Projekt 12250 – Avslutat Kombinationsarmering för sprickbreddsbegränsning

För vissa typer av betongkonstruktioner ställs krav på sprickbreddsbegränsning och kraven på maximal tillåten sprickvidd w kan variera från 0.05 till 0.4 mm med hänsyn till beständighet. Bro- och tunnel-konstruktioner, industrigolv och vatten/vätsketäta konstruktioner är exempel på konstruktioner där det ställs eller kan ställas krav på sprickbredd. I normer och handböcker behandlas sprickbildning orsakad av mekaniska laster och konstruktörer är vana vid denna problemställning. Men eftersom normer och handböcker inte beaktar tvångslaster har konstruktörer ofta större svårigheter att beakta sprickbildning orsakad av till exempel förhindrad krympning. Problemet är att med avseende på sprickbildning kan tvångslaster ha lika stor eller till och med större effekt än de mekaniska lasterna.
I projektet har sprickbildning orsakad av tvångskrafter i kombinationsarmerade betongelement undersökts, både genom en omfattande litteraturstudie och genom att utföra experiment. Avsikten har varit att utveckla beräkningsmodeller och riktlinjer för dimensionering men också för att undersöka och fastlägga hur effektiv kombinationsarmering är för att kontrollera sprickbildning.

Baserat på resultaten i denna undersökning kan följande slutsatser dras:
- Beräkning av sprickbredd enligt gällande normer och rekommendationer är främst begränsat till lastberoende sprickor. Men förenklat dimensioneras armeringsmängden utifrån att begränsa armeringens diameter och spänningen beroende på sprickbreddskrav.
- Det finns en rad olika modeller föreslagna för hur sprickbredden kan beräknas för konstruktioner utsatta för tvång. I de flesta modellerna introduceras ofta förenklingar, till exempel att armeringens vidhäftnings-glidningssamband är konstant, vilket kan leda till begränsningar vad gäller möjligheten att prediktera sprickbredder där vidhäftningsegenskaperna varierar.
- För kombinationsarmerade konstruktionselement finns några modeller föreslagna vad gäller last beroende sprickor och dessa är baserade på befintliga modeller för konventionell armering. Men för sprickbildning orsakad av tvång verkar beräkningsmodeller saknas.
- De försök som genomförts påvisar att tydligt att fiberarmering har en mycket gynnsam inverkan på sprickbildningsprocessen. I enaxiella dragförsök undersöktes inverkan av ökande fiberdosering (från cirka 0,25 till 1,0 vol.-%) på residualdraghållfastheten och denna ökade från 10 % till 80% av betongens draghållfasthet för en sprickbredd upp till 1 mm. Den ökade residualdraghållfastheten resulterade i reduktion av medelsprickbredden, hos kombinationsarmerade dragstag, av upp till 55 %. I de försök som genomfördes för att undersöka fibrernas inverkan på armeringens vidhäftnings-glidningssamband visade att de inte hade någon inverkan på sambandet upp till max vidhäftningsspänning, men att de påverkade residualvidhäftningsspänningen då armeringen började att glida.
- En befintlig analytisk modell för tvångssprickor har vidareutvecklats för att beakta inverkan av fiberarmeringen så att denna också kan användas för kombinationsarmering.
- Den föreslagna och modifierade modellen, som ger ett samband mellan medelsprickbredd och armeringsspänning, stämmer väl överens med de försök som genomförts man också med andra analytiska modeller. Dock bör det beaktas att det var en relativ stor spridning i sprickbredd mellan enskilda sprickor, särskilt vid höga påkänningar.
- Utifrån att analysera försök som genomförts av andra kunde det påvisas att den föreslagna beräkningsmodellen kunde med god överensstämmelse prediktera antalet sprickor i betongplattor utsatta för förhindrad krympning. Överensstämmelsen mellan medelsprickbredd och armeringspåkänning var också rimlig och visar att modellen har möjlighet att prediktera sprickbildning och sprickbredder.

Slutredovisningen utgörs av rapporten "Hybrid reinforcement systems for crack width control in concrete structures", Carlos Gil Berrocal och Ingemar Löfgren, bägge Chalmers (60 sidor).