Analýza vlivu imperfekcí při měření statického modulu pružnosti betonu

Abstract

Disertační práce se zaměřuje na zkušební vlivy při stanovení hodnoty modulu pružnosti betonu. Z pohledu zkušebnictví jsou v platných českých normách dvě statické metody určení modulu pružnosti. První metoda využívá tlakového dostředného namáhání zkušebního tělesa v lisu a měří délkovou změnu jednotlivých základen jako odezvu vzorku na působící napětí. Druhá metoda využívá namáhání zkušebního trámce kombinací ohybového momentu a posouvající síly a měří průhyb uprostřed nosníku jako odezvu na působící napětí. Výhodu autor této práce spatřuje v rozdílném metodickém přístupu k měření modulu pružnosti. Teoretická část práce ukazuje podstatu jednotlivých metod, rozdílný přístup k měření statického modulu pružnosti a hodnotí podchycení zkušebních vlivů. Experimentální část srovnává měření modulu pružnosti normovým postupem s měřením autorem definovaným alternativním přístupem pro vyhodnocení modulu pružnosti na základě lineární směrnice (lineární regrese) z pracovního diagramu. Vyhodnoceny byly jednotlivé zatěžovací cykly a doporučena vhodná vyhodnocovací mez. Ověřován byl předpoklad lineárního chování pro různé typy betonů ve vyhodnocovacích cyklech a pozornost byla věnována také Poissonovu číslu. Dále byla doporučena možnost určení modulu pružnosti na základě prosté zkoušky pevnosti v tahu za ohybu, ze které by bylo možné na základě jedné sady naměřených hodnot stanovit orientační hodnotu modulu pružnosti. Zjišťován byl taktéž vliv pomocného zkušebního zařízení (konfigurace podpěrných válečků) na výsledné charakteristiky betonu. Statický modul pružnosti v tlaku byl měřen pomocí dvou různých typů snímačů dráhy, byly testovány tři různé způsoby upnutí čidel na vzorek, modul byl testován ve dvou různých zkušebních lisech a byly použity dva různé typy zatěžovacích hlav ve zkušebním lisu. Pro možnost porovnání byla všechna měření doplněna o nový způsob měření odezvy zkušebního tělesa na zatížení pomocí metody digitální obrazové analýzy. Jedná se o nezávislou metodu verifikace měřených hodnot s vyhodnocením možnosti použití.

The doctoral thesis focuses on the testing-related influences affecting the experimental determination of the modulus of elasticity of concrete. From the perspective of testing, the current Czech standards specify two static methods for determining the modulus of elasticity. The first method uses axial compression testing of the specimen in a press and measures the length change of individual bases as a response to the applied stress. The second method uses loading of the test beam by a combination of bending moment and shear force, measuring the deflection at the midspan of the beam in response to the applied load. The author sees an advantage in the different methodological approaches to measuring the modulus of elasticity. The theoretical part presents the principle of each method, the different approaches to measuring the static modulus of elasticity, and evaluates the handling of testing-related influences. The experimental part compares the measurements of the modulus of elasticity using the standard-defined method with measurements using an alternative approach for evaluating the modulus of elasticity based on a linear slope (linear regression) from the stress-strain diagram. Individual loading cycles were evaluated, and a suitable evaluation limit was recommended. In evaluation cycles, the assumption of linear behaviour was verified for various types of concrete, and attention was also paid to Poisson's ratio. Furthermore, the possibility of determining the modulus of elasticity based on a simple flexural test was recommended, from which an indicative value of the modulus of elasticity could be determined based on a single set of measured values. The influence of auxiliary testing equipment (configuration of supporting rollers) on the final characteristics of the concrete was also investigated. The static modulus of elasticity in compression was measured using two different types of displacement sensors, three different ways of attaching sensors to the sample were tested, the modulus was tested in two different testing presses, and two different types of loading heads were used in the testing press. For comparison purposes, all measurements were supplemented with a new method of measuring the response of the test specimen to loading using digital image analysis. This represents an independent method of verifying measured values with an evaluation of the potential for use.