prvky betonových konstrukcíprvky betonových konstrukcí bl01 – 2 přednáška konstrukční...

Prvky betonových konstrukcí

BL01 – 2 přednáška

Konstrukční vlastnosti betonu (pevnost, pružnost, přetvárnost), jejich proměnnost a faktory je ovlivňující.

Klasifikace betonu a jeho návrhové parametry.

Konstrukční vlastnosti výztuže, její klasifikace a návrhové parametry.

Zajištění spolupůsobení betonu a výztuže.

Zajištění trvanlivosti betonových konstrukcí.

CZ.1.07/2.2.00/15.0426 · Posílení kvality bakalářského studijního programu Stavební Inženýrství


Konstrukční vlastnosti betonu

Pevnost: mezní napětí při kterém se beton poruší.

v tlaku krychelná fc,cube

v tlaku prostém (válcová) fc nebo fc,cyl



v tlaku za ohybu

v tahu prostém

v tahu za ohybu popř. pevnost v tahu příčném



Návrhová proměnnost pevnosti betonu – náhodná

veličina výběrový soubor

•5% kvantil – použití v MSÚ

• charakteristická pevnost v tlaku fck ,

• charakteristická pevnost v tahu fctk,0,05

•hodnoty průměrné – použití MSP,

•průměrná pevnost v dostředném tahu fctm

•95% kvantil – např. •charakteristická pevnost v tahu fctk,0,95


Pracovní diagram betonu


Přetvoření betonu

Krátkodobé poměrné přetvoření

Část vratná (pružné)

Část nevratná (nepružné, plastické)

Poměrné přetvoření zpožděné - dotvarování

Část vratná

Část nevratná

st,c

ce

cp

cc

ccpcce


Ec0 Ec

Ec,eff

Ec0 Ec

Ec,eff

Modul pružnosti

Tečnový modul pružnosti – Ec0

Sečnový modul pružnosti – Ec

(Ecm)

Účinný modul pružnosti – Ec,eff


Tvar pracovního diagramu

Způsob řízení zkoušky zatěžování silou (bez sestupné

větve

zatěžování deformací (má

sestupnou větev)

přetvoření při dosažení

maximální pevnosti (𝜀𝑐)

plastická oblast se

zkracuje – beton se

stává křehčí

Tvar pracovního diagramu v

závislosti na pevnosti v tlaku

roste modul pružnosti (pracovní diagram

se napřimuje


Opakovaná zatížení

0,45fc = fc,per – trvalá pevnost betonu při pomíjivém

zatížení (souvisí s dolní hranicí rozvoje mikrotrhlin = počátek

tvoření mikrotrhlin)

0 – σc > fc,per

• po určitém počtu cyklů dojde k porušení

• s rostoucím velikostí napětí v betonu klesá

počet cyklů nutný k porušení

• s rostoucím napětím v betonu roste i

přetvoření při porušení

největší přetvoření při σc = αccfc

σc > αccfc – porušení na Ω

σc = fc – jeden cyklus

0 – σc ≤ 0,45fc,

• vzrůstá trvalé přetvoření po odlehčení,

• po určitém počtu cyklů se ustálí.

Zatížení pomíjivé


Opakovaná zatížení

Vyjádření závislosti pevnosti betonu a počtu zatěžovacích cyklů –

Wöhlerova křivka – rostoucí počet zatěžovacích cyklů – pevnost nejprve

rychle klesá a pak zvolňuje, až při 2 mil. cyklů se zastaví – mez únavy fc,.fat ≈

0,5fc

Snížení pevnosti betonu při 2.104 a 2.106 cyklů opakovaného zatěžování v závislosti

na rozkmitu napětí


Objemové změny betonu

Dotvarování – změna mikrostruktury cementového gelu, účinkem

dlouhodobě působícího napětí v betonu je chemicky volná voda vytlačována

do kapilár, odkud vysychá.

Závislé na

složení betonové směsi a jejím zhutnění

vlivu prostředí (vlhkost) a průřezových rozměrech

pevnosti a stáří betonu, kdy se trvale zatíží

době působení dlouhodobého zatížení

σc ≤ 0,45fc – lineární dotvarování εcc(∞,t0)/ εc = φ(∞,t0)

σc > 0,45fc – nelineární dotvarování – přetvoření z dotvarování se zvětšuje

rychleji než by odpovídalo φ

Relaxace


Objemové změny betonu Smršťování

z vysýchání chemicky nevázané vody (nezávisí na napětí)

autogenní (chemické - pokračující hydratace)

(karbonatační – reakce hydratujícího cementu s oxidem uhličitým za přítomnosti vlhkosti)

(plastické smršťování – ztráta vody z betonu pokud je v plastickém stavu)

Závisí na:

složení betonové směsi, zhutnění a ošetřování

vlhkosti prostředí a rozměrech prvku

teplota prostředí a stáří

výztuž

Smršťování nemá škodlivé účinky, může-li probíhat volně (bez překážky):

Masivní konstrukce – nestejné smršťování v jádru a na povrchu.

Styk betonů různého stáří – nestejné smršťování – vznik napětí.

Výztuž: zmenšuje přetvoření, ale v betonu vzniká tahové napětí a ve výztuži napětí tlakové.

Omezení velikosti smršťování:

vhodné ošetřování zpomalí smršťování a přesune jej do doby, kdy má beton větší

tahovou pevnost, konečné hodnoty zůstanou stejné

vhodně zvolená betonová směs

konstrukční opatření – rozdělení konstrukce dilatačními spárami

postup betonování


Objemové změny betonu

Pohydratační objemové změny: Vlhnutí a vysychání betonu – nárůst a pokles objemu betonu – jsou vratné.

Střídání vlhnutí a vysychání betonu – střídání tahových a tlakových napětí –

nepříznivé pro beton.

Teplotní změny

součinitel teplotní roztažnosti α = 1,0 x 10-5K-1

Δl = α t l,

kde:

l – délka prvku

t – teplotní rozdíl

Nutno uvažovat u masivních a staticky neurčitých konstrukcí.


Materiálové a deformační charakteristiky

betonu

Značení - třída betonu C 25/30 C – jedná se o materiál BETON (CONCRETE)

25 – fck – charakteristická pevnost betonu v tlaku - válcová

30 – fck,cube – charakteristická pevnost betonu v tlaku- krychlená

Návrhové hodnoty pevnosti betonu

- v tlaku fcd = αccfck/ c kde

αcc – součinitel uvažující dlouhodobé účinky na tlakovou pevnost betonu

- v tahu fctd = αctfctk,0,05/ c αct – součinitel uvažující dlouhodobé účinky na takovou pevnost betonu

c = 1,5 mezní stav únosnosti - dočasné a trvalá návrhové situace

1,2 mezní stav únosnosti - mimořádná návrhová situace

1,0 mezní stav použitelnosti, účinky požárů


Pracovní diagramy

d) d)

=0,8 pro fck 50 MPa

=0,8-(fck-50)/400 pro 50<fck 90 MPa

=1,0 pro fck 50 MPa

=1,0-(fck-50)/200 pro 50<fck 90 MPa


Pracovní diagramy

Schéma pracovního

diagramu betonu pro

analýzu konstrukce

Parabolicko-rektangulární

Bilineární

Obdélníkové rozdělení napětí

As

d

fcd

Fs

x

s

x

cu3Fc

Ac

Pracovní diagramy

betonu pro výpočet

dle MSÚ


Charakteristika betonu

Pevnostní třídy betonu

C 1

2/1

5

C 1

6/2

0

C 2

0/2

5

C 2

5/3

0

C 3

0/3

7

C 3

5/4

5

C 4

0/5

0

C 4

5/5

5

C 5

0/6

0

C 5

5/6

7

C 6

0/7

5

C 7

0/8

5

C 8

0/9

5

C 9

0/1

05

C 1

00

/11

5

Pe

vno

st v

tla

ku a

tah

u

fck [MPa] 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100

fck,cube [MPa] 15 20 25 30 37 45 50 55 60 67 75 85 95 105 115

fcm [MPa] 20 24 28 33 38 43 48 53 58 63 68 78 88 98 108

fctm [MPa] 1,6 1,9 2,2 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2

fctk;0,05 [MPa] 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,7 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 3,5 3,7

fctk;0,95 [MPa] 2,0 2,5 2,9 3,3 3,8 4,2 4,6 4,9 5,3 5,5 5,7 6,0 6,3 6,6 6,8

Ecm [GPa] 27 29 30 31 33 34 35 36 37 38 39 41 42 44 45

Pře

tvo

řen

í be

ton

u

εc1 [‰] 1,80 1,90 2,00 2,10 2,20 2,25 2,30 2,40 2,45 2,50 2,60 2,70 2,80 2,80 2,80

εcu1 [‰] 3,50 3,20 3,00 2,80 2,80 2,80 2,80

εc2 [‰] 2,00 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60 2,60

εcu2 [‰] 3,50 3,10 2,90 2,70 2,60 2,60 2,60

n 2,00 1,75 1,60 1,45 1,40 1,40 1,40

εc3 [‰] 1,75 1,80 1,90 2,00 2,20 2,30 2,40

εcu3 [‰] 3,50 3,10 2,90 2,70 2,60 2,60 2,60

Pozn: Pevnostní třídy betonu C 8/10 a C 100/115 uvedené v ČSN EN 206 nejsou v ČSN EN 1992-1-1 a v NA ČR uvažovány. Charakteristiky pro C 100/115 jsou převzaty z německé národní přílohy.

Analytické vztahy pro charakteristiky (a odvolávky na obrázek návrhového pracovního diagramu betonu): pro fck : fck = fck,cyl , [viz EN 206] pro fcm : fcm = fck + 8 [MPa] pro fctm : fctm = 0,3 fck

(2/3) pro beton ≤ C50/60 nebo fctm = 2,12 ln[1+(fcm/10)] pro beton > C 50/60

pro fctk;0,05 : fctk;0,05 = 0,7 fctm , [0,05 kvantil] pro fctk;0,95 : fctk;0,95 = 1,3 fctm , [0,95 kvantil] pro Ecm : Ecm = 22 (fcm/10)

0,3 , [fcm v MPa]

pro εc1 : εc1 [‰] = 0,7 fcm0,31

< 2,80 , (viz obr.a)) pro εcu1 : εcu1 [‰] = 2,80+27[(98-fcm)/100]

4 pro fck ≥ 50 MPa , (viz obr.a))

pro εc2 : εc2 [‰] = 2,00+0,085(fck-50)0,53

pro fck ≥ 50 MPa , (viz obr.b)) pro εcu2 : εcu2 [‰] = 2,60+35[(90-fck)/100]

4 pro fck ≥ 50 MPa , (viz obr.b))

pro n : n = 1,40+23,4[(90-fck)/100]4

pro fck ≥ 50 MPa pro εc3 : εc3 [‰] = 1,75+0,55[(fck-50)/40] pro fck ≥ 50 MPa , (viz obr.c)) pro εcu3 : εcu3 [‰] = 2,60+35[(90-fck)/100]

4 pro fck ≥ 50 MPa , (viz obr.c) a d))

Pozn.: Některé analytické vztahy neplatí pro pevnostní třídu betonu C 100/115 (vyplývá z tabulky).

Analytické vztahy/

vysvětlivky

f cm = f ck + 8

(MPa)

f ctm = 0,30 f ck(2/3)

C50/60

f ctm = 2,12·In(1+(f cm/ 10)) > C50/60

f ctk;0,05 = 0,7 f ctm

5% kvantil

f ctk;0,95 = 1,3 f ctm

95% kvantil

E cm = 22(f cm/10)0,3

(f cm v MPa)

viz obrázek 3.2

c1 (0/00) = 0,7 f cm

0,31 < 2.8

viz obrázek 3.2 pro f ck ≥ 50 MPa

cu1(0/00) = 2,8 + 27[(98 - f cm)/100]

4


c2(0/00) = 2,0 + 0,085(f ck – 50)

0,53


cu2(0/00) = 2,6 + 35[(90 – f ck)/100]

4

pro f ck ≥ 50 MPa

n = 1,4 + 23,4[(90 – f ck)/100]4


c3(0/00) = 1,75 + 0,55[(f ck – 50)/40]


cu3(0/00) = 2,6 + 35[(90 – f ck)/100]

4

f ck

(MPa)

f ck,cube

(MPa)

f cm

(MPa)

f ctm

(MPa)

f ctk,0,05

(MPa)

f ctk,0,95

(MPa)

E cm

(GPa)

Pevnostní třídy betonu

c1 (‰)

cu1 (‰)

c2 (‰)

12

15

20

1,6

1,1

2

cu2 (‰)

n

c3 (‰)

cu3 (‰)

2,00

1,75

3,50

27

1,80

16

20

24

1,9

1,3

2,5

29

1,90

20

25

28

2,2

1,5

2,9

30

2,00

25

30

33

2,6

1,8

3,3

31

2,10

33

2,20

30

37

38

2,9

40

50

48

3,5

2,5

4,6

35

2,30

45

55

53

3,8

2,7

4,9

36

2,40

50

60

58

4,1

2,9

5,3

37

2,45

55

67

63

4,2

3

5,5

38

2,50

3,20

2,20

3,10

1,75

1,80

3,10

60

75

68

4,4

3,1

5,7

39

2,60

3,00

2,30

2,90

1,60

1,90

2,90

70

85

78

4,6

3,2

6

41

2,70

2,80

2,40

2,70

1,45

2,00

2,70

80

95

88

4,8

3,4

6,3

42

2,80

2,80

2,50

2,60

1,40

2,20

2,60

90

105

98

5

3,5

6,6

44

2,80

2,30

2,60

2,80

2,60

2,60

1,40

2,25

3,50

2,00

3,50

2,2

4,2

34

35

45

43

3,2

2

3,8


Betonářská výztuž

souhrn všech vložek, které jsou

vhodně místěny v betonu a které

zlepšují mechanické vlastnosti ŽB

konstrukce.

přebírá napětí

množství a poloha se řídí:

statickým výpočtem

konstrukčními zásadami



výztuž nosná×konstrukční

betonářská – pevnost 400 – 600 MPa (200-700)

předpínací

tuhá

rozptýlená

kovová×nekovová

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/RebarSpacer.jpg



výztuž nosná×konstrukční

betonářská

Předpínací – 1000 – 2000 MPa

tuhá

rozptýlená

kovová×nekovová



výztuž

nosná×konstrukční

betonářská

předpínací

tuhá

rozptýlená

kovová×nekovová



výztuž


betonářská

předpínací

tuhá

rozptýlená

kovová×nekovová

STEELCRETE®

STAMIX

http://www.asb-portal.cz/beton-s-rozptylenou-vyztuzi/galeria/2080/14100/#gallery-image-wrapper



výztuž


betonářská

předpínací

tuhá

rozptýlená

kovová×nekovová

FORTA-FERRO®

http://www.imaterialy.cz/image-cache/max-800x600/4078-image


Mechanické vlastnosti betonářské oceli

• tvářením za studena (kroucením nebo

protahováním) ztrácí viditelnou mez kluzu. Proto

se zavádí tzv. smluvní mez kluzu – mez 0,2 (

taková hodnota napětí, při které po odlehčení

zůstane plastické poměrné přetvoření 0,2%). U

takto upravené oceli se snižuje tažnost a mírně

zvyšuje mez kluzu.

Skutečné pracovní diagramy typických betonářských ocelí

ft = kfykt

uk

fyk

f0,2k

uk

0,2%

ft = kf0,2k

a) ocel za tepla válcovaná b) ocel za studena tvářená

• vyrábí se z oceli většinou válcované za

tepla (ale i tvářené za studena)

• pevnost v tahu je přibližně stejná jako

pevnost v tlaku


Mechanické vlastnosti betonářské oceli

Mez kluzu Re – deklarovaná mez kluzu výrobcem fyk (je to 5% kvantil).

Tažnost – je charakterizována hodnotami: εuk

k=(ft/fy)k (představují 10% kvantit)

Ohýbatelnost -„schopnost materiálu se ohýbat, aniž by se porušil.“ zkouška zpětným ohybem

Soudržnost - daná vztažné ploše žebírek fR (z geometrie žebírek)

Tolerance- udává jako % úchylky hmotnosti

Svařitelnost - podle EN oceli svařitelné a nesvařitelné.


Požadované vlastnosti betonářské výztuže (podle EN 1992-1-1)

Vlastnost Výrobek Tyče a vyrovnané svitky Svařované sítě Požadavek

Kvantil % Třída tažnosti 2)

A B C A B C

Charakteristická mez kluzu fyk, nebo f0,2k (MPa)

400 až 600 5

Minimální hodnota k = (ft/fy)k ≥1,05 ≥1,08 ≥1,15 ≥1,05 ≥1,08 ≥1,15

10 <1,35 <1,35

Charakteristická hodnota εuk (%) ≥2,5 ≥5,0 ≥7,5 ≥2,5 ≥5,0 ≥7,5 10

Rozsah únavového napětí pro N ≥ 2*10

6 cyklů s horní mezí β.fyk

3)

≥ 150 MPa ≥ 100 MPa 10

Pevnost svaru ve střihu - 0,3 A4)

fyk minimum

Obývatelnost (ověřena zkouškami) ohybem / zpětným ohybem -

Soudržnost: Minimální vztažná plocha žebírek fR,min

Vložka Ø (mm): 5 - 6

6,5 - 12 > 12

0,035 0,040 0,056

5

Max. odchylka hmotnosti pro jednotlivou vložku (%)

Vložka Ø (mm): ≤ 8 > 8

± 6,0 ± 4,5

5

1) Platí pro teploty výztuže -40 až +100 °C. 3) Doporučená hodnota β = 0,6. 2) Tažnost: A - normální, B - vysoká, C - velmi vysoká. 4) A = průřezová plocha drátu.


Charakteristiky betonářské výztuže (podle EN 10080 a ČSN 42 0139)

Značka podle EN

1)

Značky v národní normě

2)

Min. Rm /Re

9)

Prodl. Agt

9) [%]

Třída tažn.

3)

Sortiment profilů 4)

Min. mez kluzu Re

9)

[MPa]

Min. pevn. v tahu Rm

9)

[MPa]

B420 7)

A 400 NR 1,08 5 B Základní sortiment pro tyče:

6-8-10-12-14-16-18-20-22-25-28-30

5)-32-36

5)-40

5)-50

5)

Sortiment pro svitky, sítě6)

, příhradové nosníky: 4-4,5-5-5,5-6-6,5-7-7,5-8-8,5-9-9,5-10-10,5-11-11,5-12-14-16

U některých výztuží mohou výrobci dodávat i jiné profily. Profily mimo základní sortiment (pro tyče) jsou vyráběné výhradně tvářením za studena (hodnoty vlastností v tab. jsou v závorce; problematičtější svařitelnost). Profily základní řady jsou většinou podle třídy tažnosti.

400 460

BSt 420 S 1,08 5 B 420 500

B500

BSt 500 M 1,05 (1,03) 2,5 (2,0) A 500 550

BSt 500 KR 1,06 3 A 510 550

M 500 1,05 (1,03) 2,5 (2,0) A 500 560

BSt 500 S 1,08 5 B 500 550

BSt 500 WR 1,08 5 B 500 550

A 500 NR 1,08 5 B 500 550

10505.9 1,08 5 B 500 550

B500SP 1,15 - 1,35 8 C 500 575

B 550

M 550 1,05 (1,03) 2,5 (2,0) A 550 620

BSt 550 1,10 5 (4) B 550 620

1) Uvedenou značku podle EN 10027-1 je nutno doplnit o třídu tažnosti – např. B500B, pro hladkou výztuž B500B+G. 2) Platí pro výztuže vyráběné a používané v ČR (např. ze zemí Rakousko, Německo, Portugalsko, Slovinsko, Polsko a ČR). Pro jiné výztuže je nutno vycházet z požadovaných vlastností – viz tabulka výše (dle EN 1992-1-1). 3) Ocel třídy tažnosti C se v ČR nevyrábí, i když v ČSN 42 0139 je uvedena i výztuž B500C - výztuž B500SP se vyrábí v Polsku. 4) Sortiment profilů pro jednotlivé značky ocelí je nutno ověřit podle výrobních programů jednotlivých výrobců. 5) Profil dodávaný jen některými výrobci nebo po dohodě. 6) Pro svařované sítě se požívají dráty žebírkované (KARI) nebo dráty s vtisky (neplatí pro ně ČSN 42 0139) – sortiment podle výrobců. 7) Není uvedena v ČSN 42 0139. 8) Svařitelnost oceli je určená specifikací od výrobce (podmínky v ČSN EN ISO 17660-1 a 2). 9) Modul pružnosti oceli Es = 200 GPa; Re odpovídá fyk , Rm odpovídá ftk , Agt odpovídá εuk a Rm/Re odpovídá (ft/fy)k.


Pracovní diagramy oceli podle tažnosti


Návrhové vlastnosti bet. výztuží

Návrhová pevnost výztuže v tahu i tlaku fyd = fyk/ s

fyk - charakteristická mez kluzu

s – součinitel spolehlivosti výztuže 1,15 pro mezní stav únosnosti pro trvalé a dočasné

návrhové situace

1,0 pro mezní stav únosnosti pro mimořádné návrhové situace

1,0 pro mezní stav použitelnosti

Modul pružnosti - Es = 200 GPa

měrná hmotnost – 7850 kg/m3;

součinitel tepelné roztažnosti αs =1,2×10-5 K-1


Zjednodušené návrhové pracovní diagramy

B1) se stoupající větví (se zpevněním)

- εud (εud = 0,9 εuk)

- maximální napětí – k fyk/ s při εuk,

B2) s vodorovnou větví na úrovni meze kluzu – bez omezení poměrného přetvoření

ud

fyd/Es

fyk

kfyk

fyd = fyk/s

kfyk

A

B

uk

kfyk/s

Idealizovaný pracovní diagram betonářské výztuže pro tah i tlak (podle

EN 1992-1-1)

A idealizovaný diagram

B návrhový diagram:


Druhy betonářské výztuže

Pruty z betonářské oceli – průřez kruhový nebo skoro kruhový

povrch hladký, s žebírky, s vtisky

Jmenovitý průměr a jmenovitá plocha průřezu – jsou vztažené k profilu hladké vložky stejné měrné hmotnosti (kg/m)

Tyč – přímá (rovná) výztužná vložka

– povrch hladký nebo žebírkový

– ∅8 a více

Drát – hladký nebo profilovaný, dodávaný ve svitcích z nichž je dále zpracováván (stříhán a rovnán) na výztuž

– do ∅10 (vyjímečně až 14 mm)

– válcovaný za tepla a pak navinutý do svitku, nebo může být dále tvářen za studena – pak je expedován jako výztuž

http://www.annahutte.cz/vyrobky_kruhy.html

http://www.annahutte.cz/vyrobky_tyce.html



Svařované sítě – podélné a příčné pruty (navzájem kolmé) v místech křížení spojeny nosnými svary,

– ve svitcích nebo rovinné

– ze žebírkových drátů

– charakterizuje je ∅ drátu, geometrické uspořádání, délka, šířka



Příhradoviny –


Značení betonářské výztuže

Podle EN: B XXX Y,

kde: B – označení pro betonářskou ocel

XXX – hodnota charakteristické meze kluzu v MPa

Y – písmeno označující třídu tažnosti

např: B 500 A

Podle ČSN: 10 XXY.Z

kde: 10 – označení pro betonářskou výztuž

XX – 1/10 hodnoty normové meze kluzu

Y – (5-9) další vlastnosti způsobu tepelného zpracování

.Z – druh výrobního postupu

např.: 10 505.9 (řízeně ochlazovaná) – svařováním se značně snižuje únosnost !!!

10 505.0 (tepelně nezpracovaná)


Podstata železobetonu

Beton je stavivo, které vzniká dokonalým a trvalým spojením

betonu a oceli.

Při tvrdnutí se vložky spojí s betonem a působí staticky společně -

spolupůsobí.

Výztuž přenáší tahové síly – je nutno zakotvit (na obr. znázorněno

koncovými háky).

Obr. Umístění tahové výztuže v konstrukčních prvcích namáhaných ohybem dle

průběhu ohybových momentů (na stranu tažených vláken)


Podmínky spolupůsobení

Dokonalost spojení je dána soudržností obou látek. brání při přetváření konstrukce volnému posouvání vložek v betonu a nutí je

aby, se přetvářely stejně jako je obklopující beton,

soudržnost vzniká tím, že hydratující cement proniká do všech nerovností

povrchu vložek,

účinnost se zvyšuje i sevřením vložek v důsledku smršťování,

větší soudržnost vzniká, působí-li tlak kolmo k vložkám, jeli na vložce

provedena vhodná povrchová úprava, má-li vložka vhodné koncové úpravy

(např. hák).

Trvanlivost je podmíněna: stejnou tepelnou roztažností (10-5 K-1)

dokonalou ochranou ocelových vložek před korozí

pH betonu = 12,5 (při pH <= 9 výztuž koroduje)

odvození kotevní délky:

síla na přetržení

síla na vytržení

síly stejně velké kotevní délka

kde 𝑓𝑏𝑑 je návrhové mezní napětí v soudržnosti

bbd lfF


Kotvení betonářské výztuže

yd

2

yds f4

fAF

bbd lfF

bd

yd

bf

f

4l

napětí v soudržnosti

𝜏𝑏 = 𝐹/(𝜋𝝓 ∙ 𝑙𝑏)

yd

2

yds f4

fAF


Vlivy ovlivňující kotevní délku:

1. Koncové úpravy výztuže – přídatná soustředěná tlaková

namáhání betonu, která mohou vést k otlačení betonu,

k odštěpení krycí vrstvy.

Proto je nutno dodržovat konstrukční úpravy (poloměry zakřivení

háků, průměry přivařených příčné pruty, předepsanou tloušťku

krycí vrstvy betonu)



2. u betonu:

dostatečné množství cementu

způsob zpracování

dostatečné zhutnění – přilehnutí betonové směsi k výztuži

tloušťka betonové krycí vrstvy (výztuž obklopena ze všech stran)

umístění v konstrukci - po výšce se mění tlak betonové směsi,

který kladně ovlivňuje velikost soudržnosti

podmínky soudržnosti: bez šrafování - dobré,

se šrafováním - špatné,

A-směr betonáže



3. u oceli:

povrch vložek – má být čistý a drsný (žebírkový), při

kotvení žebírka vyvozují tlakové síly na beton – vzniká

příčné tlakové napětí, při tomto hrozí ztráta soudržnosti a

odštěpení betonové krycí vrstvy – vhodná volba kotevní

oblasti a tvar vložek. dostatečné množství cementu


Podrobněji kotvení bet. výztuže viz skripta Pomůcka 14 - nastudovat


Trvanlivost

Ochrana oceli před korozi

Beton - zásadité prostředi

Krycí vrstva :

kvalitní

malá prostupnost

malá pórovitost

malá difúzní schopnost

dostatečná tloušťka krycí betonové vrstvy

beton musí být dostatečně hutný

pH=12,5


Trvanlivost a krytí výztuže

Fáze porušování počáteční období – depasivace krycí vrstvy

propagační - dochází k rozrušování výztuže

pH=12,5

méně než pH=9

Koroze:

objem výztuže se zvyšuje na

250 % původního objemu

karbonatace omezení šířky

trhlin

http://pavlat-znalec.com/investing/praxe/karbon/karbon02.jpg




Podmínky prostředí

Agresivita prostředí obklopující konstrukci je dána pomocí:

stupně vlivu prostředí

Opatření v závislosti na stupni vlivu prostředí:

technologická

použití minimální pevnostní třídy betonu

minimální obsah cementu

maximální vodní součinitel

případný obsah vzduchu odpovídající aktivnímu provzdušnění

(ČSN EN 206) jako doporučení

konstrukční – opatření v ČSN EN 1992-1-1 zejména jde o

velikost krytí výztuže betonovou vrstvou

Betonová krycí vrstva je vzdálenost

mezi povrchem výztuže a nejbližším

povrchem betonu (značení c).

Požadavky určující její tloušťku:

zajištění soudržnosti

zajištění trvanlivosti (vliv prostředí)

požární odolnost (viz vyšší ročník)

zohlednění možnosti obrusu

pojezdem vozidel (viz Pomůcka 9)


Betonová krycí vrstva


devnom ccc min

mm10;;max ,,,min,min,min adddurstdurydurdurb cccccc

Jmenovitá (nominální) hodnota tloušťky

betonové krycí vrstvy cnom se stanoví jako

součet minimální hodnoty krytí cmin a přídavku na

návrhovou odchylku cdev , tedy:

Hodnota cmin je větší z hodnot:

kde cmin,b je minimální krycí vrstva s přihlédnutím k požadavku soudržnosti

cmin,dur je minimální krycí vrstva s přihlédnutím k podmínkám prostředí

Δcmin, je přídavná hodnota z hlediska spolehlivosti

Δcdur,st je redukce minimální krycí vrstvy při použití nerezové oceli

Δcdur,add je redukce min. krycí vrstvy při použití přídavné ochrany (např. povlak výztuže)


• Minimální hodnota cmin,b krycí vrstvy (s přihlédnutím k požadavku

zajištění soudržnosti) :

Betonářská výztuž :

cmin,b f nebo fn pro dg 32 mm

cmin,b (f + 5 mm) nebo (fn + 5 mm) pro dg > 32 mm

kde: f je průměr výztužného prutu nebo hadice pro PV

fn je náhradní průměr skupinové vložky

dg je největší jmenovitý rozměr zrn kameniva

Dodatečně předpínaná soudržná výztuž

- při kruhovém kanálku: jeho průměr (max. 80 mm)

- při obdélníkovém kanálku: větší z hodnot: menší rozměr, nebo polovina

většího rozměru (max. 80 mm)

Předem předpínaná výztuž

-1,5 násobek průměru lana nebo hladkého drátu, 2,5 násobek průměru

drátu s vtisky


• Minimální hodnota cmin,dur krycí vrstvy z hlediska stupně vlivu

prostředí a třídy konstrukce (trvanlivosti) je dána hodnotami

v následujících tabulkách:

Požadavek podle třídy konstrukce a stupně vlivu prostředí na cmin,dur (mm)

Třída konstrukce

Stupeň vlivu prostředí 2)

X0 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS3

S1 10 10 10 15 20 25 30

S2 10 10 15 20 25 30 35

S3 10 10 20 25 30 35 40

S4 1) 10 15 25 30 35 40 45

S5 15 20 30 35 40 45 50

S6 20 25 35 40 45 50 55

1) Doporučená třída konstrukce pro návrhovou životnost 50 let a indikativní pevnostní třídu betonu (úprava třídy konstrukce – viz další tabulka).

2) Pro stupeň vlivu prostředí XF a XA se má věnovat zvláštní pozornost složení betonu. Krycí vrstva stanovená uvedeným postupem bude obvykle dostatečná (např. pro XD).


Doporučené úpravy tříd konstrukce (dle Národní přílohy ČR): pro stanovení cmin,dur:

Úprava třídy konstrukce

Kritérium Stupeň vlivu prostředí

X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3

Životnost 100 (80) let

Zvětšení o 2 třídy (o 1 třídu)

Pevnostní třída betonu 1)

C20/25

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

C40/50

C40/50

C45/55

Zmenšení o 1 třídu (při dodržení podmínky pro pevnostní třídu betonu)

Deskové konstrukce

Zmenšení o 1 třídu (za předpokladu neovlivnění polohy výztuže výrobním postupem)

Zvláštní kontrola kvality

Zmenšení o 1 třídu

1) Pevnostní třída a poměr w/c se považují za související hodnoty. Pro výrobu málo propustného betonu lze použít zvláštní složení (druh cementu, hodnota w/c, jemné plnivo).


• Doporučené hodnoty:

cdur, = 0 není-li požadována vyšší spolehlivost;

cdur, = 0 pokud se nepoužije nerezavějící ocel;

cdur,add = 0 pokud se neprovede přídavná ochrana oceli.

• Přídavek pro návrhovou odchylku cdev:

doporučená hodnota je 10 mm.

Pokud je při výrobě prefabrikátů uplatněn systém zajištění kvality zahrnující

opatření pro zajištění tloušťky betonové krycí vrstvy, pak lze při návrhu toleranci

redukovat a uvažovat 10 mm cdev 5 mm.

Pokud je zajištěno, že použitím velice citlivých přístrojů budou odmítnuty

nevyhovující prvky (např. prefabrikáty), pak lze při návrhu toleranci redukovat a

uvažovat 5 mm cdev 0 mm.

• Při betonáži na nerovné povrchy má být nominální krycí vrstva zvětšena o

toleranci s přihlédnutím k velikosti nerovností. Při betonáži na upravené

podloží (včetně podkladního betonu) má být nejméně 40mm, při betonáži

přímo na zeminu pak 75mm.


Zajištění polohy výztuže



http://www.kotaca.cz/fotogalerie_simple.php?clanek_id=10&foto_id=197&podrubrika_id=2


Zmenší-li se požadovaná tloušťka betonu krycí

vrstvy na polovinu klesne životnost konstrukce ze

100 let na 16,5 roků, tj. na 1/6 !!!

prvky betonových konstrukcíprvky betonových konstrukcí bl01 – 2 přednáška konstrukční...

Documents