توضیحات

مدول الاستیسیته چیست؟

مدول الاستیسیته یا (الاستیک) یک پارامتر اساسی در طراحی سازه های بتونی است.
در سال های اخیر مشخصات ساختمان حتی به یک مدول الاستیک خاص از بتن احتیاج داشته است که بیشتر برای محدود کردن تغییر شکل بیش از حد و نوسان در ساختمان های بلند، مورد استفاده قرار میگرفت.
برای درک بهتر مطلب قبلی به این مثال توجه کنید : برای برج خلیفه (بلندترین ساختمان در حال حاضر در جهان)، طراح، حداقل 43800 MPa را برای مخلوط های بتونی 80 MPa برای عناصر عمودی تعیین کرده است.

به ساده ترین اصطلاح، مدول الاستیسیته (MOE)، سختی ماده را اندازه گیری می کند و شاخص کلی خوبی برای مقاومت آن است. این نسبت تنش به فشار است.

مدول الاستیسیته به میزان تنش ایجاد شده به ازای تغییر شکل واحد گفته می شود. در واقع به توانایی ایستادگی در برابر تغییر شکل به ازای تنش وارد شده مدول الاستیسیته گفته می‌شود. به زبانی دیگر این مشخصه مکانیکی را می‌توانیم نشان دهنده شکل‌پذیری (elasticity) و سختی (stiffness) بدانیم.

دستگاه مدول الاستیسیته:

بتن جزو مصالح ارتجاعی نیست، ولی بتنی که کاملاً سخت‌شده و تحت پیش‌بارگذاری آرامی ‌قرار گرفته، رفتار تنش – کرنش آن در محدوده تنش‌های سرویسی معمولی، در حالت فشاری به صورت خط مستقیم قرار می‌گیرد. مدول الاستیسیته که به صورت حاصل تقسیم تنش تک‌محوری بر کرنش تک‌محوری تعریف می‌شود، بیانگر سختی یا مقاومت بتن در مقابل تغییر شکل است ؛که در مقاله زیر در مورد این دستگاه توضیحات مختصری داده شده است ۰

کاربرد یا دامنه کاربرد دستگاه مدول الاستیسیته :

مدول الاستیسیته یا (مدول یانگ)، یک روش اندازه گیری میزان تغییر کرنش (Strain) به عنوان تابعی از تنش (Stress) است. تنش اعمال شده می تواند مقاومت فشاری و یا به کششی بر روی نمونه بتن باشد. و این نشان دهنده شیب بخش خطی از یک منحنی تنش کرنش است.
مدول الاستیسیته بتن یک عامل کلیدی برای برآورد تغییر شکل عناصر ساختاری، و علاوه به عنوان یک عامل اساسی برای تعیین نسبت های مدولار، N، که برای طراحی سازه در معرض خمش استفاده می شوند، می باشد.

مدول الاستیسیته بتن ( نماد :Ec ) خاصیتی از بتن که با ضریب زاویه یا همان تانژانت منحنی تنش_کرنش (تغییر طول نسبی) بتن برابراست.

این دستگاه معمولاً به دو صورت تعریف می­ شود:

مدول الاستیسیته مماسی که عبارت است از شیب خط مماس بر منحنی تنش-کرنش در هر نقطه از منحنی

مدول الاستیسیته متقاطع یا سکانت که عبارت است از شیب خطی که هر نقطه از منحنی تنش-کرنش را به مبدأ وصل می­ کند.

عوامل موثر بر مدول الاستیسیته بتن عبارتند از:

1- خواص سنگدانه درشت – مثال: مدول الاستیک سنگدانه، نوع سنگدانه (خرد شده یا طبیعی)، سنگ شناسی و کانی شناسی و مقدار سنگدانه. هرچه حجم سنگدانه در مخلوط بیشتر باشد، مدول الاستیسیته نیز بیشتر است.

2- طراحی میکس – که شامل محتوای سیمانی و نسبت w / c است.

3- شرایط پخت – نمونه پخته شده با رطوبت به دلیل جمع شدگی و ایجاد ترک، نتایج بهتری نسبت به ماده خشک شده نشان می دهد.

4- نرخ بارگذاری – سرعت بارگذاری بالا منجر به مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته بالاتر می شود.

5- مواد افزودنی شیمیایی – تأثیر زیادی در مدول الاستیسیته ندارد. اما نوعی از افزودنی می تواند پراکندگی سیمان بیشتری ایجاد کند و در نتیجه منجر به مقاومت فشاری و مدول الاستیک بالاتر می شود.

6- معدنچی

مهمترین عامل تأثیرگذار بر مدول الاستیک بتن، سنگدانه مورد استفاده است. همچنین از نسبت سنگدانه / سیمان و سن بتن تأثیر می پذیرد.