مقاومت خمشی بتن روابط و نحوه آزمایش

مقاومت خمشی بتن روابط و نحوه آزمایش

عدم وجود ترک در حفظ و تداوم سازه های بتنی به جهت حفظ میلگردها و جلوگیری از خوردگی میلگردهای فولادی بسیار حائز اهمیت می باشد. از آنجایی که اعمال کشش محوری به نمونه بتنی مشکل می باشد مقاومت کششی بتن به روش های غیر مستقیم یعنی آزمایش خمش و آزمایش برزیلی (شکافتن) تعیین می گردد. این روش ها به مقاومت هایی منتهی می شود که از مقاومت واقعی تحت بار کششی محوری بیشتر می باشد. در آزمایش مقاومت خمشی تنش کششی ماکزیمم تئوریکی در تارهای پائینی تیر مورد آزمایش به وجود می آید که مدول گسیختگی نامیده می شود و در طراحی بزرگراه ها و روسازی فرودگاه ها به کار می رود. (روش این آزمایش در BS 5328-81 توصیه شده است).

مقدار مدول گسیختگی به ابعاد تیر و بالاتر از همه به شکل بارگذاری بستگی دارد. امروزه بارگذاری لنگر خمشی ثابتی بین نقاط اعمال بار ایجاد می شود طوری که 1/3 دهانه در معرض تنش ماکزیمم قرار می گیرد و در نتیجه در این منطقه است که تمایل به ترک خوردن به وجود می آید.

بر طبق بند 4 استاندارد 490 ایران “فاصله بین نقطه تمرکز بار و نزدیکترین عکس العمل نباید از ارتفاع تیر کمتر باشد. دهانه نمونه آزمایشی باید حداقل 3 برابر ارتفاع تیر مورد استفاده باشد. بار اولیه که می تواند سریعا وارد شود حداکثر تا 50 درصد بار گسیختگی نمونه است و از آن به بعد سرعت ازدیاد بار باید به نحوی تنظیم گردد که تنش تارهای انتهای مقطع در هر دقیقه بیشتر از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، افزایش نیابد”.

این آزمایش در استاندارد انگلستان به شماره BS1881-83 و BS1881-170 توصیه شده که در آن ابعاد تیر 750*150*150 و یا 500*100*100 میلی متر و سرعت بارگذاری در تارهای پائینی در محدوده پایئی در محدوده 0.2 تا 0.1 مگاپاسکال در ثانیه (1 الی 0.2 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) باشد. سرعت پایین بارگذاری برای بتن های با مقاومت کم و سرعت های بالا برای بتن های با مقاومت زیاد به کار می رود.

این آزمایش در ASTM C78-94 توصیه شده است که در آن ابعاد تیر 508*152*152 میلی متر و سرعت بارگذاری بین 0.0143 تا 0.02 مگاپاسکال در ثانیه (0.143 الی 0.2 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در ثانیه) می باشد.

بر اساس بند 6 استاندارد 490 ایران “چنانچه شکستگی در 1/3 میانی تیر رخ دهد مدول گسیختگی بر اساس تئوری ارتجاعی معمول به صورت رابطه 12 محاسبه می شود.

F_bt  = مدول گسیختگی مقطع

M = ممان اینرسی مقطع

y = حداکثر فاصله تا تار خنثی

I = ممان اینرسی مقطع در حول محور خنثی

P =  حداکثر نیروی وارده

L = طول موثر تیر

d = ارتفاع تیر

چنانچه ترک در خارج از فاصله بین دوبار باشد مشروط بر آن که تا نقطه بارگذاری از 5 درصد طول تیر تجاوز ننماید مقاومت خمشی نمونه از رابطه زیر بدست می آید.

که در آن

a فاصله بین مقطع ترک خورده با نزدیکترین تکیه گاه بر حسب سانتی متر است. این فاصله در امتداد محور طولی سطح زیرین نمونه اندازه گیری می شود.

یادآوری: چنانچه ترک خارج از فاصله بین دو نقطه بارگذاری بوده و فاصله آن تا نقطه باگذاری بیش از 5 درصد طول تیر باشد آزمون باید تکرار گردد.

مطابق BS1881-83 اگر شکستگی خارج از 1/3 میانی تیر رخ دهد آنگاه نتایج آزمایش رد می شوند.

ASTM C78-84 اجازه می دهد گسیختگی خارج از 1/3 میانی تیر در فاصله a<1/3 از نزدیکترین تکیه گاه رخ دهد و مدول گسیختگی از رابطه زیر محاسبه می شود.

در آیین نامه ASTM C 293-94 و آیین نامه AASHTO T97 و دت 608 آزمایش برای تعیین مقاومت خمشی تجویز شده است که در آن مقاومت خمشی بتن با استفاده از تیر ساده با بارگذاری متمرکز در وسط دهانه صورت می گیرد (Flexural strength of concrete center point loding) ولی معمولا برای تعیین مقاومت خمشی از روش شرح داده شده (تعیین مقاومت خمشی بتن با استفاده از تیر ساده با بارگذاری متمرکز در نقاط یک سوم دهانه) استفاده می گردد.