Модуль упругости бетона: виды, классификация. От чего зависит. Модуль упругости железобетона
Модуль упругости бетона
СП 63.13330.2012
6.1.15 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 6.11. Значения модуля сдвига бетона принимают равным 0,4Еb.
При продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона определяют по формуле:
где φb,cr— коэффициент ползучести бетона, принимаемый согласно 6.1.16.
Таблица 6.11
| Бетон | Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа × 10-3, при классе бетона по прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | в10 | В12,5 | B15 | B20 | B25 | в30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | |
| Тяжелый | — | — | — | 9,5 | 13,0 | 16,0 | 19,0 | 21,5 | 24,0 | 27,5 | 30,0 | 32,5 | 34,5 | 36,0 | 37,0 | 38,0 | 39,0 | 39,5 | 41,0 | 42,0 | 42,5 | 43 |
| Мелкозернистый групп: | ||||||||||||||||||||||
| А — естественного твердения | — | — | — | 7,0 | 10 | 13,5 | 15,5 | 17,5 | 19,5 | 22,0 | 24,0 | 26,0 | 27,5 | 28,5 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Б — автоклавного твердения | — | — | — | — | — | — | — | — | 16,5 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | 24,0 | 24,5 | 25,0 | — | — | — | — |
| Легкий и порисованный марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D800 | — | — | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1000 | — | — | 5,0 | 5,5 | 6,3 | 7,2 | 8,0 | 8,4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1200 | — | — | 6,0 | 6,7 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | 10,0 | 10,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1400 | — | — | 7,0 | 7,8 | 8,8 | 10,0 | 11,0 | 11,7 | 12,5 | 13,5 | 14,5 | 15,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| D1600 | — | — | — | 9,0 | 10,0 | 11,5 | 12,5 | 13,2 | 14,0 | 15,5 | 16,5 | 17,5 | 18,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1800 | — | — | — | — | 11,2 | 13,0 | 14,0 | 14,7 | 15,5 | 17,0 | 18,5 | 19,5 | 20,5 | 21,0 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D2000 | — | — | — | — | — | 14,5 | 16,0 | 17,0 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Ячеистый автоклавного твердения марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D500 | 1,4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D600 | 1,7 | 1,8 | 2,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| D700 | 1,9 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D800 | — | — | 2,9 | 3,4 | 4,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D900 | — | — | — | 3,8 | 4,5 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1000 | — | — | — | — | 5,0 | 6,0 | 7,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1100 | — | — | — | — | — | 6,8 | 7,9 | 8,3 | 8,6 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1200 | — | — | — | — | — | — | 8,4 | 8,8 | 9,3 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Примечания 1 Для мелкозернистого бетона группы А, подвергнутого тепловой обработке или при атмосферном давлении, значения начальных модулей упругости бетона следует принимать с коэффициентом 0,89. 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 Еbпринимают 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 α = 0,56 + 0,006 В. | ||||||||||||||||||||||
6.1.16 Значения коэффициента ползучести бетона φb,cr принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициентов ползучести тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов приведены в таблице 6.12.
Значения коэффициента ползучести легких, ячеистых и поризованных бетонов следует принимать по специальным указаниям.
Допускается принимать значения коэффициента ползучести легких бетонов по таблице 6.12 с понижающим коэффициентом (ρ/2200)2.
Таблица 6.12
| Относительная влажность воздуха окружающей среды, % | Значения коэффициента ползучести | ||||||||||
Модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона по нормам СП
Значение начального модуля упругости тяжелого бетона при сжатии и растяжении приведено в СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. Данный СП действующий и обязательных к применению (см. пост.1521)
Согласно таблицы 6.11 п.6.1.15 СП 63.13330.2012 для тяжелого бетона:
| Бетон | Значение модуля упругости бетона при сжатии, Eb, МПа |
| B10 | 19000 МПа |
| В12,5 | 21500 МПа |
| В15 | 24000 МПа |
| В20 | 27500 МПа |
| В25 | 30000 МПа |
| В30 | 32500 МПа |
| В35 | 34500 МПа |
При продолжительном действии нагрузки модуль упругости бетона определяется по формуле:
-коэффициент ползучести бетона, принимаемый по таблице 6.12 п.6.1.16
Согласно таблицы 6.12 п.6.1.16 СП 63.13330.2012 для тяжелого бетона B10-B35:
| Относительная влажность воздуха окружающей среды, % | В10 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 |
| Выше 75 | 2,8 | 2,4 | 2,0 | 1,8 | 1,6 | 1,5 |
| 40-75 | 3,9 | 3,4 | 2,8 | 2,5 | 2,3 | 2,1 |
| Ниже 40 | 5,6 | 4,8 | 4,0 | 3,6 | 3,2 | 3,0 |
Примечание: Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СП 131.13330 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.
Согласно п.6.1.17 СП 63.13330.2012 коэффициент поперечной деформации бетона (коэффициент пуассона) допускается принимать 0,2.
Узнать расчетное сопротивление бетона сжатию
Модуль (коэффициент) упругости бетона: формула для расчета
Определение упругости и единицы измерения
Изделия и конструкции из бетона подвергаются большим нагрузкам, причем этот процесс происходит постоянно. Технологи нашли возможность придать бетону упругость, т. е. способность упруго деформироваться при воздействии давления и силы, направленной на сжатие и расширение. Величина, которая характеризует этот показатель, называется модулем упругости бетона и по определению вычисляется с помощью формулы соотношения напряжения и упругой деформации образца: данные занесены в специальную таблицу.
Нормативные сведения также включают данные о:
- классе материала,
- его видах (тяжелый, мелкозернистый, легкий, пористый бетон и т. д:.),
- технологии производства, в частности способах твердения (естественное, автоклавная или тепловая обработка).
В связи с этим модуль упругости бетона В30 может быть различным и определяться исходя из других характеристик. Если взять в качестве примера тяжелые и ячеистые бетоны одного и того же класса прочности, их модули будут иметь абсолютно разные значения. Таблица утверждена СНиП и составлена на основе результатов опытных исследований.
Таблица начальных модулей упругости E (МПа*10
|
Классы по прочности на сжатие |
В3,5 |
В5 |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
|
Характеристики бетона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тяжелые бетоны |
|||||||||||||||
|
Естественное твердение |
9,5 |
13 |
16 |
18 |
21 |
23 |
27 |
30 |
32,5 |
34,5 |
36 |
37,5 |
39 |
39,5 |
40 |
|
Тепловая обработка при атмосферном давлении |
8,5 |
11,5 |
14,5 |
16 |
19 |
20,5 |
24 |
27 |
29 |
31 |
32,5 |
34 |
35 |
35,5 |
36 |
|
Автоклавная обработка |
7 |
10 |
12 |
13,5 |
16 |
17 |
20 |
22,5 |
24,5 |
26 |
27 |
28 |
29 |
29,5 |
30 |
|
Мелкозернистые |
|||||||||||||||
|
Естественное твердение, А-группа |
7 |
10 |
13,5 |
15,5 |
17,5 |
19,5 |
22 |
24 |
26 |
27,5 |
28,5 |
— |
— |
— |
— |
|
Тепловая обработка при атмосферном давлении |
6,5 |
9 |
12,5 |
14 |
15,5 |
17 |
20 |
21,5 |
23 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Естественное твердение, Б-группа |
6,5 |
9 |
12,5 |
14 |
15,5 |
17 |
20 |
21,5 |
23 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Автоклавная теплообработка |
5,5 |
8 |
11,5 |
13 |
14,5 |
15,5 |
17,5 |
19 |
20,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Автоклавное твердение, В-группа |
— |
— |
— |
— |
— |
16,5 |
18 |
19,5 |
21 |
21 |
22 |
23 |
24 |
24,5 |
25 |
|
Легкие и поризованные |
|||||||||||||||
|
Марка средней плотности, D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
800 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1000 |
5,5 |
6,3 |
7,2 |
8 |
8,4 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1200 |
6,7 |
7,6 |
8,7 |
9,5 |
10 |
10,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1400 |
7,8 |
8,8 |
10 |
11 |
11,7 |
12,5 |
13,5 |
14,5 |
15,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1600 |
9 |
10 |
11,5 |
12,5 |
13,2 |
14 |
15,5 |
16,5 |
17,5 |
18 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1800 |
— |
11,2 |
13 |
14 |
14,7 |
15,5 |
17 |
18,5 |
19,5 |
20,5 |
21 |
— |
— |
— |
— |
|
2000 |
— |
— |
14,5 |
16 |
17 |
18 |
19,5 |
21 |
22 |
23 |
23,5 |
— |
— |
— |
— |
|
Ячеистые автоклавного твердения |
|||||||||||||||
|
Марка средней плотности, D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
700 |
2,9 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
800 |
3,4 |
4 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
900 |
3,8 |
4,5 |
5,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1000 |
— |
6 |
7 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1100 |
— |
6,8 |
7,9 |
8,3 |
8,6 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1200 |
— |
|
8,4 |
8,8 |
9,3 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
От чего зависит упругость бетона
1. Состав
Бетон с более высоким модулем упругости подвергается меньшей относительной деформации.
Значительную роль в этом играет качество цементного камня и наполнителя – двух компонентов, из которых и состоит бетон. И раствор, и заполнитель берут на себя всю нагрузку. При анализе зависимости модуля упругости бетона от модуля упругости его составляющих, исследователи выяснили, что прочность заполнителя не всегда задействуется для улучшения характеристик готового материала, а вот показатель упругости оказывает значительное влияние.
2. Класс
Начальный модуль упругости бетона при сжатии и расширении зависит от класса изделия по прочности на сжатие.
Эта зависимость устанавливается путем применения эмпирических формул, поэтому для практических целей проще всего получать информацию из готовой таблицы. Даже без сложных математических расчетов можно заметить, что модуль упругости увеличивается пропорционально прочности материала. Другими словами, чем выше класс, тем больше модуль упругости бетона, т. е. материал класса В25 является более устойчивым к относительным деформациям по сравнению с В20.
Расчет модуля упругости в лабораторных условиях
Когда речь идет о модуле упругости, принимают во внимание оба его варианта – динамический и статический. У первого значение выше и определяется в ходе вибрации образца. Статический модуль, помимо основной информации, предоставляет данные о такой характеристике, как ползучесть бетона – динамика образования деформаций при постоянной нагрузке.
При расчетах учитывают тождество модулей упругости материала как на растяжение, так и на сжатие. Замечено, что если напряжение составляет 0,2 и более максимальной прочности бетона, происходят остаточные деформации. Это приводит к тому, что при сцеплении раствора и наполнителей возникают микротрещины, а это становится причиной крошения и в конечном итоге разрушения.
Во время эксперимента образец подвергают непрерывной нагрузке, имеющей тенденцию к возрастанию, до полного разрушения. Для этого используют особое оборудование – нагружающие установки. В диаграмму вносят данные, показывающие влияние нагрузок на степень деформаций. На завершающем этапе производится расчет среднего модуля упругости всех образцов.
Модуль упругости бетона
СП 63.13330.2012
6.1.15 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 6.11. Значения модуля сдвига бетона принимают равным 0,4Еb.
При продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона определяют по формуле:
где φb,cr— коэффициент ползучести бетона, принимаемый согласно 6.1.16.
Таблица 6.11
| Бетон | Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа × 10-3, при классе бетона по прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | в10 | В12,5 | B15 | B20 | B25 | в30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | |
| Тяжелый | — | — | — | 9,5 | 13,0 | 16,0 | 19,0 | 21,5 | 24,0 | 27,5 | 30,0 | 32,5 | 34,5 | 36,0 | 37,0 | 38,0 | 39,0 | 39,5 | 41,0 | 42,0 | 42,5 | 43 |
| Мелкозернистый групп: | ||||||||||||||||||||||
| А — естественного твердения | — | — | — | 7,0 | 10 | 13,5 | 15,5 | 17,5 | 19,5 | 22,0 | 24,0 | 26,0 | 27,5 | 28,5 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Б — автоклавного твердения | — | — | — | — | — | — | — | — | 16,5 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | 24,0 | 24,5 | 25,0 | — | — | — | — |
| Легкий и порисованный марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D800 | — | — | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1000 | — | — | 5,0 | 5,5 | 6,3 | 7,2 | 8,0 | 8,4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1200 | — | — | 6,0 | 6,7 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | 10,0 | 10,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1400 | — | — | 7,0 | 7,8 | 8,8 | 10,0 | 11,0 | 11,7 | 12,5 | 13,5 | 14,5 | 15,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1600 | — | — | — | 9,0 | 10,0 | 11,5 | 12,5 | 13,2 | 14,0 | 15,5 | 16,5 | 17,5 | 18,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1800 | — | — | — | — | 11,2 | 13,0 | 14,0 | 14,7 | 15,5 | 17,0 | 18,5 | 19,5 | 20,5 | 21,0 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D2000 | — | — | — | — | — | 14,5 | 16,0 | 17,0 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Ячеистый автоклавного твердения марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D500 | 1,4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D600 | 1,7 | 1,8 | 2,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D700 | 1,9 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D800 | — | — | 2,9 | 3,4 | 4,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D900 | — | — | — | 3,8 | 4,5 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1000 | — | — | — | — | 5,0 | 6,0 | 7,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1100 | — | — | — | — | — | 6,8 | 7,9 | 8,3 | 8,6 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| D1200 | — | — | — | — | — | — | 8,4 | 8,8 | 9,3 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Примечания 1 Для мелкозернистого бетона группы А, подвергнутого тепловой обработке или при атмосферном давлении, значения начальных модулей упругости бетона следует принимать с коэффициентом 0,89. 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 Еbпринимают 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 α = 0,56 + 0,006 В. | ||||||||||||||||||||||
6.1.16 Значения коэффициента ползучести бетона φb,cr принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициентов ползучести тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов приведены в таблице 6.12.
Значения коэффициента ползучести легких, ячеистых и поризованных бетонов следует принимать по специальным указаниям.
Допускается принимать значения коэффициента ползучести легких бетонов по таблице 6.12 с понижающим коэффициентом (ρ/2200)2.
Таблица 6.12
| Относительная влажность воздуха окружающей среды, % | Значения коэффициента ползучести бетона φb,crпри классе тяжелого бетона на сжатие | ||||||||||
| В10 | В15 | В20 | В25 | взо | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 — В100 | |
| Выше 75 | 2,8 | 2,4 | 2,0 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,0 |
| 40 — 75 | 3,9 | 3,4 | 2,8 | 2,5 | 2,3 | 2,1 | 1,9 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 1,4 |
| Ниже 40 | 5,6 | 4,8 | 4,0 | 3,6 | 3,2 | 3,0 | 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 |
| Примечание — Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СП 131.13330 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства. | |||||||||||
что это такое и как определяется
Невозможно представить строительство зданий и сооружение железобетонных конструкций без использования бетона. Различные марки композита отличаются эксплуатационными характеристиками. Он способен воспринимать повышенные нагрузки, однако внешние факторы вызывают его разрушение. Один из важнейших параметров, определяющих устойчивость возведенных зданий и продолжительность их эксплуатации – это модуль упругости бетона. На его величину влияет ряд факторов. Рассмотрим детально параметр, характеризующий способность бетона воспринимать сжатие и растяжение.
Невозможно представить строительство зданий и сооружение железобетонных конструкций без использования бетонаМодуль 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 бетонаКакие 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 – таблицаРазработанная 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 в20В 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 бетонаАналогичная 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.
Заключение
Понимание физической сущности параметра упругости бетонного материала позволит правильно выбрать класс бетона для обеспечения необходимой прочности и долговечности строительных конструкций. Желая подробно ознакомиться с методикой расчета бетонных конструкций, изучите внимательно Свод правил 52 101 2003, положения которого распространяются на строительные конструкции из бетона и железобетона.
Модуль упругости бетона: таблица, как определить
Выбор стройматериала является важнейшей задачей строителя перед началом выполнения работ. Модуль упругости бетона — один из главных критериев, влияющих на эксплуатационные характеристики. Параметр определяет возможность стеснения и расширения материала, зависит от многих факторов, которые важно учитывать.
Что за величина?
Модуль упругости бетона — это возможность конструкции противостоять изменениям под воздействиями внешних факторов. Это важный критерий выбора марки материала для определенной работы, так как затвердевший материал в процессе эксплуатации сжимается и растягивается. Поэтому на этапе проектирования нужно правильно рассчитать допустимые значения для той или иной конструкции. Для расчетов пользуются таблицами определения модуля упругости, что представлены в нормативах для строительных работ.
Разновидности бетона и их показатель упругости
Бетонный камень в окончательном виде — твердый материал, что под влиянием внешней среды способен деформироваться. При постоянных механических нагрузках, даже модуль упругости железобетона может быть недостаточно высоким. Для определения вида прочности учитывается 2 критерия — растяжение и сжатие, что влияют на сопротивление нагрузкам.
Различают следующие виды материала:
Материал может производиться в нескольких разновидностях.- тяжелые;
- легкие;
- мелкозернистые;
- поризованные;
- автоклавного твердения.
Таблица, содержащая классы и соответствующие модули упругости
Классификация в таблице производится согласно СП 52—101—2003:
| Класс бетона | Модуль упругости |
| 19,0 | В10 |
| 24,0 | В15 |
| 27,5 | В20 |
| 30,0 | В25 |
| 32,5 | В30 |
| 34,5 | В35 |
| 36,0 | В40 |
| 37,0 | В45 |
| 38,0 | В50 |
| 39,0 | В55 |
| 39,5 | В60 |
От чего зависит величина?
На величину данного показателя значительно влияет наполнитель в материала.Упругость раствора зависит от множества факторов. Первое, на что обращают внимание — наполнитель. Коэффициент напрямую связан с упругостью раствора. Так, высокими показателями являются тяжелые бетоны, наполнителями в которых являются гравий и щебень. Допустимые нагрузки на постройки из такого материала самые высокие, поэтому важно выбирать правильные заполнители. Учитывают не только интенсивность нагрузок, но и частоту.
Возраст и время укладки материала играют немаловажную роль в показателях модуля упругости. Крепость материала возрастает на протяжении 50 лет с момента заливки, вне зависимости от внешних температур (до 230 ⁰C). Кроме того, характеристики завися от процесса затвердевания (автоклавный, естественный). Чтобы узнать продолжительность предполагаемых нагрузок, нужно начальный показатель перемножать с показателем: 0,7 для поризованных бетонов, 0,85 — для тяжелых легких и мелкозернистых.
Возраст залитого материала находится в прямопропорциональной зависимости с данным показателем.Классы бетонного раствора в частной стройке варьируют в пределах В7,5—30 (марки М100—400), но таких прочностных и других характеристик хватает вне зависимости от требований и сложностей конструкций. Показатели модуля увеличивает арматура, так как характеристики арматуры повышают показатели общей конструкции. Методика укладки арматуры в бетон определяется ГОСТом 24452—80.
Посмотреть «ГОСТ 24452-80» или cкачать в PDF (350 KB)
Как определить?
СП 52 101 2003 — стандарт определения параметров применения бетона. Здесь указаны значения всех необходимых коэффициентов для расчета параметров, а подтверждение проводится путем эксперимента на изготовленных образцах. Суть испытания заключается в постепенной нагрузке на образцы (цилиндры или призмы из бетонной смеси) путем осевого сжимающего нагружения до разрушения. Параллельно измеряется степень деформации.
Посмотреть «СП 52-101-2003» или cкачать в PDF (1007.4 KB)
Результаты можно обозначить следующим образом:
- Показатель соответствует расчетам, образец поддался пластической деформации без растрескивания.
- Предварительные подсчеты неверные: при предполагаемом нагружении образец подвергается сильным разрушениям.
Расчетным способом определяют запас прочности не только обычных зданий, но и арочных сооружений, перекрытий, мостов и дорог. Модуль упругости асфальтобетона при использовании — проблемная задача проектирования, так как подход, разрешающий провести точные расчеты еще не выведен. Не удается определить взаимосвязь между статическим и динамическим модулями в процессе использования дорог.
Расчётные сопротивления и модули упругости тяжёлого бетона, мПа
Таблица 2
Характеристики бетона | КЛАСС БЕТОНА | ||||||||
В7,5 | В10 | В12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | |
Для предельных состояний 1-й группы | |||||||||
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb | 4,5 | 6,0 | 7,5 | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 17,0 | 19,5 | 22,0 |
Растяжение осевое Rbt | 0,48 | 0,57 | 0,66 | 0,75 | 0,90 | 1,05 | 1,20 | 1,30 | 1,40 |
Для предельных состояний 2-й группы | |||||||||
С Rb, ser | 5,5 | 7,5 | 9,5 | 11,0 | 15,0 | 18,5 | 22,0 | 25,5 | 29,0 |
Растяжение осевое Rbt, ser | 0,70 | 0,85 | 1,00 | 1,15 | 1,30 | 1,60 | 1,80 | 1,95 | 2,10 |
Начальный модуль упругости тяжёлого бетона обычного твердения Eb | 16000 | 18000 | 21000 | 23000 | 27000 | 30000 | 32500 | 34500 | 36000 |
Начальный модуль упругости тяжёлого бетона подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении | 14500 | 16000 | 19000 | 20500 | 24000 | 27000 | 29000 | 31000 | 32500 |
жатие
осевоеПримечание. Расчётные сопротивления бетона для предельных состояний 2-й группы равны нормативным: Rb,ser =Rb,n; Rbt,ser =R bt, n.
Расчётные сопротивления и модули упругости некоторых арматурных сталей, мПа
Таблица 3
КЛАСС АРМАТУРЫ (обозначение по ДСТУ 3760-98) | Расчётные сопротивления | Модуль упругости Es | |||
для расчёта по предельным состояниям 1-й группы | для расчёта по предельным состояниям 2-й группы Rs,ser | ||||
растяжение | сжатие Rsc | ||||
Rs | Rsw | ||||
1 А240С | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 225 | 175 | 225 | 235 | 2,1·105 |
А300С | 280 | 225 | 280 | 295 | 2,1·105 |
А400С 6…8 мм | 355 | 285 | 355 | 390 | 2,0·105 |
А400С 10…40мм | 365 | 290 | 365 | 365 | 2,0·105 |
А600С | 510 | 405 | 450 | 590 | 1,9·105 |
BpI 3 мм | 375 | 270 | 375 | 410 | 1,7·105 |
BpI 4 мм | 365 | 265 | 365 | 405 | 1,7·105 |
BpI 5 мм | 360 | 260 | 360 | 395 | 1,7·105 |
Примечание. Расчётные сопротивления стали для предельных состояний 2-й группы равны нормативным: Rs,ser =Rs,n.