Модуль упругости бетона в30: Модуль упругости бетона: В15, В20, В25, В30
Cодержание: 1. Модули упругости основных строительных материалов. 2. Начальные модули упругости бетона. 3. Нормативные сопротивления бетона. 4. Расчетные сопротивления бетона. 5. Расчетные сопротивления бетона растяжению. 6. Нормативные сопротивления арматуры. 7. Расчетные сопротивления арматуры. 8. Нормативные и расчетные сопротивления стали. 9. Заменяемые марки стали. 10. Список использованной литературы. Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов.(вернуться к списку таблиц)
Примечание: 1. Для определения модуля упругости в кгс/см2 табличное значение умножается на 10 (более точно на 10.1937) 2. Значения модулей упругости Е для металлов, древесины, каменной кладки следует уточнять по соответствующим СНиПам. Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций:(вернуться к списку таблиц) Таблица 2. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц) Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см2. 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 Еb принимают 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 a = 0,56 + 0,006В. 5. Приведенные в скобках марки бетона не точно соответствуют указанным классам бетона. Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц) Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц) Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц)
Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц) Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)Таблица 6.2. Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры(согласно СП 52-101-2003)(вернуться к списку таблиц) Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Нормативные данные для расчетов металлических конструкций:Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))(вернуться к списку таблиц) листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений Примечания: 1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм). 2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88. 3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2). Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))(вернуться к списку таблиц)
Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов, приводятся отдельно. Список использованной литературы: 1. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» 2. СП 52-101-2003 3. СНиП II-23-81 (1990) «Стальные конструкции» 4. Александров А.В. Сопротивление материалов. Москва: Высшая школа. — 2003. 5. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Будiвельник. — 1982. |
21-11-2013: Badyoruy Отличная подборка 03-10-2015: мухаммад спасибо вам всеесть то что надо 26-04-2016: Почему значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении умножаются на 10^-3? Должна ведь быть положительная степень. Выходит, что модуль упругости для бетона В25 составляет 30 кПа, но он равен 30 ГПа! 26-04-2016: Доктор Лом Потому, что при составлении разного рода таблиц нет необходимости писать в каждой ячейке по 3 дополнительных нуля, достаточно просто указать, что табличные значения занижены в 1000 раз. Соответственно, чтобы определить расчетное значение, нужно табличное значение не разделить, а умножить на 1000. Такая практика используется при составлении многих нормативных документов (именно в таком виде там даются таблицы) и я не вижу смысла от нее отказываться. 26-04-2016: Владимир Тогда получается, что модуль упругости арматуры необходимо разделить на 10 в пятой степени. Или я что-то не понимаю? В рекомендациях по расчету и конструированию сплошных плит перекрытий крупнопанельных зданий 1989г. и модуль бетона и модуль арматуры умножают на 10 в третьей и на 10 в пятой степени соответственно 26-04-2016: Доктор Лом Попробую объяснить еще раз. Посмотрите внимательно на таблицу 1. Если бы в заглавной строке вместо «Модуль упругости Е, МПа» я бы прописал «Модуль упругости Е, МПа•10^-5», то это избавило бы меня от необходимости в каждой строке к значению модуля упругости добавлять «•10^5». Вот только значения модулей упругости для различных материалов различаются в сотни и даже тысячи раз, потому такая форма записи для таблицы 1 не совсем удобна. В таблицах 2 и 2.1 значения начальных модулей упругости различаются незначительно и потому использовалась такая форма записи. Более того, если вы откроете указанные нормативные документы, то лично в этом убедитесь. Традиция эта сформировалась в ту далекую пору, когда ПК и в помине не было и наборщик вручную набирал литеры в пресс для книгопечатания, так что в данном случае все вопросы не ко мне, а к Гутенбергу и его последователям. 05-08-2016: Александр Возможно, модуль упругости легче бы запоминался и воспринимался в ГПа, ведь тогда у стали примерно 200 единиц, а у древесины 10…12. 05-08-2016: Доктор Лом Вполне возможно, вот только и ГигаПаскали — не самая наглядная и простая для восприятия размерность. |
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.
Уже после возведения конструкции или сооружения фактически провести достоверные комплексные испытания бетона на прочность, морозостойкость, влажность и влагопроницаемость можно только в лаборатории. В рамках неразрушающих испытаний есть возможность грубо определить класс бетона ультразвуковыми методами диагностики.
И если после такой экспертной проверки образца возникают сомнения в однозначной классификации, то для оценки прочностных характеристик бетона берется проба – керн непосредственно на объекте строительства.
Для практического определения коэффициента упругости материала и фактического документального подтверждения проводится независимая экспертиза бетона.
Очень часто недобросовестные подрядчики экономят финансовые средства на материалах и не закупают / не применяют на объекте бетон, установленного проектом класса. Как следствие, меньший модуль упроугости приводит к преждевременному разрушению сооружения.
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.
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.
| Бетон | Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Eb·103 [МПа] при классе бетона по прочности на сжатие | ||||||||||||||||||
| В1 | В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | В10 | В12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Тяжёлый: | |||||||||||||||||||
| естественного твердения | – | – | – | – | 9,5 | 13 | 16 | 18 | 21 | 23 | 27 | 30 | 32,5 | 34,5 | 36 | 37,5 | 39 | 39,5 | 40 |
| подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении | – | – | – | – | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 16 | 19 | 20,5 | 24 | 27 | 29 | 31 | 32,5 | 34 | 35 | 35,5 | 36 |
| подвергнутый автоклавной обработке | – | – | – | – | 7 | 10 | 12 | 13,5 | 16 | 17 | 20 | 22,5 | 24,5 | 26 | 27 | 28 | 29 | 29,5 | 30 |
| Мелкозернистый групп: | |||||||||||||||||||
| А — естественного твердения | – | – | – | – | 7 | 10 | 13,5 | 15,5 | 17,5 | 19,5 | 22 | 24 | 26 | 27,5 | 28,5 | – | – | – | – |
| подвергнутый тепловой обработке, при атмосферном давлении | – | – | – | – | 6,5 | 9 | 12,5 | 14 | 15,5 | 17 | 20 | 21,5 | 23 | 24 | 24,5 | – | – | – | – |
| Б — естественного твердения | – | – | – | – | 6,5 | 9 | 12,5 | 14 | 15,5 | 17 | 20 | 21,5 | 23 | – | – | – | – | – | – |
| подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении | – | – | – | – | 5,5 | 8 | 11,5 | 13 | 14,5 | 15,5 | 17,5 | 19 | 20,5 | – | – | – | – | – | – |
| В — автоклавного твердения | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 16,5 | 18 | 19,5 | 21 | 22 | 23 | 23,5 | 24 | 24,5 | 25 |
| Лёгкий и поризованный марки по средней плотности D: | |||||||||||||||||||
| 800 | – | – | – | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 1000 | – | – | – | 5 | 5,5 | 6,3 | 7,2 | 8 | 8,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 1200 | – | – | – | 6 | 6,7 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | 10 | 10,5 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 1400 | – | – | – | 7 | 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 | – | – | – | – |
| Ячеистый автоклавного твердения марки по средней плотности D: | |||||||||||||||||||
| 500 | 1,1 | 1,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 600 | 1,4 | 1,7 | 1,8 | 2,1 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 700 | – | 1,9 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 800 | – | – | – | 2,9 | 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 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
измерение, наполнители, ГОСТ, влажность, нагрузка, прочность, армирование, испытания
Одной из основных задач проектирования является рациональный выбор сечения профиля и материала строительной конструкции. Необходимо найти золотую середину, при которой выбранный размер при оптимальной массе будет под воздействием расчётных нагрузок обеспечивать сохранение формы. При этом нельзя допустить перерасход материала и соответственно увеличение финансовых затрат. С этой целью технологами был разработан модуль упругости бетона. От чего зависит показатель и как проходят испытания, расскажем сегодня в обзоре Homius.
Содержание статьи
Модуль упругости: что это такое и его единицы измерения
Ещё в середине XVII века во многих странах учёные начали заниматься исследованием материалов. Они применяли различные методики и технологии для определения характеристик прочности. Учёный из Англии Роберт Гук сформулировал главные правила удлинения упругих тел под воздействием нагрузки, благодаря ему было введено понятие модуля Юнга.
Согласно закону Гука, абсолютное растяжение/сжатие прямо пропорционально приложенной нагрузке с коэффициентом пропорциональности. Эта величина и называется модулем упругости и измеряется в следующих единицах:
- кгс/кв. см;
- т/кв. м;
- МПа.
Величина обозначается буквой Е и имеет различные величины, а также зависит от разных факторов. В лабораторных исследованиях были получены коэффициенты, которые сведены в общие таблицы. Характеристики показателя определяются согласно стандарту 52-101-2003.
ФОТО: betonpro100.ruГрафик зависимости деформации при постепенном увеличении нагрузки
ФОТО: doctorlom.comСводная таблица показателейФакторы, влияющие на модуль Юнга
Модуль Юнга – это основная характеристика бетона, определяющая его прочность. Благодаря величине проектировщики проводят расчёты устойчивости материала к различным видам нагрузок. На показатель влияют многие факторы:
- качество и количество заполнителей;
- класс бетона;
- влажность и температура воздуха;
- время воздействия нагрузочных факторов;
- армирование.
ФОТО: dostroy.comМодуль упругости позволяет проектировщикам правильно рассчитывать нагрузкуКачество и количество заполнителей
Качество бетона зависит от его заполнителей. Если компоненты имеют низкую плотность, соответственно, модуль Юнга будет небольшим. Упругость материала возрастает в несколько раз, если применяются тяжёлые наполнители.
ФОТО: russkaya-banja.ruКрупные компоненты увеличивают характеристики упругости
ФОТО: ivdon.ruГрафик зависимости предела прочности материала от цементного камняКласс материала
На коэффициент влияет и класс бетона: чем он ниже, тем меньше значение модуля упругости. Например:
- модуль упругости у В10 соответствует значению 19;
- В15 – 24;
- В-20 – 27.5;
- В25 – 30;
- показатель у В30 возрастает до значения 32,5.
ФОТО: buildingclub.ruЗависимость от класса бетонаКак влияют на показатель влажность и температурные значения
На рост деформаций и уменьшение упругих свойств материала влияют:
- повышение температуры воздуха;
- увеличение солнечной активности.
Под воздействием негативных факторов окружающей среды внутренняя энергия материала увеличивается, это приводит к линейному расширению бетона и соответственно, к увеличению пластичности.
Важно! Понижение температурных колебаний от 20 °C не учитывают в расчётах.
На ползучесть материала оказывает влажность, приводящая к изменению упругих характеристик. Чем выше содержание водяных паров, тем ниже коэффициент.
ФОТО: betonpro100.ruВлияние влажности на ползучесть бетонаВремя воздействия нагрузки и условия твердения смеси
На показатель упругости влияет время воздействия нагрузки:
- при мгновенном усилии на бетонную конструкцию деформативность прямо пропорциональна величине внешней нагрузке;
- при длительном воздействии значения коэффициента уменьшаются.
Во время проведения исследований было отмечено, если бетон твердеет естественным способом, модуль упругости у него выше в отличие от пропаривания материала в различных условиях. Это объясняется тем, что при использовании внешних условий в бетоне образуются пустоты и поры в большом количестве, ухудшающие его упругие свойства.
ФОТО: udarnik.spb.ruЗависимость модулей упругости от разных факторовВозраст бетона и армирование конструкции
Прочность бетона находится в прямой зависимости от его возраста, со временем показатель только увеличивается. Ещё один фактор, положительно влияющий на модуль упругости бетона, – армирование, которое препятствует деформации материала.
ФОТО: 63-ds.netsamara.ruДля конструкций, которые будут эксплуатироваться под большими нагрузками, необходима укладка металлической решёткиСпособы определения модуля упругости
Определить модуль упругости можно двумя способами:
- механическим, для него используются образцы;
- ультразвуковым, при котором не происходит разрушение образцов.
Механический способ
Механическое испытание проводят согласно стандарту СП 24452-80.
ФОТО: pinterest.co.ukМеханическое испытание бетона на прочностьМатериалы и инструменты
Для испытания принимаются квадратные или круглые образцы, их соотношение между высотой и шириной (сечением) должно быть равно четырём. Изделия сериями по 3 штуки выпиливают или вырезают из готовых конструкций либо отливают в формах согласно стандарту 10180-78. После этого их помещают под влажную материю до начала испытаний.
Испытания проводят на специальном оборудовании – прессе, состоящем из приборов, размещённых под разными направлениями по отношению к граням образца бетона. К рамкам из металла или опорным вставкам прикреплены индикаторы, измеряющие уровень деформации.
ФОТО: tdzhil.ruДля испытаний нужна определённая партия образцов
ФОТО: masterabetona.ruПресс для проведения испытанийСхема испытания образцов
Испытания проводят по такой схеме:
- К бетонным заготовкам крепят приборы.
- Образцы помещают на пресс-платформу, совмещая центр основания с осью заготовки.
- Выставляют базовую нагрузку.
- Усилие увеличивают до 45% от базового.
- Если пресс не запрограммирован под такую нагрузку, приборы снимают и продолжают испытания с постоянной скоростью.
- В таблицу заносят результаты испытаний всех заготовок при нагрузке 30% от разрушающей.
По результатам испытаний можно определить начальный модуль упругости. Показатель характеризует свойства бетона под воздействием нагрузки, при которой начинают происходить изменения.
ФОТО: mosstroylab.ruСдвиг и разрушение заготовкиНа видео представлен механический способ испытания образцов:
Ультразвуковое исследование
Особенность ультразвукового испытания в том, что это неразрушимый способ. Его проводят при повышенных показателях влажности. Исследования выполняют специальным прибором и методом сквозного или поверхностного продольного и поперечного сканирования. Данные о прохождении звуковой волны и её скорости заносят в таблицу для анализа.
ФОТО: poznaibeton.ruУльтразвуковое исследование позволяет работать с готовыми конструкциями
ФОТО: tolkobeton.ruУльтразвуковой способ
ФОТО: ardies.ruИсследование образцовРезюме
Понимание сущности модуля упругости поможет правильно выбрать класс материала, который обеспечит необходимую прочность железобетонных конструкций, соответственно и долговечность сооружения.
Какие характеристики влияют на качество бетона, можно более подробно узнать из видео:
Предыдущая
DIY HomiusКак разгладить линолеум на полу — идеи из практики
СледующаяDIY HomiusКак оттереть краску с одежды в домашних условиях
Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!
ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:
ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:
влияющие факторы и методы определения
Для характеристики эксплуатационных и физико-механических свойств материалов используются различные показатели. Широкое распространение получил модуль упругости бетона, характеризующий способность упруго деформироваться в результате воздействия внешней силы и давления. Чтобы разобраться в свойствах готового бетонного раствора, стоит узнать, что это такое, от чего зависит и каким образом определяется.
Читайте в статье
Понятие модуля упругости бетона и единицы измерения
В процессе эксплуатации твёрдые тела подвергаются нагружению и начинают деформироваться. Сначала протекающие деформационные изменения являются обратимыми, а их величина от прикладываемого усилия является линейной. Как только нагрузка снимается, изделие полностью восстанавливает первоначальную форму. Для описания протекающих процессов используется закон Гука, согласно которому в качестве коэффициента пропорциональности между абсолютным сжатием либо удлинением и прикладываемым усилием используется модуль упругости.
ФОТО: portbeton.ruМодуль упругости зависит от марки бетона
ФОТО: konspekta.netМодуль выступает в качестве коэффициента пропорциональностиОпределение данного показателя звучит следующим образом: модуль упругости – коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и соответствующей ему относительной продольной деформацией. Измеряется в кгс/см² (Н/м², Па). Называют модулем Юнга.
Как только нагрузка превысит определённый уровень, начинается фаза необратимых изменений. Деформативность становится неупругой. Сдвиг увеличивается без дальнейшего приложения нагрузки. В зоне ползучести внутренние связи начинают разрушаться, и бетонная конструкция теряет прочность.
ФОТО: gidrocor.ruПри превышении определённого значения бетонная конструкция начинает разрушатьсяФакторы, влияющие на модуль упругости бетона
Значение модуля упругости может существенно отличаться. На него влияет множество факторов. Чтобы получить желаемый результат, стоит с ними познакомиться заранее.
ФОТО: static.tildacdn.comЗначение зависит от многих факторовКачество и объёмное содержание заполнителей
Бетон представляет собой смесь, состоящую из некоторого количества цемента и заполнителей. Качество и концентрация последних оказывают непосредственное влияние на значение модуля упругости. Если структура является неоднородной, вероятность возникновения сложного напряжённого состояния существенно возрастает. Основная нагрузка приходится на жёсткие частицы. Зоны с пустотами и порами испытывают поперечное растяжение.
Внимание! Введение в состав крупного заполнителя способствует увеличению упругих свойств железобетона.
ФОТО: house-keys.ruСоотношение компонентов может отличатьсяКласс бетона
Класс бетона оказывает непосредственное влияние на модель упругости. Чем выше класс, тем большей прочностью на сжатие и плотностью будет обладать состав и будет лучше сопротивляться воздействующей нагрузке. Самое высокое значение – у бетона В60 – численно равно 39,5 МПа×10-3. Наименьшее значение у В10 и соответствует 19 МПа×10-3.
ФОТО: cemmix.ruКласс бетона – важный критерийТемпература воздуха и влажность среды
При повышении температуры деформация в бетоне увеличивается, а упругие свойства снижаются. Это способствует повышению внутренней энергии смеси, а также линейному расширению материала, траекторий движения молекул и увеличению пластичности.
Внимание! Температурные колебания учитывают только, если их диапазон превышает 20 °С.
ФОТО: static.tildacdn.comТемпература определяет скорость набора прочности и количество деформацийВлажность влияет на упругость материала. В расчётах используется коэффициент ползучести. Чем выше процентное содержание водяного пара, тем ниже будут пластические деформации.
ФОТО: wallpapertag.comУровень влажности бетона влияет на пластичностьВремя воздействия нагрузки и условия твердения смеси
Продолжительность действия нагрузки на бетонную конструкцию также влияет на модуль упругости. Если нагружение осуществляется, мгновенно деформация конструкции увеличивается пропорционально приложенным внешним силам. Длительное напряжение приводит к уменьшению величины модуля. Зависимость носит нелинейный характер. Пластическая и упругая деформация складываются.
ФОТО: static.tildacdn.comХарактер прикладываемой нагрузки может отличатьсяУсловия, в которых бетон набирает свою прочность, могут отличаться. В естественных условиях значение всегда выше. Если материал обрабатывается в автоклавной установке либо осуществляется пропаривание в условия атмосферных давлений, значение несколько снизится. Причиной этого является образование большого числа пустот и пор благодаря неравномерному температурному расширению объёма, понижению качества гидратации зёрен цемента.
ФОТО: beton-house.comТвердение в естественных условиях предпочтительнейВозраст бетона и армирование конструкции
Для набора прочности свежезалитому бетону достаточно четырёх недель. По истечении указанного периода смесь будет обладать упругими свойствами и достаточной пластичностью. Максимальная твёрдость будет достигнута только через 200-250 дней. Именно в это время модуль упругости достигнет максимального значения, соответствующего марочной прочности.
ФОТО: cemmix.ruДля набора прочности требуется времяДля того чтобы монтируемая конструкция прослужила подольше, её обязательно армируют. В качестве армирующих элементов берётся сетка либо каркас, для изготовления которого использовалась арматура, относящаяся к классам АI, AIII, А500С, Ат800, древесина и композиты. Все эти элементы в процессе эксплуатации воспринимают растягивающие и сжимающие нагрузки, воздействующие на бутон.
Благодаря армированию удается повысить упругость и прочностные характеристики конструкции. Уменьшается вероятность образования трещин деформационного и усадочного типа.
ФОТО: a-plus-enterprises.comАрмирование повышает упругостьМодуль упругости бетона (Еб): способы определения значения
Порядок определения Еб может несколько отличаться. Каждый способ имеет свои отличительные особенности. Стоит ознакомиться с нюансами каждого метода, чтобы не допустить ошибок в момент определения значения.
Механическое испытание
При проведении механических испытаний образец подвергается разрушению. Исследование производится с учётом требований ГОСТ 24452, устанавливающих требования к используемым образцам и порядку проведения исследований.
ФОТО: nilstroi.ruДля проведения испытания требуется специальное оборудованиеМатериалы и инструменты
Для проведения исследований используются образцы, имеющие форму круга либо квадрата. Соотношение высоты и поперечного сечения принимают равным четырём. Образцы высверливаются, выбуриваются либо выпиливаются из готового изделия. До начала испытаний их держат под влажной тканью.
Для получения искомого значения образцы помещают на пресс, оснащённый специальными базами, позволяющими измерить деформацию. Приборы располагаются под разными углами к грани образца. Для фиксации индикаторов используются стальные рамки. В некоторых случаях индикаторы приклеиваются к опорным вставкам.
Внимание! Если конструкция работает в условиях повышенной влажности, требуется специальная подготовка по ГОСТ 24452-80.
ФОТО: beton-house.comОбразец помещается под прессСхема испытания образцов
Испытания выполняются в следующей последовательности:
- Образцы подготавливаются и с индикаторами помещаются под пресс, добиваясь совмещения осей образца и центра плиты. Назначают разрушающую нагрузку в т/м2. Величина зависит от марочной прочности бетона.
- Производят ступенчатое увеличение нагрузки с шагом 10 % от разрушающей и интервалом 4-5 минут.
- Доводят значение до 40-45 % от максимального. При отсутствии дополнительных требований приборы снимают, а дальнейшее нагружение выполняют с постоянной скоростью.
- Результаты для каждого образца обрабатывают, когда нагрузка составляет 30 % от разрушающей. Данные отображаются в журнале испытаний.
По проведенным исследованиям определяют начальный модуль упругости Еб. Нормативные значения для каждого класса содержатся в таблицах со строительными нормами и маркировке изделия. Для В15, В20, В25, В30, полученного в условиях естественного твердения, коэффициент равен 23, 27, 30, 32,5 МПа×10-3 соответственно, в условиях термической обработки – 25, 24,5, 27, 29.
ФОТО: studfile.netНагрузка повышается ступенчатоНеразрушающий ультразвуковой способ
Механический способ предполагает выемку образца из уже готовой конструкции. Это не всегда удобно и сопряжено с рядом трудностей. Ультразвуковой способ позволяет обойтись без локального разрушения. В условиях повышенной влажности погрешность составляет 15 -75 % из-за более высокой скорости распространения ультразвуковых волн в водной среде. Существует метод, позволяющий найти значение при различной влажности материала. Испытания проводятся на образцах, имеющих различную водонасыщенность.
Для нахождения нормативных и расчётных значений используют корректирующие коэффициенты, учитывая соответствующие значения. Методика приведена в СП 63.13330.2012.
Делитесь в комментариях, какому методу определения модуля упругости бетона вы доверяете больше всего и каким приходилось пользоваться.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями
Модуль упругости бетона: таблица зависимости
Модуль упругости — определение знакомо по большей части профессионалам. Малоопытному специалисту либо обычному потребителю это понятие незнакомо. Однако прочность и долговечность возведенного строения во многом зависит именно от этого показателя. Бетон само по себе довольно крепкое изделие. Но все-таки под воздействием некоторых внешних раздражителей он подвержен разрушению. Как раз по этой причине существует пара коэффициентов его крепости – на сжатие и на растяжение. Однако чаще всего обращают внимание именно на первое значение. Соответственно, и другие искомые параметры обязаны быть готовы к таким различным влияниям.
Что такое модуль упругости?
При воздействии повышение разрушения объясняется тем, что бетон известен такой характеристикой, как ползучесть. Сперва во время определенного воздействия внутри него начинается упругое разрушение. Данный эффект означает временное изменение состояния тела, при котором после окончания воздействия все возвращается к исходному состоянию. Если воздействие продолжается, то в конструкции начинаются необратимые разрушения.
Именно поэтому первый вариант воздействия называют упругим разрушением, а второй вариант – пластичным. Данное явление происходит по причине ползучести бетона. Если же воздействие не будет прекращено, то это приведет к значительной деформации строения. Модуль упругости бетона иногда еще могут называть, как коэффициент разрушения. Его выясняют при помощи различных технологий.
Вернуться к оглавлениюЧто влияет на модуль упругости?
- Прямое воздействие оказывают свойства компонентов в бетоне. Мало того, данная подвластность полностью прямолинейная. У бетонов с небольшим весом этот показатель меньше, а вот у более тяжелых крупнозернистых видов он больше.
Классификация бетона. Для выяснения зависимости искомого коэффициента составлена специальная таблица. Обычный потребитель в работе применяет небольшой перечень данных изделий, в связи с этой причиной нет необходимости приводить ее целиком. По известным показателям прочности и модуля понятно, что они пропорционально зависят друг от друга. Причем, данная зависимость не меняется при температурном воздействии ниже 230С. То есть в основном показатели не меняются вообще. Данный нюанс дает возможность контролировать такую характеристику продукта, как упругость, к тому же это выполнимо в одних и тех же классах материала. Это свойство учитывают для того, чтобы знать какой из продуктов может быть установлен. При возведении загородных частных домов применяют довольно маленький перечень бетонных растворов, согласно их классности. Чаще всего этот выбор происходит в диапазоне от В7 до В30, а также М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400. Однако данного ассортимента полностью хватает для возведения малоэтажных зданий. Это возможно, даже если в строительстве применяются плитные цоколи, а также формируются арки для декорирования.- Возраст бетона. Известна зависимость между повышением искомого коэффициента и периода эксплуатации. По этой причине во время определения показателя в нужный отрезок времени, применяют специальные таблицы. В ней указаны первичные данные, которые необходимо умножить на поправочные модули.
- Метод переработки компонентов. Большую роль играет то, в каких условиях происходило застывание бетона. Ведь он мог отвердеть естественным образом, во время термического воздействия либо с применением автоклава.
- Длительность влияния давления. Чтобы выяснить этот показатель, начальный показатель множат на требуемый модуль. Для каждого из типов бетона данный модуль имеет свое значение. Для легких, тяжелых и мелкозернистых – 0,85, для поризованных – 0,7.
Классификация бетона. Для выяснения зависимости искомого коэффициента составлена специальная таблица. Обычный потребитель в работе применяет небольшой перечень данных изделий, в связи с этой причиной нет необходимости приводить ее целиком. По известным показателям прочности и модуля понятно, что они пропорционально зависят друг от друга. Причем, данная зависимость не меняется при температурном воздействии ниже 230С. То есть в основном показатели не меняются вообще. Данный нюанс дает возможность контролировать такую характеристику продукта, как упругость, к тому же это выполнимо в одних и тех же классах материала. Это свойство учитывают для того, чтобы знать какой из продуктов может быть установлен. При возведении загородных частных домов применяют довольно маленький перечень бетонных растворов, согласно их классности. Чаще всего этот выбор происходит в диапазоне от В7 до В30, а также М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400. Однако данного ассортимента полностью хватает для возведения малоэтажных зданий. Это возможно, даже если в строительстве применяются плитные цоколи, а также формируются арки для декорирования.Прежде чем изучить другие нюансы, оказывающие воздействие на анализируемую характеристику, необходимо подробнее рассмотреть такое определение, как ползучесть бетона. Данный показатель оказывает большое влияние на стадию разрушения изделия. Ведь при недолгой малой нагрузке материал деформируется, но после прекращения воздействия он возвращается в изначальное состояние.
Данный момент можно детально не разбирать, так как весьма сложно определить вид деформации. Внешне пластичная и упругая деформация никак не отличается. Однако стоит указать, что пластичное разрушение объясняется свойством ползучести бетона. В частности, именно этот параметр берется в расчет при долгом воздействии на материал. Модуль ползучести также имеет свое буквенное обозначение:
- Влагосодержание в окружающем воздухе. Данное обстоятельство связано с модулем ползучести. Если необходимо точное значение, то она также узнается из соответствующих таблиц. В таком случае во внимание также берутся температура и уровень радиационного фона.
- Наличие металлического каркаса для армирования. Благодаря своему составу, металл не так сильно подвержен разрушениям вследствие воздействия, в отличие от простого бетона.
Необходимо отметить, что каким бы ни был показатель упругости, металл всегда превосходит бетон по прочности. Благодаря такому свойству, использование каркаса для армирования в любом случае повысит собственный показатель упругости у бетонного изделия.
Вернуться к оглавлениюТаблица зависимости модуля упругости от различных факторов
Таблица упругости бетона.Довольно полезно будет изучить специальную таблицу, ведь именно благодаря ей появилась возможность выяснить модуль упругости бетона и не только. В данной таблице имеются следующие компоненты:
- карбид кремния — модуль упругости 35,5; температура плавления 2800С;
- периклаз – модуль упругости 24,6; температура плавления 2800С;
- корунд – модуль упругости 37,2; температура плавления 2050С;
- железо – модуль упругости 21,1; температура плавления 1539С;
- медь – модуль упругости 11,2; температура плавления 1083С;
- алюминий — модуль упругости 7,0; температура плавления 660С;
- свинец — модуль упругости 1,5; температура плавления 327С;
- полистирол — модуль упругости 0,3; температура плавления 300С;
- каучук — модуль упругости 0,007; температура плавления 300С.
В данном перечне приведены температуры плавления разных компонентов, подобный норматив обладает прямой зависимостью от искомого модуля. В связи с чем становится ясно, что владение информацией о влиянии различных факторов на показатели бетона — это важно.
Вернуться к оглавлениюСпособы определения модуля упругости
Ультразвуковой способ контроля модуля упругости бетона.Норматив упругости конструкции выясняется в ходе экспериментальных исследований на пробах по бетону Данное значение принято обозначать буквой «Е». Однако у него имеется и другое обозначение – «модуль Юнга». Профессионалы разделяют показатель упругости на подвиды: начальный и приведенный.
Необходимо заметить, что обычному малоопытному потребителю непростые формулы и примеры вычетов, которые делаются по данному показателю, никоим образом не пригодятся в жизни. В подобных тонкостях и нюансах может разобраться лишь человек опытный либо владеющий специальным образованием.
Показатель упругости возможно выяснить во время проведения отдельных проб на способность противостоять сжатию либо растяжению. Стоит заметить, что материал, не содержащий внутри армировочный каркас к такому явлению как растяжение, не подвластен. По результатам проведенных экспериментов, происходит построение графика, в котором указана зависимость между прикладываемым воздействием и разрушением изделия.
Начальный показатель, характеризующийся упругостью бетона, выясняется не так легко, как хотелось бы. Но его примерное значение можно выяснить косвенным методом. Довольно часто секущая полоса к кривой, обозначающая зависимость воздействия от разрушения, расположена параллельно относительно касательной линии. Также правильным будет определение того, что показатель упругости материала повышается прямо пропорционально значению его крепости. Но все-таки это является точным лишь для главной части графика. Также значение сильно подвластно условиям и месту эксперимента.
Вернуться к оглавлениюЗаключение
Данная тема является весьма сложной и непростой. Однако при должном изучении никаких трудностей возникнуть не должно. Стоит заметить, что условия резки железобетонных изделий при помощи алмазных кругов во многом подвластны показателям упругости материала. То же самое можно сказать и об алмазном бурении изделий.
При разных показателях упругости увеличивается либо уменьшается сопротивляемость изделия. Хотя бы для облегчения такой работы стоит знать показатели упругости бетона.
Деформации бетона
12 мая 2016 г.
Деформативные свойства бетона определяются его начальным модулем упругости Еb. Этот модуль может быть определен в зависимости от марки или класса бетона по таблице ниже.
Начальные модули упругости тяжелого бетона
Класс бетона | ВЮ | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 |
Модуль упругости Еb·10-3 МПа | 19 | 24 | 27,5 | 30 | 32,5 | 34,5 | 36 | 37 | 38 | 39 | 39,5 |
За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимается отношение нормального напряжения в бетоне к его относительной деформации при величине напряжения σb < 0,2Rb. Упругие свойства бетона следует проверить путем эксперимента, определив начальный модуль упругости вь = 0,2Rb и условный модуль деформаций при σb = 0,2Rb, подвергнув осевому сжатию призму размером 100x100x300 мм, замеряя деформацию ε = Δl/l.
При однократном непрерывном сжатии бетонного образца максимальной разрушающей нагрузкой диаграмма напряжения-деформации имеет криволинейное очертание, деформации в бетоне растут быстрее напряжений (рис. ниже). Такой характер диаграммы возникает, потому что при быстром достижении максимального усилия в бетоне под действием нагрузки одновременно с упругими деформациями развиваются также неупругие, обусловленные ползучестью бетона. Ползучесть — это способность бетона деформироваться во времени даже при неизменной нагрузке.
Диаграммы напряжения-деформации бетона при сжатии
В момент окончательного разрушения призмы получают расчетное сопротивление Rb. После этого строится график с откладыванием по оси х относительного удлинения, а по оси у — напряжения в бетоне (рис. выше).
Затем определяют:
1. начальный модуль упругости при напряжении σb = 0,2Rb (тангенс угла наклона касательной к действительной диаграмме σ-ε в начале координат)
tga0 = Eb = σb/εel
2. с увеличением напряжений угол наклона касательной к кривой σb-εb будет уменьшаться (вследствие развития во времени деформаций ползучести). Находят тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной к этой кривой,
tga0 = E‘b = dσb/dεb
3. определяют условный модуль упругости (средний модуль упругопластичности бетона) при σb = 0,5Rb (тангенс угла наклона секущей к кривой полных деформаций)
tga1 = E‘b = σb/εb
4. выражая модуль упргопластичности бетона через модуль упругости (из выражений выше), получают коэффициент упругости бетона (коэффициент Пуассона)
v = εel/εb
Коэффициент Пуассона (отношение поперечной деформации к продольной) с увеличением напряжений в бетоне возрастает: начальное его значение принимается равным 0,2.
Призменная прочность бетона может быть получена по формуле
Rb = Nmax/A
где Nmax — разрушающая нагрузка, кН; А — площадь сечения образца, см2.
Модуль упругости бетона — определение и важность при проектировании
Модуль упругости бетона (Ec) определяется как отношение приложенного напряжения к соответствующей деформации. Он не только демонстрирует способность бетона противостоять деформации из-за приложенного напряжения, но и его жесткость. Другими словами, он отражает способность бетона упруго отклоняться. Модуль упругости бетона зависит от пропорций заполнителя и смеси бетона.
При проектировании бетонных конструкций очень важен модуль упругости, который требует определения. Линейный расчет элементов, основанный на теории упругости, используется в некоторых случаях для удовлетворения требований предельного состояния по прочности и пригодности к эксплуатации, например, при проектировании предварительно напряженных бетонных конструкций.
Общие применимые нормы по всему миру, такие как Кодекс ACI, Европейский Кодекс, Британские стандарты, Канадская ассоциация стандартов и Индийский стандарт, предоставили формулу для расчета модуля упругости бетона.
Расчет модуля упругости бетона
Расчет модуля упругости бетона с использованием уравнений различных кодов представлен ниже:
1. Модуль упругости на основе ACI 318-14
Согласно ACI 318-14 раздел 19.2.2, модуль упругости бетона оценивается следующим образом:
Для бетона удельный вес (wc) колеблется от 1440 до 2560 кг на кубический метр.
Для бетона нормального веса:
2.Модуль упругости на основе CSA
Модуль упругости для бетона с нормальным весом согласно Канадской ассоциации стандартов (CSA A23.3):
Для высокопрочного бетона:
3. Модуль упругости согласно EC
Модуль упругости бетона по Еврокоду можно оценить с помощью следующего выражения:
Где,
Ecm: средний модуль упругости
фут · см: средняя прочность бетона на сжатие через 28 дней в соответствии с таблицей 3.1 BS EN 1992-1-1: 2004
4. Модуль упругости согласно британскому стандарту
Значение модуля упругости при 28-дневном возрасте бетона приведено в BS 8110: Часть II 1985:
.Где:
ko: составляет 20 кН на квадратный миллиметр для нормального бетона
fcu, 28: прочность бетона на сжатие через 28 дней.
5. Модуль упругости в соответствии с IS 456
Модуль упругости бетона по индийскому стандарту можно рассчитать с помощью следующего выражения:
Важность проектирования бетонных конструкций
Очень важно определить модуль упругости бетона при проектировании бетонной конструкции.Линейный анализ элементов, основанный на теории упругости, используется для удовлетворения требований предельного состояния как по пределу прочности, так и по эксплуатационной пригодности, например, в случае предварительно напряженного бетона, который демонстрирует сечение без трещин вплоть до разрушения.
В дополнение к вычислению прогибов, которые должны быть ограничены в соответствии с требованиями эксплуатационной пригодности для всех конструкций. Наконец, знание модуля упругости высокопрочного бетона очень важно для предотвращения чрезмерной деформации, обеспечивая удовлетворительную эксплуатационную пригодность и избегая наиболее экономичных конструкций.
.Испытание для определения модуля упругости бетона
Модуль упругости бетона определяется как отношение напряжения, приложенного к бетону, к соответствующей деформации. Точное значение модуля упругости бетона можно определить путем проведения лабораторного испытания, называемого испытанием на сжатие, на цилиндрическом образце бетона.
В ходе испытания анализируется деформация образца в зависимости от изменения нагрузки. Эти наблюдения создают график «напряжение-деформация» (график «нагрузка-прогиб»), по которому определяется модуль упругости бетона.Наклон линии, проведенной на кривой напряжения-деформации, от нулевого значения напряжения до значения напряжения сжатия 0,45f’c (рабочее напряжение) дает модуль упругости бетона.
Лабораторные испытания для определения модуля упругости бетона описаны ниже.
Процедура
Процедура тестирования состоит из двух этапов. Первоначально компрессометр настраивается, после чего выполняется нагрузка и тестирование.
Настройка компрессометра
Компрессометр — это устройство, используемое при испытании бетонного цилиндра на сжатие для определения его характеристик деформации и деформации.Настройка включает следующие процедуры.
- Компрессометр состоит из двух рам (верхней и нижней), как показано на рисунке 1. Изначально рамы собираются с помощью распорок. Прокладки удерживаются на месте во время сборки.
- Шарнирный стержень держится на винтах, которые затем фиксируются. Затяжные винты верхней и нижней рам остаются незатянутыми.
- После размещения компрессометра его помещают на образец бетона, находящийся на ровной поверхности.Компрессометр располагается по центру образца.
- Как только положение установлено, винты затягиваются, и компрессометр удерживается на образце.
- После завершения настройки распорки можно открутить и снять.
Испытания образца
Процедура проверки включает следующие шаги:
- Образец с установленным компрессометром помещается на платформу машины для испытания на сжатие.Он правильно отцентрирован.
- Нагрузка выполняется непрерывно со скоростью 140 кг / см² / мин без каких-либо препятствий.
- Приложение нагрузки продолжается до достижения значения напряжения, равного (c + 5) кг / см². Здесь c — это 1/3 средней прочности куба на сжатие (значение прочности куба, рассчитанное с точностью до 5 кг / см²), что составляет нагрузку 12,4 т.
- Как только это значение напряжения достигнуто, оно поддерживается в течение 60 секунд, а затем снижается до напряжения 1.5 кг / см², что соответствует нагрузке 0,3T.
- Опять же, нагрузка увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение (c + 1,5) кг / см², что составляет нагрузку 11,8T. В этот момент записываются показания компрессометра.
- Теперь нагрузка постепенно снижается, и показания записываются с интервалами 1T, т.е. 11,8T, 10,8T, 9,8T, 8,8T, 7,8T, …………, 1,8T, 0,3T .
- Повторите испытание, приложив нагрузку в третий раз, и запишите показания компрессометра с интервалом 1T i.e 1.8T, 10.8T, 9.8T, 8.8T, 7.8T, …………, 1.8T, 0.3T определен.
Подробнее: Прочность бетонных цилиндров на сжатие
График нагрузки-прогиба
На основе наблюдений график прогиба нагрузки построен для условий нагружения. Касательные наносятся на начальном участке графика и в точке значения, равной рабочему напряжению бетонной смеси. Проводится линия, соединяющая обе точки.
Рис.2 График отклонения нагрузкиПодробнее: кривая напряжения-деформации бетона
Расчет и результаты
Расчет
Наклон начальной касательной дает:
Начальный касательный модуль = напряжение / деформация
Наклон касательной при рабочем напряжении дает:
Модуль упругости при рабочем напряжении = напряжение / деформация
Наклон линии, соединяющей начальную точку касания и точку рабочего напряжения, дает:
Секущий модуль = напряжение / деформация
Отчет об испытаниях
В отчет должна быть включена следующая информация.
- Идентификационный знак
- Дата испытания
- Возраст образца
- Форма и номинальные размеры образца
Результат
Начальный касательный модуль данного бетона = ……………… Н / мм²
Модуль касательной упругости при рабочем напряжении = ……………… .Н / мм²
Секущий модуль (Модуль упругости данного бетона) = ………… .. Н / мм²
Меры предосторожности
- Считывание необходимо снимать непрерывно без каких-либо задержек.
- Если показания деформации различаются более чем на 5% для разных испытаний, то испытание необходимо повторить.
ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА МОДУЛЬ УПРУГОСТИ БЕТОНА
Модуль упругости бетона — это отношение напряжения к деформации бетона при приложении нагрузок. Это одно из очень важных свойств бетона, на которое влияет влияние прочности бетона, заполнителя, цементного теста, пропорции смеси, модулей упругости ингредиентов и характеристик переходной зоны. Эти факторы контролируют и определяют эластичность бетона.
1. Прочность бетона
Модуль упругости эластичность бетона увеличивается примерно на квадратный корень из прочность.
2. Цементная паста
Пористость и модуль упругости гидратированного цемента влияют на модуль упругости бетона. По мере уменьшения пористости увеличивается модуль упругости цементного теста и, как следствие, модуль упругости бетона. Пористость цементного теста контролируется соотношением воды к цементу (в / ц), содержанием воздуха, дозировкой добавки и степенью гидратации цемента.
Рис.1: Цементная паста3. Агрегаты
Пористость заполнителя существенно влияет на модуль упругости; заполнитель с низкой пористостью обеспечивает высокий модуль упругости. Большая доля крупного заполнителя приводит к высокому значению модуля упругости.
4. Состояние влажности бетона
Показано, что модуль упругости влажного образца на 15% больше, чем у образца, испытанного в сухом состоянии.Это связано с тем, что в сухом состоянии образуется больше микротрещин в переходной зоне, и, следовательно, это объясняется тем фактом, что сушка вызывает больше микротрещин.
5. Переходная зона
Модуль упругости уменьшается по мере ослабления переходной зоны из-за существующих трещин, ориентации кристаллов C-H и существующих пустот. Переходная зона — это межфазная область между частицами крупных заполнителей и затвердевшим цементным тестом.
Это плоскость слабости, потому что качество пасты в переходной зоне более низкого качества и из-за внутреннего просачивания вода скапливается под удлиненными, хлопьевидными и крупными кусками агрегатов.
Рис.2: Переходная зона в бетоне6. Пропорция смеси
Замечено, что чем выше сумма цемента, выше модуль упругости.
7. Возраст бетона
Модуль упругости увеличивается с возрастом бетона.
8. Режим отверждения
При той же прочности модуль упругости парового бетона немного ниже, чем у водоотверждаемого.
.Модуль Юнга — предел текучести и растяжения для обычных материалов
Модуль упругости — или модуль Юнга alt. Модуль упругости — это мера жесткости упругого материала. Он используется для описания упругих свойств таких объектов, как проволока, стержни или колонны, когда они растягиваются или сжимаются.
Модуль упругости при растяжении определяется как
«отношение напряжения (силы на единицу площади) вдоль оси к деформации (отношение деформации к начальной длине) вдоль этой оси»
Его можно использовать для прогнозирования удлинения или сжатие объекта до тех пор, пока напряжение меньше, чем предел текучести материала.Подробнее об определениях под таблицей.
| АБС-пластик | 1,4 — 3,1 | 40 | |
| A53 Стандартная сварная и бесшовная стальная труба — марка A | 331 | 207 | |
| A53 Бесшовная и сварная стандартная сталь Труба — класс B | 414 | 241 | |
| A106 Бесшовная труба из углеродистой стали — класс A | 400 | 248 | |
| A106 Бесшовная труба из углеродистой стали — класс B | 483 | 345 | |
| Бесшовная труба из углеродистой стали A106 — класс C | 483 | 276 | |
| Стальная труба A252 свайная — сорт 1 | 345 | 207 | |
| Стальная труба A252 свай — сорт 2 | 414 | 241 | |
| Стальная труба A252 для укладки свай — класс 3 | 455 | 310 | |
| A501 Конструкционные трубы из углеродистой стали горячей штамповки — класс A | 400 | 248 | |
| A501 Конструкционные трубы из горячеформованной углеродистой стали — класс B | 483 | 345 | |
| A523 Стальные трубопроводы для кабельных цепей — класс A | 331 | 207 | |
| A523 Стальные трубопроводы для кабельных цепей — класс B | 414 | 241 | |
| A618 Горячеформованные высокопрочные низколегированные конструкции НКТ — класс Ia и Ib | 483 | 345 | |
| A618 Горячеформованные высокопрочные низколегированные конструкционные трубы — класс II | 414 | 345 | |
| A618 Горячие формованные высокопрочные Конструкционные трубы из низколегированных материалов — класс III | 448 | 345 | |
| Линейная труба API 5L | 9002 4310 — 1145 | 175 — 1048 | |
| Ацетали | 2.8 | 65 | |
| Акрил | 3,2 | 70 | |
| Алюминий бронза | 120 | ||
| Алюминий | 69 | 110 | 95 |
| Алюминиевые сплавы | 70 | ||
| Сурьма | 78 | ||
| Арамид | 70-112 | ||
| Бериллий (Be) | 287 | ||
| Бериллий Медь | 124 | ||
| Висмут | 32 | ||
| Кость компактная | 18 | 170 (компрессионная) | |
| Кость губчатая | 76 | ||
| Бор | 9002 4 | 3100 | |
| Латунь | 102-125 | 250 | |
| Латунь, морская | 100 | ||
| Бронза | 96-120 | ||
| CAB | 0.8 | ||
| Кадмий | 32 | ||
| Пластик, армированный углеродным волокном | 150 | ||
| Углеродная нанотрубка, одностенная | 1000 | ||
| Чугун 4.5 % C, ASTM A-48 | 170 | ||
| Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная | 80-240 | ||
| Ацетат целлюлозы, формованный | 12-58 | ||
| Ацетат целлюлозы, лист | 30-52 | ||
| Нитрат целлюлозы, целлулоид | 50 | ||
| Хлорированный полиэфир | 1.1 | 39 | |
| Хлорированный ПВХ (ХПВХ) | 2,9 | ||
| Хром | 248 | ||
| Кобальт | 207 | ||
| Бетон 17 | |||
| Бетон, высокая прочность (сжатие) | 30 | 40 (сжатие) | |
| Медь | 117 | 220 | 70 |
| Алмаз (C) | 1220 | ||
| Древесина пихты Дугласа | 13 | 50 (сжатие) | |
| Эпоксидные смолы | 3-2 | 26-85 | |
| Древесноволокнистая плита средней плотности | 4 | ||
| Льноволокно | 58 | ||
| Стекло | 50-90 | 50 (сжатие) | |
| Матрица из армированного стекловолокном полиэстера | 17 | ||
| Золото | 74 | ||
| Гранит | 52 | ||
| Графен | 1000 | ||
| Серый чугун | 130 | ||
| Конопляное волокно | 35 | ||
| Инконель | 214 | ||
| Иридий | 517 | ||
| Железо | 210 | ||
| Свинец | 13.8 | ||
| Магний металлический (Mg) | 45 | ||
| Марганец | 159 | ||
| Мрамор | 15 | ||
| МДФ — средней плотности ДВП | 4 | ||
| Ртуть | |||
| Молибден (Мо) | 329 | ||
| Монель Металл | 179 | ||
| Никель | 170|||
| Никель-серебро | 128 | ||
| Никелевая сталь | 200 | ||
| Ниобий (колумбий) | 103 | ||
| Нейлон-6 | 2-4 | 45-90 | 45 |
| Нейлон-66 | 60-80 | ||
| Дуб (вдоль волокон) | 11 | ||
| Осмий (Os) | 550 | ||
| Фенольные литые смолы | 33-59 | ||
| Формовочные смеси фенолформальдегидные | 45-52 | ||
| Фосфорная бронза | 116 | ||
| Сосновая древесина (вдоль волокон) | 9 | 40 | |
| Платина | 147 | ||
| Плутоний | 97 | ||
| Полиакрилонитрил, волокна | 200 | ||
| Полибензоксазол | 3.5 | ||
| Поликарбонаты | 2,6 | 52-62 | |
| Полиэтилен HDPE (высокая плотность) | 0,8 | 15 | |
| Полиэтилентерефталат, ПЭТ | 2 — 2,7 | 55 | |
| Полиамид | 2,5 | 85 | |
| Полиизопрен, твердая резина | 39 | ||
| Полиметилметакрилат (ПММА) | 2.4 — 3,4 | ||
| Полиимидные ароматические углеводороды | 3,1 | 68 | |
| Полипропилен, PP | 1,5 — 2 | 28-36 | |
| Полистирол, PS | 3 — 3,5 | 30-100 | |
| Полиэтилен, LDPE (низкая плотность) | 0,11 — 0,45 | ||
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 0,4 | ||
| Жидкий полиуретановый литой | 10-20 | ||
| Полиуретановый эластомер | 29-55 | ||
| Поливинилхлорид (ПВХ) | 2.4 — 4,1 | ||
| Калий | |||
| Родий | 290 | ||
| Резина, малая деформация | 0,01 — 0,1 | ||
| Сапфир | 435 | ||
| Селен | 58 | ||
| Кремний | 130-185 | ||
| Карбид кремния | 450 | 3440 | |
| Серебро | 72 | ||
| Натрий | |||
| Сталь, высокопрочный сплав ASTM A-514 | 760 | 690 | |
| Сталь нержавеющая AISI 302 | 180 | 860 | 9 0018 502|
| Сталь, конструкционная ASTM-A36 | 200 | 400 | 250 |
| Тантал | 186 | ||
| Торий | 59 | ||
| Олово | 47 | ||
| Титан | |||
| Титановый сплав | 105-120 | 900 | 730 |
| Зубная эмаль | 83 | ||
| Вольфрам ( W) | 400-410 | ||
| Карбид вольфрама (WC) | 450-650 | ||
| Уран | 170 | ||
| Ванадий | 131 | ||
| Кованый Иро n | 190-210 | ||
| Дерево | |||
| Цинк | 83 |
- 1 Па (Н / м 2 ) = 1×10 -6 Н / мм 2 = 1.4504×10 -4 psi
- 1 МПа = 10 6 Па (Н / м 2 ) = 0,145×10 3 psi (фунт f / дюйм 2 ) = 0,145 тыс. фунтов на квадратный дюйм
- 1 ГПа = 10 9 Н / м 2 = 10 6 Н / см 2 = 10 3 2 Н / мм 0,145×10 6 фунтов на квадратный дюйм (фунт на / дюйм 2 )
- 1 МПа = 10 6 фунтов на квадратный дюйм = 10 3 тысяч фунтов на кв. 2 ) = 0.001 тыс. Фунтов / кв. Дюйм = 144 фунта на кв. Дюйм (фунт на / фут 2 ) = 6 894,8 Па (Н / м 2 ) = 6,895×10 -3 Н / мм 2
Примечание! — этот онлайн-конвертер давления может использоваться для преобразования единиц модуля упругости при растяжении.
Деформация — ε
Деформация — это «деформация твердого тела из-за напряжения» — изменение размера, деленное на исходное значение размера, — и может быть выражено как
ε = dL / L (1)
где
ε = деформация (м / м, дюйм / дюйм)
дл = удлинение или сжатие (смещение) объекта (м , дюйм)
L = длина объекта (м, дюйм)
Напряжение — σ
Напряжение — это сила на единицу площади и может быть выражена как
σ = F / A (2)
где
σ = напряжение (Н / м 2 , фунт / дюйм 2 , psi)
F = приложенная сила (Н, фунт)
A = площадь напряжения объекта (м 2 , в 2 )
- растягивающее напряжение — напряжение, стремящееся к растяжение или удлинение материала — действует нормально по отношению к напряженной области
- сжимаемое напряжение — напряжение, которое имеет тенденцию сжимать или укорачивать материал — действует нормально по отношению к напряженной области
- напряжение сдвига — напряжение, которое имеет тенденцию к сдвигу материала — действует в плоскости напряженной области под прямым углом к сжимаемому или растягивающему напряжению
Модуль Юнга — Модуль упругости при растяжении, Модуль упругости — E
Модуль Юнга может быть выражен как
E = напряжение / деформация
= σ / ε
= (F / A) / (dL / L) (3)
где
E = Модуль упругости Юнга (Па, Н / м 2 , фунт / дюйм 2 , psi)
- , названный в честь 18-го века Английский врач и физик Томас Янг
Эластичность
Эластичность — это свойство объекта или материала, указывающее, как он восстановит его первоначальную форму после искажения.
Пружина — это пример упругого объекта — при растяжении она оказывает восстанавливающую силу, которая стремится вернуть его к исходной длине. Эта восстанавливающая сила в целом пропорциональна растяжению, описанному законом Гука.
Закон Гука
Чтобы растянуть пружину вдвое дальше, требуется примерно вдвое больше силы. Эта линейная зависимость смещения от силы растяжения называется законом Гука и может быть выражена как
F s = -k dL (4)
, где
F s = усилие в пружине (Н)
k = жесткость пружины (Н / м)
dL = удлинение пружины (м)
Обратите внимание, что также может применяться закон Гука к материалам, испытывающим трехмерное напряжение (трехосное нагружение).
Предел текучести — σ y
Предел текучести определяется в инженерии как величина напряжения (предел текучести), которому может подвергаться материал перед переходом от упругой деформации к пластической деформации.
- Предел текучести — материал постоянно деформируется
Предел текучести для низко- или среднеуглеродистой стали представляет собой напряжение, при котором происходит заметное увеличение деформации без увеличения нагрузки. В других сталях и цветных металлах этого явления не наблюдается.
Предел прочности на разрыв — σ u
Предел прочности на разрыв — UTS — материала — это предельное напряжение, при котором материал фактически разрывается с внезапным высвобождением накопленной упругой энергии.
.