Ultra høyfast betong med fiberarmering og testing av Da Vinci brumodell

Abstract

I 2010 bygget en gruppe studenter ved NTNU en bru i ultrahøyfast fiberbetong som en del av et studieprosjekt. Brua er slank og spenner over 3 meter. Den er fiberarmert med 2 vol-% stålfiber på 3.5cm. I 2010 ble det utført standariserte materialtester i forbindelse med bruprosjektet. Bøyefastheten ble målt til 16.2MPa og trykkfastheten til 113.7MPa. Den egentlige styrken til brua ble aldri testet. Denne masteroppgaven inneholder en teoretisk rapport som omhandler ultrahøyfast fiberbetong, en laboratorierapport og ikkelineære FEM analyser av brua ved bruk av analyseprogrammet DIANA. Studiet inkluderer også testing og numeriske analyser av mindre elementer av samme materiale. Alle andre utregninger og alle plottede resultater er gjort i MATLAB.Målet med oppgaven er å bestemme materialegenskapene til da Vinci brua, ved bruk av kurve-tilpassing og invers analyse. Studiet konkluderer med en spenning-tøynings kurve og bruas bøyefasthet. I tillegg trekkes frem ikke-lineære analyser i DIANA og tidsavhenginge virkninger på ultrahøyfast fiberbetong. Konklusjoner:\begin{itemize}Materialmodellen defineres med en risstyrke på 3.0MPa og en residual styrke på 4.0MPa. En herdende og en avherdende oppførsel er bestemt og trykkfastheten er antatt å være 113.7 slik som i tidligere forsøk.Bøyestyrken til da Vinci brua ble målt til 12.1kN. Antall integrasjonspunkter, et strengt lastbestemt konvergenskrav og å unngå lokale skjærkrefter i rissene viser seg viktig for resultatene i DIANA. Modellen er også sensitiv for små endringer i spenning-tøyningsdiagrammet, speiselt etter risslokalisering.Den analytiske oppførselen er stivere enn den reelle. Alder og tidsavhenginge virkninger har en negativ effekt stivhet og endrer rissoppførsel i en konstruksjon.For slanke konstruksjoner som er designet for små nyttelaster, viser ultrahøyfast fiberbetong ypperlige egenskaper i styrke og duktilitet. Denne masteroppgaven viser at om det kreves nøyaktighet når man støper en ultrahøyfast betong. En kan også forvente en redusert stivhet som følge av autogen svinn og uttørking.På grunn av en rekke mulige feilkilder er ikke materialmodellen regnet som konservativ.