Dimensjonering av store betongkonstruksjoner i bruksgrensetilstand: Eksperimentelle forsøk for bestemmelse av rissvidder

Abstract

Riss i betong er et naturlig fenomen som kan oppstå i betongkonstruksjoner, som er utsatt for ytre påkjenninger som strekk- eller bøyelast. Hovedårsaken til riss er den relativt lave betongstrekkfastheten. Rissutvikling bør kontrolleres ved dimensjonering av armerte betongkonstruksjoner med hensyn til estetikk, tetthet og bestandighet.

I denne avhandlingen er det blitt gjennomført enaksiale strekktester på relativt store betongprøvestykker, sammensatt av ulike overdekninger og armeringsforhold. De ulike strekklastene har ført til opprissing av betongen. Rissviddene er deretter blitt grundig dokumentert ved hjelp av en form for bildeprosessering. Rådataresultatene er så blitt behandlet med en statistisk analyse for å kunne redegjøre for fremtidige rissvidder for uendelig mange prismer. Disse observerte rissviddene er sammenlignet opp mot de karakteristiske rissviddene beregnet gjennom formelverkene Eurocode 2 (EC2), fib Model Code 2010 (MC2010) og det tyske tillegget i Eurocode 2 (EC2/DIN). Denne sammenligningen har ført til en vurdering av modelleringsusikkerheten til hvert enkelt formelverk, slik at de viktigste forskjellene kan poengteres, og det kan drøftes hvorvidt hvilket formelverk som estimerer de faktiske rissviddene mest nøyaktig.

Resultatene fra forsøkene viser at EC2 og EC2/DIN henholdsvis i snitt overestimerer og underestimerer de observerte rissviddene, og at MC2010 estimerer karakteristiske rissvidder imellom disse. Standardavviket på modelleringsusikkerheten til EC2 er lavere enn til de andre formelverkene, som kan tyde på at formelverket fanger opp flere av de ulike effektene rundt rissdannelsesfenomenet. Det er store forskjeller mellom den minste og største verdien til modelleringsusikkerheten for EC2/DIN og MC2010, som tyder på at disse formelverkene muligens ikke tar hensyn til de effektene slik EC2 gjør.

Utfallet av eksperimentene fremhever de ulike svakhetene med formelverkene. Formelverkene overestimerer rissdannelsesstadiet, som vil si at rissutviklingen er stabilisert tidligere enn antatt. Formelverkene overestimerer dessuten hvor mye rissvidden øker ved økende stålspenninger, som er en av flere årsaker til at formelverkene estimerer de observerte rissviddene konservativt. Fra undersøkelsene er det påvist at prøvestykkene med større overdekning ga større observerte rissvidder. EC2 overestimerer disse prøvestykkene betraktelig mens EC2/DIN, som ikke inkluderer overdekningen som en parameter i den maksimale rissavstanden, underestimerer disse. Dette gir en svært interessent bekreftelse som kan tyde på at overdekningen er en nødvendig hovedparameter i rissberegningene, samt at dagens rissmodell i EC2 ikke er tilstrekkelig nok til å estimere rissviddene presist.