رابطه ی بین مقاومت فشاری، کششی و خمشی، برشی و چسبندگی در بتن

مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی، برشی و چسبندگی همگی باهم رابطه دارند و معمولاً افزایش یا کاهش یکی از آنها در بقیه نیز متناظراً منعکس می‌شود ولی لزوماً میزان تغییرات یکسان نیست. روابط بین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول گسیختگی در شکل زیر ارائه شده است. مقاومت کششی معمولاً بین ۸ تا ۱۲ درصد مقاومت فشاری و به طور متوسط حدود ۱۰ درصد آن می‌باشد. مدول گسیختگی معمولاً بین ۱۲ تا ۲۰ درصد مقاومت فشاری  و به طور متوسط حدود ۱۵ درصد آن برای بتن‌های دارای مقاومت فشاری  MPa25 می‌باشد.

روابط بین مقاومت کششی دو نیم کردن استوانه (برزیلی) و مقاومت خمشی و همچنین روابط بین مقاومت کششی دو نیم کردن استوانه و مقاومت فشاری برای بتن با شن طبیعی، بتن با سنگ شکسته و بتن دانه سبک در اشکال زیر ارائه شده‌اند. منحنی‌های شکل زیر نشان می‌دهد که نسبت مقاومت کششی برزیلی به مقاومت خمشی برای بتن با سنگ شکسته ۶۷ درصد، برای بتن با شن طبیعی ۶۲ درصد و برای بتن دانه سبک ۷۶ درصد است. منحنی‌های شکل زیر مبین وجود رابطۀ غیرخطی بین مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری است. نسبت میانگین مقاومت کششی برزیلی به مقاومت فشاری برای بتن با سنگ شکسته ۱۰٫۷ درصد، برای بتن با شن طبیعی ۱۰٫۸ درصد و برای بتن دانه سبک ۸ درصد می‌باشد.

رابطۀ بین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول گسیختگی(9).
رابطۀ بین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول گسیختگی(۹).

رابطۀ بین مقاومت خمشی و مقاومت کششی دو نیم کردن استوانه برای بتن ساخته شده با سه نوع سنگدانه مختلف(10).
رابطۀ بین مقاومت خمشی و مقاومت کششی دو نیم کردن استوانه برای بتن ساخته شده با سه نوع سنگدانه مختلف(۱۰).

رابطۀ بین مقاومت فشاری و مقاومت کششی برزیلی برای بتن ساخته شده با سه نوع سنگدانه مختلف(10).
رابطۀ بین مقاومت فشاری و مقاومت کششی برزیلی برای بتن ساخته شده با سه نوع سنگدانه مختلف(۱۰).

 

به منظور عملکرد رضایت‌بخش سازه‌های بتن مسلح پیوستگی کافی بین میلگردهای فولادی و بتن ضروری است. این پیوستگی می‌تواند ناشی از چسبندگی، اصطکلاک، قلاب یا مهار انتهایی باشد. مقادیر مقاومت پیوستگی محاسبه شده از آزمایش‌های بیرون کشیدن[۱]  معمولاً مربوط به زمان ایجاد لغزش ابتدایی انتهای آزاد و لغزش برابر با ۰٫۲۵ میلی متر در انتهای بارگذاری شده بوده و مورد توجه قرار دارند. این مقادیر به طور قابل ملاحظه‌ای تحت تأثیر عواملی چون نوع میلگردها، خواص بتن و روش‌های آزمایش هستند. منحنی‌های شکل زیر بیانگر تفاوت‌های چشمگیر بین میلگردهای صاف و آجدار هستند. ضمناً تنش چسبندگی برای یک میزان مشخص لغزش با افزایش مقاومت فشاری افزایش می‌یابد ولی سرعت افزایش برای مقاومت‌های فشاری بیش از Mpa  ۲۱ کاهش می‌یابد.

بیشتر بخوانید  نقش سنگدانه های واکنش زا در دوام بتن

کیفیت خمیر سیمان استفاده شده در بتن تأثیر مهمی‌بر روی مقاومت پیوستگی دارد. استفاده از مواد حباب هوازا در صورتی که مقدار هوای عمدی بین ۳ تا ۶ درصد باشد، اثر قابل توجهی بر مقاومت پیوستگی ندارد. تأخیر در تراکم بتن به شرط انتخاب زمان صحیح و اجرای درست باعث افزایش مقاومت پیوستگی می‌گردد. مقاومت پیوستگی برای میلگردهای افقی به دلیل آب جمع شده در زیر آنها از میلگردهای قائم کمتر است و برای میلگردهای افقی که به فاصلۀ ۳۰۰ میلی متر یا بیشتر نسبت به تراز تحتانی بتن قرار دارند، کمتر از میلگردهای افقی نزدیک تراز تحتانی است. عموماً شرایطی چون تر و خشک شدن، یخ زدن وآب شدن و بارگذاری باعث کاهش مقاومت پیوستگی می‌گردند.

اهمیت مقاومت برشی از آنجا اشکار می‌گردد که  معمولاً استوانه‌های استاندارد بتنی آزمایش شده تحت فشار محوری توسط برش در امتداد یک صفحۀ مورب گسسته می‌شوند. در واقع این گسیختگی ناشی از ترکیب تنش‌های قائم و برشی بر روی صفحۀ فوق است. به طریق مشابه بکار بردن اصطلاح «گسیختگی برشی» برای شکست قطری در جان تیر بتنی گمراه‌کننده است، زیرا علت چنین گسیختگی یک تنش کششی منتجه از ترکیب تنش‌های برشی و کششی است. مقاومت بتن در برش خالص را نمی‌توان مستقیماً محاسبه نمود، زیرا المان تحت برش خالص باعث بروز تنش‌های اصلی فشاری و کششی‌ هم مقدار با تنش‌های برشی می‌گردد که در صفحات دیگری عمل می‌نمایند و از آنجا که بتن تحت کشش ضعیف‌تر از برش است، در نتیجه شکست در اثر تنش‌های کششی اتفاق می‌افتد. به علت مشکلات و تفاوت‌ها در روش‌های آزمایش، مقاومت‌های برشی گزارش شده برای بتن دامنه تغییرات وسیعی را در بر می‌گیرد. اما براساس اطلاعات آزمایشگاهی موجود مقاومت بتن در برش خالص حدود ۲۰ درصد مقاومت فشاری  بوده و در صورت وجود تنش‌های فشاری بر روی صفحۀ شکست، می‌تواند افزایش یابد.

تغییرات مقاومت پیوستگی بر حسب مقاومت فشاری بتن(3).
تغییرات مقاومت پیوستگی بر حسب مقاومت فشاری بتن(۳).

[۱] – Pullout tests

بیشتر بخوانید  3 دلیل اصلی خزش در بتن

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Share via
Copy link
Powered by Social Snap