Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai docens Mély- és Szerkezetépítési Tanszék 1
A feszítés elve K Teher K s s 2
A feszítés elve K Teher s K s s Külső vagy belső erő s 3
Feszítés a Feszítőbetét 4
Feszítés a Fesztávolság 5
Probléma A feszítőbetétek jelentős koncentrált erőhatása a tartóvégre!!! 6
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 7
Acélszál erősítésű beton adalékanyag acélszál beton cementkő acélszál erősítésű beton 8
Mechanikai viselkedés Húzás (Balaguru & Shah, Naaman & Reinhardt, Rossi) F F Növekvő száltartalom Dl Dl Nyomás (Balaguru & Shah, Naaman & Reinhardt, Balázs L.) F l Dl F s Dl/l Növekvő száltartalom 9
Mechanikai viselkedés Hajlítás (Balaguru & Shah, Erdélyi, Magyari, Falkner, Kovács) F F F Növekvő száltartalom d d Koncentrált erőbevezetés környezete (Falkner) F D F D Növekvő száltartalom 10
Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása szerkezetek károsodott felületinek pótlására 11
Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása szerkezetek megerősítésére 12
Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítés beton szerkezetek keresztmetszeteiben Acélszál erősítés vasbeton és feszített vasbeton szerkezetek keresztmetszeteiben Acélszál erősítés alkalmazása beton és vasbeton szerkezetek megerősítésére 13
Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása földrengésnek kitett szerkezetek kritikus csomópontjaiban 14
Szerkezeti alkalmazások Acélszál erősítésű beton alkalmazása előregyártott szerkezetekben földrengés okozta hatások felvételére Előregyártott oszlop Nyíróerőknek fokozottan kitett tartományok Előregyártott gerenda Helyszíni kibetonozás 15
Feszített vasbeton gerendák PC-G1 PC-G2 PC-G3 0 V% Dramix ZC 30/.5 kampózott végű szál 0.5 V% Dramix ZC 30/.kampózott végű szál 1.0 V% Dramix ZC 30/.kampózott végű szál Feszítőpászma adatai: Ø12.7 mm A p = 100 mm 2 f ptk = 1770 MPa f pt,0.1 = 1770 MPa E p = 193700 MPa 80 PC-S1 0 V% Dramix ZC 30/.5 kampózott végű szál 80 40 PC-S2 PC-S3 0.5 V% Dramix ZC 30/.5 kampózott végű szál 1.0 V% Dramix ZC 30/.5 kampózott végű szál G: fokozatos S: hirtelen feszítőerő ráengedés 16
Kísérleti elrendezés PC-G1 0 V% Szál nélküli PC-G2 0.5 V% Dramix ZC 30/.5 PC-G3 1.0 V% Dramix ZC 30/.5 acél keret surlódó felület acél keret PC-S1 0 V% Szál nélküli PC-S2 0.5 V% Dramix ZC 30/.5 PC-S3 1.0 V% Dramix ZC 30/.5 beton csillapitó tömeg pászmák elvágásának helye hidraulikus sajtó oldalnézet 17
40 50 70 40 40 60 100 Mérőhelyek a gerendán 150 150 150 2000 középső keresztmetszet 150 nyúlásmérő bélyegek felhajlások mérése felhajlások mérése tartóvégi pászma behúzódások mérése 80 feszitőpászma bélyeg 80 40 120 behúzódások mérése 18
Concrete strain [0/00] Beton összenyomódások 0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8-2.0-2.2 PC-G2 0.5 V% Dramix ZC 30/.5 active side passive side 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Position of strain gauges [mm] 15 kn 35 kn 55 kn 75 kn 95 kn 105 kn 115 kn 125 kn 136 kn 19
Released prestressing force, P [kn] Tartóvégi pászmabehúzódások 160 140 120 100 80 60 0.147 0.050 40 20 0.067 0.354 0.224 PC-G2-0.5 V% Dramix ZC 30/.5 draw-in 0.562 0.421 0.911 0.768 0.727 1.302 1.180 1.034 1.483 1.291 1.978 1.802 draw-in measured on active side mean draw-in draw-in measured on passive side strand elongation between the two measuring points 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] f c = 39.85 MPa 20
Beton végkeresztmetszet feszités után Erőátadódási hossz fogalma Behúzódás 1 2 3 Feszítőbetét végkeresztmetszet feszítés után 4 1 Féltartó 2 Beton összenyomódások 4 3 Feszítőbetét fajlagos alakváltozása 1 s e Tartóvég feszítés előtt 4 P0 2A E P P / 2 0 Erőátadódási hossz 2 3 c d / 2 0 P d 21
Elemi tartószakasz alakváltozásai x c i-1 = x P i-1 x c i = x P dx c i i = dx P i Feszítés előtti helyzet x i-1 c* x i-1 P* x i P* x i c* Feszítés utáni helyzet Dx c i-1 Dx P i-1 Dx c i Dx P i dx i c * dx i P* 22
Nem lineáris egyenletrendszer Mért beton alakváltozások dx P* i dx c i c i1 c i 2 dx c i a P b P a i1 i b Kísérleti úton meghatározott függvény a P b P b i1 i P* a dx i1 i P 2 P i 23
Strain, [ ] FESZITŐBETÉT ERŐÁTADÓDÁSI HOSSZA ACÉLSZÁL ERŐSITÉSŰ BETONBAN Strain, [ ] 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 0 Half portion of beam, x [mm] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Concret 0 Half portion of beam, x [mm] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Concrete 1 1 L = 80.000 mm P 0 = 35 kn P0 = 1.807 P eff. = 32.4 kn L = 45.635 mm P 0 = 35 kn P0 = 1.807 P eff. = 32.6 kn 2 2 L = 150.926 mm P 0 = 55 kn P0 = 2.839 P eff. = 50.3 kn L = 86.901 mm P 0 = 55 kn P0 = 2.839 P eff. = 50.5 kn 3 Draw-in Prestressing strand 3 Draw-in Prestressing strand L = 203.885 mm P 0 = 75 kn P0 = 3.872 P eff. = 67.8 kn L = 145.746 mm P 0 = 75 kn P0 = 3.872 P eff. = 67.9 kn 4 4 5 L = 273.24 mm L = 310.528 mm P 0 = 95 kn P0 = 4.904 P 0 = 105 kn P0 = 5.421 P eff. = 85.1 kn P eff. = 93.3 kn 5 L = 215.936 mm L = 250.617 mm P 0 = 95 kn P0 = 4.904 P 0 = 105 kn P0 = 5.421 P eff. = 85.2 kn P eff. = 93.4 kn 6 L = 346.107 mm L = 388.285 mm P 0 = 115 kn P0 = 5.937 P 0 = 125 kn P0 = 6.453 P eff. = 101.6 kn P eff. = 109.2 kn 6 L = 299.033 mm L = 335.890 mm P 0 = 115 kn P0 = 5.937 P eff. = 101.8 kn P 0 = 125 kn P0 = 6.453 P eff. = 109.3 kn 7 L = 420.191 mm P 0 = 135.9 kn P0 = 7.011 P eff. = 117.7 kn 7 L = 395.610 mm P 0 = 135.9 kn P0 = 7.011 P eff. = 117.8 kn 24
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 b b tényezőtől függ: bp b b Kísérleti eredményeim alapján a b b tényező értékét acélszál erősítésű betonban az alábbi értékekkel javaslom figyelembe venni: Ø Acélszál tartalom Betonszilárdság [MPa] 25 30 35 40 45 50 0 V% száltartalom 75 70 65 60 55 50 0.5 V% száltartalom 65 60 55 50 45 40 1.0 V% száltartalom 70 65 60 55 50 45 b b 25
Hajlításvizsgálat PC-G1 szálnélküli F u = 8.20 kn Nyírási PC-G2 PC-G3 0.5 V% 1.0 V% F u = 8.85 kn F u = 9.45 kn Nyírási és hajlítási Hajlítási PC-S1 PC-S2 PC-S3 szálnélküli 0.5 V% 1.0 V% F u = 12.70 kn F u = 12.60 kn F u = 12.00 kn Nyírási és hajlítási Nyírási, hajlítási és hasító Nyírási, hajlítási és hasító 26
Load, F [kn] Erő Lehajlás összefüggés 14 12 PC-G3-1.0 V% Dramix ZC 30/.5 10 8 6 4 PC-G1-0 V% Dramix ZC 30/.5 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
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
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 29
Feszítőbetét erőátadódási hossza acélszál erősítésű betonban Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai docens Mély- és Szerkezetépítési Tanszék 30