SINTEZA LUCRARII - 2009
Obiectivele activităţiilor de cercetare in cadrul PN II-Idei 2009 au fost:
-Realizarea unor elemente experimentale realizate din betoane de ultra inalta performanţă care se vor incerca la incovoiere respectiv forţă tăietoare.
In această ordine de idei era necesar:
a) Să se proiecteze o compoziţie de beton de ultra inaltă performanţă care sa fie şi lucrabil.
b) Să se proiecteze şi să se realizeze o instalaţie de tratare termică a elementelor , respectiv a unor grinzi de secţiune I având inălţimea de 24 cm şi lungimea variabilă: 3.20m respectiv 1.67m.
c) Să se determine comportarea la încovoiere şi la forţă tăietoare a elementelor realizate din betoane de ultra înaltă performaţă
a) Realizarea unor compoziţii de beton de ultra inaltă rezistenţă autocompactant sau altfel
spus uşor de pus in operă.
Pe baza cercetărilor efectuate in cadrul aceluiaşi program in anii anteriori (2007 si 2008), când s-au elaborat compoziţiile de betoane de ultra inaltă rezistenţă , s-a trecut la imbunătăţirea acestora din punct de vedere numai al lucrabilităţii.
Astfel, s-au elaborat două compoziţii, una fără adaos de fibre şi alta cu adaos de fibre (Tabel 1).
Tabelul 1
|
Compozitie (%) |
|
|
|
Ciment I 52.5R Praf sílice Fibre Φ 0.175 mm Fibre Φ 0.400 mm Nisip 0-0-3 mm Nisip 0-0.63 mm Nisip 0.4-1.2 mm Aditiv BSAF-ACE440 Apa |
1.00 0.26 - - 0.027 0.229 0.181 0.065 0.157 |
1.00 0.26 0.095 0.095 0.027 0.229 0.181 0.065 0.163 |
Nota : ME-compozitie fara fibre
OE-compozitie cu fibre otel
Caracteristicile fibrelor de otel folosite (procurate de la firma BAUM CAS FIBRES SRL) sunt prezentate in figura1.
Fig. 1 Fibrele de oţel utilizate
Valorile medii ale caracteriticilor fizico-mecanice ale acestor compoziţii se prezintă in tabelul 2.
Tabelul 2
|
Vârsta (zile) |
ME |
OE |
||||
|
fc |
fct,fl |
Ec |
fc |
fct,fl |
Ec |
|
|
[MPa] |
[MPa] |
|||||
|
1 |
64 |
|
|
77.15 |
|
|
|
6 |
163.3 |
11.50 |
41791 |
163.65 |
16.14 |
41700 |
|
28 |
167.2 |
12.50 |
42896 |
181.48 |
19.63 |
42432 |
Aspecte privind epruvetele şi elementele turnate pentru cele două tipuri de betoane in stare proaspată şi inărită se prezintă in fig. 2,3,4,5,6,7.
b) Proiectarea unei instalaţii de tratare termică capabilă sa menţină o temperatură de 10…90°
şi o umiditate de 20…65% timp de 10 zile.
Instalaţia este digitalizată şi permite mentinerea elementelor de beton şi probelor aferente la
temperatura şi umiditatea necesare (90°C; UR=60%).
Instalaţia a fost poziţiontă in laboratorul disciplinei Beton armat şi precomprimat şi este prezentată in figurile 8 si 9.
c) Pentru determinarea comportării la incovoiere şi la forţă tăietoare a elementelor cu secţiune I realizate cu betoane de ultra inaltă rezistenţă s-au realizat elemente cu şi fără adaos de fibre -Tabelul 3.
Tabelul 3
|
Grinda |
Solicitare |
Dimensiuni |
Armare longitudinală Otel Bst500S |
Armare transversală (OB37/Bst500S) |
|
TS1 |
Incovoiere |
120x240x3200 |
3Φ14 |
Φ6/250 OB37 |
|
TS2 |
Forţă tăietoare |
120x240x1670 |
2Φ14 |
Φ10/100 Bst500S |
|
TSF1 |
Incovoiere |
120x240x3200 |
3Φ14 |
2% fibre de otel: 1% Φ0.175mm; 1% Φ0.4 mm ; |
|
TSF2 |
Forţă tăietoare |
120x240x1670 |
2Φ14 |
Idem TSF1 |
Modul de armare al grinzilor experimentale se prezintă in figurile 10,11,12,13.
Aspecte privind turnarea şi tratarea termică a elementelor experimentale se prezintă in figurile 14 si 15.
Pentru determinarea carcateristicilor de fisurare, deformaţii şi rupere ale grinzilor s-a realizat echiparea lor aşa cum se observă in figurile 16 şi 17.
Poziţionarea elementelor experimentale in standul de incercări ( presa 300 tf cu urmarirea forţelor şi deformaţiilor analogic şi digital) se observă in fig.18 si 19.
Ruperea elementelor experimentale se prezinta in figurile 20 şi 21. Figura 20 prezintă ruperea elementelor solicitate la moment incovoietor.
Figura 21 a si b prezintă ruperea la forţă tăietoare in cazul unui braţ de pârghie de a/h=1
S-a constatat o comportare foarte bună a elementelor armate cu fibre faţă de cele fără fibre. Astfel, câteva valori specifice se prezintă in tabelele 4 si 5.
|
Solicitare |
Grinda |
P |
P/Pu |
Wmaxcr |
Δ |
εmaxc |
Observaţii |
|
kN |
|
mm |
mm |
%0 |
|||
|
INCOVOIERE |
TS1 fara fibre |
20.00 |
0.57 |
0.1 |
12=l/250 |
0.75 |
Rupere la moment +forţă tăietoare |
|
25.00 |
0.711 |
0.2 |
15.8=l/190 |
1.05 |
|||
|
30.00 |
0.86 |
0.5 |
18.7=l/160 |
1.50 |
|||
|
35.00 |
1.00 |
- |
43=l/70 |
1.75 |
|||
|
TSF1 cu fibre |
27.50 |
0.39 |
0.05 |
9=l/333 |
0.87 |
Rupere la moment incovoietor Δ – sageata Wmaxcr –deschiderea maxima a fisurii |
|
|
32.25 |
0.49 |
0.1 |
15.2=l/200 |
1.05 |
|||
|
46.00 |
0.70 |
0.2 |
22.1=l/135 |
1.50 |
|||
|
55.00 |
0.87 |
0.3 |
26.8=l/111 |
2.05 |
|||
|
65.45 |
1.00 |
- |
71.0=l/42 |
5.50 |
Tabelul 5
|
Solicitare |
Grinda |
P |
P/Pu |
Wmaxcr |
Observatii |
|
kN |
|
mm |
|||
|
FORŢĂ TĂIETOARE |
TS2 fără fibre |
25.00 |
0.20 |
0.1 |
a/h=1 a-brat de pârghie h-inalţimea utila Wmaxcr –deschiderea maxima a fisurii inclinate |
|
39.00 |
0.32 |
0.2 |
|||
|
55.00 |
0.45 |
0.3 |
|||
|
60.00 |
0.49 |
0.4 |
|||
|
122.40 |
1.00 |
- |
|||
|
TSF2 cu fibre |
80.00 |
0.32 |
0.1 |
||
|
142.00 |
0.56 |
0.2 |
|||
|
178.00 |
0.71 |
0.3 |
|||
|
188.00 |
0.75 |
0.5 |
|||
|
250.00 |
1.00 |
- |
Comparaţia intre comportarea celor doua tipuri de elemente, respectiv fără fibre (indice “f.f”) şi cu fibre ( indice “f”) se prezintă in tabelele 6 si 7 şi in figurile 21 si 22.
Tabelul 6
|
Solicitarea |
||||||
|
Incovoiere |
Forta taietoare |
|||||
|
Pfcr / Pf.fcr |
Pfu / Pf.fu |
PfSLS / Pf.fSLS |
ΔfSLU / Δf.fSLU |
εfcu / εf.fcu |
Pfcr / Pf.fcr |
Pfu / Pf.fu |
|
1.61 |
1.87 |
1.5 |
1.65 |
3.14 |
3.2 |
2.04 |
Nota:
Pcr - forţa aferentă unei deschideri de fisuri de 0.1 mm a elementelor.
Pu - forţa de rupere a elementelor.
PSLS - forţa aferenta starii limită de serviciu (săgeata egala cu l/250).
ΔSLU - săgeata la starea limita ultima de rupere a elementelor.
εcu - deformaţia specifică ultimă la rupere a elemnetelor.
Se remarcă comportarea mai mult decât foarte bună a elementelor realizate cu betoane de ultra inaltă performanţă atât in exploatare cât şi la rupere. Cercetările vor continua şi in 2010 abordându-se şi finalizându-se experimentările privind comportarea acestor tipuri de betoane la solicitări de scurtă şi lungă durată.
Director proiect,
Prof. Dr. Ing. Magureanu Cornelia
|
|
