02. beton 2014 09 26 (2)

Dr.ing.NAGYGYRGY TamsConfereniar

Email:[email protected]

Tel:+40256403935

Web:http://www.ct.upt.ro/users/TamasNagyGyorgy/index.htm

Birou:A219

Reinforced Concrete I. / Beton Armat I.

FacultateadeConstrucii .Dr.ing. NagyGyrgy T.


2.1 STRUCTURA BETONULUI

2.2 TIPURI DE BETON

2.3 REZISTENELE BETONULUI

2.4 DEFORMAIILE BETONULUI



Betonulesteunmaterialmixt,unamestecde: agregate naturale balastiersaucarier

artificiale zgur/argilexpandat/ reciclate

balastier

carier

Obs: Agregatelemarioferdensitateiasigurrezistena Parteafin(nisip)umplegoluriledintreagregatelemariicreterezistenaliantuluideciment



Agregatbalastier Agregatcarier




artificiale zgur/argilexpandat/... reciclate

zgur/argilexpandat

agregatedinsticlexpandat




artificiale zgur/argilexpandat/ reciclate

In Japan, recycling rate of concrete debris was 96% in 2000Koji SAKAI,Prof.ofKagawaUniversity,Japan



Betonulesteunmaterialmixt,unamestecde: ciment Portland

Portlandcuadaosuri hidrotehnic rezistentlasulfai



Betonulesteunmaterialmixt,unamestecde:

ap

aditivi (chemical admixtures) reductorideap(rezisten) antrenorideaer(microporozitate) acceleratori depriz (iarna) ntrzietori depriz (vara) plastifiani(lucrabilitate) pentruimpermeabilizare(bazine)



Betonulesteunmaterialmixt,unamestecde:

adaosuri(mineral admixtures) cenuvolantuscat (zburtoare) zguragranulatdefurnalnalt (mcinatsaunemcinat) siliceaultrafin(SUF)sausiliceaamorf



Betonulesteunmaterialmixt,unamestecde: agregate naturale balastier sau carier

artificiale zgur/argil expandat reciclate

ciment Portland Portlandcuadaosuri hidrotehnic rezistent lasulfai

ap

aditivi reductorideap antrenorideaer acceleratori depriz ntrzietori depriz plastifiani

adaosuri cenuvolantuscat (zburtoare) zguragranulatdefurnalnalt (mcinatsaunemcinat) siliceaultrafin(SUF)sausiliceaamorf

AerCiment

Ap

Nisip

Pietri



Agregate mari Agregate fineProporia volumetric

Pastdeciment

7080%

(WeissJ PurdueUniversity)



Betonul=materialbifazic,formatdinagregatele nglobatenmatriceadepiatrdeciment:

Neomogen AnizotropMaterialelastoplastic

Obs: Elasticitate:datoritagregateloriapasteidecimentntrit Plasticitate:datoritmicrofisurrii Viscozitate:datoritpasteidecimentnentrit.

Piatradeciment esteunpseudosolid,formatdin:

1. formaiunilecristaline deciment ntrit,nucleelenehidratatedeciment fazasolid2. gelurilecimentului fazavscoas3. apalegatchimic,fiziciapaliber fazalichid4. poriicapilariiporiidegelcarecomunicntreeiicuexteriorul fazagazoas.



100

0 12 6 3 1

%dinvolumulpietreideciment

80

60

40

20

fazsolid

fazlichid

fazgazoasporicuaer(evaporareaapei)

cim.nehidratat

ciment hidratat

ap

timp(luni)

Modificareavolumuluifazelordinpiatradeciment

Evoluiantimpastructuriibetonului




2.2 TIPURI DE BETON





BETONPROASPT =23002400kg/m3

BETONNTRIT =20002600kg/m3

BETONUOR LIGHTWEIGHT CONCRETE(LC)

=8002000kg/m3

BETONGREU > 2600kg/m3

BETONARMATCUFIBRE FIBER REINFORCED CONCRETE(FRC)

BETONAUTOCOMPACTANT SELFCOMPACTING CONCRETE(SCC)




2.2 TIPURI DE BETON





Rupereabetonuluilacompresiunemonoaxial

c / - ct

alungire transversal ct

N

N

direcia de ncrcare

agregate mari

piatr de ciment

microfisuri de aderen

propagareamicrofisurilor

a) b)

N

N c)

scurtare, c

0,2



Rupereabetonuluilacompresiunemonoaxial

1.Fazadecomportareelastic: consolidare efortulunitardecompresiuneestecuprinsnintervalul0f0 (f0=rezistenalamicrofisurare abetonului)2.Fazadecomportareelasticoplastic:microfisurare efortulunitardecompresiune(f0 0.9fcr)3. Fazafinalderupere:fisurarerupere efortulunitardecompresiunedepetevaloareacritic(0.9fcr);fcil = rezistenacilindriclacompresiunesubncrcristaticedescurtdurateste valoareamaximatinsdeefortulunitardecompresiune.

Curbac c abetonuluisupus lacompresiune Variaiavolumuluicilindrului comprimat



Ruperea betonului la ntindere axial

influenat puternic de discontinuiti



Comportarea cilindrului debeton supuslacompresiunecentric




Microfisuri npiatradecimentFacultateadeConstrucii .Dr.ing. NagyGyrgy T.



Microfisuri npiatradeciment ForeinterioareFacultateadeConstrucii .Dr.ing. NagyGyrgy T.



Microfisuri npiatradeciment Foreinterioare Macrofisuri CedareFacultateadeConstrucii .Dr.ing. NagyGyrgy T.


Ruperea unui cubdebeton cufrecare dincauzaplatanelorpreseiaparesolicitarebiaxial



Comportarea betonuluiconfinatsupus lacompresiunecentric

Beton confinatTUB

Beton confinatFRET

Foreinterioare



Confinareabetonului =Creterearezisteneilacompresiuneabetonuluiprincreareade solicitritriaxiale

se realizeaz prin mpiedicarea deformaiilor cu ajutorul etrierilor



Comportarea betonuluiconfinatsupus lacompresiunecentric

Betonneconfinat




betonconfinat

betonneconfinat

Eforturide

com

presiune

Deformaiispecifice




Fret



Concluzii privind ruperea betonului:

-ruperea betonului se produce prin decoeziune, indiferent de tipul de solicitare, atunci cnd deformaiile specifice de ntindere ating valoarea maxim (ultim);

- ruperea betonului are un caracter treptat, datorit acumulrii unei cantiti critice de degradri, sub form de microfisuri, apoi de fisuri;

- se poate considera o comportare elastic pn la valori ale eforturilor unitare care nu depesc rezistenele de microfisurare;

- comportarea plastic se datoreaz apariiei i dezvoltrii deformaiilor ireversibile, prin microfisurarea betonului;

- ruperea betonului simplu are un caracter casant, deoarece se produce cu deformaii foarte mici.



Rezistena Solicitarea Epruveta Denumirea Simbolul

Rezistena la compresiune

Compresiune monoaxial

cilindru Rezistena cilindric(clasa betonului) fcilcub Rezistena cubic fcubprism Rezistena prismatic fpr

Rezistena la ntindere

ntindere monoaxial

Prism, cilindru Rezistena la ntindere fct

ntindere prin despicare

cilindru, cub

Rezistena la ntindere prin despicare fct sp

ntindere prin ncovoiere

prism ncovoiat

Rezistena la ntindere din ncovoiere fct fl

ncercri uzuale pentru beton




2.2 TIPURI DE BETON





Cauzele care provoac deformaii :- intrinseci (proprii) : contracia i umflarea- exterioare : ncrcri directe, deplasri impuse, variaii de temp., etc.

Deformaii :- deformaia elastic: se datoreaz fazei solide (agregate, cristale formate prin ntrirea cimentului) i poate fi liniar sau neliniar; la ncetarea aciunii, teoretic corpul revine instantaneu la forma iniial.




Deformaii :- deformaiia plastic: se produce datorit discontinuitilor de structur (n specialmicrofisuri), care compromit aderena agregat-piatr de ciment; apare la un anumit nivel de solicitare, crete att timp ct se menine ncrcarea, iar dup ncetarea aciunii, constituie deformaie ireversibil.




Deformaii :-deformaia vscoas: se datoreaz componentei gelice i este denumit curgere lent; deformaia vscoas se dezvolt n timp i este parial reversibil dup ncetarea aciunii.



Volumul betonului pstrat ntr-un mediu uscat scade Contracia (cs - shrinkage)

Volumul betonului pstrat n ap crete Umflarea



Teoria deformaiile proprii ale betonului se datoreaz deplasrii apei n masa betonului

n betonul proaspt, apa se deplaseaz datorit transformrii pastei de ciment n piatr de ciment (contracia chimic a cimentului); aceasta este denumit contracieendogen, i se produce foarte intens n primele zile dup turnare.

ca (autogenous shrinkage)

n betonul ntrit, apa migreaz prin porii capilari din beton i se elimin sub efectul variaiilor de umiditate i temperatur din mediul nconjurtor; aceasta este denumit contracie de uscare.

cd (drying shrinkage)

Pentru calcule, valoarea deformaiei specifice totale din contracie

cs = ca + cd



Teoria deformaiile proprii ale betonului se datoreaz deplasrii apei n masa betonului

Contracie de uscare (sau contracia plastic dup Newman & Choo)

Aparla1 6oredelaturnare ngeneralau max.3mmdeschidere

adncimede2050mm

(Newman&Choo)

Evaporare

Fazainiial

DupctevaoreFacultateadeConstrucii .Dr.ing. NagyGyrgy T.


Concluzii privind contracia betonului:

- Componenta ireversibil a contraciei se datoreaz mbtrnirii gelurilor,manifestat prin reducerea progresiv a volumului lor i creterea volumuluiformaiunilor cristaline;

- Componenta reversibil a contraciei scade n timp i se datoreaz:- fenomenului de capilaritate, independent de vrsta betonului,- modificrii grosimii peliculelor de ap adsorbite pe suprafaa gelurilor, dependent de vrsta betonului;

- La nivelul componentelor pietrei de ciment, granulele nehidratate i cristalele se opun contraciei gelurilor, n consecin sunt comprimate, iar gelurile sunt ntinse;

- La nivelul betonului, agregatele mpiedic deformarea pietrei de ciment, care este ntins i n unele zone fisureaz.



Factorii care influeneaz contracia i umflarea betonului

- Starea de umiditate i temperatur: umiditatea relativ mai mic, iar temperaturilemai mari duc la valori ridicate ale deformaiilor din contracie

RH + Temp cs

- Volumul gelurilor: crete cu dozajul de ciment

Vgeluri cs

- Agregatele: influeneaz prin raportul P/N

P/N Ap Agregate/Ciment cs

cs, ciment > cs, mortar > cs, beton



Factorii care influeneaz contracia i umflarea betonului (cont)

-Aditivii superplastifiani permit reducerea raportului A/C, fr ca lucrabilitatea sscad

-Compactitatea mai mare a betonului rezistenele betonului mai marideformaiile din contracie mai mici

-Posibilitatea de evaporare a apei: contracia este cu att mai mare cu ct suprafaaspecific, dat de raportul dintre suprafaa expus i volumul elementului este maimare.



Contracia betonului armat

Experimental: valoarea contraciei betonului armat este mai mic dect cea a betonului simplu, i anume cu att mai mic, cu ct procentul de armare este mai mare.

Explicaia: aderena dintre beton i armtur diminueaz tendina de contracie a betonului, armtura opunndu-se contraciei.

n armtur se nasc eforturi unitare de compresiune i n beton de ntindere.




Elementb.a.cudeplasareliber:cs =ct + sc

Elementb.a.cudeplasarempiedicat

cs =ct

cs = deformaia specific liber total din contracie a b.s.sc = deformaia specific de compresiune din armtur ( = contracie b.a.)ct = deformaia specific de ntindere din beton, cauzat de prezena armturii

cs

L o

ct

sc

L

ct

L o=L

AcAs

Betonsimplu Betonarmat

Betonarmatcudeplasarempiedicat




Efortul de compresiune n armtur:

Fora de compresiune n armtur corespunztoare:

Efortul de ntindere n beton:

Fora de ntindere n beton corespunztoare:

cs scct




Condiia de echilibru n direcia longitudinal:

unde coeficient de armare (nu procent!)

i coef. de echivalen (= de cte ori este oelul mai rigid dectbetonul)




Efortul n armtur : compresiune

Pt determinarea efortului n beton:



Contracia betonului armat Contracia BA este mai mic dect pentru B

Considernd

1 2 3 1 1%; 2 2%; 3 3%

123

t

s

t

c

3

2

1

cs scct

YieldingofR CrackingofC

1




n structuri nedeterminate contracia induce eforturi.Aceste eforturi pot fi asimilate cu o variaie de temperatur (aprox. 15C)



Contracia betonului armat - Cf. 1992-1-1:2004 (EC2)

cs = cd + ca

cd, = kh cd,0

Kh = coeficient func. h0

h0 = 2Ac/u (raza medie a sec.)

Ac = aria sec. de beton

u = perimetrul expuse la uscare

ca () = 2,5 (fck 10) 10-6

Contracia betonului depinde de umiditatea mediului, de dimensiunile elementului i de compoziia betonului.



Contracia betonului armat - Cf. 1992-1-1:2004 (EC2)

cd(t) = ds(t,ts) kh cd,0 evoluia contraciei de uscare n timp

ca (t) = as(t) ca () evoluia contraciei endogene n timp

Contracia betonului depinde de umiditatea mediului, de dimensiunile elementului i de compoziia betonului.



Deformaiilebetonuluidinvariaiiledetemperatur

Efectulvariaiilor de temperatur asupra structurilor se poate asimila cu cea a deformaiilor impuse. Se iau n considerare variaiile de temperatur: - mediului ambiant

- climatice - tehnologice

Undel lungimea iniial a elementului;t - gradientul de temperatur, n C; = 10 10-6 /C coeficientul de dilataie termic a betonului



Deformaiile betonului sub ncrcri statice de scurt durat

Curba caracteristic a betonului solicitat axial de ncrcri de scurt durat

e - def. specific elasticp - def. specific plasticEc = c/ e - modul de elasticitate




Influena calitii betonului asupra formei curbei caracteristice

- deformaia corespunztoare rezistenei betonului la compresiune este practic aceeai indiferent de calitateabetonului ( 2... 2,2)- deformaia specific ultim scade dac clasa betonului crete;- modulul de elasticitate crete cu rezistena betonului.- forma curbei depinde i de viteza de ncrcare; rezistenele betonului cresc, iar deformaiile specifice ultime scad cu ct ncrcarea este aplicat cu vitez mai mare




Influena confinrii betonului asupra deformaiei specifice ultime de compresiune



Modulii dedeformaie ai betonului

Modulul deelasticitate longitudinal

Ec =tg =c /e (fc Ec )

Modulul deelasticitate transversalunde = 0,2 coef. Poisson pt beton

Gc = 0,4Ec

Modulul deelasticitateplasticitate (modulul secant)

Modulul tangent

EcT =tg =dc /de

2 1

1 /



Deformaiile betonului sub ncrcri statice de lung durat

Curgerea lent (fluaj) (Creep)

Curgerea lent a betonului depinde de umiditatea mediului, de dimnesiunile elementului i de compoziiabetonului + de vrsta betonului n momentul primei ncrcri i de durata i intensitatea ncrcrii.

c f0 =(0,30,6)fc curgere lent liniar

cc,t = (t, t0) e - deformaia de curgere lent la timpul t

(t, t0) - coeficientul deformaiei de curgere lent la timpul t

- modulul deformaiei de durat, 1 , 0





t=0

F=const. F=const.

L=1

t=t

to






s c s transfer de for c c

123

t

sfy

fs

t0 tt0

c

fc

s=Esc

123

1 2 3






Curgerea lent i contracia n elemente comprimate acioneaz n aceeai direcie.

n cazul elementelor ntinse sau cu zone ntinse aciunea curgerii lente este favorabil i ducla reducerea riscului de fisurare a betonului.

Armtura transversal nu influeneaz deformaia din curgerea lent, deoarece aceasta arecaracter linear.

Curgerea lent are influen important n cazul sgeilor i a flambajelor.





Curgerea lent (fluaj) (Creep) SREN199111

t 0 (z

ile)

(, t0)

Alegerea condiiilor demediu(RH=50%interior;RH=80%exterior) Alegerea tipuluideciment(N,R,S)

Alegerea claseidebeton Calcululcoef.h0

Cf ck

/fck,cub

e

h0=2Ac /u

Curgerea lent a betonului depinde de umiditatea mediului, de dimensiunile elementului i de compoziiabetonului + de vrsta betonului n momentul primei ncrcri i de durata i intensitatea ncrcrii.




Curgerea lent (fluaj) (Creep) SREN199111

t 0 (z

ile)

(, t0)1. t0 vrstabetolnului laprimancrcare2. Secant

3. h0 [mm]

Cf ck

/fck,cub

e

h0=2Ac /u

1

2

3

4

5

Curgerea lent a betonului depinde de umiditatea mediului, de dimensiunile elementului i de compoziiabetonului + de vrsta betonului n momentul primei ncrcri i de durata i intensitatea ncrcrii.



Deformaiile betonului n timp Deformaia totalabetonului



Efectul descrcrii asupradeformaiilordecurgerelent

c0

cc,t



Deformaiile betonului sub ncrcri dinamice repetate

r = deformaii remanente (ireversibile)Rezistena la oboseal f0


02. beton 2014 09 26 (2)

Documents