ir. A. J. M. 5iemesnamens CUR-VB onderzoekcommissie C 33'Wisselbelastingen'tNiwisselingen1Constante amplitudeproef1,00,5O1logNj2W?hlerdiagramLezing uitgesproken tijdens de CUR-VB dagd.d. 6 april 1979 te Amersfoort.De tussen haakjes [] geplaatste cijfers verwij-zen naar de literatuuropgave op blz. 88Cement XXXII (1980) nr. 2Onderzoek naar hetvermoeiingsgedrag vanongewapend beton*InleidingDe CUR-VB commissie C33 'Wisselbelasting' is in 1974 ingesteld met als taak het verrichten van eenori?nterend onderzoek naar het effect van wisselende belasting op betonconstructies en als subtaakhet prepareren van een voorstel tot onderzoek. In een aantal rapporten [1, 2, 3] is door de commissie.een literatuuroverzicht gegeven, waarvan eerder een beknopt verslag is weergegeven inCement (1977) nr.6 [4]. Voorts is een preadvies voor onderzoek uitgebracht [5]**.In 1977 is de commissie geherstructureerd. Zij heeft daarbij als taak meegekregen het verrichten vaneen onderzoek naar het vermoeiingsgedrag van het materiaal beton. Het onderzoek dat daarop werdgestart viel in twee delen uiteen, te weten:onderzoek met wisselende trek- en trek/drukspanningen;onderzoek met wisselende drukspanningen.In dit artikel wordt gerapporteerd over het onderzoek met wisselende drukspanningen, dat werduitgevoerd bij het IBBC-TNO, Delft. Het experimentele gedeelte van dit onderzoek is afgesloten,zodat hetmogelijk is om zowel de achtergronden als enige resultaten van het onderzoek te geven.Omdat dit onderzoekgedeelte een logische voortzetting vormt vaneen eerder bij het IBBC-TNOuitgevoerd vermoeiingsonderzoek [6], zal zo nu en dan worden teruggegrepen op de resultatenvandat onderzoek, dat overigens werd uitgevoerd in het kader van de werkzaamheden van deStuurgroep Problematiek van Offshore Constructies (StuPOC).Constante amplitudeproevenOm een eerste indruk te verkrijgen van de mate waarin een materiaal gevoelig is voor vermoeiingworden proeven gedaan waarbij het materiaal belast wordt met een sinusvormig in de tijd vari?rendebelasting. Een voorbeeld daarvan is gegeven in figuur 1. Kenmerkend voor een dergelijke proef is hetfeit dat de spanning zeer regelmatig wisselt tussen de minimale en de maximale spanning; defrequentie en de amplitude blijft constant. Aan dit laatste aspect ontleent de proef zijn naam. Het doelvan de proef is om vast te stellen hoeveel wisselingen Ni het materiaal kan dragen alvorens tebezwijken.Het verband tussen de grootte van de spanningswisseling en het aantal wisselingen Ni tot breukwordt meestal vastgelegd in een W?hlerdiagram (fig. 2). Langs de horizontale as van het diagramwordt de logaritme van Ni uitgezet en langs de verticale as de maximale spanning. Bij beton, dat opdruk belast wordt, is het gebruikelijk om de relatieve waarde uit te zetten, waarbij fbu destatische druksterkte van het beton is. De minimale drukspanning komt in het diagram naar vorendoordat de verbanden worden weergegeven voor vaste verhoudingen vanTeneinde het vermoeiingsgedrag van beton bij drukbelasting te bestuderen zijn bij het IBBC-TNOeen groot aantal constante amplitudeproeven uitgevoerd. Daarbij is gebruik gemaakt van ongewa-pende cilindervormige betonnen proefstukken met een diameter van 150 mm en een hoogte van 450mmo De proefstukken werden centrisch belast. Beproefd werd na 28 dagen verharden. Op datogenblik bedroeg de kubusdruksterkte ongeveer 45 N/mm 2? Het verharden en beproeven gebeurdeonder water (foto 3). De cilinder werd daartoe tijdens het beproeven in een kunststof bak geplaatst.Door middel van vlakke stalen platen aan de kopse zijden van het proefstuk werd de belasting in hetproefstuk ingeleid. Het wisselen gebeurde steeds met een snelheid van 6 wisselingen per seconde.Voorgaande maatregelen hebben ertoe geleid, dat in de proefstukken een centrische ??nassigespanningstoestand is opgetreden. Dit blijkt uit foto 4 van het bezweken proefstuk. Het middenge-deelte van het proetstuk zit namelijk vol met verticale scheuren.De combinaties van maximale en minimale spanningen die zijn onderzocht, zijn in tabel 1weergegeven. Alleen combinaties waarvan verwacht kon worden dat zij binnen twee miljoenwisselingen zouden bezwijken, zijn onderzocht. Dit is gedaan om doorverharding van het betontijdens het beproeven zoveel mogelijk uit te sluiten. De doorverharding die plaats vindt gedurende devier dagen die nodig zijn om twee miljoen lastwisselingen uit te oefenen is nog verwaarloosbaar.Iedere spanningscombinatie is tenminste achtmaal beproefd, zodat een duidelijk beeld van despreiding is verkregen. In totaal zijn 86 constante amplitudeproeven uitgevoerd. De resultaten zijn inhet W?hlerdiagram in figuur 5 opgenomen. Achtereenvolgens zijn lijnen weergegeven voor= 0, 0,4 en 0,8. Deze drie lijnen zijn verkregen door per spanningscombinatiede580.100.200.30Om een indruk te krijgen van hetgeen vermoeiing voorstelt, kan men de W?hlerlijn voor 0nader bekijken (fig. 6). De lijn zelf geeft weer dat naarmate het aantal spanningswisselingen groter is,de druksterkte van het beton kleiner is. Zo kan bij ??n enkele wisseling in principe nog gerekendworden op de volledige statische sterkte. Bij 200000 wisselingen mag, zoals uit de stippellijn blijkt,nog slechts gerekend worden op de helft van de statische sterkte.Indien de maximale drukspanning gelijk is aan 0,6 f' bu- dus 20% hoger dan de halve statische sterkte, .dan kunnen nog maar 20000 wisselingen worden gedragen. Dit houdt in dat de levensduur dantienmaal zo klein is. Met andere woorden: bij wisselbelasting moet rekening worden gehouden meteen afname van de sterkte. Voorts blijken relatief kleine veranderingen in de spanning grote invloedte hebben op de levensduur.logNi-waarden te middelen. Uit de ligging van de drie lijnen kan worden afgelezen, dat bij eengelijkblijvende maximale drukspanning meer wisselingen gedragen kunnen worden als de verhou-ding toeneemt., buI \