Minimální pevnost betonu a platné normy

Pevnost betonu je klíčovou vlastností, která určuje jeho schopnost odolávat zatížení. Jednoduše řečeno, je to velikost napětí, které beton snese, než dojde k jeho porušení. Pevnost betonu (Stress strenght of concrete) je velikost napětí dosaženého v místě porušení při zániku celistvosti betonu. Jednodušeji řečeno: je to pevnost betonu, při které se zkušební těleso poruší.

Zjišťování pevnosti betonu

Tato vlastnost se zjišťuje zkouškami, které se provádějí na zkušebních tělesech. Podle tvaru zkušebního tělesa, na kterém se zkouška provádí, jde buď o pevnost v tlaku krychelnou nebo válcovou. Pevnost v tlaku fck,cyl se stanovuje po 28 dnech na válcích o průměru 150 mm a délce 300 mm, nebo fck,cube na krychlích o délce hrany 150 mm.

Pevnostní třídy betonu

K rozdělení betonu do tříd podle pevnosti v tlaku se používá tabulka 7 normy ČSN EN 206+A2 pro obyčejný a těžký beton a tabulka 8 téže normy pro lehký beton. Pevnostní třída betonu se volí dle jeho určení. Nejvíce zažitá byla stará norma ČSN 73 2400:1989. Tu po letech nahradila SN EN 206-1. V roce 2018 pak vyšla nová, aktuálně platná, norma ČSN EN 206+A1.

Dříve se pevnostní třída betonu označovala velkým písmenem B a číslem podle normy ČSN 732400. Tato norma už je však zastaralá a nepoužívá se. Místo ní platí od 1. 7. 2014 norma ČSN EN 206. Například třída C 25/30 znamená charakteristickou pevnost betonu 25 MPa (tj. 250 kg/cm2) stanovenou na tělese tvaru válce a pevnost 30 MPa (tj. 300 kg/cm2) stanovenou na tělese tvaru krychle. Dříve používaný a dodnes běžný způsob stanovení pevnosti je na krychelných vzorcích o rozměru 150 mm, tato pevnost je uvedena v označení vždy až za lomítkem. "C" v C20/25 označuje slovo "Concrete", což je v angličtině slovo beton. Čísla za "C" nám říkají, jak silný beton je. První číslo (20 v C20/25) říká charakteristickou pevnost. To je minimum, jak silný beton by měl být, když je zatížený.

Charakteristická, dříve označovaná jako zaručená, pevnost betonu je minimální pevnost betonu, kterou musí správně zpracovaný beton dosáhnout po zatvrdnutí v konstrukci. Beton je vyráběn s určitou rezervou v pevnosti, proto musí minimální pevnost vyhovujícího betonu při výrobě zkušebních vzorků na betonárně dosahovat pevnosti o 4 MPa vyšší než je pevnost charakteristická. Pevnost betonu je závislá na době a teplotě zrání; výše uvedené hodnoty pevností předepsaných normami musí být dosaženy po 28 dnech zrání za laboratorních podmínek při teplotě uložení 20 °C a v prostředí 100% relativní vlhkosti vzduchu nebo přímo při uložení ve vodě. Zrání betonu a zvyšování pevností betonu ovšem probíhá stále dále i po tomto termínu, jen se snižující se rychlostí. Při použití aktivních příměsí do betonu, jako je popílek, mikromletá vysokopecní struska a podobné materiály, pokračuje znatelný vývoj pevností betonu ještě po 28 dnech. V těchto případech je možné deklarovat pevnost betonu po 56 dnech nebo i po 90 dnech zrání.

Čtěte také: Využití OSB desek u střech s vazníky

Volba správné třídy betonu

Výběr správné třídy betonu není jednoduchý. V potaz je třeba brát mnoho faktorů, situaci pak neulehčuje ani změť kódových označení, či příslušných norem. Pro základy běžných rodinných domů na rovinatých pozemcích je zpravidla dostačující beton C12/15 nebo již zmíněný C16/20, beton na základovou desku bývá o třídu vyšší a pro monolitické stropy je nutné využít pevnostní třídu minimálně C20/25. Výběr správné pevnostní třídy betonu není jen o splnění minimálních standardů; jde o zajištění dlouhodobé bezpečnosti a odolnosti vaší konstrukce.

Drátkobeton a jeho vlastnosti

Beton patří ke kompozitním materiálům s výrazně rozdílnými pevnostmi v tlaku a tahu. Pevnost v tahu je obvykle pouze kolem 1/10 pevnosti v tlaku. Zvýšení pevnosti betonu v tahu je možné přidáním drátků do betonu. Drátkobeton patří do širší skupiny vláknobetonů. Vláknobeton existuje v celé řadě variant, které se liší použitým materiálem a tvarem vláken. V některých případech je výhodnější využití drátkobetonu ve srovnání s prostým betonem nebo železobetonem. Jedná se zejména o návrh průmyslových podlah a základů. V případě návrhu těchto konstrukcí je potřebný podrobný popis materiálových vlastností drátkobetonu. Mechanické vlastnosti ovlivňuje kromě množství drátků také technologie zpracování, ošetřování a uložení.

Zkoušení pevnosti drátkobetonu

Vlastnosti drátkobetonu se prokazují zejména laboratorními zkouškami. Testování pevnosti betonu v jednoosém tahu je však náročné a často vzniká rozptyl naměřených hodnot. Mezi obvyklejší metody zkoušení patří testování pevnosti v tahu za ohybu. Zde však existuje celá řada variant. Konfigurace testů se liší rozměry zkušebních vzorků, metodou zkoušení a úpravou vzorků. Jedná se zpravidla o tříbodové nebo čtyřbodové zkoušky, vzorky se často upravují s vrubem do 1/3 výšky průřezu nebo alternativně 25 mm. Mezi další běžné zkoušky patří tříbodový a čtyřbodový ohyb. Existují různé konfigurace, které se liší především rozpětím podpor, polohou zatížení nebo hloubkou zářezu. V rámci experimentálního programu byly vybrány čtyři varianty a každá zkouška se prováděla vždy pro dva vzorky.

Při podrobnějším popisu mechanických vlastností drátkobetonu patří mezi časté problémy, že experimentální programy a zkoušky se zaměřují na vybranou materiálovou vlastnost. Vzniká zde také otázka homogenity a rozptylu naměřených hodnot. Tyto faktory následně komplikují použití naměřených materiálových vlastností pro numerické simulace skutečného chování konstrukčních prvků.

Experimentální program

Laboratorní program zkoušení byl rozdělen do čtyř částí. Zkušební série zahrnují vzorky bez drátků a vzorky s drátky s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3. Pevnost betonu v tlaku je základní mechanickou vlastností, která se určuje na krychlích 150×150×150 mm nebo válcích průměru 150 mm a výšky 300 mm. kde fc,cube je krychelná pevnost v tlaku a fc válcová pevnost v tlaku. Rozptyl hodnot koeficientu je v intervalu od 0,79 do 0,89.

Čtěte také: Tipy pro kombinaci dlažby a dřevěné podlahy

Mezi nejrozšířenější způsoby testování pevnosti v tahu patří zkouška v příčném tahu. Je možné využít zkušebních těles ve tvaru krychle nebo válce. S ohledem na kapacitu laboratoře a provádění zkoušek bylo pro testování využito krychlí. Z výsledků testů je patrný nárůst pevnosti v tahu u vzorků s obsahem drátků. Pevnost v tahu se zvětšila o necelý 1 MPa, to je přibližně o 50 %. Nárůst tahové pevnosti u vyztužených vzorků je však už velice malý.

Zkouška označená 3B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm, rozpětí 600 mm a průřez má zářez vysoký 50 mm. V případě této zkoušky je lokalizováno místo vzniku trhliny. Druhá varianta označená 3B500 je pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Místo vzniku trhliny se v tomto případě lokalizuje pod silou v místě, kde je nejmenší pevnost. K častým zkouškám zaměřených na tahovou pevnost patří také čtyřbodová zkouška na ohyb. Využívá se také například v doporučení/standardu [11]. V rámci experimentálního programu jsou opět navrženy také dvě varianty 4B600 a 4B500.

Zkouška označená 4B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm a rozpětí 600 mm. Vzdálenost mezi podporami a silami je 200 mm. Vznik trhliny se lokalizuje u dolního povrchu trámce mezi silami. Druhá varianta čtyřbodové zkoušky na ohyb je označená 4B500 a je určena pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Zkouška se liší od předchozí umístěním sil. Z provedených zkoušek je možné stanovit funkční závislost mezi množstvím drátků v betonu x a pevnosti v tahu za ohybu.

Zkoušení pevnosti v jednoosém tahu je náročné. Vzniká zde často velký rozptyl naměřených hodnot. Zkouška je citlivá na okrajové podmínky a to zejména na uchycení zkušebního tělesa. Právě tato mechanická vlastnost je však vyžadována jako fundamentální při využití pokročilých numerických simulací a analýz. Zkoušky pro určení tahové pevnosti v ohybu nebo pevnosti v příčném tahu je však možné využít k dopočtu pevnosti v jednoosém tahu pomocí známých vztahů, které jsou ověřeny na velkém množství experimentů. U betonu nižších pevností se doporučuje volit součinitele u dolní hranice. Vyhodnocením zkoušek krychelné a válcové pevnosti v tlaku je možné velmi dobře rozlišit příznivý vliv drátků. Pevnost v tlaku však velmi výrazně závisí také na orientaci vláken a ta může mít za následek, že výsledná pevnost v tlaku s množstvím přidaných drátků klesá. Tento problém je možné také nalézt u jiných experimentálních programů. Výsledný přepočtový koeficient 0,83 mezi krychelnou a válcovou pevností je v dobré shodě s doporučeními, které nejčastěji uvádějí hodnotu 0,85.

Zkoušky v příčném tahu velmi dobře ilustrují vliv drátků na růst tahové pevnosti, a to i při množství drátků 25 kg/m3. S větším množství drátků však také roste rozptyl naměřených hodnot tahových pevností. Zejména to platí pro směs s drátky 75 kg/m3. Porovnáním výsledných funkční závislostí mezi tří a čtyřbodovou ohybovou zkouškou se ukázalo, že nižší hodnoty mají tahové pevnosti čtyřbodové zkoušky. Důvodem je větší oblast, kde se tahová trhlina může lokalizovat. Předložený článek prezentuje vybrané možnosti zkoušení a určení pevností v tahu pro drátkobebeton založený na běžném betonu nižší třídy. Experimentální program zahrnuje čtyři série vzorků pro beton a drátkobeton s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3. K určení pevnosti v jednoosém tahu se využívá více zkoušek. Jedná se o ohybové zkoušky a zkoušky v příčném tahu. Pro získané hodnoty tahové pevnosti jsou stanoveny funkční závislosti s ohledem na množství drátků. Získané funkce velice dobře vystihují rostoucí trend tahové pevnosti. Výsledné rozdíly v tahových pevnostech pro odlišné zkoušky je možné považovat za malé.

Čtěte také: Materiály pro izolaci dřevostavby

Vývoj norem v oboru betonového stavitelství

V článku je představen systém norem v oboru beton definovaný v normě ČSN EN 206+A2. V posledních dvou letech prošla vývojem řada norem v oboru betonového stavitelství. Do systému těchto norem patří dle schématu v základní výrobkové normě EN 206+A2 kromě této normy dále normy, které se na základní normu odvolávají (normy návrhové a prováděcí), normy v základní normě citované (normy materiálové, zkušební postupy) a normy navazující. V letech 2019 a 2021 byly vydány nové či revidované normy jak v oblasti návrhu, materiálu či zkušebnictví oboru betonového stavitelství. Norma byla vydána jako česká verze EN 1990:2002 včetně změn a oprav. Nahradila ČSN EN 1990 z května 2015. K této normě, vydané v listopadu 2019 byl vydán v listopadu 2020 Národní dodatek ČSN EN 1992-1-1 NA ed.A, a to v jazyce anglickém. Norma byla převzata v jazyce anglickém v roce 2018 a v srpnu 2019 vyšel její český překlad. Norma prakticky reflektuje předchozí verzi ČSN EN 206+A1 z roku 2017. byla vydána v prosinci 2021 jako revize předchozího znění z ledna 2016. Kromě edičních úprav došlo k doplnění definice ultra-vysokohodnotného betonu a doplnění tabulky jeho pevnostních tříd (tab. 1). Dále byla doplněna informativní příloha N2 Hodnocení trvalé udržitelnosti betonu včetně koeficientu trvalé udržitelnosti a jeho definice.

Charakteristická pevnost ultra-vysokohodnotného betonu v tlaku (tab. 1) v tlaku je válcová pevnost na tělese výšce 200 mm a průměru 100 mm, tlačené plochy upravené broušením. Kontrolní zkoušky mohou být provedeny na krychlích o hraně 100 mm. Indikátor trvalé udržitelnosti je definován jako nástroj umožňující hodnocení, porovnávání a výběr z variant složení betonu pro výrobu z hlediska udržitelnosti. Tato nová norma byla vydána v září 2021 jako česká verze normy evropské. Norma není harmonizována a doplňuje sortiment typů cementu dosud uváděný v ČSN EN 197-1. Vzhledem k datu svého vydání ještě není citována v základní betonářské normě ČSN EN 206+A2 jako standard uvádějící automaticky povolené vstupní materiály pro výrobu betonu. Zejména části 10 až 18 jsou velmi aktuální. V současnosti stále roste snaha o používání recyklovaných plniv (kameniva) a směsných cementů s menší „uhlíkovou stopou“. Tyto postupy pak mohou přispět k porovnání životnosti betonu s dosud majoritně používanými materiály (přírodní kamenivo, CEM I) a betony nové koncepce. Tím je možné lépe hodnotit a nastavit cestu k „udržitelnému betonu“.

Norma je rozsáhlou zásadní revizí předchozí verze normy z roku 2007. Kromě placeného přístupu k ČSN prostřednictvím portálu České agentury pro standardizaci je v současnosti umožněn přístup k českým technickým normám, které jsou pro účely uvedené ve zvláštním právním předpisu závazné, prostřednictvím portálu „Sponzorovaný přístup k ČSN“ Sponzorovaný přístup k ČSN (agentura-cas.cz). Přístup je umožněn koncovým uživatelům takovýchto norem na základě registrace způsobem umožňujícím dálkový přístup. Pokud se týká norem v oboru betonového stavitelství, jde zatím jen o základní určenou ČSN EN 206+A2. Jak je z přehledu aktuálního stavu standardů uvedených v článku, prochází systém norem v oboru beton v posledních letech poměrně turbulentním vývojem. Ve finální fázi je příprava revize EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Nově implementovaná pravidla navrhování konstrukcí s ohledem na udržitelnost se jistě následně budou promítat zejména do výrobkových norem. Rychlost, s jakou jsou novelizovány normové předpisy, ztěžuje orientaci v těchto předpisech a může působit obtíže jejich uživatelům.

Definice betonu a jeho vlastností

Beton neboli umělý kámen, je stavební surovina skládající se z plniva, pojiva, vody a speciálních příměsí. Beton je směs písků a štěrků nebo drtí, obecně nazývaných kamenivem do betonu, spojená pojivem tvořeným cementem, vodou a přídavkem příměsí a chemických přísad. V čerstvém stavu může být beton podle složení zcela tekutý, plastický nebo tzv. U běžného betonu je pojivem kvalitní portlandský cement. Objemová hmotnost obyčejného betonu po správném zhutněného se pohybuje obvykle v rozmezí 2150-2350 kg/m3 a to v závislosti na složení betonu a jeho konzistenci.

Ztvrdlý beton podléhá vlivům okolního prostředí. Pro zajištění očekávané trvanlivosti a správné funkce betonové konstrukce v dlouhodobém horizontu je nutné, kromě požadavku na pevnostní třídu, dále upřesnit charakter prostředí, kterému bude konstrukce vystavena. Určuje to tzv. Konzistence betonu udává jeho tekutost a zpracovatelnost v rozsahu od zavlhlého (skoro suchého) betonu (S1) přes tuhý (S1/S2), plastický (S2) až tekutý (S3) a velmi tekutý (S4-S5) beton. Konzistenci betonu je nutné volit podle způsobu dopravy betonu a podle možností jeho dobrého zhutnění v konstrukci. Chloridové ionty (Cl-)v betonu způsobují korozi ocelové výztuže a tím postupně degradaci celé betonové konstrukce, proto je jejich obsah v betonu omezován.

Aktuálně platné normy a předpisy v ČR

V současné době platí pro výrobu betonu v ČR souběžně několik předpisů. Je to evropská technická norma ČSN EN 206+A1 a doplňková česká technická norma ČSN P 73 2404. Obě normy zahrnují stejné pevnostní třídy betonu se stejnými požadavky na pevnosti betonu, liší se ovšem v dalších požadavcích podle stupně vlivu prostředí (SVP). Obě normy zahrnují část betonů naprosto identických a v části betonů s odlišují. Navíc ČSN P 73 2404 obsahuje požadavky na betony s životností 50 let (tab. F.1.1) a zpřísněné požadavky na betony s životností 100 let (tab. F.1.2.) Kromě technických norem jsou v ČR požadavky na beton obsaženy ještě ve zvláštních předpisech některých investorů, a to pro pozemní komunikace (TKP SPK), pro železniční stavby (TKP staveb SD) a vodní stavby (TKP staveb ŘVC). Pro běžné konstrukce bez speciálních požadavků se obvykle používá beton specifikace podle ČSN P 73 2404, tab.

Objednávka betonu musí mj. obsahovat jednoznačné požadavky na typ a kvalitu betonu, které jsou popsány formou tzv. specifikace. Specifikace betonu je soubor parametrů betonu, sloužící k jednoznačnému výběru vhodné typové receptury betonu do objednávky. povinné parametry, tj. českou technickou normu, podle které je beton specifikován.

Standardní doba zpracovatelnosti betonu od namíchání po uložení do bednění je 60 až 90 minut v závislosti na druhu betonu a teplotě prostředí. Doprava čerstvého betonu závisí na jeho konzistenci, tj. tekutosti. Beton zavlhlé konzistence může být dopravován běžnými nákladními automobily, pro beton plastické a tekuté konzistence se používají automíchače (automixy, autodomíchávače), umožňující beton během přepravy průběžně promíchávat a udržet tak jeho dokonalou homogenitu a dobrou zpracovatelnost. Zpracování čerstvého betonu zahrnuje včasné uložení betonu do bednění nebo formy (korytem z mixu, čerpadlem, rozvoz stavebním kolečkem apod.) a jeho řádné zhutnění. Vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu jsou deklarovány a zaručeny podle příslušných technických norem ČSN P 73 2404 a ČSN EN 206+A1. Dosažení zaručených vlastností ztvrdlého betonu a celé betonové konstrukce je dodavatelem betonu garantováno pouze za předpokladu správného postupu ukládání, hutnění a ošetřování betonu v konstrukci podle výše jmenovaných norem a norem souvisejících (mj. ).

Návrh a posouzení betonových konstrukcí

Pevnost betonu je klíčovým parametrem pro navrhování a posuzování betonových konstrukcí. Jedná se o velikost napětí, které beton dosáhne v okamžiku porušení. Jinými slovy, je to hodnota, při které dojde k zániku celistvosti zkušebního tělesa. Podle tvaru zkušebního tělesa, na kterém se zkouška provádí, se rozlišuje pevnost v tlaku krychelná (fck,cube) nebo válcová (fck,cyl). Stanovuje se po 28 dnech zrání na válcích o průměru 150 mm a délce 300 mm, nebo na krychlích o délce hrany 150 mm. V rámci Evropské unie platí technické standardy v oblasti navrhování stavebních konstrukcí. Pro navrhování betonových a železobetonových konstrukcí platí základní norma ČSN EN 1992-1-1 s upřesňujícím národním dokumentem. K rozdělení na třídy podle pevnosti v tlaku se používá tabulka 7 normy ČSN EN 206+A2 pro obyčejný a těžký beton a tabulka 8 téže normy pro lehký beton.

Návrh výztuže a posouzení

Při návrhu výztuže se používá poměrný ohybový moment (μEd) pro výpočet staticky nutné plochy výztuže (As). Pro betony do třídy C50/60 platí ξbal,1 = 0,617 při ovinutí tlačené zóny betonu třmínky a ξmax = 0,450 bez ovinutí tlačené zóny betonu. Při ručním výpočtu obvykle uvažujeme obdélníkové rozdělení napětí v tlačené části průřezu. Kontrola výšky tlačené oblasti probíhá pomocí vztahu ξ = x / d. Minimální plocha výztuže (As,min) se stanoví podle vzorce As,min = 0,26 * (fctm / fyk) * bt * d, přičemž nesmí být menší než As,min = 0,0013 * bt * d. Krycí vrstva betonu (cnom) se skládá z minimální krycí vrstvy (cmin) a přídavku na odchylku (Δcdev).

Šířka trhlin a výpočet průhybu

Pokud u železobetonových konstrukcí při kvazistálé kombinaci nevznikají trhliny, ale vznikají při časté nebo charakteristické kombinaci, uvažuje se při výpočtu trhlin při kvazistálém zatížení napětí ve výztuži σs,stanovené v průřezu porušeném trhlinou při tomto kvazistálém zatížení. Pro výpočet průhybu je nutné zohlednit dotvarování betonu a vliv trhlin.

tags: #minimální #pevnost #betonu #normy

Oblíbené příspěvky:

• Přečtěte si o ukončovacích lištách
• Význam sklonu střechy pro funkčnost stavby
• komplexní průvodce falcovaným plechem
• Zemní vruty pro houpačku: kompletní návod
• Průvodce výběrem akrylátových van SIKO