rekenregels vvuhsb; een voorzet - cae bim... · afstudeer project: toepassing van vvuhsb in...
Post on 02-Aug-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Rekenregels vvUHSB;
een voorzet
Ir. P.C. van Hennik
Ing. P.P.F. van Rijen
23 Juni 2011
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
CAE Nederland B.V.
Introductie
Praktijk voorbeelden
Het materiaal (samenstelling & eigenschappen)
Rekenen:
Buiging
Dwarskracht
kolom
Inhoudsopgave
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Pontsteiger, Amsterdam Sanquin, Amsterdam
HaKa gebouw, Rotterdam
Blijdorp, Rotterdam
Appartementenbouw Utiliteitsbouw
Renovatie
Speciale constructies
CAE Nederland B.V.
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
vvUHSB vezel versterkt Ultra Hoge Sterkte Beton
Internationaal beter bekend als:
UHPFRC Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete
BETON vvUHSB
Ontwikkeling staalvezelbeton
Ontwikkeling betonsterkte (HSB // ZHSB // UHSB)
Introductie
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Kennis wereldwijd
Frankrijk toepassingen in kerncentrales (Cattenom)
– Rekenrichtlijnen opgesteld (AFGC-Setra)
Duitsland enkele civiele werken (met voorspanning)
– Onderzoek op universiteit van Kassel
– 2x symposium (2004 & 2008 te Kassel)
– State of the art report (2007) (DAfStb)
Canada, Japan, Australië, Denemarken
Nederland Folley sanatorium Zonnestraal Hilversum
– Onderzoek op TU Delft, onder leiding van Prof. Walraven
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Introductie
Afstudeer project: toepassing van vvUHSB in bouwkundige
constructie
Vervolg afstudeer project: balkon Cypress tower in vvUHSB
Publicatie: Cement // jaargang 3-2011
Doel: samen rekenregels ontwikkelen voor een theoretische
onderbouwing van vvUHSB toepassingen
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Introductie
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Praktijk voorbeeld
Foto: Sakata Mirai Bridge, Japan
Praktijk voorbeeld
Foto: HiCon CRC Precast, Denemarken
Praktijk voorbeeld
Foto: HiCon CRC Precast, Denemarken
Praktijk voorbeeld
Foto: Lafarge North America, Canada
Praktijk voorbeeld
Foto: HiCon CRC Precast, Denemarken
Praktijk voorbeeld
Foto: HiCon CRC Precast, Denemarken
Verbeterde eigenschappen door:
Fijnere toeslagmaterialen
Verlaagde water/cementratio
Toevoeging van vulstoffen (silicafume)
Toevoeging van superplastificeerders
Toevoeging van (staal)vezels
Verhoogde dichtheid
Verhoogde taaiheid
De samenstelling
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Conventioneel beton
C35/45 vvUHSB
Ductal FM/AF
Cement 360 710
Kg
/m3
Silicafume (vulstof) 0 230
Zand 0-2 mm 790 1020
Grove toeslagmaterialen 1110 0
Kwartspoeder 0 210
Staalvezels 0 160 (2,15 vol-%)
Water/cementratio 0,4 0,2
De samenstelling
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
De samenstelling
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Symbool Conventioneel beton UHPFRC Ductal FM/AF®
Naam - C28/35 C170/200
MP
a
Karakteristieke (cilinder)druksterkte
fck 28 170
Rekenwaarde druksterkte fcd 18,7 113,3
Karakteristieke treksterkte fctk;0,05 1,9 8,0
Rekenwaarde treksterkte fctd 1,3 5,3
Rekenwaarde elasticiteitsmodulus
Ecm 32.000 50.000
Rek bij begin plastische vervorming (druk)
ec3 1,75 2,3
‰
Rek bij grenswaarde van de betonstuik (druk)
ecu3 3,5 2,6
Maximale rek trekzijde ectu 0,12 5,0 – 25,0
Krimpfactor j ± 0,5 ± 0,5 < zonder nabehandeling
± 0,01 < met nabehandeling
Kruipfactor j ± 2,0 ± 0,8 < zonder nabehandeling
± 0,3 < met nabehandeling
Gedragskenmerken
Verstevigingsgedrag
– Treksterkte neemt toe na het ontstaan van de eerste scheur
Multiple cracking principe
– Er ontstaan veel kleine scheurtjes waarbij pas na het behalen van een
voltooid scheurpatroon de scheurtjes groter worden.
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Gedragskenmerken
Scheuren dóór de kiezel
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Normen
NEN-EN zegt niets over vezelversterkt beton
Hanteren van de NEN-EN met aanvullingen specifiek voor vvUHSB volgens de Franse richtlijn AFGC-Setra2002
CEB-fib
model code 90
BPAL
BEAL
NEN-EN
1992-1-1
AFGC-Setra 2002 Aanvulling op nationale norm voor vvUHSB
(geen regels maar een richtlijn!)
CUR 111 Aanvulling op nationale norm voor vezel
versterkte dunne plaatvloeren
Frankrijk
Nederland
Spanning-rek diagram vvUHSB
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
1 2 3
4
[fft rep,1] [fft rep,2]
1. 1e scheur betonmatrix, vezels actief.
2. Voltooid scheurpatroon bereikt (multiple
cracking), scheurwijdte neemt toe.
3. Vezels beginnen te bezwijken of worden
uitgetrokken.
4. Vezels nemen niets meer op, beton bezwijkt.
Spanning-rek diagram vvUHSB
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Drukproef
4-puntsbuigproef 3-puntsbuigproef
Randvoorwaarden
• Uiterste grens toestand (ULS)
• Betonmix: Ductal FM/AF®
• Proefresultaten: leverancier Lafarge FR
• Trekzijde volgens AFGC-Setra2002
• Rekenwaarde volgens NEN-EN
Zuivere buiging
Scheurvorming (SLS) maatgevend
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Rekenvoorbeeld: buiging
Uitgangspunten
– Balkafmeting : 400x600 mm
– Nuttige hoogte : 0,9 h = 540 mm
– Wapening : Maximaal toelaatbaar
Resultaten
Conclusies
De hoge sterkte van het beton heeft weinig invloed op het
opneembare moment.
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Wapening Percentage Conventioneel beton C28/35
vvUHSB C170/200
Opneembaar moment
3115 mm2 1,3 % 604 KNm 708 KNm
6392 mm2 2,7 % (meer is mogelijk)
Niet haalbaar 1503 KNm
Dwarskracht
Dwarskracht aandeel
1. betonmatrix
2. langswapening
3. vezels
4. dwarskrachtwapening
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
𝑉𝑅𝑑,𝑐+𝑓 ≥ 𝑉𝑒𝑑
Conventioneel beton Vezel versterkt UHSB
Dwarskracht
Dwarskrachtweerstand vezels
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
𝑉𝑅𝑑;𝑓 =𝑆𝑒𝑓𝑓 ∙ 𝜎𝑝
𝛾𝑐 ∙ 𝑡𝑎𝑛𝜃
𝑆 𝑒𝑓
𝑓=
ℎ∙𝑏
Gemiddelde
treksterkte in
trekzone
Hoek
drukdiagonaal
Partiële
veiligheidsfactor
Rekenvoorbeeld: dwarskracht
Uitgangspunten
– Balkafmeting : 400x600 mm
– Nuttige hoogte : 0,9 h = 540 mm
– Langswapening : 2128 mm2 (0,8%)
– Med : 500 kNm
Resultaten
Conclusies
De vezels zorgen voor een aanzienlijk hogere dwarskrachtweerstand
van de doorsnede.
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Vezels Conventioneel beton C28/35
vvUHSB C170/200
Dwarskracht weerstand Zonder vezels 82 kN 201 kN
Met vezels - 585 kN
Kolomberekening
Kolomgrafiek opgesteld zoals bekend in VBC
Vezels buiten beschouwing gelaten
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Minder last van splijtkracht?
kolomberekening
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Conventioneel beton UHSB
Uitgangspunten
– Kolomafmeting : 400x400mm
– Kniklengte : 4000mm
– Wapening : 4% = 6400mm2
Resultaten
Conclusies
Ondanks slanke constructies erg hoge drukkrachten opneembaar.
Rekenvoorbeeld: kolomberekening
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Conventioneel beton C28/35
vvUHSB C170/200
Opneembare normaalkracht NEd 1405 kN 5435 kN
Opneembaar 2e orde moment Mx;Ed 442 kNm 1068 kNm
Totaal wapeningspercentage r 4 % 4 %
Hoe verder?
Kansen vvUHSB binnen gebouwconstructies
– Prefab (dunne)plaat constructies (balkons / galerijen)
– Druk elementen (verder onderzoek nodig)
– Voorgespannen elementen
– Architectonisch beton
Website online met onze kennis over vvUHSB
– www.uhsb.nl
Rekensheets (excel) hier te downloaden
– Sterkteberekening balk constructie met wapening
– Sterkteberekening dunneplaat constructie zonder wapening
Incl. korte uitleg & bronnen
Doel: Discussie opgang brengen
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
Tijd voor vragen
Bedankt voor uw
belangstelling
Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek
top related