5.3. Расчет класса бетона по прочности

В следствии неоднородности бетона и других случайных факторов его прочность может колебаться в довольно широких пределах, поэтому в расчетах следует вводить показатели прочности, заданные с определенной надежностью. Показатель прочности, заданный с надежностью 0,95, называется классом бетона по прочности. Для бетонных и железобетонных конструкций из обычных тяжелых бетонов предусмотрены следующие классы по прочности на сжатие: B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60.

Класс бетона по прочности назначается в соответствии с требованиями СП 52-101-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» и определяется по формуле

B=R_m∙(1-t_α∙V) , (5.12)

где: R_m – средняя прочность бетона по результатам испытаний; V – коэффициент вариации прочности; t_α – коэффициент Стъюдента для одностороннего ограничения (табл. П.1.1)

Пример: В результате определения прочности бетона методом пластической деформации получили следующие значения прочности, Мпа: R ={ 22,1; 23,4; 23,2; 24,3; 22,3; 23,1; 24,3}.

Среднее значение прочности Rm=(22,1+23,4+…+24,3)/7=23,24 Мпа.

Среднее квадратическое отклонение

.

Коэффициент вариации .

Коэффициент Стьюдента для одностороннего ограничения при уровне надежности 0,95 принимаем по табл.П.1.1: tα=1,895

Класс бетона по прочности B= R_m∙(1-t_α∙V)=23,24∙(1-1,895∙0,037)=21,6.

Вывод: Класс бетона по прочности на сжатие B21.

5.4. Определение прочности кирпичной кладки

Характеристикой прочности каменной кладки является ее расчетное сопротивление сжатию, которое назначается в зависимости от предела прочности на сжатие кирпича и раствора, на котором выполнена кладка.

Для определения предела прочности кирпича и раствора из тела кладки отбирается несколько образцов кирпича и несколько плиток раствора.

Испытания раствора на прочность проводят согласно требованиям ГОСТ 5802-86 “Растворы строительные. Методы испытаний”. Прочность раствора определяют путем испытания кубов с ребрами 2-4 см, изготовленных из двух пластинок, взятых из горизонтальных швов кладки. Пластинки изготавливают в виде квадрата, сторона которого в 1,5 раза должна превышать толщину пластинки. Склеивание пластинок для получения кубов с ребрами 2-4 см производят на гипсовом растворе. Толщина гипсового шва 1-2 мм.

Предел прочности раствора вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний не менее пяти кубов. Предел прочности на сжатие R_{раствора} каждого куба вычисляют с погрешностью до 0,1 кг/см² по формуле

R_{раствора}=P/A , (5.13)

где A – рабочая площадь сечения образца, см²; P – разрушающая нагрузка, кг; R – предел прочности на сжатие, кг/см².

Предел прочности кирпича при сжатии и изгибе определялся по [31]. Сначала проводят испытания целого кирпича на одноточечный изгиб. В результате испытаний на изгиб кирпич ломается на две половинки, которые укладывают постелями друг на друга и соединяют на гипсовом растворе, после чего их испытывают на сжатие (рис. 5.12). Толщина слоя гипсового раствора принимается не мене 5 мм.

Рис. 5.12. Схема испытаний кирпича на изгиб и сжатие

Предел прочности кирпича при изгибе R_изг, кг/см², вычисляется с точностью до 0,5 кг/см² по формуле

, (5.14)

где: P – разрушающая нагрузка в кг; L – расстояние между осями опор, см; b – ширина образца в см; h – высота образца в см.

Предел прочности кирпича при сжатии определяют по формуле:

R_сж=P/F, (5.15)

где F – площадь поперечного сечения образца, см², вычисляемая как среднее арифметическое значение площадей верхней и нижней его поверхностей; P – разрушающая нагрузка, кг;

R – предел прочности на сжатие, кг/см².

Предел прочности кирпича назначается как минимальное значение из R_изг и R_сж:

. (5.16)

Расчетное сопротивление каменной кладки сжатию назначается в соответствии со [31] в соответствии с табл. 5.10.

Таблица 5.10

Расчетное сопротивления каменной кладки на тяжелых растворах

Марка кирпича Rкирпича	Расчетные сопротивления сжатию кирпичной кладки в зависимости от марки раствора
	200	150	100	75	50	25
300	39	36	33	30	28	25
250	36	33	30	28	25	22
200	32	30	27	25	22	18
150	26	24	22	20	18	15
125	--	22	20	19	17	14
100	--	20	18	17	15	13
75	--	--	15	14	13	11
50	--	--	--	11	10	9
35	--	--	--	9	9	7

Промежуточные значения в табл. 5.10 следует принимать по интерполяции.

Пример: Определить расчетное сопротивление кирпичной кладки сжатию.

Кирпич был испытан на изгиб и на сжатие. Результаты испытаний представлены в табл. 5.11.

Таблица 5.11

Результаты испытания кирпича на сжатие и изгиб

№ п/п	Разрушающая нагрузка при сжатии Nсж, кН	Разрушающая нагрузка при изгибе Nизг, кН	Усредненная площадь сечения половинок Aк, см2	Предел прочности при сжатии Rизг, МПа	Предел прочности при изгибе Rсж, МПа
1	389,86	158,82	139,6	27,93	110,29
2	339,98	134,41	136,47	24,91	93,34
3	358,12	96,24	139,09	25,75	66,84
4	345,31	108,22	137,65	25,09	75,15
5	398,17	86,36	137,75	28,91	59,97
Среднее арифметическое:				26,52	81,12

    

 Средняя прочность кирпича установленная по результатам испытания 5 образцов составляет:  - при изгибе R_изг=81,12 МПа, (827,17 кг/см²);  - при сжатии R_сж=26,52 МПа, (270,38 кг/см²);  - R_min=26,52 МПа, (270,38 кг/см²).

Из раствора были изготовлены кубы, которые были испытаны на изгиб. Результаты испытаний представлены в табл.5.12.

Таблица 5.12

Результаты испытания раствора на сжатие

№ п/п	Размер грани растворного куба Lр, см	Площаль сечения растворного куба Aр=Lр2, см2	Разрушающая нагрузка Nр, кН	Предел прочности Rсж, МПа
1	2	4	3.53	8.83
2	1.8	3.24	2.86	8.84
3	1.9	3.61	3.19	8.83
4	1.8	3.24	2.86	8.84
5	2	4	3.53	8.83
Среднее арифметическое:				8.83

     Средняя арифметическая прочность раствора, установленная по результатам испытания 5 образцов, составляет 8,83 МПа (90,05 кг/см² ).

Расчетное сопротивление каменной кладки сжатию определяли по табл. 5.10. Значение фактического расчетного сопротивления каменной кладки сжатию вычислялось по линейной интерполяции значений, приведенных в табл. 5.10. Результаты интерполяции и промежуточные интерполируемые значения представлены в табл.5.13.

Таблица 5.13

Интерполяция значений расчетных сопротивлений каменной кладки

Марка кирпича	Расчетные сопротивления R, кгс/см2, сжатию каменной кладки
	для раствора M100	для раствора M75	Марка раствора M90 по интерполяции
М300	33	30	31,8
М250	30	28	29,2
Расчетное сопротивление кладки при сжатии для кирпича M270 по интерполяции столбца для марки раствора М90			30,24

     В результате расчета (табл.5.13) установлено, что расчетное сопротивление каменной кладки при сжатии составляет R=3,02 МПа, (30,2 кг/см²)

Контрольные вопросы для самопроверки

Детальное инструментальное обследование

1. Что является целью детального обследования?

2. Какие работы выполняют при детальном обследовании?

3. На чем основаны разрушающие методы определения прочности бетона?

4. На чем основаны неразрушающие методы определения прочности бетона?

5. В чем заключается метод отрыва со скалыванием в определении прочности бетона?

6. Для каких бетонов рекомендуется применять метод пластической деформации?

7. Для каких бетонов рекомендуется применять ультразвуковой метод для определения прочности бетона?

8. Как определить класс бетона по прочности?

9. Как определить прочность кирпичной кладки?