Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

Napjainkban nagyon aktuális a tűzteherre való méretezés. A fejlődő betontechnológia mellett ez napjainkban egyre több kérdést vet fel. Az előregyártott szerkezetek esetében egyre inkább követelmény, hogy a beton nagyszilárdságú esetleg ezzel egyidejűleg öntömörödő is legyen. A nagy szilárdság hatására a kizsaluzási idő lényegesen csökkenthető, az öntömörödő betonok pedig szép esztétikus betonfelületet biztosítanak. E két betontípus esetén a pórusok számának csökkenése következik be, és ezáltal tűzterhelés esetén más jellegű tönkremenetelre kell számítanunk, mint hagyományos betonok esetén.

A tűz, illetve a magas hőmérséklet az építőanyagokra extrém terhelést jelent. Tűz, ill. magas hőmérséklet hatására romlanak a beton szilárdsági jellemzői és ezzel egyidejűleg az alakváltozási jellemzői (szakító nyúlás) nőnek. A beton tűzterhelés hatására bekövetkező tönkremenetelét okozhatja: a beton alkotóelemeinek kémiai átalakulása, illetve a betonfelület réteges leválása, ami fizikai okokra vezethető vissza.

Az első ok a betonban bekövetkező kémiai, fizikai változások, ami a szerkezet fokozott alakváltozását okozza és ezzel végezetül a tönkremenetelét is.  A tönkremenetelhez hozzájárul az acél szilárdságának romlása és a két anyag közti tapadás csökkenése, megszűnése is.  Ebben az esetben a szerkezet tönkremenetele szempontjából az tekinthető kritikusnak, ha az acélbetétek hőmérséklete eléri az 500 °C-ot. Ezt a határállapotot a betonfedéstől és szerkezeti kialakítástól függően 1-2 óra alatt érik el vasbeton elemek. 

A másik tönkrementi ok általában nagyszilárdságú vagy öntömörödő betonok esetén következik be. Figyelni kell a betonfelületek réteges leválására, a beton alacsony porozitása miatt. A tűz hatására beton rétegek válnak le, ezután az acélbetétek szabadon maradnak, és nagyon gyorsan át tudnak melegedni, ennek hatására a szerkezet sokkal gyorsabban tönkre megy.  Ebben az esetben a betonfelületek leválása 10-12 perc után bekövetkezik, így a szerkezet tönkremenetele mintegy 20 perc után következik be.

Jelen kutatás célja az, hogy tisztázza, hogy a betonösszetétel milyen hatással van a szerkezet tűz alatti teherbírására. 

A mérések elkezdése előtt a jelöltének át kell tekinteni a vonatkozó szakirodalmat, és ez alapján meghatározni a laboratóriumi vizsgálatok paramétereit.

A kutatás magában foglalja a modell paramétereinek megválaszolásához elengedhetetlen laboratóriumi vizsgálatokat és végeselemes modellezést. A modellezés során a hőtechnikai és a mechanikai modell összekapcsolása a cél. A modellbe beépítésre kerülnek a kísérletek során meghatározott anyagjellemzők. A modell validálását szakirodalmi adatok alapján kell elvégezni.

A kutatás első részében meghatározott összetételű betonok hőmérséklet függő szilárdsági és hőtechnikai paramétereinek meghatározása a cél.  

 

A kutatás második részében egy végeselemes modell kerül felépítésre. A modell segítségével a különböző paraméterek (betonösszetétel, betonfedés nagysága, lehorgonyzási hossz) hatását lehet vizsgálni a szerkezet teherbírására.

Célok között szerepel a betonösszetétel hőszigetelő hatásának és ezek alapján az acélbetétek védelmét biztosító szükséges betonfedés, mint paraméter vizsgálata is. Ezek mellett a modellel meg lehessen határozni, hogy a betonrétegek leválásának hatására hogyan változik a teherbírás .