Aalborg Universitet. Betons Brudenergi: Maskine tol G_F-Forsøg Jensen, Jens Kristian Jehrbo. Publication date: 1989

Transkript

1 Aabrg Universitet Betns Brudenergi: Maskine t G_F-Frsøg Jensen, Jens Kristian Jehrb Pubicatin date: 1989 Dcument Versin Også kadet Fragets PDF Link t pubicatin frm Aabrg University Citatin fr pubished versin (APA): Jensen, J. K. J. (1989). Betns Brudenergi: Maskine t G_F-Frsøg. Aabrg: Institut fr Bygningsteknik, Aabrg Universitet. (R/; Nr. 8921). Genera rights Cpyright and mra rights fr the pubicatins made accessibe in the pubic prta are retained by the authrs and/r ther cpyright wners and it is a cnditin f accessing pubicatins that users recgnise and abide by the ega requirements assciated with these rights.? Users may dwnad and print ne cpy f any pubicatin frm the pubic prta fr the purpse f private study r research.? Yu may nt further distribute the materia r use it fr any prfit-making activity r cmmercia gain? Yu may freey distribute the URL identifying the pubicatin in the pubic prta? Take dwn picy If yu beieve that this dcument breaches cpyright pease cntact us at vbn@aub.aau.dk prviding detais, and we wi remve access t the wrk immediatey and investigate yur caim. Dwnaded frm vbn.aau.dk n: ktber 09, 2017

2 INSTITUTTET FOR BYGNINGSTEKNIK INSTITUTE OF BUILDING TECHNOLOGY AND STRUCTURAL ENGINEERING AALBORG UNIVERSITETSCENTER AUC AALBORG DANMARK BETONKONSTRUKTIONERS STYRKE OG SEJHED RAPPORT NR. 4 J ENS KR. JEHRBO J E NSEN BETONS BRU DENERGI: M ASKIN E T IL GF-FORSØG J UNI 1989 ISSN R8921

3 INSTITUTTET FOR BYGNINGSTEKNIK INSTITUTE OF BUILDING TECHNOLOGY AND STRUCTURAL ENGINEERING AALBORG UNIVERSITETSCENTER AUC AALBORG DANMARK BETONKONSTRUKTIONERS STYRKE OG SEJHED RAPPORT NR. 4 JENS KR. JEHRBO JENSEN BETONS BRUDENERGI: MASKINE TIL GF-FORSØG JUNI 1989 ISSN R8921

4 INDHOLD side INDHOLD INDLEDNING PRINCIP Teri Frsøgsemner PRAKSIS Udfrmning Stivbedsberegning Erfaringer LITTERATUR TEGNINGSOVERSIGT TEGNINGER

5 2 INDLEDNING I denne rapprt beskrives den maskine, der anvendes ti bestemmese af betns brudenergi. En betnbjæke med kærv beastes, g samhørende værdier meem kraft g defrmatin måes. Disse værdier danner grundaget fr beregning af betnens brudenergi udtrykt sm en GF -værdi (kn m) svarende ti et area under den ptegnede kurve. Terien er pstiet af Hierbrg (1), g RI LEM ( 4) har givet frsag ti maskinens pbygning. Maskinen er i sin første udgave fremstiet af medarbejdere ved abratriet fr bærende knstruktiner. Der er øbende sket ændringer, såedes at der nu kan afprøves fere frskeige bjækestørreser. Der er udarbejdet et sæt tegninger ti maskinen af teknisk assistent Pu Skørbæk, g rapprten er renskrevet af verassistent Tve Jensen, begge fra Instituttet fr Bygningsteknik. Tak fr en gd indsats! Jens Kr. Jehrb Jensen

6 3 PRINCIP Teri Ti bestemmese af betns brudenergi, GF, fresår RILEM ( 4), at man anvender en prøvningsmetde, hvr en betnbjæke med en kærv beastes midtpå sm vist i princip på figur (dret pan). p =r [> Figur. Beastning af bjæke. Bjækens dimensin i kraftens retning er b, g kærven har en dybde =. Bjækens højde er h g ttaængde = 1 0. Længden meem understøtningerne er. Ved ptegning af samhørende værdier meem den øjebikkeige værdi af kraften P g bjækens defrmatin måt sm fytningen af bjækens underside (vist punkteret) fås en kurve, sm afgrænser et area W, 0 se figur 2. P( N) Figur 2. Kraft-defrmatinskurve. Brudenergien GF (N m 1 ) er defineret sm w + m g G = F Abrud I

7 4 hvr W 0 m m 1 m 2 g 0 Abrud = areaet under kurven, N m = m 1 + 2m 2, kg =vægten af bjæken meem understøtningerne, kg =vægten af de deeafprøvningsudstyret (ejer), sm føger med bjæken indti brud, men sm ikke tihører seve maskinen, kg = tyngdeacceeratinen, 9,81 m s 2 = defrmatinen ved endeig brud, m = brudareaet defineret sm areaet af brudznen prjiceret ind på et pan vinkeret på bjækeaksen, m 2 Arsagen, ti at det er nødvendigt at medregne bidraget fra bjæke g ejer ti det samede arbejde, er den, at beastningen fregår i dret pan. Det betyder, at der sker en fytning af de t bjækehavdees tyngdepunkter g tyngdepunktet fr de ejer, sm igger på versiden. Kraft-defrmatinskurven på figur 2 afspejer kun frhdene fr den rene kraft P med en bruddefrmatin 0. Når der tages hensyn ti disse ekstra kræfter, ser kurven ud sm figur 3, hvr den prindeige kurve supperes med et bidrag (F 1 ) svarende ti ekstrabeastningen. Det medfører, at kurven nu går asympttisk tiinien F= O,svarende ti at der ikke pstår egentigt brud. T F1 F t p ' _ L_ -- Figur 3. Kraft-defrmatinskurve. Hierbrg () angiver, at den ttae absrberede energi W er givet ved II svarende ti areaet under hee kurven. Bidraget w 0 er tidigere mtat, g bidraget W 1 kan bestemmes sm III

8 5 hvr F 1 er den centrae kraft, der udfører samme arbejde, sm bjækens egenvægt (m 1 ) g ejer (m 2 ) udfører ved prøvningen. Figur 4 viser en situatin, hvr bjæken er defrmeret i. I.1. 2 Figur 4. Bestemmese af F 1. Med de sædvanige betegneser biver eer Hvad angår W 2 vi kurven sm nævnt gå asympttisk ti den vandrette akse. Peterssn ( 3) fresår, at c F (i)=i2 g det betyder, at = [- = ic = Det medfører, at W 2 kan skrives sm

9 6 At i at w= w 0 + w 1 + w 2 =W 0 +2W 1 =W +2 F 1 m =W + 2 (m2 + 2)g W=W 0 + (m 1 + 2m 2 )g 0 i verensstemmese med frme I. Hierbrg (2) nævner, at bidraget fra m 1 g m 2 udgør mkring havdeen af det måte bidrag W. Frsøgsemner RILEM (4) har på baggrund af pstiede krav ti frsøgsudførese, reprducerbarhed m.m. vagt at angive føgende dimensiner på prøveegememe, sm det fremgår af tabe. D max bredde, b højde, h mm mm mm ttaængde, 1 0 mm spændvidde, mm ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 5 Tabe. Prøveegemers dimensiner. Kærven ska have en dybde dk, sm er givet ved dk =zb ± 5 mm Det anbefaes, at kærven saves i våd tistand, tidigst en dag før prøvningen. Dimensinerne måes med en nøjagtighed på 0,1 mm g mm fr henhdsvistværsnits-g ængdedimensiner. Hvis der anvendes betn med en største stenstørrese, større end 64 mm, ska b g h frøges prprtinat med stigningen i dmax, g ængde g spændvidde frøges svarende ti kvadratrden af dmax.

10 7 PRAKSIS Ved instituttet er der pbygget en maskine, hvrmed man kan bestemme GF-værdier fr betn. I princippet kan GF-værdier bestemmes fr ae materiaer, sm har en str trykstyrke i frhd ti trækstyrken. Maskinen er udfrmet såedes, at man måer beastninger g defrmatiner i vandret retning, svarende ti at figur er et vandret snit. Frdeen er den, at man nu kan se brt fra tyngdens bidrag ti det samede arbejde, såedes at W GF=- Abrud Det frudsætter, at bjæken ved prøvningen ikke giver sig ti at bøje ud fra det vandrette pan. Derfr mnteres der rueejer under bjæken, såedes at denne kan hvie g bevæge sig uden friktin. Det bemærkes, at kærven stadigvæk ska vende væk fra kraftens angrebsinie, g at bjækens støbeside ska vende pad. Udfrmning Den detajerede udfrmning af maskinen fremgår af en række tegninger, nr. 1-12, sm sammen med en tegningsversigt indgår sm biag. Tegning nr. viser en pan ver rammen ti maskinen, hvrpå de øvrige ejer g knser er mnteret. Rammen er pbygget af HE 200 B ståprfier, g den er sat på 4 ben udført af HEOOB ståprfier. Maskinen er indrettet ti at afprøve bjæker med standardængderne 840 mm g 1190 mm, men da den ttae ængde er 1600 mm, kan gså bjæker med standardængden 1450 mm afprøves. Tegning nr. 2 viser en pstat, hvraf det fremgår, hvike knser, ejer, besag m.m. der ska påmnteres ti afprøvning af betnbjæker. Maskinen er indrettet ti at afprøve bjæker med en højde på 100 mm g en bredde på 100, 141 g 200 mm. En bredde på 141 mm er ikke standardbredde efter RILEM ( 4). Tegning nr. 2 viser en bjæke med en bredde på 200 mm. Tegning nr viser, hvredes de enkete kmpnenter er udført. T af de fire knser (ps., tegn. 3) er mnteret på de yderste ståbjæker, mens de t andre er mnteret på den midterste fr at bære beastningsarrangementet. Disse t knser kan fyttes på den midterste bjæke svarende ti betnbjækens bredde. På hver betnbjæke er mnteret t bærebøjer (ps. 4, tegn. 5), sm hvier på hver sin ståejepade (ps. 6, tegn. 6). Kraften på bjæken verføres fra gevindstangen (ps. 11, tegn. 11) gennem en astcee (ps. 8) ver et trykbesag (ps. 7, tegn. 7), g defrmatinen måes på trykbesaget på den mdsatte side (ps. 3, tegn. 4). På seve rammen mnteres et besag, sm bærer fytningstransduceren. Ti måing af kraften er der anvendt en 10 kn krafttransducer med en nøjagtighed på N g ti måing af defrmatin en fytningstransducer med en nøjagtighed på 0,01 mm. Ved hjæp af passende frstærkere kan kraft- g fytningsværdier udtrykkes i miivtværdier, sm enten kan psames på edb g/eer bruges ved ptegning på et kurvebad.

11 8 Stivhedsberegning M tegning nr. fremgår det, at rammen er pbygget af HE200B prfier. Det er vigtigt at sikre sig, at rammens stivhed er tistrækkeig str, g RILEM ( 4) angiver, at de respektive stivheder fr de i tabe angivne bjækestørreser er henhdsvis 10, 25, 50 g 150 kn/mm. En beregning af rammens stivhed kan fretages såedes: Når betnbjæken påvirkes med en kraft P, betyder det, at de t hvedbjæker hver får en udbøjning givet ved Da kraften P påvirker den angsgående ståbjæke i en afstand 1 5 fra bjækens akse, giver det anedning ti udbøjning, sm kan beregnes efter f. 1 1 M2 e2 M P. 2 = E I dx +J E dx hvr P x M = s g Den samede udbøjning er da p. = JJ. 1 + p 2, g i de fundne udtryk fr JJ. 1 g JJ. 2 er = understøtningsæ ngden, = 1400 mm 1 5 = kraftens angrebsafstand, = 150 mm 1, 1 2 =ængden af de t stykker, sm bjæken dees p i, 1 1 = 650 mm g 1 2 = 150mm E =ståets easticitetskefficient = 2, N/mm 2 I = inertimmentet af HE200B prfi= mm 4 P = N Det betyder, at g at p2 = 2, [; ; ]= 0, mm/ N g dermed at JJ. = 2, , = 2, mm/ N eer at stivheden er = 376 k N/mm.!J. Det ses, at kravet hermed er pfydt.

12 9 Erfaringer Ved de første indedende frsøg er der gjrt erfaringer, sm har bevirket, at der med tiden ska fretages nge frbedringer. Det er angivet ( 4), at betnbjækens kærv ska saves. Det har ikke været muigt, hvrfr det tiades, at man isætter en kie med en vinke på g en bredde i bunden af kien på mindre end O mm. Praksis har vist, at det er vanskeigt at få fjernet denne kie inden prøvningen. Det kan medføre >>støj» på kurven, når kien sipper betnen ved beastningen. Der er nu anskaffet udstyr ti savning af kærve i betnbjæker. Kraften verføres ti bjæken ved at dreje gevindstangen (ps. 14) via møtrikken (ps. 15). Det er meget vigtigt, at kraften verføres ensartet g så angsmt, at tppunktet på kurven (figur 2) nås inden fr sekunder efter frsøgets start ( 4). Denne maskine er pbygget såedes, at aksen ska dreje ca. mgang pr. minut. Hvis man manuet drejer møtrikken, kan det ikke undgås, at der kmmer et stp, g det viser sig ved et >>hak» på kurven. Ved mntering af et håndsving frbedres frhdene, g der tænkes senere anvendt en jævnstrømsmtr med gear fr at sikre en ensartet kraftpåvirkning.

13 O LITTERATUR Hierbrg, A.: The theretica basis f a methd t determine the fracture energy GF f cncrete. Materias and Structures, V. 18, N. 106, Juy-August 1985, p Hierbrg, A.: Resut f three cmparative test series fr defrming the fracture energy GF f cncrete. Materias and Structures, V. 18, N. 107, September-Octber 1985, p Peterssn, P. E.: Crack grwth and devepment f fracture znes in pain cncrete and simiar materias. Reprt TVBM , Divisin f Buiding Materias, The Lund University f Techngy. 4 RI LEM: Determinatin f the fracture energy f mrtar and cncrete by means f threepint bend tests n ntehed beams FMC Draft Recmmendatin. Materias and Structures, V. 18, N. 106, Juy-August 1985, p

14 11 TEGNINGSOVERSIGT Nr.. Ramme ti GF frsøg. PLAN. :5. (71%). Nr. 2. Ramme ti GF frsøg. OPSTALT. 1:5. (71%). Nr. 3. Ramme ti GF frsøg. KONSOL. 1:1. (71%). Nr KONSOL. Måskitser. 1:2. Nr. 4. TRYKBESLAG ti GF frsøg. 1:1. Nr. 5. BÆREBØJLE ti GF frsøg. :. Nr. 6. STALLEJEPLADER ti GF frsøg. Må i mm. Nr. 7. TRYKBESLAG ti GF frsøg. 1:1. Nr. 8. BÆRING ti GF frsøg. 1:1. Nr. 9. AKSEL ti GF frsøg. 1:1. Nr. 10. BÆRING ti GF frsøg. 1:1. Nr. 11. GEVINDSTANG ti GF frsøg. 1:1. Nr. 12. MØTRIK ti GF frsøg. 1:1.

15 L/") M 1- M.- r !f-h 16 n i n t i J_r_=_=_=_--=xEff-:1- T; = =======M=+======= ::=::a::::=============== -H r i J & 30 _ 6 _ 0 _!::.:2L.=O- L._6=<--- ['-. +1./")-+-Hr n n \.....) 1 1(.- ---'\ 11 i u u N M M -t ['-. +-H r [' M IJ") _J en' g N w t::: +-HH----=-- N M L.Q 60 3Q 60! + n n i )' '---- t r '\ i 11 u u ' _ PO, SI < O t ME ' IStON LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER AUC nsihutt? O 8/J' 'IP)::. t:- " f k h1.j JICH:.n un::,.t 1 :,;--»u JLI..(tbv T r_ I L f ' -, _.'J j M T EA I A LE :ME Ramme ti GF PLAN TEGN NR 1 frsøg MAL 1:5 0AT TEGN p S.

16 II) t aj 8 w I 8 - II) r- t- -$ --- ' ' $ ' ' - -- ' 70 J Snit A-A 15 1 MØTRIK 14 1 GEVINDSTANG 13 1 BÆRING 12 1 TRYKLEJE <) AKSEL 10 1 FJEDER 9 1 B. RING 8 1 LASTCELLE - MAX 10 kn 7 1 TRYKBESLAG 6 6 STALLEJEPLADER 5 BETONBJ. L KE 4 2 B. REBØJLE 3 1 TRYKBESLAG 2 3 LEJE 1 4 KON SOL POS ::.r, LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER AUC nstrtutte f.)r B.gnmy:,h:k ik Suhr,;ørJ!h)unS \. C'j :) ':1\.J!10\., 1 Tt:t.:r,, d,_, _ ) - Se- nr.12 Se tegn_ nr.11 Se tn- nr10 Se tn. nr g Se tn nr. 8 Se tegn_ nr 7 Se tn nr 6 Se tegn nr. 5 Se tn nr 4 Se te nr. 3 EMNE TEGN NA 2 Ramme ti GF frsøg P.. L 1:5 OPSTALT O TO _8'; TEGN P.S

17 20 O N 60 L. O LWLUr---.,.,... N M w P1.120x120x10 N )( N.,... )( N., A. -tl4 Snit A-A : se tegn nr t,.. h '. t' V < L.>.BORATORIET FOR BÆRENDE KOtiSTRUKTIONER E:. M "'E M.), f ER ALE A ( tntdt\'1 f(;r S,; 'j':..,_,h,. Ramme ti GF :::. '' u J J..:..; 1(... 1 KONSOL ', r " i ) frsøg TEGN NR J M A 1:1 2tQ3.89 rt N "' P.S.

18 O Hu fr MC 5 - /f ' U"') ['-.. U") u 2 'ō... :J I stk 1 stk 1 stk,.,, 1,. ii\1i I J'," '' p.1 11 HI II J,.,,., f,, f,,f f )f ; f ili:itjf, i'i Jt :-, t HI II III) NH1 t \1t 1.,,,.i 1i1 d1. 1 1,., t... r.: u,,, t,\t' j ' f,,,,,.ti!. j KONSOL måskitser -[, :.N r 11 < :"t i - 1.1,\1 1:2 U\,, ,.,.N -,,-P.s

19 40 5MG rfi \"") N 1./') 1./') - PO S STK DIMENSION LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER AUC Instituttet fr Bygnmgsteknik Shngardshmsve J Aabrg Teefn ( 08) M ATERIALE EMNE TRYKBESLAG ti GF frsøg TEGN NR 4 MAL 1:1 0AT TEGN. AF P.S.

20 (145}.10 8MG U"> t--- -r N -.:t POS. STK. DIMENSION MATEAIALE LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER EMNE TEGN NR 5 AUC Instituttet fr Bygnmgsteknik BÆREBØJLE MAL 1:1 ShngårdshmsveJ Aabrg Teetn (08 ) ti frsøg DAT01a05.89 TEGN AF P.S.

21 J (385) LO LO f) 120(207.5). ;., LABOHA AUC t S1th J-tt!t-1, f r -1, '--... DIMENSION "OR IET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER,tute t fr Bygrn n J!:> I U kttk 1:::.11 ms ve t,; 9000 A. tbv t (B 11 : 1: MATERIALE EMNE e STALLEJEPLADER ti GF frsøg TEGN NR 6 M AL j mm DA TO TEGN AF P.S. -

22 _1Q_ L. O : i J' 5MG ('') N U") U") 50 $ POS STK DIMENSION MATERIALE LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER EMNE AUC Instituttet fr Bygnmgstekn1k ShngardshmsveJ Aabrg Teetn ( 08) TRYKBESLAG ti GFfrsøg TEGN NR 7 MAL 1:1 DAr TEGN. AF PS.

23 25 10 '' '.,. ' : ' Y,M6- - N 'S...;t 'S Hu fr unbra kskrue MC 5 PO ::, STK DIMENSION MATERIAL E LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER EMNE TEGN NR. B AUC Instituttet fr Bygntngsteknik BÆRING MAL 1:1 Sht HJ;:} rdshmsve Aabrg ti GF frsøg Te e fn ( 08) 11\ 2.33:.3 DAT02JQ5_89 TEGN AF PS.

24 L..S 17S 20-1: \ c e =---= z \ MS MS 7 -J:, [, [ D ten Si in LABORATORIET FOR BÆRENOE: KO. NSTRUKTIONER AC n str tu t te t f r Byg11rnust8knr Sn tt J-Ii(btu tsve J!:> Aa J <j, t., I ) 1 1 :, r M A i t. RIAL I:. EMNE AKSEL ti GF f?rsøg_ _ J - - -! TEGN NR 9 MA _!:1... DATO 30.QS.89 -"--- E.GN AF _E

25 "\.t f} ,-.-,, :t ::::::::::::::_ -. -t-t ' "\.-. -t-1--f- 1-.r- Hu fr unbrakskrue M C , -- PO ::> IK - DIME.NSION LABORATORI ET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER AUC Instituttet f r Bygnmgsteknik Sh <Jadshtnsvet t> Aabrg fe:it!n ( 0U 1 1 2::3J M ATE RIALE EMNE TEGN NR 10 BÆRING MAL 1:1 ti GF frsøg DA TO TEGN AF PS.

26 150 ;=> "" "=Ms... - N f'()!, :, " imi N ION MAAAL LABORATO F{IET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER EMN[ AUC ShQ Hd::, IOIII10V.1 1 t IOI\ ( tt; t Bygnmgste -.t uk 9000 Aatx.Jt y B I:' U GEVINDSTANG ti GF frsøg TEGN NR MA 1:1 OAT _ TEGN AF PS.

27 O) w (Y) 32 SNIT A-A "P -t -;; JK OMENSION LABORATORIET FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER AUC Instituttet fr Bygnmgsteknik Si111U;:J1 t huhn sve 1 Tedn (0!:3 11 2:! Aabrg M ATERIALE EMNE TEGN NR 12 MØTRIK MAL 1 :1 ti GF frsøg DAT.1'J.Q5.89 TEGN AF P.S.

28