Как работает бетон на сжатие или на растяжение

Фундамент работает как несущее основание, на которое воздействуют все виды нагрузок от вышестоящих конструкций и которое равномерно распределяет их на почву.

Арматура из стали может абсолютно спокойно выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон.

В частном строительстве наиболее распространенным является фундамент ленточного типа. Он работает в виде замкнутой контур-ленты из сборного или монолитного железобетона, которая укладывается под несущими стенами постройки и по всему своему периметру распределяет вес строения. Большее распространение имеет ленточный фундамент из монолитного железобетона.

В процессе эксплуатации на фундамент воздействуют различные нагрузки, возникающие от веса самого здания, от морозного пучения и от движения грунтов. Нижняя часть при давлении дома имеет нагрузку на растяжения, а верхняя – на сжатие. Не стоит забывать и о силах морозного пучения, чья подъемная сила может значительно превышать вес здания и провоцировать растяжение в верхних частях ленточного фундамента.

В эпоху Петра І термин «арматура» обозначал армейское вооружение. Сегодня мы называем так «вооружение» стальными стержнями бетонного фундамента.

Смысл армирования

Ленточный малозаглубленный фундамент нужно армировать для того, чтобы компенсировать воздействующие на него нагрузки в процессе эксплуатации. Бетону свойственна большая прочность на сжатие, но вызывающие растяжение или срез бетона нагрузки могут с легкостью нарушить его структурную целостность. Устойчивость бетона к растяжению в 50 раз ниже, чем к сжатию. Трансформация при помощи стальной арматуры обычного бетона в совершенно новый материал, железобетон, дает возможность ленточному фундаменту получить улучшенную устойчивость к растягиванию.

Противостояние различным нагрузкам

Ленточный армированный фундамент является монолитной железобетонной рамой из надежно связанных балок, которая свободно лежит на упругом основании. Почва под основой фундамента не является неподвижной монолитной платформой; чаще всего она представляет собой неоднородную структуру, на которую воздействуют, провоцируя движение, влага, грунтовые воды, влияние снежного и растительного покровов, температура воздуха и пр. На конструкцию фундамента постоянно действуют различные нагрузки, возникающие от возможных движений почвы. Если представить, как работает нагрузка на ленточном фундаменте упрощенно, то можно говорить, что на нижнюю часть действует преимущественно растяжение, а верхняя часть испытывает сжатие.

Схема устройства ленточного фундамента.

Арматура из стали может спокойно, абсолютно без разрушений, выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон. Сталь имеет свойство удлиняться без разрывов при воздействии нагрузок на растяжение от 4 до 25 мм (тогда как бетон только на 0,2-0,4 мм). Бетон же лучше переносит нагрузку на сжатие. Соединенные в одном материале, железобетоне, бетон и сталь позволяют лучше переносить комплексные нагрузки на растяжение и сжатие. Равноудаленная от нижней и верхней частей ленточного фундамента часть фактически не воспринимает нагрузки. Это говорит от том, что использование срединного слоя продольных элементов, который нередко монтируют «для большей прочности», лишено необходимости. В том случае если вы возводите заглубленный фундамент (подземную стену), то и армировать его необходимо как монолитную бетонную стену.

Бывают такие случаи в самостоятельном дачном строительстве, когда строители работают так: они проводят армирование только нижней части фундамента. Аргументируется это тем, что нагрузка от здания не позволит балке выгнуться вверх, создавая этим самым растяжение в ее верхней части, в которой можно «сэкономить». Но такие горе-строители не берут во внимание немалую подъемную силу намокающей расширяющейся почвы или же силу морозного пучения при замерзании воды в почве. Нагрузка от этих сил может стать больше нагрузки от строения, и она вызовет растяжение в верхних частях фундамента, которое повлечет за собой разрушение его структурной целостности.

https://youtu.be/_xKAqYFUG-U

При неправильном армировании ленточного фундамента может произойти его разрушение, что повлечет за собой разрушение стен и всей постройки.

Виды материала

В России для армирования монолитного ленточного фундамента применяется арматура класса А-ІІІ (А400) периодического профиля. Эта арматура представлена в виде стальных круглых профилей с парой продольных ребер и поперечными выступами, которые идут по трехзаходной винтовой линии. Периодические профили предназначены для более надежного сцепления бетона с арматурой, что отличается от материала с гладким профилем, которая больше подходит для использования в качестве обвязки (хомута) продольных элементов. Маркировка стальной арматуры А400 обозначает предел текучести этого класса (390 Н/мм2). Но такая арматура сегодня уже считается устаревшей. В начале 90-х годов страны Европы перешли на один класс, которую можно варить, предел текучести которой равен 500 Н/мм2. Применяя класс А500С вместо устаревшего класса А400, вы экономите свыше 10% стали в строительстве.

Как работает бетон на сжатие или на растяжение

Схема плитного фундамента под коттедж с использованием армирования.

Арматура периодического профиля класса А-ІІІ производится в отечественном экземпляре с выступами в форме колец и в экземпляре «европрофиль» с выступами в виде серпов. Кольцевой профиль отечественного производства работает на повышение прочности сцепления бетона с арматурой, а профили в форме серпа повышают стойкость к часто повторяющимся нагрузкам. Для армирования ленточного фундамента стоит выбирать кольцевой профиль отечественного производства. Порой можно встретить 4-сторонние серповидные профили, которые объединяют плюсы обоих типов.

Арматуру марки А400 (А-ІІІ) не рекомендуется варить для соединения стержней. Если варить сталь, то есть локально воздействовать высокой температурой, происходит значительное структурное ослабление стали. Эти изменения в стальных стержнях происходят на том участке, который варят, и в прилегающих участках на длину, которая равняется четырем диаметрам стержня в обе стороны. Если вы хотите варить соединение между стержнями, то вам следует выбирать специальные, предназначенные для этого классы, которые можно узнать по букве «С» в названии: А400С, А500С. Именно их можно варить для соединения стержней в каркас. Если вы не знаете, арматурой какого именно класса вы располагаете, но вам необходимо варить место соединения продольных стержней, то арматуру предварительно необходимо нагреть до 200 градусов по Цельсию, чтобы свести к минимуму потери стальной прочности. Длина сварного шва как минимум должна быть равной 10 диаметрам одного стержня свариваемой арматуры (45-55% длины стержня).

Сварка сетки

Варить отдельные стержни сетки железобетонного фундамента можно двумя видами контактной электрической сварки: стыковой и точечной.

Точечная контактная сварка основывается на использовании тепла, которое выделяется в местах контакта стержней во время пропускания электрического тока, чтобы разогреть металл на этих участках до температуры плавления. Осаживая разогретые стержни друг к другу, получается их надежное соединение. Контактной точечной сваркой можно варить узлы каркасов и сеток, которые представляют собой два или три пересекающихся стержня под углами 60 и 90 градусов.

Вязка прутьев

Как работает бетон на сжатие или на растяжение

Схема конструкции фундамента.

Также требуется гнуть арматуру для изготовления соединительных элементов, которые работают на растяжение (лапка или стандартный крюк) и для армирования примыканий и углов. Некоторые строители производят армирование примыканий лент и углов ленточного фундамента, используя перекрестия стержневой арматуры. Этот метод является очень грубым нарушением типовых схем армирования примыканий и углов, которые ослабляют конструкцию. Такой способ может повлечь за собой расслоение бетона.

Класс А-ІІІ гнется в холодном состоянии на прямой угол по диаметру изгиба без потерей прочности. Если гнуть арматуру на 180 градусов, то прочность снизится на 10%. Сегодня работает минимум два очень распространенных и недопустимых способа гибки стержней. Недобросовестные рабочие, не желающие выполнять лишнюю работу, или надпиливают точку, где будет производиться гибка стержня, с помощью угловой отрезной машинки, или греют место сгиба паяльной лампой (автогеном или же на костре). Ясно, что оба приема в разы ослабляют стержни, что может повлечь разрушение их целостности под влиянием нагрузок. Запомните, что все типы должны гнуться в холодном состоянии, если другое не указано проектировщиком.

Как работает бетон на сжатие или на растяжение

Схема расчета арматуры для фундамента.

Арматура А-ІІІ (А400) применяется для поперечного и продольного армирования фундамента. Для дополнительного (вспомогательного) поперечного армирования (хомуты) можно также использовать стержневую гладкую горячекатаную арматуру класса А-І (А240) или А-ІІ.

Еще для армирования фундамента можно применять конструктивную арматуру, которая монтируется для восприятия непредвиденных усилий (к примеру, усилия от температурных деформаций или усадки бетона). Следует по возможности устанавливать арматуру пространственными или укрупненными заранее подготовленными элементами, сокращая при этом объем использования отдельных стержней. С бетонной подушки (подготовки) на месте монтажа стержней должны удаляться грязь, пыль, мусор, лед и снег.

Поверхность

Стержни необходимо обезжиривать, очищать от всех неметаллических покрытий посредством металлической щетки. Допускается наличие на арматуре эпоксидного покрытия. Оно в разы снижает сцепление с поверхностью бетона, но также повышает стойкость к коррозионному процессу.

Разрешается наличие на стержнях арматуры неотслаивающейся ржавчины. Кстати, обыкновенная неотслаивающаяся ржавчина даже усиливает прочность сцепления бетонной поверхности с арматурой.

Источник

Источник Яндекс Картинки

Многие частные строители, которые строят дом или другие строения с фундаментом совершают ряд ошибок, которые просто исключают все свойства бетона, а ведь они так необходимы.

Ошибки при армировании конструкции из бетона

Первая и самая распространённая в глубинке проблема, это вообще отсутствие армирования бетона.
Так уж вышло, что наши люди в деревнях или отдалённых поселениях не особо заморачиваются над этим.
—
Дядя Паша сказал забутим и ладно, кидай кирпичи и камни!
Вторая распространённая ошибка это уголок, рельса, кусок кровати.
Люди считают, что кинув в бетон останки велосипеда или такие же металлические вещи, они хоть как то армируют бетон.— В том то и дело, что уж лучше не кидать ничего в бетон, что бы уменьшить вероятность трещин ровно по контуру рельсы или уголка.Как работает арматура в бетоне

Арматура работает на сжатие и растяжение. Нижний слой работает на растяжение или изгиб вниз, а верхний на пучение и растяжение вверх. Арматурные каркасы работают полностью единым целым.

Источник Яндекс картинки

Ещё одна ошибка чрезмерное использование арматуры.
Как бы вы не старались усилить большим количеством арматуры ваше строение, излишние усиления не требуются и только тратят ваши деньги и время.
Необходим расчёт арматуры по вашим нагрузкам.

Минимальные и стандартные требования к армированию в частном строительстве

В строительстве одноэтажного частного дома не используйте арматуру диаметром не более 12 мм. Всё, что свыше бессмысленные траты денег.
Стандартный шаг арматурной сетки 20 см. Если не можете высчитать делайте 20 см. При вязке каркаса с хомутами тоже расстояние от одного хомута к другому 20 см.
Если делаете хомуты для каркаса и негде гнуть их, лучше потратьте время, что бы найти способ их гнуть, чем делать круглые хомуты или сварные сваркой.
Кстати о сварке, любая сварка рабочей арматуры в бетоне это грубейшее нарушение, арматуру нужно только вязать вязальной проволокой. Есть исключение, это когда варят каркасы для поддержки второго слоя арматурной сетки, в этом случае каркасы не являются рабочей арматурой и они не работают на изгиб или растяжение.
Арматура должна быть не сильно ржавой. Лёгкий оранжевый налёт не страшен, все так строят, но трёх или пяти миллиметровый слой ржавчины это плохо.
Стандартный нахлёст арматуры для домашних строителей не меньше 40 сантиметров и не больше 80. Для арматуры 12 мм. этого достаточно.
Либо 33 величины, диаметр арматуры умножаете на 33 и получаете размер нахлёста. Например 12 умножаем на 33 и получаем 396, получается 39 сантиметров, округляем до 40 см.
Оставляйте защитный слой, это небольшое расстояние от опалубки до арматуры, оно должно быть не менее двух сантиметров и не более пяти. Ищите вашу золотую середину в зависимости от арматуры, чем тоньше диаметр арматуры тем меньше расстояние до опалубки но не менее 2 см.

Основные ошибки при заливке

Первая и наверное основная ошибка домашних строителей, это неправильный раствор. Мешают люди ПГС с глиной и грязью и это у них бетон.
Использование песка не промытого, с примесями глины или ила.
Использование слишком мелкой или слишком крупной щебёнки.
Да и вообще самостоятельно приготовленный бетон, это уже не очень хорошо для вашего фундамента.
Заливка за несколько раз. Залили половину и через 4 часа остальное, это называется холодный шов, который образует по сути две разные конструкции залитые в разное время, лейте за раз. Нет возможности залить сразу не лейте в ручную, закажите привозной бетон.
Если нет в вашей деревне ЖБИ, я вам сочувствую. Лейте в ночь и не уходите от заливки больше чем на 15 минут, затем вибрируйте край бетона.
Кстати о вибрации, нужно уплотнять свой бетон.
Используйте вибратор покупной или самодельный, если нет вибратора подождите и приобретите его.
Отсутствие смачивания, при высоких температурах летом, влага быстро испаряется и бетон не успеет набрать прочность. Поливайте водой бетон каждые 3-4 часа.

Ну и рекомендация одна для заливки, это не совершать ошибки указанные выше.

Что бы не пропустить статьи рекомендую подписаться на этот канал. Если это было полезно дайте знать, поставьте палец вверх.

Источник

Я столкнулся с тем, что многие самостоятельные строители часто не имеют даже элементарных познаний в проектировании и строительстве. Я совсем не строитель, но моё образование позволяет некоторые вещи всё же понимать. Я попытался написать несколько текстов, с казалось бы азбучными истинами, понятными любому конструктору, но совсем не очевидными для «простых» людей. Например, как правильно использовать плиты перекрытия и как их использовать нельзя.

Сегодня мне пришло в голову, что многие, действующие по принципу «кашу маслом не испортишь» не понимают, что это тоже может быть опасно.

Недавно беседовал с одним самостройщиком, который собрался самостоятельно отливать длинную балку, но при этом обращаться к проектировщику не пожелал. Я ему попытался объяснить, что дело это весьма ответственное и нельзя такие вещи делать «на глазок». Кроме того, как правило, самостоятельно изготовленный бетон не слишком качественный, так как трудно добиться стабильности при работе «на глазок», да ещё и мелкими замесами. Ответ был прост, — да, и ладно. Напихаю арматуры побольше и всё будет нормально.

Попытался я разубедить его в порочности подобного подхода, но, боюсь, не сумел. Возможно, конечно, ничего страшного не произойдёт и пострадает, только его кошелёк, но этот разговор напомнил мне очень интересную тему. Чрезмерное армирование конструкций может привести к внезапному обрушению. На первый взгляд это удивляет, но давайте ещё раз рассмотрим, как совместно работают бетон и арматура. Рассмотрим всё ту же плиту лежащую на опорах и армированную снизу.

Плита лежит на двух опорах

У плиты есть две зоны. Сжатая зона сверху и растянутая зона внизу конструкции. При правильном армировании работают и арматура и бетон. Под нагрузкой арматура слегка удлинившись принимает на себя часть нагрузки, а бетон верхней части принимает на себя оставшуюся часть. И арматура и бетон работают одновременно и при повышении нагрузки достигают своих предельных значений также одновременно. Если количество арматуры в сечении подобрано правильно, обе части работают в оптимальном режиме и конструкция в целом прекрасно себя чувствует.

Ситуация при нормальном армировании. Красным нарисовано распределение нагрузок принятых арматурой и бетоном. Они направлены в разные стороны, но распределены равномерно.

Если армирование будет недостаточным, плита может прогнуться, а снизу появятся трещины. И, самое главное — вы это сразу увидите. Потолок прогнулся и потрескался, этого сложно не заметить. А что получится, когда армирование чрезмерное? Если поступить, так, как хочет сделать этот самодеятельный строитель, который желает компенсировать низкое качество бетона за счёт большего количества арматуры?

Ситуация при чрезмерном армировании. Красным нарисовано распределение нагрузок принятых арматурой и бетоном. Арматура недозагружена и потому приняла на себя меньшую долю нагрузки. Нагрузка перераспределилась в сжатую зону.

При загрузке конструкции, арматура, так как её слишком много, не успеет выйти на свои рабочие режимы и растянувшись, принять на себя свою часть нагрузки. Она примет гораздо меньшую долю нагрузки, чем положено, а сжатая часть, напротив, будет нагружена сильнее, чем нужно. Нагрузка перераспределится в сторону бетонной части.

Как мы помним бетон «домашнего приготовления» не слишком качественный, а мы нагружаем его даже сильнее, чем при нормальном армировании. Что может произойти? Может начаться хрупкое разрушение бетона не выдерживающего давления. А после его разрушения, он перестанет сопротивляться сжатию и вся нагрузка придётся уже на арматуру, которая тоже имеет не беспредельную прочность. В результате произойдёт неожиданное обрушение конструкции.

Причём, если в случае недостаточного армирования, этот процесс будет постепенным и заметным, при увеличении нагрузки плита сначала прогнётся и потрескается и это будет заметно, то в случае чрезмерного армирования, внешне ничего происходить не будет. Конструкция остаётся всё такой же ровной и без трещин в нижней части. Все трещины будут появляться на верхней, как правило скрытой, части. А затем — внезапное разрушение.

Как мы видим, компенсировать плохое качество бетона увеличением количества арматуры может быть чревато. Я не рискнул самостоятельно отливать ответственные конструкции и заказал балки заводского изготовления.

Заводская балка в нашем доме. Младший Архитектор наблюдает за процессом.

Подписывайтесь на канал, ставьте Лайк, если нашли тексты интересными. Я, в свою очередь, обещаю рассказывать о нашей стройке и не только. Спасибо за то, что дочитали до конца.

Источник

Прочность бетона является самым важным показателем его качества

Прочность бетона на сжатие и растяжение

Испытние прочности бетона на сжатие

Образец бетона для проверки прочности на растяжен.

[ Нажмите на фото
для увеличения ]

Основы прочности бетона

По своей структуре бетон неоднородный материал и поэтому под действием внешней нагрузки он находится в сложном напряженном состоянии. Набор прочности бетоном происходит в течение нескольких недель с его изготовления. При сжатии бетонного образца, воспринимают нагрузку более жесткие частицы, обладающие большим модулем упругости. По плоскостям соединения этих частиц возникают силы, способствующие нарушить их связь. В тоже время в ослабленных пустотами и порами местах происходит концентрация напряжения. Согласно теории упругости вокруг отверстий в материале, находящемся под действием сжатия возникает концентрация уравновешивающих сжимающих и растягивающих напряжений, параллельных сжимающей силе.

Так как бетон содержит много пустот и пор, то растягивающие напряжения у одной поры передаются на соседние, в результате чего в испытываемом образце при сжатии кроме продольных сжимающих напряжений возникают и растягивающие напряжения в поперечном направлении. Именно в поперечном направлении вследствие разрыва бетона происходит разрушение сжимаемого образца. Сначала появляются микроскопические трещины по всему объему сжимаемого образца, которые с возрастанием нагрузки соединяются, образуя трещины параллельные направлению действия сжимающей силы или под небольшим наклоном. Затем трещины раскрываются, и наступает разрушение бетонного образца.

Согласно результатам испытаний опытных образцов, прочность бетона на сжатие в 10 – 15 раз больше, чем прочность бетона при растяжении. Кроме того с увеличением класса бетона уменьшается относительная прочность при растяжении. Так же опыты показывают еще больший разброс прочности при испытании на растяжение по сравнению со сжатием и коэффициенты вариации прочностей бетонов.

Такие факторы, как увеличение количества цемента в бетонной смеси, применение шероховатого щебня, уменьшение водоцементного соотношения повышают прочность бетона при растяжении, что можно увидеть на графике набора прочности бетоном.

Класс бетона на сжатие и растяжение

В зависимости от соответствующего подбора состава и последующего испытания контрольных образцов определяют класс и марку бетона. Бетон имеет высокое сопротивление сжатию, вследствие чего этот материал широко применяют в различных железобетонных конструкциях.
Класс бетона по прочности на сжатие — это временное сопротивление, полученное в результате испытания на сжатие бетонных образцов кубической формы с размером ребра 150 мм, в возрасте 28 дней и при температуре их хранения 200 С.

Согласно ГОСТу установлены следующие классы по прочности бетона на сжатие.

Для легких бетонов: В10; В12,5; В15; В30; В20; В35; В40; где цифры обозначают давление в МПа.
Для тяжелых бетонов: В10; В12,5; В15; В30; В20; В35; В40; В50; В45; В55; В60.
В том же диапазоне до В40 для бетонов мелкозернистой структуры на песке с модулями крупности 2,1 и выше.
До В30 в том же диапазоне для мелкозернистых бетонов с модулем крупности не более 1.

Оптимальные значения прочности бетона на сжатие выбирают с учетом технико-экономических соображений: типа железобетонной конструкции, способа ее изготовления, условий эксплуатации и т. д.
Классы бетона по прочность на растяжение В1,2; В1,6; В2,4; В2; В2,8; В3,2 характеризуют прочность бетона на растяжение, при этом учитывают статистическую изменчивость прочности.

&copy Build-Chemi.ru. Защищено авторским правом

Метки: Фундамент

Подраздел: Бетоны

Технологии

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Строительство фундамента в зимнее время
Строительство является одной из важнейших отраслей. Эффективность ее прямо пропорционально отражается на развитии страны

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Бетонные работы в зимнее время
Самый распространенный материал в современном строительстве — бетон и его производные. Сейчас ведь миром правят деньги, а использование бетона ускоряет процесс строительства с большим выигрышем по времени, и, соответственно, денег

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Закладка фундамента для забора
Как красивый бриллиант требует достойной оправы, так и хороший забор требует надёжного фундамента. Недаром мы называем фундаментом то, что лежит в основе, на чём базируется всё остальное

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Декоративный штампованный бетон – имитация любых поверхностей
Двор – такая же личная территория, как и дом, и каждому из нас хочется, чтобы он выглядел красиво, уютно и непохоже на другие. Внутренний дворик, подъездная аллея или дорожки, залитые простым белым ровным бетоном, выглядят банально и стандартно

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Что такое опилкобетон
Опилкобетон имеет еще несколько названий – деревобетон, арболит

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Самовосстанавливающийся бетон
Сегодня самовосстанавливающийся бетон — это единственное реальное решение, способное успешно бороться с явлением, которое называют «бетонный рак», возникающий, когда в поры бетонных конструкций проникает влага

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Индикатор прочности бетона «Бетон-70»
Конструктивное исполнение и базовый комплект поставки индикатора прочности бетона «Бетон-70» позволяют проводить ультразвуковое обследование в режимах сквозного и поверхностного измерения прочности бетонов при температурах рабочей среды в диапазоне от –10 до +50 °С

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Что такое микрокремнезем?
Как и другие материалы вулканического происхождения (пуццоланы), микрокремнезем, вступив в реакцию с гидроксидом кальция, делает цементную смесь более вязкой

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Автоклавный ячеистый бетон
Производство ячеистого газобетона (автоклавного), его использование в строительстве, преимущества перед другими типами строительных материалов.

Как работает бетон на сжатие или на растяжение Адгезия к бетону. Факторы влияющие на адгезию
Решающий фактор для увеличения адгезии имеет правильно подготовленная, а значит имеющая определенный набор физических и химических свойств поверхность основания

Новости