Badania pełzania dojrzewającego betonu poddanego naprężeniom ściskającym i rozciągającym

• Autorzy: Seruga A. , Zych M.

Warianty tytułu

EN

Research of concrete creep at early age under compressive and tensile stresses

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono badania odkształceń pełzania dojrzewającego betonu, poddanego obciążeniu ściskającemu, lub rozciągającemu. W celu otrzymania temperatur zbliżonych do ich rzeczywistych zmian w betonowych konstrukcjach średnio-masywnych, betonowanie i pomiary temperatury oraz pełzania elementów wykonywano w specjalnych formach styropianowych. Pomiary odkształceń wykonano za pomocą czujników strunowych zabetonowanych w tych elementach. Przedstawione wyniki dotyczą bardzo krótkiego okresu czasu, który ma podstawowe znaczenie w przypadku betonu dojrzewającego w elementach skrępowanych. Przeprowadzono kalibrację odkształceń pełzania z zastosowaniem MES, co pozwala na dokładniejsze przeprowadzenie analiz naprężeń i powstałych zarysowań w średnio-masywnych konstrukcji, na przykład w ścianach zbiorników. Otrzymane wyniki dla dwóch rodzajów betonu pokazują, że zmniejszenie współczynnika skrępowania do wartości 0,5, jak zaproponowano w normie EC2-3, jest za duża. We wczesnym okresie dojrzewania betonu – na przykład 5 dni po zabetonowaniu, zarysowania spowodowane zmianami temperatury związanymi z ciepłem hydratacji cementu, wartość ta nie powinna być mniejsza niż 0,75. Wartość 0,5 zaproponowana w EC2-3 jest właściwa jedynie w przypadku analizy naprężeń po 28 dniach dojrzewania betonu.

EN

The creep strains researches of hardening concrete subjected to compressive or tensile stresses are presented. To assure the temperature development similar to its real temperature changes, which occur in the semi-massive concrete structures, the elements were placed and tested in special polystyrene moulds. For strains measurements the vibrating wire sensors embedded in concrete elements were used. Presented results refer to a very short period of time, which is crucial for concrete hardening in confined elements. The results of creep strains have been calibrated using FEM which allows to analyze more accurately the stresses and cracking formed in semi-massive structures, for example such as tanks walls. Experimental results obtained for two types of concretes are showing that reduction of confinement coefficient value to 0.5, as it was proposed in EC2-3, is too low. At a very early age of concrete maturing - for instance 5 days after placing, cracking caused by temperature changes linked with the heat of hydration, this coefficient should not be lower than 0.75. The proposed coefficient value in EC2-3 equal to 0.5 is correct only for the stress analyses after 28 days of concrete hardening.

Słowa kluczowe

PL

beton dojrzewający; naprężenie; ściskanie; rozciąganie; pełzanie betonu; modelowanie

EN

early age concrete; stress; compression; tension; concrete creep; modelling

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 21/83, nr 2
• Strony: 65--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il.

Twórcy

autor

Seruga A.

• Politechnika Krakowska

autor

Zych M.

• Politechnika Krakowska

Bibliografia

• 1. M. Emborg, Development of Mechanical Behavior at Early Age, Rilem Report 15, Edited by R. Springenschmid, p. 76, London 1998.
• 2. H. Morimoto, W. Koyangi, Estimation of stresses relaxation in concrete at early ages, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 95, London 1995.
• 3. H. Umhera, T. Uehara, T. Iisaka, A. Sugiyama, Effect of creep in concrete at early age on thermal stresses, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 79, London 1995.
• 4. G. Westman, Basic creep and relaxation of young concrete, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 87, London 1995.
• 5. Z. P. Bažant, S. S. Kim, Nonlinear creep of concrete – adoption and flow, J. Eng. Mech. Div., (ASCE), 105, p. 419 (1979).
• 6. S. Ishtiaq, S. Roy, Creep Behavior and its Prediction for Normal Strength Concrete Made from Crushed Clay Bricks as Coarse Aggregate. Journal of Materials in Civil Engineering ASCE, March, p. 308 (2012).
• 7. P. Paulini, N. Gratl, Stiffness formation of early age concrete, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 63, London 1995.
• 8. H. Ohshita, Y. Ishikawa, T. Tanabe, Creep mechanism of early age concrete modelling with two phase porous material, p. 465, RILEM Proceedings, no. 22, 1993.
• 9. K. van Breugel, Relaxation of young concrete. Department of Structural Concrete, Faculty of Civil Engineering, Delft University of Technology, Research Report 5-80-D8, p. 140, Delft 1980.
• 10. W. Kiernożycki, Betonowe konstrukcje masywne, Polski Cement, Kraków 2003.
• 11. A. Gutsch, F. S. Rostásy, Young concrete under high tensile stresses – creep, relaxation and cracking, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 111, London 1995.
• 12. M. Laube, Werkstoffmodell zur Berechnung von Temperaturspannungen in massigen Betonbauteilen im jungen Alter, Universität Braunschweig, Doctoral Thesis, p. 251, 1990.
• 13. Eurocode 2, Design of concrete structures – Part 1-1, General rules and rules for buildings, p. 205, September 2008.
• 14. Z. P. Bažant, J. C. Chern, Triple Power Law for concrete creep, J. Eng. Mat., 3, 4, 63 (1985).
• 15. M. Emborg, Thermal stresses in concrete structures at early ages, Division of Structural Engineering, Lulea University of Technology, Doctoral Thesis, p. 280, 1989.
• 16. R. A. Dameron, R.S.Dunham, R. J. James and Y. R. Rashid, Constitutive Modeling of Early time effects in concrete, p. 459.
• 17. S. J. Lokhorst, K. van Breugel, From microstructural development towards prediction of macro stresses in hardening concrete, Thermal Cracking in concrete at Early Age, Proceeding of the RILEM International Symposium, edited by R. Springenschmid, E and FN Spon, p. 111, London 1995.
• 18. F. S. Rostásy, A. Gutsch, M. Laube, Creep and relaxation of concrete at early ages – experiments and mathematical modelling, in creep and shrinkage of concrete, 5-th Rilem Symposium, Barcelona, p. 453, 1993.
• 19. A. Al-Manaseer, J. P. Lam, Statistical evaluation of shrinkage and creep models, ACI Materials Journal, 102, 3, 170 (2005).
• 20. R. Goel, R. Kumar, D. Paul, Comparative Study of Various Creep and Shrinkage Prediction Models for Concrete, Journal of Materials in Civil Engineering ASCE, 19, 3, 249 (2007).
• 21. A. Salah, D. A. Lange, Tensile Basic Creep: Measurements and Behavior at Early Age. ACI Materials Journal, 98, 5, 386 (2001).
• 22. M. Zych, Studium przypadku wzrostu właściwości mechanicznych betonu w oparciu o pomiary temperatury, Cement Wapno Beton, 82, 6, 383-392 (2015).
• 23. S. Bernander, S. Gustafsson, Egenspänningar i ung betong p g a temperaturförloppet under hydrationen (Temperature stresses in early age concrete due to hydration. In Swedish with English Summary). Nordisk Betong, nr 2, s. 25-31, Stockholm 1987.
• 24. P. L. Domone, Uniaxial tensile creep and failure of concrete, Magazine of Concrete Research, 26, 88, 144 (1974).
• 25. Z. P. Bažant, L. Panula, Part II: Basic creep, Materiaux et Constructions, 11, 65, 317 (1978).
• 26. Eurocode 2, Design of concrete structures – Part 3, Liquid retaining and containment structures, Brussels, p. 22, November 2008.
• 27. British Standards Institution, “Design of concrete structures for retaining aqueous liquids”, first ed., BS 8007, London, Great Britain 1987.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.