2 Materiály, krytí výztuže betonem

Transkript

1 2 Materiály, krytí výztuže betonem 2.1 Beton V ČSN EN 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 f ck ke krychelné f ck, cube ); jejich charakteristické vlastnosti jsou uvedeny v tab 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. 12 Tab. 2.1 Pevnostní třídy obyčejných hutných betonů, jejich pevnostní a deformační charakteristiky Třídy betonu f ck [MPa] f ck,cube Vztah [MPa] f cm [MPa] f cm = f ck + 8 (2/3) f ctm = 0,3 f ck C50/60 f ctm 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 f [MPa] ctm = 2,12 ln [l + (f cm / 10)] C50/60 f ctk; 0,05 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 f ctk; 0,05 = 0,7f ctm [MPa] f ctk; 0,95 [MPa] E cm [GPa] c1 [ o / oo ] cu [ o / oo ] c2 [ o / oo ] cu2 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, (0,05 kvantil) f ctk; 0,95 = 1,3f ctm (0,95 kvantil) E cm = 22 (f cm / 10) 0,3 (f ck v MPa) 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 3,50 3,2 3,0 2,8 2,8 2,8 obr. 2.1a 2,00 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 obr. 2.1b [ o / oo ] 3,50 3,1 2,9 2,7 2,6 2,6 obr. 2.1b n 2,00 1,75 1,6 1,45 1,4 1,4 c3 [ o / oo ] cu3 [ o / oo ] 1,75 1,8 1,9 2,0 2,2 2,3 obr. 2.1c 3,50 3,1 2,9 2,7 2,6 2,6 obr. 2.1c

2 Návrhové hodnoty pevnosti betonu jsou udány následovně: a) návrhová pevnost betonu v tlaku f cd f cd = cc f ck / 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 f ctd f ctd = ct f ctk 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) Schéma pracovního diagramu betonu v tlaku pro výpočet účinků zatížení 2.1b) Návrhový parabolicko-rektangulární pracovní diagram betonu v tlaku 2.1c) Návrhový bilineární pracovní diagram betonu v tlaku 2.1d) Rovnoměrné rozdělení napětí v tlačené oblasti betonu MSÚ 13

3 Pevnost betonu v tlaku f cm (t) ve stáří t dní závisí na druhu použitého cementu, teplotě a ošetřování betonu. Pro průměrnou teplotu 20 C a normové podmínky ošetřování je f cm (t) = cc (t) f cm (2.5) kde cc t 28 exp s 1 t 1/ 2 (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); f cm průměrná pevnost betonu v tlaku podle tab Pevnost betonu v tahu f ctm (t) ve stáří t dní je značně závislá na ošetřování betonu, jeho vysychání a rozměrech prvku. Přibližně lze uvažovat f ctm (t) = cc (t) f ctm (2.7) kde = 1 pro t 28 dní; = 2/3 pro t 28 dní. f ctm průměrná pevnost betonu v tahu podle tab Pružné deformace betonu závisejí na jeho složení, zejména kamenivu. Přibližné hodnoty 28 denního modulu pružnosti betonu E cm (sečnového modulu při napětí c = 0,4 f cm ) pro křemenné kamenivo jsou uvedeny v tab 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 E cm (t) ve stáří t dní lze stanovit ze vztahu E cm (t) = (f cm (t) / f cm ) 0,3 E cm (2.8) Pevnost betonu v tahu za ohybu f ctm,fl pro vyztužené prvky závisí na průměrné hodnotě dostředné pevnosti betonu v tahu a na výšce příčného průřezu ctm,fl ctm ctm f =max 1,6 h/1000 f ; f (2.9) kde h je celková výška příčného průřezu prvku v mm. Pevnost betonu v dostředném tahu f ct lze přibližně stanovit z pevnosti betonu v příčném tahu f ct,sp ze vztahu: f ct = 0,9 f ct,sp (2.10) Konečnou hodnotu součinitele dotvarování (, t 0 ) lze určit, pokud není vyžadována větší přesnost, za předpokladu, že v okamžiku začátku zatěžování je c 0,45 f ck (t 0 ) lineární do- 14

4 tvarování přímo z grafů uvedených na obr. 2.2, a to v závislosti na stáří betonu v době zatížení t 0, jmenovitém rozměru příčného průřezu h 0 (průřezová plocha A c podělená polovičním obvodem u / 2) a třídě betonu. Poměrné přetvoření vyvolané dotvarováním betonu cc (, t 0 ) v čase t = při c = konst. je dáno vztahem cc (, t 0 ) = (, t 0 ) / ( c / E cm (t 0 )) (2.11) kde E cm (t 0 ) je modul pružnosti betonu v čase (t 0 ). Pokud c 0, 45 f ck (t 0 ), je třeba uvažovat nelineární dotvarování. Pak k (, t 0 ) = (, t 0 ) exp (1,5 ( k 0,45)) (2.12) kde k je poměr napětí v tlaku c a f ck (t 0 ) charakteristické pevnosti betonu v tlaku v okamžiku zatížení. Přesnější výpočet dotvarování je uveden v příloze B normy ČSN EN [11]. Obr. 2.2 Stanovení součinitele dotvarování (, t 0 ) pro beton v běžném prostředí (v obr. 2.2c) (průsečík přímek 4 a 5 může vycházet i nad přímkou 1) 15

5 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 (, t s ) = cd,0 k h (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 [11]; k h součinitel závislý na jmenovitém rozměru h 0 ; např. při h 0 = 0,1 m je k h = 1,0, při h 0 = 0,2 m je k h = 0,85, při h 0 = 0,3 m je k h = 0,75, h 0 0,5 m k h = 0,70; jmenovitý rozměr příčného průřezu prvku (2A c / u). h 0 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 f ck / f ck,cube MPa] Relativní vlhkost [%] /25 0,62 0,58 0,49 0,30 0, /50 0,48 0,46 0,38 0,24 0, /75 0,38 0,36 0,30 0,19 0, /95 0,30 0,28 0,24 0,15 0, /105 0,27 0,25 0,21 0,13 0,07 0 Hodnotu poměrného smršťování cd (t) vyvozeného vysycháním v časovém intervalu (t, t s ) lze stanovit ze vztahu cd (t) = ds (t, t s ) cd,, (2.15) kde tt, ds s t t s 3 s 0,04 0 tt h (2.16) t je stáří betonu v uvažovaném okamžiku; t s stáří betonu na začátku vysychání (obvykle konec ošetřování betonu); jmenovitý rozměr příčného průřezu prvku (2A c / u). h 0 Hodnotu autogenního smršťování betonu stáří t dnů lze stanovit ze vztahu ca (t) = as (t) ca () (2.17) kde ca () = 2,5 (f ck 10) 10-6 (2.18) as (t) = (1 exp (-0,2 t 0,5 ) (2.19) 16

6 2.2 Betonářská výztuž Ustanovení uvedená v ČSN EN 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 jsou u betonářské výztuže důležité následující charakteristické vlastnosti: Mez kluzu kterou výrobci udávají hodnotou R e. Při navrhování betonových konstrukcí používáme však charakteristickou mez kluzu f yk (podle dřívějšího označení normovou mez kluzu R sn ). U meze kluzu je charakteristická (normová) hodnota udána 5% kvantilem. Neexistuje přímý vztah mezi f yk a hodnotou R e. Metody hodnocení a ověřování meze kluzu R e uvedené v hutních normách poskytují dostačující ověření i pro hodnotu f yk (dříve R sn ); lze tedy uvažovat f yk = R e. Maximální skutečná tahová pevnost f y,max nesmí pak přesáhnout hodnotu 1,3 f yk. Mez kluzu f yk je základní hodnota, ze které vycházíme při navrhování. Tažnost je nově podle EN dána charakteristickými hodnotami uk a (f t / f y ) k. Hodnota uk udává poměrné celkové prodloužení při největším tahovém napětí, dosaženém při trhací zkoušce výztuže; hodnota (f t / f y ) 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 (f t / f y ) 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 předpokládá používání pouze vložek s žebírkovým povrchem. U žebírkových vložek je podle EN soudržnost závislá na vztažné ploše žebírek f R, 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 je předpokládána; povolené postupy svařování jsou uvedeny v této normě s odvoláním na ČSN EN ISO [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 , uvedeny v normativní Příloze C normy ČSN EN [11] viz tab

7 Tab. 2.3 Požadované vlastnosti betonářské výztuže (označení viz obr. 2.3) Výrobek Tyče a vyrovnané Kvantil Svařované sítě svitky [%] Třída tažnosti A B C A B C Charakteristická mez kluzu f yk, popř. f 0,2k [MPa] 400 až 600 5,0 Minimální hodnota 1,05 1,08 1,15 1,15 1,05 1,08 k = (f t / f y ) k 1,35 1,35 10 Charakteristická hodnota uk [%] 2,5 5,0 7,5 2,5 5,0 7,5 10 Rozmezí únavového napětí (pro N cyklů s horní 150 MPa 100 MPa 10 1) mezí f yk Ohýbatelnost zkouška ohybem 3) Pevnost svaru ve střihu 0,3 A 2) f yk minimum Vložka Soudržnost: [mm] minimální 5 6 0,035 vztažná plocha 6,5 12 žebírek f 0,040 R,min 12 0,056 5,0 Max. odchylka hmotnosti, jednotlivá vložka [%] Poznámky: Vložka mm 8 8 6,0 4,5 1) Hodnota viz národní příloha; doporučená hodnota = 0,6. 2) A je průřezová plocha drátu. 3) Zkouška zpětným ohybem podle ČSN EN 10080, průměr trnu podle ČSN EN ,0 Obr. 2.3 Pracovní diagramy betonářské oceli: a) za tepla válcovaná, b) za studena tvářená 18

8 Pro výztuže vyráběné v ČR a použitelné při navrhování podle ČSN EN 1992 byla vydána norma ČSN [16], navazující na normu ČSN EN [15]. Přehled betonářských ocelí vyráběných v ČR podle ČSN je uveden v tab Tab. 2.4 Přehled betonářských ocelí vyráběných v ČR Základní mechanické vlastnosti Mez únavy 2) 1) 1) 2σ Značka Číslo R e R m / R e A a 2σ a gt σ oceli oceli min min min max d 28 d > 28 mm mm MPa % MPa MPa MPa B420B ,08 5, B500A ,05 2, B500B 3) ,08 5, B550A ,05 2, B550B ,08 5, Poznámky: 1) Pro jmenovité průměry d 5,5 mm platí pro materiál s normální tažností A poměr R m /R e = 1,03 a A gt = 2,0 %; pro materiál se zvýšenou tažností B je R m / R e = 1,05 a A gt = 4,0 %. 2) Pro svařované sítě se hodnota 2 σ a snižuje na 100 MPa, požaduje-li se u nich stanovení meze únavy. 3) Údaje pro B500B platí i pro V normě ČSN 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 Dovážené výztuže, které nejsou v ČSN uvedeny je nutno prověřit, zda vyhovují normativní Příloze C normy ČSN EN viz tab Modul pružnosti betonářské výztuže E s 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 f yk / S při poměrném přetvoření uk, kde k = (f t / f y ) 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

9 Obr. 2.4 Pracovní diagram betonářské výztuže (pro tah i tlak): A idealizovaný, B návrhový 2.3 Předpínací výztuž Ustanovení uvedená ČSN EN [11] předpokládají použití předpínací výztuže ve tvaru drátů, tyčí a lan. Základní norma pro předpínací výztuž je EN (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. f p0,1k (napětí při trvalém protažení 0,1 %); charakteristické hodnotě poměru pevnosti v tahu a smuvní meze kluzu (f pk / f p0,1k ); 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 Obr. 2.5 Pracovní diagram pro předpínací oceli (hodnoty pro tahové napětí a přetvoření) 20

10 Požadované hodnoty lze stanovit z hodnot uvedených v EN 10138; tato norma uvádí maximální sílu F m a charakteristickou hodnotu zkušební síly F p0,1 při trvalém protažení 0,1 %, obě hodnoty jsou založeny na sledování dlouhodobé úrovně kvality výroby. Při navrhování betonových konstrukcí používáme však charakteristickou zkušební mez f p0,1k a charakteristickou tahovou pevnost f pk, založenou pouze na výztuži použité v konstrukci. Neexistuje přímý vztah mezi soubory těchto dvou hodnot. Charakteristické hodnoty zkušební síly F p0,1k podělené průřezovou plochou označenou v EN jako S n, spolu s metodami zkoušení a ověřování, poskytují dostačující ověření i pro hodnotu f p0,1k, která se stanoví jako F p0,1k / S n. 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 f p0,1k 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 f pk / S uvažované při mezním poměrném přetvoření uk viz obr. 2.6; b) nebo s vodorovnou větví s návrhovou mezí f p0,1k / 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 f p0,1k / f pk = 0,9. Modul pružnosti předpínací výztuže E p 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

11 Jmenovitá hodnota tloušťky betonové krycí vrstvy c nom se stanoví jako součet minimální hodnoty krytí c min a přídavku na návrhovou odchylku (přihlížející k možné toleranci tloušťky krycí vrstvy při provádění) c dev, tedy c nom = c min + c dev (2.20) kde c min je minimální hodnota krytí (stanoveného s přihlédnutím k soudržnosti a ke stupni vlivu prostředí); c dev přídavek na návrhovou odchylku. Hodnota c min se stanoví jako největší z hodnot vyhovujících požadavkům soudržnosti a podmínkám prostředí c min = max (c min,b ; c min,dur + c dur, c dur,st c dur,add ; 10 mm) (2.21) kde c min,b je minimální krycí vrstva s přihlédnutím k požadavku soudržnosti; c min,dur minimální krycí vrstva s přihlédnutím k podmínkám prostředí; c dur, přídavná hodnota z hlediska spolehlivosti; c dur,st redukce minimální krycí vrstvy při použití nerezové oceli; c dur,add 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) c nom je větší nebo rovna jmenovité hodnotě krycí vrstvy třmínků c nom,sw zvětšené o profil třmínků sw, tedy musí platit c nom c nom,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 a min obr. 2.7 (viz ČSN EN [12]). Obr. 2.7 Tloušťka betonové krycí vrstvy Minimální hodnota c min,b krycí vrstvy s přihlédnutím k soudržnosti se uvažuje pro betonářskou výztuž c min,b nebo n, c min,b, ( + 5 mm) nebo ( n + 5 mm) při d g 32 mm, (2.22a) (2.22b) kde je průměr výztužného prutu, n náhradní průměr skupinové vložky; d g největší jmenovitý rozměr zrna kameniva; 22

12 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 c min,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 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 Možné úpravy tříd konstrukce jsou uvedeny v tab Doporučené hodnoty c min,dur pro betonářskou výztuž jsou pak uvedeny v tab. 2.9, pro předpínací výztuž v tab Obr. 2.8 Příklad přiřazení stupňů vlivu prostředí jednotlivým betonovým prvkům v obytné budově 23

13 Tab. 2.5 Stupně vlivu prostředí vzhledem k podmínkám prostředí podle ČSN EN [13] Označení prostředí Popis prostředí Informativní příklady prostředí 1. Bez rizika poškození X0 Beton bez výztuže nebo s výztuží v suchém prostředí Beton uvnitř budov s nízkou vlhkostí vzduchu 2. Koroze způsobená karbonatací XC1 Suché, stále mokré Beton uvnitř budov s nízkou vlhkostí vzduchu, beton trvale ponořený ve vodě XC2 Mokré, občas suché Povrchy betonů vystavené dlouhodobému působení vody; většina základů XC3 Středně vlhké Beton uvnitř budov se střední nebo velkou vlhkostí vzduchu; venkovní beton chráněný proti dešti XC4 Střídavě mokré a suché Povrchy betonů ve styku s vodou, ne však ve stupni vlivu prostředí XC2 3. Koroze způsobená chloridy XD1 Středně vlhké Povrchy betonů vystavené chloridům rozptýleným ve vzduchu XD2 Mokré, zřídka suché Plavecké bazény; betonové součásti vystavené působení průmyslových vod obsahujících chloridy XD3 Střídavě mokré a suché Části mostů vystavené postřiku obsahujícímu chloridy; 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 prostředků Svislé betonové povrchy vystavené dešti a mrazu XF2 XF3 XF4 Mírně nasycen vodou, s rozmrazovacími prostředky Značně nasycen vodou, bez rozmrazovacích prostředků Značně nasycen vodou, s rozmrazovacími prostředky Svislé betonové povrchy konstrukcí pozemních komunikací vystavené mrazu a rozmrazovacím prostředkům rozptýleným ve vzduchu Vodorovné betonové povrchy vystavené dešti a mrazu Vozovky a mostovky vystavené rozmrazovacím prostředkům; betonové povrchy vystavené přímému 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

14 Tab. 2.6 Informativní návrhové životnosti podle ČSN EN 1990[1] Kategorie návrhové Informativní návrhová životnost životnosti (v letech) Příklady 1 10 dočasné konstrukce 1) 2 10 až 25 vyměnitelné části konstrukce 3 15 až 30 zemědělské a obdobné stavby 4 50 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 Koroze Indikativní pevnostní třída Poškození betonu Indikativní pevnostní třída [ČSN EN [11] Tabulka E.1 CZ] Stupně vlivu prostředí podle tab. 2.5 koroze vyvolaná karbonatací koroze vyvolaná chloridy XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C30/37 C30/37 C35/45 bez střídavé působení mrazu a rozmrzávání chemické napadení rizika X0 XF1 XF2 XF3 XF4 XA1 XA2 XA3 C12/15 C25/30 C25/30 1) C25/30 1) C30/37 1) 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 [11] Tabulka 4.3CZ] (pro návrhovou životnost 50 let je třída konstrukce S4) Kritérium Návrhová životnost 100 let Třída konstrukce Stupeň vlivu prostředí podle tab. 2.5 X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 zvětšit třídu o 2 Pevnostní třída 1) C20/25 Deskové konstrukce (poloha výztuže není ovlivněna výrobním postupem) Zajištěna zvláštní kontrola kvality výroby betonu zvětšit třídu o 2 C25/30 zvětšit třídu o 2 C30/37 zvětšit třídu o 2 C35/45 zvětšit třídu o 2 C40/50 zvětšit třídu o 2 C40/50 zvětšit třídu o 2 C40/50 zvětšit třídu o 2 C45/55 25

15 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 Tab. 2.9 Minimální hodnoty krytí c min,dur požadované z hlediska trvanlivosti pro betonářskou výztuž [ČSN EN [11]] Požadavek prostředí pro c min,dur [mm] Konstrukční Stupeň prostředí podle tab. 2.5 třída X0 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS Tab Minimální hodnoty krytí c min,dur požadované z hlediska trvanlivosti pro předpínací výztuž [ČSN EN [11]] Požadavek prostředí pro c min,dur [mm] Konstrukční Stupeň prostředí podle tab. 2.5 třída X0 XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XS1 XD2/XS2 XD3/XS Hodnoty c dur,, c dur,st, c dur,add se obvykle uvažují rovny 0. Určení přídavku na návrhovou odchylku c dev Při návrhu nominální tloušťky krycí vrstvy c nom je třeba přihlédnout k možné toleranci krytí uvedeného v normě pro provádění. Pro pozemní stavby je hodnota této tolerance c dev udána v normě ČSN EN doporučenou hodnotou 10 mm. Podle čl. NA 2.24 ČSN EN lze u pozemních staveb uvažovat c dev = 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 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

16 Tab Zajištění polohy výztuže v konstrukčních prvcích [ČSN EN [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 c dev 5 mm. Při odmítání prvků nesplňujících požadavky na požadovanou tloušťku krycí vrstvy pak lze při návrhu toleranci redukovat a uvažovat 5 mm c dev 0 mm. 27

17 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 Start Stupeň vlivu prostředí (tab. 2.5), návrhová životnost (tab. 2.6), navržená třída betonu, max. jmenovitý profil kameniva d g Zvolíme nosné výztuže c min,b při c 5 mm při min, b d g 32 d g 32 mm mm Stanovíme doporučenou třídu betonu s přihlédnutím ke stupni vlivu prostředí (tab. 2.7) Doporučená třída betonu navržená třída betonu ano Stanovení c min,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) ne Doporučená třída betonu navržená třída betonu c min c dur, za předpokladu c c max ( c dur, st min,b, c dur, add min, dur 0, 10 mm) ne Desková konstrukce Vývojový diagram D2 krytí ano c dev 10 mm při splnění čl. NA 2.24 ČSN EN cdev 5 mm (viz tab. 2.11) c nom c min c dev c c nom 28 Konec Obr. 2.9 Vývojový diagram D1 stanovení tloušťky krycí vrstvy železobet. deskových prvků

18 Start Podle vývojového diagramu D1 stanovíme c min pro nosné výztuže Zvolíme sw (třmínkové výztuže) a podle vývojového diagramu D1 stanovíme pro sw hodnotu c min, kterou označíme c min,sw c 10 mm dev při splnění čl. NA 2.24 ČSN EN cdev 5 mm (viz tab. 2.11) c c nom ne min, sw sw cmin cnom cmin,sw cdev ano c min sw c dev c c nom Konec Obr Vývojový diagram D2 stanovení tloušťky krycí vrstvy železobet. tyčových prvků 2.5 Příklady stanovení krycí vrstvy výztuže Deska Stanovte krycí vrstvu výztuže desky (viz obr. 2.11) z betonu C25/30, nacházející se uvnitř obytné budovy. Obr Průřez deskou Krycí vrstva výztuže Předpoklad: = 10 mm c nom = c min + c dev 29

19 c min = max{c min,b ; c min,dur + c dur,γ c dur,st c dur,add ; 10 mm} c min,b : c min,b ; c min,b = 10 mm c min,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: c min,dur = 10 mm; c dur,γ ; c dur,st ; c dur,add uvažujeme rovné nule; c min = max{10; ; 10} = 10 mm Při splnění podmínek uvedených v čl. NA 2.24 ČSN EN [11] lze uvažovat: c dev = 5 mm c nom = c min + c dev = = 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 [11] Trám Stanovte krycí vrstvu výztuže trámu (viz obr. 2.12) z betonu C30/37, nacházejícího se na volném prostranství. Obr Příčný řez trámem Krycí vrstva výztuže Předpoklad: = 20 mm (podélná výztuž); sw = 6 mm (třmínky) c nom = c min + c dev c min = max{c min,b ; c min,dur + c dur,γ c dur,st c dur,add ; 10 mm} 30

20 v dalším uvažujeme hodnoty c dur,γ ; c dur,st ; c dur,add rovné nule Podélná výztuž c min,b : c min,b ; c min,b = 20 mm c min,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: c min,dur = 30mm; c min = max{20; ; 10} = 30 mm Třmínky c min,b : c min,b sw ; c min,b = 6 mm c min,dur = 30 mm; c min,sw = max{6; ; 10} = 30 mm Kontrola c nin,sw + sw = = 36 mm c nom = 30 mm o krytí rozhodují třmínky Výsledné krytí třmínků při uvažování c dev = 10 mm c c nom = c min,sw + c dev = = 40 mm, volíme c = 40 mm na výkresech bude uvedeno: krytí třmínků 40 mm Vzdálenost povrchu podélné výztuže od povrchu betonu bude c + sw = = 46 mm d 1 = d 2 = ,5 20 = 56 mm; d = h d 1 = 0,500 0,056 = 0,444 m 31

21 2.5.3 Sloup Stanovte krycí vrstvu výztuže sloupu (viz obr. 2.13) z betonu C25/30, nacházejícího se uvnitř administrativní budovy. Obr Průřez sloupu Krycí vrstva výztuže Předpoklad: = 25 mm (podélná výztuž); sw = 6 mm (třmínky) c nom = c min + c dev c min = max{c min,b ; c min,dur + c dur,γ c dur,st c dur,add ; 10 mm} v dalším uvažujeme hodnoty c dur,γ ; c dur,st ; c dur,add rovné nule Podélná výztuž c min,b : c min,b ; c min,b = 25 mm c min,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: c min,dur = 10 mm; c min = max{25; ; 10} = 25 mm Třmínky c min,b : c min,b sw ; c min,b = 6 mm c min,dur = 10mm c min,sw = max{6; ; 10} = 10 mm Kontrola c min,sw + sw = = 16 mm c min = 25 mm o krytí rozhoduje podélná výztuž 32

22 Výsledné krytí třmínků při uvažování c dev = 10 mm je c c nom = c min sw + c dev = = 29 mm; volíme c = 30 mm na výkresech bude uvedeno: krytí třmínků 30 mm Vzdálenost povrchu podélné výztuže od povrchu betonu bude c + sw = = 36 mm d 1 = d 2 = ,5 25 = 48 mm; d = h d 1 = 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 [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