2 Materiály, krytí výztuže betonem

Materiály, krytí výztuže betonem

2 Materiály, krytí výztuže betonem 2.1 Beton V ČSN EN 1992-1-1 jsou běžné třídy betonu (C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60) rozšířeny o tzv. vysokopevnostní třídy (C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/95 (C100/115). Třídy betonu (označují se písmenem C a poměrem charakteristické pevností v tlaku válcové fck ke krychelné fck, cube); jejich charakteristické vlastnosti jsou uvedeny v tab. 2.1. Pracovní diagramy betonů jsou patrné z obr. 2.1a, b, c, d. Betony vyšších tříd jsou křehčí a nemají tak výrazné plastické chování jako betony stávajících tříd, proto je nutné upravovat vztahy pro jejich charakteristické pevnosti v závislosti na charakteristické pevnosti v tlaku. Tab. 2.1 Pevnostní třídy obyčejných hutných betonů, jejich pevnostní a deformační charakteristiky Třídy betonu fck 12 [MPa] fck,cube 15 [MPa] fcm 20 [MPa]

16

20

25

30

35

40

45

50

55

60

70

80

90

20

25

30

37

45

50

55

60

67

75

85

95

105

24

28

33

38

43

48

53

58

63

68

78

88

98

fctm 1,6 1,9 2,2 2,6 2,9 [MPa] fctk; 0,05 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 [MPa] fctk; 0,95 2,0 2,5 2,9 3,3 3,8 [MPa] Ecm 27 [GPa]

12

Vztah

29

30

31

32

3,2

3,5 3,8

4,1

4,2

4,4

4,6

4,8

5,0

2,2

2,5 2,7

2,9

3,0

3,1

3,2

3,4

3,5

4,2

4,6 4,9

5,3

5,5

5,7

6,0

6,3

6,6

34

35

37

38

39

41

42

44

36

fcm = fck + 8 fctm = 0,3 fck(2/3)  C50/60 fctm = 2,12 ln [l + (fcm / 10)]  C50/60 fctk; 0,05 = 0,7fctm (0,05 kvantil) fctk; 0,95 = 1,3fctm (0,95 kvantil) Ecm = 22 (fcm / 10)0,3 (fck v MPa)

[o/oo]

c1

1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,25 2,3 2,4 2,45

2,5

2,6

2,7

2,8

2,8

obr. 2.1a

[o/oo]

cu

3,50

3,2

3,0

2,8

2,8

2,8

obr. 2.1a

[o/oo]

c2

2,00

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

obr. 2.1b

[o/oo] n

cu2

3,50

3,1

2,9

2,7

2,6

2,6

obr. 2.1b

c3

2,00

1,75

1,6

1,45

1,4

1,4

[o/oo]

1,75

1,8

1,9

2,0

2,2

2,3

obr. 2.1c

[o/oo]

cu3

3,50

3,1

2,9

2,7

2,6

2,6

obr. 2.1c

Materiály, krytí výztuže betonem Návrhové hodnoty pevnosti betonu jsou udány následovně: a) návrhová pevnost betonu v tlaku fcd fcd = cc fck / c

(2.1)

kde c je součinitel spolehlivosti betonu; cc součinitel uvažující dlouhodobé účinky na tlakovou pevnost betonu a nepříznivé účinky ze způsobu zatížení; cc lze uvažovat v rozmezí 0,8 až 1,0 podle Národní přílohy; doporučená hodnota cc = 1,0 platí v ČR pro pozemní stavby. b) návrhová pevnost betonu v tahu fctd fctd = ct fctk 0,05 / c

(2.2)

kde c je součinitel spolehlivosti betonu; ct součinitel uvažující dlouhodobé účinky na tahovou pevnost betonu a nepříznivé účinky způsobu zatížení; uvažuje se podle Národní přílohy, doporučená hodnota cc = 1,0 platí v ČR pro pozemní stavby. Doporučené hodnoty c v mezních stavech únosnosti jsou: pro trvalou a dočasnou návrhovou situaci c = 1,5, pro mimořádnou návrhovou situaci c = 1,2. Doporučená hodnota c v mezních stavech použitelnosti je c = 1,0. Menší hodnoty c lze připustit pouze při splnění zvláštních podmínek (kontrola jakosti výroby atd.).

Obr. 2.1a) 2.1b) 2.1c) 2.1d)

Schéma pracovního diagramu betonu v tlaku pro výpočet účinků zatížení Návrhový parabolicko-rektangulární pracovní diagram betonu v tlaku Návrhový bilineární pracovní diagram betonu v tlaku Rovnoměrné rozdělení napětí v tlačené oblasti betonu – MSÚ 13

Materiály, krytí výztuže betonem Pevnost betonu v tlaku fcm(t) ve stáří t dní závisí na druhu použitého cementu, teplotě a ošetřování betonu. Pro průměrnou teplotu 20 °C a normové podmínky ošetřování je fcm(t) = cc(t) fcm kde

  

(2.5)

 

1/ 2

 28    t 

 cc  t   exp  s 1  

  

   

(2.6)

kde s je koeficient závislý na druhu cementu = 0,20 pro rychle tuhnoucí vysokopevnostní cement (R); = 0,25 pro normální a rychle tuhnoucí cementy (N); = 0,38 pro pomalu tuhnoucí cementy (S); průměrná pevnost betonu v tlaku podle tab. 2.1. fcm Pevnost betonu v tahu fctm(t) ve stáří t dní je značně závislá na ošetřování betonu, jeho vysychání a rozměrech prvku. Přibližně lze uvažovat fctm(t) = cc(t) fctm

(2.7)

kde  = 1 pro t  28 dní;  = 2/3 pro t  28 dní. fctm průměrná pevnost betonu v tahu podle tab. 2.1. Pružné deformace betonu závisejí na jeho složení, zejména kamenivu. Přibližné hodnoty 28 denního modulu pružnosti betonu Ecm (sečnového modulu při napětí c = 0,4 fcm) pro křemenné kamenivo jsou uvedeny v tab. 2.1. Pro vápencové a pískovcové kamenivo by měly být hodnoty sníženy o 10 % a 30 %, resp. pro čedičové kamenivo naopak zvýšeny o 20 %. Pokud jsou konstrukce citlivé na přetvoření, doporučuje se hodnotu modulu pružnosti předepisovat ve specifikaci betonu. Modul pružnosti betonu Ecm (t) ve stáří t dní lze stanovit ze vztahu Ecm (t) = (fcm(t) / fcm)0,3 Ecm

(2.8)

Pevnost betonu v tahu za ohybu fctm,fl pro vyztužené prvky závisí na průměrné hodnotě dostředné pevnosti betonu v tahu a na výšce příčného průřezu f ctm,fl = max 1, 6  h / 1000  f ctm ; f ctm 

(2.9)

kde h je celková výška příčného průřezu prvku v mm. Pevnost betonu v dostředném tahu fct lze přibližně stanovit z pevnosti betonu v příčném tahu fct,sp ze vztahu: fct = 0,9 fct,sp

(2.10)

Konečnou hodnotu součinitele dotvarování  (, t0) lze určit, pokud není vyžadována větší přesnost, za předpokladu, že v okamžiku začátku zatěžování je c  0,45 fck(t0) – lineární do14

Materiály, krytí výztuže betonem tvarování přímo z grafů uvedených na obr. 2.2, a to v závislosti na stáří betonu v době zatížení t0, jmenovitém rozměru příčného průřezu h0 (průřezová plocha Ac podělená polovičním obvodem u / 2) a třídě betonu. Poměrné přetvoření vyvolané dotvarováním betonu cc(, t0) v čase t =  při c = konst. je dáno vztahem

cc (, t0) =  (, t0) / (c / Ecm(t0))

(2.11)

kde Ecm(t0) je modul pružnosti betonu v čase (t0). Pokud c  0, 45 fck(t0), je třeba uvažovat nelineární dotvarování. Pak

k (, t0 ) =  (, t0 ) exp (1,5 ( k – 0,45))

(2.12)

kde k je poměr napětí v tlakuc a fck(t0) charakteristické pevnosti betonu v tlaku v okamžiku zatížení. Přesnější výpočet dotvarování je uveden v příloze B normy ČSN EN 1992-1-1[11].

Obr. 2.2 Stanovení součinitele dotvarování  (, t0) pro beton v běžném prostředí (v obr. 2.2c) (průsečík přímek 4 a 5 může vycházet i nad přímkou 1) 15

Materiály, krytí výztuže betonem Při stanovení hodnoty poměrného smrštění betonu (cs) se přihlíží k účinku vysychání betonu (cd ) a k účinku chemického (autogenního) smršťování (ca), tedy

cs = cd + ca

(2.13)

Konečná hodnota smrštění vyvozeného vysycháním betonu je

cd (, ts) = cd,0 kh

(2.14)

kde cd,0 je jmenovitá hodnota smršťování vyvozeného vysycháním, závislá na třídě betonu a relativní vlhkosti obklopujícího prostředí udaná v tab. 2.2; vztahy pro určení cd, bez použití tabulek jsou uvedeny v Příloze B normy ČSN EN 1992-1-1 [11]; kh součinitel závislý na jmenovitém rozměru h0; např. při h0 = 0,1 m je kh = 1,0, při h0 = 0,2 m je kh = 0,85, při h0 = 0,3 m je kh = 0,75, h0  0,5 m kh = 0,70; h0 jmenovitý rozměr příčného průřezu prvku (2Ac / u). Tab. 2.2 Jmenovité hodnoty neomezeného poměrného smrštění cd,0 [o/oo] vysýcháním (střední hodnota, variační součinitel cca 30 %) pro beton s cementem CEM třídy N fck / fck,cube MPa] 20/25 40/50 60/75 80/95 90/105

20 0,62 0,48 0,38 0,30 0,27

40 0,58 0,46 0,36 0,28 0,25

Relativní vlhkost [%] 60 80 0,49 0,30 0,38 0,24 0,30 0,19 0,24 0,15 0,21 0,13

90 0,17 0,13 0,10 0,08 0,07

100 0 0 0 0 0

Hodnotu poměrného smršťování cd(t) vyvozeného vysycháním v časovém intervalu (t, ts) lze stanovit ze vztahu

cd (t) = ds (t, ts) cd, , kde  ds  t , ts  

 t  ts   t  ts   0, 04

(2.15)

h03

(2.16)

t je stáří betonu v uvažovaném okamžiku; stáří betonu na začátku vysychání (obvykle konec ošetřování betonu); ts h0 jmenovitý rozměr příčného průřezu prvku (2Ac / u). Hodnotu autogenního smršťování betonu stáří t dnů lze stanovit ze vztahu

ca (t) = as (t) ca ()

(2.17)

kde ca () = 2,5 (fck – 10) · 10-6

(2.18)

as (t) = (1 – exp (-0,2 t0,5) 16

(2.19)


2.2 Betonářská výztuž Ustanovení uvedená v ČSN EN 1992-1-1 předpokládají použití svařitelné betonářské výztuže ve tvaru tyčí, vyrovnaných svitků a svařovaných sítí s žebírkovým povrchem. Značka betonářské oceli je tvořena prvním písmenem udávajícím skupinu ocelí (betonářská ocel B), dále následuje číslo udávající charakteristickou (dříve normovou) hodnotu meze kluzu v MPa, dále následuje písmeno udávající třídu tažnosti A, B, C – viz dále. Výrobky se třídí podle značky, jmenovitého průměru, charakteristiky povrchu a svařitelnosti. Pro navrhování betonových konstrukcí podle ČSN EN 1992-1-1 jsou u betonářské výztuže důležité následující charakteristické vlastnosti:  Mez kluzu kterou výrobci udávají hodnotou Re. Při navrhování betonových konstrukcí používáme však charakteristickou mez kluzu fyk (podle dřívějšího označení normovou mez kluzu Rsn). U meze kluzu je charakteristická (normová) hodnota udána 5% kvantilem. Neexistuje přímý vztah mezi fyk a hodnotou Re. Metody hodnocení a ověřování meze kluzu Re uvedené v hutních normách poskytují dostačující ověření i pro hodnotu fyk (dříve Rsn); lze tedy uvažovat fyk = Re. Maximální skutečná tahová pevnost fy,max nesmí pak přesáhnout hodnotu 1,3 fyk. Mez kluzu fyk je základní hodnota, ze které vycházíme při navrhování.  Tažnost je nově podle EN dána charakteristickými hodnotami uk a (ft / fy)k. Hodnota uk udává poměrné celkové prodloužení při největším tahovém napětí, dosaženém při trhací zkoušce výztuže; hodnota (ft / fy)k udává charakteristickou hodnotu poměru meze pevností a meze kluzu, které byly dosaženy při trhací zkoušce; charakteristické hodnoty zde představuje 10% kvantil. Podle tažnosti se ocel zařazuje do tříd, které jsou označovány písmenem (A – normální, B – vysoká, C – velmi vysoká) a pro tyto třídy jsou pak požadovány charakteristické hodnoty uk a (ft / fy)k. Použití ocelí s třídou tažnosti C je zamýšleno zejména pro konstrukce v seismických oblastech.  Ohýbatelnost je charakterizována chováním výrobku při zkoušce ohybem. Ohýbatelnost je důležitá z hlediska předepsaných minimálních hodnot vnitřních průměrů zakřivení betonářské výztuže v normách pro navrhování betonových konstrukcí.  Soudržnost betonářské výztuže s betonem závisí především na geometrii povrchu vložky. ČSN EN 1992-1-1 předpokládá používání pouze vložek s žebírkovým povrchem. U žebírkových vložek je podle EN soudržnost závislá na vztažné ploše žebírek fR , kterou lze stanovit z geometrie žebírek.  Tolerance – bývají udávány v % mezní úchylky hmotnosti; jsou nutné z hlediska dodržení požadované spolehlivosti navrhovaných betonových konstrukcí.  Svařitelnost – podle ČSN EN 1992-1-1 je předpokládána; povolené postupy svařování jsou uvedeny v této normě s odvoláním na ČSN EN ISO 17760 [17]. Vzhledem k tomu, že při schvalování ČSN EN 10080[15] nebylo dosaženo konsenzu týkajícího se požadovaných číselných hodnot uvedených vlastností, jsou požadavky na vlastnosti betonářské výztuže, které lze použít při navrhování podle ČSN EN 1992-1-1, uvedeny v normativní Příloze C normy ČSN EN 1992-1-1 [11] – viz tab. 2.3. 17

Materiály, krytí výztuže betonem Tab. 2.3 Požadované vlastnosti betonářské výztuže (označení viz obr. 2.3) Tyče a vyrovnané Kvantil Výrobek Svařované sítě svitky [%] Třída tažnosti A B C A B C Charakteristická mez kluzu fyk, 400 až 600 5,0 popř. f0,2k [MPa]  1,15 Minimální hodnota  1,15 10  1,05  1,08  1,05  1,08 k = (ft / fy)k  1,35  1,35 10 Charakteristická hodnota uk [%]  2,5  5,0  7,5  2,5  5,0  7,5 Rozmezí únavového napětí 10 (pro N  2·106 cyklů s horní  150 MPa  100 MPa mezí  fyk1) Ohýbatelnost zkouška ohybem3) – Pevnost svaru ve střihu – 0,3 A2) fyk minimum Vložka  Soudržnost: [mm] minimální 5,0 5–6 0,035 vztažná plocha 6,5 – 12 0,040 žebírek fR,min  12 0,056 Max. odchylka Vložka  mm hmotnosti, jed5,0  6,0 8 notlivá vložka  4,5  8 [%] Poznámky: Hodnota  viz národní příloha; doporučená hodnota  = 0,6. A je průřezová plocha drátu. 3) Zkouška zpětným ohybem podle ČSN EN 10080, průměr trnu podle ČSN EN 1992-1-1. 1) 2)

Obr. 2.3 Pracovní diagramy betonářské oceli: a) za tepla válcovaná, b) za studena tvářená

18

Materiály, krytí výztuže betonem Pro výztuže vyráběné v ČR a použitelné při navrhování podle ČSN EN 1992 byla vydána norma ČSN 42 0139 [16], navazující na normu ČSN EN 10080 [15]. Přehled betonářských ocelí vyráběných v ČR podle ČSN 42 0139 je uveden v tab. 2.4. Tab. 2.4 Přehled betonářských ocelí vyráběných v ČR Základní mechanické vlastnosti Značka oceli B420B B500A B500B 3) B550A B550B

Číslo oceli

Re min

Rm / Re 1) min

Agt 1) min

σmax

1.0429 1.0438 1.0439 1.0448 1.0449

MPa 420 500 500 550 550

– 1,08 1,05 1,08 1,05 1,08

% 5,0 2,5 5,0 2,5 5,0

MPa 250 300 300 300 300

Mez únavy 2σa 2) d ≤ 28 mm MPa 170 170 170 170 170

2σa d > 28 mm MPa 150 – 150 – 150

Poznámky: 1) Pro jmenovité průměry d ≤ 5,5 mm platí pro materiál s normální tažností A poměr Rm/Re = 1,03 a Agt = 2,0 %; pro materiál se zvýšenou tažností B je Rm / Re = 1,05 a Agt = 4,0 %. 2) Pro svařované sítě se hodnota 2 σa snižuje na 100 MPa, požaduje-li se u nich stanovení meze únavy. 3) Údaje pro B500B platí i pro 10 505.9.

V normě ČSN 42 0139 jsou uvedeny též některé výztuže vyráběné v zahraničí a dovážené do ČR (např. v Německu, Rakousku apod.), které je možno použít při navrhování podle ČSN EN 1992-1-1. Dovážené výztuže, které nejsou v ČSN 42 0139 uvedeny je nutno prověřit, zda vyhovují normativní Příloze C normy ČSN EN 1992-1-1 – viz tab. 2.3. Modul pružnosti betonářské výztuže Es se uvažuje 200 MPa. Návrhový pracovní diagram betonářské oceli je založen na idealizovaném pracovním diagramu podle obr. 2.4; návrhový diagram lze pak předpokládat: a) se stoupající větví s návrhovým mezním poměrným přetvořením ud a maximálním napětím k fyk / S při poměrném přetvoření uk, kde k = (ft / fy)k; b) s vodorovnou větví bez omezení poměrného přetvoření, kde S je součinitel spolehlivosti výztuže, s se uvažuje pro trvalou a dočasnou návrhovou situaci S = 1,15, pro mimořádnou návrhovou situaci S = 1,0;

ud

návrhové mezní poměrné přetvoření oceli uvedené v národní příloze; doporučená hodnota ud = 0,9 uk .

19


Obr. 2.4 Pracovní diagram betonářské výztuže (pro tah i tlak): A – idealizovaný, B – návrhový

2.3 Předpínací výztuž Ustanovení uvedená ČSN EN 1992-1[11] předpokládají použití předpínací výztuže ve tvaru drátů, tyčí a lan. Základní norma pro předpínací výztuž je EN 10138 (dosud jako prEN). Značka předpínací oceli se podle ČSN EN udává písmenem udávajícím skupinu oceli (předpínací výztuž Y) a pak následuje číslo udávající jmenovitou pevnost oceli v tahu v MPa a dále označení výrobku. Výrobky (předpínací drát, pramence, předpínací tyče) se podle ČSN EN třídí s přihlédnutím k:  mezi pevnosti, která je vyjádřena charakteristickou hodnotou smluvní meze kluzu 0,1 %, tj. fp0,1k (napětí při trvalém protažení 0,1 %);  charakteristické hodnotě poměru pevnosti v tahu a smuvní meze kluzu (fpk / fp0,1k);  charakteristické hodnotě poměrného protažení při maximálním zatížení (uk);  třídě relaxačního chování (třída 1 – dráty a lana běžné, třída 2 – dráty a lana s nízkou relaxací, třída 3 tyče);  rozměru;  charakteristice povrchu. Pracovní diagram typické předpínací oceli je uveden na obr. 2.5.

Obr. 2.5 Pracovní diagram pro předpínací oceli (hodnoty pro tahové napětí a přetvoření) 20

Materiály, krytí výztuže betonem Požadované hodnoty lze stanovit z hodnot uvedených v EN 10138; tato norma uvádí maximální sílu Fm a charakteristickou hodnotu zkušební síly Fp0,1 při trvalém protažení 0,1 %, obě hodnoty jsou založeny na sledování dlouhodobé úrovně kvality výroby. Při navrhování betonových konstrukcí používáme však charakteristickou zkušební mez fp0,1k a charakteristickou tahovou pevnost fpk, založenou pouze na výztuži použité v konstrukci. Neexistuje přímý vztah mezi soubory těchto dvou hodnot. Charakteristické hodnoty zkušební síly Fp0,1k podělené průřezovou plochou označenou v EN 10138 jako Sn, spolu s metodami zkoušení a ověřování, poskytují dostačující ověření i pro hodnotu fp0,1k, která se stanoví jako Fp0,1k / Sn. Předpínací ocel se nesmí svařovat, pouze lana mohou obsahovat vystřídané svary, které však musí být provedeny před tažením za studena. Návrhový pracovní diagram předpínací oceli je založen na idealizovaném pracovním diagramu s mezí fp0,1k a mezním poměrném přetvoření uk – viz obr. 2.6; návrhový pracovní diagram lze pak předpokládat: a) se stoupající větví s návrhovým mezním poměrným přetvořením ud a maximálním napětím odvozeným z hodnoty fpk / S uvažované při mezním poměrném přetvoření uk viz obr. 2.6; b) nebo s vodorovnou větví s návrhovou mezí fp0,1k / S bez omezení poměrného přetvoření; kde S je učinitel spolehlivosti výztuže, s se uvažuje pro trvalou a dočasnou návrhovou situaci S = 1,15, pro mimořádnou návrhovou situaci S = 1,0; ud návrhové mezní poměrné přetvoření oceli, uvedené v národní příloze; doporučená hodnota ud = 0,9 uk ; pokud nejsou známy přesnější hodnoty, lze uvažovat ud = 0,02 a fp0,1k / fpk = 0,9. Modul pružnosti předpínací výztuže Ep pro dráty a tyče je 205 GPa, pro lana 195 GPa.

Obr. 2.6 Pracovní diagram předpínací oceli v tahu: A – idealizovaný, B – návrhový

2.4 Krytí výztuže betonem Betonová krycí vrstva – nejmenší vzdálenost mezi povrchem výztuže (včetně třmínků a spon) a povrchem betonu.

21

Materiály, krytí výztuže betonem Jmenovitá hodnota tloušťky betonové krycí vrstvy cnom se stanoví jako součet minimální hodnoty krytí cmin a přídavku na návrhovou odchylku (přihlížející k možné toleranci tloušťky krycí vrstvy při provádění) cdev, tedy cnom = cmin + cdev

(2.20)

kde cmin je minimální hodnota krytí (stanoveného s přihlédnutím k soudržnosti a ke stupni vlivu prostředí); cdev přídavek na návrhovou odchylku. Hodnota cmin se stanoví jako největší z hodnot vyhovujících požadavkům soudržnosti a podmínkám prostředí cmin = max (cmin,b ; cmin,dur + cdur, – cdur,st – cdur,add ; 10 mm) kde cmin,b je cmin,dur cdur, cdur,st cdur,add

(2.21)

minimální krycí vrstva s přihlédnutím k požadavku soudržnosti; minimální krycí vrstva s přihlédnutím k podmínkám prostředí; přídavná hodnota z hlediska spolehlivosti; redukce minimální krycí vrstvy při použití nerezové oceli; redukce minimální krycí vrstvy při použití dodatečné ochrany (např. povlak výztuže).

Dále je třeba zkontrolovat, zda jmenovitá hodnota betonové krycí vrstvy podélné výztuže (viz obr. 2.7) cnom je větší nebo rovna jmenovité hodnotě krycí vrstvy třmínků cnom,sw zvětšené o profil třmínků sw, tedy musí platit cnom  cnom,sw + sw. Na výkresech se pak uvádí návrhová hodnota c tloušťky betonové krycí vrstvy výztuže nejbližší k povrchu betonu, a to s ohledem na výšku vyráběných distančních podložek. Návrhovou hodnotu c je třeba zkotrolovat i z hlediska požární odolnosti, musí platit a  amin – obr. 2.7 (viz ČSN EN 1992-1-2 [12]).

Obr. 2.7 Tloušťka betonové krycí vrstvy Minimální hodnota cmin,b krycí vrstvy s přihlédnutím k soudržnosti se uvažuje pro betonářskou výztuž cmin,b   nebo n ,

(2.22a)

cmin,b,  ( + 5 mm) nebo (n + 5 mm) při dg  32 mm,

(2.22b)

kde  je dg 22

průměr výztužného prutu, n náhradní průměr skupinové vložky; největší jmenovitý rozměr zrna kameniva;

Materiály, krytí výztuže betonem pro předem předpínané vložky: průměr kruhového kanálku; u obdélníkového kanálku – větší z hodnot: menší rozměr, 0,5 většího rozměru; pro dodatečně předpínané vložky: 1,5 násobek průměru lana nebo hladkého drátu, 2,5 násobek průměru drátu s vtisky, maximální hodnota je 80 mm. Minimální hodnota cmin,dur krycí vrstvy se volí s přihlédnutím ke stupňům vlivu prostředí (viz tab. 2.5 a obr. 2.8) a ke klasifikaci konstrukcí. Klasifikace konstrukcí se provádí s přihlédnutím ke konstrukční třídě, která zohledňuje požadovanou životnost, použitou pevnostní třídu betonu, druh konstrukce a případnou zvláštní kontrolu kvality při výrobě. Informativní návrhová životnost je uvedena v tab. 2.6. Pro krytí výztuže u budov a dalších běžných staveb lze uvažovat návrhovou životnost 50 let (viz změna národní přílohy ČSN EN 1990 [1]). Pro návrhovou životnost 50 let se uvažuje třída konstrukce S4 při indikativních pevnostních třídách betonu, uvedených v tab. 2.7. Možné úpravy tříd konstrukce jsou uvedeny v tab. 2.8. Doporučené hodnoty cmin,dur pro betonářskou výztuž jsou pak uvedeny v tab. 2.9, pro předpínací výztuž v tab. 2.10.

Obr. 2.8 Příklad přiřazení stupňů vlivu prostředí jednotlivým betonovým prvkům v obytné budově

23

Materiály, krytí výztuže betonem Tab. 2.5 Stupně vlivu prostředí vzhledem k podmínkám prostředí podle ČSN EN 206-1 [13] Označení Popis prostředí Informativní příklady prostředí prostředí 1. Bez rizika poškození Beton bez výztuže nebo X0 Beton uvnitř budov s nízkou vlhkostí vzduchu s výztuží v suchém prostředí 2. Koroze způsobená karbonatací Beton uvnitř budov s nízkou vlhkostí vzduchu, XC1 Suché, stále mokré beton trvale ponořený ve vodě Povrchy betonů vystavené dlouhodobému působení XC2 Mokré, občas suché vody; většina základů Beton uvnitř budov se střední nebo velkou vlhkostí XC3 Středně vlhké vzduchu; venkovní beton chráněný proti dešti Povrchy betonů ve styku s vodou, ne však ve stupni XC4 Střídavě mokré a suché vlivu prostředí XC2 3. Koroze způsobená chloridy Povrchy betonů vystavené chloridům rozptýleným XD1 Středně vlhké ve vzduchu Plavecké bazény; betonové součásti vystavené XD2 Mokré, zřídka suché působení průmyslových vod obsahujících chloridy Části mostů vystavené postřiku obsahujícímu chloXD3 Střídavě mokré a suché ridy; vozovky; desky parkovišť 4. Koroze způsobená chloridy z mořské vody Vystavené slanému vzduchu, XS1 ale ne ve styku s mořskou Stavby na mořském pobřeží nebo v jeho blízkosti vodou XS2 Trvale ponořené Části staveb na moři XS3 Smáčené a ostřikované přílivem Části staveb na moři 5. Poškození betonu – střídavé působení mrazu a rozmrzávání Mírně nasycen vodou, XF1 bez rozmrazovacích proSvislé betonové povrchy vystavené dešti a mrazu středků Svislé betonové povrchy konstrukcí pozemních Mírně nasycen vodou, komunikací vystavené mrazu a rozmrazovacím XF2 s rozmrazovacími prostředky prostředkům rozptýleným ve vzduchu Značně nasycen vodou, bez Vodorovné betonové povrchy vystavené dešti a XF3 rozmrazovacích prostředků mrazu Vozovky a mostovky vystavené rozmrazovacím Značně nasycen vodou, prostředkům; betonové povrchy vystavené přímému XF4 s rozmrazovacími prostředky ostřiku rozmrazovacími prostředky a mrazu; omývaná část staveb na moři vystavená mrazu 6. Poškození betonu – chemické napadení XA1 Slabě agresivní prostředí Přírodní zemina a spodní voda XA2 Středně agresivní prostředí Přírodní zemina a spodní voda XA3 Vysoce agresivní prostředí Přírodní zemina a spodní voda

24

Materiály, krytí výztuže betonem Tab. 2.6 Informativní návrhové životnosti podle ČSN EN 1990[1] Kategorie návrhové životnosti 1 2 3 4 5

Informativní návrhová životnost (v letech) 10 10 až 25 15 až 30 50 100

Příklady dočasné konstrukce1) vyměnitelné části konstrukce zemědělské a obdobné stavby budovy a další běžné stavby monumentální stavby, mosty

Poznámka: 1) Konstrukce nebo jejich části, které mohou být demontovány s předpokladem dalšího použití, se nemají považovat za dočasné.

Tab. 2.7 Indikativní pevnostní třídy

[ČSN EN 1992-1-1 [11] Tabulka E.1 CZ] Stupně vlivu prostředí podle tab. 2.5

Koroze koroze vyvolaná karbonatací XC1 XC2 XC3 Indikativní pevnostní třída Poškození betonu

C16/20 bez rizika X0

Indikativní pevnostní třída

C20/25

C25/30

koroze vyvolaná chloridy XD1 XD2 XD3

XC4 C30/37

C30/37

střídavé působení mrazu a rozmrzávání

C12/15

C30/37

C35/45

chemické napadení

XF1

XF2

XF3

XF4

XA1

XA2

XA3

C25/30

C25/301)

C25/301)

C30/371)

C25/30

C30/37

C35/45

Poznámka: 1) Beton musí být provzdušněn (provzdušnění min. 4 %), lze použít též neprovzdušněný beton o 1 třídu vyšší.

Tab. 2.8 Doporučená úprava tříd konstrukce [ČSN EN 1992-1-1 [11] Tabulka 4.3CZ] (pro návrhovou životnost 50 let je třída konstrukce S4) Kritérium Návrhová životnost 100 let Pevnostní třída 1) Deskové konstrukce (poloha výztuže není ovlivněna výrobním postupem) Zajištěna zvláštní kontrola kvality výroby betonu

X0 zvětšit třídu o 2

XC1 zvětšit třídu o 2

Třída konstrukce Stupeň vlivu prostředí podle tab. 2.5 XC2 XC3 XC4 XD1 zvětšit zvětšit zvětšit zvětšit třídu o 2 třídu o 2 třídu o 2 třídu o 2

 C20/25 zmenšit třídu o 1








zmenšit třídu o 1
















XD2 zvětšit třídu o 2

XD3 zvětšit třídu o 2

25

Materiály, krytí výztuže betonem Poznámka k tab. 2.8: 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) – viz ČSN EN 261-1 13.

Tab. 2.9 Minimální hodnoty krytí cmin,dur požadované z hlediska trvanlivosti pro betonářskou výztuž [ČSN EN 1992-1-1 [11]] Konstrukční třída 1 2 3 4 5 6

X0 10 10 10 10 15 20

Požadavek prostředí pro cmin,dur [mm] Stupeň prostředí podle tab. 2.5 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS3 10 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 35 10 20 25 30 35 40 15 25 30 35 40 45 20 30 35 40 45 50 25 35 40 45 50 55

Tab. 2.10 Minimální hodnoty krytí cmin,dur požadované z hlediska trvanlivosti pro předpínací výztuž [ČSN EN 1992-1-1 [11]] Konstrukční třída 1 2 3 4 5 6

X0 10 10 10 10 15 20

Požadavek prostředí pro cmin,dur [mm] Stupeň prostředí podle tab. 2.5 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS3 15 20 25 30 35 40 15 25 30 35 40 45 20 30 35 40 45 50 25 35 40 45 50 55 30 40 45 50 55 60 35 45 50 55 60 65

Hodnoty cdur, , cdur,st , cdur,add se obvykle uvažují rovny 0. Určení přídavku na návrhovou odchylku cdev Při návrhu nominální tloušťky krycí vrstvy cnom je třeba přihlédnout k možné toleranci krytí uvedeného v normě pro provádění. Pro pozemní stavby je hodnota této tolerance cdev udána v normě ČSN EN 13670 doporučenou hodnotou 10 mm. Podle čl. NA 2.24 ČSN EN 1992-1-1 lze u pozemních staveb uvažovat cdev = 5 mm, avšak za předpokladu řádné a na dodavateli nezávislé kontroly precizního uložení výztuže. Splnění precizního uložení výztuže lze zajistit splněním požadavků na fixaci výztuže, uvedených v tab. 2.11. Dále distanční tělíska musí mít certifikát s garantovanou dostatečnou pevností (doporučuje se test celistvosti na min. 2,5násobek hmotnosti armatury). U desek vzájemné umístění distančních prvků pro zajištění spodní vrstvy a polohy horní vrstvy výztuže musí respektovat tuhost spodní výztuže. Bednění musí být rovinné, tělíska se nesmí zabořit do bednění. 26

Materiály, krytí výztuže betonem Tab. 2.11 Zajištění polohy výztuže v konstrukčních prvcích [ČSN EN 1992-1-1[11] tab. NAD.1]

Pokud při výrobě prefabrikátů je uplatněn systém zajištění kvality zahrnující opatření pro zajištění tloušťky betonové krycí vrstvy, pak lze uvažovat 10 mm  cdev  5 mm. Při odmítání prvků nesplňujících požadavky na požadovanou tloušťku krycí vrstvy pak lze při návrhu toleranci redukovat a uvažovat 5 mm  cdev  0 mm. 27

Materiály, krytí výztuže betonem Při betonáži na upravený povrch zeminy se doporučuje minimální tloušťka betonové krycí vrstvy 45 mm, při betonáži na neupravený povrch zeminy pak 75 mm. Postup stanovení krycí vrstvy výztuže je uveden na obr. 2.9 a 2.10. Start Stupeň vlivu prostředí (tab. 2.5), návrhová životnost (tab. 2.6), navržená třída betonu, max. jmenovitý profil kameniva d g Zvolíme  nosné výztuže

cmin, b  

při d g  32 mm

cmin, b    5 mm při d g  32 mm Stanovíme doporučenou třídu betonu s přihlédnutím ke stupni vlivu prostředí (tab. 2.7)

Doporučená třída betonu  navržená třída betonu

ne

Doporučená třída betonu  navržená třída betonu

ano Stanovení cmin,dur a) stanovíme úpravu základní třídy konstrukce S4 s přihlédnutím ke stupni vlivu prostředí v závislosti na: návrhové životnosti, navržené třídě betonu, charakteru konstrukce, popř. zvláštní kontrole výroby (tab. 2.8) b) pro stanovenou třídu konstrukce s přihlédnutím ke stupni vlivu prostředí určíme c min,dur (tab 2.9) za předpokladu

cdur,   cdur, st  cdur, add  0 c min  max ( cmin, b , cmin, dur , 10 mm)

Desková konstrukce

ne

Vývojový diagram D2 krytí

ano

cdev  10 mm při splnění čl. NA 2.24 ČSN EN 1992-1-1

cdev  5 mm

(viz tab. 2.11)

cnom  cmin  cdev c  cnom Konec

Obr. 2.9 Vývojový diagram D1 – stanovení tloušťky krycí vrstvy železobet. deskových prvků 28

Materiály, krytí výztuže betonem Start Podle vývojového diagramu D1 stanovíme cmin pro  nosné výztuže Zvolíme sw (třmínkové výztuže) a podle vývojového diagramu D1 stanovíme pro  sw hodnotu cmin , kterou označíme cmin,sw

cdev  10 mm při splnění čl. NA 2.24 ČSN EN 1992-1-1

cdev  5 mm

(viz tab. 2.11)

cmin,sw  sw  cmin

ne

cnom  cmin, sw  cdev

ano

cnom  cmin  sw  cdev c  cnom Konec

Obr. 2.10 Vývojový diagram D2 – stanovení tloušťky krycí vrstvy železobet. tyčových prvků

2.5 Příklady stanovení krycí vrstvy výztuže 2.5.1 Deska Stanovte krycí vrstvu výztuže desky (viz obr. 2.11) z betonu C25/30, nacházející se uvnitř obytné budovy.

Obr. 2.11 Průřez deskou Krycí vrstva výztuže Předpoklad:  = 10 mm cnom = cmin + cdev 29

Materiály, krytí výztuže betonem cmin = max{cmin,b; cmin,dur +  cdur,γ –  cdur,st –  cdur,add; 10 mm} cmin,b:

cmin,b  ; cmin,b = 10 mm

cmin,dur: podle tab. 2.5 – uvnitř budovy: třída vlivu prostředí XC1; podle tab. 2.6 – obytná budova: životnost 50 let; podle tab. 2.7 – požadovaná třída betonu pro prostředí XC1 C16/20  C25/30; podle tab. 2.8 – konstrukční třídu S4 (životnost 50 let) lze s ohledem na uvažovanou třídu betonu snížit na S3; podle tab. 2.9 pro XC1 a konstrukční třídu S3: cmin,dur = 10 mm;  cdur,γ;  cdur,st;  cdur,add uvažujeme rovné nule; cmin = max{10; 10 + 0 – 0 – 0; 10} = 10 mm Při splnění podmínek uvedených v čl. NA 2.24 ČSN EN 1992-1-1 [11] lze uvažovat:  cdev = 5 mm cnom = cmin + cdev = 10 + 5 = 15 mm Volíme c = 15 mm Na výkresech bude uvedeno: krytí výztuže 15 mm – nutno splnit podmínky uvedené v čl. NA 2.24 ČSN EN 1992-1-1 [11]

2.5.2 Trám Stanovte krycí vrstvu výztuže trámu (viz obr. 2.12) z betonu C30/37, nacházejícího se na volném prostranství.

Obr. 2.12 Příčný řez trámem Krycí vrstva výztuže Předpoklad:  = 20 mm (podélná výztuž); sw = 6 mm (třmínky) cnom = cmin + cdev cmin = max{cmin,b; cmin,dur +  cdur,γ –  cdur,st –  cdur,add; 10 mm} 30

Materiály, krytí výztuže betonem v dalším uvažujeme hodnoty  cdur,γ ;  cdur,st ;  cdur,add rovné nule Podélná výztuž cmin,b:

cmin,b   ; cmin,b = 20 mm

cmin,dur: podle tab. 2.5 – volné prostranství: třída vlivu prostředí XC4, XF1, (XF3 horní povrch trámu); podle tab. 2.6 – běžná stavba: životnost 50 let; podle tab. 2.7 – požadovaná třída betonu pro prostředí: XC4 C30/37, XF1 C25/30, ( XF3 C30/37) – třída betonu C 30/37 vyhoví; podle tab. 2.8 úpravy nepřipadají v úvahu, konstrukce náleží do konstrukční třídy S4 (životnost 50 let); podle tab. 2.9 pro XC4 a konstrukční třídu S4: cmin,dur = 30mm; cmin = max{20; 30 + 0 – 0 – 0; 10} = 30 mm Třmínky cmin,b: cmin,b  sw; cmin,b = 6 mm cmin,dur = 30 mm; cmin,sw = max{6; 30 + 0 – 0 – 0; 10} = 30 mm Kontrola cnin,sw + sw = 30 + 6 = 36 mm  cnom = 30 mm  o krytí rozhodují třmínky Výsledné krytí třmínků při uvažování  cdev = 10 mm c ≥ cnom = cmin,sw + cdev = 30 + 10 = 40 mm, volíme c = 40 mm na výkresech bude uvedeno: krytí třmínků 40 mm Vzdálenost povrchu podélné výztuže od povrchu betonu bude c + sw = 40 + 6 = 46 mm d1 = d2 = 46 + 0,5 · 20 = 56 mm; d = h – d1 = 0,500 – 0,056 = 0,444 m

31

Materiály, krytí výztuže betonem 2.5.3 Sloup Stanovte krycí vrstvu výztuže sloupu (viz obr. 2.13) z betonu C25/30, nacházejícího se uvnitř administrativní budovy.

Obr. 2.13 Průřez sloupu Krycí vrstva výztuže Předpoklad:  = 25 mm (podélná výztuž); sw = 6 mm (třmínky) cnom = cmin + cdev cmin = max{cmin,b; cmin,dur +  cdur,γ –  cdur,st –  cdur,add; 10 mm} v dalším uvažujeme hodnoty  cdur,γ ;  cdur,st ;  cdur,add rovné nule Podélná výztuž cmin,b:

cmin,b  ; cmin,b = 25 mm

cmin,dur: podle tab. 2.5 – uvnitř budovy: třída vlivu prostředí XC1; podle tab. 2.6 – administrativní budova: životnost 50 let; podle tab. 2.7 – požadovaná třída betonu pro prostředí XC1 C16/20  C25/30; podle tab. 2.8 – konstrukční třídu S4 (životnost 50 let) lze s ohledem na uvažovanou třídu betonu snížit na S3; podle tab. 2.9 pro XC1 a konstrukční třídu S3: cmin,dur = 10 mm; cmin = max{25; 10 + 0 – 0 – 0; 10} = 25 mm Třmínky cmin,b: cmin,b  sw; cmin,b = 6 mm cmin,dur = 10mm cmin,sw = max{6; 10 + 0 – 0 – 0; 10} = 10 mm Kontrola cmin,sw + sw = 10 + 6 = 16 mm  cmin = 25 mm  o krytí rozhoduje podélná výztuž

32

Materiály, krytí výztuže betonem Výsledné krytí třmínků při uvažování  cdev = 10 mm je c ≥ cnom = cmin – sw + cdev = 25 – 6 + 10 = 29 mm; volíme c = 30 mm na výkresech bude uvedeno: krytí třmínků 30 mm Vzdálenost povrchu podélné výztuže od povrchu betonu bude c + sw = 30 + 6 = 36 mm d1 = d2 = 36 + 0,5 · 25 = 48 mm; d = h – d1 = 0,400 – 0,048 = 0,352 m Poznámky: 1) Doporučuje se zkontrolovat vždy tloušťku betonové krycí vrstvy s ohledem na požadovanou požární odolnost, a to podle tabulek uvedených v ČSN EN 1992-1-2 [12]. S přihlédnutím k požární odolnosti se kontroluje vzdálenost těžiště výztuže od nejbližšího povrchu betonu, jak je uvedeno v kap. 10 této příručky. 2) Krycí vrstvu třmínků se doporučuje zaokrouhlovat na 5 mm s ohledem na vyráběné podložky výztuže.

33

2 Materiály, krytí výztuže betonem

Recommend Documents