Skurcz betonu (shrinkage) – zmniejszenie objętości betonu ze zmianą zawartości wody
Skurcz autogeniczny – wynik samosuszenia się betonu, czyli wyparowywania wody z porów kapilarnych podczas hydratacji cementu; pojawia się przede wszystkim w dużych masach betonu i ma charakter skurczu objętościowego, ale w praktyce wyraża się go w postaci skurczu liniowego
Skurcz od wysychania – spowodowany ubytkiem wody z betonu, który jest na powietrzu nienasyconym parą wodną i może trwać do kilkudziesięciu lat, zależy m.in. od temperatury otoczneia, wilgotności, wymiarów elementu, kształtu elementu
- jest to proces związany z utratą wody w czasie
- 80% skurczu jest realizowane podczas pierwszych 3 miesięcy
Czynniki determinujące skurcz:
1) Ilość cementu i wskaźnik W/C – im więcej cementu tym skurcz wzrasta
2) Duża zawartość pyłów i wysoki punkt piaskowy
3) Ilość zaczynu (bet ciekłe i wodniste -> większy skurcz)
4) Pielęgnacja betonu
- pierwsze 7 dni – staranna, pielęgnacja i ochrona przed nasłonecznieniem,
- do zbiorników – pielęgnacja mokra 21 dni
Konsekwencje skurczu:
1) w elementach żelbetowych naprężenia wstępne
2) w zbrojeniu ściskające, w betonie rozciągające
3) naprężenia sumują się z naprężeniami od obciążeń
4) w elementach słabozbrojonych – duże ściskające naprężenia wstępne w stali i nieznaczne naprężenia rozciągające w betonie
5) gdy duży stopień zazbrojenia – w prostopadłych przekrojach mogą wystąpić rysy skurczowe
6) w elem. Osowo ściskanym spadek naprężeń ściskających w betonie i wzrost w stali
7) w elemencie osiowo-rozciąganym – odwrotnie
8) w elemencie nieobciążonym – ściskanie w betonie i rozciąganie w stali
9) straty sił sprężenia w elem. Sprężonych (łączne działanie skurczu i pełzania od 12 do 25% w zależności od stosowanych technologii)
Modelowanie skurczu w obliczeniach statycznych
1) skurcz zbrojonego betonu: 0,15mm/m
2) takie samo skrócenie elementu w skutek obniżenia temp o 15stopni, gdyż wsp rozszerzalności liniowej żelbetu wynosi alfat=0,00001(na 1 stopien C)
3) Dla uproszczenia w konstrukcjach monolitycznych skurcz przyjmuje się za równoznaczny z obniżeniem temperatury:
delta ts = -30oC – konstrukcje monolityczne betonowe
delta ts = -20 oC – konstrukcje monolityczne żelbetowe
delta ts = -(15-10)oC – konstrukcje prefabrykowane żelbetowe
obliczeniowe spadki temperatur (równoważne skurczowi)
Beton:
- średni moduł sprężystości Ecm – określamy w zakresie naprężeń od 0 do 0,4 fcm
- badanie siecznego modułu sprężystości:
- próbka w prasie
- ściskanie
- oklejanie cylindrycznej próbki 3 czujnikami
- silnie
Nośność:
W przypadku dużego mimośrodu zniszczenie następuje w wyniku osiągnięcia przez zbrojenie rozciągane wytrzymałości obliczeniowej.
W przypadku małego mimośrodu zniszczenie następuje na skutek osiągnięcia przez beton wytrzymałości obliczeniowej na ściskanie, przy czym naprężenia w stali w strefie ściskanej osiągną obliczeniową granicę wytrzymałości.
Wymiarowanie:
Zakładamy przypadek „dużego mimośrodu” i pełne wykorzystanie strefy ściskanej. Zbrojenie As2 wyznacza się z równania momentów względem środka ciężkości zbrojenia As1.W praktyce rzadko zakłada się, że przyjęty przekrój zbrojenia As2prov jest dokładnie taki jak obliczony As2 (najczęściej z różnych względów jest większy). Jeżeli przyjęty przekrój zbrojenia As2prov jest większy od wymaganego As2 (np. gdy As2<0) to As2prov >= max{As2;0,5Asmin}
Przypadek małego mimośrodu – w zbrojeniu As1 nie jest osiagnięta granica plastyczności stali, mały mimośród występuje wtedy gry As1<0. Xeff wyznaczamy przy założeniu, że siła w As1=0. Do wyznaczania xeff wykorzystujemy równanie sumy momentów względem As2. Przypadek małego mimośrodu występuje wtedy, gdy xeff<d. „Dopisek: należy zdawać sobie sprawę, że naprężenia w zbrojeniu rozciąganym lub mniej ściskanym nie osiągają wartości fyd i fakt ten należy uwzględnić w obliczeniach.
W zbrojeniu symetrycznym, dla przypadku dużego mimośrodu siły normalne od zbrojenia znoszą się i otrzymujemy problem czysto matematyczny. Jeżeli ksi eff > ksi eff,lim to mamy przypadek małego mimośrodu (nie stosujemy tej metody bo w As2 nie zostanie osiągnięta granica plastyczności)