Rekenregels vvuhsb; een voorzet

23 Juni 2011

Ir. P.C. van Hennik Ing. P.P.F. van Rijen

Rekenregels vvUHSB; een voorzet

Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek

Inhoudsopgave  CAE Nederland B.V.  Introductie  Praktijk voorbeelden  Het materiaal (samenstelling & eigenschappen)  Rekenen:

 Buiging  Dwarskracht  kolom


CAE Nederland B.V. Pontsteiger, Amsterdam

Sanquin, Amsterdam Utiliteitsbouw

Appartementenbouw

Renovatie Speciale constructies

HaKa gebouw, Rotterdam Blijdorp, Rotterdam Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek

Introductie  vvUHSB  vezel versterkt Ultra Hoge Sterkte Beton Internationaal beter bekend als:

 UHPFRC  Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete

Ontwikkeling betonsterkte (HSB // ZHSB // UHSB)

vvUHSB

BETON Ontwikkeling staalvezelbeton


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


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


Introductie


Praktijk voorbeeld

Foto: Sakata Mirai Bridge, Japan

Praktijk voorbeeld

Foto: HiCon CRC Precast, Denemarken

Praktijk voorbeeld


Praktijk voorbeeld

Foto: Lafarge North America, Canada

Praktijk voorbeeld


Praktijk voorbeeld


De samenstelling  Verbeterde eigenschappen door: 

Fijnere toeslagmaterialen



Verlaagde water/cementratio



Toevoeging van vulstoffen (silicafume)



Toevoeging van superplastificeerders



Toevoeging van (staal)vezels

Verhoogde dichtheid

Verhoogde taaiheid


Conventioneel beton

vvUHSB

C35/45

Ductal FM/AF

360

710

0

230

790

1020

1110

0

Kwartspoeder

0

210

Staalvezels

0

160 (2,15 vol-%)

0,4

0,2

Cement Silicafume (vulstof) Zand 0-2 mm Grove toeslagmaterialen

Water/cementratio


Kg/m3

De samenstelling

De samenstelling Symbool

Conventioneel beton

UHPFRC

C28/35

C170/200

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


‰

-

Naam

MPa

Ductal FM/AF®

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.


Gedragskenmerken  Scheuren dóór de kiezel


Normen Frankrijk

CEB-fib model code 90

BPAL BEAL

AFGC-Setra 2002 Aanvulling op nationale norm voor vvUHSB (geen regels maar een richtlijn!)

Nederland

NEN-EN 1992-1-1

CUR 111 Aanvulling op nationale norm voor vezel versterkte dunne plaatvloeren

 NEN-EN zegt niets over vezelversterkt beton  Hanteren van de NEN-EN met aanvullingen specifiek voor vvUHSB volgens de Franse richtlijn AFGC-Setra2002


Spanning-rek diagram vvUHSB 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.

4

3

2

[fft rep,2]

1

[fft rep,1]


Spanning-rek diagram vvUHSB Randvoorwaarden • • • • •

Uiterste grens toestand (ULS) Betonmix: Ductal FM/AF® Proefresultaten: leverancier Lafarge FR Trekzijde volgens AFGC-Setra2002 Rekenwaarde volgens NEN-EN

3-puntsbuigproef

Drukproef

4-puntsbuigproef Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek

Zuivere buiging

 Scheurvorming (SLS) maatgevend


Rekenvoorbeeld:

buiging

Uitgangspunten – Balkafmeting

: 400x600 mm

– Nuttige hoogte

: 0,9 h = 540 mm

– Wapening

: Maximaal toelaatbaar

Resultaten

Opneembaar moment

Wapening

Percentage

Conventioneel beton C28/35

vvUHSB C170/200

3115 mm2

1,3 %

604 KNm

708 KNm

2,7 %

Niet haalbaar

1503 KNm

6392 mm2

(meer is mogelijk)

Conclusies De hoge sterkte van het beton heeft weinig invloed op het opneembare moment.


Dwarskracht Dwarskracht aandeel 1.

betonmatrix

2.

langswapening

3.

vezels

4.

dwarskrachtwapening

𝑉𝑅𝑑,𝑐+𝑓 ≥ 𝑉𝑒𝑑

Conventioneel Vezel versterkt beton UHSB Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek

Dwarskracht Dwarskrachtweerstand vezels

𝑆𝑒𝑓𝑓 = ℎ ∙ 𝑏

Gemiddelde treksterkte in trekzone

𝑉𝑅𝑑;𝑓 Partiële veiligheidsfactor

𝑆𝑒𝑓𝑓 ∙ 𝜎𝑝 = 𝛾𝑐 ∙ 𝑡𝑎𝑛𝜃 Hoek drukdiagonaal


Rekenvoorbeeld:

dwarskracht

Uitgangspunten – Balkafmeting

: 400x600 mm

– Nuttige hoogte

: 0,9 h = 540 mm

– Langswapening

: 2128 mm2 (0,8%)

– Med

: 500 kNm

Resultaten

Dwarskracht weerstand

Vezels


vvUHSB C170/200

Zonder vezels

82 kN

201 kN

Met vezels

-

585 kN

Conclusies De vezels zorgen voor een aanzienlijk hogere dwarskrachtweerstand van de doorsnede.


Kolomberekening  Kolomgrafiek opgesteld zoals bekend in VBC  Vezels buiten beschouwing gelaten


kolomberekening Minder last van splijtkracht?

Conventioneel beton

UHSB Constructeursmiddag 2011 // Staaltjes in techniek

Rekenvoorbeeld:

kolomberekening

Uitgangspunten – Kolomafmeting

: 400x400mm

– Kniklengte

: 4000mm

– Wapening

: 4% = 6400mm2

Resultaten


vvUHSB C170/200

Opneembare normaalkracht NEd

1405 kN

5435 kN

Opneembaar 2e orde moment Mx;Ed

442 kNm

1068 kNm

4%

4%

Totaal wapeningspercentage r

Conclusies Ondanks slanke constructies erg hoge drukkrachten opneembaar.


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


Rekenregels vvuhsb; een voorzet

Recommend Documents