FE-analys av sprickvidder i ung betong på grund av tvång

Sammanfattning: Betong är ett av våra idag absolut viktigaste och vanligaste byggnadsmaterial. Betong har väldigt låg draghållfasthet och på grund av detta spricker betongkonstruktioner oftast. Att helt förhindra att betong spricker är svårt och ofta kostsamt istället ställs krav för hur vida sprickorna får vara. Sprickviddsbegränsning görs genom att konstruktionerna armeras. Detta examensarbete granskar uppkomsten av sprickor i ung betong (ålder lägre än 28 dygn) som orsakas av förhindrad rörelse. Rörelser som förhindras kallas för tvång. När betongkonstruktioner utsätts för tvång uppstår spänningar i betongen. Dessa spänningar kan leda till sprickor. Tvångsfallet som studerats är när en ny betongvägg gjuts mot en platta av betong som redan uppnått dimensionerad hållfasthet. Examensarbetet fokuserar på tvångsspänningar som uppstår på grund av den värmeutveckling som sker när betong hårdnar samt uttorkningen som sker efter formrivning. I arbetet har 3D modeller i FE-programmet Atena arbetats fram. Dessa modeller simulerar fuktutvecklingen, värmeutvecklingen och avkylningen som sker under betongens hårdnande. De beräknar även de spänningar och sprickor som uppstår på grund av tvånget som uppstår mellan den nygjutna väggen och den befintliga plattan. Det finns sedan tidigare arbeten som studerat dessa fenomen men de har enbart modellerats som 2D problem. Ett antal fall med olika randvillkor har upprättats för att jämföras och nå en sprickbild som stämmer med verkligheten. Att begränsa sprickvidder är viktigt eftersom de påverkar betongens hållfasthet och livslängd. Hur breda sprickor blir är extra viktigt i täta konstruktioner, som exempelvis vattenmagasin. Vida sprickor leder till läckage, försämrad hållfasthet och livslängd. Rapporten tar upp regler från Eurokod gällande hur täta konstruktioner ska konstrueras. En handberäkningsmall för beräkning av sprickvidder orsakade av tvång har skapats. Denna mall har baserats på Eurokods regelverk. Då Eurokod saknar metod för att beräkna värmeutveckling har detta gjorts separat i FE-programmet ConTeSt R&D, som är utvecklat för att specifikt beräkna värme i ett 2D-tvärsnitt. Syftet med arbetet är att ta fram en fungerande metod för att modellera uppkomsten av sprickbildning orsakad av tvångsspänningar. Resultaten från FE-modelleringen ska jämföras med de resultat som fås från handberäkningar enligt eurokodmetoden. Rapporten visar att det är möjligt att simulera en förväntad utveckling i spänningar och sprickor, men åstadkommer ingen generell modell då rapportens lösningen är fallspecifik. Eftersom vi enbart nått fallspecifika lösningar och inga generella metoder har det inte gått att göra någon jämförelse mellan handberäkningar och sprickmodellering i Atena.