Analytisk beräkningsmodell för tvångsprickor hos kombinationsarmerade konstruktionselement

Figur 1: Exempel på oacceptabel sprickbildning.

Kombinationsarmering kan vara en effektiv lösning för att begränsa sprickbildning orsakad av tvångskrafter och samtidig minska arbetsinsatsen som armeringen medför. Befintliga modeller som beaktar sprickor orsakade av tvångkrafter saknas dock för kombinationsarmerade betongelement. I ett nyligen avslutat SBUF-projekt som har genomförts på Thomas Concrete Group i samarbete med Chalmers tekniska högskola har en befintlig analytisk beräkningsmodell för tvångsprickor vidareutvecklats och beräkningar har jämförts med resultat från experiment. I den här artikeln beskrivas modellen och dess förmåga att prediktera antalet sprickor och sprickbredd i betongelement utsatta för förhindrad krympningsdeformation.

Sprickor är den vanligaste bristen hos betonggolv. Orsaken till dessa sprickor är de tvångskrafter som uppstår när betongen torkar ut och krymper vilket kan leda till en oacceptabel sprickbildning, se figur 1, som inte är estetiskt tilltalande och som dessutom kan
leda till beständighetsproblem och skapa en ohygienisk miljö. För att säkerställa golvens avsedda funktion måste sprickbildningen begränsas och detta kan åstadkommas med genomtänkt konstruktiv utformning och arbetsutförande. Exempelvis kan sprickor nästan helt undvikas genom att introducera rörelsefogar och skapa en låg friktion mot underlaget. Men detta kräver normalt mycket täta fogavstånd och helst en betong med mycket liten krympning. Önskas istället stora fogavstånd krävs det armering för att kontrollera sprickbildningen så att den hålls inom acceptabla gränser.
Konventionell armering medför dock en stor arbetsinsats, en möjlighet att reducera arbetsinsatsen är att kombinera fiberarmering med nätarmering vilket leder till en ”kombinationsarmering” som är effektiv både konstruktivt och vad gäller arbetsinsatsen. Dessutom har praktisk erfarenhet av kombinationsarmering och beräkningar genom-förda med den analytiska modellen påvisat att kombinationsarmering är en mycket effektiv sprickarmering där det är möjligt att minska mängden konventionell armering med upp till 50 procent. Eftersom armering är kostsamt bör den mängd som föreskrivs baseras på beräkningar. Men problemet är att dagens konstruktionsregler och handböcker inte behandlar tvångskrafter vid beräkning av sprickbredder och för kombinationsarmerade tvärsnitt saknas beräkningsmodeller helt. En beräkningsmodell för denna typ av sprickbildning utvecklades av Engström [1] för konventionellt armerade tvärsnitt och modifierades av Löfgren [2] för att inkludera effekten av fiberarmering. I denna artikel sammanfattas huvudresultaten från ett nyligen avslutat projekt som finansierades av SBUF där beräkningsmodellen har vidare-
utvecklats och analytiska beräkningar har jämförts med experimentella resultat för att undersöka hur väl modellen kan prediktera sprickbildningsprocessen.

Artikelförfattare:
Carlos Gil Berrocal och Ingemar Löfgren
Thomas Concrete Group och Chalmers tekniska högskola

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 7/18.