимается равным единице.

4. Коэффициенты условий работы бетона вводятся независимо друг от друга, но при этом их произведение должно быть не менее 0,45.

Таблица 12

Коэффициенты асиммет­рии цикла напряжений в бетоне rb 0‑0,10,20,30,40,50,60,7
Коэффициент gb1 0,500,550,600,700,750,800,85

В табл. 12

где и ‑ соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетоне в пределах цикла изменения нагрузки, определяемые согласно п. 3.47 СНиП 2.03.01-84 с учетом требований п. 3.14 настоящих норм.

Таблица 13

Бетон

Начальные модули упругости при сжатии и растяжении Eb×10-3 при классе бетона по прочности на сжатие
В10B12,5B15B20B25В30В35В40В45
На известково-песча­ном вяжущем 9,9 11,9 13,8 16,5 18,8 20,7 22,0 23,0 23,6
На известково-шлако­вом вяжущем 11,8 14,2 16,5 19,8 22,5 24,8 26,4 27,6 28,3

Примечания: 1. Над чертой указаны значения Eb×10-3 в МПа, под чертой ‑ в кгс/см2.

2. При расчете слоистых конструкций по предельным состояниям первой группы в тех случаях, когда в расчете учитываются слои не только из плотного силикатного бетона, но и из других материалов, приведенные в данной таблице значения модуля упругости плотного силикатного бетона следует увеличивать или уменьшать на 30 % исходя из отклонения в сторону, неблагоприятную для расчета.

Таблица 14

Бетон

Предельные значения характеристики ползучести jbm при классе бетона по прочности на сжатие
В10В12,5B15B20B25B30B35В40B45
На известково-песчаном вяжущем2,002,001,751,501,501,251,251,001,00

Примечания: 1. Для плотного силикатного бетона на известково-шлаковом вяжущем предельное значение характеристики ползучести jbm следует принимать для рассмотренных классов бетона равным единице.

2. При наличии данных о составе бетона в условиях изготовления конструкций допускается принимать другие значения jb, согласованные в установленном порядке.

3. Влажность воздуха окружающей среды следует определять согласно указаниям п. 1.8 СНиП 2.03.01-84.

» Пред. — След. «

Расчетные сопротивления и модули упругости для строительных материалов

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

МатериалМодуль упругости
Е, МПа
Чугун белый, серый(1,15…1,60) · 105
Чугун ковкий1,55 · 105
Сталь углеродистая(2,0…2,1) · 105
Сталь легированная(2,1…2,2) · 105
Медь прокатная1,1 · 105
Медь холоднотянутая1,3 · 103
Медь литая0,84 · 105
Бронза фосфористая катанная1,15 · 105
Бронза марганцевая катанная1,1 · 105
Бронза алюминиевая литая1,05 · 105
Латунь холоднотянутая(0,91…0,99) · 105
Латунь корабельная катанная1,0 · 105
Алюминий катанный0,69 · 105
Проволока алюминиевая тянутая0,7 · 105
Дюралюминий катанный0,71 · 105
Цинк катанный0,84 · 105
Свинец0,17 · 105
Лед0,1 · 105
Стекло0,56 · 105
Гранит0,49 · 105
Известь0,42 · 105
Мрамор0,56 · 105
Песчаник0,18 · 105
Каменная кладка из гранита(0,09…0,1) · 105
Каменная кладка из кирпича(0,027…0,030) · 105
Бетон (см. таблицу 2)
Древесина вдоль волокон(0,1…0,12) · 105
Древесина поперек волокон(0,005…0,01) · 105
Каучук0,00008 · 105
Текстолит(0,06…0,1) · 105
Гетинакс(0,1…0,17) · 105
Бакелит(2…3) · 103
Целлулоид(14,3…27,5) · 102

Нормативные данные для рассчетов железобетонных конструкций

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

Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа · 10-3,
при классе бетона по прочности на сжатие
B10B15B20B25B30B35B40B45B50B55B60
19,024,027,530,032,534,536,037,038,039,039,5

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/см&sup2.
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 Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент
a = 0,56 + 0,006В.

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)
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)
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)
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

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&sup2).

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 здесь не показаны.

Модуль упругости бетонных конструкций – важный параметр

Модуль упругости бетона, характеризующий способность массива сохранять целостность под воздействием деформации, используют проектировщики при выполнении прочностных расчетов строительных конструкций. Главная отличительная черта бетонных изделий и конструкций – твердость. Вместе с тем, воздействие нагрузки, величина которой превышает допустимые значения, вызывает сжатие и растяжение композита. Затвердевший монолит в процессе деформации изменяется. Причина – ползучесть материала.

В зависимости от значения коэффициента ползучести и величины приложенной нагрузки, структура монолита изменяется постепенно:

  • на первом этапе приложения нагрузки происходит кратковременное изменение структуры бетона. Он сохраняет целостность и восстанавливает первоначальное состояние. Растягивающие и сжимающие усилия, а также изгибающие моменты вызывают упругую деформацию без необратимых разрушений;
  • на следующей стадии при резком возрастании нагрузки возникают разрушения необратимого характера. В результате пластичной деформации возникают глубокие трещины, являющиеся, в дальнейшем, причиной постепенного разрушения зданий и различных бетонных конструкций.

Коэффициент упругости – главная характеристика, определяющая прочностные свойства бетона. Показатель представляет интерес для профессиональных проектантов, занимающихся расчетом нагрузочной способности бетонных конструкций. Индивидуальным застройщикам следует ориентироваться на класс материала, с возрастанием которого увеличивается значение модуля упругости бетона.

Коэффициент упругости – главная характеристика, определяющая прочностные свойства бетона

Какие факторы определяют модуль упругости бетона В25 и бетонов других классов

На величину модуля упругости влияют следующие факторы:

  • характеристики наполнителя. Величина показателя прямо пропорциональна удельному весу бетона. При небольшой плотности значение модуля упругости меньше, чем у тяжелых мелкозернистых стройматериалов, содержащих плотный гравийный или щебеночной наполнитель;
  • классификация бетона. Каждый класс бетона по прочности имеет свое значение модуля упругости. С возрастанием класса бетона одновременно увеличивается значение модуля упругости. Начальное значение модуля упругости бетона класса В10 составляет 19, а для бетона В30 равно 32,5;
  • возраст монолита. Величина параметра, характеризующего упругость материала и продолжительность эксплуатации, связаны прямым соотношением. Оно не имеет предела пропорциональности – с увеличением возраста бетона возрастает крепость бетонной структуры. Используя существующие таблицы, специалисты определяют искомую величину с учетом поправочных коэффициентов;
  • технологические особенности изготовления бетона. Технологией производства бетона предусмотрена обработка при атмосферном давлении и возможность застывания стройматериала в естественных условиях, а также в автоклавах под воздействием повышенного давления и высокой температуры. Условия, при которых твердел бетон, влияют на показатель;
  • продолжительность нахождения бетона под нагрузкой. Расчет модуля упругого сопротивления производится путем умножения табличного значения на корректирующий коэффициент. Для ячеистых бетонов с пористой структурой величина составляет 0,7; для плотного бетона – 0,85;

Модуль упругости бетона разных классов

  • концентрация влаги в воздушной среде. В зависимости от влажности воздуха изменяется концентрация влаги в бетоне, что влияет на его способность воспринимать предельные нагрузки. Температура окружающей среды также влияет на значение модуля упругости;
  • наличие пространственной решетки, изготовленной из арматурных прутков. Армирование повышает способность бетонного массива сопротивляться разрушающим деформациям и воспринимать действующие нагрузки. Расчетное сопротивление для арматуры указано в нормативных документах.

Модуль зависит от комплекса факторов. Их следует учитывать при выполнении прочностных расчетов. Независимо от упругости массива, помните, что наличие арматурной решетки значительно повышает сопротивляемость бетона действующим нагрузкам.

Для усиления используйте арматуру повышенного класса. Не забывайте, что значение нормативного сопротивления для арматуры класса A6 выше, чем величина сопротивления для арматуры класса А1.

Модуль упругости бетона – таблица

Коэффициент, характеризующий упругость материала, остается неизменным до определенного температурного порога. Проследить зависимость изменения модуля упругости от марки материала и температурных условий поможет таблица. Например, для материалов, у которых температура плавления 300 °С, после дальнейшего нагрева снижается способность противодействовать упругой деформации. И хотя бетон не плавится, под воздействием повышенной температуры, вызванной пожаром, нарушается структура бетонного массива и он теряет свои свойства.

Модуль упругости бетона – таблица

Разработанная согласно Своду правил 52 101 2003 таблица поможет определить величину начального модуля упругости для различных классов бетона:

  • величина показателя упругости для материала класса В3,5 составляет 9,5;
  • стройматериал класса В7,5 отличается увеличенным значением модуля, равным 16;
  • строительный материал класса В20 при естественном твердении имеет значение модуля 27;
  • бетон, классифицируемый как В35, имеет увеличенную до 34,5 величину модуля упругости;
  • максимальное значение параметра 40 соответствует прочному бетону класса В60.

Зная класс материала, а также имея информацию о плотности стройматериала и технологии изготовления, несложно определить величину параметра по специальной таблице.

Как определяется модуль упругости бетона В20

Значение модуля для всех классов материала определяется согласно сп 52 101 2003. Таблица нормативного документа содержит значения всех необходимых коэффициентов для выполнения расчетов. Алгоритм определения показателя предусматривает выполнение экспериментальных исследований на стандартных образцах.

Диаграмма модуля упругости бетона в20

В специальной литературе параметр обозначается заглавной буквой Е и известен среди профессиональных проектировщиков как модуль Юнга.

Он имеет различную величину в зависимости от действующей нагрузки и структуры бетона:

  • значение начального модуля упругости соответствует исходному состоянию бетона, воспринимающего пластическую деформацию без растрескивания массива;
  • приведенная величина модуля упругости характеризует стадию нагружения, после которой бетон теряет целостность в результате необратимых разрушений.

Осуществляя специальные расчеты и зная значение модуля упругости, специалисты определяют запас прочности сооружений арочного типа, автомобильных и железнодорожных мостов, а также перекрытий зданий.

Рекомендации

Профессиональные строители рекомендуют для повышения величины модуля упругости применять различные технологии изготовления. Рассмотрим, как изменяет свойства бетон б15, изготовленный различными методами:

  • в результате автоклавной обработки бетон приобретает упругие свойства, характеризуемые модулем, равным 17;
  • применение тепловой обработки, выполненной при атмосферном давлении, позволяет увеличить величину модуля упругости до значения 20,5;
  • максимальную величину модуля имеет бетон 200 М (B15) при естественных условиях твердения.

Различные технологии изготовления бетона

Аналогичная тенденция прослеживается для других классов бетона, включая популярный b25 бетон.

С рассматриваемой точки зрения прослеживаются следующие тенденции:

  • для повышения величины модуля упругости бетона целесообразно использовать технологию естественного твердения;
  • применение гидротермической обработки снижает способность материала сопротивляться сжимающим и растягивающим нагрузкам;
  • при возрастании класса используемого бетона увеличивается его сопротивление упругим деформациям.

Используя табличные значения, несложно определить модуль сопротивления, и выбрать класс бетона для выполнения конкретных задач.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *