Vasbetonszerkezetek I. Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai tanár

Reinforced Concrete Structures I. / Vasbetonszerkezetek I.

III.

Lecture III. / III. Előadás

Reinforced Concrete Structures I. Vasbetonszerkezetek I.

- A betonacél és a feszítőbetét fizikai és mechanikai tulajdonságai, korróziós folyamatok -

Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai tanár

E-mail: [email protected] Mobil: 06-30-743-68-65 Iroda: 06-52-415-155 / 77764 WEB: www.epito.eng.unideb.hu Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Modelling of reinforced concrete (RC) structures Vasbeton szerkezetek modellezése

Numerikus szimuláció

Anyagjellemzők

lineáris, nem lineáris vizsgálat

homogén, inhomogén, izotróp, anizotrop lineárisan rugalmas, nem lineárisan rugalmas, képlékeny, viszkózus, reológiai jellemzők

Szerkezeti viselkedés

Környezet

Mérethatás

terhek, hatások, tartóssági kérdések

„size effect”

Modell kísérlet

Mérnöki modell

valós léptékű nem valós léptékű

statika, szilárdságtan, rugalmasságtan, dinamika

Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Stress state of concrete member Hajlított beton elem erőjátéka

K K q






K K

2

q

1

ME 

2

q L 8

x

  x



  E  N c    c dA A

N t    t dA

Nc  Nt  x 

h 2

A

2 h h  2 b  h3 1 M  Nc  z  Nc   h    E      b    h  E      E I 3 2 2  3 12 2 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





K K

2

qR

1

MR 

2

qR  L 8

x

  fct  E  

  x

N c    c dA



A

N t    t dA 3

Nc  Nt  x 

h 2

A

2 h h  2 bh h b  h2 b  h2 1 M R  Nc  z  Nc   h    E   R    b    h  E   R   E R    E R   fct W 3 2 2 2 3 12 2 6 6   Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





K K qR

q R  L2 MR  8


M R  fct W




Stress state of RC member – role of concrete and bars Vasbeton erőjátéka – a beton és a betonacél szerepe

K K q






K K q

1 q R  L2 MR  8

x

  x



  fct  E   N c    c dA A

N t    t dA A






QEd


QEd





QEd

K K

QEd

M Ed






QEd

K K

QEd

 M Ed






QEd

K K

 M Ed


QEd

 Nc Ns





QEd

QEd

K K



 Nc

M Ed

Ns

z

M Rd  Nc  z

M Rd  M Ed Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Stress state of PC member – role of prestressing Feszített beton erőjátéka – a feszítőbetét szerepe

PEd


PEd





K K PEd

PEd

 , +

Feszítésből származó alakváltozás és feszültség

-






K K PEd

PEd

 , +


-


0

-





K K PEd

PEd

 , +


-


-

0

-

-





QEd

QEd

K K PEd

PEd

 , +

Feszítésből származó alakváltozás és feszültség Terhekből származó alakváltozás és feszültség Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

-

0

 c  fcd -

-

+

-

+  ct  fctd Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Reinforcing bar Betonacél





Hot rolled reinforcing steel bars Melegen hengerelt betonacélok Szokásos átmérők: Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, (Ø18), Ø20, (Ø22), Ø25, Ø28, Ø32, Ø40, Nagy átmérők: Ø50, Ø57, Ø63 (ritkán gyártott méretek) Szokásos gyártási hosszak: 12 m – 18 m (30 m) Szilárdsági osztályok (EN 1008): 450…500

fib Bulletin 51, Structural Concrete, Volume 1, Chapter 3, pp. 157-158. Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Hot rolled reinforcing steel bars Melegen hengerelt betonacélok Szokásos átmérők: Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, (Ø18), Ø20, (Ø22), Ø25, Ø28, Ø32, Ø40, Nagy átmérők: Ø50, Ø57, Ø63 (ritkán gyártott méretek) Szokásos gyártási hosszak: 12 m – 18 m (30 m) Szilárdsági osztályok (EN 1008): 450…500

fib Bulletin 51, Structural Concrete, Volume 1, Chapter 3, pp. 157-158. Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Cold formed reinforcing steel bars Hidegen alakított betonacélok

Szokásos átmérők: Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, (Ø18), Ø20, (Ø22), Ø25, Ø28, Ø32, Ø40, Nagy átmérők: Ø50, Ø57, Ø63 (ritkán gyártott méretek) Szokásos gyártási hosszak: 12 m – 18 m (30 m) Szilárdsági osztályok (EN 1008): 450…500 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

fib Bulletin 51, Structural Concrete, Volume 1, Chapter 3, pp. 157-158. Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Reinforcing bars on market Betonacélok kiszerelése Tekercsben

Kötegben

Betonacél átmérő: Ø4…Ø14

Betonacél átmérő: Ø4 –

Tekercs átmérője: 500 mm – 1200 mm

Köteg hossza: 12 m (12,60 m)

Tekercs tömege: 800 kg – 3000 kg

Köteg tömege: 200 kg – 3000 kg





Welded reinforcing mesh Hegesztett betonacél háló





Welded reinforcing mesh Hegesztett betonacél háló





Geometry of welded reinforcing mesh Hegesztett betonacél háló megjelenési formái Egyszeres huzalelrendezés

Kettős huzalelrendezés

Páros huzalelrendezés





Welded reinforcing mesh Hegesztett betonacél háló H Sz  6000 2400mm és 5000 2150mm Uh  50 mm, 75 mm, 100mm, 150 mm Uk  100 mm, 150 mm, 200mm, 250 mm, 300 mm

Táblaméret: Osztástávolságok: Anyagjellemzők:

ck

 h [mm ] 4,2 4,6 5,0 6,0 7,0 7,6 8,2 9,0 10,0 12,0

sima vagy bordás, jól hegeszthető, B500

Sz

 k [mm ]

Uh

ck

ch


ch

Uk

H

4,2 4,6 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,6 8,2 9,0 10,0




Welded reinforcing mesh Hegesztett betonacél háló H  3015 7500mm Sz  1400 2750mm Uh  100 mm  300 mm, (  50 mm ) Uk  100 mm  400 mm, (  50 mm )

Táblaméret: Osztástávolságok: Anyagjellemzők:

sima vagy bordás, jól hegeszthető, B500

ck

c h ,max  300 mm (egyik vég)

 h [mm ]

Sz

c h,max  0,25  H (másik vég)

Uh

c k ,max  400 mm (egyik vég) c k, min  c h ,min  25 mm

ck

k / h  0,57

ch

Uk

H Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

 k [mm ]

ch A s ,prov,k  min . 0,32  As ,prov,h Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Industrialized welded reinforcing mesh reinforcement Előre gyártott hajlított hegesztett betonacél háló





Welded lattice girders Hegesztett betonacél vázak Térbeli tartók kettős alsó övvel

Síkbeli kengyeltartók

Síkbeli kengyeltartók diagonális gerinccel

Távtartó elemek Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of welded lattice girders Hegesztett betonacél vázak felhasználása

Kerámiapapucsos áthidalók

Betonpapucsos födémgerendák

Kéreg födémpanelok

Kerámiapapucsos födémgerendák Zsalufalak Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Main properties of lattice girders Hegesztett betonacél vázak jellemzői

Övekben lévő betétek szokásos átmérői:

Ø4…Ø16

Gerincben lévő betétek szokásos átmérői:

Ø4…Ø8

Gyártmány magassága (2D, 3D):

70 mm – 400 mm

Gyártmány szélessége (3D):

50 mm – 250 mm

Betoncélok minősége:

B500A, B550A





Materials for prestressing: bar, wire, strand, cable Feszítés anyagai: rúd, huzal, pászma, kábel Feszítő huzal Feszítő rúd

Nahavi Welding Consumables and Eqiupmennts http://www.nahavi.com

Feszítő pászma

SCG Trading http://www.scgtrading.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

DYWIDAG Prestressing Systems using Bars www.dywidag-systems.com

Feszítő kábel

Freyrom Sustainable Technology http://www.freyrom.ro Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Prestressing bar Feszítőrúd


Átmérők prEN 10138-4:2000 szerint:

Ø15, Ø20, Ø25,5, Ø26, Ø26,5, Ø27, Ø32, Ø36, Ø40, Ø50

Hossz:

6 m – 30 m

Felület:

sima (P), bordás (R)

Szilárdsági osztályok:

1030, 1100, 1230





Application of prestressing bar Feszítőrudak alkalmazási lehetőségei

Feszítőrudak

Szekrényes vasbeton híd bordája

Toldóelemek

Merevítő bordákt Hídszegmensek illesztési keresztmetszetei






Anchorige of prestressing bar, transfer of prestressing Feszítőrudak lehorgonyzása, erőátadás betonra Zsaluzat

Injektáló cső

Besüllyesztett védőhüvely

Hatlapfejű rögzítő anya

Lehorgonyzó anya

Lehorgonyzó, erőátadó acéllemez

Feszítőrúd védőcsöve

DYWIDAG Prestressing Systems using Bars www.dywidag-systems.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Anchorige of prestressing bar, transfer of prestressing Feszítőrudak lehorgonyzása, erőátadás betonra Zsaluzat

Injektáló cső

Lehorgonyzó, erőátadó acéllemez

Feszítőrúd védőcsöve





Anchorige of prestressing bar, transfer of prestressing Feszítőrudak lehorgonyzása, erőátadás betonra





Prestressing wire Feszítőhuzal

Nahavi Welding Consumables and Eqiupmennts http://www.nahavi.com

Átmérők prEN 10138-2:2000 szerint: Ø3, Ø4, Ø5 Ø3.2, Ø5, Ø6 Ø6.9, Ø7, Ø7.5, Ø8 Ø9.4, Ø9.5, Ø10

grade: grade: grade: grade:

1860 1770 1670 1570

Felület:

sima (plain), rovátkolt (indented)


1860, 1770, 1670, 1570

Tekercs méretek:

belső átmérő: külső átmérő: tekercstömeg:


1,2 m – 2 m 1,5 m – 2,4 m 200 kg – 2000 kg




Application of prestressing wire Feszítőhuzalok alkalmazási lehetőségei Előre gyártott előfeszített födémgerenda

Nyomott öv

Húzott öv





Application of prestressing wire Feszítőhuzalok alkalmazási lehetőségei Előre gyártott előfeszített födémpallók gyártása hosszúpados eljárással

3. Kizsaluzás 2. Betonozás 4. Feszítőerő ráengedés

1. Feszítőhuzalok elhelyezése, feszítése

MABETON S.A. http://www.mabeton.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of prestressing wire Feszítőhuzalok alkalmazási lehetőségei PC-G1 0 V%

PC-G2 0.5 V%

PC-G3 1.0 V%

száltartalom

Dramix® ZC 30/.5

Dramix® ZC 30/.5

kampózott szál

kampózott szál

fix vég acél keret

Oldalnézet

surlódó felület

acél keret hidraulikus sajtó

PC-S1 0 V%

PC-S2 0.5 V%

PC-S3 1.0 V%

száltartalom

Dramix® ZC 30/.5

Dramix® ZC 30/.5

kampózott szál

kampózott szál

fix vég betontömb

surlódó felület

b) A feszítőerő ráengedésének oldala

fix vég Felülnézet

A feszítőerő fokozatos ráengedése a hidraulikus sajtó segítségével

hidraulikus sajtó

pászmavágás helye acél keret

acél keret

A feszítőerő hirtelen ráengedése a pászma elvágásával

betontömb pászmavágás helye acél keret

Oldalukon fekvő próbatestek

steel frame hydraulic jacks

Imre Kovács: Effect of steel fibres on the structural behaviour of concrete members (doctoral, PhD thesis) Chapter 4 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of prestressing wire Feszítőhuzalok alkalmazási lehetőségei Előre gyártott előfeszített hídgerendák

Nyomott öv A pályalemezzel együttdolgozást biztosító kengyelek

Húzott öv

Feszítőhuzalok

CMS Concrete Product http://www.cmsb.com.my Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Prestressing strand (tendon) Feszítőpászma SCG Trading http://www.scgtrading.com

7 eres normál pászma

7 eres pászma 3 eres pászma Átmérők prEN 10138-2:2000 szerint:

7 eres kompakt pászma

Ø5.2 – Ø16

Felület:

sima (plain), rovátkolt (indented)


3 eres pászma: 7 eres normál pászma: 7 eres kompakt pászma:

1860, 1960, 2060 1770, 1860, 1960 1700, 1860, 1960

Tekercs méretek:

belső átmérő: külső átmérő: tekercstömeg:

0,7 m – 1,2 m 1,2 m – 1,5 m 1500 kg – 8000 kg





Prestressing strand (tendon) Feszítőpászma SCG Trading http://www.scgtrading.com

7 eres pászma 3 eres pászma


7 eres normál pászma

7 eres kompakt pászma




Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Előre gyártott előfeszített kéregpanel 4 db síkbeli diagonális kengyeltartóval kialakított együttdolgozást biztosító lágyvasalás

Kéregpanel

7 eres feszítő pászmák

Kellő tapadáshoz szükséges érdesített felület

MABETON S.A. http://www.mabeton.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Tapadóbetétes utófeszített többtámaszú monolit vasbeton gerenda A nyomatéki ábrát követő parabolikusan vezetett feszítőpászma

Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák

Gerenda lágyvasalása

21 m

Mega PREFAB http://www.megaprefab.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Többtámaszú tapadóbetétes utófeszített tört tengelyű monolit vasbeton gerenda

Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák

Gerenda lágyvasalása Függőleges síkú iránytörés Mega PREFAB http://www.megaprefab.com Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Kétirányban teherviselő tapadóbetétes utófeszített monolit vasbeton födém

Védőcsövekben kétirányban elhelyezett feszítőpászmák

Lemez lágyvasalása

Pillérek tüskevasai

v = 200 mm

Távtartó vasak





Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Egyirányban teherviselő tapadóbetétes utófeszített monolit vasbeton födém Parabolikusan vezetett feszítőpászma Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák a lemez feszítéséhez

Lemez lágyvasalása

Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák a támaszként szolgáló gerenda feszítéséhez v = 350 mm

Távtartó vasak





Application of prestressing strand Feszítőpászmák alkalmazási lehetőségei Konzolos, tapadóbetétes utófeszített monolit vasbeton födém v = 250 mm

Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák a lemez feszítéséhez

A nyomatéki ábrát követő, a pillérek vonalába rendezett parabolikusan vezetett feszítőpászmák

Védőcsövekben elhelyezett feszítőpászmák a peremgerenda feszítéséhez

Konzol peremgerendája Lemez lágyvasalása

Peremgerenda lágyvasalása Mega PREFAB http://www.megaprefab.com





Application of prestressing cable Feszítőkábel alkalmazása





Application of prestressing cable Feszítőkábel alkalmazása





Properties of reinforcing steel A betonacél jellemzői • Folyási szilárdság (yield strength)

fyk , f0,2k

• Legnagyobb tényleges folyási szilárdság (maximum actual yield strength)

fy,max

• Húzószilárdság (tensile strength)

ft

• Duktilitás (ductility)

uk , ft / fyk

• Hajlíthatóság (bendability) • Tapadási jellemzők (bond characteristics)

fR

• Keresztmetszeti méretek és mérettűrések (section sizes and tolerances) • Fáradási szilárdság (fatigue strength)

• Hegeszthetőség (weldability) • Nyíró szilárdság (shear strength) • Hegesztési varratszilárdság hálók és rácsos tartók esetén (weld strength)

MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.2 Fejezet, (1)P Bekezdés, 37. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Classification according to CEB-FIP Model Code 1990 Osztályozás a CEB-FIP Model Code 1990 alapján Jellemző

A osztály

Névleges átmérő, Ø

B osztály

S osztály

nincs korlátozás

Folyási szilárdság karakterisztikus értéke, fyk

≤ 500 N/mm2

Szilárdsági osztályok

≤ 500

ftk / fyk (Rm / Re )

≥ 1,08

≥ 1,05

≥ 1,15

Szakadó nyúlás, uk (Agt)

50 ‰

25 ‰

60 ‰

Felület

bordás, rovátkolt, sima

Tapadási jellemzők

nagy tapadóképességű betétek: fR ≥ fR prEN 10080, ENV 10080 sima betétek: fR < fR prEN 10080, ENV 10080 rovátkolt betétek

Hegeszthetőség

hegeszthető, nem hegeszthető

CEB Bulletin 213/214 (1993), CEB-FIP Model Code 1990 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Classification according to ENV 10080 Osztályozás az ENV 10080 alapján Jellemző

A osztály

B osztály

C osztály

4 mm ≤ Ø ≤ 16 mm

6 mm ≤ Ø ≤ 40 mm

6 mm ≤ Ø ≤ 40 mm

500 N/mm2

500 N/mm2

450 N/mm2

500

500

450


≥ 1,05

≥ 1,08

1,15 ≤ és ≤ 1,35


25 ‰

50 ‰

80 ‰

bordás rovátkolt sima

bordás

bordás

Névleges átmérő, Ø Folyási szilárdság karakterisztikus értéke, fyk Szilárdsági osztályok

Felület

Tapadási jellemzők / relatív bordakeresztmetszet

0,039…0,056

ENC 10080 (2005) Steel reinforcement of concrete Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Classification according to Eurocode 2 – MSZ EN Osztályozás az Eurocode 2 – MSZ EN alapján Jellemző

A osztály

Névleges átmérő, Ø

B osztály

C osztály

nincs korlátozás (Ø >5 mm)

Folyási szilárdság karakterisztikus értéke, fyk vagy f0,2k

400 N/mm2…600 N/mm2

Szilárdsági osztályok

400…600


≥ 1,05

≥ 1,08

1,15 ≤ és < 1,35


25 ‰

50 ‰

75 ‰

Felület Tapadási jellemzők / relatív bordakeresztmetszet

bordás

0,035…0,056

MSZ EN 1992-1-1:2010, C melléklet, C1 Általános elvek, C1. táblázat, 190. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Stress –strain relationships of reinforcing steel A betonacél feszültség – alakváltozás ( - ) diagramja Melegen hengerelt acél

Hidegen alakított acél

s

s

f t  k  f yk f yk

f t  k  f 0,2k f 0, 2 k

 uk

s

0,2 0 0

 uk

s

MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.4 Fejezet, 3.7 ábra, (2)Bekezdés, 38. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Yield strength, Tensile strength Folyási szilárdság (fyk f0,2k ), húzószilárdság (fyt) Az fyk folyási szilárdság (vagy 0,2% maradó nyúláshoz tartozó f0,2k névleges folyáshatár) és az ftk húzószilárdság sorrendben a folyáshoz tartozó teher és az egytengelyű tiszta húzáshoz tartozó legnagyobb teher karakterisztikus értékeinek és a névleges keresztmetszeti területnek a hányadosát jelentik. MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.3 Fejezet, (1)P Bekezdés, 38. oldal

A folyáshatár karakterisztikus értéke (fyk), ill. az egyezményesen 0,2% maradó fajlagos alakváltozáshoz tartozó feszültség karakterisztikus értéke (f0,2k), értéke az alábbi határok között változhat:

400 MPa  f yk  600 MPa MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.2 Fejezet, (3)P Bekezdés, 38. oldal

A tényleges folyási feszültség legnagyobb értéke fy,max ne haladja meg az 1,3fyk értékét. MSZ EN 1992-1-1:2010, C melléklet, C2 Szilárdság, (1)P Bekezdés, 191. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Ductility Duktilitás A terméknek legyen megfelelő nyúlási képessége, azaz duktilitása, melyet a húzószilárdság és a folyási szilárdság ft / fy hányadosa és a legnagyobb teherhez tartozó uk fajlagos alakváltozás (szakadó nyúlás) határoz meg.

s

ft k  fy

ft  k f y fy

 uk

 uk

s

MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.4 Fejezet, (1)P Bekezdés, 38. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Ductility – EC2 – MSZ EN Duktilitás – EC2 – MSZ EN A gyártmány típusa: Osztály

Betonacél rúdban vagy tekercsben A

B

C

Hegesztett hálók A

C

B

400 MPa … 600 MPa

fyk , f0,2k

Követelmény vagy kvantilis [%] 5,0

min. k = (ft / fy)k

≥ 1,05

≥ 1,08

≥ 1,15 < 1,35

≥ 1,05

≥ 1,08

≥ 1,15 < 1,35

10,0

uk %

≥ 2,5

≥ 5,0

≥ 7,5

≥2,5

≥ 5,0

≥ 7,5

10,0

Hajlíthatóság

Hajtogatási vizsgálat

-

Nyírószilárdság

-

0,3 A fyk

Betonacél tömegének szórása [%] Ø ≤ 8 mm Ø > 8 mm

± 6,0 % ± 4,5 %

legkisebb

5,0

MSZ EN 1992-1-1:2010, C melléklet, C1 Általános elvek, C1. táblázat, 190. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Ductility – EC2 – MSZ EN Duktilitás – EC2 – MSZ EN

s

ft  k f y fy

A

k  f t / f y k  1,05

B

k  f t / f y k  1,08

C

1,35  k  f t / f y k  1,15 MSZ EN 1992-1-1:2010 C melléklet C1 Általános elvek C1. táblázat, 190. oldal

 uk A

B

s C

 uk  25 0 00  uk  50 0 00  uk  75 0 00 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Ductility – Different reinforcing bars Duktilitás – különböző betonacélok EUROPA korábbi jellemző betonacéljai Normál duktilitású betonacélok

f

 uk  2,5 % és BSt 500 S(A) BSt 500 M(A) B500A

t

/ f y k  1,05

DIN 1045-1 DIN 1045-1 Eurocode 2

ftk  550 MPa

Nagy duktilitású betonacélok

 uk  5,0 % és BSt 500 S(B) BSt 500 M(B) B500B

f

t

/ f y k  1,08

DIN 1045-1 DIN 1045-1 Eurocode 2

fyk  500 MPa

MAGYARORSZÁG korábbi jellemző betonacéljai (MSZ 15022-1 / 86) B.38.24 ftk = 380 MPa fyk = 240 MPa

B.50.36 ftk = 500 MPa fyk = 360 MPa

B.55.40 ftk = 550 MPa fyk = 400 MPa

B.60.40 ftk = 600 MPa fyk = 400 MPa

B.60.50 ftk = 600 MPa fyk = 500 MPa

B.75.50 ftk = 750 MPa fyk = 500 MPa

uk = 2,5 %

uk = 2,5 %

uk = 2,5 %

uk = 1,5 %

uk = 2,5 %

uk = 1,5 %

MSZ 15022 / 1 – 86 alapján, az MSZ EN 1992-1-1:2010 jelölései szerint Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Bendability Hajlíthatóság A betonacélnak megfelelő hajlíthatóságúnak kell lennie ahhoz, hogy az MSZ EN 1991-1-1:2010 8.1 Táblázatában előírt legkisebb hajlítótüske-átmérők alkalmazhatók legyenek és visszahajlítást lehessen végezni – azaz az acélbetét ne károsodjon a lehajtás során. MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.2 Fejezet, (6)P Bekezdés, 38. oldal

A hajlíthatóságot az EN10080 és EN ISO 15630-1 szerinti hajtogatási vizsgálattal kell igazolni. Azokban az esetekben, amikor az igazolás csak egy visszahajlító vizsgálattal történik, a hajlítótüske mérete ne legyen nagyobb, mint az MSZ EN 1992-1-1:2010 8.1 N Táblázatában a meghajlítása előírt méret. MSZ EN 1992-1-1:2010, C melléklet, C3 Hajlíthatóság, 191. oldal

Egy acélbetét akkora átmérő mentén hajlítható meg, amely esetén elkerülhetők az acélbetétben kialakuló hajlítási repedések és megelőzhető a meghajlítás környezetében a beton tönkremenetele. MSZ EN 1992-1-1:2010, 8.3 Fejezet, (1)P Bekezdés, 123. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Bendability – according to the damage of steel bar Hajlíthatóság – az acélbetét károsodása alapján Az acélbetétek károsodásának elkerülése érdekében az az átmérő, amely mentén az acélbetét meghajlítható (hajlítótüske-átmérő) általában Øm,min legyen. MSZ EN 1992-1-1:2010, 8.3 Fejezet, (2) Bekezdés, 123. oldal

Ø

Ø m,min

Lehajlítás minimális átmérője egyedi betonacélok és huzalok esetén Øm,min Betonacél átmérője

Legkisebb hajlító-tüske átmérő meghajlítás, kampó és hurok esetén

≤ 16 mm

4Ø

> 16 mm

7Ø

MSZ EN 1992-1-1:2010, 8.3 Fejezet, 8.1.N táblázat, 124. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Bond characteristics Tapadási jellemzők A bordás betonacélok felületi tulajdonságai olyanok legyenek, melyek a betonban megfelelő tapadást biztosítanak - azaz a betonacél és a beton megfelelő együttdolgozása kialakuljon ahhoz, hogy a betonacélban a méretezés során feltételezett erők a betonra átadódjon. MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.2 Fejezet, (4)P Bekezdés, 38. oldal

Megfelelő tapadás feltételezhető, ha az bordakeresztmetszetre vonatkozó előírások teljesülnek.

fR

relatív

MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.2 Fejezet, (5) Bekezdés, 38. oldal





Bond characteristics Tapadási jellemzők A gyártmány típusa: Osztály Tapadás: Legkisebb relatív bordakereszt metszet: fR,min

Betonacél átmérője: 5 – 6 mm 6,5 – 12 mm > 12 mm

Betonacél rúdban vagy tekercsben A

B

C

0,035 0,040 0,056

Hegesztett hálók A

B

C

Követelmény vagy kvantilis [%] -

5,0

MSZ EN 1992-1-1:2010, C melléklet, C1 Általános elvek, C2. táblázat, 190. oldal





Design considerations for reinforcing steel Betonacélra vonatkozó tervezési feltevések Melegen hengerelt acél

Hidegen alakított acél

s

s

f t  k  f yk f yk

f t  k  f 0,2k f 0, 2 k

 uk

s

0,2 0 0

 uk

s

MSZ EN 1992-1-1:2010, 3.2.4 Fejezet, 3.7 ábra, (2)Bekezdés, 38. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Stress – Strain relationship for design Feszültség – fajlagos alakváltozás diagramm méretezéshez

s

s Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





s fyk






s k  fyk fyk






s k  fyk fyk

 uk Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

s





s k  fyk fyk

Es 1


s





s k  fyk fyk k

k  fyk fyk fyd 

s

fyk

s Es 1


s







s

fyk

s Es 1

fyd

 uk

s

Es Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék







s

fyk

s Es 1

fyd

 uk

s








s

fyk

s Es 1

fyd

 uk

s








s

fyk

Felkeményedő modell

s

Képlékeny modell

Es 1

fyd

 ud

 uk

s





Design curve for reinforcing bar class B500A B500A osztályú betonacél    méretezési diagrammja

s k  f yk  550 MPa

k  f yk  550 MPa f yk k  478 MPa s

f yk  500 MPa

f yd  435 MPa

Felkeményedő modell Képlékeny modell

Es 1

f yd 435   2,175 0 00 E s 200000 Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

 ud

s  uk  25 0 00 Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!



Modelling of reinforced concrete (RC) structures Vasbeton szerkezetek modellezése Numerikus szimuláció

Anyagjellemzők

lineáris, nem lineáris vizsgálat

homogén, inhomogén, izotróp, anizotrop lineárisan rugalmas, nem lineárisan rugalmas, képlékeny, viszkózus, reológiai jellemzők

Szerkezeti viselkedés

Környezet

Mérethatás

tartóssági kérdések, terhek, hatások,

„size effect”

Modell kísérlet

Mérnöki modell

valós léptékű nem valós léptékű

statika, szilárdságtan, rugalmasságtan, dinamika





Performance and durability of concrete structures Betonszerkezetek teljesítő-képessége és tartóssága A tartószerkezetek szükséges tervezési élettartamának eléréséhez megfelelő intézkedéseket kell tenni az összes tartószerkezeti elemnek a rá vonatkozó környezeti hatásokkal szembeni védelme érdekében. A tartóssági követelményeket a következő esetekben kell figyelembe venni: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

a tartószerkezet erőjátékának megválasztása (structural conception) az anyagok megválasztása (material selection) részlettervezés (construction details) megvalósítás (execution) minőség-ellenőrzés (quality contol) felülvizsgálat (inspection) megfelelőségi igazolás (verification) különleges intézkedések (special measures) (pl. korrózióálló acélok alkalmazása, bevonatok, katódos védelem)

MSZ EN 1992-1-1:2010, 4.3 Fejezet, (1)P, (2)P, 47. oldal Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Design working life Tervezési élettartam A tervezési élettartam olyan feltételezett időtartam, melynek során a tartószerkezet és annak részei az előirányzott, ill. szükséges fenntartás mellett, jelentős javítási munkák nélkül a tervezett rendeletetésnek megfelelően használható. A tervezési élettartamot a terven elő kell írni. Tervezési élettartam Élettartam osztály

Előírt tervezési élettartam (év)

1

10

2

10-25

Cserélhető tartószerkezeti részletek, pl. darupályatartók, saruk

3

15-30

Mezőgazdasági és hasonló tartószerkezetek

4

50

Épületek tartószerkezetei és egyéb szokásos tartószerkezetek

5

100

Monumentális épületek tartószerkezetei, hidak és más építőmérnöki szerkezetek

Példák Ideiglenes tartószerkezetek (1)

(1) Az olyan tartószerkezeteket vagy azok részeit, melyek újrafelhasználás céljából szétszerelhetők, nem kell ideiglenes szerkezetnek tekinteni Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Performance and durability of concrete structures

Teljesítő-képesség Performance of concrete

Betonszerkezetek teljesítő-képessége és tartóssága

A szerkezet kora Age of concrete structure Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Performance and durability of concrete structures Betonszerkezetek teljesítő-képessége és tartóssága


Előírt használati élettartam

A szerkezet kora Age of concrete structure Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék






Előírt használati élettartam

A teljesítőképesség előírt minimuma A szerkezet kora Age of concrete structure







Előírt használati élettartam Kiváló tartósság excellent durability








Előírt használati élettartam Kiváló tartósság excellent durability Elfogadható tartósság acceptable durability








Előírt használati élettartam Kiváló tartósság excellent durability Elfogadható tartósság acceptable durability








Előírt használati élettartam Kiváló tartósság excellent durability Elfogadható tartósság acceptable durability Gyenge tartósság weak durability








Előírt használati élettartam Kiváló tartósság excellent durability Elfogadható tartósság acceptable durability Gyenge tartósság weak durability Szükséges javítások Repair














































Cause of damages in case of concrete structures Betonszerkezetek hibáinak okai

Kivitelező 51%






Kivitelező

Tervező

51%

37%






Kivitelező

Tervező

Karbonát

51%

37%

7,5%






Kivitelező

Tervező

Karbonát

Anyag

7,5%

4,5%

51%

37%





Carbonating of concrete A beton karbonátosodása O2


H2O

CO2




Carbonating of concrete A beton karbonátosodása


O2

H2O

CO2

O2

H2O

CO2





H2O

CO2

O2

H2O

CO2

Pórusvíz: pH>12,5!!! (bázikus)






H2O

CO2

O2

H2O

CO2


A magas pH érték miatt az acél felületén mikroszkópikus oxid réteg keletkezik az un. passziváló film






H2O

CO2

O2

H2O

CO2



CaOH 2  CO2  CaCO3  H2O Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





H2O

CO2

O2

H2O

CO2



CaOH 2  CO2  CaCO3  H2O A növekvő kalcium karbonát tartalom miatt a pH érték csökken!!! Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





H2O

CO2

O2

H2O

CO2



CaOH 2  CO2  CaCO3  H2O Ha a pH 9 alá esik, a passziváló film megszűnik, a betonacél védtelen!!! Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Diffusion of carbonates into concrete A karbonátosodás sebessége, diffúziója

Belső körülmények internal condissions

Betontakarás Concrete cover

Végérték final value

Külső körülmények external condissions

Idő Time Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Corrosion of reinforcing bar A betonacél korróziója A betonacél korrózió egyszerűsített modellje O2 H2O





Corrosion of reinforcing bar A betonacél korróziója A betonacél korrózió egyszerűsített modellje O2 H2O Fe2+

2eanódos rész

Fe  Fe 2  2e 





Corrosion of reinforcing bar A betonacél korróziója A betonacél korrózió egyszerűsített modellje O2

Fe2+

H2O

½ O2

2e2(OH)anódos rész

katódos rész

Beton pórusvíz (elektrolit)

Fe  Fe 2  2e  2e   (1/ 2)  O2  H2O  2(OH ) Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Corrosion of reinforcing bar A betonacél korróziója A betonacél korrózió egyszerűsített modellje O2

Fe2+

H2O

½ O2

2e2(OH)anódos rész

Fe  Fe 2  2e 

katódos rész

Beton pórusvíz (elektrolit)

2Fe 2  6(OH )  Fe2O3  3H2O

2e   (1/ 2)  O2  H2O  2(OH ) Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Chloride corrosion of reinforcing bar A betonacél klorid okozta „lyuk” korróziója A betonacél klorid okozta „lyuk” korróziójának egyszerűsített modellje

Betontakarás

Pórusvíz: pH>12,5!!!

Passzív film Betonacél





Chloride corrosion of reinforcing bar A betonacél klorid okozta „lyuk” korróziója A betonacél klorid okozta „lyuk” korróziójának egyszerűsített modellje Cl-

Betontakarás

kloridbehatolás








Betontakarás

kloridbehatolás








kloridbehatolás

pH < 5

Betontakarás








kloridbehatolás

pH < 5 Betontakarás








kloridbehatolás









kloridbehatolás









Betontakarás

pH < 5

kloridbehatolás








Betontakarás

pH < 5

kloridbehatolás




Fe





Betontakarás

pH < 5

kloridbehatolás




Fe2+

Fe

2e-

anódos rész





Betontakarás

pH < 5

kloridbehatolás



Fe2+

Fe

2e-

anódos rész

2Fe 2  6(OH )  Fe2O3  3H2O 2e   (1/ 2)  O2  H2O  2(OH ) Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék





Betontakarás

pH < 5

kloridbehatolás



Fe2+

Fe

2e-

anódos rész

2Fe 2  6(OH )  Fe2O3  3H2O 2e   (1/ 2)  O2  H2O  2(OH ) Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék




Effect of concrete cover on the diffusion Betontakarás hatása a behatolásra

Betonacél

Ø

Betontakarás

c






Ø

Betonacél

Behatolás Diffusion

Betontakarás

c






Ø

Betonacél 25 mm Behatolás Diffusion

Betontakarás

c


100 év





Ø

Betonacél 25 mm Behatolás Diffusion

Betontakarás

c

12,5 mm

15 év


Idő Time

100 év




Reinforced Concrete Structures I.

III.

Vasbetonszerkezetek I. - A betonacél fizikai és mechanikai tulajdonságai, korróziós folyamatok -

Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai tanár

E-mail: [email protected] Mobil: 06-30-743-68-65 Iroda: 06-52-415-155 / 77764

Köszönöm a figyelmet! Debreceni Egyetem Műszaki Kar Építőmérnöki Tanszék

WEB: www.epito.eng.unideb.hu Dr. Kovács Imre PhD © Minden jog fenntartva!!!

Vasbetonszerkezetek I. Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai tanár

Recommend Documents