Factori care determină comportarea neliniar dinamică a betonului armat

Caracteristicile betonului armat

Betonul este un material de constructie mixt, obtinut din agregate, ciment si apa, amestecate in anumite proportii; pentru a imbunatati proprietatile betonului, se adauga aditivi si uneori adaosuri. Dupa hidratare si hidroliza, cimentul se intareste, ingloband agregatele.

Betonul poate fi considerat un material bifazic, compus din agregatele inglobate in mediul liant al pietrei de ciment (matricea sistemului).

Componentii betonului sunt:

- agregatele;

- piatra de ciment;

- apa (legata chimic, fizic si libera);

In masa betonului ia nastere o stare de tensiune ca urmare a contractiei pietrei de ciment, impiedicata partial de reteaua de agregate, rezultand microfisuri. Aceste microfisuri pot sa apara la suprafata de contact agregat - piatra de ciment (microfisurile de aderenta) , in interiorul pietrei de ciment sau in interiorul agregatului.

Proprietatile betonului intarit depind atat de componentii lui, cat si de caracteristicile prezentate de interfata agregat - piatra de ciment, adica de :

- fortele de legatura (aderenta) dintre agregate si piatra de ciment;

- prezenta discontinuitatilor in masa betonului (defecte de structura), sub forma porilor, a unor microfisuri initiale de contractie sau a golurilor de sedimentare de sub agregate.

Criteriul determinant pentru calitatea betonului fiind rezistenta la compresiune, factorii de influenta analizati in continuare se refera in special la aceasta rezistenta.

Cei mai semnificativi factori sunt:

- compozitia;

- mijloacele de turnare a betonului;

- modul de compactare;

- directia de solicitare a elementelor fata de directia de turnare;

- dimensiunile elementelor;

- varsta betonului;

- modul de actiune a incarcarilor;

- caracteristicile mediului inconjurator.

Trebuie mentionat ca rezistenta betonului este cu atat mai mare, cu cat compactitatea betonului este mai buna, deci factorii care au ca efect marirea compactitatii asigura si rezistenta valorii ridicate.

Materialul beton presupune un raspuns structural complex la actiunile exterioare, raspuns determinat de diversele neliniaritati importante, ca:

- o relatie constitutiva neliniara privind functia "efort unitar - deformatie specifica";

- cedari ale materialului datorate fisurarii la solicitarea de intindere sau sfaramarii la solicitarea de compresiune;

- deformatii de lunecare din fluaj, dependente de temperatura.

Comportarea betonului se poate imbunatati substantial, daca in zonele intinse ale elementelor de rezistenta se dispun bare din otel denumite armaturi, obtinandu-se astfel betonul armat, material compozit cu proprietati specifice.

Dupa fisurarea betonului, armatura preia in cea mai mare parte eforturile de intindere iar betonul, eforturile de compresiune. In multe cazuri, armatura se dispune si in zonele comprimate. In felul acesta, elementele de beton armat pot prelua orice tip de solicitare: incovoiere, intindere sau compresiune, torsiune etc.

Ca armaturi se utilizeaza bare cu sectiune circulara, cunoscute in limbajul tehnic sub denumirea generica de otel beton, profile laminate sau sudate pentru situatii particulare, precum si diferite tipuri de fibre (armare dispersa).

Otelul folosit la realizarea armaturilor este un amestec de fier si carbon (in jur de 0.2 0.3%), la care sunt adaugate si alte elemente de aliere, care influenteaza in mod semnificativ caracteristicile mecanice ale armaturilor.

In functie de suprafata barei, sunt stabilite doua categorii de aderenta, produsele putand fi:

- bare netede: barele fara profilatii;

- barele de inalta aderenta: barele cu profil periodic.

Comportarea in timp a otelului depinde de proprietatile reologice, de fenomenul de coroziune precum si de solicitarile repetate care produc oboseala materialului.

Principala caracteristica de comportament reologic o constituie relaxarea efortului unitar sub efectul unei deformatii impuse, constante in timp.

Coroziunea otelului este un proces electro-chimic complex, care poate avea loc numai in prezenta simultana a umiditatii si a oxigenului, in urma caruia rezulta rugina (oxi-hidroxidul feric).

Oboseala otelului intervine in cazul incarcarilor si descarcarilor repetate, in urma carora se produce o scadere a rezistentei materialului; descrierea ciclurilor de oboseala se poate face prin amplitudinea efortului unitar sau prin coeficientul de asimetrie

Geometria barei, in special cea a nervurilor, influenteaza conlucrarea betonului cu armatura, fiind principalul element care poate garanta o buna aderenta.