Problemstilling
Tradisjonelle beregningsmodeller er ofte konservative og kan ikke fullt ut beskrive bæreevnen og deformasjonsevnen til nye konstruksjons- og materialløsninger. Stålfiberarmert betong (SFRC) brukes i økende grad som individuell armering i betongkonstruksjoner som dekker på grunn og pelestøttede dekker. Det er imidlertid usikkerhet knyttet til dimensjoneringsmetoder, duktilitet, rissutvikling og restkapasitet i bruks- og bruddgrensetilstand.
Målet med dette prosjektet var å gjennomføre en unik fullskala belastningstest av en flerfelts SFRC-plate med pelestøtte for å studere sprekkdannelser, deformasjoner og bruddlast, og for å samle inn detaljerte måledata for å forbedre fremtidige designmodeller og standarder.
Resultater
Resultatene av testen kan oppsummeres i fire hovedpunkter:
- Sprekkdannelser (SLS): De første sprekkene ble observert ved lastnivåer som tilsvarer ca. 30 % av den beregnede bruddlasten. Sprekkene utviklet seg kontrollert, og sprekkvidden ble holdt under 0,6 mm i bruksgrensetilstanden (SLS), noe som er i tråd med Eurokode-kravene.
- Deformasjoner (SLS): Platens nedbøyning var lavere enn L/500 ved SLS. Ved høyere belastningsnivåer viste platen god duktilitet, med gradvis økende deformasjoner uten plutselig kollaps.
- Ultimate Limit State (ULS): Platen viste stabil oppførsel opp til 60 kN/m². Endelig brudd oppstod først ved ca. 77,8 kN/m², noe som tilsvarer ca. 30 % over dimensjonerende last. Bruddet oppstod som en kombinasjon av bøyesvikt og lokal gjennomstansing rundt enkelte peler.
- Måledata: Fiberoptiske strekkmålere og DIC-analyse (Digital Image Correlation) ga høyoppløselige sprekk- og tøyningsdata. De bekreftet at stålfibrene bidro til lastoverføring etter sprekkdannelser og bidro betydelig til strukturens seighet.
Testen viste at SFRC har potensial til å bli brukt som enkeltarmering i flerfeltsplater på peler. Resultatene gir grunnlag for forbedrede designmodeller og fremtidig standardisering.
Gjennomføring
Fullskalatesten ble gjennomført i henhold til følgende trinn:
Konstruksjon: En fullskala platting med dimensjonene 20 × 16 m (5 × 4 rom) og en tykkelse på 250 mm ble støpt på et pælesystem med Ø700 mm peler. Platen ble kun armert med stålfiber (≈48 kg/m³).
Materialtesting: Betongens trykkfasthet varierte mellom 35-43 MPa. Strekk- og bøyetester på prismer og bjelker verifiserte fiberarmeringens bidrag til restkapasiteten. Verifisering av fibermengden ved prøvetaking av fersk og herdet betong.
FEM-analyse: En 3D-modell i AxisVM ble brukt til å analysere lasttilfeller og bestemme kritiske lastområder for testen. Analysen dannet grunnlaget for plassering av måleutstyr og lastsoner.
Belastning: Belastningen ble utført med store sekker fylt med stålslagg (tetthet ≈3500 kg/m³). Lastene ble påført sekvensielt fra ca. 40 til 80 kN/m². Fem belastningstrinn ble påført: innledende SLS, deretter gradvis opp til ULS og endelig brudd. Belastningen ble opprettholdt mellom de ulike belastningstrinnene i 4-7 dager.
Instrumentering: Platen var utstyrt med 13 LVDT-sensorer for vertikale deformasjoner
Fiberoptiske deformasjonsmålere (Luna ODiSi) for kontinuerlig deformasjonsmåling. Digital bildekorrelasjon (ARAMIS) for 3D-deformasjonsmåling. Sprekkmikroskop og ultralyd (Pundit Lab) for måling av sprekkbredde og -dybde. Temperatursensorer (termoelementer) og kameraer for kontinuerlig registrering av belastningsatferd og midlertidig måling av tøyning.
Dataanalyse: Resultatene ble analysert med fokus på sprekkutvikling, last-deformasjonskurver og energispredning. De ble sammenlignet med FEM-analysen med tanke på kalibrering og fremtidige forbedringer av beregningsmodellene.
Metodikken sikret et svært detaljert grunnlag som kan brukes til standardisering og utvikling av nye retningslinjer for SFRC.
Utstyr
- FEM-programvare (AxisVM)
- Lastmateriale: stålslagg i sekker (3500 kg/m³)
- 13 LVDT deformasjonssensorer
- Fiberoptiske strekkmålere (Luna ODiSi)
- Digital bildekorrelasjon (ARAMIS)
- Skannende mikroskop og ultralyd (Pundit Lab)
- Termoelement
- Kameraer for dokumentasjon og analyse
Standarder
- EN 1990: Eurokoder – Grunnleggende regler
- EN 1991-1-1, 1991-1-3, 1991-1-4: Laster på konstruksjoner
- SS-EN 1992-1-1: Betongkonstruksjoner
- ACI 437.2-13: Lastprøving av betongkonstruksjoner
- ISO 16311: Tilstandsvurdering av betongkonstruksjoner
FIB Bulletin 80: Prøvelasting av betongkonstruksjoner
