2. Материалы для железобетонных конструкций Нормативные и расчетные характеристики бетона

2.1. Основные прочностные характеристики бетона - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию R_bn и нормативное сопротивления бетона осевому растяжению R_btn.

Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию и осевому растяжению определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности.

Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии 1,3 - для предельных состояний по несущей способности (первая группа) и 1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности (вторая группа).

Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении 1,5 - для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на сжатие и 1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

Нормативные и расчетные значения сопротивлений бетона принимают по табл. 2.1.

Таблица 2.1

Вид сопротивления		Нормативные значения сопротивления бетона Rbn и Rbtn и расчетные значения сопротивления бетона Rb и Rbt для предельных состояний первой группы и расчетные значения сопротивления бетона Rb,ser и Rbt,ser для предельных состояний второй группы, МПа (кгс/см2), при классе бетона по прочности на сжатие
		В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Сжатие осевое	Rbn, Rb,ser	15,0	18,5	22,0	25,5	29,0	32,0	36,0	39,5	43,0
		(153)	(188)	(224)	(260)	(296)	(326)	(367)	(403)	(438)
	Rb	11,5	14,5	17,0	19,5	22,0	25,0	27,5	30,0	33,0
		(117)	(148)	(173)	(199)	(224)	(255)	(280)	(306)	(336)
Растяжение осевое	Rbtn, Rbt,ser	1,35	1,55	1,75	1,95	2,1	2,25	2,45	2,6	2,75
		(13,8)	(15,8)	(17,8)	(19,9)	(21,4)	(22,9)	(25,0)	(26,9)	(28,0)
	Rbt	0,9	1,05	1Д5	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
		(9,2)	(10,7)	(П,7)	(13,3)	(14,3)	(15,3)	(16,3)	(17,3)	(18,3)

В необходимых случаях расчетное сопротивление бетона R_b умножают на следующие коэффициенты условия работы: γ_b1 = 0,9 при продолжительном действии нагрузки; γ_b2 = 0,9 для конструкций, бетонируемых в вертикальном положении.

2.2. Влияние температуры на изменение прочности бетона при сжатии учитывают умножением прочностных характеристик бетона на коэффициент условия работы бетона при сжатии γ_bt.

Нормативные сопротивления сжатию

R_bnt = R_bn·γ_bt. (2.1)

Расчетные сопротивления сжатию:

для предельных состояний первой группы

R_b,tem = R_b·γ_bt; (2.2)

для предельных состояний второй группы

R_b,ser,t = R_b,ser·γ_bt. (2.3)

Значения коэффициента условий работы бетона при сжатии γ_bt принимают по табл. 2.2.

Значение коэффициента условия работы γ_bt принимают по средней температуре бетона:

сжатой зоны при расчете по формулам (5.9, 5.10, 5.18, 5.24, 5.31, 5.32, 5.44-5.46, 5.48-5.51, 5.58, 5.59); сжатой полки и сжатого ребра (5.25, 5.26, 5.28, 5.45, 5.46); поперечного сечения - (5.60).

Значение коэффициента условия работы бетона на сжатие γ_bt разрешается принимать равное 1 при нагреве бетона до критической температуры (п. 1.21) и γ_bt = 0 при нагреве бетона выше критической температуры.

Таблица 2.2

Вид бетона	Коэффициенты	Значения коэффициентов γbt, γtt, βb и φb,cr для бетона при температуре, °С
		20	200	300	400	500	600	700	800-900
Тяжелый на силикатном заполнителе	γbt	1,0 1,0	0,98 0,95	0,95 0,90	0,85 0,80	0,80 0,70	0,60 0,50	0,20 -	0,10 -
	γtt	1,0 1,0	0,65 0,60	0,50 0,45	0,35 0,30	0,20 0,15	0,05 0,03	- -	- -
	βb	1,0	0,70	0,50	0,40	0,30	0,20	0,10	0,05
	φb,cr	1,5	3,0	5,7	9,0	13,0	19,0	-	-
Тяжелый на карбонатном заполнителе	γbt	1,0 1,0	1,0 0,95	0,95 0,90	0,90 0,85	0,85 0,80	0,65 0,60	0,30 -	0,15 -
	γtt	1,0 1,0	0,70 0,65	0,55 0,50	0,40 0,35	0,25 0,20	0,10 0,05	- -	- -
	βb	1,0	0,75	0,55	0,45	0,35	0,25	0,15	0,10
	φb,cr	1,2	2,4	4,6	7,2	10,0	15,0	-	-
Примечания: 1. Значения коэффициентов γbt и γtt над чертой и βb даны в нагретом состоянии бетона, и они используются при расчете огнестойкости. 2. Значения коэффициентов γbt и γtt под чертой и φb,cr даны после нагрева бетона в охлажденном состоянии, и они используются при расчете огнеохранности.

2.3. Нормативные R_btn и расчетные R_bt и R_bt,ser сопротивления бетона растяжению при огневом воздействии также изменяются. Изменение сопротивления бетона растяжению с увеличением температуры нагрева учитывают коэффициентом условия работы бетона на растяжение γ_tt:

R_btnt = R_btn γ_tt; R_btt = R_bt γ_tt; R_bt,_ser,t = R_bt,ser γ_tt. (2.4)

Значения коэффициента γ_tt принимают по табл. 2.2.

При расчете по формулам (5.63, 5.66, 5.67, 5.82, 5.84, 5.86) значения коэффициента γ_tt принимают по средней температуре бетона сечения; при расчете усилия в зоне анкеровки по формулам (5.15, 5.71) - по температуре анкерующего стержня арматуры.

2.4. В расчетах огнестойкости используют начальный модуль упругости бетона Е_b.

Значения начального модуля упругости бетона Е_b естественного твердения для разных классов бетона по прочности на сжатие и растяжение приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Еb·103, МПа (кгс/см2), при классе бетона по прочности на сжатие
В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
27,5	30,0	32,5	34,5	36,0	37,0	38,0	39,0	39,5
(280)	(306)	(331)	(352)	(367)	(377)	(387)	(398)	(403)

2.3. При расчете огнестойкости изменение значения начального модуля упругости бетона при непродолжительном огневом воздействии с увеличением температуры учитывают коэффициентом β_b

E_bt = E_b β_b. (2.5)

Значение коэффициента β_b принимают по табл. 2.2 в зависимости от средней температуры бетона сечения при расчете по формулам (5.38, 5.39) и i-го сечения (8.11).

2.5. При расчете огнесохранности и продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона E_b,τ определяют по формуле

(2.6)

Коэффициент ползучести бетона φ_b,cr получен как отношение полных относительных деформаций сжатия бетона при воздействии температуры к полным деформациям бетона до воздействия температуры.

Коэффициент ползучести бетона φ_b,cr после нагрева принимают по табл. 2.2 для температуры бетона в центре тяжести приведенного сечения при расчете кривизны в элементах без трещин.

Допускается температуру бетона в центре тяжести приведенного сечения принимать равной его средней температуре.

2.6. При нагревании бетона естественной влажности температурная деформация бетона состоит из двух видов: обратимой - температурное расширение и необратимой - температурная усадка.

Значения коэффициентов температурной деформации расширения α_bt приведены в табл. 2.4 и температурной усадки α_cs - в табл. 2.5

Таблица 2.4

Вид бетона	Коэффициент температурной деформации расширения бетона αbt·10-6·°С-1 при температуре бетона, °С
	20-50	100	300	500	700-1100
Тяжелый на силикатном заполнителе	9	9	8	11	14,5
Тяжелый на карбонатном заполнителе	10	10	9	12	15,5

Таблица 2.5

Вид бетона	Коэффициент температурной усадки αcs·10-6·°С-1 при температуре бетона, °С
	20-50	100	300	500	700-1100
Тяжелый на силикатном заполнителе	0,5	1,0	1,0	-1,8	-6,8
Тяжелый на карбонатном заполнителе	0,5	1,5	1,1	1,3	1,5

2.7. Относительные деформации бетона сжатию при однозначной равномерной эпюре ε_b0 и при двухзначной эпюре в нормальном сечении ε_b2 в зависимости от длительности действия нагрузки и расчета на огнестойкость и огнесохранность принимают по табл. 8.1.