1. Что отражает цифра, стоящая в обозначении класса бетона и класса арматуры?

Классом бетона по прочности на осевое сжатие B (МПа) называется минимальная кубиковая прочность бетона, установленная с доверительной вероятностью 0,95. B10 ÷ B60.

Назначают для всех видов бетонов и конструкций

Число показывает гарантированное значение предела текучести (физического или условного) установленное с доверительной вероятностью 0,95 – т.е., нормативное сопротивление.

2. Почему класс прочности и нормативное сопротивление бетона не совпадают?

Кубиковая прочность (R)

Для оценки прочности бетона за стандартные лабораторные образцы принимают кубы размером 15 х 15 х 15 см; испытывают их при температуре 20 °С через 28 дней твердения в нормальных условиях (температуре воздуха 15...20°С и относительной влажности 90-100%).

Временное сопротивление эталонных кубов принимают за кубиковую прочность бетона.

При испытании бетонных кубиков края пресса препятствуют поперечным деформациям опорных граней кубиков создавая эффект обоймы. В результате кубики показывают повышенную прочность, по сравнению с реальной прочностью бетона. Если смазать поверхности контакта кубика с гранями пресса, то силы трения не препятствуют работе образца, разрушение происходит от раскалывания образца при меньших напряжениях, соответствующих реальной прочности бетона.

Призменная прочность (R_b)

В реальных условиях поверхности пресса не смазываются, а увеличивается длина образца. При увеличении длины образца отношение прочности образца к прочности кубика уменьшается и при соотношении h/a ≥ 4 устанавливается.

Под призменной прочностью понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы к размеру стороны квадрата, равном 4.

Т.е. призменная прочность показывает реальную прочность бетона.

По кубиковой прочности устанавливают класс прочности бетона

По призменной прочности устанавливают нормативное сопротивление бетона для расчетов

Связь между призменной и кубиковой прочностью записывается:

R_b = 0,77 – 0,001R ≈ 0,75R

3. Как учитываются пониженная прочность бетона при длительных нагрузках?

Под ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии нагрузки.

Пониженную прочность бетона при длительном действии нагрузок учитывают коэффициентом условий работы бетона, который практически во всех случаях расчета железобетонных конструкций, если не оговорены другие условия нагружения, принимается равным γ_b1= 0,9.

4. Физический смысл граничной относительной высоты сжатой зоны бетона?

Разрушение

Случай 1

Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины.

• Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, искривляется при постоянном предельном моменте (рис.). Такие участки называются пластическими шарнирами.

• Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление.

• Разрушение носит пластический характер.

Случай 2

Вначале происходит исчерпание несущей способности сжатой зоны бетона, затем усилия резко передаются на растянутую арматуру, которая разрушается от мгновенной перегрузки

Прочность арматуры используется не полностью.

• Имеет место при избыточном содержании растянутой арматуры

Разрушение носит хрупкий характер

Т.к. разрушение по 1-му случаю носит пластический характер, происходит постепенно, то железобетонные элементы следует проектировать так, чтобы разрушение происходило по случаю 1

Понятие граничной высоты сжатой зоны бетона

• Граничная высота сжатой зоны (x_R ) – это наибольшая высота сжатой зоны, при которой удается полностью использовать прочностные свойства арматурной стали в сечении.

• Граничная относительная высота

• По нормам граничная относительная высота сжатой зоны бетона определяется по формуле

• Относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных R_s

• относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных , принимаемая равной ε_b,ult = 0,0035.

• Условие, когда арматурная сталь полностью использована в сечении ξ ≤ ξ_R – граничное условие между 1 и 2 случаем стадии III (стадии разрушения).