Basic Creep of Young Concrete - Sensitivity in the Evaluation Method

Creep is defined as deformation that takes place under constant load after an initial elastic response. This thesis focuses on a material property problem area that concerns stress analysis. Focus is on stress development considering creep deformations occurring when a concrete structure is under load, i.e. stress analysis with viscoelastic properties of the material.From laboratory tests, both elastic modulus and deformations over time are estimated in an evaluation process. Usually, deformations of moist sealed samples are denoted basic creep. At Luleå Technical University creep measurements are evaluated according to the theory and methodology in Larson and Jonasson (2003a, 2003b). The model is denoted Linear Logarithmic Model, used for moist sealed concrete samples. This thesis involves an investigation of the evaluation procedure for basic creep performed in Thysell laboratory at LTU, to examine how sensitive the evaluation process is for the outcome from stress calculations. The calculations are performed in the Finite Element Method software ConTeSt Pro.The aim of the thesis is to analyze the sensitivity of evaluation of basic creep and of the Linear Logarithmic Model (LLM) by making changes in the evaluation process to see how different parameters sets effect calculated stresses/strains during through crack analysis. The changes are solely done in the relaxation spectra.The purpose is also to analyze how sensitive the changes made in the evaluation process are when typical cases are studied. The typical cases are defined with a structure of a newly cast wall on a mature slab, where various thickness of the wall during different temperature conditions are analyzed. The temperature conditions are named standard, winter and summer. With this, concrete is tested and evaluated to yield two material parameter sets useful for temperature - and stress calculations for young concrete.The material parameter sets were analyzed and their creep values were converted into relaxation values, i.e. relaxation spectra, according to Maxwell-chain formulation for LLM. ConTeSt calculations generate temperature development for the walls and slabs. Colour maps and values of the strain ratio for each studied case are also obtained.It can be established that the evaluation process of basic creep is sensitive. A conclusion to be drawn is that small changes in the relaxation spectra, gives changes in the results of stress calculations for the typical cases. As soon as we deviate from the temperature development for the test performed in the laboratory, either by changing the thickness of the wall or by testing different temperature conditions we get a different temperature development than the tested one. With the deviation in the calculated temperature development compared to the measured one, a difference in the calculated strain ratios for the two different material parameter sets created are found.The main discovery in this work is that when a geometry of the wall that is identical to the geometry of the concrete tested at the laboratory is analyzed, a small deviation in the calculations of strain is obtained. This is expected since the temperature development in the created wall will follow the temperature development of the tested concrete. When differing from this geometry and temperature case, differences in calculated strain ratios are observed.Krypning är deformation som sker under en konstant belastning och i detta examensarbete är det fokus på deformationer av fuktförseglade betongprover. Detta examensarbete är inriktat på olika materialparametersuppsättningar som berör spänningsanalyser. Det är fokus på spänningsutveckling med avseende på krypdeformationer som uppstår när en betongstruktur är under belastning. Detta gällande spänningsanalyser med viskoelastiska egenskaper hos betongmaterialet. Från laboratorietester bestäms både elasticitetsmodulen och deformationer över tid i en utvärderingsprocess. På Luleå tekniska universitet, utvärderas krypningsmätningarna enligt teorin och metodiken som finns beskriven i Larson och Jonasson (2003a, 2003b). Modellen är benämnd Linjär Logaritmisk Modell (LLM), som används för fuktförseglade betongprover. Examensarbetet innehåller en undersökning av utvärderingsprocessen för krypning utförda i Thysell laboratoriet vid LTU. Detta för att undersöka hur känslig utvärderingsprocessen är för resultatet av spänningsberäkningar. Beräkningarna utförs i Finita Elementprogrammet ConTeSt. Syftet med detta arbete är att analysera känsligheten i utvärderingen av krypning för fuktförseglade betongprover och för den Linjära Logaritmiska modellen genom att göra ändringar i utvärderingsprocessen för att se hur olika materialparametersuppsättningar påverkar beräknade spänningar under analys av genomgående sprickor. Ändringar görs endast i relaxationsspektra. Syftet är också att analysera hur känsliga förändringarna i utvärderingsprocessen är när olika typfall studeras. Typfallen definieras av ny gjuten vägg på en mogen betongplatta, där olika väggtjocklekar under olika temperaturförhållanden analyseras. Temperaturförhållandena benämns standard, vinter och sommar. Därvid testas och utvärderas betongen för att ge två materialparameteruppsättningar som är användbara för temperatur- och spänningsberäkningar för ung betong.Materialparameteruppsättningarna analyserades och deras krypvärden konverterades till relaxationsvärden, så kallade relaxations spektra, genom att använda Maxwell element för LLM. Från ConTeSt beräkningar erhålls värden för temperaturutveckling i vägg samt platta. Värmeutvecklingskarta tillsammans med värden på töjningskvoten för väggarna under varje studerat temperaturfall erhålls också från ConTeSt programmet. Det kan fastställas att den studerade utvärderingsprocessen för krypning är känslig. Små ändringar i relaxationsspektra ger variationer i resultatet av spänningsberäkningar för de olika typfallen. Så fort vi varierar den beräknade väggens temperaturutveckling från temperaturutvecklingen för testet som utförts i laboratoriet, antingen genom att ändra väggtjocklek eller genom att testa olika temperaturförhållanden, så erhålls en annorlunda temperaturutveckling än den som togs fram från laboratoriet. Med avvikelser i de beräknade temperaturutvecklingarna jämfört med den erhållna temperaturutvecklingen från den testade betongen i laboratoriet beräknas och analyseras skillnaden i töjningskvot. Den huvudsakliga upptäckten i detta arbete är att när den beräknade geometrin på väggen är identisk med den geometri som används för testriggen i laboratoriet, erhålls små variationer i de beräknade töjningskvoten. Detta är förväntat eftersom temperaturutvecklingen i den beräknade väggen är densamma som för betongen i testriggen i laboratoriet. När man avviker från den geometri eller de temperaturförhållandena som är identiska till dem i laboratoriet så erhålls större avvikelser i värden för den beräknade töjningskvoten