3.1.2 Характеристичні і розрахункові значення характеристик бетону

3.1.2.1 Базовими міцністними характеристиками бетону для розрахунку конструкцій є їх характеристичне значення:

- опір бетону на осьовий стиск f_ck,prism;

- опір бетону осьовому розтягу f_ctk,0,05.

В разі необхідності, для аварійних розрахункових ситуацій може використовуватись значення бетону при осьовому розтягу f_ctk,0,95.

Характеристичні значення опору бетону осьовому стиску (призмова міцність) та осьовому розтягу, приймають в залежності від класу бетону на стиск С згідно табл. 3.1 ДБН В.2.6-98.

3.1.2.2 Розрахункове значення міцності бетону на стиск визначається як:

f_cd = f_ck / γ_с, (3.1)

де

γ_с – коефіцієнт надійності для бетону (див. 2.4.1 ДБН В.2.6-98);

α_сс – коефіцієнт, що ураховує вплив тривалості дій та несприятливих впливів, що викликані способом прикладання навантаження, на міцність бетону при стиску.

Величина α_сс може змінюватися в межах від 0,8 до 1,0. Конкретна величина коефіцієнта α_сс у вказаних межах, в залежності від призначення конструкції і тривалості впливу несприятливих дій призначається проектувальником з погодженням з Замовником. Рекомендованим є значення α_сс = 1,0.

3.1.2.3 Коефіцієнт надійності γ_с може застосовуватись із меншим значенням, в разі якщо доказано, що система контролю якості на виробництві забезпечує в конструкції коефіцієнт варіації міцності бетону, що не перевищує 10%. В такому разі коефіцієнт надійності γ_с =1,22.

3.1.2.4 Розрахункове значення міцності бетону на розтяг визначається як

f_ctd = α_сt f_{ctk, 0,05} / γ_сt, (3.2)

де

γ_ct – коефіцієнт надійності для бетону (див. п. 2.4.1 ДБН В.2.6-98:2009);

α_сt – коефіцієнт, що ураховує вплив на міцність бетону при розтягу тривалості дій та несприятливих впливів, що викликані способом прикладання навантаження. Якщо немає інших вказівок то рекомендованим є значення α_сt = 1,0.

3.1.2.5 Розрахункові значення опору бетону осьовому стиску та осьовому розтягу, приймають в залежності від класу бетону на стиск С згідно табл. 3.1 ДБН В.2.6-98.

В необхідних випадках розрахункові значення міцнісних характеристик бетону перемножують на наступні коефіцієнти умов роботи γ_сі, які враховують особливості роботи бетону в конструкції:

а) γ_с1 – коефіцієнт, який враховує тривалість впливу статичного навантаження:

γ_с1=1 – при нетривалій (короткочасній) дії навантаження;

γ_с1=0,9 – при тривалій дії навантаження;

б) γ_с2 – коефіцієнт, який враховує характер руйнування бетонних конструкцій, γ_с2 = 0,9;

в) γ_с3 – для бетонних і залізобетонних конструкцій, які бетонуються в вертикальному положенні при висоті шару бетонування більше 1,5 м, γ_с3 = 0,85.

3.1.3 Деформаційні характеристики бетону

3.1.3.1 Основними деформаційними характеристиками бетону є:

- граничні відносні деформації бетону при осьовому стиску і розтягу (при однорідному напруженому стані бетону) ε_cu1, ε_ctu1;

- початковий модуль пружності E_c;

- коефіцієнт (характеристика) повзучості φ(t,t₀),

- коефіцієнт поперечної деформації бетону (коефіцієнт Пуассона) ν;

- коефіцієнт лінійної температурної деформації ά_c(t).

Граничні відносні деформації бетону при осьовому стиску, початковий модуль пружності наведені в табл. 3.1 ДБН В.2.6-98. Значення коефіцієнта поперечної деформації бетону (коефіцієнт Пуассона - коефіцієнт поперечної деформації бетону при рівні напружень в бетоні що не перевищує 0,5 f_cd) та коефіцієнта лінійної температурної деформації наведені в 3.1.3 ДБН В.2.6-98.

Якщо відсутні більш точні дані, граничні відносні деформації бетону при осьовому розтягу можна приймати рівними ε_ctu= -2f_ctd /Е_сd.

3.1.3.2 При тривалій дії навантаження значення модуля деформацій бетону допускається визначати за залежністю:

E_c(t,t₀)= , (3.3)

де

φ(∞,t₀) – граничний коефіцієнт повзучості, який приймається відповідно до 3.1.3.7.

3.1.3.3 В випадку, коли вплив повзучості і усадки викликає значні напруження і деформації в залізобетонних конструкціях а також може призвести до появи надмірних тріщин, необхідно ураховувати вплив усадки та повзучості. Повзучість і усадка бетону залежить від вологості навколишнього середовища, розмірів елемента і складу бетону, тривалості та величини навантаження. На повзучість також впливає вік бетону в момент прикладання навантаження.

4. Коефіцієнт повзучості φ(t,t₀) пов'язаний з Е_c, тангенціальним модулем, що може прийматись як 1,10 Е_ст.

3.1.3.5 Деформація повзучості бетону ε_cс (∞, t₀) для t = ∞ при постійних напруженнях стиску σ_с, прикладених до бетону у віці t₀ може бути представлена виразом:

ε_cс (∞, t₀) = φ (∞, t₀) × (σ_с / Е_с), (3.4)

3.1.3.6 Якщо напруження стиску бетону у віці t₀ перевищують величину 0,45 f_ck(t₀), то повзучість треба розглядати як нелінійну. Такі високі напруження можуть виникати у результаті попереднього напруження, наприклад, у збірних елементах на рівні прикладення напружень. У таких випадках коефіцієнт нелінійної повзучості можна визначати наступним чином:

φ _к (∞, t₀) = φ (∞, t₀) ехр [1,5 (k_σ – 0,45)], (3.5)

де

φ_к (∞, t₀) –коефіцієнт умовної нелінійної повзучості, що заміняє φ (∞, t₀);

k_σ – співвідношення «напруження-міцність» σ_с/ƒ_сm(t₀),

де

σ_с – напруження стиску, а

ƒ_сm(t₀) – середня міцність бетону на стиск у момент навантаження.

7. У випадку коли немає більш точних даних величину граничного коефіцієнту повзучості можна приймати згідно таблиці 3.1.

3.1.3.8 Повна деформація усадки складається з двох компонент, деформація усадки при висиханні та деформація внутрішньої усадки. Деформація усадки при висиханні розвивається повільніше, оскільки вона залежить від міграції води у бетоні, що твердіє. Деформація внутрішньої усадки розвивається у процесі твердіння бетону: отже більша частина розвивається в самі перші дні після укладки. Внутрішня усадка лінійно залежить від міцності бетону. Окремо необхідно розглядати випадок коли новий бетон укладається поверх затверділого бетону. Таким чином, значення загальної деформації усадки ε_сs визначаються як:

ε_сs = ε_сd + ε_сa (3.6)

де

ε_сs – загальна деформація усадки

ε_сd - деформація усадки при висиханні

ε_сa - деформація внутрішньої усадки

Таблиця 3.1- Граничний коефіцієнт повзучості

Відносна вологість навколиш-нього середовища, %	Значення граничного коефіцієнта повзучості φк (∞, t0) при класі бетону на стиск
	С12/15	С16/20	С20/25	С25/30	С30/35	С32/40	С35/45	С40/50	С45/55	С50/60
Вище 75	2,6	2,2	2,0	1,8	1,7	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1
40 - 75	3,6	3,0	2,7	2,5	2,3	2,0	1,9	1,7	1,6	1,5
Нижче 40	5,0	4,2	3,8	3,4	3,2	3,0	2,7	2,5	2,3	2,0
Примітка. Відносна вологість повітря навколишнього середовища приймають згідно відповідних нормативних документів, як середньо місячну відносну вологість найбільш теплого місяця для району будівництва.

Кінцеве значення деформації усадки при висиханні ε_сd,∞ дорівнює k_n·ε_сd,0 і може бути прийняте за таблицею 3.2 (очікуване середнє значення з коефіцієнтом варіації біля 30 %).

Таблиця 3.2 - Номінальні значення усадки при висиханні ε_сd,0 ( ^о/_оо) для бетону нормального твердіння на цементі згідно ДСТУ Б В.2.7-46-96

fck/fck,cube (МПа)	Відносна вологість (у %)
	20	40	60	80	90	100
16/20	0.68	0.60	0.52	0.33	0.18	0.00
32/40	0.54	0.51	0.43	0.27	0.14	0.00
50/60	0.43	0.42	0.34	0.22	0.12	0.00

Розвиток деформації усадки при висиханні випливає з:

ε_сd(t) = β_ds(t, t_s) k_n∙ ε_сd,0, (3.7)

де

k_n - коефіцієнт, що залежить від умовного розміру h₀, згідно з таблицею 3.3.

Таблиця 3.3 – Масштабний коефіцієнт

h0	kn
100	1.0
200	0.85
300	0.75
≥500	0.70

β_ds(t, t_s) = , (3.8)

де

t - вік бетону (діб) в момент часу, що розглядається;

t_s - вік бетону (діб) при початку усадки висихання (або набухання). Як правило, це час завершення догляду.

h₀ - умовний розмір (мм) поперечного перерізу = 2A_C/u,

де:

A_C – площа перерізу бетону

u - периметр тієї частини, яка піддається висушуванню.

Деформації внутрішньої усадки визначають за:

ε_са(t) = β_аs(t) · ε_са(∞), (3.9)

де

ε_са(∞) = 2,5(f_ck – 10) 10^-6 , (3.10)

a

β_аs(t) = 1 – exp (-0,2 t ^0,5) , (3.11)

де

t час, у добах.

7. У разі необхідності врахування впливу усадки при перевірці граничного стану, необхідно застосовувати коефіцієнт надійності γ_SH. Якщо відсутні більш точні дані, рекомендованою величиною є γ_SH= 1.