Αντοχές σχεδιασμού σκυροδέματος

[civil24]

Στις μελέτες μας ως θλιπτική αντοχή σχεδιασμού σκυροδέματος χρησιμοποιούμε την θλιπτική αντοχή κυλινδρικού δοκιμίου. Επίσης αυτή η αντοχή μειώνεται κατά 15% στον υπολογισμό τάσεων και δυνάμεων στην διατομή μας για τον υπολογισμό του απαιτούμενου οπλισμού. Τέλος αυτή η μειωμένη θλιπτική αντοχή σκυροδέματος μειώνεται κατά 50% σύμφωνα με τον μερικό συντελεστή ασφαλείας υλικού.

 

Συμπέρασμα: O μελετητής καταλήγει να χρησιμοποιεί περίπου το 57% της χαρακτηριστικής τιμής fck του κυλίνδρου. Πολύ απλά για ένα σκυρόδεμα κατηγορίας αντοχής C20/25 με fck=20 MPa ο μελετητής καταλήγει να αξιοποιεί μια θλιπτική αντοχή σκυροδέματος κοντά στα 11.5 ΜPa.

 

Τα λέω όλα αυτά για να καταλήξω σε μια παρατήρηση και μια ερώτηση.

 

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Nα πως οι κανονισμοί κάνουν το μπετό να έχει ¨φιλότιμο¨ εκεί που όλοι οι άλλοι δεν έχουν (σιδεράδες, μπετατζήδες, μηχανικοί κλπ)

 

ΕΡΩΤΗΣΗ: Μπορεί κάποιος να μου δώσει μια επαρκή εξήγηση γιατί στο σχεδιασμό χρησιμοποιούμε την αντοχή κυλινδρικού δοκιμίου?(φαινομενικά ο κύλινδρος μου μοιάζει πως είναι πιο κοντά στα δομικά στοιχεία από ότι ο κύβος - σωστά???

 

Η περαιτέρω μείωση στο 85% της αντοχής του κυλινδρικού δοκιμίου κατανοώ πως υπεισέρχεται για να αντισταθμίσει την διαφορά ανάμεσα στης επιπονήσεις της καθαρής θλίψης και της καθαρής κάμψης. Αυτό που προσπαθώ να καταλάβω είναι αν αυτή η μείωση μπορεί να βρεθεί και να εξηγηθεί αναλυτικά ή προκύπτει μόνο από πειραματικά δεδομένα.

 

ΥΓ: Προσπάθησα ψάχνοντας να βρω επαρκείς εξηγήσεις στις παραπάνω απορίες αλλά νομίζω πως δεν τα κατάφερα. Όποιος μπορεί και έχει όρεξη να δώσει τα φώτα του, ας το κάνει.

[mantzaras]

Όλα τα μοντέλα συμπεριφοράς σκυροδέματος καταρχήν προήλθαν από πειράματα.

Η μείωση του 85% δεν νομίζω ότι είναι λόγω αλληλεπίδρασης κάμψης-θλίψης αλλά στην στοχαστική αντιμετώπιση της παρασκευής του υλικού (ομοιογένια κλπ) άλλωστε μην ξεχνάς ότι η χαρακτηριστίκη αντοχή είναι αυτή στην οποία υπάρχει πιθάνοτητα εμφάνισης δοκιμίου με μικρότερη αντοχή ίση με 5%. Η αλληλεπίδραση κάμψης-θλίψης επισέρχεται με την μικρότερη ανηγμένη παραμόρφωση σε θλίψη από ότι σε κάμψη (2%ο αντί 3,5%ο).

Αν ενδιαφέρεσαι για αναλυτικά μοντέλα συμπεριφοράς του σκυροδέματος στείλε πμ για να σου στείλω βιβλιογραφία, αν και σε οποιοδήποτε βιβλίο για μπετο στο κεφάλαιο υλικών θα έχει πάμπολη βιβλιογραφία.

Όσον αφορά τις μειώσεις που αναφέρεις (0,85 και /1,5) είναι καθαρά πιθανοτικές αντιμετωπίσεις και δεν έχουν εξήγηση (τουλάχιστον από μοντέλα συμπεριφοράς) αλλά από στατιστική ανάλυση.

Άλλες μειώσεις ή αυξήσεις (όπως περισφίξεις, αλληλεπίδραση θλίψης ή εφελκυσμού με διάτμηση) έχουν εξήγηση μέσω μοντέλων.

[civil24]

Σχετικά με την χρησιμοποίηση της αντοχής κυλίνδρου αντί της αντοχής κύβου έχεις κάποια αιτιολόγηση?

 

Η μείωση του 85% δεν νομίζω ότι είναι λόγω αλληλεπίδρασης κάμψης-θλίψης αλλά στην στοχαστική αντιμετώπιση της παρασκευής του υλικού (ομοιογένια κλπ) άλλωστε μην ξεχνάς ότι η χαρακτηριστίκη αντοχή είναι αυτή στην οποία υπάρχει πιθάνοτητα εμφάνισης δοκιμίου με μικρότερη αντοχή ίση με 5%. Η αλληλεπίδραση κάμψης-θλίψης επισέρχεται με την μικρότερη ανηγμένη παραμόρφωση σε θλίψη από ότι σε κάμψη (2%ο αντί 3,5%ο)

Δεν ανέφερα πως η μείωση του 15% αφορά την αλληλεπίδραση θλίψης-κάμψης αλλά την διάφορα στην φύση αν θες των δυο αυτών επιπονήσεων δηλ. της καθαρής θλίψης και της καθαρής κάμψης, κάτι που συνάντησα διαβάζοντας και αγγλική βιβλιογραφία.

 

Όσον αφορά τις μειώσεις που αναφέρεις (0,85 και /1,5) είναι καθαρά πιθανοτικές αντιμετωπίσεις και δεν έχουν εξήγηση (τουλάχιστον από μοντέλα συμπεριφοράς) αλλά από στατιστική ανάλυση.

Πολύ σωστά αναφέρεις πως η μείωση με συντελεστή ασφαλείας υλικού 1,5 είναι προϊόν στατιστικής ανάλυσης προς αποφυγή των όποιων αβεβαιοτήτων, πράγμα το οποίο και γνώριζα.

 

Ευχαριστώ για την άμεση απάντηση και την προσφορά σου για την βιβλιογραφία

[iovo]

Από την φύση του το σκυρόδεμα είναι ανομοιογενές υλικό. Η ανομοιογένεια αυτή οφείλεται σε μικροδιαφορές στην ποιότητα των υλικών (κυρίως αδρανών) και την αναλογία τους στο μείγμα και σε διαφορές στην συμπύκνωση ή συντήρηση του σκυροδέματος από από θέση σε θέση της κατασκευής. Λόγω της ανομοιομορφίας αυτής η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος θεωρείται σαν τυχαία μεταβλητή που χαρακτηρίζεται από πιθανοτική κατανομή (μ.ο fcm απόκλιση s ) Επειδή καθοριστικά για την ασφάλεια της κατασκευής είναι τα αδύνατα σημεία της ο σχεδιασμός των δοκιμων στοιχείων καθορίζεται απο την χαρακτηριστική και όχι απο την μέση αντοχή αλλιώς θα κατασκευάζαμε πολύ αντιοικονομικές κατασκευές.

 

Η μονοαξονική θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος είμαι το κύριο χαρακτηριστικο μέγεθος του υλικού και όλες οι ιδιότητες του σχετίζονται με αυτό. Συγκεκριμένα όλες οι ιδιότητες βελτιώνονται με αύξηση της θλιπτικής αντοχής.

Τα αποτελέσματα της δοκιμασίας αντοχής σε θλίψη επηρεάζονται βασικά από τις εξής παραμέτρους δοκιμής.

1)Σχήμα του δοκιμίου (λόγος ύψους προς διάσταση βάσης)

2) Μέγεθος του δοκιμίου

3)Υγρασία

4)Θερμοκρασία

5)Ταχύτητα φόρτισης

6)Ηλικία του δοκιμίου.

 

Περαιτέρω η μορφή του δοκιμίου επηρεάζει και όχι μόνο την τιμή της αντοχής αλλά και την μορφή της θράυσης. Οι δυνάμεις τριβής στα άκρα προκαλούν τοπική καμπύλωση των τροχιών των θλιπτικών τάσεων οποία σε κυβικά δοκίμια φτάνει μέχρι το μέσο του ύψους. Γι αυτό οι κύβοι θράυονται σε μορφή διπλού κώνου, γεγονός που παλαιότερα είχε παρερμηνευθεί πως το σκυρόδεμα σπάει λόγω συνδυασμού ορθής τάσης και διατμητικής πάνω στα επίπεδα 45+φ/2. Αντίθετα σε κυλινδρικά ή σε πρισματικά δοκίμια με λόγο h/b =2/1 οι τροχιές των τάσεων στο μέσο του ύψους είναι ευθύγραμμες επομένως οι επιφάνειες θράυσης είναι παράλληλες της θλιπτικής τάσης.

 

Έτσι τα κυβικά δοκίμια δίνουν μεγαλύτερη αντοχή ενώ τα κυλινδρικά ή πρισματικά με λόγο 2/1 δίνουν περίπου την πραγματική αντοχή του σκυροδέματος.

 

(βλ Μαθήματα Οπλ.Σκυροδέματος 1 Μ.Ν. Φαρδής, Πάτρα 2001)

[civil24]

Αρκετά σαφής ο iovo, ευχαριστώ!

[nikgian]

Το α=0,85, το οποίο υπεισέρχεται στους υπολογισμούς της αντοχής σχεδιασμού του σκυροδέματος είναι το φορτίο διαρκείας. Δηλαδή είναι ένας συντελεστής ο οποίος μειώνει την αντοχή του σκυροδέματος λόγω μακροχρόνιων δράσεων, όπως είναι τα μόνιμα και τα κινητα φορτία (κατά τον σχεδιασμό). Ωστόσο ο συντελεστής αυτός δεν θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψην (θεωρητικά) κατά τη διαστασιολόγηση σε σεισμικές δράσεις, αφού αυτή η φόρτιση αποτελεί τυχηματική δράση και επομένως είναι ακραίως βραχυχρόνια.