is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > Med/MPM/MSc Tækni- og verkfræðideild (-2019) / School of Science and Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/14003

Titill: 
  • Fjaðureiginleikar íslenskrar steinsteypu
  • Titill er á ensku Elastic properties of Icelandic concrete
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Fjaðureiginleikar steinsteypu er mikilvægir í hönnun steyptra mannvirkja, þar sem þeir stjórna því að miklu leiti hversu mikið mannvirki formbreytast undir álagi. Fjaðureiginleikar íslenskrar steypu eru um margt frábrugðnir fjaðureiginleikum steypu erlendis. Ástæður þess eru helst þær hve Ísland er ungt og því ólíkt flestum öðrum löndum frá jarðfræðilegu sjónarmiði. En hér á landi eru þau jarðefni sem notuð eru til steypugerðar misjöfn að gæðum. Jarðefni eru að miklum meirihluta fengin úr lausum jarðlaganámum, en einnig úr námum þar sem berg er malað. Efni úr slíkum námum getur verið misjafnt og oft erfitt að að tryggja gæði slíkrar framleiðslu. Þessi jarðefni, oftast kölluð fylliefni, eru ráðandi þegar kemur að fjaðureiginleikum steypu. Fjaðurstuðull steypunar samanstendur af samsettum eiginleikum fylliefna (um 70 %) og sementsefju ásamt lofti (um 30 %) (Mindess, S. & Young, J.F., 1981; Neville, A.M. & Brooks, J.J., 1987).
    Samkvæmt tilmælum í Evrópustaðlinum ÍST EN 1992-1-1:2004 þá skal steypa sem hefur ákveðið þrýstiþol einnig hafa ákveðinn fjaðurstuðul. Í sama staðli frá staðlaráði Evrópu (CEN) segir að lækka skuli fjaðurstuðul fyrir fylliefni úr sandsteini (um 10 %) og kalksteini (um 30 %), en kalksteinn og sandsteinn eru úr kvarsi. Hins vegar skal hækka fjaðurstuðul fyrir fylliefni úr basalti (um 20 %). Íslensk fylliefni eru nær eingöngu basalt (Technical Committee CEN/TC250, 2005; Þorleifur Einarsson, 1994).
    Almennt ber að ganga út frá þessu við hönnun mannvirkja hér á landi auk þess sem ber að notast er við íslenskt þjóðarskjal sem inniheldur nánari leiðbeiningar er varða fjaðurstuðul. Í íslenska þjóðarskjalinu er heimilt að lækka fjaðurstuðul um 10 % eða 40 %, allt eftir því hversu mikil holrýmd þess fylliefnis sem nota á reynist vera. Þetta er leyfilegt þrátt fyrir að íslensk fylliefni séu nær eingöngu basalt. Þetta bendir til misjafnrar holrýmdar basalts á Íslandi.
    Viðfangsefni þessarar rannsóknar er hvort að tilefni sé til þess að endurskoða, í heild sinni eða að hluta þau tilmæli sem rituð eru í hinu íslenska þjóðarskjali og eru hluti af ÍST EN 1992-1-1:2004. Til þess að ganga úr skugga um hvort að endurskoðunar sé þörf eru framkvæmdar staðlaðar prófanir á steyptum sívalnings sýnum samkvæmt ISO 1920-10:2010 og ASTM C 469 prófstöðlum. Einnig eru hermuð steypt sívalnings sýni í ANSYS tölvuforritinu til samanburðar. Þau líkön sem eru tekin til skoðunar eru Counto, Hanshin og Hirsch líkönin.
    Sýni voru prófuð úr þremur þrýstiþolsflokkum: C25/30, C30/37 og C35/45. Alls var um að ræða 19 prófhluta í níu sýnishópum. Flest sýni voru úr flokknum C30/37 eða 10 prófhlutar í fimm sýnahópum. Benda niðurstöður þeirra tilrauna til að kyrrstæður fjaðurstuðull steypunnar sé um 36 % lægri en gildi úr ÍST EN 1992-1-1:2004, eftir að búið að hækka þau upp um 20 % samkvæmt tilmælum staðalsins.
    Í tilfelli ASTM C 469 prófana sem bornar voru saman við staðalgildi bandaríska staðalsins ACI 318-11, var munurinn um 18 %. Mismunur á milli niðurstöðu prófanna ISO 1920-10:2010 og ASTM C 469 var um 12 %.
    Reiknað Poissons hlutfall fyrir þau sýni sem voru til skoðunar í þessari rannsókn voru að meðaltali: Fyrir C25/30: 0,17. Fyrir C30/37: 0,18. Fyrir C35/45: 0,15. Meðaltal Poissons hlutfalls fyrir alla þessa þrýstistyrktarflokka var 0,17.
    Hermanir gáfu eftirfarandi niðurstöðu: Hirsch módel gaf ásættanlegustu nálgun hvað varðar hliðar- og áslæga streitu. Þá er miðað við samanburð við mæld gildi úr prófun ISO 1920. Munurinn er 19,8 % fyrir áslæga streitu og 31,2 % fyrir hliðarstreitu, fyrir sýni 201 og 202. Hvað varðar ASTM C 469 prófanir gaf Hirsch líkan bestu nálgun, hvað varðar áslæga streitu. Munurinn er 24,1 % fyrir sýni 201 og 202.

  • Útdráttur er á ensku

    The elastic properties of concrete are important in the design of concrete structures, since they control to a great extent the deformation of a structure under load. The elastic properties of Icelandic concrete are in some ways different from general elastic properties of concrete. The main reason for this is Iceland‘s young age, from a geological standpoint. In Iceland the quality of aggregates used for concrete is not uniform, as the aggregates are mostly taken from quarries, but in few cases crushed. As a result the production of aggregates is varied, in regard to particle size, and difficult to insure its quality. The aggregate is a dominating factor when it comes to deciding the elastic properties of concrete. The concrete‘s modulus of elasticity consists of the composite properties of aggregate (roughly 70 %) and cement matrix and air-entrainer (roughly 30 %) (Mindess, S. & Young, J.F., 1981; Neville, A.M. & Brooks, J.J., 1987).
    According to the European standard, IST EN 1992-1-1:2004, concrete with a certain compressive strength, also has a certain modulus of elasticity. In this same standard from CEN the modulus of elasticity for limestone and sandstone aggregates should be decreased by 10 % and 30 %, respectively. Sandstone and limestone are quartzite aggregates. If, however, the aggregate is basalt, an increase of 20 % should be performed. Icelandic aggregates consists almost entirely of basalt (Technical Committee CEN/TC250, 2005; Þorleifur Einarsson, 1994).
    It´s mandatory to follow the content of the standard, IST EN 1992-1-1:2004, in Iceland in the design of concrete structures. The Icelandic national annex is used as a supplement to the standard. It contains further instructions regarding the modulus of elasticity. Therein it is permitted to lower the modulus of elasticity by 10 % or 40 %, depending on how porous the aggregate is.
    The focus of this research to determine if there is cause to reconsider, partly or entirely, the instuctions given in the Icelandic national annex and are a part of IST EN 1992-1-1:2004. To determine if reconsideration is needed, standardized testing of concrete cylinders is performed, according to ISO 1920-10:2010 and ASTM C 469 standards. Modeling of concrete cylinders in the computer program ANSYS is also performed. The models that are considered are Counto‘s, Hanshin‘s and Hirsch‘s model. The results from modeling is compared with results from testing.
    Sample groups tested came from three compressive strength classes: C25/30, C30/37 and C35/45. In total nine sample groups consisting of 19 samples were a part of the research. Most samples came from the class C30/37 or five sample groups. The results of tests conducted on those sample groups indicate that the modulus og elasticity is around 36 % lower than the values from IST EN 1992-1-1:2004.
    In the case of ASTM C 469 tests compared to values found in the ACI 318-11 standard, the difference was found to be 18 %. The difference between test results of ISO 1920-10:2010 and ASTM C 469 was around 12 %.
    Calculated Poisson‘s ratio for the sample groups testes in this research were on average: For C25/30: 0,17. For C30/37: 0,18. For C35/45: 0,15. The average Poisson‘s ratio for all compressive strength classes was 0,17.
    Results from modeling were as follows: Hirsch‘s model had the most exceptable approximation in regard to axial and lateral strain, when compared to values from ISO 1920-10:2010 tests. The difference for axial strain was 19,8 % and 31,2 % for lateral strain, for sample 201 and 202 (C30/37). In regard to ASTM C 469 tests, Counto´s model had the best approximation for axial strain. The difference being 24,1 % for sample 201 and 202.

Samþykkt: 
  • 12.2.2013
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/14003


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Guðni Helgason Fjaðureiginleikar íslenskrar steinsteypu.pdf10.03 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna