konstrukcje betonowe zagad.docx

1. Wytrzymałość betonu na ściskanie: gwarantowana, charakterystyczna, obliczeniowa
   Wytrzymałość na ściskanie:

-      podstawowa właściwość mechaniczna betonu

-      zależy od uziarnienia i jakości kruszywa, ilości i jakości cementu oraz wody

-      zależy od technologii produkcji mieszanki betonowej, warunków dojrzewania betonu w konstrukcji, wieku betonu

-      większa wytrzymałość to musi być mniejszy wskaźnik w/c

-      określa się na podstawie badań pobranych próbek betonu

-      wytrzymałość na ściskanie              fc=FAc MPa
F – największa siła przenoszona przez próbkę w czasie badania (siła niszcząca [N])
Ac – pole powierzchni próbki [mm2]

-      fc, cube – wytrzymałość na ściskanie badane na próbkach sześciennych

-      fc, cyl – wytrzymałość na ściskanie badane na próbkach walcowych

-      na podstawie fc, cube i fc, cyl ustala się klasę betonu

-      fck – wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie, za podstawę klasyfikacji określa się badanie próbek walcowych i sześciennych

-      fc,G cube – wytrzymałość gwarantowana betonu na ściskanie, określana z badań próbek sześciennych, gwarantowana przez producenta mieszanki betonowej

-      klasę betonu na ściskanie określa się przez:
C15/20  -  fck, cube  = fck,G cube                            1MPa = 1N/mm2
fck, cyl

-      wytrzymałość obliczeniowa betonu na ściskanie fcd i na rozciąganie fctd

αcc – współczynnik uwzględniający wpływ obciążenia długotrwałego na wytrzymałość obliczeniową betonu na ściskanie

αct – współczynnik uwzględniający wpływ obciążenia długotrwałego na wytrzymałość obliczeniową betonu na rozciąganie

γc – częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla betonu

2.         Wytrzymałość betonu na rozciąganie

-      charakterystyczna  fctk

-      obliczeniowa  fctd=αct∙fctk/γc  ®  współczynnik jak przy ściskaniu

Właściwości betonu:

-      wytrzymałość, zależność σ-ϵ, współczynnik sprężystości, współczynnik Poissona, współczynnik rozszerzalności termicznej, właściwości reologiczne: skurcz, pełzanie.

-      Zależności σ-ϵ  - przy ściskaniu jednoosiowym

Ecm=22 [fcm/10]0,3

-        wykres parabola – prostokąt przy ściskaniu betonu

σc=fcd1-1-εcεc2n            n=2

dla 0≤εc≤εc2

σc=fcd       dla    εc2≤εc≤εcu2

εc2 – najmniejsze odkształcenie przy którym osiąga się wytrzymałość betonu

εcu2 – odkształcenie graniczne

Właściwości stali:

-      granica plastyczności

-      max rzeczywista granica plastyczności

-      wytrzymałość na rozciąganie

-      ciągliwość

-      zdatność do gięcia

-      charakterystyka przyczepności

-      wymiary przekrojów i tolerancje

-      wytrzymałość zmęczeniowa

-      spajalność

-      wytrzymałość na ścinanie i wytrzymałość połączeń spajanych

-      przyjmujemy αcc=αct=1,0

-      gdy element konstrukcyjne o wyjątkowym znaczeniu αcc=αct=0,85

-      elementy ściskane o małym przekroju Ac≤0,09m2
αcc=0,85     gdy 0,04m2≤Ac≤0,09m2
αcc=0,85Ac0,04          gdy Ac<0,04m2  

-      współczynniki   γc

·      sytuacja obliczeniowe trwałe (warunki zwykłego użytkowania) i przejściowe (naprawa konstrukcji)
γc=1,5   (konstrukcje żelbetowe, sprężone)
γc=1,8   (konstrukcje betonowe)

·      sytuacja obliczeniowa wyjątkowa
γc=1,3   (konstrukcje żelbetowe, sprężone)
γc=1,6   (konstrukcje betonowe)

3.         Zależność σ-ϵ dla betonu

-      element betonowy pod wpływem występujących w nim naprężeń odkształca się

-      odkształcenia mogą być:

·      sprężyste – jeżeli po odciążeniu naprężenia zanikają całkowicie

·      plastyczne – jeżeli po odciążeniu nie zanikają

-      wykres zależności naprężeń normalnych σc od odkształceń  εc

-      wykres idealizowany – przyrost odkształceń do wartości granicznej εcu  następuje przy stałej wartości naprężenia fck

-      wykres obliczeniowy – uzyskujemy dzieląc rzędne wykresu idealizowanego przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa

4.         Reologiczne właściwości betonu: skurcz (pęcznienie), pełzanie

a)    skurcz – stopniowe zmniejszenie się objętości betonu, może być przyczyną wystąpienia rys w konstrukcjach

-      jest wynikiem procesów chemicznych (……….. wody w procesie hydratacji) i fizycznych (związanych z parowaniem wody do otoczenia) zachodzących w zaczynie cementowym

-      na przebieg i wartość skurczu mają całkowitego mają wpływ:

·      jakość i ilość cementu (ze zwiększeniem ilości cementu zwiększa się skurcz)

·      układ i kształt ziaren kruszywa

·      wskaźnik w/c (beton o mniejszym w/c ma mniejszy skurcz)

·      wymiary i kształt elementów

·      sposób przygotowania i zagęszczenia mieszanki betonowej

·      wiek betonu – po 28 dniach skurcz osiąga 50% wartości całkowitej, po roku 90%, po 3 latach 100%

·      skurcz zmniejszamy pielęgnując świeży beton – utrzymanie w stanie wilgotnym, ochrona przed niekorzystnym działaniem czynników

b)   pęcznienie – stopniowe zwiększanie się objętości betonu

c)    pełzanie – stopniowe zwiększanie się odkształceń plastycznych betonu elementu mającego swobodę odkształcenia się, pod wpływem działania naprężeń długotrwałych

-      gdy εc=const  (element nie ma swobody odkształceń) to pod działaniem naprężeń długotrwałych po pewnym czasie następuje zmniejszenie wartości tych naprężeń ® relaksacja

-      pełzanie powoduje:

·      zwiększanie ugięcia elementów

·      przyrost szerokości rys

·      zwiększanie strat sprężania w konstrukcjach sprężonych

-      największe pełzanie występuje w pierwszych 4 miesiącach

-      pełzanie zależy od:

·      wartości naprężeń (jest większe gdy naprężenia są większe)

·      wytrzymałości betonu (jest większe w betonie o mniejszej wytrzymałości)

·      wieku betonu

·      zawartości i rodzaju cementu

·      rodzaju i kształtu ziaren kruszywa

·      wymiarów i kształtów elementów

5.         Zależność σ-ϵ dla stali przyjmowana do obliczeń konstrukcji żelbetowych

-      wykres σs-εs w odniesieniu do stali stosowanych w konstrukcjach żelbetowych

do uzyskania wykresu obliczeniowego rzędne wykresu idealizowanego dzielimy przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa

γs=1,15  - obliczeniowa sytuacja trwała (zwykłe użytkowanie) i przejściowa

γs=1,0  - obliczeniowa sytuacja wyjątkowa (pożar, ekspozycje, uderzenia)