64
BETON W KONSTRUKCJACH BUDOWLANYCH
6 ’2015 (nr 514)
ISSN 0137-2971
www.materialybudowlane.info.pl
PROJEKTOWA N I E I B A D A N I A KONSTRUKCJI Z BETONU
5 lutego 2014 r. została zatwierdzona przez Prezesa Polskiego
Komitetu Normalizacji, a 7 lutego 2014 r. opublikowana w wersji
angielskiej norma PN-EN 12390-13:2014-02 Badania betonu.
Część 13: Wyznaczanie siecznego modułu sprężystości przy ściska-
niu [1], określającadwie metody (A i B) wyznaczania siecznego mo-
dułu sprężystości betonu przy ściskaniu na próbkach formowanych
lub pobranych z konstrukcji. Metoda A pozwala na określenie po-
czątkowego E
C, 0
i ustabilizowanego E
C, S
siecznego modułu sprę-
żystości betonu, a metoda B tylko ustabilizowanego E
C, S
. Wprowa-
dzona norma [1]kończy okres pewnej dobrowolności w zakresie ba-
dania modułu sprężystości betonu [2, 5, 7] i zastępuje stosowanądo-
tychczas Instrukcję ITB nr 194/98 [2].
Próbki pomiarowe i niezbędne urządzenia
Do oznaczania modułu sprężystości betonu przy ściskaniu należy
stosować słupowepróbki formowane(walcowe lubprostopadłościen-
ne) lub rdzenie walcowe pobrane z konstrukcji spełniające wymaga-
nia[3, 4]. Stosunek wysokościpróbkih do średnicyd (szerokości prze-
kroju) powinien wynosić 2 ÷ 4, a średnica (szerokość) co naj-
mniej3,5 D
max
(średnicy najgrubszej frakcji kruszywa w betonie). Za-
leca się, aby próbka miała kształt walca o średnicy podstawy
d = 150 mm i wysokości h = 300 mm. W przypadku próbek rdzenio-
wych wymagania dotyczące wymiarów nie muszą być spełnione.
Przed zasadniczymi badaniami współczynnika sprężystości be-
tonu należy określić średnią wytrzymałość słupową betonu na ści-
skanie f
cm
(wytrzymałość w jednoosiowym stanie naprężeń)
na próbkach towarzyszących, niezbędną do określenia górnego po-
ziomu naprężenia w próbce σ
a
= f
cm
/3 podczas realizacji cykli ob-
ciążeń próbki zasadniczej (dotychczas górny poziom naprężenia σ
a
był określany na poziomie (0,3 ÷ 0,6) f
cm
[5]). Próbki towarzyszą-
ce powinny mieć ten sam kształt i być wykonane z tego samego be-
tonu co próbki użyte do badania modułu sprężystości. Norma [1]
nie określa minimalnej liczby próbek towarzyszących (instrukcja
ITB [2] sugeruje, aby były to co najmniej 3 próbki).
Badanie modułu sprężystości betonu należy zrealizować w ma-
szynie wytrzymałościowej do prób ściskania klasy 1, spełniającej
wymagania [6]. Zmiananaprężenia w betonie powinna odbywać się
z prędkością 0,6 ± 0,2 MPa/s. Przyrządy minimum klasy 2 stoso-
wane do pomiaru odkształceń betonu powinny mieć bazę pomiaro-
wą długościod 2/3 średnicy próbki (lub szerokości przekroju) do po-
łowy wysokości próbki (czujniki indukcyjne) i nie mniejszą niż
trzykrotną średnicę kruszywa D
max
(tensometry elektrooporowe)
oraz być ustawione tak, aby baza pomiarowa znajdowałasię w rów-
nej odległości od końców próbki. Co najmniej dwa przyrządy na-
leży umieścić symetrycznie do osi próbki, natomiast próbkę z przy-
rządami pomiarowymi umieścić centralnie w maszynie wytrzyma-
łościowej w celu realizacji osiowego ściskania.
Norma [1] nie precyzuje liczby przyrządów do pomiaru odkształ-
ceń. Należy się domyślać, że powinny być dwa, a najlepiej cztery
w dwóch prostopadłych płaszczyznach pionowych. Zgodnie z in-
strukcją [2] w przypadku próbek prostopadłościennych zaleca się
wykonanie pomiaru w osiach pionowych każdej ścianki próbki.
W przypadku próbek walcowych można było realizować pomiary
wzdłuż trzech linii rozmieszczonych na pobocznicy co 120° (co nie
jest zgodne z [1]).
Metoda A wyznaczania siecznego
modułu sprężystości betonu
W metodzie A badania modułów E
C, 0
iE
C, S
realizuje się najpierw
trzy cykle obciążenia wstępnego do poziomu σ
b
= (0,10 ÷ 0,15) f
cm
(rysunek 1), a następniecykle właściwe z górnym poziomem naprę-
żenia σ
a
= f
cm
/3. Po trzech cyklach obciążenia wstępnego należy
sprawdzić trwałość połączeń czujników pomiarowych (kontrola
pierwsza) i ustawienia próbki (kontroladruga). Po pozytywnym wy-
niku kontroliwykonuje się dwa cykleobciążenie – odciążenieod po-
ziomu dolnego σ
b
= (0,10÷ 0,15) f
cm
do górnegoσ
a
= f
cm
/3 (rysunek1).
Trzeci cyklprzebiega przezpoziom σ
a
(z 20szatrzymaniem)do znisz-
czeniapróbki. Jeżeli wytrzymałośćsłupowabetonu na ściskanie w ba-
danej próbce nie różni się od wytrzymałości próbek towarzyszących
o więcejniż ±20%, to wynik badania stanowi podstawę do obliczenia
siecznych modułówsprężystościbetonu E
C,0
iE
C,S
wg wzorówpoda-
nych na rysunku 1.
Podczas pierwszej kontroli należy sprawdzić, czy na każdej linii
pomiarowej różnica odkształceń ε
b
zmierzonych przy poziomie na-
prężeń σ
b
podczas drugiego i trzeciego cyklu nie jest większa niż
±10%. Jeżeli jest większa,należy wstrzymać badanie, wyregulować
przyrządy pomiarowe i rozpocząć badanie od nowa. Z kolei jeżeli
nie ma możliwości obniżenia różnicy poniżej 10% po ponownym
rozpoczęciu badania, to trzeba je zakończyć.
Podczas drugiejkontroli odchylenie odkształceń ε
b
na wszystkich
liniach pomiarowych przy trzecim cyklu obciążenia wstępnego nie
powinno różnić się od ich wartości średniej o więcej niż ±20%. Je-
śli warunek ten nie jest spełniony, należy ponownie wycentrować
1) Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego;
e-mail: jaroslaw.michalek@pwr.edu.pl
Wyznaczanie modułu
sprężystości betonu przy ściskaniu
Determination of secant modulus of elasticity of concrete in compression
dr inż. Jarosław Michałek1)
Streszczenie. W artykule przedstawiono zasady wyznaczania
siecznego modułu sprężystości betonu przy ściskaniu opisane w
normie PN-EN 12390-13:2014-02. Zapisy normowe opatrzono
komentarzami i odniesieniami do literatury. Podano przykładowe
wyniki modułu E
C,S
wyznaczone dla betonu wirowanego.
Słowa kluczowe: beton, moduł sprężystości, badania.
Abstract. The paper presents testing rules of the secant modulus
of elasticity of concrete in compression according to PN-EN
12390-13:2014-02. The guidelines from Eurocode were
commented and referred to literature.The paper presents examples
of the results of the E
C,S
module designated for spun concrete.
Keywords: concrete, modulus of elasticity, tests.
DOI: 10.15199/33.2015.06.23 (Artykuł przeglądowy)
