Οπλισμός εκτοξευμένου σκυροδέματος με ίνες ΑΙ Σοφιανός Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα η Διάλεξη 6 1 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • 1. Εισαγωγή • 2. Τύποι ινών • 3. Μίγματα • 4. Ιδιότητες • 5. Εξοπλισμός ανάμιξης • 6. Ποιοτικός έλεγχος • 7. Διαστασιολόγηση • 8. Σύγκριση ΑΙ Σοφιανός Δομή της παρουσίασης 2 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Οι ίνες χρησιμοποιούνται από τους αρχαίους χρόνους. Στόχος είναι να μετατρέψουν ένα ψαθυρό υλικό σε πλάστιμο • Τούβλα και σοβάδες οροφών ενισχύονταν με ίνες από άχυρο ή με μαλλί ζώων ΑΙ Σοφιανός 1. Εισαγωγή: Παλαιότερες και σύγχρονες εφαρμογές 3 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Πρώτη ευρεσιτεχνία ινοπλισμένου σκυροδέματος το 1874 στην Καλιφόρνια από τον Berard. Ενίσχυση του σκυροδέματος με την προσθήκη ακανόνιστου παλαιοσίδηρου • Πρώτα βήματα ινοπλισμένου σκυροδέματος με ίνες χάλυβα: ‘60 • Το 1972 πρώτη εφαρμογή εκτοξευμένου ινοπλισμένου σκυροδέματος στο Idaho, για τη σταθεροποίηση πρανούς στομίου σήραγγας, ΑΙ Σοφιανός Το Σκυρόδεμα είναι ψαθυρό υλικό που χρειάζεται ενίσχυση 4 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Σήραγγες: ως προσωρινή και τελική επένδυση Μεταλλευτικά έργα, υπόγειοι θάλαμοι Στήριξη πρανών, τοίχοι αντιστήριξης Προκατασκευασμένα στοιχεία (τόξα για σήραγγες και όχι μόνο) Αεροδιάδρομοι, Βιομηχανικά και λιμενικά δάπεδα, Φράγματα, Πάσσαλοι, Κατασκευές ανθεκτικές σε δυναμικά φορτία - ανατινάξεις, Αποκατάσταση κατασκευών κ.ά ΑΙ Σοφιανός Εφαρμογές 5 • Τριδιάστατος προσανατολισμός • Συμπύκνωση με δονητή • Λιγότερο τσιμέντο Εκτοξευόμενο • Διδιάστατος προσανατολισμός • Συμπύκνωση κρούσης • Άγνωστος λόγος ν/τ στην ξηρή μίξη • Διαφορετικά μηχανικά και φυσικά χαρακτηριστικά • Παρόμοια συμπεριφορά ως προς τη συστολή ξήρανσης και παρόμοιες αντοχές σε κάμψη • Το έγχυτο υπερτερεί στις παραμένουσες αντοχές και παρουσιάζει διαπερατότητα μικρότερη πάνω από μια τάξη μεγέθους σε σχέση με το εκτοξευόμενο Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Έγχυτο 6 2. Τύποι ινών • Φυτικές • Ξύλινες • Αμιάντου • Κεραμικές BISFA 2009, (The International Bureau For The Standardization Of Man-Made Fibers) Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Πρακτικά οποιοδήποτε υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί: ΑΙ Σοφιανός Φυσικές ίνες: 8 Πλαστικές: Από πολυπροπυλένιο, χρησιμεύουν για την αποτελεσματική κατανομή των μικρορωγμών. Δεν αυξάνουν την πλαστιμότητα του σκυροδέματος και επομένως δεν είναι κατάλληλες για τον οπλισμό του. Σύγχρονες HPP152 προσφέρουν πλαστιμότητα. Ανθρακοΐνες: Ιδανικές από μηχανική άποψη ως υλικό οπλισμού του σκυροδέματος, αλλά πολύ ακριβές. συνέχεια Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Υάλινες: Δεν χρησιμοποιούνται ως μόνιμο υλικό επειδή μετά από κάποιο χρόνο γίνονται ψαθυρές και καταστρέφονται από το βασικό τμήμα της θεμελιώδους μάζας του σκυροδέματος. ΑΙ Σοφιανός Ίνες 9 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Χαλύβδινες ίνες: Είναι οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες. Βελτιώνουν την ενέργεια θραύσης και την κατανομή των μικρορωγματώσεων λόγω συστολής ξήρανσης. Γενικά, παράγονται από σύρμα ψυχρής έλασης με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, έχουν αγκύρια στα άκρα, και συμμορφώνονται με τα πρότυπα ASTM A820 – EN 10016. Συσκευάζονται σε χάρτινους σάκκους ή χαρτοκιβώτια 25-30kg επάνω σε παλέτες ενός περίπου τόνου. ΑΙ Σοφιανός Χαλύβδινες ίνες 10 Κύρια προφίλ ινών Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Επίπεδο, με γαντζωτά άκρα, κυματοειδές, με κωνικά άκρα, μηχανικά παραμορφωμένο 12 Χαρακτηριστικές ιδιότητες Διάμετρος, mm <1.00 Αντοχή σε εφελκυσμό, MPa 400-1,500 Μέτρο ελαστικότητας, MPa 200,000 2.7 <0.02 2,500 Υάλου Ε Πολυακριλονιτριλική Πολυαραμιδική Πολυπροπυλε νίου Αμιάντου 2.6 <0.02 1.2 Χαλύβδινες Υάλου Α Αντοχή σε Κόστος αλκάλια DM/kg ++ 1.5-2.5 <80,000 + approx.10 2,000-3,500 <80,000 - 5-8 <0.18 900-1,000 17-20,000 ++ approx.8 1.4 <0.012 3,000 <130,000 (+) 50-100 0.9 <0.15 600-700 <18,000 ++ approx.6 2.6 <0.0001 3,500 160,000 ++ 1-2 Ανθρακικές Ανρακοπυρίτιο Ινοκρύσταλλοι πυριτίου 1.6-1.9 <0.018 450-4,000 30-400,000 ++ 40-150 2.6 3.2 <0.15 <0.001 900-3,600 <10,000 100-400,000 <420,000 ++ ++ 900-3,000 600 Κυτταρίνη 1.5 <0.006 200-1500 5-40,000 - 1-2 ΑΙ Σοφιανός Ειδικό βάρος g/cm3 7.8 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Είδος Ίνας 13 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Παραγωγή χαλύβδινων ινών από σύρματα με ολκή 14 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Παραγωγή χαλύβδινων ινών με επιφανειακή αποκοπή ρινισμάτων 15 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Παραγωγή χαλύβδινων ινών με κοπή φύλλων 16 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Παραγωγή χαλύβδινων ινών απευθείας από τηγμένο μέταλλο 17 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 3. Μίγματα 1000 z z g g w p f st 18 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Ιαπωνική οδηγία συνιστά μέγιστο κόκκο αδρανούς ίσο με τα 2/3 του μήκους της ίνας. Αμερικανικός κανονισμός συνιστά μέγιστο κόκκο 19mm. Στη Γερμανία χρησιμοποιείται μέγιστος κόκκος 16mm • Συνιστάται, το 70% κατ’ όγκο να είναι κονίαμα με κόκκους κάτω από 5mm. Το υπόλοιπο 30% να αποτελείται από κόκκους 5 έως 10 mm. • Αύξηση του λεπτότερου κλάσματος βελτιώνει την αντλησιμότητα ΑΙ Σοφιανός Αδρανή 19 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Χρησιμοποιούνται τα ίδια τσιμέντα που χρησιμοποιούνται και για το άοπλο • Συνιστάται αύξηση κατά 10% σε σχέση με το άοπλο, καθόσον υπάρχει μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής της τσιμεντόπαστας • Θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αναπήδηση των ινών και αδρομερών, περισσότερο στην ξηρή μίξη και λιγότερο στην υγρή μίξη ΑΙ Σοφιανός Τσιμέντο 20 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Εξαρτάται από τις απαιτήσεις ανάληψης φόρτισης • Μετρείται είτε σε kg ινών ανά m3 σκυροδέματος, είτε σε % κατ’ όγκο, είτε σε % κατά βάρος (ρΒ≈2.4÷2.5t/m3, ρst≈7.85t/m3) • Ίνες 100kg/m3≈4% κ.β.≈1,25% κ.ο. • Συνήθεις περιεκτικότητες στην άμεση επένδυση σηράγγων είναι 30-40 kg/m3 (≈ 1.2÷1.6% κ.β., ≈ 0.4÷0.5% κ.ο.) ΑΙ Σοφιανός Περιεκτικότητα σε ίνες 21 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Λόγος νερού προς τσιμέντο 0.42-0.55 • Η συνεκτικότητα ρυθμίζεται με κατάλληλα πρόσμικτα • Η ποσότητα των ρευστοποιητών δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα προκαθορισμένα από τους παρασκευαστές όρια ΑΙ Σοφιανός Νερό 22 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα •Τσιμέντο: 450kg •Μικροπυριτία: 20kg •Λεπτόκοκκα αδρανή:0-8mm •Ρευστοποιητικό: 6-8kg •Σταθεροποιητής: 4.5-5kg •Ίνες χαλύβδινες: 30-75kg •Ν/Τ+Μ: 0.45 •Κάθιση: 10-15cm •Ενεργοποιητής: 4-6% ΑΙ Σοφιανός Παράδειγμα: Ινοπλισμένο C35 23 450kg 1173kg 508kg 202kg, w/c 0.45 40kg 3.6kg 4.5kg 5% κ.β. τσιμέντου Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Τσιμέντο Ι-45 Άμμος Γαρμπίλι Νερό Ίνες ΕΤΑΛ ΑΕ (0.80x30) Ρευστοποιητής Σταθεροποιητής Επιταχυντής ΑΙ Σοφιανός ΜΕΤΡΟ ΑΘΗΝΩΝ 24 • Εν τούτοις για μεγάλη δόση και μεγάλο λόγο μορφής είναι δύσκολη η ανάμιξη, η μεταφορά και ο ψεκασμός Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Λόγος μορφής lf/df: • >80 – Εξαιρετική συμπεριφορά • >65 – Βελτιωμένη συμπεριφορά • >45 – Τυπική συμπεριφορά ΑΙ Σοφιανός 4. Ιδιότητες 4.1 Λόγος μορφής των ινών 26 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Δράση κοντών και μακριών ινών 27 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Θραύση σε κάμψη Διατομή μετά την αστοχία. Φαίνεται η εξόλκευση των ινών Μηχανισμός αύξησης της πλαστιμότητας κάμψης του σκυροδέματος με ίνες 28 • Οι ίνες αστοχούν λόγω: - εξόλκευσης - διαρροής (λόγος μορφής, αγκύρωση, συνάφεια, εφελκυστική αντοχή) • Συνηθέστερη μορφή αστοχίας: σε εξόλκευση Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Μηχανισμός αστοχίας 29 ΑΙ Σοφιανός Οι τυποποιημένες ίνες χάλυβα με λόγο μορφής μεταξύ 50 και 100 έχουν γενικά υποκρίσιμο μήκος Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Κρίσιμο μήκος ίνας d z lcr 2 m 30 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Μηχανισμοί απορρόφησης ενέργειας ινών/σκυροδέματος 31 • Γνώση αναπήδησης είναι σημαντική διότι επηρεάζει το μίγμα. • Στην ξηρή μίξη είναι πολύ μεγαλύτερη • Παράγοντες που επηρεάζουν: Ποσότητα τσιμέντου, λόγος μορφής ινών, μέθοδος ανάμιξης, το πάχος της στρώσης κ.ά. Γραμμική σχέση αναπήδησης και τροποποιημένου λόγου μορφής: Rf f ΑΙ Σοφιανός Αναπήδηση lf 33 (Banthia, Almelin, 2001) Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 4.2 Περιεκτικότητα σε ίνες 34 Επίδραση της περιεκτικότητας σε ίνες στην εργασιμότητα Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Για διάφορους λόγους μορφής Για διάφορους μέγιστους κόκκους αδρανών 35 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Επίδραση της ποσότητας ινών στην αντοχή και δυσθραυστότητα 36 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Επίδραση της ποσότητας ή μορφής ινών στην πρώτη ρωγμή και στην κρούση 37 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Η επίδραση των ινών στο μέτρο ελαστικότητας του σκυροδέματος είναι ασήμαντη • Η πιο σημαντική επίδρασή τους είναι στον έλεγχο της ρωγμάτωσης • Αυξάνει η παραμένουσα αντοχή ΑΙ Σοφιανός 4.3 Μηχανική συμπεριφορά 38 Μηχανισμός αστοχίας – Ινοπλισμένο δοκιμή κάμψης • • • • Α1, Α: μικρή διαφοροποίηση (ελαστικό στάδιο) μέχρι το Β: μικρορωγμές, αποκολλήσεις Β: αστοχία (εμφανείς ρωγμές) μετά από το Β: εξόλκευση των ινών Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Άοπλο 39 • Θλίψη: Πρότυπα ίδια με άοπλο σκυρόδεμα (ASTM C 39,EN 12390-3) Αντιφατικά αποτελέσματα για τη συνεισφορά των ινών • Εφελκυσμός: - Αξονικός: Σημαντική συμβολή των ινών, έως και 60% αύξηση του φορτίου - Έμμεσος: Αύξηση της αντοχής έως και 30% - Καμπτικός: Σημαντική συμβολή των ινών, μετατρέπουν το ψαθυρό υλικό σε όλκιμο. Είναι η πιο σημαντική και διαδομένη δοκιμή και περιγράφεται από: ASTM, RILEM, EFNARC κλπ. Μέτρηση σε πλάκες, δοκούς. Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Σκληρυμένο σκυρόδεμα 40 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Καμπύλη φορτίου-βύθισης 41 • Δυσθραυστότητα: - Είναι το μέγεθος που κυρίως ενδιαφέρει στο ινοπλισμένο σκυρόδεμα - Είναι το εμβαδό της καμπύλης Φ-Π σε δοκιμές κάμψης - Ικανότητα του ινοπλισμένου σκυροδέματος να απορροφά ενέργεια - Πρέπει να εκτιμάται και η μορφή της καμπύλης ΑΙ Σοφιανός Σκληρυμένο σκυρόδεμα 42 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Σχετική βελτίωση στις ιδιότητες του σκυροδέματος 44 Διαφορές χαλύβδινων-συνθετικών ινών Χαλύβδινες (0.5% κ.ό) Μήκος: 30 – 35 mm Μέτρο ελαστικότητας: 200 GPa Αντοχή σε εφελκυσμό: 800 - 2000 MPa Ειδικό βάρος: 7.85 • • • • Μήκος: 40 – 60 mm Μέτρο ελαστικότητας: 3 - 7 GPa Αντοχή σε εφελκυσμό: 300-600MPa Ειδικό βάρος: 0.9 ΑΙ Σοφιανός • • • • Μάκρο-συνθετικές (1% κ.ό) 45 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Σύγκριση χαλύβδινων-συνθετικών ΑΙ Σοφιανός Η σύγκριση πρέπει να γίνεται με βάση το κόστος ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Οι συνθετικές επιτρέπουν μεγαλύτερο άνοιγμα ρωγμής. Οι χαλύβδινες αντιστέκονται στο άνοιγμα των ρωγμών όταν αυτές είναι πολύ μικρές. 46 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ξηρή μίξη Υγρή μίξη • Οι ίνες προστίθενται μαζί • Προσθήκη ινών είτε στην βαρέλα, είτε στο εργοστάσιο με τα ξηρά υλικά παραγωγής μαζί με τα • Υψηλό ποσοστό υπόλοιπα συστατικά αναπήδησης • Δυνατότητα χρήσης ινών σε ινών (ακόμη και 75%) πλακέτες (συγκολλημένες με • Δυσκολία στις συνθετικές υδατοδιαλυτή κόλλα) ίνες • Σκόνη • Μικρή παραγωγικότητα ΑΙ Σοφιανός 5. Εξοπλισμός ανάμιξης 48 Μίξη χαλύβδινων ινών Οι ίνες κατά τη μίξη συχνά συσσωματώνονται. Ο κίνδυνος αυτός εξαρτάται από παράγοντες όπως ο λόγος μήκους προς διάμετρο, η περιεκτικότητα σε ίνες και ο όγκος και η διάμετρος των χονδρόκοκκων αδρανών. Για την αποφυγή της συσσωμάτωσης χρησιμοποιούνται ειδικός εξοπλισμός διαχωρισμού και τροφοδότησης. Οι χρησιμοποιούμενες στην πράξη ίνες αποφεύγουν το πρόβλημα αυτό με τον κατάλληλο σχεδιασμό τους. Στις ίνες HAREX επιτυγχάνεται με την κατάλληλη μορφή και ποιότητα επιφάνειάς τους. Στις ίνες DRAMIX οι ίνες είναι κολλημένες με υδατοδιαλυτή κόλλα που εμποδίζει το μπέρδεμα τους κατά τη συσκευασία. Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Όμως, το μήκος των ινών δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1/3 της διαμέτρου του ακροφυσίου εκτόξευσης. ΑΙ Σοφιανός Κρίσιμες παράμετροι είναι: η μορφή, το μήκος, ο λόγος μήκους προς διάμετρο, η ποιότητα του χάλυβα. Στην πράξη απαιτούνται ίνες λεπτές και μακριές υψηλής ποιότητας χάλυβα. 49 Η μέτρηση της ποσότητάς τους, καθώς και ο διαχωρισμός τους πριν την ανάμιξη γίνεται από ειδικό εξοπλισμό. Π.χ. επιτυγχάνεται με το μετρητικό σύστημα BESAB ή με τη διάταξη παρασκευής εκτοξευόμενου σκυροδέματος της Meynadier AG, που όμως για τη μέτρηση χρησιμοποιεί το προαναφερθέν σύστημα BESAB. Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Η τροφοδότηση των χαλύβδινων ινών γίνεται είτε στον αναμικτήρα, είτε στη μηχανή είτε στο ακροφύσιο. ΑΙ Σοφιανός Τροφοδότηση-καταμέτρηση 50 • Αίτια συσσωμάτωσης ινών: γρήγορη προσθήκη, υπερβολική ποσότητα, ακατάλληλος ή σε κακή κατάσταση ο αναμίκτης, προσθήκη πρώτα των ινών στον αναμίκτη, συσσωμάτωση των ινών μέσα στη συσκευασία τους Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Προσθήκη των ινών στο μίγμα 51 Τροφοδότες Φορητοί: Δυνατότητα τροφοδοσίας δύο διαφορετικών ινών (δύο ανεξάρτητα ρεύματα τροφοδοσίας): Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Μεγάλων δυνατοτήτων: 52 Ίνες: ASTM C 1116, ASTM A 820, ACI 506.1R-08, EN 14889-1:2006 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 6. Ποιοτικός έλεγχος 54 • Αδρανή: ASTM C 33, C 330, DIN 4226, 1045, 1025, EN 12620, EFNARC (το λεπτότερο τμήμα πιο κατάλληλο για τα ξηρά μίγματα) EFNARC, 1996 • Νερό, πρόσθετα, πρόσμικτα: Όπως και στο κοινό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα (C 1141, C 494, C 1017 κ.ά) Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Κανονισμοί υλικών 55 ΑΙ Σοφιανός Ποιοτικός έλεγχος Δοκιμή και του εξοπλισμού μίξης και εκτόξευσης Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα 56 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Δοκιμή δοκού ASTM C 1018 και JSCE – SF4 • Δοκιμή ισοστατικής κυκλικής πλάκας • Δοκιμή υπερστατικής τετραγωνικής πλάκας ΑΙ Σοφιανός Ποιοτικός έλεγχος σκληρυμένου SFRS 57 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Έλεγχος και διαστασιολόγηση για μονοδιάστατη κάμψη • Αφορά στις σήραγγες την φ.ι. του αψιδωτού φορέα (αλλά όχι μόνο) ΑΙ Σοφιανός 6.1 Πρισματικά δοκίμια 58 • • • • Μεγάλη ποικιλία από κανονισμούς Τα δοκίμια προέρχονται από κοπή πλακών (όχι από άκρες) Από κανονισμούς προβλέπονται δοκίμια με και χωρίς εγκοπή Μεγάλη διακύμανση αποτελεσμάτων, δυσκολία κατασκευής των δοκιμίων Φόρτιση 3 ή 4 σημείων: ΑΙ Σοφιανός Δοκοί Η φόρτιση πρέπει να γίνεται με την ίδια φορά με την οποία γίνεται και η εκτόξευση Ηλεκτρονικά παραμορφωσίμετρα (LVDT) μετρούν τη βύθιση στο κέντρο Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα 59 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Δοκιμή δοκού 4 σημείων JSCE –SF4 60 Δοκοί fe Tb l tb b h2 tb ΑΙ Σοφιανός • JSCE SF4 - Pu (καμπύλη) - Δυσθραυστότητα Tb - Συντελεστής δυσθραυστότητας : 1 l 150 • Γερμανικός κανονισμός - RILEM: - Ισοδύναμη τάση όπως Ιαπωνικό - Αφαιρείται η ενέργεια του άοπλου - Ισοδύναμη καμπτική αντοχή: μ. ό. τιμών κάμψης (λόγω ινών) - Μικρότερη διακύμανση 61 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα 61 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Οι USA (ASTM C 1018/85) έχουν προδιαγραφές για τη μέτρηση της επίδρασης των ινών στη δυσθραυστότητα (toughness) του σκυροδέματος. • Ένα πρισματικό δοκίμιο διαστάσεων 10x10x35 cm υφίσταται καμπτική φόρτιση στα τρίτα και καταγράφεται το διάγραμμα φορτίου-βέλους. • Βάσει του διαγράμματος ορίζονται τα μεγέθη: πρώτη ρωγμή, και οι αντίστοιχες καμπτική αντοχή fo, βέλος δ και δυσθραυστότητα Εδ. ΑΙ Σοφιανός ASTM - Δυσθραυστότητα 62 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Ως δυσθραυστότητα Εi ορίζεται η κατανάλωση ενέργειας που αντιστοιχεί σε ένα βέλος i. • Δείκτης δυσθραυστότητας Ii είναι ο λόγος της δυσθραυστότητας που αντιστοιχεί σε ένα καθορισμένο βέλος i προς τη δυσθραυστότητα της πρώτης ρωγμής: Ii=Ei/Eδ. • Ορίζονται τρεις δείκτες: Ι5, Ι10, I20, Ι30 που αντιστοιχούν σε βέλη 3δ, 5.5δ, 10.5δ, 15.5δ. • Άσκηση: Υπολογίστε τους δείκτες: (α) ελαστοπλαστικό υλικό, (β) γραμμικό φθιτό κλάδο που σε βέλος 10.5δ παραμένουσα αντοχή είναι μισή κορυφαίας. ΑΙ Σοφιανός Δείκτες δυσθραυστότητας 63 Δοκοί 5 O ' ACD O ' AEF 10 O ' AB O ' AB 20 ΑΙ Σοφιανός • ASTM C 1018-97 - Δοκίμια: 100x100x350 - Ρυθμός βύθισης εμβόλου: 0.05 – 0.1 mm/min - Πρώτη ρωγμή στα 30-60 s Δείκτες δυσθραυστότητας: O ' AGH O ' AB 64 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑSTM C 1018 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα R5,10=20(I10-I5) R10,20=10(I20-I10) R30,10 = 5 ( I30-I10 ) R50,30 = 5 ( I50-I30 ) ΑΙ Σοφιανός Δείκτες παραμένουσας αντοχής: 65 Περιγραφή SFRS I10 I30 R30/1 0 I Οριακή <4 <12 <40 II Μέτρια 4 12 40 III Καλή 6 18 60 IV Εξαιρετική 8 24 80 ΑΙ Σοφιανός ΚΑΤΑΤΑΞΗ Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ 66 Δοκοί ASTM C 1609/C 1609 M Ίδιο αντικείμενο με C 1018 Μείωση υποκειμενικότητας Pp, δp, fp ΑΙ Σοφιανός • - - Άνοιγμα δοκού: L - Δυσθραυστότητα στα: L/150, L/600 P L f - Ισοδύναμη τάση: bd 2 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα 67 ΤΥΠΟΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ: 500 mm X 100 mm X 100 mm ΦΟΡΤΙΣΗ: ΤΟ ΦΟΡΤΙΟ ΤΗΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΕΛΕΓΧΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΣΤΑΘΕΡΗ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ 1mm ΑΝΑ ΛΕΠΤΟ ΗΛΙΚΙΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ: ΚΑΝΟΝΙΚΑ ΣΤΗΝ ΗΛΙΚΙΑ ΤΩΝ 28 ΗΜΕΡΩΝ Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • ΔΟΚΙΜΙΑ ΑΙ Σοφιανός ΔΟΚΙΜΕΣ ΔΥΣΘΡΑΥΣΤΟΤΗΤΑΣ 68 Θραύση ινοπλισμένου Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ακαριαία θραύση άοπλου ΑΙ Σοφιανός Πρισματικό δοκίμιο 69 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Δοκιμή φόρτισης δοκού 70 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Αφορά τη μεταβίβαση φορτίου μεταξύ ηλώσεων ΑΙ Σοφιανός 6.2 Δοκιμές πλάκας 71 Πλάκες • Τετράγωνες (EFNARC 1996) Στήριξη σε όλη την περιφέρεια ΑΙ Σοφιανός • Κυκλικές (ASTM 1550) Στήριξη σε τρία σημεία 72 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Υπερστατική τετραγωνική πλάκα ΑΙ Σοφιανός Νορβηγική, SNCF, EFNARC, CEN Πρότυπη δοκιμή διάτρησης 73 Πλάκες • Πάχος πλάκας: 75 ± 10 mm • Βύθιση από 5 έως 40 mm • Μειωμένη διακύμανση αποτελεσμάτων • Ρυθμός βύθισης εμβόλου 4.0 ± 1 mm/min • Τετράγωνες (EFNARC 1996) Κλάση Ενέργεια (J) Βράχος a 500 Καλή-Μέτρια b 700 Πτωχή c 1000 Πολύ Πτωχή d 1400 Πάρα πολύ πτωχή • Πάχος πλάκας: 100 ± 10 mm • Βύθιση: 25 mm στο κέντρο • Ρυθμός βύθισης εμβόλου: 1.5 mm/min Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός • Κυκλικές (ASTM 1550) 74 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Δοκιμές δυσθραυστότητας 75 Τύποι μιγμάτων δοκιμών Β Γ Δ Ε ΤΥΠΟΣ ΙΝΩΝ ΔΟΣΟΛΟΓΙΑ ΙΝΩΝ (kg/m3) 1 ΕΤΑΛ l=35 mm, d=0.6 mm l/d=60, πλακίδια ινών με αγκυρώσεις 30 2 ΕΤΑΛ l=35 mm, d=0.6 mm l/d=60, πλακίδια ινών με αγκυρώσεις 45 3 ΕΤΑΛ l=35 mm, d=0.6 mm l/d=60, πλακίδια ινών με αγκυρώσεις 60 4 ΕΤΑΛ l=30 mm, d=0.8 mm l/d=40, μεμονωμένες ίνες με αγκυρώσεις ΔΟΚΙΜΙΟΥ 45 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Σ Ε Ι Ρ Α Σ ΑΙ Σοφιανός Α/Α 76 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Στάδια φόρτισης 78 ΑΙ Σοφιανός Β1 Ε4 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Ρωγμάτωση κάτω επιφάνειας Γ2 79 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 7. Διαστασιολόγηση 83 7.1 Εμπειρική μέθοδος NGI, Q system (1994) Δυσθραυστότητα TPL IV III II I 0 Ποιότητα βραχομάζας F E D C B A ΑΙ Σοφιανός Περιορισμοί: • βασίζεται σε μικρές τιμές βύθισης • κατηγορία G ιδιαίτερη προσοχή EFNARC (Joules) >1400 >1000 >700 >500 0 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα 84 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Ποσοτικοποίηση ινοπλισμού 85 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • fsk: 1000-1200-2400MPa • lf = 2.5-3.0 x μέγιστο κόκκο, => ~30mm • s < 0.45 lf. Για lf=30mm=> max s=13.50mm (μέση απόσταση ινών) • Για df=0.60mm, ελάχιστη δόση = ρfγs=(π∙0.602∙30/4)(1/13.503)∙7800kg/m3 =27kg/m3. (ρf: περιεκτικότητα ινών κ.ό) ΑΙ Σοφιανός Οπλισμός με ίνες 86 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • Bemessung von Stahlfaserbeton im Tunnelbau, DBV 211 ΑΙ Σοφιανός 7.2 Αναλυτική μέθοδος 87 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 7.3 Φόρτιση τεμαχών 88 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός Προσομοίωση 89 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα ΑΙ Σοφιανός 8. Σύγκριση 8.1 Χρόνος και οικονομία 90 Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα Πλεονεκτήματα: • Ταχύτητα (ακόμη και 50% μείωση στον κύκλο υποστήριξης) • Ομοιογενής κατανομή του οπλισμού, περιορισμός του ανοίγματος των ρωγμών και της συστολής ξήρανσης • Κατάργηση του πλέγματος • Ασφάλεια για το προσωπικό • Συμβατότητα με διαθέσιμο εξοπλισμό, πρόσθετα, πρόσμικτα • Αντιπυρική προστασία Μειονεκτήματα: • Μικρό ποσοστό των ινών παραλαμβάνει φορτία, υψηλή αναπήδηση • Φράξιμο σωληνώσεων, φθορά εξοπλισμού • Διαθεσιμότητα - Κόστος ΑΙ Σοφιανός 8.2 Κατασκευή 91 • HTOI : ΔΥΣΘΡΑΥΣΤΟΤΗΣ - ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΙΝΩΝ ΓΙΝΕΤΑΙ ΣΤΟ ΕΡΓΟ • ΓΙΑ ΤΟΝ ΕΛΕΓΧΟ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΙΝΩΝ ΣΤΟ ΕΡΓΟ, ΤΑ ΚΑΡΟΤΑ, ΣΤΑ ΟΠΟΙΑ ΓΙΝΕΤΑΙ Ο ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ (ΑΝΤΟΧΗΣ) ΜΕΤΑ ΤΗ ΘΡΑΥΣΗ, ΛΕΙΟΤΡΙΒΟΝΤΑΙ ΚΑΙ ΑΠΟΧΩΡΙΖΟΝΤΑΙ ΑΠΟ ΤΙΣ ΙΝΕΣ, ΚΑΙ ΑΠΟ ΤΗ ΣΧΕΣΗ ΒΑΡΟΥΣ ΙΝΩΝ–ΚΑΡΟΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΖΕΤΑΙ Η ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΣΕ ΙΝΕΣ. Ινοπλισμένο εκτοξευμένο σκυρόδεμα • ΠΟΤΕ ΔΕΝ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΤΑΙ ΠΟΣΟΤΗTA ΙΝΩΝ/m3 ΑΛΛΑ ΜΟΝΟ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ SHOTCRETE, ΑΙ Σοφιανός Προσέχουμε 92
© Copyright 2024 Paperzz
