Beton jako materiał

konstrukcyjny

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego

betonu

Badania Dantu

Badamy i określamy wielkości średnie!

Wytrzymałościowe

cechy
stwardniałego betonu

Czynniki wpływające

na wyniki
-

proporcje i wymiary

próbek
- prędkość

przykładania

obciążenia
- sposób przekazania

obciążenia

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Wpływ prędkości przyrastania odkształcenia

wg Rüscha

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu – wpływ

czasu

przykładania obciązenia

odkształcenie

w

zg

lę

d

n

e

n

a

p

rę

że

n

ie

granica pełzania

granica zniszczenia

Graniczne odkształcenia betonu

przy osiowym ściskaniu - wg Rüscha

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Sposób przekazywania obciążenia –

czy obie

próbki zniszczą się przy takim samym

obciążeniu?
(Zakładamy, że beton jest taki sam)

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Rodzaje próbek

max ziarno, mm

współczynnik

przeliczeniowy
a=100mm 16mm

0,90

a=150mm 32mm

1,00

a=200mm 63mm

1,05

Wymagania normowe:

obciążenie przez sztywne płyty

stalowe

(wpływ tarcia jest uwzględniony we

współczynnikach przeliczeniowych)

ustawienie próbki jak na rysunku
prędkość przyrostu naprężenie 0,5 

0,1MPa/s

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Rodzaje

próbek

f

c,cube

= 1,15f

160

f

c,cube

= 1,25f

c

Φ160 mm – próbka

już nie używana

Próbki podstawowe:
Walec 150/300
Kostka o boku 150 mm

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Zależności σ-ε dla betonów o różnej

wytrzymałości

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcenia sprężyste próbki betonowej przy

ściskaniu

a) pojedyncza pętla histerezy b) pętle histerezy

pod

obciążeniem

cyklicznym

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Wytrzymałość betonu na rozciąganie

–

rozciąganie

bezpośrednie

Trudność – uzyskanie osiowego obciążenia

c

u

ax

,

ct

A

P

f



Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Wytrzymałość betonu na rozciąganie

–

metoda

rozłupywania

б

ct,sp

= 2 P

n

/ (л D l)

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Wytrzymałość betonu na rozciąganie

–

metoda

zginania

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Klasy betonu

PN-EN 2008 PN 2002

C12/15

B15

C16/20

B20

C20/25

B25

C25/30

B30

C30/37

B37

C35/45

B45

C40/50

B50

C44/55

B55

C50/60

B60

C55/67
C60/75

np. C30/37

C70/85

f

ck

= 30MPa

C80/95

f

ck,cube

= 37MPa

C90/105

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Wytrzymałości przypisane klasom betonu



Wytrzymałość charakterystyczna walcowa na

ściskanie f

ck

 Wytrzymałość średnia w zależności od

charakterystycznej walcowej f

cm

]

MPa

[

8

f

f

ck

cm





Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu



Wytrzymałość średnia na rozciąganie

w zależności od

charakterystycznej walcowej

dla ≤ C50/60

dla > C50/60



Wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie

w

zależności od
średniej

kwantyl 5%

kwantyl 95%



Wytrzymałość średnia a wytrzymałość z próby

rozłupywania



Wytrzymałość średnia na rozciąganie przy zginaniu

elementów zbrojonych

f

ctm,f

= max [ (1,6 – h/1000) f

ctm

; f

ctm

]

h – wysokość elementu w mm

]

MPa

[

f

30

,

0

f

3

/

2

ck

ctm



ctm

05

,

0

ctk

f

70

,

0

f



sp

,

ctm

ctm

f

9

,

0

f



]

MPa

[

)

f

1

,

0

1

ln(

12

,

2

f

cm

ctm





ctm

95

,

0

ctk

f

3

,

1

f



Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcenia doraźne – zależność σ – ε

i moduł sprężystości E

cm





MPa

w

f

]

GPa

[

f

1

,

0

22

E

cm

3

,

0

cm

cm



Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcenia betonu

współczynnik odkształcenia poprzecznego

współczynnik liniowej rozszerzalności

termicznej

2

,

0



c



K

/

10

10

6

t











beton zarysowany

0

c





Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcenia reologiczne (opóźnione) to
skurcz i pełzanie

Schemat odkształceń

Oznaczenia odkształceń

betonu wg fib Bulletin

No 51

Shrinkage – skurcz
Creep - pełzanie

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona – pełzanie



Odkształcenia pełzania

Współczynnik pełzania

Pełzanie:
liniowe
nieliniowe

Miarą
pełzania
jest

współczynni
k pełzania

ce

cc

0

c

/

)

t

,

(













Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

pełzanie



Co wpływa na odkształcenia pełzania?

-

wiek betonu w chwili obciążenia

↓

- wilgotność względna powietrza

↓

-

wytrzymałość betonu ↓

- pole powierzchni przekroju i stopień wystawienia
powierzchni na bezpośredni kontakt z
powietrzem

- rodzaj cementu i temperatura, w której

twardnieje beton

- okres trwania obciążenia

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

pełzanie



Odkształcenia pełzania

W funkcji czasu

c

c

0

0

cc

E

)

t

,

(

)

t

,

(













Przy 

c

=const







































45

,

0

)

t

(

f

5

,

1

exp

)

t

,

(

)

t

,

(

0

ck

c

0

0

nl

Jeżeli 

c

>0,45f

ck

(t

0

)

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

pełzanie wg PN-

EN

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

skurcz wg PN-EN

Na całkowite odkształcenie skurczowe składają

się dwa składniki:



Odkształcenie skurczowe spowodowane

wysychaniem

Odkształcenie rozwija się powoli, bo jest funkcją
migracji wody przez stwardniały beton

W PN-EN podane są oczekiwane wartości średnie
tego odkształcenia, ze współczynnikiem zmienności
około 30%


Odkształcenie skurczu autogenicznego

(samorodnego)

Odkształcenie rozwija się w czasie twardnienia
betonu, główna jego część powstaje w pierwszych
dniach po ułożeniu betonu.

Skurcz autogeniczny jest liniową funkcją
wytrzymałości betonu.

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

skurcz

 Wpływ sposobu pielęgnacji świeżego betonu na

skurcz

według
Aitcin’a

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

skurcz od

wysychania

Porównanie skurczu betonu zwykłego NSC

(Normal Strength Concrete) i betonu o wysokiej

wytrzymałości HSC

Shrinkage =

skurcz

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona –

skurcz



Skurcz plastyczny

- gwałtowne odparowanie wody z betonu
będącego jeszcze w stanie plastycznym, tzn. w
niedługim czasie po uformowaniu

- sprzyjające warunki: słońce, wiatr, niska
wilgotność

- środki zapobiegawcze:
- ciągłe zraszanie mgiełką wodną
- natychmiastowe przykrycie folią

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona

–

współczynniki pełzania wg PN

2002

Wytrzymałościowe cechy stwardniałego betonu

Odkształcalność opóźniona

–

odkształcenia skurczowe wg

PN 2002

Wytrzymałość i

odkształcalność

betonu w warunkach

pożaru

Porównanie

odkształceń betonu

zwykłego i lekkiego

Porównanie odkształceń skurczu betonu zwykłego

i lekkiego

pęcznienie

skurcz