Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban

FESZITŐBETÉT ERŐÁTADÓDÁSI HOSSZA ACÉLSZÁL ERŐSITÉSŰ BETONBAN

Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai docens

Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban

Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai docens Mély- és Szerkezetépítési Tanszék 1 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS

MÉLY- ÉS SZERKEZETÉPITÉSI TANSZÉK



A feszítés elve ”K”

Teher

”K” s

s

2 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




A feszítés elve ”K”

”K” s s

Teher

”Külső” vagy ”belső” erő

s

s





Feszítés a Feszítőbetét





Feszítés a Fesztávolság





Probléma A feszítőbetétek jelentős koncentrált erőhatása a tartóvégre!!!





Probléma

Koncentrált hossz irányú erőhatás a tartóvégen a Jelentős keresztirányú feszültségek a tartóvég környezetében a

- nagymennyiségű keresztirányú vasalás szükséges -nagyobb keresztmetszet alkalmazása a tartóvégen - ÚJ SZERKEZETI ANYAGOK FELHASZNÁLÁSA





Acélszál erősítésű beton adalékanyag

acélszál

cementkő

beton DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS

acélszál erősítésű beton 8 MÉLY- ÉS SZERKEZETÉPITÉSI TANSZÉK



Mechanikai viselkedés Húzás (Balaguru & Shah, Naaman & Reinhardt, Rossi)

F F

Növekvő száltartalom

Dℓ

Dℓ

Nyomás (Balaguru & Shah, Naaman & Reinhardt, Balázs L.)

s

ℓ F

Dℓ


F

Dℓ/ℓ 9

DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Mechanikai viselkedés Hajlítás (Balaguru & Shah, Erdélyi, Magyari, Falkner, Kovács)

F

F

F

d


d

Koncentrált erőbevezetés környezete (Falkner)

F F

D


D 10





Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása szerkezetek károsodott felületinek pótlására





Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása szerkezetek megerősítésére





Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítés beton szerkezetek keresztmetszeteiben

Acélszál erősítés vasbeton és feszített vasbeton szerkezetek keresztmetszeteiben

Acélszál erősítés alkalmazása beton és vasbeton szerkezetek megerősítésére





Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása földrengésnek kitett szerkezetek kritikus csomópontjaiban





Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása előregyártott szerkezetekben földrengés okozta hatások felvételére

Előregyártott oszlop

Nyíróerőknek fokozottan kitett tartományok

Előregyártott gerenda

Helyszíni kibetonozás 15 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Feszített vasbeton gerendák 0 V% Dramix® ZC 30/.5 kampózott végű szál

PC-G1 0.5 V% Dramix® ZC 30/.kampózott végű szál

PC-G2

Feszítőpászma adatai: Ø12.7 mm Ap = 100 mm2 fptk = 1770 MPa fpt,0.1 = 1770 MPa Ep = 193700 MPa

1.0 V% Dramix® ZC 30/.kampózott végű szál

PC-G3 0 V% Dramix® ZC 30/.5 kampózott végű szál

PC-S1 0.5 V% Dramix® ZC 30/.5 kampózott végű szál

PC-S2 1.0 V% Dramix® ZC 30/.5 kampózott végű szál

PC-S3

80 40 80

G: fokozatos S: hirtelen feszítőerő ráengedés 16





Kísérleti elrendezés PC-G1 0 V% Szál nélküli

acél keret PC-S1 0 V% Szál nélküli

PC-G2 0.5 V% Dramix® ZC 30/.5

surlódó felület PC-S2 0.5 V% Dramix® ZC 30/.5

beton csillapitó tömeg pászmák elvágásának helye

PC-G3 1.0 V% Dramix® ZC 30/.5

acél keret PC-S3 1.0 V% Dramix® ZC 30/.5

hidraulikus sajtó

oldalnézet





Mérőhelyek a gerendán 2000 középső keresztmetszet 150 40 50 70 150 nyúlásmérő bélyegek 40 40 60 100 150 150

felhajlások mérése

felhajlások mérése

tartóvégi pászma behúzódások mérése

80 feszitőpászma

80

120

40 bélyeg

behúzódások mérése





Beton összenyomódások

Concrete strain [0/00]

PC-G2 0.5 V% Dramix® ZC 30/.5 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2.0 -2.2

15 kN 35 kN 55 kN 75 kN 95 kN 105 kN 115 kN

active side

passive side

125 kN 136 kN

0

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Position of strain gauges [mm]





Tartóvégi pászmabehúzódások Released prestressing force, P [kN]

PC-G2 - 0.5 V% Dramix® ZC 30/.5 160 1.302 1.180

140 draw-in

120

1.034 0.354

80

40 20

1.483 1.291

0.562

100

60

0.911 0.768

1.978 1.802 draw-in measured on active side mean draw-in

0.727 draw-in measured on passive side

0.147 0.421 0.050 0.224

strand elongation between the two measuring points

0.067

fc = 39.85 MPa

0 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 Draw-in of prestressing strand, s [mm] 20 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Erőátadódási hossz fogalma Beton végkeresztmetszet feszités után

Behúzódás

1

2



Féltartó

Feszítőbetét végkeresztmetszet feszítés után

Beton összenyomódások

2 1

3

4 3

4 Erőátadódási hossz

Tartóvég feszítés előtt

1

Feszítőbetét fajlagos alakváltozása

4

2 /2

/2

 3

P0 se     c d    P d 2 AP EP 0 0 21 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Elemi tartószakasz alakváltozásai xi-1c = xi-1P

dxic =

dxiP

xic = xiP

Feszítés előtti helyzet

xi-1c*xi-1P*

xic*

xiP*

Feszítés utáni helyzet

Dxi-1c

Dxic DxiP

Dxi-1P dxic* dxiP*





Nem lineáris egyenletrendszer Mért beton alakváltozások

dx

P* i

 dx 

 ic1   ic

 

 

c i

2

 

dx  a  c i

P b i 1

 

a 

P b i

Kísérleti úton meghatározott függvény

b

a  iP1  a 

P b i



 iP1   iP 2

dx iP*





Transfer length of prestressing strand under gradual rlease PC-G1 0 V% Dramix® ZC 30/.5

Transfer lengths of prestressing strand under gradual release PC-G3 1.0 V% Dramix® ZC 30/.5

Half portion of beam, x [mm] 0

100

200

300

400

500

600

700

Half portion of beam, x [mm]

800

900

1000

0

0

100

200

500

600

700

800

900

1000

Concrete

1

1

L = 80.000 mm

P0 = 35 kN  P0 = 1.807 ‰

Peff. = 32.4 kN

2

L = 45.635 mm

P0 = 35 kN  P0 = 1.807 ‰

L = 86.901 mm

P0 = 55 kN  P0 = 2.839 ‰ Peff. = 50.5 kN

Peff. = 32.6 kN

2

Draw-in

P0 = 55 kN  P0 = 2.839 ‰

Peff. = 50.3 kN

Prestressing strand

L = 203.885 mm P0 = 75 kN  P0 = 3.872 ‰

Peff. = 67.8 kN

4

Strain,  [‰]

L = 150.926 mm

Strain,  [‰]

400

0

Concret

3

300

3

Draw-in

Prestressing strand

L = 145.746 mm

P0 = 75 kN  P0 = 3.872 ‰ Peff. = 67.9 kN

L = 215.936 mm

P0 = 95 kN  P0 = 4.904 ‰

4

L = 273.24 mm P0 = 95 kN  P0 = 4.904 ‰ 5

Peff. = 85.1 kN

L = 310.528 mm P0 = 105 kN  P0 = 5.421 ‰

L = 250.617 mm

Peff. = 93.3 kN

L = 346.107 mm

P0 = 115 kN  P0 = 5.937 ‰ Peff. = 101.8 kN

P0 = 125 kN  P0 = 6.453 ‰ Peff. = 109.2 kN

L = 335.890 mm

P0 = 125 kN  P0 = 6.453 ‰ Peff. = 109.3 kN

P0 = 135.9 kN P0 = 7.011 ‰ Peff. = 117.7 kN

L = 395.610 mm

P0 = 135.9 kN P0 = 7.011 ‰ Peff. = 117.8 kN

6

L = 388.285 mm

L = 420.191 mm 7

P0 = 105 kN  P0 = 5.421 ‰ Peff. = 93.4 kN

L = 299.033 mm

P0 = 115 kN  P0 = 5.937 ‰ Peff. = 101.6 kN 6

Peff. = 85.2 kN

5

7





Alkalmazás Kísérleti eredményeim alapján javaslom az Eurocode 2 erőátadódási hossz meghatározására szolgáló összefüggésének kiterjesztését acélszál erősítésű betonokra. Az Eurocode 2 alapján a feszítőbetét erőátadódási hossza a feszítőbetét átmérőjétől, valamint a beton szilárdságát figyelembe vevő bb tényezőtől függ:

 bp  bb Ø Kísérleti eredményeim alapján a bb tényező értékét acélszál erősítésű betonban az alábbi értékekkel javaslom figyelembe venni:

bb

Acélszál tartalom

0 V% száltartalom 0.5 V% száltartalom 1.0 V% száltartalom

25 75 65 70

Betonszilárdság [MPa] 30 35 40 45 70 65 60 55 60 55 50 45 65 60 55 50

50 50 40 45 25





Hajlításvizsgálat szálnélküli

Fu = 8.20 kN

Nyírási

PC-G1 0.5 V%

Fu = 8.85 kN

PC-G2 1.0 V%

Fu = 9.45 kN

Hajlítási

PC-G3 szálnélküli

Fu = 12.70 kN

0.5 V%

Fu = 12.60 kN

PC-S1 PC-S2 1.0 V%

Nyírási és hajlítási

Fu = 12.00 kN

PC-S3

Nyírási és hajlítási Nyírási, hajlítási és hasító

Nyírási, hajlítási és hasító 26





Erő – Lehajlás összefüggés 14

Load, F [kN]

12

PC-G3 - 1.0 V% Dramix ZC 30/.5

10 8 6

PC-G1 - 0 V% Dramix ZC 30/.5

4 2

PC-G2 - 0.5 V% Dramix ZC 30/.5

0 -20 -15 -10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Mid-point deflection [mm] 27 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Megállapítások Eljárást dolgoztam ki feszítőbetét erőátadódási hosszának meghatározására kísérleti úton meghatározható mennyiségek felhasználásával Feszített gerendákon végzett kísérleteim és a kidolgozott modell alapján megállapítottam, hogy acélszálak betonba adagolásával a feszítőbetétek erőátadódási hossza csökkenthető Acélszál erősítés alkalmazásával a nyírási vasalást nem tartalmazó feszített gerendák rideg nyírási tönkremenetele elkerülhető A feszített tartókra jellemző robbanásszerű hajlítási tönkremenetel helyett acélszál erősités alkalmazásával képlékeny tönkremenetel érhető el 28 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS




Köszönetnyilvánítás •

MKM 150/94.

“Behaviour of steel fibre reinforced concrete beams” Project of the Hungarian Ministry of Education

•

OTKA 16683

”Toughness of steel fibre reinforced concrete” Project of the Hungarian Research Foundation

•

OTKA T025647 “Punching behaviour of steel fibre reinforced concrete slabs” Project of the Hungarian Research Foundation

•

OTKA F025621 “Modelling of steel fibre reinforced concrete members” Project of the Hungarian Research Foundation

•

OTKA T025652 “Concrete in the next century” Project of the Hungarian Research Foundation





Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban Köszönöm megtisztelő figyelmüket!

Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai docens Mély- és Szerkezetépítési Tanszék 30 DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR JUBILEUMI TUDOMÁNYOS ÜLÉS


Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban

Recommend Documents