مقاومت فشاری مشخصه، مقاومت هدف، مقاومت متوسط لازم

مقاومت

بحث ارائه شده در این بخش عمدتاً برای تعاریف اساسی سه اصطلاح مرتبط با مقاومت فشاری بتن است. این سه اصطلاح عبارتند از:

• مقاومت هدف؛

• مقاومت مشخصۀ بتن؛

• مقاومت متوسط لازم.

در حالت کلی، مقاومت به معنای مقدار حداکثر تنشی است که یک ماده تا لحظۀ شکست قادر به تحمل آن است. در علوم مهندسی، تنش را می‌توان به ۵ گروه اساسی تعیین نمود که عبارتند از: تنش ­های فشاری تک محوری، کششی تک محوری، خمشی، برشی و تنش پیچشی. بیشترین مقاومتی که بتن سیمان هیدرولیک در آن معروف است، مقاومت فشاری در برابر تنش فشاری تک محوری می‌باشد و همواره در تعیین خواص مکانیکی بتن در کانون توجهات بوده است.

تُردی ذاتی مواد در فشار به سهولت تعریف می­ شوند. مواد تُرد تحت بارگذاری فشاری دچار شکست داخلی شده و به‌صورت ناگهانی گسیخته می‌شوند. بتن­ با مقاومت متعارف تُردی کمتری دارد و نسبت به بتن با مقاومت بالا، توانایی بیشتری در تغییرشکل غیر ارتجاعی دارد. همچنان که مقاومت بتن افزایش می­ یابد در حالت کلی مدول الاستیسیته نیز به ­تناسب مقاومت فشاری بتن افزایش می‌یابد.

بتن سیمان هیدرولیک زمانی گسیخته محسوب می‌شود که دیگر قادر به مقاومت در برابر تنش فشاری نباشد.

مقاومت فشاری نسبی است و ‌به‌طور‌ مطلق با خاصیت ماده در ارتباط نیست. مقاومت یک ماده تنها تابع شیوۀ توزیع تنش نیست. مقاومت اندازه گیری شدۀ بتن به عوامل متعددی بستگی دارد. برخی از آنها عبارتند از: سن آزمونه، مدت و نحوۀ عمل‌آوری، ابعاد آزمونه، شکل آزمونه و نرخ بارگذاری. به این ترتیب می‌توان بیان نمود که مقاومت فشاری طراحی MPa 60 به خودی خود معنایی ندارد. به عنوان مثال، اندازه­ گیری مقاومت فشاری آزمونۀ استوانه­ ای با داشتن نسبت طول به قطر (l/d) 2:1 در مقایسه با آزمونۀ مکعبی با همان سطح مقطع، عمل­ آوری و شرایط آزمایش یکسان، نتیجۀ متفاوتی خواهد داشت (بدین منظور که معمولاً مقاومت کمتری دارد).

 آزمونه­ های استوانه­ ای با نسبت l/d، ۲:۱ غالباً برای تعیین مقاومت فشاری در ایالات متحده و قاره اروپا استفاده می­ شود.

مقاومت هدف

مقاومت هدف، صرفاً به سطح مورد نظری از مقاومت اندازه ­گیری شده در سن معین اشاره دارد که معمولاً با روش استاندارد آزمایش، مورد ارزیابی قرار می­گیرد. این مهم است که بدانیم مقاومت هدف و مقاومت طراحی دو واژۀ غیر مرتبط می‌باشند. اگر مخلوط بتن تنها برای رسیدن به یک سطح متوسط از مقاومت متناسب شده باشد که در آن سازه طراحی می­ شود، احتمال آماری اینکه مقاومت بتن تحت آزمایش فشاری به مقاومت طراحی برسد زیر ۵۰ درصد است. برای کاربران بتن به ویژه برای مفسران مهم است که دریابند، حتّی تحت سختگیرانه‌ترین فرآیند تولید و آزمایش هم همیشه یک احتمال آماری وجود دارد که نتایج آزمایش یک ماده زیر سطح لازم قرار می­گیرد. اگرچه ایجاد فرآیندی که نتیجۀ آماری شکست را به حد کمتر برساند، امکان پذیر است، امّا هزینۀ چنین فرآیندی احتمالاً بسیار بالا خواهد بود. مهندسی فقط در مورد به‌کار بستن علم برای خلق یک روش قابل اجرا نیست. بلکه قابلیت انجام یک روش کاربردی در ضمن مقرون به صرفه بودن است و بخشی از این تعریف، یک آستانه برای پذیرش شکست است.

مقاومت مشخصه

مقاومت مشخصۀ بتن در واقع به یک سطح تعریف شده از مقاومت فشاری اشاره دارد که به وسیلۀ یک آیین نامه معتبر طراحی سازه‌ها انتخاب می­شود در حالی که آزمایش در سن پذیرش و تحت شرایط استاندارد باشد و همچنین بررسی آن مطابق با معیار پذیرش در یک آیین نامه طراحی مانند ACI 318–۱۴ اختیار شده باشد.

 

برای مثال، مقاومت مشخصه برای یک بخش از ستون‌های یک ساختمان بلند می­ تواند MPa 70 (psi 10000) در سن ۵۶ روز باشد.

مقاومت متوسط لازم

مقاومت متوسط لازم مقاومت فشاری متوسط است که به­عنوان مبنایی برای گزینش نسبت‌های ضروری بتن می­باشد و برای برآوردن معیار مقاومت که به شکل قانونی در یک آیین نامۀ طراحی همچون ACI 318 اختیار شده، تعریف می­شود. اگر مقاومت فشاری اندازه گیری شدۀ بتن برابر و یا بیشتر از  باشد، احتمال آماری آن تنها ۱ در ۱۰۰ است که بتن موفق به تأمین معیار مقاومت ذیل نشود:

• تمامی میانگین حسابی از هر سه آزمایش متوالی، برابر و یا بیشتر از مقاومت مشخصه بتن ( ) باشد.

• هیچ یک از آزمایش مقاومت انفرادی (میانگین دو استوانه) کمتر از ۰٫۹fc نباشد.

مقصود این کتاب از ”سازه­ها“ اشاره به هر کاربردی است که بتن سازه­ای در آن استفاده می­شود، از جمله روسازی­ها و بتن ساده.

آیین نامه الزامات ساختمانی موسسه بتن آمریکا برای بتن سازه ­ای.