REZISTENŢELE BETONULUI

3.1 Comportarea betonului solicitat la compresiune axială

3.1.1. Consideraţii teoretice

Ruperea unor elemente din beton armat supuse la compresiune are un caracter progresiv, desfăşurându-se în etape evolutive care au loc puţin câte puţin şi în strânsă legătură unele cu altele. Betonul este un conglomerat artificial format din agregate inerte, legate împreună prin piatra de ciment; această structură spaţială şi eterogenă include un volum semnificativ de pori, micro-pori şi goluri, în totalitate sau parţial umpluţi cu apa sau cu aer; aceste defecte de structură joaca un rol determinant în degradarea structurii betonului sub sarcină.

• Starile de tensiuni şi deformaţiile longitudinale şi transversale apar în masa betonului în timpul procesului de încărcare; concentrări de efort apar lângă defecte de structura. Rezistenţa la întindere a betonului este mult mai rapid atinsa de eforturile de întindere şi apar fisuri.

Fig. 3.1Comportarea betonului la compresiune

• Cauza principală de rupere a betonului la compresiune este apariţia şi creşterea eforturilor de întindere, pe direcţie transversală, care produc micro-fisuri în aceeaşi direcţie ca şi forţele de acţiune. Limita de micro fisurare R0 = (0,3 ... 0,8) Rb, fiind depăşita apare fenomenul de micro-fisurare. În continuare, cu cresterea încărcăturii, micro-fisurile se răspândesc şi în final aceste micro-fisuri se unesc, formandu-se fisuri vizibile ruperea propriu-zisă se produce atunci când fisurile sau sistemul de fisuri împânzesc întregul elementul.

• Ruperea betonului supus la compresiune axială are loc treptat, ca urmare a unor micro-fisuri interne, dar procesul de micro-fisurare nu este auto-accelerat.

• Tipul de cedare poate fi influenţată de:• Existenţa sau nu de frecare dintre platanul presei hidraulice şi probă;• legatura între platan şi probă;• viteza de încarcare.

• Atunci când există frecări de suprafaţă între platan şi proba, deformarea transversală a epruvetei din beton este împiedicată în zona de contact, ruperea apare la o valoare conventionala a rezistentei cubice prin aparitia unor fisurii înclinate dinspre colturile probei, Fig 1.2a.

Cedarea betonului la compresiune pe

cuburi: a) fara frecare,

b)cu frecare

• Micsorarea frecarii la zona de contact conduce la cedarea caracterizata prin fisuri pararelele cu directia fortei, pentru eforturi mai mici decat in cazul cu frecării. Scaderea frecarii este realizata prin adaugarea unui strat de lubrifiant între proba si platanul presei de încercare.

Rezistenţa la compresiune determinată pe cuburi

Marca şi clasa betonului• Rezistenta la compresiune determinata pe

cub a servit pentru definirea marcii betonului pentru o perioadă lunga de timp. Marca este valoarea la scara standard de mărci, imediat inferioara rezistenţei medie la compresiune, determinata pe cuburi, cu latura de 200 mm, care au fost fabricate, păstrate şi au fost încercate după 28 de zile, conform STAS 1275-81.

• Scara de mărcii a fost următoarea: B 50, B 75, B 100, B 150, B 200, B 250, B 300, B 400, B 500, B 600.

• Pentru determinare mărcii betonului ce contine agregate mai mari ca de 30 mm, se folosesc cuburi cu latura de 300mm; şi cuburi de 100 mm sunt recomandate pentru beton folosit la elemente prefabricate, ce conţin agregate sub 15 mm.

• STAS 10107/0-1990 prevedea utilizarea clasei betonului. Au fost definite următoarele clase: BC 3,5; Bc 5; Bc 7,5; Bc 10; Bc 15; Bc 20; Bc 25; Bc 40; Bc 50 şi Bc 60. Numărul, care defineşte clasa de beton, este valoarea caracteristică a rezistenţei la compresiune, exprimată în N/mm2 (MPa), obţinută pe cuburi, cu latura de 140 mm, păstrate în condiţii standard şi testate conform STAS 1275-81.

• Valoarea rezistentei caracteristica Rbk, este definită ţinând cont de probabilitatea ca doar 5% valorile determinate sunt situate sub aceasta.

• În alte ţări, rezistenta la compresiune este determinată pe cilindrii înalţi de 300 mm, cu un diametru de 150 mm. Desigur, că rezistenţa obţinută pe proba de testare cilindrica este diferită de cea obţinută pe cuburi (Rcil ≠ Rcube).

• ClasaC2,8/3,5

• C4/5• C6/7,5• C8/10• C12/15• C16/20• C18/22,5• C20/25• C25/30• C32/40• C40/50

C 35/45 C40/50 C45/55 C50/60 C55/67 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105 C100/115

Clasele pentru de betonul de înaltă performanţă

• Rezistenta la compresiune se calculează cu relaţia:

fcub = [N/mm2]

unde: Pr-Forta la rupere [N] A-este suprafaţa de beton, mm2

A

Pr

fcm= fck +funde f =1.64s si s este deviatia standard

Rezistenţa prismatică a betonului

• Rezistenta la compresiune pe prisme, denumită şi rezistenţa prismatică, data de efortul de rupere obţinut pe probe de prismatice, cu h / b> 2, supuse la compresiune axiala. Această rezistenta este inferioara celei obţinute pe cub, dar caracterizează mai bine rezistenţa la compresiune a betonului, pentru că efectul de frecare a platformei este mai puţin simţit în zona centrală a prismei. Cu toate acestea, prezenţa unghiurilor are o influenţă negativă şi prismele pot fi cu greu centrate în timp ce acestea sunt testate, asa ca adevararea solicitare este cea de compresiune excentrica, prin urmare, modificand rezistenta reală de compresiune a betonului.

• Ruperea prismei arată că eforturile transversale de întindere sunt cele ce produc ruperea. Cedarea poate apare şi datorită lunecării, Fig. 3.3