Transparant ontwerp en destructieve beproeving van een dragende constructie in glas

Universiteit Gent Faculteit ingenieurswetenschappen

Transparant ontwerp en destructieve beproeving van een dragende constructie in glas Pieter D’Hollander Yannick Gallet-Verriest

Promotors: prof. dr. ir. Rudy Van Impe en dr. ir.-arch. Jan Belis Begeleider: ir.-arch. Dieter Callewaert

Vakgroep Bouwkundige Constructies Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe Onderzoeksinstelling: Laboratorium voor Modelonderzoek Technologiepark-Zwijnaarde 904 B-9052 Zwijnaarde - België Academiejaar 2006-2007 Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk bouwkundig ingenieur

Universiteit Gent Faculteit ingenieurswetenschappen



Vakgroep Bouwkundige Constructies Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe Onderzoeksinstelling: Laboratorium voor Modelonderzoek Technologiepark-Zwijnaarde 904 B-9052 Zwijnaarde - België Academiejaar 2006-2007 Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk bouwkundig ingenieur

VOORWOORD D ANKWOORD Bij het kiezen van een onderwerp voor een thesis, werd op zoek gegaan naar een onderwerp dat niet louter theoretisch is, maar waar de link met de praktijk centraal staat. Het ontwerp, testen en bouwen van een constructie in glas leek ons iets vernieuwends en daarom een grote uitdaging. Vooreerst gaat onze oprechte dank naar onze promoter dr.ir.-arch Jan Belis en onze begeleider ir.-arch. Dieter Callewaert voor hun begeleiding het hele jaar door. Hun opbouwende kritische opmerkingen gaven mee gestalte aan deze scriptie. Onze dank gaat verder uit naar Dennis en Eric. Zij zorgden voor de praktische inbreng en vormden een belangrijke ondersteuning in het labo. Bovendien wensen we ook de Frank Verwimp te bedanken, bij wie we steeds terecht konden voor het boren en slijpen van glas. Ook naar Mevrouw Algoet van 3M gaat onze dank voor de vlotte samenwerking en het verstrekken van de nodige tape met gepaste technische informatie. Wij richten ook graag een dankwoord aan de heer Gracien en André die met hun jarenlange ervaring in de wereld van het glas hun steentje bijdroegen tot dit eindwerk. Tot slot wensen wij ook onze vrienden en familie te bedanken, in het bijzonder onze twee vriendinnen, Barbara en Evelien voor hun steun gedurende het hele jaar.

T OELATING TOT BRUIKLEEN "De auteurs geven de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie." Datum:

Handtekening auteurs:

OVERZICHT



Universiteit Gent Faculteit ingenieurswetenschappen Academiejaar 2006-2007

Vakgroep Bouwkundige Constructies Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe

Onderzoeksinstelling: Laboratorium voor Modelonderzoek Technologiepark-Zwijnaarde 904 B-9052 Zwijnaarde - België

S AMENVATTING Glas wordt steeds meer gebruikt als constructief bouwelement. Een groot voordeel hiervan is dat glas transparant is en dat bijgevolg originele, transparante constructies kunnen gebouwd worden. De manier waarop de glaselementen met elkaar verbonden worden, vergt echter de nodige aandacht. Het is immers een grote uitdaging de verbindingen van de glaselementen te ontwerpen op een wijze dat de visuele transparantie van het glas niet verloren gaat. Verschillende soorten verbindingen zijn hierbij mogelijk. In deze bijdrage werd een drijvend glazen element ontworpen waarbij er veel belang werd gehecht aan de verbinding van de glasplaten en de transparantie van het geheel. In een eerste fase werd het drijvend element ontworpen. De afmetingen werden bepaald en de stabiliteit werd gecontroleerd. In het ontwerp werd ook rekening gehouden met de maattoleranties die op glas heersen: deze zijn immers niet te onderschatten en vergen de nodige aandacht. Ze worden opgevangen in de boorgaten in het glas, de voegen en door de schikking van de platen gunstig te kiezen. Er werden enkele verbindingsmogelijkheden uitgewerkt. Om te beslissen welke verbinding hier het best gebruikt zou worden, werden enkele sterkteproeven gedaan. Ook de waterdichtheid van de verbindingen speelt een belangrijke rol bij de keuze van de verbinding. Uiteindelijk werd gekozen om te werken met een verbinding die bestaat uit een geplooide draadstang waarop langs weerzijden twee ronde stalen plaatjes geschroefd zitten. Deze twee stalen plaatjes zijn verstelbaar langsheen de draadstang waardoor ze kunnen helpen bij het opvangen van de toleranties. Deze verbinding is een boutverbinding die werkt op stuik. Aangezien het boorgat groter is dan de diameter van de draadstang om de toleranties op te vangen, dient deze vrije ruimte opgevuld te worden met een drukvast materiaal. Twee mogelijke materialen werden onderzocht waarbij de het vulmateriaal A de beste keuze bleek. Naast boutverbindingen bestaat het ontwerp ook uit voegen. Sommige van deze voegen hebben naast het verzekeren van de waterdichtheid ook een stabiliteitsfunctie. Deze voegen kunnen gerealiseerd worden door gebruik te maken van silicone of van een dubbelzijdige tape. De nodige testen werden uitgevoerd op beide materialen. Er werd besloten om de

voegen uit te voeren met behulp van de tape aangezien deze transparant en makkelijker aan te brengen is en bovendien voldoet aan de sterktevoorwaarden. In een volgende fase werd een koppeling ontworpen opdat de verschillende elementen aan elkaar geschakeld kunnen worden om zo een groter geheel te vormen. Deze koppeling is een scharnier met twee scharnierende spillen. De koppeling werd aan de bovenkant van de randplaten aangebracht. Onderaan werden stootblokjes voorzien om de dynamische effecten van de belasting op te vangen. De stabiliteit van de twee gekoppelde elementen werd gecontroleerd. Hieruit werd besloten om de koppeling uit te voeren in Ertalon Tenslotte werd het ontworpen element op schaal ¼ effectief gebouwd. Hierbij werden de verschillende methodes uitgetest om de toleranties op te vangen. Dit schaalelement werd nadien getest op waterdichtheid en krachtswerking.

T REFWOORDEN Glas - Ontwerp - Verbinding - Voeg

K EYWORDS Glass - Design - Connection - Joint

Transparent design and destructive testing of a construction in structural glass P. D’Hollander, Y. Gallet-Verriest Supervisors: prof. dr. ir. R. Van Impe, dr. ir.-arch. J. Belis and ir.-arch. D. Callewaert Abstract—Constructions where the loadbearing element is laminated glass are the ultimate in transparency. Although this seems obvious, there is a big challenge in designing the connections of the glass elements. In this article the design process a floating transparent glass structure is described. Destructive tests were performed on the connections and the joints of the structure. This is necessary to guarantee the safety. Keywords— Structural glass, floating construction, point fixing, elastic joint

I. INTRODUCTION A floating element in glass is designed. It can be used to exhibit art on a floating platform. To connect the glass panes in this element, different sorts of connections and joints could be used. Different types of connections and joints were designed. Due to a lack of standards for constructing with glass, they had to be tested for their strength, and made waterproof. These connections and joints also had to be able to deal with the tolerances in laminated glass. Interconnecting several floating elements is studied also, this makes it possible to form patterns. A coupling mechanism, to interconnect the elements, was designed and tested. II. DESIGNING THE ELEMENT Designing the floating element First of all, the floating structure was designed: a rectangle with a smaller rectangle inside. The smaller rectangle serves to minimize the bending of the top glass plate, in addition to offering a floating reserve in case of leakage or failure of one of the outer glass planes. The element can be composed out of one standard plate (3210mm x 6000mm). Tolerances can be reduced by cutting the planes out of a strip. Consequently the dimensions of the glass element are 3000mm x 1970mm x 453mm. These dimensions result in less glass waste. Glass 88.1 is used for the construction.

B Stability of the floating element The stability of the floating element was calculated using two different design loads: a single load of 1kN representing a person and a uniformly distributed load of 2kN/m² representing an artwork. The rotations and the submersion were checked for a single element and for two coupled elements,[8]. C Dealing with tolerances The tolerances in laminated glass have to be dealt with in the design. These tolerance can be more than 5.5mm for the designed element,[2]. Some of the tolerances are implemented in the arrangement of the plates, while others are implemented in the size of the drilling hole in the glass plates. D Design of the connection and joints The glass plates are connected with point fixings (bolts). There are two kinds of bolts, shear and pre-loaded bolts. Several designs of connections were made. Tests were performed to choose the optimal connection. The joints between the glass plates have to be waterproof. This was realized by using a silicone or a tape. To decide which is best to use in the element, tests were performed on these joints as well. III. TESTING THE CONNECTIONS AND JOINTS

A

A

Connection using shear bolts If a connection is made by using shear bolts, the bolts should make direct contact with the glass to transmit forces. Due to imperfections in the steel this contact would induce peak stresses and cause early failure of the glass. Because of this, the drilling holes have to be filled with a pressure resistant material. Therefore two epoxy resins were tested. The connections were tested for water resistance and for strength. The test set-up for the strength test is shown below.

F F/2

Test sample with angle section

Figure 2 Test set-up for the connections Figure 1 Visualization of the proposed floating element

F/2

Connections using angle sections were tested and were stronger than connections using circular plates. Some of these connections were harder to make waterproof or couldn’t deal with tolerances as easily as the chosen connection. By taking several aspects into account i.e. strength, water resistance and tolerances the following connection was chosen.

Bar with thread

Figure 5 Design of the interconnection

Circular aluminum

The interconnection was made out of three materials (PUR, PVC, Nylon (Ertalon)). They were tested in tension to verify if they could be used in the interconnection. Table 1 Tension strength of the coupling

Figure 3 A bar with thread is used as connection

This connection consists of a bar with thread and 2 circular steel plates to help to deal with tolerances. This connection was scaled with a factor of ¾ (only glass 66.1 was available to perform the tests). This connection, tested in the test set-up, can bear a force of 2kN, the first crack appears at 1,5kN. B

Connection using pre-loaded bolts At the start the glass samples often cracked while putting on the pre-tensioning. A possible explanation is that there was too much pressure on the edges of the drilling hole,[3]. The connection was adjusted and forces over 2kN were reached. Although this connection is stronger than using shear bolts, it won’t be used in the model, because the PVB interlayer will creep. Therefore the test samples were put together with two monolithic glass planes with local aluminum inserts,[4]. This can also be used in the element but would lead to a higher cost. Joints To test the joints, several small cubes were made using silicone (Tweha, Glassmate) or tape (3M, VHB 4918F). These were put under pressure, to quantify the failing mechanism. The silicon joint was the strongest of the two. However the tape is used in the element because of its transparency and ease of application.

Tension strength [kN]

PUR 1.94

PVC 3.51

Ertalon +5

Ertalon was chosen because it has the highest strength. V. EXECUTION A physical scale model (750mm x 493mm x 104mm) of the floating element was made at scale ¼. Different aspects concerning the tolerances were applied to the element. Some tests were done on the element to check the stability and safety concept of the element. The floating element reacted as expected.

C

Figure 6 Scale model of the floating element

IV. COUPLING ELEMENTS The elements can be put together to make different patterns, some of which are illustrated below:

REFERENCES [1] [2] [3] [4]

Figure 4 Limited schematic overview of possible patterns

A design was made to interconnect the elements. The rotations of the elements had to be limited in the design of the interconnection.

Vantorre, M., Inleiding tot de maritieme techniek – Hoofdstuk 4: Hydrostatica en stabiliteit van drijvende constructies. Universiteit Gent - Afdeling maritieme techniek (2004), p 38-76. Belis, J., Kipsterkte van monolithische en gelamineerde glazen liggers – Hoofdstuk 2: Vlakglastechnologie. Universiteit Gent – Vakgroep Bouwkundige Constructies (2006), p.2.14-2.16. Van Gijn, F., Vambersky A., Eekhout M, Development of a reliable high-strength glass connection for an allglass bridge. Callewaert, Dieter Las- en Boutverbindingen in floatglas: experimentele studie. Scriptie. Laboratorium voor Modelonderzoek. Universiteit Gent. Gent (2006).

INHOUDSTAFEL Hoofdstuk 1: Het idee .................................................................................................................1 1.1

Doelstelling.................................................................................................................1

1.2

Glazen constructies .....................................................................................................1

1.3

Drijvend element.........................................................................................................5

Hoofdstuk 2: Het Ontwerp..........................................................................................................6 2.1

Algemeen ontwerp......................................................................................................6

2.1.1

Opbouw van een drijvend element .....................................................................6

2.1.2

Schakeling van de elementen..............................................................................7

2.1.3

Afmetingen van het drijvend element...............................................................10

2.2

Berekeningen ............................................................................................................12

2.2.1

Een geïsoleerd element .....................................................................................13

2.2.2

Twee modules aan elkaar gekoppeld ................................................................14

2.3

Ontwerp van de verbinding.......................................................................................17

2.3.1

Toleranties ........................................................................................................17

2.3.2

Algemeen ontwerp van de boutverbinding.......................................................22

2.3.3

De passende boutverbinding.............................................................................24

2.3.4

De voorgespannen boutverbinding ...................................................................26

2.3.5

Verhogen van de transparantie van de boutverbindingen.................................29

2.4

Conclusie ..................................................................................................................33

Hoofdstuk 3: Boutverbindingen................................................................................................34 3.1

Inleiding ....................................................................................................................34

3.2

Snijden van de proefstukken.....................................................................................35

3.3

Boren van de proefstukken .......................................................................................36

3.4

Proefopstelling ..........................................................................................................37

3.5

Druktesten op een passende boutverbinding ............................................................42

3.5.1

Eerste testreeksen..............................................................................................42

3.5.2

Tweede testreeks in functie van de waterdichtheid ..........................................55

3.5.3

Derde testreeks in functie van de bout-bout verbinding ...................................62

3.5.4

Vierde testreeks: Uitbreiding van de testreeks .................................................72

3.5.5

Besluit ...............................................................................................................77

3.6

Druktesten op voorgespannen boutverbindingen .....................................................79

3.6.1

Algemeen ..........................................................................................................79

3.6.2

De proefstukken...............................................................................................79

3.6.3

Experimentele bepaling van het aanhaalmoment .............................................81

3.6.4

Eerste testreeks .................................................................................................81

3.6.5

Tweede testreeks...............................................................................................84

3.6.6

Derde testreeks..................................................................................................87

3.6.7

Vierde testreeks.................................................................................................90

3.7

Trektesten op een passende boutverbinding .............................................................95

3.7.1

Proefopstelling ..................................................................................................95

3.7.2

Testreeks ...........................................................................................................96

3.8

Voorstel voor de uiteindelijke boutverbinding .........................................................99

Hoofdstuk 4: Voegen ..............................................................................................................108 4.1

Inleiding ..................................................................................................................108

4.2

Afschuifproeven......................................................................................................109

4.3

Drukproeven op de glas – glas verbinding .............................................................112

4.3.1

Inleiding ..........................................................................................................112

4.3.2

Proefopstelling ................................................................................................112

4.3.3

Resultaten tape................................................................................................113

4.3.4

Resultaten Silicone .........................................................................................115

4.3.5

Waterdichtheidsproeven .................................................................................116

4.4

Besluit .....................................................................................................................117

Hoofdstuk 5: De koppeling.....................................................................................................118 5.1 5.1.1

Inleiding ..................................................................................................................118

5.2 5.2.1

Vrijheidsgraden...............................................................................................118 Ontwerp koppeling .................................................................................................123 Ontwerp ..........................................................................................................123

5.2.2

Rotaties en verplaatsingen ..............................................................................125

5.2.3

Stootblokken ...................................................................................................125

5.3

Proeven ...................................................................................................................126

5.3.1

Proefopstelling ................................................................................................126

5.3.2

Proefresultaten ................................................................................................127

5.3.3

Besluit testen...................................................................................................131

5.4

Besluit .....................................................................................................................131

Hoofdstuk 6: De uitvoering ....................................................................................................132 6.1

Inleiding ..................................................................................................................132

6.2

Boutverbinding .......................................................................................................132

6.2.1

Een hoek .........................................................................................................132

6.2.2

Positionering van de bouten............................................................................134

6.2.3

De kubus .........................................................................................................136

6.3

Het schaalmodel van het element ...........................................................................139

6.3.1

Constructie van het schaalmodel ....................................................................139

6.3.2

Testen van het schaalelement .........................................................................142

6.4

Koppeling................................................................................................................144

Hoofdstuk 7: Het besluit .........................................................................................................145

Bijlage A: Sterkteberekeningen ..............................................................................................147 Bijlage B: Stabiliteitsberekeningen ........................................................................................152 Bijlage C: Berekening van de krachten in de koppeling ........................................................160 Bijlage D: Overzicht proefstukken passende boutverbinding.................................................167 Bijlage E: Overzicht proefstukken voorgespannen boutverbinding .......................................169 Bijlage F: Technische fiches...................................................................................................173

TABEL VAN AFKORTINGEN EN SYMBOLEN Δ

-

Archimedeskracht

Φ

-

Verdraaiing van het element in de breedterichting

θ

-

Verdraaiing van het element in de lengterichting

ρw

-

Soortelijk gewicht van water

µ

-

Wrijvingscoëfficiënt van Coulomb

Aelement -

Oppervlakte van de onderplaat van het element

Aklein

-

Oppervlakte van de bodem van de binnenste rechthoek

B

-

Drukkingspunt

bE

-

Breedte van het drijvend element

bM

-

Breedte van de module

F

-

Fictieve vertikale kracht

Fn

-

Normaalkracht

Fw

-

Wrijvingskracht

G

-

Zwaartepunt van het element

hinz

-

Inzinking van het element

I

-

Traagheidsmoment

K

-

Kracht in de koppeling

Kaanv

-

Aanvallend koppel

Kstab

-

Stabiliserend koppel

lE

-

Lengte van het drijvend element

lM

-

Breedte van de module

M

-

Metacentrum

M

-

Moment

Mft

-

Differentieel metacentrum

P

-

Belasting op het element

s

-

Breedte van de voeg tussen de elementen

V

-

Ondergedompelde volume

Vonder

-

Ondergedompeld volume van het element

W

-

Eigengewicht

Hoofdstuk 1: Het idee 1.1 Doelstelling Het doel van deze bijdrage bestaat erin een constructie te ontwerpen en te bouwen, waarbij niet alleen de constructie zelf, maar ook de draagstructuur volledig uit glas bestaat. In deze bijdrage zal dan ook een constructie gecreëerd worden, waarbij de uitdaging er enerzijds in bestaat de verbindingen van de glasplaten zo te ontwerpen dat de constructie zo transparant mogelijk is, en waarbij anderzijds het uitwerken van een innovatief, origineel ontwerp een grote uitdaging vormt. In een eerste deel van dit werk zal een kleinschalige, realiseerbare transparante constructie uitgedacht en ontworpen worden, waarbij de nodige aandacht besteed zal worden aan de eigenschappen van het glas, evenals van de verbindingen, en aan de stabiliteit en de veiligheid van het geheel. In een tweede deel van deze bijdrage zal de constructie ook effectief gerealiseerd worden. Teneinde een beter inzicht te krijgen in de sterkte, de stabiliteit en de veiligheid van de constructie, zullen destructieve testen worden uitgevoerd.

1.2 Glazen constructies Alvorens over te gaan tot het ontwerp van een originele constructie, werd inspiratie gezocht in reeds bestaande glasconstructies. Ook de verbindingen die bij deze constructies werden gebruikt, verdienen bijzondere aandacht. Een eerste voorbeeld van een transparante glasconstructie, is het glazen bruggetje in Rotterdam van de architect Jan Postel. Bij deze constructie werden verschillende verbindingen gecombineerd. Er werd enerzijds gebruik gemaakt van boutverbindingen en anderzijds van kitvoegen om de constructie op te bouwen en te bevestigen aan de muur. (Figuur 1-1)

Hoofdstuk 1: Het idee

1

(b)

(a)

(c)

Figuur 1-1: (a) De glazen brug; (b) Detail van de oplegging van de draagbalken; (c) Detail van een boutverbinding.

Er bestaan nog andere voorbeelden van bruggen, waarbij gebruik werd gemaakt van glas. Voor een brug in Leiden werd bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een voorgespannen ligger in glas.

Figuur 1-2: Glazen brug met behulp van een voorgespannen ligger.

Computerfabrikant Apple, alom gekend voor zijn design producten, trekt zijn strakke design imago door in zijn winkels. In verscheidene winkels werd gewerkt met glazen constructies: zo werd onder andere een glazen trap en glazen brug geïnstalleerd in een vestiging in Los Angeles[1]. Hierbij werd gebruik gemaakt van gepatenteerde boutverbindingen.

Figuur 1-3: Glazen trap en brug in de Apple Retail store, Los Angeles.


2

In een vestiging, in New York, werd zelfs een volledig glazen lift en overkappingsconstructie geïnstalleerd.

Figuur 1-4: Glazen lift, trap en overkappingsconstructie in de Apple retail store, New York.

Constructief

glas

werd

ook

reeds

in

verschillende

paviljoenen

gebruikt.

Het

Ausstellungspavillon in Aachen[2] en the All transparant pavilion[3] dat aan TU Delft werd ontwikkeld, zijn hier twee voorbeelden van. Beide paviljoenen zijn demontabel, zodat ze opnieuw kunnen worden opgebouwd. Opmerkelijk hierbij is dat het paviljoen, ontwikkeld aan de TU Delft, volledig opgebouwd is uit floatglas dat aan elkaar gelamineerd of gelijmd werd.

Figuur 1-5: All transparant pavilion, TU Delft.

In het paviljoen in Aken, dat kleiner is dan het paviljoen in Delft, werd onder andere gebruik gemaakt van een boutverbinding. Om piekspanningen in het glas ten gevolge van de bouten te vermijden en om de toleranties in het glas op te vangen, werden er nylon bussen voorzien.


3

Figuur 1-6: Ausstellungspavillon in Aachen.

Een andere opmerkelijke glasconstructie is "The glass dome" van Lucio Blandini[4]. Hierbij werd een koepel gebouwd door gebogen glazen elementen aan elkaar te kitten met een drukvaste kitvoeg. Deze voegen zijn ongeveer één cm breed zodat ze de toleranties op de afmetingen van het glas kunnen opvangen.

Figuur 1-7: "The glass dome" van Lucio Baldini.

Onderaan is een ring in titanium voorzien om de spatkrachten op te vangen. Deze koepel kan zijn eigen gewicht dragen en kan daarenboven ook een sneeuwbelasting dragen.


4

1.3 Drijvend element De doelstelling van deze thesis is evenwel een originele, vernieuwende constructie te ontwerpen. Aangezien bruggen, trappen, en liften reeds herhaaldelijk in glas zijn ontworpen, en aangezien het idee bestond een constructie in glas op de een of de andere manier te gaan combineren met water (zee, binnenwateren...) werd op zoek gegaan naar andere bronnen van inspiratie. Enkele jaren geleden (2004) was er een drijvende tentoonstelling op en aan de Gentse binnenwateren. Deze tentoonstelling, de Creatievloot, werd georganiseerd door het beeldhouwerscollectief vzw Loods 13 tijdens de Gentse feesten. Een 40-tal kunstenaars stelden hun werken tentoon op en aan de Gentse binnenwateren. Op de volgende foto (Figuur 1-8) is het beeldhouwwerk “het gouden ei” van kunstenaar Walter De Buck te zien.

Figuur 1-8: Het gouden ei, van Walter De Buck, tijdens de creatievloot op de Gentse binnenwateren.

Hoewel dit niet echt duidelijk uit de foto blijkt, drijft het kunstwerk volledig op het water. Op die manier is het idee gegroeid om een drijvend element te bouwen, waarop kunstwerken tentoongesteld kunnen worden. Indien verscheidene elementen met elkaar gekoppeld kunnen worden, kan een groter geheel gevormd worden, onder eventueel verschillende vormen. Bovendien is het een grote uitdaging deze drijvende elementen zo te creëren dat zij voldoende stabiel en veilig zouden zijn om toe te laten dat mensen zich hierop kunnen verplaatsen. Hoofdstuk 1: Het idee

5

Hoofdstuk 2: Het Ontwerp 2.1 Algemeen ontwerp 2.1.1 Opbouw van een drijvend element Verschillende factoren bepalen de opbouw van het drijvend element. Enerzijds mag de doorbuiging van de glasplaten niet te groot worden en anderzijds dient nog een zeker drijfvermogen over te blijven indien één van de platen bezwijkt. Ook de transparantie, uitvoerbaarheid, opnemen van toleranties en schakelmogelijkheden spelen een rol bij het bepalen van de opbouw van het element. Er zijn verschillende opbouwen mogelijk die allen aan deze eisen voldoen. Onderstaande figuur illustreert er enkele van.

Figuur 2-1: Enkele mogelijke opbouwen van het drijvend element (bovenaanzicht).

Deze mogelijkheden zijn op het eerste zicht vrij eenvoudig, ze zijn echter niet allemaal even eenvoudig qua uitvoering. In de opbouw a vergt de verbinding van de hoekpunten de nodige aandacht, aangezien er daar verschillende glasplaten samen komen. Ook de verbinding tussen de kruisende platen bij opbouw b en d zal de nodige aandacht vergen. De opbouw c lijkt dus het meest aangewezen. Hierbij is er een bijkomend voordeel, namelijk als een randplaat bezwijkt, zal het element vrij gelijkmatig opvullen waardoor het minder snel zal kantelen. De opbouw onder het punt c is hier het meest aangewezen. Met deze opbouw wordt dan ook verder gewerkt. Opmerking: Wanneer de onderplaat zou bezwijken, zal er slecht een beetje lucht kunnen ontsnappen uit het element waardoor het niet zal zinken. Het omgekeerde geldt ook: wanneer de bovenplaat zou bezwijken wordt er een ‘open doos’ gecreëerd die ook zal blijven drijven.

Hoofdstuk 2:Het Ontwerp

6

2.1.2 Schakeling van de elementen Het is de bedoeling om verschillende drijvende elementen met elkaar te kunnen schakelen om zo een groter geheel te vormen. De elementen kunnen op verschillende manieren aan elkaar geschakeld worden. Het aantal mogelijke schakelingen hangt af van de lengte/breedte verhouding die wordt gehanteerd en het aantal en de plaats van de koppelingen die voorzien worden.

2.1.2.1 Modules en hun schikking De doelstelling is om met zo weinig mogelijk koppelingen zoveel mogelijk schakelingen mogelijk te maken. Hierdoor is er geopteerd voor een lengte/breedte verhouding van drie op twee. Met deze verhouding kan een aanzienlijke hoeveelheid schakelingen gerealiseerd worden. Andere verhoudingen zijn ook mogelijk maar geven minder schakelmogelijkheden. Vervolgens dienen de plaatsen van de koppeling vastgelegd te worden. Deze plaats bepaalt namelijk welke schikkingen effectief gerealiseerd kunnen worden. Er moet een evenwicht gevonden worden tussen het aantal koppelingen enerzijds en de daarbij horende schakelmogelijkheden anderzijds. In de onderstaande figuur worden enkele mogelijke

1

0.5

1 1

0.5

1

1

1

1

1

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

plaatsen van de koppelingen geïllustreerd.

Figuur 2-2: Enkele mogelijke schikkingen voor de plaats van de koppelingen.

Bij schikking a en b kan een groot aantal schikkingen gerealiseerd worden. Hiervoor zijn een aanzienlijk aantal koppelingen nodig. Het tegenovergestelde geldt voor het geval d, waar een zeer beperkt aantal koppelingen voorzien wordt, zodat er minder schakelmogelijkheden zijn. Hoofdstuk 2:Het Ontwerp

7

Er werd geopteerd voor schikking c. Deze oplossing vereist evenveel koppelingen dan schikking b, maar bij schikking c zitten de koppelingen op een gunstigere plaats. Op de plaats waar de koppeling voorzien wordt, wordt immers de verbinding tussen de glasplaten gerealiseerd. Op deze manier wordt een transparanter geheel gecreëerd met een minimum aan koppelingen en verbindingen én worden de krachten efficiënt doorgegeven. Tussen de geschakelde elementen zit een voeg. Om gebruik te kunnen maken van een uniforme koppeling is schikking c beter dan schikking b. Bij schikking b dienen de koppelingen op de hoekpunten immers langer te zijn. Met schikking b bestaan tal van mogelijkheden om de modules te schakelen. Hieronder zijn er enkele weergegeven.

Figuur 2-3: Enkele mogelijke schakelingen met schikking b.


8

2.1.2.2 Voeg tussen de drijvende elementen Tussen de verschillende drijvende elementen bevindt zich steeds een voeg. Indien de elementen aan een verhouding van 3/2 voldoen kloppen de schakelmogelijkheden niet meer zoals onderstaande figuur aantoont.

Figuur 2-4: Het probleem van de voeg tussen de elementen.

De verschillende koppelingen komen niet meer overeen met elkaar. Het is dus belangrijk om te weten dat er een verschil bestaat tussen de modulemaat en de elementmaat. De modules zijn fictieve elementen die tegen elkaar kunnen geschoven worden en de elementen zijn de drijvende glazen elementen waartussen de voeg zich bevindt. Dit is verduidelijkt op onderstaande figuur.

lE

lM

Voeg s

element module

Voeg s

bE bM

Figuur 2-5: Verschil tussen de module en het element.


9

2.1.3 Afmetingen van het drijvend element Nu de opbouw van het element vastligt, kan er worden overgegaan tot het bepalen van de afmetingen. Hierin spelen verschillende factoren een rol. Enerzijds moet de binnenste rechthoek klein genoeg zijn om de doorbuiging te beperken en anderzijds groot genoeg zijn om nog genoeg drijfvermogen te leveren bij de breuk van één van de buitenste platen. Het is ook best om één drijvend element uit een jumbo plaat te halen om zo het glasafval te beperken. Via het floatglas procédé worden immers enkel jumbo platen gemaakt die dan worden versneden. Deze jumboplaten hebben een afmeting van 6000 op 3210mm. De hoogte van het element is ook een belangrijke parameter. Voor het bepalen van de hoogte is er uitgegaan van een mobiele belasting van 2kN/m² (kunstwerk) op de volledige bovenplaat en een mobiele belasting van 1kN (persoon). Het element wordt opgebouwd met floatglas 88.1. Het eigengewicht van de constructie mag niet onderschat worden, glas heeft immers een vergelijkbare massadichtheid als gewapend beton namelijk 25kN/m². Bij de breuk van één van de randplaten mag de bovenplaat niet onder water komen te staan onder belasting van het eigengewicht. De berekening van de hoogte van de randplaten gebeurt in paragraaf 2.2.1.2: Stabiliteitsberekeningen. Een laatste voorwaarde die de maten van het element mee bepaalt, is de grootte van de voeg tussen de elementen. Enkele eenvoudige berekeningen tonen dit aan. Voor de breedte van de module geldt:

bM =

lE + s 1.5

met lE de lengte van het element en s de breedte van de voeg. Of nog: lE + s 1.5 l E = (1.5 ⋅ bE ) + (0.5 ⋅ s ) bE + s =

bE =

lE s − 1.5 3


10

Met deze voorwaarden kunnen de afmetingen van het element bepaald worden. Dit leidt tot volgend resultaat.

Figuur 2-6: Bepalen van de afmetingen van het element uit een jumbo plaat.

Zoals in de figuur is aangegeven zijn de horizontale lijnen doorlopend en loopt er één vertikale snijlijn door. De binnenste rechthoek wordt op deze manier uit één horizontale strook gesneden waardoor de toleranties op de hoogte beperkt blijven. Aangezien er met glas 88.1 gewerkt zal worden, betekent dit dat er twee glasplaten van 8mm dikte dienen gelamineerd te worden. Twee jumbo platen zullen gelamineerd worden en dan versneden worden of de versneden stukken worden na het snijden gelamineerd. Er wordt gekozen om eerst de jumbo platen te lamineren en ze nadien te snijden. Op deze manier worden de toleranties op de afmetingen beperkt.

Figuur 2-7: (Links) Computersimulatie van één glazen element; (Rechts) Enkele glazen elementen aan elkaar geschakeld.


11

2.2 Berekeningen In een eerste fase worden enkele eenvoudige berekeningen gedaan op een geïsoleerd glazen element dat zich op rustig water bevindt. De berekeningen voor dit element gebeuren voor twee soorten belastingen: •

Een kunstwerk (een verdeelde belasting van 2kN/m²).

•

Een persoon (een mobiele belasting van 1kN) die zich kan verplaatsen op het element.

Onder deze belastingen worden de maximale doorbuiging van de bovenplaat en de maximale krachten op de verbindingen en de randplaten bepaald. Vervolgens worden enkele stabiliteitsberekeningen uitgevoerd op het element (veiligheid tegen kantelen). In een tweede fase worden de krachten in de koppeling berekend. Hierbij worden twee glazen elementen aan elkaar gekoppeld. Eerst worden twee elementen aan elkaar gekoppeld langs hun kortste zijde (twee koppelingen) en vervolgens langs hun langste zijde (drie koppelingen). Ook de invloed van de kracht in de koppeling op de randplaten wordt bekeken. Op onderstaande figuur wordt de benaming weergegeven van de onderdelen van het glazen element. Deze bestaat uit een boven- en onderplaat en uit randplaten van de buitenste en binnenste rechthoek.

Randplaten van de

Randplaten van de

buitenste rechthoek

binnenste rechthoek

Figuur 2-8: Glazen element met benaming glasplaten.


12

2.2.1 Een geïsoleerd element

2.2.1.1 Sterkteberekening Hierbij is gebruik gemaakt van het programma Powerplate. Voor de berekeningen wordt verwezen naar Bijlage A. Het resultaat is het volgende: •

De maximale doorbuiging voldoet aan de eis dat ze kleiner moet zijn dan de breedte/250.

•

De maximale reactiekracht op de verbinding is 1.621kN.

•

De maximale reactiekrachten van de bovenplaat op randplaten van de middelste rechthoek zijn van de grootteorde 5 kN/m.

2.2.1.2 Stabiliteitsberekening Aangezien het hier gaat over een drijvend element, bestaat de kans op kantelen. Het drijvend element heeft een lengte van 3000mm, een breedte van 1965mm en een hoogte van 447mm (randplaten met een hoogte van 415mm en een onder en bovenplaat van 88.1, de voegdikte wordt niet in rekening gebracht). In de Bijlage B worden de inzinking (hoogte onder water) en hoekverdraaiing berekend voor de voorziene mobiele belastingen (zowel statisch als dynamisch). Het resultaat is het volgende: •

Bij het plaatsten van een mobiele belasting van 2kN/m² zinkt het element 330mm in het water. Deze is kleiner dan de voorziene hoogte. Bij breuk van één van de randplaten, blijft de constructie onbelast drijven.

•

Wanneer een persoon zich ‘plots’ verplaatst vanuit het centrum (Figuur 2-9(a)) in de breedte naar de zijranden van het element, is het element stabiel en gaat het niet kantelen (Figuur 2-9(b)). In evenwichtstoestand wordt het element niet uit het water gelicht en is de maximale inzinking 284mm.

•

Wanneer een persoon zich ‘plots’ verplaatst vanuit het centrum in de lengte naar de zijranden van het element, is het element stabiel en gaat het niet kantelen (Figuur 2-9(c)). In evenwichtstoestand wordt het element niet uit het water gelicht en is de maximale inzinking 271mm.


13

•

Wanneer een persoon zich ‘plots’ vanuit het centrum naar één van de hoekpunten van het element verplaatst, wordt dit beschouwd als een superpositie van de vorige gevallen (Figuur 2-9(d)). In evenwichtstoestand is de maximale inzinking 0.447mm. Aangezien geen rekening gehouden wordt met de voegen komt het dek net niet onder water.

a)

b)

c)

d)

Figuur 2-9: (a) Persoon in het centrum van het element; (b) Verplaatsing in de breedte naar de zijrand van het element; (c) Verplaatsing in de lengte naar de zijrand van het element; (d) Verplaatsing naar een hoekpunt van het element.

2.2.2 Twee modules aan elkaar gekoppeld Wanneer twee elementen aan elkaar geschakeld worden, wordt de beweging van het ene element belemmerd door het andere omwille van de koppelingen. De koppeling die gebruikt wordt om de verbinding tussen de elementen te verwezenlijken wordt in detail besproken in Hoofdstuk 5:De koppeling. Belangrijk is dat de elementen aan de bovenzijde gekoppeld worden en dat aan de onderzijde stootblokjes voorzien zijn. De berekeningen worden uitgevoerd voor een schakeling tussen de twee elementen over de kortste zijde en een schakeling over de langste zijde. Verschillende belastingsgevallen worden onderzocht. Deze gevallen ontstaan door telkens een combinatie te maken, waarbij één beschouwde belasting op het ene element geplaatst wordt en één op het andere. De te beschouwen belastingen zijn: •

Onbelast.

•

Een kunstwerk.


14

•

Een persoon die zich in het midden van het element bevindt.

•

Een persoon die zich vanuit het midden verplaatst naar de randen van het element.

Dit wordt verduidelijkt in de volgende figuur:

Figuur 2-10: De verschillinde verbindingen en belastingsgevallen.

In Bijlage B worden vooreerst de krachten in de koppeling berekend. Vervolgens worden de krachten en de momenten in de randplaten berekend ten gevolge van een belasting op het element en de overeenkomende kracht in de koppeling. Het resultaat is het volgende. •

De maximale vertikale kracht die een koppeling moet kunnen leveren is 1.035kN

•

In

•

Tabel 2-1 wordt de uiterste belastingen op de randplaten weergegeven voor de beschouwde belastingsgevallen. Hierbij worden de conventies gebruikt zoals voorgesteld in Figuur 2-11.


Kracht F [kN]

Moment M [kNm]

1

-0.402

0.0161

2

1.132

0.0451

3

0.853

0.0563

4

1.035

-0.0414

5

0.307

-0.0123

6

-0.238

0.0941

15

Tabel 2-1: Uiterste krachten en momenten in de randplaten.

Figuur 2-11: Conventies belasting randplaat ten gevolge van een belasting op het element en de overeenkomende kracht in de koppeling.


16

2.3 Ontwerp van de verbinding In hetgeen volgt wordt de verbinding van de verschillende glasplaten ontworpen. Er wordt onder andere rekening gehouden met het opvangen van toleranties en het vermijden van contact tussen glas en staal.

2.3.1 Toleranties

2.3.1.1 Toleranties op de afmetingen Bij het ontwerp van de glazen module moet er rekening gehouden worden met de mogelijke productietoleranties en afwijkingen. Hierbij bestaat een onderscheid tussen de grootste randplaten (2981 x 415 x 16,38mm) en de boven- en onderplaat van de module (3000 x 1965 x 16,38mm). Alle handelsmaten, eindtoepassingsmaten en toleranties zijn vastgelegd in Europese normen. Deze zijn te vinden in CEN EN 572-8, 2004 voor uitgegloeid floatglas, in CEN EN 12150, 2000 voor thermisch gehard glas en in ISO 12543-5, 1998 voor gelamineerd glas. 1 Samengevat voor het glazen element zijn deze toleranties als volgt. •

Tolerantie op de dikte van het glas

Voor een nominale dikte van floatglas van 8mm bestaat een tolerantie van ±0.3mm. Bij een gelamineerde opbouw met behulp van folies dunner dan 2mm is de maximaal toelaatbare maatafwijking beperkt tot de som van de maatafwijkingen van elke individuele glasplaat. Er wordt gewerkt met gelamineerd floatglas met één PVB tussenlaag van 0.38mm dik. Dit levert een totale maatafwijking van ±0.6mm op de dikte van het gelamineerd glas. •

Tolerantie op de breedte en lengte

De maximale tolerantie op de lengte en breedte van gelamineerd glas, wordt zowel voor de onderplaat, de bovenplaat als voor de grootste randplaat gegeven in de volgende tabel.

1

Belis J., Kipsterkte van monolithische en gelamineerde glazen liggers – Hoofdstuk 2: Vlakglastechnologie.

Universiteit Gent – Vakgroep Bouwkundige Constructies (2006), p.2.14-2.16.


17

Afmeting glas [mm]

Tolerantie [mm]

3000 / 2981

+5.5 en – 3.5

1965

+3.5 en –2.0

415

+2.5 en –2.0

Tabel 2-2: De maximale tolerantie op de lengte en breedte van gelamineerd glas.

•

Tolerantie op de randverschuiving

Verder dient er ook rekening gehouden te worden met de randverschuivingen indien het glas niet zou worden geslepen. Dit probleem wordt verduidelijkt in onderstaande figuur.

PVB tussenlaag

verschuiving Figuur 2-12: Verschuiving van de glasranden bij gelamineerd glas.

De toelaatbare verschuiving van de verschillende glasplaten wordt volgens de voorschriften beperkt. In onderstaande tabel is de maximaal toelaatbare verschuiving weergeven. Afmeting glas

Toelaatbare maximale

[mm]

verschuiving [mm]

3000

4

1970

3

400

2

Tabel 2-3: Maximale verschuiving van gelamineerd glas.

2.3.1.2 Andere toleranties De boorgaten worden zo nauwkeurig mogelijk afgetekend en dan geboord. Het is echter zo goed als onmogelijk om deze perfect af te meten en perfect te boren. Er wordt daarom een tolerantie voorzien van 2mm op de plaats van het boorgat. Hoofdstuk 2:Het Ontwerp

18

2.3.1.3 Opvangen van de toleranties Met de reeds vermelde toleranties dient dus rekening gehouden te worden bij het ontwerp van het element en moeten opgevangen worden. •

Tolerantie op de dikte van het glas

Deze toleranties dienen niet apart opgevangen te worden in het element. Aangezien deze tolerantie slechts 0.6mm bedraagt vormt dit nergens een probleem. •

Tolerantie op de breedte en lengte van de boven- en onderplaat

De toleranties op de afmetingen van de boven- en de onderplaat worden verdeeld over de verschillende zijden. Dit is mogelijk door de boorgaten uit te zetten vanaf het midden van de glasplaat. Onderstaande figuur verduidelijkt dit voor de gaten langs de lange zijde. Er dient een tolerantie van +3.5mm en –2.0mm uitgespreid te worden. Dit gebeurt analoog voor de korte zijde.

Figuur 2-13: Spreiding van de toleranties door het uitzetten van de boorgaten in de boven en onderplaat.

Deze toleranties kunnen worden opgevangen doordat de boven- en onderplaat steeds rusten op de randplaten. In de boorgaten kunnen de toleranties opgevangen worden van het boren. Dit wordt verduidelijkt in de figuur op de volgende pagina.


19

Figuur 2-14: (a) Ideale situatie; (b) Doorlopen van de bovenplaat en opvangen van de toleranties in het boorgat.

•

Tolerantie op de lengte van de randplaten

De tolerantie op de lengte wordt opgevangen door de schikking van de platen. De randplaten

1970mm

1970mm

kunnen onder andere op volgende twee manieren geschikt worden.

Figuur 2-15: Opvangen van de toleranties door schikking van de randplaten.

Wanneer de randplaten volgens schikking 1 geplaatst worden, dienen de toleranties op de lengte van de randplaten opgevangen te worden in de dikte van de voegen. Er wordt geopteerd voor de tweede schikking. Door gebruik te maken van deze schikking worden de boorgaten uitgezet vanaf één rand. De tolerantie op de lengte van de randplaten wordt opgevangen door het doorlopen van de platen indien deze te lang zijn. Hoofdstuk 2:Het Ontwerp

20

Indien de randplaten te kort zijn zullen de platen maximaal 3.5mm korter zijn, waardoor de voeg nog steeds kan gegarandeerd worden. De toleranties die in de horizontale richting van de boorgaten opgenomen worden, zijn enkel de toleranties op het boren.

Figuur 2-16: Uitzetten van de boorgaten in langse zin van de randplaten.

. •

Tolerantie op de hoogte van de randplaten

Om de boven- en onderplaat steeds parallel te laten lopen dient deze tolerantie opgevangen te worden in de voegen. Deze tolerantie bedraagt maximaal +2.5mm en -2mm. Deze moeten verdeeld worden over beide voegen. Hierdoor zal ook de hoogte van de boorgaten variabel zijn per randplaat. Dit wordt geïllustreerd in de onderstaande figuur.

Figuur 2-17: Hoogte van de boorgaten wordt bepaald door de hoogste randplaat.

Om de positie van de boorgaten uit te zetten dienen de platen eerst opgemeten te worden. De hoogste plaat bepaalt immers de positie van de boorgaten voor de andere randplaten. De tolerantie op het boren wordt ook hier volledig opgenomen in het boorgat zelf. •

Toleranties op de randverschuiving

Deze tolerantie speelt in de praktijk geen grote rol. Glas wordt na het snijden en lamineren meestal vlak geslepen, de uitstekende rand wordt op die manier weggeslepen.


21

•

Besluit

Uit al het voorgaande werd besloten om met een maximale tolerantie van +/-5mm te werken. De diameter van het boorgat zal dus 10mm groter moeten zijn dan de diameter van de bout die er zal inkomen. Op deze manier kunnen alle toleranties zeker opgevangen worden in het element.

2.3.2 Algemeen ontwerp van de boutverbinding De glasplaten van het glazen element worden met elkaar verbonden door middel van een boutverbinding. Hiervoor dienen gaten in het floatglas geboord te worden. Meestal worden boutverbindingen niet gebruikt in ongehard floatglas maar wordt het glas nadien gehard.

2.3.2.1 Glas – Bout De krachten die op de verbinding komen en het opvangen van de toleranties werden hiervoor reeds besproken. Deze krachten zullen van de ene naar de andere glasplaat overgebracht worden door een boutverbinding. Het contact tussen het glas en de stalen elementen moet steeds vermeden worden. Staal is immers een hard materiaal. Als dit in contact komt met glas ontstaan er door vormimperfecties in het staal piekspanningen in het glas. Dit kan worden vermeden door tussen het staal en het glas een zachter materiaal aan te brengen. Dit kan bijvoorbeeld aluminium, neopreen of kunststof zijn.

Figuur 2-18: Contact glas en staal vermijden door een zacht materiaal (glas - bout).

Er mag geen direct contact zijn tussen het staal en het glas. Toch moeten er krachten overgedragen worden tussen het glas en de bout. Deze krachtsoverdracht kan op twee Hoofdstuk 2:Het Ontwerp

22

manieren gebeuren. Enerzijds kan de verbinding op stuik werken (passende verbinding) en anderzijds op wrijving (voorgespannen verbinding). Een ander niet onbelangrijk aspect is de waterdichtheid van de verbinding, het element moet immers blijven drijven. Er dient bijgevolg extra aandacht besteed te worden aan het waterdicht maken van de boutverbinding. Voor mogelijke oplossingen wordt verwezen naar Hoofdstuk 3:Boutverbindingen.

2.3.2.2 Bout – Bout De bouten dienen onderling ook met elkaar verbonden te worden. De meest eenvoudige verbinding om de hoek te vormen en de bouten met elkaar te verbinden, is een stalen hoekprofiel. Er bestaan ook andere mogelijkheden, waarvan er enkele verder in dit hoofdstuk worden besproken.

Figuur 2-19: De bouten dienen onderling verbonden te worden met elkaar (bout - bout).

2.3.2.3 Glas – Glas De voeg die ontstaat tussen de glasplaten moet er enerzijds voor zorgen dat het contact glas glas vermeden wordt en moet anderzijds waterdicht zijn. Een mogelijke oplossing hiervoor is de voeg te voorzien van een voegvulling en deze voeg af te werken met waterdichtende silicone.

Figuur 2-20: De voeg tussen de glasplaten dient waterdicht te zijn (glas-glas).


23

2.3.2.4 Element – Element De elementen worden onderling ook gekoppeld om een groter geheel te vormen. Die koppeling gebeurt op de plaats van de verbinding. Hiermee dient rekening gehouden te worden bij het ontwerp van de verbinding. Dit aspect wordt verder behandeld in Hoofdstuk 5:De koppeling.

Figuur 2-21: Koppelen van de elementen (element-element).

2.3.3 De passende boutverbinding Er dient dus vooral rekening gehouden te worden met het contact glas – bout, bout – bout, glas – glas en de toleranties die moeten opgevangen worden.

2.3.3.1 Toleranties Een deel van de toleranties wordt opgevangen in de boutverbinding, zoals uitgelegd werd in paragraaf 2.3.1.3 Opvangen van de toleranties. Er moet dus voldoende speling voorzien worden tussen de bout en de rand van het boorgat. De tolerantie is +/-5mm.

2.3.3.2 Glas – bout Bij deze verbinding wordt met een passende verbinding gewerkt. Hiervan is het principe hieronder weergegeven.


24

Figuur 2-22: Principe van een passende boutverbinding.

Doordat de bout tegen beide (glas)platen gedrukt wordt, gebeurt de krachtsoverdracht in het contactvlak tussen de bout en de platen. Toegepast op de verbinding met glas betekent dit dat het glas in principe tegen de bout moet drukken om krachten te kunnen overdragen. Het boorgat is echter groter dan de bout en het contact tussen staal en glas dient vermeden te worden omwille van piekspanningen. De speling tussen de bout en het boorgat moet daarom worden opgevuld met een drukvast vulmateriaal dat de krachten kan doorgeven. Nylon werd reeds met succes toegepast in het Hanz Schmitz Haus in Rheinbach,[5]. Er bestaan echter ook andere materialen die in aanmerking komen. Deze worden besproken in Hoofdstuk 3: Boutverbindingen. Op andere plaatsen waar staal in contact komt met glas, wordt een zacht materiaal voorzien, aluminium of neopreen van 3mm dik. Er wordt geopteerd om te werken met pasbouten met diameter 8mm. Het boorgat heeft dan een diameter van 18mm om de toleranties op te vangen.

2.3.3.3 Bout – bout De bouten moeten met elkaar verbonden worden. Hiervoor is een kort hoekprofiel uiterst geschikt. De bout moet passend in dit profiel zitten om een goede krachtsoverdracht te realiseren. Er wordt gewerkt met een standaard hoekprofiel van 80x80x8 met een lengte van 50mm. Langs de ene zijde van het glas zit het hoekprofiel, langs de andere zijde van het glas wordt een stalen plaatje voorzien dat helpt bij de krachtswerking. Ook hier zit de bout passend in. Het stalen plaatje meet 50mm op 50mm en is 8mm dik.


25

2.3.3.4 Glas – glas Op de plaats waar de twee glasplaten bij elkaar komen zit een voeg. Deze voeg dient waterdicht te zijn. Voor meer info omtrent de voegen wordt verwezen naar Hoofdstuk 4:Voegen. De passende verbinding kan er bijgevolg als volgt uitzien:

Figuur 2-23: Een mogelijke passende boutverbinding.

2.3.4 De voorgespannen boutverbinding

2.3.4.1 Toleranties De toleranties worden ditmaal niet opgenomen in het boorgat, maar in het profiel. Opnieuw wordt er gewerkt met een tolerantie van 5mm. In principe kunnen de toleranties ook opgenomen worden in het boorgat, hierdoor wordt de rand van het boorgat echter te veel belast wat nadelig blijkt voor de krachtswerking. Dit wordt verder besproken in Hoofdstuk 3: Boutverbindingen.


26

2.3.4.2 Glas – bout Bij de voorgespannen verbinding worden de krachten niet doorgegeven door stuik maar door wrijving. Dit is geïllustreerd op onderstaande figuur.

Figuur 2-24: Principe van een voorgespannen boutverbinding.

De wrijving geschiedt langsheen het contactvlak van de twee elementen. Door de moer aan te halen worden de twee elementen tegen elkaar aangedrukt. Hoe groter de voorspankracht in de bout, hoe groter de opgebouwde wrijvingskracht. Voor de wrijvingskracht Fw geldt immers Fw = μ . Fn Waarin μ de dimensieloze wrijvingscoëfficiënt van Coulomb is en Fn de normaalkracht die gerealiseerd wordt door het aanspannen van de moer. De aanspankracht van de bout bepaalt de voorspankracht op de verbinding. De voorspanning wordt aangebracht met een momentsleutel. Door de voorspankracht die wordt aangelegd, worden de gelamineerde glasplaten tegen elkaar geduwd. De tussenliggende PVB laag (die een kruipgedrag vertoont) ondergaat deze krachtwerking ook en wordt samengeperst. Op de plaatsen waar deze voorspankracht het grootst is, wordt daarom het PVB lokaal vervangen door aluminium. Deze aluminium plaatjes moeten echter mee ingelamineerd worden tijdens het lamineren van het glas. 1 In tegenstelling tot de passende verbinding moet er geen contact zijn tussen de bout en het glas. Het boorgat mag dus nauwer aansluiten aan de bout, zonder de bout evenwel te raken

1

Callewaert Dieter, Las- en Boutverbindingen in floatglas: experimentele studie. Thesis. Hoofdstuk 3

Boutverbindingen. Laboratorium voor Modelonderzoek. Universiteit Gent. Gent (2006). p50-51.


27

(de toleranties worden immers in het profiel opgevangen). De diameter van het boorgat wordt dan ook iets groter gemaakt dan de boutdiameter, namelijk 2mm groter. Ook nu wordt er op de plaatsen waar het staal in contact zou komen met glas een zachter materiaal voorzien om piekspanningen tegen te gaan. In het boorgat is dit echter niet nodig aangezien de bout steeds op zijn plaats hoort te blijven door de aangebrachte voorspanning.

2.3.4.3 Bout – bout Er wordt opnieuw gewerkt met een hoekprofiel 80x80x8 met een lengte van 50mm. Er wordt gewerkt met voorspanbouten met een diameter van 8mm. Aangezien de bouten worden voorgespannen zal het stalen plaatje, dat ook nu voorzien wordt, meehelpen om die voorspankracht te verdelen. De toleranties worden opgevangen in het profiel. Om deze toleranties op te vangen worden bredere gaten voorzien in het profiel. Deze gaten vangen een tolerantie van 5mm op in beide richtingen. De stalen ring zorgt er bovendien voor dat de moer niet op de rand van het gat in het profiel steunt maar op de ring, die de krachten dan verder verdeelt.

2.3.4.4 Glas – glas De voeg die ontstaat tussen de glasplaat wordt ook bij deze verbinding opgevuld met een waterdichtend materiaal zoals bijvoorbeeld silicone. De voorgespannen boutverbinding kan er als volgt uitzien.


28

Figuur 2-25: Een mogelijke voorgespannen boutverbinding.

2.3.5 Verhogen van de transparantie van de boutverbindingen Er is reeds een eerste ontwerp gemaakt van een passende en voorgespannen boutverbinding. Deze verbindingen kunnen nog transparanter gemaakt worden door de gebruikte hoeveelheid materiaal te reduceren. Dit kan zowel op het niveau van glas – bout als van bout – bout.

2.3.5.1 Samensmelten van bout en stalen plaatje Door van de bout en het stalen plaatje één element te maken, wordt een vlakker bovenvlak gecreëerd waardoor de boutkop dus weg valt. Dit element kan ingeschroefd worden in het hoekprofiel waar draad is ingetrokken. Op deze manier is er ook geen nood meer aan een moer. Deze oplossing biedt een bijkomend voordeel qua waterdichtheid (er is immers een zone minder waarlangs water kan binnensijpelen).


29

Figuur 2-26: Passende boutverbinding met een combinatie van de bout en het plaatje.

Er treedt wel een praktisch probleem op bij dit ontwerp. Wanneer het plaatje nog steeds vierkant is, zou het kunnen dat het bij het aandraaien niet samenvalt met het hoekprofiel. Het is daarom aangewezen om het plaatje rond te maken.

2.3.5.2 Boutverbinding met behulp van een verbindingsplaatje Deze verbinding reduceert het gebruik van materiaal op het niveau van bout – bout. Er wordt niet meer gewerkt met een hoekprofiel. Het hoekprofiel wordt vervangen door twee afgedraaide stukken, onderling verbonden met een verbindingsplaatje.

Figuur 2-27: Boutverbinding met behulp van een verbindingsplaatje.


30

Door sleufgaten te voorzien in het verbindingsplaatje, kunnen de toleranties, die in het profiel dienen opgenomen te worden, in twee richtingen worden opgenomen. Aangezien er geen speling is tussen het verbindingsplaatje en het afgedraaid stuk, kan deze boutverbinding niet scharnierend werken. Door de bouten die het verbindingsplaatje vastzetten voor te spannen, kunnen verschuivingen verhinderd worden. Op deze manier wordt een momentvaste verbinding verkregen.

2.3.5.3 Afgedraaide stukken, passend in elkaar Bij deze boutverbinding past het ene afgedraaid stuk in het andere. Aangezien ze beiden in elkaar passen is de verbinding niet scharnierend. Met behulp van een bout worden eventuele verplaatsingen verhinderd.

Figuur 2-28: Afgedraaide stukken passend in elkaar.

2.3.5.4 Afgedraaide stukken, passend op elkaar Bij deze verbinding zitten de afgedraaide stukken niet in elkaar, maar rust het ene stuk op het andere. De twee stukken worden ook hier verbonden met een bout. Deze verbinding is momentvast aangezien er geen ruimte is om te scharnieren.


31

Figuur 2-29: Afgedraaide stukken, passend op elkaar.

2.3.5.5 Verbinding met behulp van een draadstang Bij deze boutverbinding vindt er materiaalreductie plaats op het niveau van bout – bout. De bout en het hoekprofiel worden vervangen door een geplooide draadstang. Op deze draadstang worden twee stalen plaatjes geschroefd. Bij deze verbinding kunnen toleranties in het profiel en in het boorgat opgenomen worden. Daardoor kan met behulp van de stalen plaatjes de bovenplaat eventueel gepositioneerd worden. Deze plaatjes kunnen rond van vorm zijn.

Figuur 2-30: Boutverbinding met behulp van een draadstang.


32

2.4 Conclusie Vooreerst werd de opbouw van de drijvende elementen gerealiseerd. Eens deze opbouw vastlag werd de plaats bepaald waar de verbindingen en koppelingen gerealiseerd worden. Vervolgens werden de afmetingen van het drijvend element bepaald. Hierbij was het de bedoeling dat één drijvend element uit één jumbo plaat gehaald kan worden. Het drijvend element was op die manier volledig ontworpen. In de volgende stap werd gekeken of deze afmetingen een voldoende stabiliteit kunnen garanderen. Ook de krachten in het element werden berekend. Tenslotte werd onderzocht hoe de boutverbinding tussen de glasplaten er moet uitzien rekening houdend met de toleranties, het contact glas – bout, bout – bout, glas – glas en element – element. Er werden verschillende voorstellen gedaan. In Hoofdstuk 3: Boutverbindingen wordt, aan de hand van proeven, nagegaan welke verbinding de beste is op vlak van waterdichtheid en sterkte.


33

Hoofdstuk 3: Boutverbindingen 3.1 Inleiding In dit hoofdstuk wordt de sterkte en waterdichtheid van de verschillende boutverbindingen aan de hand van enkele proeven onderzocht. Met de resultaten van de uitgevoerde proeven, wordt dan de uiteindelijke boutverbinding ontworpen die voldoet aan alle eisen qua sterkte en waterdichtheid. Bovendien wordt bij de keuze van de boutverbinding ook rekening gehouden met de uitvoering van het element (mogelijk gebruik bij plaatsing van de bovenste/ laatste plaat, het opvangen van de toleranties,…). Om de sterkte van de boutverbinding te testen, wordt een proefopstelling opgebouwd waarbij een puntkracht aangebracht wordt op de proefstukken. Deze proefstukken zijn samengesteld uit een glasplaat (gelamineerd of enkel glas) voorzien van een boutverbinding (passend of voorgespannen). Om de waterdichtheid van de boutverbinding te testen, wordt een proefopstelling gecreëerd waarbij de boutverbinding (belast of onbelast) onderhevig is aan waterdrukken. In een eerste deel wordt een drukkracht aangebracht op de boutverbinding dit zijn de zogenaamde ‘druktesten’. Hierbij worden proefstukken voorzien van een passende en een voorgespannen boutverbinding getest. In een tweede deel worden enkele wijzigingen aangebracht aan de proefopstelling zodat een trekkracht verwezenlijkt wordt op de vervaardigde proefstukken. Dit zijn de zogenaamde ‘trektesten’. In een derde deel worden de bekomen testresultaten vergeleken met de berekeningen uitgevoerd in Hoofdstuk 2:Het Ontwerp. Hierbij wordt nagegaan of de ontworpen boutverbinding voldoende sterkte heeft, wanneer een geïsoleerd element belast wordt of wanneer twee belaste elementen aan elkaar geschakeld zijn over hun kortste zijde en langste zijde.

Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

34

3.2 Snijden van de proefstukken Voor het uitvoeren van de druktesten op de boutverbindingen werden proefstukken met afmetingen van 200 op 300mm gesneden uit enkelvoudig (dikte 4 en 6mm) en gelamineerd glas (66.1) dat beschikbaar was in het labo. De hoogte van de proefstukken werd bepaald aan de hand van de hoogte van de randplaten (ontwerphoogte van 415mm). Wanneer de randplaten belast worden door identieke puntkrachten (P) op de boutverbindingen is de hoeksverdraaiing halverwege de randplaat nul. Dit kan dan gesimuleerd worden door een inklemming. Het proefstuk (hoogte 300mm) werd ingeklemd in de proefopstelling over 80mm (zie verder), waardoor de uitkraging 220mm was. Aangezien deze uitkraging iets groter is dan de werkelijke situatie, wordt er veilig gewerkt.

Figuur 3-1: Uitbuiging van de randplaat ten gevolge van de kracht P op de boutverbindingen.

De afmetingen van de proefstukken werden afgetekend op de glasplaten die beschikbaar waren. Vervolgens werd met een glassnijder een kras aangebracht en werd het glas gebroken ter hoogte van de snijlijn. Bij de proefstukken bestaande uit gelamineerd glas, werd een kras op beide glasplaten aangebracht. De glasplaten werden vervolgens gebroken ter hoogte van de snijlijnen en de PVB-tussenlaag werd met een mes doorgesneden. Het gevolg hiervan is dat de randen van het glas na het snijden ruw waren. Bij gelamineerd glas komt het voor dat de randen van de glasplaten na het snijden niet met elkaar overeenkomen maar ten opzichte van elkaar verspringen. Een mogelijke oplossing hiervoor is beide randen te slijpen tot een vlak geheel. Doordat de eerste scheuren van de proefstukken gedurende de druktesten niet aan de zijranden ontstonden, maar ter hoogte van het boorgat (zoals verder zal blijken), kan worden afgeleid dat de ruwe afwerking van de randen geen beduidende invloed heeft op de sterkte van de boutverbinding.


35

Figuur 3-2: Glassnijder en randen van de glasplaten na het snijden van het proefstuk.

3.3 Boren van de proefstukken Na het snijden van de proefstukken werden in een volgende fase de gaten geboord. Het boren van de gaten in het glas gebeurde met behulp van een kolomboor met centrale toevoer van koelwater.

Figuur 3-3: (links) Opstelling kolomboormachine; (rechts) Conusvormige diamantboor, boren diameter 18 en 30mm.

De indringsnelheid van de boor in de glasplaat werd verminderd naarmate de boor de andere kant van de glasplaat naderde, dit om het afspatten van het glas te beperken. Dit afspatten van het glas resulteerde in een verzwakte gatrand. Het afspatten van het glas kan evenwel vermeden worden door het glas langs beide zijden te doorboren. Het nadeel hierbij is dat er steeds een kleine verspringing ontstaat in het boorgat. De geboorde gaten werden echter voor het opvangen van de toleranties opgevuld met een vulmateriaal (zie verder) waardoor bij een passende boutverbinding niet meer het gevaar bestond dat één glasplaat meer belast zou


36

worden dan de andere. De randen werden vervolgens bijgeslepen met een conusvormige diamantboor 1.

3.4 Proefopstelling 3.4.1 Inleiding Door het aanbrengen van een belasting op het drijvend element en door het eigengewicht van de bovenplaat, worden de krachten van de bovenplaat via de boutverbinding overgedragen naar de randplaten. Dit komt overeen met het overdragen van een dwarskracht en een moment. Dit moment ontstaat ten gevolge van de excentriciteit van de belasting.

Randplaat

Bovenplaat

Figuur 3-4: Krachtswerking van bovenplaat via de boutverbinding naar de randplaten.

3.4.2 Principe Om de sterkte van de verschillende boutverbindingen onderling met elkaar te kunnen vergelijken, werd een nieuwe proefopstelling ontwikkeld. Hierbij werd het proefstuk ingeklemd en werden via de boutverbinding een kracht en een moment overgebracht in het proefstuk. De proefopstelling bestaat uit drie delen: het proefstuk met de verbinding (links), de tegenconstructie (rechts) en de constructie voor het realiseren van de kracht (midden).

1


Boutverbindingen. Laboratorium voor Modelonderzoek. Universiteit Gent. Gent (2006). p37-39


37

Proefstuk ² ²

Boutverbinding

Figuur 3-5: Principe van de proefopstelling.

Moer Stalen plaatje 100 x 100 x 10mm Roloplegging (Ø = 20mm) UPN 80

Draadstang Meetring Draadstang Kogellager

Aluminium plaatjes d = 2mm

2 x UPN 280

Inklemming, 2 x UPN 80 Proefstuk 200mm x 300mm Verbinding Kogel

IPN 80 Krik Roloplegging (Ø = 10mm) Stalen plaatje 40 x 40 x 15mm Kogel (Ø = 20mm) Stalen koker

Figuur 3-6: Voorstelling van de proefopstelling voor de druktesten.

Het proefstuk met de boutverbinding werd ingeklemd door twee UPN 80 profielen tegen elkaar aan te spannen met bouten. Deze twee UPN profielen werden vastgeklemd aan twee doorlopende UPN 280 profielen. Om het contact tussen staal en glas te vermijden, werden er twee aluminiumplaatjes voorzien. De tegenconstructie bestond uit een krik om de stalen koker horizontaal te kunnen positioneren. Deze krik was door middel van een IPN 80 profiel verbonden met de twee doorlopende UPN 280 profielen. De tegenconstructie en het proefstuk met de boutverbinding Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

38

werden door middel van kogels met een stalen koker in verbinding gebracht. Die stalen koker werd met een kogellager verbonden aan een draadstang. Er werd in de draadstang een trekkracht opgebouwd door geleidelijk met een sleutel een moer op de draadstang aan te draaien. Om de trekkracht in de draadstang te meten, werd er een geijkte meetring voorzien. Er werden twee horizontale verplaatsingsmeters op het proefstuk geplaatst ter hoogte van de boutverbinding. Er werd ook nog een vertikale verplaatsingsmeter voorzien, geplaatst op het proefstuk ter hoogte van de kogel. Bij een eerste test met een houten proefstuk, werd duidelijk dat de horizontale verplaatsing van het houten proefstuk van die grootteorde was, dat zowel de draadstang als de krik niet vertikaal bleven. Daarom werden er bijkomende rolopleggingen voorzien tussen de kogel en de krik en ter hoogte van de moer, zodat een kleine horizontale verplaatsing mogelijk was en de draadstang en krik vertikaal bleven gedurende de volledige proef.

Figuur 3-7: Eerste test met houten proefstuk, scheefstand draadstang en krik zichtbaar.

(a)


(b)

39

(c)

(d)

Figuur 3-8: (a) Zijaanzicht proefopstelling; (b) Bovenaanzicht proefopstelling; (c) Inklemming proefstuk met boutverbinding; (d) Tegenconstructie.

3.4.3 Kalibratie van de hefboomsarm De trekkracht die in de draadstang verwezenlijkt wordt door het aandraaien van de bout, wordt verdeeld over de tegenconstructie en het proefstuk. Om te weten hoeveel van deze kracht overgebracht wordt naar de boutverbinding, werd de nauwkeurigheid van de hefboomsarm (stalen koker) gecontroleerd. Het proefstuk met boutverbinding en de tegenconstructie werden vervangen door drukcellen. Het geleidelijk opbouwen van een trekkracht in de draadstang, het meten van de kracht in de meetring en de drukcellen leidt tot het volgende resultaat.

100 Drukcel proefstuk Percentage van kracht op drukcel [%]

90

Drukcel tegenconstructie

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Kracht in draadstang [N]

Figuur 3-9: Kalibratie van de hefboomsarm.


40

In bovenstaande figuur worden de krachten op de drukcellen procentueel uitgedrukt ten opzichte van de verwezenlijkte kracht in de draadstang. Er treedt een duidelijk verschil op tussen beide drukcellen tot op het ogenblik dat er een trekkracht in de draadstang van ongeveer 1000N opgebouwd wordt. Bij een grotere kracht wordt dit verschil echter minimaal. Bij waarden vanaf 1600N tot 4700N, de belasting waartussen de eerste scheuren in het proefstuk ontstonden en het proefstuk bezweek (zie verder), is dit verschil tussen beide drukcellen minimaal (kleiner 2.05%). Daarom werd besloten de kracht in de meetring te delen door twee om zo de belasting ter hoogte van het proefstuk te kennen.


41

3.5 Druktesten op een passende boutverbinding 3.5.1 Eerste testreeksen Bij een eerste reeks testen werden twee drukvaste vulmaterialen gebruikt, namelijk het vulmateriaal A: de epoxyprimer PC 5800 1 van het merk Tradecc, en het vulmateriaal B: de hybride mortel bestaande uit een epoxy hars en uitharder HIT-RE 500 2 van het merk Hilti. Er werden twee maal drie proefstukken belast waarbij de belasting toenam tot het proefstuk bezweek. Het scheurpatroon wordt hier beschreven en de overeenkomstige belastingen worden genoteerd. Vervolgens werd de invloed van het opvangen van de toleranties in het boorgat nagegaan voor het vulmateriaal B op de sterkte van de boutverbinding. Hierbij werd de bout niet centrisch in het boorgat, maar eenmaal links en onderaan in het boorgat gepositioneerd. Tenslotte werden bijkomende proeven verricht met behulp van een drukbank op enkele proefmonsters (drukcilindertjes) van beide vulmaterialen. Daarna werd een onderlinge vergelijking doorgevoerd tussen beide vulmaterialen.

3.5.1.1 Voorbereiden van de proefstukken Eerst werden de proefstukken gesneden (gelamineerd glas 66.1 met een hoogte van 300mm en een breedte van 200mm). Vervolgens werd er in de proefstukken een gat geboord met een diameter van 18mm, waarbij het centrum van het boorgat zich op een afstand van 36mm ten opzichte van de onderrand bevond en gecentreerd werd in de breedte. In een tweede fase werden de bout en het buisje (met de bedoeling de bout eventueel te kunnen vervangen) in het midden van het boorgat geplaatst. De overige ruimte van het boorgat werd gevuld met één van de vulmaterialen. Bij het vulmateriaal A werden twee componenten met elkaar gemengd en werd het vulmateriaal aangebracht met behulp van een spuit. Bij vulmateriaal B werd gebruik gemaakt van een pistool met mengbek.

1

Voor de technische fiche wordt naar de Bijlage F verwezen.

2

Voor de technische fiche wordt naar de Bijlage F verwezen.


42

Figuur 3-10: (links) De proefstukken na het aanbrengen van de vulmaterialen; (rechts) De spuit vmet het vulmateriaal A en het pistool met mengbek.

Na het uitharden van de vulmaterialen werd de boutverbinding gemonteerd op het glas en werd het proefstuk ingeklemd in de proefopstelling. Op de onderstaande figuur zijn de onderdelen van de te verwezenlijken boutverbinding in detail weergegeven.

Figuur 3-11: Detail van de onderdelen van de boutverbinding.


43

3.5.1.2 Resultaten boutverbinding voorzien van een buisje en vulmateriaal B Het proefstuk dat hieronder gedetailleerd beschreven wordt, is proefstuk P02. Er wordt geopteerd voor dit proefstuk omdat de verschillende scheuren die in alle proefstukken (P02 en P03) zichtbaar waren hier duidelijk op verschillende tijdstippen voorkwamen.

3.5.1.2.1 Scheurpatroon Na het inklemmen van het proefstuk in de proefopstelling, werd een trekkracht aangebracht in de draadstang door het aandraaien van de moer: een vervorminggestuurde proef. De belasting op de verbinding werd geleidelijk aan opgevoerd tot het proefstuk bezweek. Dit resulteerde in

Binnenplaat

Buitenplaat

een scheurpatroon zoals te zien is in onderstaande figuur.

Figuur 3-12: Het scheurpatroon van proefstuk P02.


44

Scheur 1 in Figuur 3-12 werd veroorzaakt in de buitenplaat (de glasplaat die grenst aan het stalen plaatje). Deze scheur ontstond ter hoogte van de zijranden van het boorgat en liep vervolgens door naar de onderliggende rand. In twee van de drie proefstukken liep de scheur door in het vulmateriaal ter hoogte van de buitenplaat. Aan de binnenplaat bleef het vulmateriaal intact. Een mogelijke verklaring voor het ontstaan van de scheur in de buitenste plaat is dat daar, tengevolge van de buiging van het proefstuk, de grootste trekspanningen optreden. Dit wordt verduidelijkt in onderstaande figuur waar de spanningsverdeling in het proefstuk wordt weergeven onder een korte duur belasting. Het feit dat de scheur aan de zijranden van het boorgat vertrok, kan mogelijks verklaard worden doordat het boorgat van een cirkelvorm naar een ovaalvorm vervormd wordt ten gevolge van de belasting. Daardoor ontstaan de grootste trekspanningen aan de zijranden van het boorgat.

b=200mm

Buitenplaat Binnenplaat

Trek

-

+

-

+

Trek

- Trek + Druk

Figuur 3-13: Principeschets voor het ontstaan van de eerste scheur.

Scheur 2 in Figuur 3-12 trad kort daarna op en kwam voor in beide platen. Deze scheur ontstond ter hoogte van de onderzijde van het boorgat en volgde de weg naar de dichtst bijzijnde rand. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat de bout samen met vulmateriaal ten gevolge van het moment kantelt in het boorgat waardoor er lokaal piekspanningen ontstaan aan de onderzijde van het boorgat.


45

Scheur3 Scheur 2

Figuur 3-14: Principeschets voor het ontstaan van de scheur 2 en 3.

Scheur 3 in Figuur 3-12 ontstond in de binnen- en buitenplaat. Deze scheur ontstond aan de bovenliggende rand van het hoekprofiel en naarmate de belasting verhoogde, liep ze verder tot de onderliggende rand en de zijrand. Een mogelijke verklaring hiervoor kan zijn dat het stalen plaatje en het L-profiel aan hun uiteinden lokaal piekspanningen in het glas veroorzaken waardoor de scheur daar geïnitieerd wordt. De scheuren 4 in Figuur 3-12 kwamen in beide platen voor. De maximale kracht Fmax werd bereikt en hierna kon geen kracht meer toegevoegd worden. Het proefstuk bestond uit twee stukken die ter hoogte van scheur 4a enkel nog aan elkaar hingen met de PVB folie. De scheuren 4b ontstonden ten gevolge van de breuk.

3.5.1.2.2 Bespreking resultaten Nadat het proefstuk met de boutverbinding ingeklemd werd in de proefopstelling, werden er twee horizontale verplaatsingsmeters opgesteld ter hoogte van het centrum van het boorgat op telkens 60mm links en rechts van dit centrum (zie Figuur 3-8). Vervolgens werd de proef uitgevoerd door met een zo constant mogelijke omwentelingssnelheid de moer op de draadstang te draaien. In volgende grafiek wordt de puntkracht op de verbinding weergegeven in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing van de twee verplaatsingsmeters. Hierbij worden drie deeltrajecten in het verloop beschreven: -

Deeltraject A-B: Door geleidelijk aan een kracht op te bouwen, neemt de horizontale verplaatsing van het proefstuk toe, verrollen de rollen en heeft het proefstuk de


46

neiging om bovenaan een hoekverdraaiing te ondergaan (het ‘zetten’ van de proefopstelling). De hoekverdraaiing wordt verhinderd door de inklemming. Bij sommige proeven was het proefstuk echter niet optimaal ingeklemd door het vastdraaien van de bouten met de hand (zie inklemming in Figuur 3-6). Daardoor ontstond bij sommige proeven toch een kleine hoekverdraaiing ter hoogte van de inklemming. Dit uitte zich door het punt B in Figuur 3-15. -

Deeltraject B-C: Vanaf het punt B is de hoekverdraaiing in de inklemming gestopt waardoor de horizontale verplaatsing ter hoogte van de boutverbinding minder toeneemt bij eenzelfde toename van de kracht in het deeltraject A-B. Dit geeft de indruk dat het proefstuk stijver reageert dan in traject A-B. De eerste scheur treedt vervolgens op in het punt C.

-

Deeltraject C-D: Het verloop ondervindt een daling van de kracht bij het optreden van een scheur. Door het verder belasten van het proefstuk, wordt de kracht langs een andere weg doorgegeven en wordt de kracht in het proefstuk geleidelijk aan terug opgebouwd. De kracht neemt nog toe tot het proefstuk volledig bezwijkt in het punt D. Er treedt dus een post-destructief gedrag op aangezien Fmax groter is dan Fscheur1. Dit fenomeen is uiterst interessant aangezien dit niet mogelijk is in gehard of versterkt glas waarbij steeds een volledige breuk optreedt. 1,8

Scheur 4

Rechte H

1,6

D

Scheur 2

Belasting [kN]

1,4

Scheur 3

Scheur 1

1,2

C

1,0 0,8

B

0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Gemiddelde horizontale verplaatsing [mm]

Figuur 3-15: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor P02.


47

In een volgende stap wordt de horizontale verplaatsing van het proefstuk berekend ter hoogte van de boutverbinding ten gevolge van een moment. Dit moment ontstaat door het excentrisch aangrijpen van de drukkracht op het proefstuk De horizontale verplaatsing wordt berekend met volgende formule:

h=

M .L2 F .a.L2 = 2.E.I 2.E.I

met: -

M het moment in het proefstuk (M = F.a).

-

F de drukkracht op de boutverbinding.

-

a de hefboomsarm van die drukkracht (a = 46mm zie Figuur 3-11).

-

E de elasticiteitsmodulus van glas (E = 73.10³ N/mm²).

-

I het traagheidsmoment waarbij het proefstuk uit gelamineerd glas 66.1 wordt beschouwd als twee losliggende platen met een dikte van 6mm.

-

L de lengte van de vrije uitkraging (L = 181mm; waarbij het proefstuk over 80mm ingeklemd is)

-

h de horizontale verplaatsing van het proefstuk ter hoogte van de boutverbinding.

De rechte H in Figuur 3-15 stelt de drukkracht F in functie van de berekende horizontale verplaatsing voor. Deze rechte zal in werkelijkheid een steiler verloop tonen aangezien het traagheidsmoment groter is (de twee glasplaten zijn aan elkaar gelamineerd). De rechte H heeft een steiler verloop dan het deeltraject B-C. De oorzaak hiervan is het optreden van ‘tweede-orde’-effecten. Het proefstuk wordt namelijk belast door een moment en een drukkracht. Ten gevolge van de uitbuiging van het proefstuk, zullen de horizontale verplaatsingen groter zijn. Deze worden nog eens versterkt door het ‘zetten’ van de proefopstelling (niet-optimaal ingeklemd). De proefstukken P01 en P03 vertoonden een analoog breukpatroon als proefstuk P02. Het enige verschil was dat bij proefstuk P03 scheur 1 en scheur 2 gelijktijdig optraden. Samengevat geeft dit de volgende tabel met Fscheur als de belasting waarbij de eerste scheur optrad en Fmax als de belasting waarbij het proefstuk volledig bezweken is:


48

Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

P01

0.953

1.444

P02

1.108

1.684

P03

1.035

1.509

Gemiddeld

1.032

1.545

Tabel 3-1: Resultaten druktesten op proefstukken P01, P02 en P03.

De belasting waarbij de eerste scheur optrad Fscheur, is bij de drie proefstukken van de grootteorde 1.03kN. Na het optreden van de eerste scheur, waren de proefstukken nog in staat een belasting op te nemen van ongeveer 1.54kN (post-destructief gedrag). Na deze belasting Fmax zijn de proefstukken volledig bezweken en kon de boutverbinding geen kracht meer opnemen.

3.5.1.2.3 Invloed van het opvangen van de toleranties Het gebruik van de vulmaterialen heeft als doel bepaalde toleranties op te vangen in het boorgat. Hierbij is het mogelijk dat de bout en het buisje niet gecentreerd zitten in het boorgat. In deze paragraaf wordt de sterkte van een niet-centrische boutverbinding nagegaan bij het vulmateriaal B. Er werden twee proefstukken voorzien van het vulmateriaal B. De aluminium buisjes werden excentrisch geplaatst en het vulmateriaal werd geïnjecteerd. Bij proefstuk TH02 bevindt het buisje zich aan de linkerzijde van het boorgaten bij TH03 aan de onderzijde.

Figuur 3-16: Positie van de aluminium buisje in de boorgaten.


49

De scheurpatronen en de resultaten (kracht op de verbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing) die optraden in de proefstukken zijn analoog als deze bij de excentrische boutverbinding. Het proefstuk TH01 vertoonde scheuren in de inklemming. De belangrijkste resultaten worden samengevat in de volgende tabel: Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

TH02

0.800

1.340

TH03

1.131

1.544

Gecentreerd

~1.03

~1.54

Tabel 3-2: Resultaten druktesten op proefstukken TH02 en TH03.

Bij de excentrische boutverbinding, treedt er een grotere variatie op in de bekomen resultaten dan bij de centrische boutverbinding (zie Tabel 3-1 en Tabel 3-2). Vooral bij het proefstuk TH02 liggen de waarden van Fscheur en Fmax duidelijk lager. Daarom worden in paragaaf 3.5.4 Vierde testreeks: Uitbreiding van de testreeks een drietal druktesten uitgevoerd waarbij rekening gehouden wordt met de mogelijke optredende toleranties.

3.5.1.3 Resultaten boutverbinding voorzien van een buisje en vulmateriaal A Er werden drie analoge proeven (P04, P05 en P06) uitgevoerd waarbij het boorgat gevuld werd met het vulmateriaal A in plaats van B. Hierbij werd de bout centrisch in het boorgat geplaatst. Het scheurpatroon van proefstuk P06, dat hieronder beschreven wordt, is representatief voor deze drie druktesten.

3.5.1.3.1 Scheurpatroon Het scheurpatroon was analoog als bij het vulmateriaal B (zie Figuur 3-12). Op onderstaande figuur zijn scheuren 1, 2, 3 en 4 zichtbaar. Scheuren 1 en 2 traden integenstelling tot P01, P02 en P03 gelijktijdig op.


50

Figuur 3-17: Scheurpatroon van proefstuk P06.

3.5.1.3.2 Bespreking van de resultaten In onderstaande grafiek wordt de puntkracht op de boutverbinding weergegeven in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing van de twee verplaatsingsmeters. Hierbij worden twee deeltrajecten in het verloop beschreven. -

Deeltraject A-C: De kracht op de verbinding wordt geleidelijk opgebouwd, de horizontale verplaatsing van het proefstuk neemt toe en de rollen verrollen. De knik B treedt niet op, de hoekverdraaiing wordt belemmerd. De belasting neemt toe tot het optreden van scheur 1 en 2.

-

Deeltraject C-D: De eerste scheuren zorgen voor een terugval van de belasting. Door het verder belasten van het proefstuk, wordt de kracht langs een andere weg doorgegeven en wordt de kracht in het proefstuk geleidelijk aan terug opgebouwd. Dit gaat gepaard met een scheuruitbreiding en het ontstaan van scheur 3. De kracht neemt toe tot het proefstuk uiteindelijk volledig bezwijkt in het punt D. 1,8

Scheur 4

D

1,6

Scheur 1+2

Belasting [kN]

1,4

Scheur 3

1,2

C

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Figuur 3-18: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor P06.


51

De proefstukken P04 en P05 vertoonden een analoog verloop en scheurpatroon. Samengevat voor de verschillende proefstukken geeft dit de onderstaande tabel. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

P04

0.996

1.344

P05

1.126

1.548

P06

1.188

1.707

Gemiddeld

1.103

1.533

Tabel 3-3: Resultaten druktesten op proefstukken P04, P05 en P06.

De belasting waarbij de eerste scheur optrad Fscheur is bij de drie proefstukken van de grootteorde van 1.10kN. Na het optreden van de eerste scheur, waren de proefstukken nog in staat een maximale belasting Fmax op te nemen van ongeveer 1.53kN.

3.5.1.4 Onderlinge vergelijking tussen vulmateriaal A en B Er werden uni-axiale drukproeven verricht met de drukbank op proefmonsters van beide materialen. Die proefmonsters werden verkregen door de vulmaterialen te injecteren in een spuit. Na het uitharden van het materiaal, werd de spuit verwijderd en werden de bekomen monsters langs de randen vlak afgedraaid zodat kleine drukcilindertjes verkregen werden. De afmetingen van de drukcilindertjes werden opgemeten met een schuifpasser tot op 0.01mm nauwkeurig.

Figuur 3-19: Proefmonster uit vulmateriaal A voor de uni-axiale drukproeven.


52

De drukspanning wordt uitgezet in functie van de rek in de volgende grafiek: 130 120 110 DrukSpanning [N/mm²]

100 90 80 70 E01

60 50

E02

40 30

HO1

20 H02

10 0 0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

rek [-]

Figuur 3-20: Drukspanning in functie van de rek voor de twee gebruikte vulmaterialen.

Beide materialen vertonen een analoog verloop. De spanning loopt op tot een eerste piekwaarde, terwijl de rek lineair toeneemt. Vervolgens daalt de spanning en neemt de rek in grote mate toe. Een nieuwe piekwaarde wordt daarna bereikt bij zeer grote rekken. De elasticiteitsmodulus wordt bepaald aan de hand van het lineair gedeelte. De piekspanning, bijhorende rek en de elasticiteitsmodulus (E) voor de verschillende drukcilindertjes worden weergegeven in de volgende tabel: Proefstuk

Spanning [N/mm²]

Rek [%]

E [N/mm²]

E01

103,6

1,118

10990

E02

100,9

0,970

13459

H01

106,1

0,671

20795

H02

110,1

0,409

29919

Tabel 3-4: Piekspanning, bijhorende rek en elasticiteitsmodulus voor de beproefde drukcilindertjes.

Het vulmateriaal B vertoont een iets grotere piekspanning dan het vulmateriaal A maar beiden zijn van dezelfde grootteorde. Het vulmateriaal A vertoont grotere rekken waardoor het materiaal een lagere elasticiteitsmodulus heeft.


53

Op onderstaande figuur zijn de bezweken proefmonsters zichtbaar. De drukcilindertjes gaan over van een cilindervorm naar een tonvorm. De proefstukken H01 en H02 vertonen duidelijk scheuren. Deze scheuren ontstonden doordat de proefmonsters inwendig luchtbellen bevatten (wegens hun hogere viscositeit). Deze waren echter niet zichtbaar doordat het vulmateriaal B niet transparant is.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figuur 3-21: (a & b) Bezweken proefmonster E01 en E02; (c & d) Bezweken proefmonster H01 en H02.

Hieronder volgt een overzicht van de bevindingen bij het aanbrengen van beide materialen in de boorgaten.

Vulmateriaal A -

De uithardingstijd bedraagt ongeveer 2 uur.

-

Geel, transparant uitzicht. Daardoor is de aanwezigheid van luchtbellen zichtbaar.

-

Er worden handmatig twee afzonderlijke componenten met elkaar gemengd waardoor er een goede controle is op de mengpercentages.

-

Lage viscositeit (cfr. siroop). Het gevolg hiervan is dat bij het vullen van het boorgat een gelijkmatige vulling verkregen wordt, evenals en een vlak oppervlak (Figuur 3-22). Een nadeel hierbij is dat de vloeistof door zijn vloeibaar karakter gemakkelijker kan uitlopen bij het niet juist aansluiten van de plaatjes.

Vulmateriaal B -

De uithardingstijd bedraagt ongeveer 12 uur.

-

Licht roze, niet transparant uitzicht. Eventueel ingesloten luchtbellen zijn niet zichtbaar.

-

De twee componenten worden vermengd via de mengbek van het pistool waardoor de mengverhouding oncontroleerbaar is.


54

-

Hoge viscositeit (cfr. tandpasta). Het gevolg hiervan is dat deze mortel moeilijker aan te brengen is. Door zijn minder vloeibaar karakter ontstaat de kans op een niet gelijkmatige vulling van het boorgat en een oneffen oppervlak (Figuur 3-22). Een voordeel hierbij is dat door het minder vloeibaar karakter de vloeistof minder makkelijk kan uitlopen bij het niet correct aansluiten van de plaatjes.

Figuur 3-22: (links) Boorgat in gelamineerd glas opgevuld met vulmateriaal A; (midden en rechts) Boorgat in gelamineerd glas opgevuld met vulmateriaal B.

3.5.1.5 Besluit eerste testreeks De belasting waarbij de eerste scheur optrad is iets groter bij de proefstukken voorzien van vulmateriaal A (Fscheur ~ 1.10kN). De belasting waarbij het proefstuk bezweek was bij het vulmateriaal A en B van dezelfde grootteorde (Fmax ~ 1.53kN). Door de lagere viscositeit van het vulmateriaal B en de talrijke voordelen van aanbrengen, werd geopteerd om verder gebruik te maken van vulmateriaal B.

3.5.2 Tweede testreeks in functie van de waterdichtheid Deze tweede proefreeks spitst zich toe op de waterdichtheid van de verbinding bout - glas. De invloed op de sterkte van twee mogelijke oplossingen werd gecontroleerd aan de hand van druktesten analoog aan de voorgaande proefreeks.

3.5.2.1 Waterdichtheidstesten op de verbinding bout - glas 3.5.2.1.1 Proefopstelling Een glazen proefstuk (gelamineerd glas 66.1) voorzien van een boutverbinding werd geplaatst op een constructie. Op het proefstuk werd een 1000mm hoge PVC-buis aangebracht en aan de Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

55

randen werd afdichtende silicone voorzien. Vervolgens werd de buis volledig gevuld met water. Na vijf dagen werden gedurende vijf opeenvolgende dagen gewichten aan de boutverbinding bevestigd. De proefopstelling is zichtbaar op onderstaande figuur.

Figuur 3-23: Proefopstelling van de waterdichtheidsproef in belaste toestand.

3.5.2.1.2 Resultaten waterdichtheidstesten Er werden vier verschillende verbindingen bout - glas getest op waterdichtheid: 1) Boutverbinding 1: Het boorgat voorzien van een aluminium buisje werd opgegoten met vulmateriaal A. De onderdelen van deze verbinding zijn te zien in Figuur 3-24(a). Deze boutverbinding bleek na het vullen van de buis met water niet waterdicht. 2) Boutverbinding 2: Het boorgat werd volledig opgegoten. Na het uitharden van het vulmateriaal werd een gat in het vulmateriaal geboord met dezelfde diameter als de bout. De aluminium plaatjes werden vervangen door neopreen ‘plaatjes’. De onderdelen van deze verbinding zijn te zien in Figuur 3-24 (b). Na het vullen van de buis met water was deze verbinding waterdicht. Vervolgens werd een belasting van 50kg aan de boutverbinding bevestigd, waardoor deze niet langer waterdicht bleef. Nadat de bouten met een bepaald moment aangedraaid werden (de neopreen ‘plaatjes’ werden samengedrukt) bleef de boutverbinding in belaste toestand wel waterdicht.


56

3) Boutverbinding 3: Het boorgat werd analoog uitgevoerd als bij de boutverbinding 2. Er werden aluminium plaatjes voorzien. Het stalen plaatje en de bout werden omringd door afdichtingsilicone (Figuur 3-24 (c)). Deze boutverbinding bleek zowel in belaste als in onbelaste toestand waterdicht. 4) Boutverbinding 4: De bouten werden over de volledige lengte van de boutsteel voorzien van schroefdraad. Deze werden vooraf ontvet, gepositioneerd en het boorgat werd opgegoten met het vulmateriaal A (Figuur 3-24 (d)). Deze boutverbinding bleef waterdicht, zelfs bij het een belasting van 50kg.

a)

b)

c)

d)

Figuur 3-24: (a) Boutverbinding 1; (b) Boutverbinding 2; (c) Boutverbinding 3; (d) Boutverbinding 4.

Samengevat zijn er drie mogelijke methoden, die resulteren in het waterdicht zijn van de boutverbinding : -

Het aanbrengen van afdichtende silicone

-

Het voorzien van neopreen ‘plaatjes’ waarbij de bouten met een bepaald moment aangeraaid worden.

-

Het opgieten van het boorgat.

Op basis van bovenstaande bevindingen werden enkele sterkteproeven uitgevoerd, om de invloed van de opgegoten verbinding en de aanwezigheid van neopreen ‘plaatjes’ op de sterkte na te gaan. Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

57

3.5.2.2 Resultaten van de opgegoten boutverbinding Voor de opgegoten boutverbinding werden de bouten over de volledige lengte van de boutsteel voorzien van schroefdraad en vervolgens ontvet. Het boorgat werd na het positioneren van de bouten opgegoten met het vulmateriaal A. De boutverbinding werd geassembleerd en er werden drie analoge drukproeven uitgevoerd (G01, G02 en G03) analoog aan de eerste proefreeks. Het proefstuk dat hieronder gedetailleerd beschreven wordt, is proefstuk G02.

3.5.2.2.1 Scheurpatroon Het scheurpatroon is analoog als bij de eerste testreeks en kan met dezelfde redenen verklaard worden (zie paragraaf 3.5.1). Op de onderstaande figuur zijn de scheuren 1, 2 en 4 zichtbaar van het proefstuk G02.

Figuur 3-25: Het scheurpatroon van proefstuk G02.

3.5.2.2.2 Bespreking resultaten 1,6

Scheur 4

1,4

Scheur 1

1,2 Belasting [kN]

D

Scheur 2

1,0

C

0,8 0,6

B

0,4 0,2

A 0,0 0

1

2

3 4 5 Gemiddelde horizontale verplaatsing [mm]

6

7

8

Figuur 3-26: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor G02.


58

In de vorige grafiek wordt de belasting weergegeven in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing. Hierbij zijn de drie deeltrajecten zichtbaar. Het proefstuk G01 vertoonde een analoog verloop en scheurpatroon. Bij proefstuk G03 trad scheur 4 op ter hoogte van de inklemming. Samengevat voor de verschillende proefstukken geeft dit onderstaande tabel. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

G01

1.123

1.632

G02

1.066

1.534

G03

1.112

1.588

Gemiddeld

1.100

1.584

Tabel 3-5: Resultaten druktesten op proefstukken G01, G02 en G03.

Uit het bovenstaande kan worden afgeleid dat Fscheur en Fmax in dezelfde grootteorde liggen als bij de boutverbindingen met een buisje: namelijk Fscheur ~1.11kN en Fmax ~1.53kN (cfr. Tabel 3-3).

3.5.2.3 Resultaten van de boutverbinding voorzien van neopreen ‘plaatjes’ Voor deze boutverbinding werden de boorgaten in het gelamineerd glas vooreerst volledig gevuld met het vulmateriaal A. Na het uitharden van het vulmateriaal werd een gat geboord met dezelfde diameter als de bout. De boutverbinding werd geassembleerd met neopreen ‘plaatjes’. Er werden vervolgens drie analoge druktesten (N01, N02 en N03) uitgevoerd. Het proefstuk N01, dat hieronder beschreven wordt, is representatief voor deze drie druktesten.

3.5.2.3.1 Scheurpatroon Het scheurpatroon is lichtjes gewijzigd ten opzichte van de vorige druktesten. De eerste scheur in het proefstuk trad op in de buitenplaat en dit is op een analoge manier te verklaren als deze van de boutverbinding met buisje (zie Figuur 3-12). De scheuren 2a en 2b traden kort daarna op. Het proefstuk bestond uit twee delen die in de scheuren 1 en 2a enkel nog aan elkaar hingen door middel van de PVB-tussenlaag. De maximale kracht werd bereikt. Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

59

Twee van de drie proefstukken konden na het optreden van de scheur 2a en 2b nog een bepaalde kracht opnemen. De belasting werd terug verhoogd tot aan scheur 3. Daarna kon de belasting niet meer verhoogd worden

Figuur 3-27: Het scheurpatroon van proefstuk N01 (links buitenplaat, rechts binnenplaat).

3.5.2.3.2 Bespreking van de resultaten In de onderstaande grafiek wordt de belast weergegeven in functie van de horizontale verplaatsing. Hierbij zijn opnieuw de reeds beschreven deeltrajecten zichtbaar (cfr. Figuur 3-15). Na scheur 2 was het proefstuk nog in staat een belasting op te nemen.

1,2

Scheur 2

Belasting [kN]

1,0

Scheur 1

D C

0,8

0,6

Scheur 3

B

0,4

0,2

A 0,0 0

1

2

3

4

5

6

7


Figuur 3-28: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor N01.


60

Het proefstuk N02 vertoonde een analoog scheurpatroon en verloop. Het proefstuk N03 bezweek na scheur 2. Samengevat voor de verschillende proefstukken geeft dit onderstaande tabel: Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

N01

0.892

1.044

N02

0.820

1.022

N03

0.849

1.201

Gemiddeld

0.854

1.089

Tabel 3-6: Resultaten druktesten op proefstukken N01, N02 en N03.

Uit de bovenstaande tabel kan besloten worden dat door gebruik te maken van neopreen ‘plaatjes’, Fscheur iets lager ligt dan bij het gebruik van aluminium plaatjes, Fmax ligt duidelijk lager dan bij de aluminium plaatjes (Fscheur ~1.10kN en Fmax ~1.58kN; Tabel 3-5). Een mogelijke verklaring hiervoor is dat de neopreen plaatjes te slap zijn waardoor er grotere spanningsconcentraties kunnen optreden.

3.5.2.4 Besluit Wanneer aluminium plaatjes gebruikt worden, bevinden de krachten Fscheur en Fmax zich bij een opgegoten boutverbinding in dezelfde grootteorde als wanneer gebruikt gemaakt wordt van buisjes. De waterdichting is bovendien goed. Bij het gebruik van neopreen ‘plaatjes’, ligt Fscheur iets lager dan de andere testreeksen. Bovendien treedt kort daarna breuk op Fscheur ~ Fmax. Bij het gebruik van aluminium plaatjes is er nog een reststerkte na het optreden van de eerst scheur (Fscheur - Fmax =1.58kN – 1.10kN= 0.48kN). Daarom werd geopteerd om verder te werken met een opgegoten verbinding met aluminium plaatjes.


61

3.5.3 Derde testreeks in functie van de bout-bout verbinding In de eerste en de tweede testreeks werden sterkteproeven uitgevoerd op een boutverbinding voorzien van vierkante stalen plaatjes met een stukje L-profiel (Figuur 3-11). In deze derde testreeks werden een aantal alternatieve bout-bout verbindingen op hun sterkte getest. In een eerste fase werden sterkteproeven uitgevoerd voor de volgende verbindingen: de boutverbinding met behulp van een draadstang, de afgedraaide stukken passend op elkaar, de afgedraaide stukken passend in elkaar en de boutverbinding met behulp van een verbindingsplaatje (zie Hoofdstuk 2:Het Ontwerp). In een tweede fase werden bijkomende boutverbindingen getest waarbij gebruik gemaakt werd van de vulmaterialen Ertalon en PVC. Deze materialen werden door middel van een bout of schroef bevestigd aan een stukje L-profiel.

3.5.3.1 Boutverbinding met ronde plaatjes In twee proefstukken werden gaten geboord met een diameter van 18mm (R01 en R02). Dit boorgat werd na het positioneren van de bout, opgevuld met het vulmateriaal A. Na het uitharden van het vulmateriaal, werd onderstaande boutverbinding geassembleerd.

Figuur 3-29: Detail van onderdelen van de boutverbinding met ronde plaatjes.


62

3.5.3.1.1 Scheurpatroon Het proefstuk dat in deze paragraaf gedetailleerd besproken werd, is het proefstuk R01. Bij dit proefstuk ontstond de eerste scheur aan de zijranden van het boorgat en liep de scheur vervolgens door naar de onderliggende rand. De scheuren 2 traden op in en net onder de inklemming van de proefopstelling. De derde scheur trad op net voor het proefstuk bezweek en ontstond aan de bovenzijde van het ronde plaatje. Het proefstuk bezweek bij scheur 4 en de maximale kracht Fmax werd bereikt. Het proefstuk bestond uit twee stukken die ter hoogte van scheur 4a enkel nog aan elkaar hingen met de PVB folie. Het scheurpatroon toont een aantal gelijkenissen met de boutverbinding voorzien van vierkante plaatjes (scheur 1 en scheur 3.) De scheuren 4 vertonen een meer ‘waaierend’ verloop. Dit scheurpatroon wordt voorgesteld in onderstaande figuur:

Figuur 3-30: Het scheurpatroon van het proefstuk R01.

3.5.3.1.2 Bespreking resultaten In het onderstaande belastings-vervormingsdiagram zijn de scheuren 1 tot en met 4 aangeduid. Hierop zijn ook de deeltrajecten A-C en C-D zichtbaar. De knik (punt B in Figuur 3-15, p.47) is hier niet aanwezig. De scheuren 2 die optraden in en net onder de inklemming van de proefopstelling gaan gepaard met een daling van de kracht, maar ook met een sprong van de verplaatsingsmeters.


63

1,8

Scheur 4

Scheur 3

1,4 1,2 Belasting [kN]

D

Scheuren 2

1,6

Scheur 1

1,0

C

0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12


Figuur 3-31: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor R01.

Het proefstuk R02 bezweek in de inklemming. Een mogelijke oorzaak hiervoor is dat het proefstuk niet optimaal ingeklemd was. De belangrijkste resultaten zijn samengevat in onderstaande tabel: Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

R01

1.008

1.657

R02

0.938

1.363

Gemiddeld

0.973

1.510

Tabel 3-7: Resultaten druktesten op proefstukken R01 en R02.

Uit het bovenstaande kan afgeleid worden dat Fscheur iets lager ligt dan de opgegoten boutverbinding voorzien van een stukje L-profiel. De maximale kracht Fmax ligt daarentegen wel in dezelfde grootteorde (Fscheur ~1.10kN en Fmax ~1.53kN; zie Tabel 3-5). Een mogelijke verklaring hiervoor is dat de oppervlakte van de gebruikte vierkante plaatjes groter is dan de oppervlakte van de ronde plaatjes.


64

3.5.3.2 Boutverbinding voorzien van het vulmateriaal Ertalon Het proefstuk uit gelamineerd glas 66.1 werd voorzien van een boorgat van 30mm waarvan het centrum zich op 36mm ten opzichte van de onderrand bevond. Een Ertalon stuk werd afgedraaid en voorzien van schroefdraad. Op Figuur 3-32 (links) zijn de onderdelen van de boutverbinding zichtbaar. Op de boutverbinding werd een druktest uitgevoerd. Bij een belasting van 0.85kN werd de bout uit het Ertalon getrokken. Vervolgens werd het afgedraaid stuk doorboord waar de bout dan in paste. Een neopreenring werd voorzien om de verbinding waterdicht te krijgen. Op Figuur 3-32 (rechts) zijn de onderdelen van deze boutverbinding zichtbaar. Er werden drie analoge druktesten uitgevoerd (proefstukken K01, K02 en K03).

Figuur 3-32: Onderdelen van de boutverbindingen met Ertalon als vulmateriaal.

3.5.3.2.1 Scheurpatroon Het proefstuk dat hieronder gedetailleerd beschreven wordt, is proefstuk K01. De eerste scheur ontstond aan de onderrand van het boorgat en liep door tot aan de onderrand van het proefstuk. Scheur 2 ontstond aan de rechterbovenzijde van het boorgat. Kort daarna traden


65

scheuren 3a en 3b op en was het proefstuk bezweken. Het proefstuk bestond nu uit twee gedeelten die ter hoogte van scheur 3a aan elkaar hangen.

Figuur 3-33: Het scheurpatroon van proefstuk K01.

3.5.3.2.2 Bespreking resultaten In onderstaand grafiek wordt de belasting op de boutverbinding weergegeven in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing.

1,8

Scheur 2

1,6

Belasting [kN]

1,4

D Scheur 3

1,2

Scheur 1

1,0

C

0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Figuur 3-34: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor K01.

Proefstuk K02 vertoonde een analoog verloop en scheurpatroon als proefstuk K01. Het proefstuk K03 bezweek aan de inklemming en de zone rond het boorgat bleef intact. Een mogelijke verklaring hiervoor is het foutief inklemmen van het proefstuk. Samengevat geeft dit onderstaande tabel.


66

Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

K01

0.977

1.708

K02

0.942

1.621

K03

1.382

1.382

Gemiddeld

1.100

1.570

Tabel 3-8: Resultaten druktesten op proefstukken K01, K02 enK03.

Indien geen rekening gehouden wordt met het proefstuk K03, is de belasting waarbij de eerste scheur optreedt Fscheur ~0.96kN. Deze ligt iets lager dan de opgegoten boutverbinding voorzien van een stukje L-profiel (Fscheur ~1.10kN; zie Tabel 3-5). De maximale kracht Fmax vertoont een stijging (~1.66kN) in vergelijking met de opgegoten boutverbinding (Fmax ~1.53kN; zie Tabel 3-5).

3.5.3.3 Schroefverbinding voorzien van het vulmateriaal Ertalon/ PVC Het afgedraaid stuk Ertalon/ PVC werd ditmaal met een schroef bevestigd aan het stukje Lprofiel. Op Figuur 3-35 zijn de onderdelen van de schroefverbinding zichtbaar. Er werden vier drukproeven uitgevoerd. Twee op Ertalon als vulmateriaal (proefstukken SCH03 en SCH04) en twee op PVC als vulmateriaal (proefstukken SCH01 en SCH02).

Figuur 3-35: Onderdelen van de schroefverbindingen met Ertalon als vulmateriaal.


67

3.5.3.3.1 Scheurpatroon vulmateriaal Ertalon Het proefstuk dat hieronder beschreven wordt is SCH03. Net voor de maximale kracht Fmax bereikt werd, ontstonden de eerste scheuren. Deze ontstonden aan de bovenzijde van het boorgat. De eerste scheuren initieerden vervolgens kort daarop de scheuren die verschenen bij het scheurpatroon afgebeeld op onderstaande figuur. Het scheurpatroon is duidelijk gewijzigd.

Figuur 3-36: Scheurpatroon van proefstuk SCH03.

3.5.3.3.2 Bespreking resultaten vulmateriaal Ertalon De krachten bij het optreden van de eerste scheuren en de maximale kracht zijn zichtbaar op de onderstaande grafiek:

1,8

C

1,4 Belasting [kN]

D

Scheur 1

1,6

Fmax

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4

A

0,2 0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Figuur 3-37: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor SCH03.


68

Samengevat voor de twee proefstukken: Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

SCH03

1.514

1.644

SCH04

1.433

1.510

Gemiddeld

1.473

1.577

Tabel 3-9:Resultaten druktesten op proefstukken SCH03 en SCH04.

Uit het bovenstaande volgt dat Fscheur beduidend hoger is dan de tot nu toe bekomen waarden uit de reeds uitgevoerde proeven (Fscheur ~1.10kN; zie Tabel 3-5). De maximale kracht Fmax is iets gestegen (~1.53kN; zie Tabel 3-5). Het enige nadeel is dat het verschil tussen beiden is gedaald (traject C-D in Figuur 3-37).

3.5.3.3.3 Scheurpatroon vulmateriaal PVC De proefstukken SCH01 en SCH02 zijn bezweken in de inklemming. Dit betekent dat de boutverbinding sterker is dan de inklemming.

Figuur 3-38: Scheurpatroon van proefstuk SCH01.


69

3.5.3.3.4 Bespreking resultaten vulmateriaal PVC De onderstaande figuur vertoont een vloeiend verloop tot er breuk in de inklemming optreedt. 1,8 1,6

C

1,4

Fmax

Belasting [kN]

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8


Figuur 3-39: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor SCH03.

Samengevat voor de twee proefstukken geeft dit volgend resultaat: Proefstuk

Fmax [kN]

SCH01

1.534

SCH02

1.557

Gemiddeld

1.545

Tabel 3-10: Resultaten druktesten proefstukken SCH01 en SCH02.

Vergeleken met de opgegoten boutverbinding met een stukje L-profiel is de schroefverbinding met het PVC vulmateriaal een goede verbinding (Fscheur ~1.10kN; zie Tabel 3-5). Deze verbinding heeft ten opzichte van de andere boutverbindingen echter minder voordelen qua waterdichtheid en het opvangen van de toleranties.


70

3.5.3.4 Besluit tweede testreeks De resultaten van de sterkteproeven wijzen uit dat Fscheur en Fmax bij de opgegoten boutverbinding met ronde plaatjes iets lager ligt dan bij het gebruik van vierkante plaatjes. Het scheurpatroon van beide verbindingen vertoont een aantal gelijkenissen. Een mogelijke verklaring voor de sterktereductie is het verschil in oppervlakte tussen de vierkante en de ronde plaatjes. De schroefverbinding met PVC als vulmateriaal is een duidelijk ‘sterkere’ verbinding vergeleken met de voorgaande opgegoten boutverbindingen. Deze schroefverbinding heeft echter ten opzichte van de andere de volgende nadelen: -

Om de waterdichtheid te verzekeren, werd er gebruik gemaakt van neopreen ringen. Het is echter moeilijk deze verbinding waterdicht te krijgen. Bovendien wordt, door het aanspannen van de verbinding, de kans op scheuren groter (bij het uitvoeren van de kubus traden er al scheuren op bij het aandraaien van de schroef, zie Hoofdstuk 6: De uitvoering).

-

Voor het opvangen van de toleranties en het bevestigen van de schroef moet er een gat voorgeboord worden.

Aangezien de boutverbinding met ronde plaatjes meer mogelijkheden geeft op het niveau bout-bout dan de boutverbinding voorzien van vierkante plaatjes en een stukje L-profiel, werd geopteerd om met deze verbinding verder te werken.


71

3.5.4 Vierde testreeks: Uitbreiding van de testreeks In de derde testreeks werd de boutverbinding voorzien van ronde plaatjes met diameter 40mm (Figuur 3-29) besproken. In deze vierde testreeks worden binnen de resterende tijd een aantal bijkomende proeven besproken om toch de invloed van enkele parameters na te gaan. In een eerste fase werden druktesten uitgevoerd op proefstukken met een boorgat van 18mm. Het ronde stalen plaatje samen met de stalen ‘cilinder’ kregen een diameter van 45mm, waardoor dezelfde oppervlakte verkregen werd als bij de vierkante plaatjes. In de eerste testreeks kon besloten worden dat de waarden van Fscheur en Fmax duidelijk lager waren ten opzichte van de proefstukken met gecentreerde bout. De laagste waarde werd bekomen bij de proef waarbij de bout links zat (proefstuk TH02; Tabel 3-2). Daarom werd geopteerd om hier bijkomend twee druktesten (ES01 en ES02) uit te voeren waarbij de bout zich in het boorgat aan de linker of rechterzijde bevond. In een tweede fase werden er twee druktesten uitgevoerd op proefstukken met een boorgat van 25mm (GG03 enGG04). Het ronde stalen plaatje en de cilinder (met diameter 45mm), werden aan elkaar bevestigd door een bout met diameter 8mm. In een derde fase werd de bout van 8mm vervangen door een bout van 10mm. Er werden twee druktesten uitgevoerd (GG05 en GG06).

3.5.4.1 Resultaten van de druktesten met een rond plaatje met een diameter van 45mm en excentrische bout De proefstukken werden voorzien van een boorgat met een diameter van 18mm. De bout bevond zich aan de rechterzijde van het boorgat. De boutverbinding werd vervolgens geassembleerd met een rond plaatje met diameter van 45mm.

3.5.4.1.1 Scheurpatroon Het proefstuk dat hier beschreven wordt, is het proefstuk ES01. Het scheurpatroon vertoont een ‘waaierend’ verloop wat ook voorkomt bij het proefstuk met het ronde plaatje met een diameter van 40mm (Figuur 3-30). Op volgende figuur zijn de scheuren 1, 4a en 4b van het proefstuk ES01 te zien. Het proefstuk vertoonde geen scheuren in de inklemming.


72

Figuur 3-40: Scheurpatroon proefstuk ES01.

3.5.4.1.2 Bespreking resultaten In onderstaand belastings-vervormingsdiagram zijn de scheuren 1 en 4 aangeduid. De deeltrajecten A-C en C-D zijn zichtbaar. De knik B is hier niet aanwezig. 1,6

Scheur 1

1,4

Belasting [kN]

1,2

D C

Scheur 4

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7


Figuur 3-41: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor ES01.

Samengevat voor de andere proefstukken: Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

ES01

1.273

1.350

ES02

1.222

1.567

Gemiddeld

1.247

1.458

Tabel 3-11: Resultaten druktesten op proefstukken ES01 en ES02.


73

Uit bovenstaande tabel kan afgeleid worden dat, in vergelijking met de boutverbinding voorzien van ronde plaatjes met diameter 40mm (Tabel 3-7), Fscheur gestegen is van 0.97kN tot 1.25kN. Fmax is lichtjes afgenomen (1.46kN ~1.51kN). Alhoewel er bij de proefstukken rekening is gehouden met het excentrisch zitten van de bout (nadelig), zorgt een groter plaatje voor een stijging van Fscheur.

3.5.4.2 Resultaten van de druktesten met een boorgat van 25mm en een bout van 8mm In deze paragraaf worden twee druktesten besproken op proefstukken GG03 en GG04 met een boorgat in het gelamineerd glas van 25mm. Het ronde stalen plaatje en de stalen ‘cilinder’ (diameter 45mm) worden aan elkaar bevestigd door een bout met diameter 8mm. Het proefstuk GG03 wordt hieronder beschreven. Het scheurpatroon is analoog als hierboven (Figuur 3-40). Kort na het optreden van scheur 1 ontstonden de scheuren 4. In onderstaande grafiek wordt het belasting-vervormingsdiagram weergegeven. 1,6

D

Scheur 1

1,4

C

Belasting [kN]

1,2

Scheur 4

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

A

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Figuur 3-42: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor GG03.


74

Samengevat met het andere proefstukken geeft dit onderstaande tabel. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

GG03

1.317

1.433

GG04

1.147

1.421

Gemiddeld

1.232

1.427

Tabel 3-12: Resultaten druktesten op proefstukken GG03 en GG04.

Alhoewel er rekening gehouden is met het excentrisch zitten van de bout (nadelig) bij de boutverbinding voorzien van ronde plaatjes met diameter 45mm en boorgat 18mm (Tabel 3-11), ligt Fscheur in bovenstaande tabel in dezelfde grootteorde (~1.2kN); Fmax is lichtjes gedaald. Er treedt hier geen beduidende verbetering op.

3.5.4.3 Resultaten van de druktesten met een boorgat van 25mm en een bout van 10mm In deze paragraaf worden twee proeven besproken, die werden uitgevoerd op proefstukken met een boorgat van 25mm (GG05 en GG06). Het ronde stalen plaatje en de stalen ‘cilinder’ met diameter 45mm, werden aan elkaar bevestigd door een bout met diameter 10mm. Proefstuk GG06 wordt hieronder beschreven.

3.5.4.3.1 Scheurpatroon Scheur 1 en scheur 2 ontstonden analoog als bij de vorige proeven. Scheur 3 ontstond aan de onderzijde van het boorgat. Deze scheur kwam ook voor bij de proefstukken voorzien van een L-profiel (Figuur 3-17, p.51) en kan mogelijks verklaard worden door het kantelen van de bout in het boorgat. Uiteindelijk bezweek het proefstuk bij het optreden van scheuren 4. Deze ontstonden doordat de buigspanningen in het proefstuk te groot werden. Het proefstuk bestond uit verschillende stukken die ter hoogte van scheur 4a aan elkaar hingen met de PVBfolie.


75

Figuur 3-43: Scheurpatroon van het proefstuk GG06.

3.5.4.3.2 Bespreking resultaten In volgende grafiek wordt de belasting in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing weergegeven. 2,4

D

2,2

Scheur 3

2,0

Scheur 4

Belasting [kN]

1,8

Scheur 1

1,6 1,4 1,2

Scheur 2

C

1,0 0,8 0,6 0,4

A

0,2 0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13


Figuur 3-44: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor GG06.

Proefstuk GG05 vertoonde de scheuren 1, 2 en 3. De scheuren 4 vertoonden een ‘waaierend’ verloop (cfr. Figuur 3-30).


76

Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

GG05

1.678

1.764

GG06

1.365

2.287

Gemiddeld

1.522

2.025

Tabel 3-13: Resultaten druktesten op proefstukken GG05 enGG06.

Uit het bovenstaande kan afgeleid worden dat, in vergelijking met de vorige boutverbindingen Fscheur een duidelijke stijging vertoont (van +/- 1.2kN tot 1.5kN). Fmax is duidelijk ook gestegen (van +/- 1.5kN tot 2kN). Het verschil tussen Fmax en Fscheur is nog steeds +/- 0.5kN. De diameter van de bout heeft dus een grote invloed op de sterkte van de boutverbinding.

3.5.5 Besluit In de eerste testreeks werden vulmaterialen A en B met elkaar vergeleken. Beide materialen leverden ongeveer dezelfde resultaten qua sterkte, maar het vulmateriaal A bevatte voordelen qua hanteerbaarheid. Tevens bleek ook dat het niet gecentreerd zitten van de bout in het boorgat, door het opnemen van de toleranties op het boren, een nadelige invloed heeft op de sterkte. De laagste waarde werd bekomen wanneer de bout links of rechts in het boorgat zat. In de tweede testreeks werden waterdichtsheidsproeven uitgevoerd. Hieruit kon worden afgeleid dat het opgieten van het boorgat met vulmateriaal A en het voorzien van neopreen ‘plaatjes’, zowel belast als onbelast, voor een goede waterdichting zorgen. Het gebruik van een opgegoten boutverbinding zorgde voor dezelfde sterkte als de proeven uit de eerste testreeks. Bij het gebruik van de neopreen ‘plaatjes’ daalden Fscheur en Fmax echter en was het verschil tussen Fmax en Fscheur minimaal. Daarom werd besloten om verder te werken met de opgegoten boutverbinding. In de derde testreeks werden sterktetesten uitgevoerd in functie van de verbinding bout - bout. Het besluit hierbij was dat het gebruik van ronde plaatjes in plaats van vierkante plaatjes voor een licht daling zorgde van Fscheur. Een mogelijke verklaring hiervoor is de wijziging van het oppervlak (kleiner) van de stalen plaatjes. Fmax lag daarentegen in dezelfde grootteorde als de proefstukken uit de eerste en de tweede testreeks.


77

Vervolgens werden druktesten uitgevoerd op het vulmateriaal Ertalon en PVC. De schroefverbinding met het PVC vulmateriaal leverde de sterkste verbinding op, maar had enkele nadelen op het vlak van waterdichtheid en het opvangen van de toleranties. Aangezien de boutverbinding met ronde plaatjes meer mogelijkheden heeft op het niveau bout - bout dan de boutverbinding met vierkante plaatjes en een stukje L-profiel, werd geopteerd om met deze verder te werken en te optimaliseren. In de vierde testreeks werden enkele parameters van de verbinding met ronde plaatjes nagegaan. Door het vergroten van de oppervlakte van de ronde plaatjes, vertoonde Fscheur een duidelijke stijging, Fmax nam lichtjes af. Hierbij werd rekening gehouden met de excentriciteit. Vervolgens bleek dat het vergroten van het boorgat, geen beduidende verbetering vertoonde. Tenslotte kon uit deze testreeks besloten worden dat Fscheur en Fmax significant stegen door de boutdiameter te vergroten. De grootste sterkte (Fscheur ~1.52kN, Fmax ~2.0kN) werd bekomen bij de verbinding voorzien van ronde plaatjes met een diameter van 45mm, een boorgat van 25mm en een bout van 10mm. In Bijlage D wordt een overzicht gegeven van de uitgevoerde druktesten op de passende boutverbindingen


78

3.6 Druktesten op voorgespannen boutverbindingen 3.6.1 Algemeen Uit het onderzoek van D. Callewaert[6] bleek dat er met gelijmde en voorgespannen boutverbindingen goede resultaten geboekt kunnen worden. De proefstukken werden opgebouwd op basis van de inzichten verworven uit dit werk. Bij gelamineerd glas vertoont de PVB tussenlaag een kruipgedrag. Daarom wordt ter hoogte van de boutverbinding de PVB tussenlaag lokaal vervangen door aluminium dat wel kruipvast is. Dit aluminium moet tijdens het lamineerproces echter samen met de PVB tussenlaag aangebracht worden. Aangezien de productie voor dergelijk testmateriaal tijdrovend en duur is, werd voor een zelf samengestelde gelaagde glasopbouw geopteerd, zoals ook in het werk van D. Callewaert,[6]. Hierbij wordt de PVB-folie volledig weggelaten. Door geen PVB-folie te voorzien en enkel lokaal aluminium te voorzien ter hoogte van de boutverbinding, is het positieve effect na breuk van de PVB-folie niet zichtbaar. De aluminium plaatjes worden gelijmd op het glas. Dit is om glijding van de boutverbinding tegen te gaan. De voorgespannen boutverbindingen werden met dezelfde proefopstelling als de passende boutverbindingen getest (zie paragraaf 3.4: Proefopstelling)

3.6.2 De proefstukken De boutverbinding werkt op wrijving, en daarom is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de verschillende elementen ter hoogte van de boutverbinding niet kunnen verschuiven ten opzichte van elkaar. Bij de eerste reeks testen werd het aluminium daarom verlijmd op het glas. Hiervoor werd universele snellijm Loctite 401 1 gebruikt. De diameter van het boorgat speelt natuurlijk ook een rol. Aanvankelijk werd er gekozen om ook met een diameter van 18mm te werken naar analogie met de passende boutverbinding. Ook in het aluminium werden boorgaten voorzien van 18mm.

1

Loctite 401: De technische fiche van deze universele snellijm is te vinden in de Bijlage F.


79

De voorspanning wordt aangebracht door het aanhalen van een moer met een zeker aanhaalmoment. Dit aanhaalmoment wordt met een momentsleutel aangebracht. Het toelaatbare aanhaalmoment werd eerst experimenteel vastgesteld. In onderstaande figuur is de opbouw van het proefstuk weergegeven. Zoals reeds vermeld werden de aluminium plaatjes verlijmd aan het glas. Ter plaatse van de inklemming werd, tussen de glasplaten, ook een strook aluminium geplaatst zodat het proefstuk ingeklemd kon worden zonder de glasplaten tegen elkaar te duwen.

Figuur 3-45: Detail van de onderdelen van het proefstuk.


80

3.6.3 Experimentele bepaling van het aanhaalmoment Hoe groter het aanhaalmoment, hoe groter de voorspanning die op de boutverbinding zit. Er werd vooraf bepaald welke voorspanning de boutverbinding aankan. Om het maximale aanhaalmoment te bepalen, werd de boutverbinding op enkele plaatjes uit enkel glas gemonteerd en werd het aanhaalmoment opgevoerd. De dikte van de glasplaatjes was 4mm. De gebruikte momentsleutel had een minimum moment van 8Nm. Na een interval van één minuut werd het aanhaalmoment verhoogd van 8Nm tot 10Nm. Bij dit aanhaalmoment begaf het glas het. Voor de eerste testreeks werd daarom gewerkt met een aanhaalmoment van slechts 8Nm.

3.6.4 Eerste testreeks Bij de eerste reeks testen werd er gewerkt met floatglas van 4mm dik met een boorgat van 18mm. Voor de boutverbinding werd gebruik gemaakt van een voorspanbout met diameter 8mm. De boutverbinding werd vervolgens voorgespannen met een aanhaalmoment van 8Nm. In totaal werden er op deze manier vijf proefstukken gemaakt, namelijk VB01 tot en met VB05. Al deze proefstukken, behalve VB01 en VB03, bezweken reeds bij het voorspannen.

3.6.4.1 Scheurpatroon De proefstukken VB02, VB04 en VB05 werden niet getest omdat ze al bezweken waren. Op de onderstaande figuur zijn enkele scheuren weergegeven.

(a)

(b)

(c)

Figuur 3-46: Scheuren ter hoogte van het boorgat in proefstukken VB02 (a), VB04 (b) en VB05 (c).


81

De scheuren vertrokken steeds vanaf de rand van het boorgat en liepen allen door tot aan de glasrand. De scheur vertrok steeds op een andere locatie. De oorzaak hiervan kan een zwakte zijn aan de rand van het boorgat, die ontstond door het boorproces. Proefstuk VB01 en VB03 werden wel met succes voorgespannen en ook getest. Het scheurpatroon van proefstuk VB03 is weergegeven op Figuur 3-47. Het blauwe en rode kruis werden op voorhand aangebracht om nadien de scherven terug samen te stellen om zo de breuklijnen te kunnen achterhalen. Op de figuur is ook de plaats van de inklemming aangeduid.

VB03a - buitenplaat

VB03b - binnenplaat

Figuur 3-47: Scheurpatroon van het proefstuk VB03.

Wat opvalt is dat er geen scheuren ontstonden ter hoogte van het boorgat. De rand van het gat is dus niet bezweken onder de voorspanning en de boutverbinding heeft dus standgehouden. Dit wijst op een heel goede boutverbinding Wanneer het proefstuk bezweek, viel het een halve meter naar beneden aangezien er geen PVB folie aanwezig was die het glas bij elkaar hield. Bij het vallen van het proefstuk kwamen er daardoor nog scheuren bij door de landing.


82

3.6.4.2 Bespreking van de resultaten De resultaten van de druktest worden besproken aan de hand van proefstuk VB01. Het proefstuk werd analoog belast als bij de druktest op de passende boutverbinding. Hieronder is het resultaat weergegeven van deze proef aan de hand van een grafiek die de belasting op de verbinding in functie zet van de gemiddelde horizontale verplaatsing.

0,8

Belasting [kN]

0,6

Scheur Scheur

0,4

0,2

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


Figuur 3-48: Kracht op de voorspanverbinding in functie van de horizontale verplaatsing (VB01).

Kort na het optreden van de eerste waarneembare scheur (0.35kN), volgde reeds een volgende scheur. Het proefstuk bezweek volledig bij 0.74kN. De scheuren die aangeduid zijn op de grafiek zijn de scheuren die visueel waarneembaar waren. Het is mogelijk dat er in de inklemming ook nog scheuren optraden tijdens de proef. De kracht waarbij de eerste scheur optrad (Fscheur) en de kracht waarbij het proefstuk bezweek (Fmax), zijn in de tabel op de volgende pagina weergegeven voor zowel VB01 en VB03.


83

Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

Glasdikte [mm]

VB01

0.35

0.74

2 x 4mm

VB03

-

0.95

2 x 4mm

1.69

-

Gemiddeld

Tabel 3-14: Drukproeven op de eerste reeks voorgespannen verbindingen.

Deze proefstukken scheurden vrij snel, waardoor deze boutverbinding niet bruikbaar is. De boutverbinding moet dus aangepast worden om een sterkere betrouwbare boutverbinding te verkrijgen. Een mogelijke verklaring voor het feit dat de meeste van de proefstukken zo snel gescheurd zijn, kan de volgende zijn [7]: de bout werd voorgespannen en gaf de voorspankracht door aan het stalen plaatje en het hoekprofiel. Het zijn dus deze twee elementen die op het glas drukten via het aluminium. Glas heeft een voldoende grote druksterkte, maar aan de rand van het boorgat kan een verzwakking ontstaan zijn door het boren. Het zou dus kunnen dat er door de aangelegde voorspanning teveel op de glasrand van het boorgat werd geduwd en het glas dus sneller bezweek. In een tweede reeks testen werd daarom de diameter van het boorgat verkleind. Aangezien de toleranties ook in het profiel kunnen opgenomen worden, vormt een kleiner boorgat geen probleem.

3.6.5 Tweede testreeks Bij deze reeks testen werd er opnieuw gewerkt met een diameter van de bout van 8mm. Het boorgat werd echter verkleind tot een diameter van 10mm. Er was nog een speling van 2mm tussen de bout en het boorgat. Om ervoor te zorgen dat de boutverbinding als een zuivere voorspanverbinding zou werken, dient het boorgat steeds iets groter te zijn dan de boutdiameter. Er werden drie proefstukken gemaakt VB06, VB07 en VB08. De proefstukken werden opgebouwd uit glasplaten van 4mm dik, enkel proefstuk VB08 werd opgebouwd uit twee glasplaten van 6mm dik. Opnieuw werden de bouten voorgespannen met een moment van 8Nm. VB07 vertoonde reeds een klein scheurtje door het voorspannen maar werd toch verder beproefd.


84

3.6.5.1 Scheurpatroon Het scheurpatroon wordt besproken aan de hand van het proefstuk VB06. De andere proefstukken vertoonden een gelijkaardig scheurpatroon.

VB06a - binnenplaat

VB06b - buitenplaat


Bij dit proefstuk trad de scheur niet op in de inklemming maar ongeveer halfweg de glasplaten. Dit kan verklaard worden door de lokale spanningen opgewekt door het optredend moment. Het proefstuk vertoonde opnieuw enkele andere scheuren, die te wijten zijn aan het vallen van het proefstuk. Wat ook nog opvalt, is dat er ditmaal wel scheuren vertrokken zijn aan het boorgat. Onderstaande figuur geeft hier een detail van. Dit kan dus betekenen dat de rand van het boorgat te veel belast was, maar de scheuren kunnen eventueel ook ontstaan zijn tijdens het vallen van het proefstuk.

VB06a

VB06b

Figuur 3-50: Boorgaten met scheuren van het proefstuk VB06.


85

3.6.5.2 Bespreking van de resultaten Ook de resultaten worden besproken aan de hand van het proefstuk VB06. De belasting in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing is weergegeven in de onderstaande grafiek.

0,6

Belasting ]kN]

0,4

0,2

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11



De eerste en meteen ook laatste scheuren traden op bij een belasting van 0.59kN, waarbij het proefstuk bezweek. In onderstaande tabel zijn de waarden van de aangebrachte belasting bij de eerst scheur en bij de maximale kracht weergegeven. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

Glasdikte [mm]

VB06

-

0.59

2 x 4mm

VB07

-

0.79

2 x 4mm

VB08

1.4

1.67

2 x 6mm

Tabel 3-15: Drukproeven op de tweede reeks voorgespannen verbindingen.

Het verkleinen van het boorgat heeft weinig geholpen. Het kan dus zijn dat de voorspanning op het boorgat nog te groot is.


86

De voorspanning P voldoet aan de volgende formule bij staalconstructies 1, waarbij M het aanhaalmoment is, d de boutdiameter en α een wrijvingscoëfficiënt 2.

P=

M α ⋅d

Het aanhaalmoment M verlagen, is in theorie mogelijk maar is geen oplossing in de praktijk aangezien de momentsleutel minimum 8Nm aanbrengt. De diameter van de bout vergroten kan wel een oplossing bieden, maar dit zorgt wel voor een lagere voorspanning. In de derde reeks testen werd er daarom gewerkt met een boutdiameter van 12mm en een boorgat dat iets groter is, namelijk 15mm (Er was geen boorkop beschikbaar van 14mm).

3.6.6 Derde testreeks Voor de derde testreeks werden vier proefstukken getest (VB09 tot en met VB12). Deze werden aangehaald met een moment, samengevat in onderstaande tabel. Proefstuk

Aanhaalmoment [Nm]

Glasdikte [mm]

VB09

15

2 x 4mm

VB10

8

2 x 4mm

VB11

10

2 x 4mm

VB12

10

2 x 4mm

Tabel 3-16: Overzicht van de aanhaalmomenten van de proefstukken uit de derde testreeks.

Proefstuk VB09 werd gebruikt om na te gaan welke voorspanning de boutverbinding nu kan opnemen. Het glas scheurde tijdens het aanhalen van de bout van 10Nm tot 15Nm. VB10 werd met succes voorgespannen tot 8Nm. VB11 en VB12 werden aangehaald met een moment van 10Nm maar VB11 scheurde onder deze voorspanning. Enkel de proefstukken VB10 en VB12 werden met een drukproef getest.

1

Vandepitte D., Berekening van Constructies - Boekdeel II - Hoofdstuk 22: Voorgespannen-boutverbindingen &

Hoofdstuk 23: Verbindingen met passende bouten of met klinknagels. E. Story-Scientia. Gent (1979), p. 49-85. 2

De wrijvingscoëfficiënt α, is een empirische constante bij een bepaalde samenstelling van een verbinding (voor

staalconstructie meestal gelijk aan 0,198).


87

3.6.6.1 Scheurpatroon Het scheurpatroon wordt besproken aan de hand van proefstuk VB10. Dit scheurpatroon is hieronder weergegeven.

VB10a - buitenplaat

VB10b - binnenplaat

Figuur 3-52: Scheurpatroon van het proefstuk VB10

Opnieuw traden de scheuren op ter hoogte van de inklemming. Langs de kant van het hoekprofiel (bij plaat VB10b), was er een horizontale scheur waarneembaar. Deze scheur lag net boven de boutverbinding en is te wijten aan het vallen van het proefstuk. In de plaat VB10a ontstond toch nog een scheur ter hoogte van het boorgat. Dit kan erop wijzen dat er nog steeds een te grote voorspanning gerealiseerd werd op de rand van het gat.

3.6.6.2 Bespreking van de resultaten De resultaten van proefstuk VB12 worden besproken aan de hand van de grafiek op volgende pagina. Opnieuw werd de belasting op de boutverbinding uitgezet in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing.


88

Belasting [kN]

0,6

0,4

0,2

0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14



Er werd een maximale belasting bereikt van 0.61kN. Er waren geen scheuren visueel waarneembaar. De resultaten van

de geteste proefstukken worden weergegeven in de

onderstaande tabel. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

Glasdikte [mm]

VB10

-

0.58

2 x 4mm

VB12

-

0.61

2 x 4mm

Gemiddelde

-

0,59

-

Tabel 3-17: Drukproeven op vierde reeks voorspanverbindingen

Het verloop van de kracht in functie van de verplaatsing verloopt gelijkaardig als bij voorgaande proeven. Door de voorspanning te verlagen met behulp van een dikkere bout, werden geen betere resultaten bekomen. In een laatste testreeks werd nagegaan of de dikte van het glas een grote invloed heeft op de sterkte van de boutverbinding.


89

3.6.7 Vierde testreeks Bij de laatste proefreeks werd er gebruik gemaakt van floatglas van 8mm dik. Bij deze reeks werd het staal bovendien aan het aluminium verlijmd en het aluminium dan weer aan het glas. Er werd ook gekeken of het een verschil maakt of het aluminium aansluit aan de bout of niet. Door het staal en het aluminium te verlijmen en bovendien het aluminium aansluitend te maken aan de bout, worden mogelijke glijvlakken in de boutverbinding vermeden. Er werd gewerkt met een diameter van het boorgat van 12mm en bouten van 10mm diameter. Er werden zes proefstukken gemaakt waarvan de eigenschappen in onderstaande tabel worden weergegeven.

Proefstuk

Aanhaalmoment [Nm]

Glasdikte [mm]

φ alu min ium [mm]

VB13

>20

2 x 8mm

8

VB14

20

2 x 8mm

18

VB15

20

2 x 8mm

8

VB16

20

2 x 8mm

8

VB17

20

2 x 8mm

8

VB18

20

2 x 8mm

8

Tabel 3-18: Overzicht van de proefstukken van de vierde proefreeks.

Bij het eerste proefstuk VB13 kon meer dan 20Nm worden aangebracht. Er werd gekozen om het proefstuk niet verder voor te spannen maar te stoppen en het te beproeven. De andere proefstukken werden voorgespannen tot 20Nm. Proefstuk VB18 bezweek na een half uur onder een voorbelasting van 20Nm en werd niet meer verder getest. Een mogelijke verklaring hiervoor kan zijn dat een materiaal begon te kruipen.


90

3.6.7.1 Scheurpatroon De scheurvorming wordt besproken aan de hand van het proefstuk VB15. De boutverbinding werd voorgespannen tot 20Nm

VB15a - buitenplaat

VB15b - binnenplaat


Het proefstuk vertoonde een analoog breukpatroon als de voorgaande testreeksen. Er trad een scheur op ter hoogte van de inklemming. Deze scheur waaierde verder uit en is te wijten aan bereiken van het maximale moment van de glasplaat. In het boorgat van plaat VB15a zat er ook een scheur. Dit was ook zo bij de glasplaat VB17b. De andere boorgaten zijn intact gebleven. Deze scheuren zijn waarschijnlijk ontstaan door het vallen van het proefstuk uit de opstelling. Aangezien de boorgaten intact zijn gebleven, wijst dit op een zeer sterke boutverbinding.

3.6.7.2 Bespreking van de resultaten Op de volgende pagina wordt de grafiek weergeven die de belasting uitzet in functie van de horizontale verplaatsing voor proefstuk VB15.


91

3,2

Scheur

3 2,8 2,6 2,4

Belasting [kN]

2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



De eerste waarneembare scheur trad voor het proefstuk VB15 op bij Fscheur = 2.5kN. Er werd een veel grotere maximale sterkte behaald: Fmax = 2.18kN. De resultaten van de proeven VB13 tot en met VB17 staan samengevat in de onderstaande tabel. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

VB13

-

2.18

VB14

-

2.21

VB15

2.50

3.03

VB16

1,55

1.65

VB17

-

2.43

Gemiddeld

2.3

Tabel 3-19: Drukproeven op vierde reeks voorspanverbindingen.

De kracht waarbij de eerste waarneembare scheur optrad, is iets hoger dan bij de vorige testreeks. De maximaal behaalde sterktes daarentegen zijn wel merkelijk groter. Dit kan komen door de grotere glasdikte van de proefstukken.


92

Bij proefstuk VB14 werd er gebruik gemaakt van aluminium met een grotere diameter dan de bout. De sterkteresultaten van dit proefstuk waren minder goed dan het proefstuk VB15 waarbij het aluminium passend rond de bout zat. Om een goede, sterke boutverbinding te bekomen, werd er bij proefstuk VB16 en VB17 bijgevolg ook gewerkt met aluminium dat passend rond rond de bout zat.

3.6.7.3 Besluit In de eerste testreeks werd er gewerkt met een diameter van 18mm in glas van dikte 4mm en een aanhaalmoment van 8Nm. Drie van de vijf proefstukken bezweken reeds onder de voorspanning. Een mogelijke verklaring hiervoor kan zijn dat de rand van het boorgat teveel werd belast. Daarom werd het boorgat in een tweede testreeks verkleind tot 10mm. Bij deze testreeks konden er twee van de drie proefstukken getest worden. Na het demonteren van de boutverbinding bleek dat er toch nog scheuren waren ontstaan aan de rand van het boorgat. Daarom werd de diameter van de bout vergroot in een derde testreeks tot 12mm. Hierop kon een aanhaalmoment aangebracht worden van 10Nm. De sterkteresultaten van deze testreeks gaven echter niet het verhoopte resultaat. In een laatste testreeks werd daarom gewerkt met een glasdikte van 8mm en een bout met diameter 10mm. Het staal werd bovendien ook verlijmd op het aluminium. Bij deze laatste testreeks werden grotere sterktes opgemeten. De belasting bij het optreden van de eerste scheur lag duidelijk hoger dan bij de proeven verricht op de passende boutverbinding voorzien van een L-profiel (~1.11kN; Tabel 3-5, p.59). De maximale breuksterkte van deze boutverbinding was wel groter dan die voor deze passende boutverbinding . Het grootste probleem bij de uitgevoerde proeven was het aanbrengen van het aanhaalmoment zonder dat er zich reeds scheuren voordoen. Een mogelijke oplossing hiervoor bestaat er misschien in om de voorspanning niet op de rand van het boorgat te voorzien maar iets verder


93

af,[7]. Ook de dikte van het aluminium en staal spelen een rol bij de sterkte van de boutverbinding 1. Indien de voorspanverbinding gebruikt zou worden in het drijvend element, dient de PVBfolie lokaal vervangen te worden door een kruipvast materiaal zoals bijvoorbeeld aluminium. Aangezien het echter de bedoeling is om ook een schaalelement te bouwen, werd de voorspanverbinding niet verder uitgewerkt, hoewel de voorspanverbinding zeer goede resultaten gaf. Het inlamineren van aluminium was immers niet mogelijk in het labo. Een overzicht van de proefstukken van de voorgespannen verbindingen is beschikbaar in de Bijlage E.

1


Boutverbindingen. Laboratorium voor Modelonderzoek. Universiteit Gent. Gent (2006). p69


94

3.7 Trektesten op een passende boutverbinding Bij verschillende, aan elkaar geschakelde drijvende elementen worden er krachten overgedragen

via

de

koppelingen.

Deze

koppelingen

worden

bevestigd

op

de

boutverbindingen van het glazen element waardoor de randplaten van de elementen belast worden (zie Hoofdstuk 2:Het Ontwerp). Daarom werd de proefopstelling voor de druktesten omgebouwd naar een proefopstelling voor trektesten. Zo kon de boutverbinding belast worden door een dwarskracht en een moment ten gevolge van de excentriciteit.

3.7.1 Proefopstelling De proefopstelling bestaat opnieuw uit drie delen: het proefstuk met de boutverbinding (links), de tegenconstructie (rechts) en de belastingsconstructie (midden).

Figuur 3-56: Voorstelling van de proefopstelling voor de trektesten.


95

Het proefstuk werd bovenaan op analoge wijze ingeklemd als bij de druktesten. Om te verhinderen dat het proefstuk tijdens het belasten uit de inklemming getrokken zou worden, werd het samen met de aluminiumplaatjes in de inklemming verlijmd. De tegenconstructie bestond uit een krik om de stalen koker horizontaal te kunnen positioneren. De stalen koker werd met kogels op de tegenconstructie en de boutverbinding gelegd. Die stalen koker was scharnierend verbonden met de meetring. Er werd in de draadstang een trekkracht opgebouwd door geleidelijk aan een wartel op de twee stukjes van de draadstang te draaien. Onderaan werd de draadstang verbonden met een IPN-profiel door een geleidingswiel zodanig dat een horizontale verplaatsing mogelijk werd en de draadstang vertikaal bleef. Er werden twee horizontale verplaatsingsmeters op het proefstuk geplaatst ter hoogte van de boutverbinding.

Figuur 3-57: Werkelijke proefopstelling voor de trektesten.

3.7.2 Testreeks Op het moment van het boren van de gaten in de proefstukken voor deze testreeks, waren de resultaten van de vierde testreeks op passende boutverbindingen nog niet gekend. De keuze werd toen gemaakt om de trektesten uit te voeren op proefstukken met boorgaten van 18mm. Er werden enkel testen gedaan op de passende boutverbinding. De boorgaten van de proefstukken (TR01 en TR02) werden voorzien van het vulmateriaal A en een boutverbinding met ronde plaatjes met een diameter van 40mm. Aan de hand van de bekomen resultaten kan dan een schatting gemaakt worden van de belasting waarbij de eerste Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

96

scheuren optreden en wanneer het proefstuk bezwijkt. Het proefstuk dat hieronder besproken wordt, is proefstuk TR02.

3.7.2.1 Scheurpatroon De scheuren 1 kwamen voor in de buitenplaat en ontstonden ter hoogte van de zijranden van het boorgat. Deze scheuren kunnen op een analoge manier verklaard worden als bij de druktesten. De scheuren kwamen voor in de plaat waar de grootste buigspanningen voorkwamen, namelijk de buitenplaat. Dat de scheur aan de zijranden van het boorgat vertrok, kan mogelijks verklaard worden door het feit dat ten gevolge van de belasting het boorgat van een cirkelvorm naar een ovaalvorm vervormd werd. De scheuren 4 traden zowel op in de binnenplaat als in de buitenplaat. Een aantal van deze scheuren werden geïnitieerd door de scheuren 1. Andere ontstonden aan de rand van het ronde plaatje door lokaal hogere spanningen. Het proefstuk bestond uit verschillende stukken die ter hoogte van scheur 4a aan elkaar hingen met de PVB folie. Na het optreden van de scheuren 4 was het proefstuk bezweken.

Figuur 3-58: Het scheurpatroon van de verbinding belast op trek (proefstuk TR01).

3.7.2.2 Bespreking resultaten In volgende grafiek wordt de belasting weergegeven in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing. De curve vertrekt niet vanuit uit de oorsprong. Dit komt doordat de helft van het eigengewicht van de stalen koker, de draadstang en de meetring bij de gemeten waarden van de meetring werd opgeteld. Het traject A-C vertoont een lineair verloop tot het optreden van de eerste scheur. Het traject C-D vertoont geen continu verloop maar bevat een aantal sprongen. Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

97

1,4

D 1,2

Scheur 4

Belasting [kN]

1

0,8

Scheur 1 0,6

C 0,4

0,2

A

0 0

1

2

3

4

5

6

Gemiddelde horizontale verpalatsing [mm]

Figuur 3-59: Kracht op boutverbinding in functie van de gemiddelde horizontale verplaatsing voor TR02.

Samengevat voor de andere proefstukken levert dit volgende resultaten. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

TR01

0.527

1.314

TR02

0.652

1.355

Gemiddeld

0.589

1.333

Tabel 3-20: Resultaten proefstukken TR01 en TR02.

Wanneer bovenstaande resultaten vergeleken worden met de proefresultaten bekomen bij druktesten op dezelfde boutverbinding (Fscheur ~0.97kN en Fmax ~1.51kN; zie Tabel 3-7), treedt er een duidelijke daling op van Fscheur en Fmax. Een mogelijke oorzaak hiervan is dat bij de trektesten de onderrand van het proefstuk belast wordt en niet de bovenrand, zoals bij de drukproeven. Hierdoor is er minder glasdekking aanwezig. Dit heeft tot gevolg dat de krachten die via de boutverbinding in het proefstuk geleid worden, minder goed verdeeld kunnen worden en er lokaal hogere spanningen kunnen optreden.


98

3.8 Voorstel voor de uiteindelijke boutverbinding 3.8.1 Inleiding In het Hoofdstuk 2:Het Ontwerp werden er verschillende voorstellen gedaan voor mogelijke boutverbindingen. Daarbij werd een onderscheid gemaakt tussen een voorgespannen of een passende boutverbinding. Bij de passende boutverbinding werd de ruimte tussen de bout en het boorgat opgevuld met een drukvast materiaal. In dit werk werden twee materialen getest. Op basis van enkele proeven werd gekozen om met het vulmateriaal A verder te werken. Een ander belangrijk aspect bij het ontwerp van de boutverbinding is de waterdichtheid. Er werden verschillende oplossingen voor de waterdichtheid voorgesteld en getest. Van de boutverbindingen die waterdicht bleken werd de invloed op de sterkte van de wijzigingen gecontroleerd. Hieruit werd besloten dat de bouten het best opgegoten konden worden. Vervolgens werd gekeken naar alternatieve bout - bout verbindingen. Boutverbindingen met de vulmaterialen Ertalon en PVC werden ontworpen en getest. De schroefverbinding met het vulmateriaal PVC gaf goede sterkteresultaten, maar had nadelen ten opzichte van de andere boutverbindingen op het vlak van waterdichtheid en het opvangen van toleranties. Aangezien de boutverbinding met ronde plaatjes meer alternatieven geeft op het niveau bout - bout dan het stukje L-profiel, werd er geopteerd om met deze boutverbinding verder te werken. Daaropvolgend werd de invloed van enkele parameters nagegaan voor de gekozen boutverbinding. Hieruit kon besloten worden dat het vergroten van de oppervlakte van de ronde plaatjes en de boutdiameter een positief effect had op de sterkte. Ook de voorgespannen boutverbinding werd getest op drukkrachten. De invloed van de grootte van de bout, de grootte van boorgat, de dikte van het glas en de voorspanning werden nagegaan. Hieruit kon besloten worden dat er goede boutverbindingen gevormd konden worden mits de voorspanning aangebracht werd zonder dat er zich reeds scheuren voordeden. Alhoewel deze voorgespannen boutverbinding goede sterkteresultaten gaf, werd toch geopteerd voor een passende boutverbinding. Bij het gebruik van een voorgespannen verbinding, dient de PVB-folie namelijk lokaal vervangen te worden door een kruipvast materiaal zoals bijvoorbeeld aluminium. Bovendien bleek uit de uitgevoerde proeven dat het aanbrengen van de voorspanning dikwijls gepaard ging met het ontstaan van scheuren in het glas. Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

99

3.8.2 Een geïsoleerd element In Bijlage B werden de krachten op de boutverbindingen berekend voor een geïsoleerd element samengesteld uit glasplaten van gelamineerd glas 88.1. Een kracht van 1.621kN werd gerealiseerd wanneer een persoon van 100kg op één been bovenop de boutverbinding stond (héél nadelige belastingstoestand). Bij de berekening werd bovendien rekening gehouden met een partiële veiligheidscoëfficiënt van 1.5 voor de persoon en 1.35 voor het eigengewicht. De druktesten werden uitgevoerd op proefstukken van gelamineerd glas 66.1 en de hefboomsarm van het aangebracht moment was 48mm (zie Figuur 3-29). Het element is samengesteld uit glasplaten van gelamineerd glas 88.1. Er werden echter geen proefstukken getest bestaande uit gelamineerd glas 88.1. Uit de druktesten bij voorgespannen boutverbindingen bleek dat de dikte van het glas een beduidende positieve invloed had op de sterkte van de boutverbinding (zie paragraaf 3.6.7: Vierde testreeks). De boutverbinding werd vervolgens verschaald volgens de glasdikte en is te zien op onderstaande figuur. Het gevolg hiervan is dat de randplaten belast worden door een drukkracht maar ook met een groter moment (hefboomsarm wordt 64mm). Er werden echter geen proefstukken getest om de invloed van het moment op sterkte van de boutverbinding na te gaan (dit zou neerkomen op het wijzigen van de hefboomsarm tijdens de druktesten).

Figuur 3-60: De boutverbinding van het uiteindelijk element.


100

Aan de hand van de resultaten bekomen uit paragraaf 3.5.4: Vierde testreeks: Uitbreiding

van de testreeks, kan nu een veilige schatting gemaakt worden van de uiteindelijke sterkte van de boutverbinding. De volgende drie stappen werden daarbij doorlopen: 1) Uit de resultaten van de druktesten op de passende boutverbinding voorzien van ronde plaatjes (Tabel 3-7, Tabel 3-11, Tabel 3-12 en Tabel 3-13) kan het volgende besloten worden: -

De sterkste boutverbinding die bekomen werd, is de boutverbinding voorzien van ronde plaatjes met een diameter van 45mm en een bout van 10mm. De belasting waarbij de eerste scheur optrad Fscheur is 1.522kN.

-

Door de diameter van de bout te laten toenemen van 8mm tot 10mm, wordt een sterktevermeerdering van Fscheur verkregen van 15.5% (de ronde plaatjes hebben een diameter van 45mm).

-

Door de diameter van de ronde plaatjes te laten toenemen van 40mm tot 45mm, wordt een sterktevermeerdering van Fscheur verkregen van 28% (de diameter van de bout is 8mm). Deze sterktevermeerdering zal in werkelijkheid hoger liggen aangezien er rekening gehouden is met het excentrisch zitten van de bout in het boorgat.

2) Aangezien de testreeks beperkt is (wegens tijdsgebrek), zullen de waarden op een veilige manier geëxtrapoleerd worden: -

Indien verondersteld wordt dat de ronde plaatjes een diameter van 45mm hebben, wordt door de diameter van de bout te laten toenemen van 10mm tot 13mm, veilig een sterktevermeerdering van 15% verondersteld. De belasting waarbij de eerste scheur optreedt, wordt 1.750kN (1.522kN x 1.15).

-

Indien vervolgens de diameter van de ronde plaatjes toeneemt van 45mm tot 60mm kan een veilige sterktevermeerdering verondersteld worden van 40%. De belasting waarbij de eerste scheur optreedt, wordt 2.450kN.

-

Hierbij werd geen rekening gehouden met de wijziging van dikte van de glasplaten (gelamineerd glas 66.1).

3) Indien de berekende puntkracht P van 1.621kN aangrijpt op de boutverbinding van het element, wordt de randplaat belast met een kracht P1 van 1.621kN en een moment MP van 0.10375kNm (1.621kN x 0.064m). Dit wordt verduidelijkt in de volgende figuur. Hoofdstuk 3:Boutverbindingen

101

Figuur 3-61: Belasting van de randplaat tengevolge van een puntkracht P op de boutverbinding.

4) De proefstukken uit gelamineerd glas 66.1 die getest werden tijdens de druktesten, hadden een hefboomsarm van 48mm. Indien die proefstukken met een moment van 0.10375kN belast worden, moet er een drukkracht van 2.162kN op de boutverbinding aangebracht worden. Aangezien deze waarde kleiner is dan 2.450kN, de geëxtrapoleerde belasting waarbij de eerste scheur optreedt (bij gelamineerd glas 66.1), kan besloten worden dat de boutverbinding voldoet.

3.8.3 Twee elementen aan elkaar gekoppeld In Bijlage C werden de maximale krachten op de randplaten van het element berekend, voor de beschouwde belastingscombinaties, wanneer twee elementen aan elkaar geschakeld werden over hun kortste en langste zijde. De resultaten van de berekeningen worden weergegeven in Tabel 3-21. Hierbij worden zes gevallen beschouwd en worden de conventies gebruikt zoals voorgesteld in Figuur 3-62. Geval Kracht F [kN]

Moment M [kNm]

1

-0.402

0.0161

2

1.132

0.0451

3

0.853

0.0563

4

1.035

-0.0414

5

0.307

-0.0123

6

-0.238

0.0941

Tabel 3-21: Maximale reactiekrachten en momenten in de randplaten.


102

Figuur 3-62: Conventies belasting randplaat.

In een volgende stap wordt een poging ondernomen om de maximale krachten op de randplaten te vergelijken met de resultaten van de uitgevoerde druk- en trektesten. Zo kan een veilige schatting gemaakt worden of de randplaten van het element deze krachten aankunnen. Aangezien de ronde plaatjes van de boutverbinding aan beide zijden van de randplaten identiek zijn, kunnen de zes gevallen van Tabel 3-21 vereenvoudigd worden tot de gevallen a, b en c. Dit wordt verduidelijkt in Figuur 3-63. De gevallen b en c komen overeen met de druktesten, weliswaar met andere hefboomsarmen. De hefboomsarmen worden bekomen door de maximale momenten M op de randplaten te delen door de overeenkomstige krachten F (Tabel 3-21). Een analoge redenering kan toegepast worden voor het geval a, wat overeenkomt met een trektest. De uitgevoerde druk- en trektesten werden toegepast op proefstukken van gelamineerd glas 66.1 en de hefboomsarm van het aangebrachte moment was 48mm (zie Figuur 3-29). Er werden echter geen proefstukken getest bestaande uit gelamineerd glas 88.1 en de invloed van het moment op de sterkte van de boutverbinding werd niet nagegaan wegens tijdsgebrek.


103

a)

b)

c)

Figuur 3-63: Vereenvoudiging van de zes uiterste gevallen van Tabel 3-62 tot geval a, b en c.

3.8.3.1 De gevallen b en c Een analoge redenering als in paragraaf 3.8.2: Een geïsoleerd element, kan hierbij gevolgd worden. Daarbij werd door het vergroten van de bout en de oppervlakte van de ronde plaatjes, op een veilige manier een geëxtrapoleerde drukkracht bekomen waarbij de eerste scheur optrad in de proefstukken. Voor een proefstuk bestaande uit gelamineerd glas 66.1 en voorzien van een passende boutverbinding met ronde plaatjes van 60mm en een bout van 13mm was deze drukkracht 2.450kN. De grootste drukkracht F met bijhorend moment M, en het grootste moment M met bijhorende drukkracht F (zie Tabel 3-21) worden voor de gevallen b en c weergegeven in onderstaande tabel: Geval Kracht F [kN]

Moment M [kNm]

2

1.132

0.0451

3

0.853

0.0563

Tabel 3-22: Maximale krachten en momenten in de randplaten voor de gevallen b en c.


104

Hierbij wordt de volgende redenering gevolgd: -

De drukkracht van 1.132kN (Tabel 3-22) is kleiner dan de geëxtrapoleerde drukkracht (2.450kN). De proefstukken uit gelamineerd glas 66.1 die getest werden tijdens de druktesten hadden een hefboomsarm van 48mm. Het moment van 0.0451kNm (Tabel 3-22) is kleiner dan het moment 0.0544kNm. Dit moment wordt bekomen door de drukkracht F (1.132kN) te vermenigvuldigen met de hefboomsarm van de druktesten (48mm).

-

Door het moment M van 0.0563kNm (Tabel 3-22) te delen door de hefboomsarm van de druktesten (48mm) wordt een drukkracht van 1.129kN bekomen. Deze is ook kleiner dan de geëxtrapoleerde drukkracht (2.450kN).

-

Daaruit kan op een veilige manier besloten worden dat de randplaten de belasting voor de gevallen 2, 3, 4 en 5 kunnen opnemen.

3.8.3.2 Het geval a Indien een analoge veilige redenering gevolgd wordt, moet een proefstuk uit gelamineerd glas 66.1 met een boorgat van 25mm, ronde plaatjes van 60mm en een bout van 13mm de berekende maximale krachten op de randplaten van het element voor het geval a weerstaan. De grootste trekkracht F met bijhorend moment M, en het grootste moment M met bijhorende trekkracht F (zie Tabel 3-21) worden voor het geval c weergegeven in onderstaande tabel: Geval Kracht F [kN]

Moment M [kNm]

1

-0.402

0.0161

6

-0.238

0.0941

Tabel 3-23: Maximale krachten en momenten in de randplaten voor het geval a.

Hierbij wordt de volgende redenering gevolgd: -

De trekkracht van 0.402kN (Tabel 3-23) moet kleiner zijn dan de geëxtrapoleerde trekkracht voor de trekproeven. De proefstukken uit gelamineerd glas 66.1 die getest werden tijdens de trektesten hadden een hefboomsarm van 48mm. Het moment van 0.0161kNm (Tabel 3-23) is kleiner dan het moment 0.0193kNm. Dit moment wordt


105

bekomen door de trekkracht F (0.402kN) te vermenigvuldigen met de hefboomsarm van de trektesten (48mm). -

Door het moment M van 0.0941kNm (Tabel 3-23) te delen door de hefboomsarm van de trektesten (48mm) wordt een trekkracht van 1.961kN bekomen. Deze moet kleiner zijn dan de geëxtrapoleerde trekkracht bekomen bij de trektesten.

Als laatste stap dient nu nog een veilige geëxtrapoleerde trekkracht voor de trektesten bepaald te worden. Deze zou hoger moeten liggen dan de bekomen trekkracht van 1.961kN.

In paragraaf Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.: Trektesten op een passende boutverbinding, werden trektesten uitgevoerd op proefstukken uit gelamineerd glas 66.1 met een boorgat van 18mm. De passende boutverbinding bestond uit ronde plaatjes met een diameter van 40mm en een bout van 8mm. De belasting waarbij de eerste scheur optrad was 0.589kN. Aangezien de resultaten van de trekproeven beperkt zijn, is het moeilijk de trekkracht van 0.589kN te extrapoleren en zijn bijkomende proeven aangewezen. Wel kon het volgende besloten worden: -

Door een toename van de oppervlakte van de ronde plaatjes (van diameter 40mm naar 70mm) en boutdiameter (van 8mm naar 13mm) kan een grotere trekkracht bereikt worden.

-

Door de toename van de glasdikte (van gelamineerd glas 66.1 naar 88.1) kon de trekkracht nog beduidend verhoogd worden.

Rekening houdende met de bovenstaande sterktevermeerderingen voor de trekkracht van het optreden van de eerste scheur, was het moeilijk een geëxtrapoleerde trekkracht te bekomen die groter is 1.961kN en bovendien een voldoende grote veiligheid geeft. De bekomen trekkracht van 1.961kN kwam overeen met de belastingscombinatie waarbij twee elementen aan elkaar geschakeld zijn over de kortste zijde. Op het eerste element werd een belasting van 2kN/m² geplaatst en op het tweede element een persoon die zich aan het andere uiteinde bevond (zie Bijlage C).


106

Als men echter bij het schakelen van de elementen over hun kortste zijde enkel belastingen toelaat van een persoon (100kg), dient de geëxtrapoleerde trekkracht voor de trekkrachten groter te zijn dan 0.402kN. Deze waarde kan met voldoende veiligheid behaald worden.

3.8.4 Besluit Bij een geïsoleerd element geeft de voorgestelde boutverbinding (Figuur 3-60) een voldoende grote veiligheid voor de berekende belastingsgevallen. Wanneer twee elementen aan elkaar geschakeld worden aan de hand van koppelingen, worden krachten via de koppelingen doorgegeven naar de randplaten van de elementen. Om een voldoende grote veiligheid te hebben tegen het ontstaan van scheuren in de randplaten, wordt er voorgesteld om enkel personen toe te laten op de geschakelde elementen.


107

Hoofdstuk 4: Voegen 4.1 Inleiding De randplaten van de buitenste rechthoek zijn verbonden met de boven- en onderplaat door middel van een boutverbinding. Om contact glas – glas te vermijden, werd er een voeg voorzien tussen de randplaten en de bovenplaat. Deze voeg dient waterdicht te zijn. Om de voeg met de buitenste randplaten waterdicht te maken, werd gekozen om deze af te dichten met een waterdichtende silicone. Om deze silicone correct te kunnen aanbrengen, dient een voeg voorzien te worden van 3mm. Om dit mogelijk te maken, moet er een soort afstandshouder voorzien worden waartegen de silicone kan aangebracht worden. De randplaten van de binnenste rechthoek zijn met de bovenplaat verbonden met een tape. Aangezien aangenomen wordt dat de bovenplaat als laatste gemonteerd wordt, is het niet mogelijk om deze voeg af te werken met waterdichtende silicone. De randplaten van de binnenste rechthoek kunnen met elkaar verbonden worden door middel van een boutverbinding, een silicone of een tape. Er werd gekozen om te werken met tape of silicone. Op deze twee materialen werden sterkteproeven uitgevoerd waarvan de resultaten hierna besproken worden.

Voegen binnenste rechthoek Voegen buitenste rechthoek Figuur 4-1: Benaming voegen.

Hoofdstuk 4:Voegen

108

4.2 Afschuifproeven 4.2.1 Inleiding Het grote voordeel van een tape is dat deze gebruikt kan worden bij het plaatsen van de laatste plaat, de bovenplaat. Bijkomende voordelen zijn de grote initiële verbindingssterkte (vele voordelen qua uitvoering) en de waterdichtheid van deze verbinding. Bovendien moet de tape een zekere flexibiliteit hebben om toleranties op te vangen. De onderzochte tape, een VHB acrylaat lijmstrip 4918F 1, heeft een transparante kleur en een dikte van 2mm. Aangezien de binnenste rechthoek bij het breken van de buitenste randplaten voor het drijfvermogen zorgt om het eigengewicht van het glazen element te dragen, moet de voeg met de bovenplaat waterdicht zijn. Aangezien toleranties ook in de voegen worden opgenomen zullen er meerdere lagen tape dienen gecombineerd te worden. Daarom werden er ook proeven uitgevoerd waarbij twee lagen tape op elkaar geplaatst werden. In de technische fiche zijn enkel gegevens te vinden van de sterkte van de tape hechtend aan staal. Aangezien de hechting van de tape op glas anders is dan op staal, werd er besloten enkele proeven uit te voeren om een idee te krijgen over hoe de tape zich gedraagt in belaste toestand. In de volgende paragraaf wordt de afschuifsterkte nagegaan van een enkelvoudige tape en van twee lagen tape.

4.2.2 Proefopstelling Er werden glasplaten (gelamineerd glas 66.1) gesneden van 150mm op 80mm en van 200mm op 80mm. Deze werden vervolgens aan elkaar getapet volgens de applicatieprocedure van de producent (zie Bijlage F). Doordat de platen met de hand gesneden waren, ontstond echter een klein hoogteverschil tussen de glasplaten van het gelamineerd glas. Een proefstuk is te zien op Figuur 4-2. Vervolgens werd de tape belast op afschuiving. Dit gebeurde door de proefstukken in de drukbank te plaatsen en een drukkracht aan te brengen op het opstaande gedeelte. Zowel de drukkracht als de vertikale verplaatsing werden gemeten.

1

De technische fiche van de VHB Acrilic Foam Tape 4918F bevindt zich in de Bijlage F.

Hoofdstuk 4:Voegen

109

Figuur 4-2: (links) Een proefstuk; (rechts) De proefopstelling.

4.2.3 Resultaten Proefstukken E01 en E02 werden voorzien van één laag tape en proefstukken D01 en D02 werden voorzien van twee lagen tape. Bij proefstukken E01 en E02 bezweek de tape en niet het contactoppervlak glas - tape. De tape was als het ware opengescheurd. Dit betekent dat de tape zelf zwakker is dan het contactoppervlak glas - tape. De proefstukken D01 en D02 bezweken ter hoogte van de contactzone tussen de twee lagen tape. Bij deze proefstukken vertoonde de tape grotere vervormingen dan bij E01 en E02, wat logisch is omwille van de grotere dikte. De belasting werd omgezet naar een kracht per lopende meter, de waarden hiervan zijn weergegeven in de grafiek op de volgende pagina.

Hoofdstuk 4:Voegen

110

Kracht per lopende meter [kN/m]

2,4

E01, 1 x 2mm

2,2

E02, 1 x 2mm

2

D01, 2 x 2mm

1,8

D02, 2 x 2mm

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Vertikale verplaatsing [mm]

Figuur 4-3: Afschuifspanning in functie van de vertikale verplaatsing (proefstukken D01, D02, E01 en E02).

Hieruit kan besloten worden dat de proefstukken E01 en E02 met enkele tape bezweken bij grotere krachten en kleinere vervormingen dan de proefstukken D01 en D02, met dubbele tape, die bezweken bij grotere vervormingen.

Hoofdstuk 4:Voegen

111

4.3 Drukproeven op de glas – glas verbinding 4.3.1 Inleiding Om te weten te komen hoe en of de voeg tussen de randplaten en de bovenplaat bezwijkt, werden er bijkomende proeven uitgevoerd. De proefstukken werden opgebouwd uit gesneden glasplaatjes die door middel van tape (enkel en twee lagen) of silicone met elkaar verbonden waren tot kleine kubussen. Er werden in totaal vijf proefstukken gemaakt.

4.3.2 Proefopstelling De proefstukken werden gemaakt door de zijplaten (150/150mm) en de boven- en onderplaat (200/200mm) onderling met elkaar te verbinden door middel van het te testen voegmateriaal. De gelamineerde glasplaten werden met de hand gesneden en niet geslepen. Vervolgens werd de tape aangebracht. Bij het eerste proefstuk, K01 bestond de verbinding tussen de glasplaten uit een enkele laag tape. Het tweede proefstuk, K02, werd vervaardigd met twee lagen tape. De schikking van de zijplaten is zichtbaar op onderstaande figuur. Deze schikking is anders dan ontworpen in Hoofdstuk 2:Het Ontwerp. De test wordt immers uitgevoerd met het oog op het testen van de voeg tussen de randplaten en de bovenplaat. Indien de voeg tussen de randplaten zou bezwijken, zal dit bij deze schikking gebeuren door afschuiving en niet door een combinatie van een afschuif- en een afpelkracht.

Figuur 4-4: (links) Proefstuk voorzien van enkele tape; (rechts) Schikking zijplaten.

Hoofdstuk 4:Voegen

112

De proefstukken werden vervolgens in de drukbank geplaatst en aan de boven en onderzijde werd een stalen plaat aangebracht die de drukkracht spreidde.

Figuur 4-5: Principe proefopstelling.

4.3.3 Resultaten tape Bij het toenemen van de belasting begonnen de zijplaten 3 en 4 (Figuur 4-4) te kantelen. Op deze randen werd immers de grootste kracht uitgeoefend omwille van de kortere overspanning. Dit kan een verklaring zijn waarom platen 3 en 4 begonnen kantelen. De tape bezweek in de opstaande voeg tussen de zijplaten. Dit gebeurde bij een belasting Fscheur (Figuur 4-6 links). Bij het toenemen van de belasting scheurde de tape in de voeg tussen zijplaat 3 of 4 en de bovenplaat door de te grote verplaatsingen van de zijplaat. De tape bezweek op afschuiving en niet op druk (wegpersen). Dit gebeurde bij de belasting Fmax (Figuur 4-6 rechts). Opnieuw is de tape de zwakste schakel in de verbinding en niet het contactoppervlak glas tape. Dit is duidelijk te zien in Figuur 4-6 waar de tape in tweeën gescheurd is en taperesten op de zijplaten achter bleven.

Hoofdstuk 4:Voegen

113

Bezwijken tape: Fscheur

Bezwijken tape: Fmax

Figuur 4-6: (links) Lossen van de zijplaten bij Fscheur ; (rechts) Bezwijken tape bij Fmax.

De bekomen waarden van de belastingen Fscheur en Fmax zijn in onderstaande tabel samengevat voor de proefstukken K01 en K02. Proefstuk

Fscheur [kN]

Fmax [kN]

Opbouw tape

K01

17.9

18.5

1 x 2mm

K02

13.1

18.2

2 x 2mm

Tabel 4-1: krachten bij het lossen van de zijplaat (Fscheur) en bezwijken van het proefstuk (Fmax).

Aan de hand van de bovenstaande tabel kan besloten worden dat bij gebruik van een enkele laag tape de initiële breukbelasting Fscheur hoger ligt dan wanneer gebruik gemaakt wordt van twee lagen tape. Dit komt overeen met de resultaten van de vorige testen.(Figuur 4-3). Het proefstuk K02 is bezweken bij een kracht van 13.1kN. Dit komt overeen met 21.67kN/m. In Bijlage A wordt de belasting berekend die op de binnenste rechthoek wordt uitgeoefend. Deze is maximaal 3.217kN/m. Het is dus veilig om te stellen dat de tape niet zal bezwijken onder de beschouwde belastingen.

Hoofdstuk 4:Voegen

114

4.3.4 Resultaten Silicone Een andere manier om de glasplaten met elkaar te verbinden, is door gebruik te maken van een lijmsilicone. Er werd een analoog proefstuk vervaardigd uit Glassmate silicone van Tweha. Dit werd vervaardigd door een voeg van ongeveer 3mm te creëren met afstandhouders en de voeg aan de binnenzijde van de kubus af te dichten door een plakband (Figuur 4-7 (links)). Deze afstandhouders bestonden uit een licht samendrukbare mousse van 3mm dik. Vervolgens werd langs de buitenzijde de lijmsilicone aangebracht. Na het uitharden van de lijmsilicone werden de tape en de afstandshouders verwijderd. De ontstane openingen in de voeg ter hoogte van de verwijderde afstandhouders werden verder opgevuld met lijmsilicone. Er werd een analoge druktest uitgevoerd als bij de proefstukken voorzien van een tape. Bij een belasting van 50 kN vertoonde het proefstuk nog zo goed als geen vervormingen.

Figuur 4-7: (links) Vervaardigen van het proefstuk; (rechts) Proefstuk met silicone.

Met een lijmsilicone is het mogelijk hoogteverschillen tussen de glasplaten van het gelamineerd glas op te vangen door gebruik te maken van afstandhouders. Bovendien kan men spreken van een sterkere verbinding dan in het geval van een tape. Het aanbrengen van de silicone is echter omslachtiger (afstandhouders, aanbrengen plakband, een constructie voor het positioneren van de glasplaatjes, …) en vergt bovendien een geoefend hand om de silicone zorgvuldig aan te kunnen brengen. (Figuur 4-7 (rechts)).

Hoofdstuk 4:Voegen

115

4.3.5 Waterdichtheidsproeven De waterdichtheid van de tape werd getest door een analoog proefstuk te vervaardigen, maar met een opening in de bovenplaat. Bovenop de bovenplaat werd een buis bevestigd met een lengte van 1m die volledig gevuld werd met water. Doordat de glasplaatjes met de hand gesneden waren, was het niet eenvoudig om het proefstuk waterdicht te maken Er trad immers een hoogteverschil op tussen de twee glasplaten van het gelamineerd glas. De voegen die zich tussen de zijplaten en de onderplaat bevinden, werden afgedicht met een afdichtingsilicone. Dit kan ook worden toegepast in het glazen element want de bovenplaat is de laatst te monteren plaat. In de voeg tussen de randplaten en de bovenplaat werden twee lagen tape aangebracht om na te gaan of deze ook waterdicht is. Het proefstuk was waterdicht. Een analoog proefstuk werd vervaardigd maar deze keer voorzien van een verbinding bestaande uit lijmsilicone. Met een waterkolom van 1m bleek het proefstuk volledig waterdicht te zijn.

Figuur 4-8: Proefopstelling waterdichtheidsproef.

Hoofdstuk 4:Voegen

116

4.4 Besluit Hoe vlakker de glasplaten, hoe makkelijk de voeg waterdicht te maken is. Het verschil in hoogte van de twee glasplaten langs beide zijden van de PVB folie moet dus minimaal zijn. Aangezien de randen normaal gezien geslepen worden, vormt dit geen probleem. De applicatieprocedure van de producent van de gebruikte tape is een belangrijke stap waaraan de nodige aandacht dient geschonken te worden. De toleranties op de hoogte van de randplaten worden in de voegen met de boven- en onderplaat opgevangen. Dit is mogelijk met de tape aangezien deze in verschillende diktes bestaat, variërend gaande van 0.05mm tot 2mm. Indien er gewerkt wordt met een lijmsilicone om de voegen op te bouwen, zal de dikte van de afstandhouders nauwkeurig bepaald moeten worden. Bij gebruik van de silicone kan de bovenplaat wel niet als laatste plaat beschouwd worden. Er wordt geopteerd om de voegen uit te voeren met behulp van de tape. Deze tape is in verschillende dikten en breedtes verkrijgbaar waardoor de toleranties kunnen opgevangen worden en de waterdichtheid verzekerd blijft. De tape is bovendien makkelijker aan te brengen dan de lijmsilicone, waarvoor een geoefende hand nodig is.

Hoofdstuk 4:Voegen

117

Hoofdstuk 5: De koppeling 5.1 Inleiding 5.1.1 Vrijheidsgraden Om de verschillende drijvende elementen aan elkaar te kunnen schakelen, om zo een groter geheel te vormen, wordt een koppeling voorzien. Deze koppeling vindt plaats ter hoogte van de boutverbindingen. De elementen worden verondersteld zich in rustig water te bevinden. Ten gevolge van dynamische effecten, bijvoorbeeld een persoon die zich plots verplaatst of een lichte golfwerking, is het best om de verschillende elementen niet te stijf met elkaar te verbinden. Op die manier kunnen eventuele schommelingen rond een evenwichtstoestand nog opgevangen worden zonder dat het geheel als één stijf element reageert. De mate waarin deze bewegingen toelaatbaar zijn hangt af van verschillende factoren. Zo is het van belang met welke en met hoeveel koppelingen er gewerkt wordt. Ook het materiaal waaruit de koppeling vervaardigd wordt, speelt een belangrijke rol. In een eerste fase wordt nagegaan met welke koppelingen er gewerkt dient te worden. In een tweede fase volgt het ontwerp van de koppeling en de keuze van het verbindingsmateriaal. Om na te gaan welke koppelingen het meest aangewezen zijn, worden de vrijheidsgraden onderzocht van twee schakelingen. Elke schakeling reageert immers anders. De besproken schakelingen worden op de onderstaande figuur geschetst.

SCHAKELING 1

SCHAKELING 2

Figuur 5-1: Schakelingen waarvan de vrijheidsgraden beschouwd worden.

Hoofdstuk 5:De koppeling

118

5.1.1.1 Enkel scharnier Deze koppelingen bestaan uit één scharnierend punt per koppeling. De hierboven aangehaalde schakelingen worden hierna uitvoerig besproken.

•

Schakeling 1

Bij deze schakeling zijn er twee mogelijke assen waar de elementen rond kunnen roteren. Deze zijn aangeduid op de onderstaande figuur.

2

a

b

c

d

1

Figuur 5-2: Mogelijke rotatieassen van schakeling 1.

Element a en b kunnen samen roteren ten opzichte van elementen c en d rond as 1. Analoog kunnen elementen a en c roteren ten opzichte van elementen b en d rond as 2. Bij het gebruik van een enkel scharnier zullen er aan de onderzijde van het element stootblokken voorzien worden om een te grote hoeksverdraaiing tegen te gaan en zo het contact glas - glas te vermijden

Figuur 5-3: Stootblokken zijn noodzakelijk bij een enkel scharnier.

Wanneer er echter een belasting op een hoekpunt van een element geplaatst wordt, zal dit element een rotatie vertonen rondom assen 1 én 2. Deze beweging is echter onmogelijk aangezien een enkel scharnier geen verplaatsingen van het ene element ten opzichte van het Hoofdstuk 5:De koppeling

119

andere toelaat, enkel een rotatie om het scharnierpunt. In de volgende paragraaf wordt daarom het scharnier ontdubbeld, zodat dat er wel een verplaatsing toegelaten wordt.

•

Schakeling 2

Bij deze schakeling is de mogelijke rotatieas als volgt.

Figuur 5-4: Mogelijke rotatieassen van schakeling 2.

Bij deze schakeling kunnen enkel elementen a en b scharnieren ten opzichte van de elementen c, d en e rondom as 1. Net als bij schakeling 1 is er ook hier nood aan stootblokken onderaan de elementen en laten de scharnieren geen relatieve verplaatsingen toe. Het gebruik van een enkel scharnier is niet aangewezen, omdat dit scharnier enkel rotaties toelaat en geen verplaatsingen. De verschillende elementen worden daardoor te stijf met elkaar verbonden. In de volgende paragraaf wordt het gedrag bekeken van een ontdubbelde scharnier, die wel een zekere verplaatsing toelaat.

5.1.1.2 Ontdubbeld scharnier Het principe van een ontdubbeld scharnier is het volgende. Het scharnier laat een hoeksverdraaiing en een zekere verplaatsing toe in alle richtingen. Een mogelijke uitvoering van dit ontdubbeld scharnier kan dan als volgt zijn.


120

Figuur 5-5: Een mogelijke uitvoering van een ontdubbeld scharnier.

Een bout doet dienst als rotatieas. Deze bevindt zich met een speling in het koppelstuk. Op deze manier is er steeds een zekere hoeksverdraaiing en een zekere verplaatsing mogelijk in alle richtingen waardoor het geheel minder stijf zal reageren. Er zijn nog andere uitvoeringsmogelijkheden mogelijk van een ontdubbeld scharnier.

•

Schakeling 1

Door het gebruik van een ontdubbeld scharnier zal het geheel minder stijf zijn. Wanneer een belasting op een hoekpunt van een element aangebracht wordt, zal dit element meer bewegen ten opzicht van de andere elementen. Daardoor kunnen een kleine golfbeweging, evenals kleine dynamische effecten opvangen worden.

•

Schakeling 2

Ook bij deze schakeling zal het geheel minder stijf reageren. Eén element kan nu vrijer bewegen ten opzichte van de andere elementen. Het gebruik van een ontdubbeld scharnier laat dus meer bewegingsvrijheid toe waardoor het geheel minder stijf gaat reageren. Stootblokken onderaan de elementen blijven evenwel noodzakelijk.

5.1.1.3 Twee ontdubbelde scharnieren In deze paragraaf wordt nagegaan hoe de koppeling reageert wanneer onderaan het element hetzelfde ontdubbeld scharnier voorzien wordt in plaats van de stootblokken. Hierdoor worden de rotaties beperkt voor zowel schakelingen 1 als 2: het geheel zal stijver reageren. Dit is voorgesteld op de figuur op de volgende pagina.


121

Figuur 5-6: Verschil in bewegingsvrijheid tussen één of twee ontdubbelde scharnieren.

Om dynamische effecten of een lichte golfwerking op te kunnen vangen, werd geopteerd om het geheel niet te stijf te maken. Daarom werd gekozen voor één ontdubbeld scharnier met stootblokken. Het is belangrijk een idee te hebben van de krachten die in de koppelingen kunnen optreden. Deze krachten zijn afhankelijk van het ontwerp van de koppeling (de toelaatbare hoeksverdraaiingen en verplaatsingen) en de beschouwde schakelmogelijkheden. In Bijlage C worden de krachten in een koppeling berekend waarbij twee elementen over hun kortste en langste zijde aan elkaar gekoppeld worden. Het resultaat hiervan is dat de maximale vertikale kracht die een koppeling moet aankunnen van de grootteorde 1.1kN is.


122

5.2 Ontwerp koppeling De koppeling bestaat uit een ontdubbeld scharnier waarvan het principe geschetst is in Figuur 5-5. In deze paragraaf wordt dit principe verder uitgewerkt om zo tot de vorm en de dimensies van de koppeling te komen.

5.2.1 Ontwerp Op de Figuur 5-7 is een ontwerp van de koppeling getekend. Er wordt gewerkt met een ontdubbeld scharnier voorzien van twee “spillen”. De “spillen” worden ingeschroefd in twee stalen verbindingsplaatjes die zich op het bevestigingsstuk bevinden. Het bevestigingsstuk wordt bevestigd op de draadstang van de boutverbinding met een moer. Aan de onderzijde van de elementen worden stootblokken voorzien. Om controle te hebben over de rotaties en verplaatsingen om het contact glas – glas te vermijden, wordt onderaan het bevestigingsstuk een stalen rand voorzien en wordt het koppelstuk afgeschuind. Indien dit niet gedaan wordt, wordt de beweging belemmerd door de moer of de draadstang die door het bevestigingsstuk zit, waardoor het koppelstuk lokaal zou belast worden. Het koppelstuk zelf mag niet uit staal bestaan aangezien er dan rechtstreeks contact staal staal zou zijn, wat knarsende geluiden, roest en vermoeiing van het staal zou geven. Er zal daarom in de volgende paragraaf gezocht worden naar een geschikt materiaal om het koppelstuk uit te vervaardigen.


123

Figuur 5-7: Ontwerp van de koppeling.


124

5.2.2 Rotaties en verplaatsingen De ontworpen koppeling laat de beweging van de drijvende elementen tot een bepaald niveau toe. Voor de berekeningen die gedaan worden in Bijlage C is het van belang om te weten welke rotaties en verplaatsingen de koppeling toelaat. Op de onderstaande figuur zijn er enkele weergegeven.

Figuur 5-8: Enkele mogelijke rotaties en verplaatsingen die de koppeling toelaat.

5.2.3 Stootblokken Onderaan het element worden stootblokken voorzien om de dynamische effecten van de belasting op te vangen. In evenwichtstoestand worden deze stootblokken namelijk niet belast zoals uit Bijlage C blijkt. Deze stootblokken kunnen onderaan op de draadstang van de boutverbinding geschroefd worden, mits deze lang genoeg is. Dit betekent wel dat de stootblokken uit een bewerkbaar materiaal moeten bestaan waarin schroefdraad getrokken kan worden. Dit is bijvoorbeeld mogelijk met Ertalon.


125

5.3 Proeven 5.3.1 Proefopstelling In een volgende stap werd er aan enkele koppelstukken bestaande uit verschillende materialen (PUR, PVC en Ertalon) getrokken, om zo het meest geschikte materiaal te gebruikten. Dit materiaal moet immers aan verschillende eisen doen. Belangrijk is dat de koppeling niet bros breekt en een zekere rek toelaat, om zo een niet te stijve koppeling te krijgen. De koppeling dient de heersende krachten te kunnen opvangen. De afmetingen van de proefstukken zijn gelijk aan de ontworpen maten. Enkel de dikte van het proefstuk verschilt. De dikte van al de proefstukken was 10mm omdat enkel polyurethaan (PUR) voorhanden was met een dikte van 10mm. De proefstukken hadden de volgende afmetingen.

10 7.5

40 45

10 7.5

60

Figuur 5-9: Afmetingen proefstukken.

Doorheen deze proefstukken werden vervolgens de bouten geplaatst die dienst deden als spillen. De bouten werden over de hele lengte voorzien van schroefdraad zodat een trekproef kon uitgevoerd worden Op de volgende figuur is deze proefopstelling te zien.


126

Figuur 5-10: Proefopstelling van de trekproef.

Op deze manier werd er achtereenvolgens getrokken aan proefstukken gemaakt uit polyurethaan (PUR), PVC en Ertalon. De resultaten hiervan worden hieronder besproken.

5.3.2 Proefresultaten

5.3.2.1 PUR •

Eerste test

Het eerste soort materiaal dat onderzocht werd, was polyurethaan1 (PUR). Kenmerken van dit materiaal zijn onder andere dat het vrij elastisch is met een hoge scheursterkte en goed bestand is tegen slijtage. Er werd nagegaan bij welke trekkracht het proefstuk bezwijkt en welke rek hiermee overeenkomt. Het resultaat van deze test is te zien op Figuur 5-11 (PUR 1).

1

Polyurethaan wordt hier gebruikt in de vorm van een harde slijtvaste rubber.


127

2,2

Belasting [kN]

2,0 1,8

PUR 1

1,6

PUR 2 PUR 3

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

Verlenging [mm]

Figuur 5-11: Belasting in functie van de verlenging voor de proefstukken uit PUR.

De proefreeks werd gestopt bij 1.94kN, hoewel het stuk niet bezweken was. De “spillen” waren reeds aan het doorbuigen, waardoor de opmeting van de verlenging niet correct is. De proef werd daarom aangepast. Uit de grafiek is verder nog te zien dat het polyurethaan een permanente rek heeft. Het proefstuk was na volledige ontlasting 5mm langer.

•

Tweede test

De diameter van de “spil” werd vergroot. Door te werken met een boutdiameter van 8mm zal de “spil” veel minder doorbuigen, waardoor we een correctere meting krijgen van de rek van het proefstuk. De gaten in het proefstuk werden ook aangepast naar een diameter van 10mm. Het resultaat hiervan is te zien op Figuur 5-11 (PUR 2) Het proefstuk bezweek bij een kracht van 1.72kN, hierbij was het proefstuk reeds 130mm uitgerokken.


128

•

Derde test

In deze test werd opnieuw overgeschakeld op een bout met een diameter van 6mm. De bout was van een hogere staalkwaliteit om de verbuiging te beperken Het resultaat van de proef is te zien op de Figuur 5-11 (PUR 3) Ditmaal bezweek het proefstuk bij een belasting van 1.89kN en een verlenging van 129mm. Er werd een iets grotere treksterkte behaald dan bij de vorige test, dit kan komen doordat er meer materiaaldekking was.

5.3.2.2 PVC Het volgende materiaal dat werd onderzocht, was een doorschijnende PVC. Dit materiaal heeft een lichtblauwe doorschijnende kleur. Op dit materiaal werd een trekproef uitgevoerd met een bout met een diameter van 6mm van voldoende hoge staalkwaliteit, om te kijken hoe het materiaal reageert onder een trekbelasting. Dit gaf volgende resultaat.

5 4,5 4

Belasting [kN]

3,5

PVC Ertalon

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Verlenging [mm]

Figuur 5-12: Belasting in functie van de verplaatsing voor de proefstukken uit PVC en Ertalon.

Het materiaal brak bij een belasting van 3.46kN. De verlenging bleef beperkt en het proefstuk bezweek explosief.


129

5.3.2.3 Ertalon Tot slot werd er ook nog een trektest gedaan op Ertalon, dit is een nylon. Dit materiaal werd analoog getest als voorgaande proef, het resultaat is te zien op Figuur 5-12. Het proefstuk werd belast tot net geen 5kN, zonder breuk. Aangezien de schaal beperkt was van de trekbank, moest de proef stopgezet worden bij 5kN 1. Dit materiaal heeft wel een vergelijkbare rek als PVC, maar heeft wel een grotere treksterkte. In de onderstaande tabel en figuur worden de eigenschappen van de proefstukken nog eens samengevat. Proefstuk

φ spil [mm]

φ boorgat [mm]

Fbreuk [kN]

PUR 1

6

8

-

PUR 2

8

10

1.72

PUR 3

6

8

1.89

PVC

6

8

3.46

Ertalon

6

8

-

Tabel 5-1: Overzicht van de proefstukken.

PUR 1

PUR 2

PUR 3

PVC

Ertalon

Figuur 5-13: Overzicht van de proefstukken na de test.

1

Op de koppeling zullen geen krachten komen die groter zijn dan 5kN. Het heeft dan ook geen zin om het stuk

verder te belasten.


130

5.3.3 Besluit testen De drie onderzochte materialen kunnen allemaal de heersende krachten in de koppeling aan. Het PVC materiaal zal echter niet worden gebruikt aangezien dit materiaal explosief brak. Het polyurethaan is daarentegen zeer elastisch en kan ook de nodige treksterkte leveren. Wanneer het koppelstuk te ver zou uitrekken bestaat de kans echter dat de stootblokken niet meer tegen elkaar zouden stoten tengevolge van dynamische effecten. Bovendien heerst er niet enkel een zuivere trekkracht in het koppelstuk van de koppeling maar zit er ook een moment in zoals uit Bijlage C blijkt Er wordt daarom besloten om de koppeling in Ertalon uit te voeren: dit materiaal kan de heersende krachten ruimschoots aan en laat bovendien een beperkte rek toe.

5.4 Besluit In dit hoofdstuk wordt er ingegaan op de koppeling van verschillende elementen. De bewegingsvrijheid van de elementen hangt daarbij af van de schakeling en de gebruikte koppeling. De bewegingsvrijheid van twee schakelingen werd onder de loep genomen met verschillende soorten scharnieren. Er werd besloten om te werken met een ontdubbeld scharnier met twee “spillen” en onderaan stootblokken om de dynamische effecten op te vangen. Vervolgens werd een koppeling ontworpen. Hierbij speelden de toelaatbare rotaties en verplaatsingen een rol. Eens het ontwerp vastlag en dus ook het koppelstuk, werd er op zoek gegaan naar een geschikt materiaal voor het koppelstuk. Er werd een trektest uitgevoerd op PUR, PVC en Ertalon. Hierbij werd Ertalon gekozen als meest geschikt materiaal.


131

Hoofdstuk 6: De uitvoering 6.1 Inleiding De toleranties in glas vormen een belangrijk aandachtspunt bij het ontwerp van een constructie in glas. Deze toleranties dienen met zorg opgevangen te worden. Daarom werd beslist enkele kleine constructies en een schaalmodel te bouwen gedurende de uitvoering van de sterkteproeven, om op die manier meer inzicht te verwerven in het ‘bouwen’ met glas en de bijkomende problemen met toleranties in de praktijk.

6.2 Boutverbinding Bepaalde toleranties dienen opgevangen te worden in het boorgat. Er werd daarom besloten een hoek te maken in glas met behulp van de passende boutverbinding met een stukje Lprofiel. Nadien werd een glazen kubus gemaakt waarin de zijden door middel van verschillende boutverbindingen verbonden werden met elkaar. Tijdens de constructie konden mogelijke problemen qua uitvoering en bijkomende aandachtspunten van het ontwerp van het element opgespoord worden. Achteraf konden de verscheidene boutverbindingen ook beoordeeld worden naar hun visuele impact.

6.2.1 Een hoek Om het probleem van toleranties duidelijk te maken, werd een hoek gemaakt voorzien van drie hoekprofielen en een voeg. De hoek werd voorzien van geboorde passende boutverbindingen. De voeg bestond uit een witte samendrukbare voegband uit mousse, waartegen de waterdichtende silicone kon aangebracht worden. Dit is de witte strook te zien op Figuur 6-1. Na het verwezenlijken van de hoek, bleek dat de drie hoekprofielen zich niet allemaal op dezelfde lijn bevonden. Er ontstond namelijk een speling tussen de glasplaat en het middelste hoekprofiel. Om het element te kunnen bouwen, dient er dus een systeem ontworpen te worden om de hoekprofielen steeds in lijn te laten staan met elkaar.

Hoofdstuk 6:De uitvoering

132

Figuur 6-1: (links) De gebouwde hoek; (rechts) Proefopstelling voor het testen van de waterdichtheid.

Na het maken van de hoek werd de waterdichtheid van de voeg tussen de twee glasplaten en de boutverbindingen nagegaan. Er werden glazen plaatjes op de hoek bevestigd met afdichtingsilicone, waarna het binnenste gedeelte opgevuld werd met water. (Figuur 6-1) De voeg bleek waterdicht te zijn. Al snel werd duidelijk dat het staal begon te roesten. Het roest zorgde voor een verkleuring van de glasplaat en de voeg. Het staal dient bijgevolg behandeld te worden om roestvorming tegen te gaan. Dit kan door een thermische, fysische of chemische behandeling of door gebruik te maken van roestvrij staal.

Figuur 6-2: Verkleuring door het roesten van het staal.


133

6.2.2 Positionering van de bouten Om de hoekprofielen op één lijn te krijgen en de toleranties in het boorgat te kunnen opvangen, werden twee systemen bedacht. Deze worden in de volgende paragrafen besproken.

6.2.2.1 Systeem 1: “malsysteem” Bij dit systeem worden de boorgaten vooraf gevuld met het drukvast vulmateriaal A of B. Wanneer het vulmateriaal uitgehard is, wordt dit doorboord ter hoogte van de bout, die er achteraf in geplaatst wordt. Voor de boven- en onderplaat is er bijgevolg een “mal” nodig om de boorgaten op één lijn te kunnen positioneren. Daarbij wordt de mal over één van de glasranden gelegd, zodat de boorgaten in het vulmateriaal steeds op dezelfde afstand van de rand liggen. Dit principe wordt in de onderstaande figuur weergegeven.

Figuur 6-3: Principe van het systeem met de mal.

Bij dit systeem worden er een aantal veronderstellingen gemaakt. Zo wordt het volgende verondersteld:

•

Er wordt steeds loodrecht door de mal geboord (met behulp van een kolomboor kan er steeds recht geboord worden).

•

De boorgaten in de hoekprofielen zijn nauwkeurig geboord zodat deze overeenkomen met de boorgaten in het vulmateriaal (wanneer de mal en de hoekprofielen gemaakt worden met een freesbank kunnen deze stukken nauwkeurig gemaakt worden).

•

De mal wordt nauwkeurig uitgevoerd en gebruikt.

•

De glasrand is één rechte lijn (vlak geslepen).


134

Het voordeel van dit systeem is dat er een betere controle ontstaat over de vulling van het boorgat. Alle boorgaten kunnen op voorhand gevuld worden en ter plaatse doorboord worden, waardoor het element op een korte tijd vervaardigd kan worden en het bovendien demontabel is. Het nadeel van dit systeem is echter dat er geboord moet worden waardoor de bouten niet perfect aansluiten aan het vulmateriaal. Hierdoor moeten er meer inspanningen gedaan worden om de boutverbinding waterdicht te krijgen. Een mogelijke oplossing hiervoor is het gebruik van neopreen wat echter de sterkte van de boutverbinding niet ten goede komt (zie

Hoofdstuk 3:Boutverbindingen).

6.2.2.2 Systeem 2: “injectiesysteem” Bij dit systeem worden de boorgaten bij het positioneren van de verbinding gevuld met een vulmateriaal. De verbinding wordt hierbij eerst op de juiste positie gebracht: de bouten bevinden zich nu op de goede plek. Om de verbinding op de juiste plaats te houden, wordt er een doorschijnend plaatje opgeschroefd. Het boorgat wordt vervolgens opgevuld met het vulmateriaal via een klein gaatje dat geboord wordt in het plaatje waarlangs het vulmateriaal geïnjecteerd kan worden. Nadat het boorgat volledig gevuld is, wordt het injectiekanaal afgetapet. Dit systeem wordt verduidelijkt op volgende figuur.

Figuur 6-4: Principe van het injectiesysteem.

Het tijdelijk afdekplaatje moet om twee redenen doorzichtig te zijn. In de eerste plaats om te kunnen nagaan of het boorgat goed gevuld is. Een tweede reden is de niet centrische positie van de bout in het boorgat. Het injectiekanaal moet immers uitkomen in het boorgat.


135

Het grote voordeel bij dit systeem is dat het boorgat wordt opgegoten en de boutverbinding als waterdicht kan beschouwd worden. Dit systeem wordt eerst toegepast op de boutverbindingen die de onderplaat met de buitenste randplaten verbinden. Na het uitharden van het vulmateriaal wordt dit systeem vervolgens toegepast op de boutverbinding tussen de randplaten en bovenplaat.

6.2.3 De kubus Om mogelijke uitvoeringsproblemen tijdens het bouwen van het schaalmodel te vermijden, werd eerst een kleinschalige kubus in glas gemaakt. Om een eerste indruk te hebben van de impact op de transparantie van de verschillende soorten verbindingen werden de zijvlakken van de kubus met verscheidene boutverbindingen verbonden met elkaar. De gebruikte boutverbindingen zijn voorgesteld in Hoofdstuk 2:Het Ontwerp. Ook de verschillende manieren om het element waterdicht te maken werden toegepast. Bij het vervaardigen van de kubus werd gebruik gemaakt van de beide vulmaterialen A en B, en de 2 montagesystemen (met de mal en het injectiesysteem).

6.2.3.1 Opbouw De gemaakte kubus heeft een grootte van 330 op 330mm. Tussen de glasplaten werd een voeg van 3mm voorzien zodat de afdichtingsilicone aangebracht kon worden. Voor de opstaande ribben werd met een dubbelzijdige tape gewerkt. Deze tape werd aangebracht op niet geslepen randen. Het systeem met de mal werd toegepast op de boutverbindingen voorzien van een hoekprofiel op de onder- en randplaat. Met behulp van de mal werd het reeds verharde vulmateriaal van de onderplaat doorboord. Na het bevestigen van de hoekprofielen, werden de randplaten gepositioneerd en doorboord. Het reeds verharde vulmateriaal in de randplaat werd doorboord doorheen het hoekprofiel. Dit wordt verduidelijkt in volgende figuur:


136

Figuur 6-5: (Links) Systeem met de mal toegepast op de onderplaat van de kubus; (Rechts) Randplaat van de kubus klaar om te doorboren.

Het injectiesysteem werd toegepast op de boutverbindingen voorzien van een hoekprofiel op de randen bovenplaat. De doorschijnende plaatjes uit plexiglas voorzien van een injectiekanaal zijn zichtbaar op onderstaand figuur.

onderplaat randplaat

Figuur 6-6: Injectie van de boorgaten.


137

6.2.3.2 Boutverbindingen Naast de verschillende montagesystemen, werden ook de verschillende boutverbindingen voorzien in de kubus. Deze zijn te zien op de volgende figuren.

De kubus

Passende boutverbinding met hoekprofielen en vierkante plaatjes

Bouterbinding waarbij de bout en het (ronde) stalen

Bouterbinding met Ertalon-pluggen

plaatje zijn samengesmolten

Boutverbinding met afgedraaide stukken passend

Bouterbinding met behulp van een draadstang

op elkaar Figuur 6-7: De verschillende boutverbindingen uit de kubus.


138

6.3 Het schaalmodel van het element Door het maken van de hoek en de kubus, werd ervaring opgedaan om een schaalmodel te kunnen bouwen. Voor het schaalmodel werd een schaal van ¼ gehanteerd. Met deze schaal zijn de verbindingen nog net uitvoerbaar en wordt een realistisch beeld verkregen van de transparantie van het element. De boutverbindingen werden verschaald en de glasdikte werd aangepast: de boven- en onderplaat bestaan uit enkel glas met een dikte van 6mm dik en de randplaten uit monolithisch glas van 4mm dik. Aangezien het werkelijk element vervaardigd is uit gelamineerd glas en het schaalmodel uit enkel glas, werd het glas voorzien van een folie. Deze folie heeft tot doel de glasscherven bij elkaar te houden mocht het schaalelement bezwijken. Voor de verbinding bout – bout werd uiteindelijk de geplooide draadstang gebruikt. Voor de voegen werd gebruik gemaakt van een dubbelzijdige, transparante tape met een dikte van 2mm. De tape die voorhanden was, was 9mm breed, waardoor deze in tweeën gesneden moest worden.

6.3.1 Constructie van het schaalmodel Het element werd opgebouwd volgens verschillende methodes die reeds werden besproken in de voorgaande hoofdstukken. Hieronder volgt een kort overzicht van de volgorde van de stappen om het element op te bouwen 1) Voorbereiden van de glasplaten. De verschillende platen van het element werden op maat gesneden en voorzien van een transparante folie. De boorgaten werden vervolgens uitgezet volgens de methode uitgelegd in

Hoofdstuk 2:Het Ontwerp. Vervolgens werden de boorgaten (diameter 9mm) geboord en de randen van de platen werden manueel geslepen. Als laatste stap werd het glas gereinigd met aceton. 2) Montage van de binnenste rechthoek De randplaten van de binnenste rechthoek werden opgebouwd op een platte ondergrond. De opstaande voegen werden aan elkaar getapet volgens de applicatieprocedure van de producent. De toleranties op de lengte van de randplaten werden opgevangen via de schikking


139

van de platen. Lokaal werd de transparante folie, die op het glas was aangebracht, verwijderd om een goede hechting van de tape te verzekeren. Deze rechthoek, waarvan de zijranden met elkaar verbonden zijn, werd vervolgens omgekeerd geplaatst op de onderplaat van het element. Op deze manier lagen de bovenste randen van de randplaten in één vlak. Na het bevestigen van de binnenste rechthoek aan de bodemplaat door middel van een tape werden de voegen afgewerkt met een afdichtingsilicone. Om de waterdichtheid te onderzoeken, werd vervolgens de binnenste rechthoek met water gevuld. Deze bleek waterdicht te zijn.

Figuur 6-8: (Links) Opbouw binnenste rechthoek; (Rechts) Controle waterdichtheid voegen.

3) Aanbrengen van de randplaten Vervolgens werden de buitenste randplaten gepositioneerd. Dezelfde transparante tape werd gebruikt om een voeg te creëren. De boutverbindingen werden op hun plaats gebracht door het regelen van de ronde plaatjes. Op de verbindingen werden langs de buitenzijde de tijdelijke plaatjes uit plexiglas met injectiekanaal geschroefd. Dit wordt verduidelijkt in de onderstaande figuur.

Figuur 6-9: (Links) Het in positie brengen van de buitenste randplaten; (rechts) plaatje uit plexiglas voorzien van een injectiekanaal.


140

De randplaten werden onderling aan elkaar gehecht met behulp van de tape. Met de schikking van de randplaten werden de toleranties op de lengte van de glasplaten opgevangen. Nadat alles in positie was gebracht, werd de schutlaag van de tape verwijderd. 4) Injecteren van de boorgaten In deze stap werden de boorgaten van de onderplaat en de onderste boorgaten van de buitenste randplaten geïnjecteerd met vulmateriaal A. Na het uitharden van het vulmateriaal kon de constructie van het schaalelement worden voortgezet. 5) Voorbereidingen voor het aanbrengen van de bovenplaat Bij deze stap werd het nodige gedaan om de bovenplaat te bevestigen. De afstandshoudende tape werd aangebracht op de buitenste randplaten. Op de randplaten van de binnenste rechthoek werden twee lagen tape aangebracht. Op deze manier werd er een dikkere, meer samendrukbare voeg gecreëerd, waardoor de toleranties konden worden opgevangen. De schutlaag werd nog niet van de tape verwijderd. De ronde plaatjes op de draadstangen werden gepositioneerd om de bovenplaat te kunnen aanbrengen. 6) Aanbrengen bovenplaat Vervolgens werd de bovenplaat definitief aangebracht. De schutlaag van de tapes werd verwijderd en de boorgaten in de bovenplaat en randplaten werden geïnjecteerd met het vulmateriaal A. 7) Afwerking In een laatste fase werd het element volledig afgewerkt. De buitenste voegen werden afgedicht met een waterdichtende silicone. De ronde plaatjes werden erop geschroefd en de uitstekende delen van de draadstangen werden afgeslepen.


141

Figuur 6-10: Het schaalmodel.

6.3.2 Testen van het schaalelement Het gebouwde schaalmodel werd vervolgens gebruikt om het ontworpen veiligheidsprincipe na te gaan. Nadat het schaalmodel te water was gelaten werd het belast met twee gewichten van 10kg. Deze belasting is vergelijkbaar met een verdeelde belasting van 2kN/m². Het schaalmodel zakt in het water maar bleef nog voldoende boven, zoals verwacht. Op de onderstaande figuur is dit te zien.

Figuur 6-11: (Links) Het onbelaste schaalmodel; (Rechts) Het schaalmodel belast met 20kg.

Vervolgens werd ook een persoon gesimuleerd, die op een hoekpunt van het element staat. Het element verdraaide zoals verwacht en de overstaande hoek werd net niet uit het water gelicht zoals hieronder te zien is.


142

Figuur 6-12: Het schaalmodel onder een verschaalde personenbelasting.

Als laatste werd het veiligheidsprincipe getest. De binnenste rechthoek moet voldoende drijfvermogen leveren om het eigengewicht van het element te dragen. Er werd daarom een voeg opengemaakt waarlangs het water kon binnenlopen. Het element vulde zich gestaag met water maar bleef bovendrijven (Figuur 6-13). Er kan dus gesteld worden dat het veiligheidsprincipe werkt.

Figuur 6-13: Testen van het veiligheidsconcept.


143

6.4 Koppeling Bij het ontwerp is er rekening gehouden met het monteren van de koppeling. De voeg tussen de verschillende elementen is 10.5cm. Deze voeg ligt vast aangezien één element uit één jumboplaat komt. Het bevestigingsstuk wordt eerst op het element gemonteerd. Dit kan eventueel op het droge gebeuren. Het stuk wordt over de draadstang geschoven en vastgezet met een moer. Het koppelstuk zelf moet op het water bevestigd worden. Aangezien er slechts een voeg is van 10.5cm, is er weinig bewegingsruimte. Dit vormt echter geen probleem daar de spillen, die bevestigd moeten worden, makkelijk kunnen ingeschroefd worden met een schroevendraaier. Om deze bewerking uit te voeren, biedt de voeg voldoende plaats.


144

Hoofdstuk 7: Het besluit Het opzet van deze bijdrage bestond erin een drijvend element zo te ontwerpen, dat het een kunstwerk of een persoon zou kunnen dragen. Deze ‘drijvende balk’ werd dan ook zodanig ontworpen dat het niet zou zinken onder zijn eigengewicht en dat het stabiel zou blijven onder de beschouwde belastingen. Een bijkomende doelstelling was om verschillende van deze elementen aan elkaar te schakelen om zo een groter geheel te vormen. In hoofdstuk 2 werd de opbouw van een drijvende element gerealiseerd. Een element met afmetingen 3000mm x 1970mm x 453mm werd ontworpen dat voldoet aan de sterkte- en stabiliteitseisen. Hierbij was het de bedoeling dat één drijvend element uit een jumbo plaat gehaald kon worden met een minimum aan glasafval. Eens de afmetingen van het element vastlagen, werd de positie van boutverbindingen bepaald met het oog op de mogelijke schakelingen tussen de verschillende elementen. Ook werd de nodige aandacht besteed aan het opvangen van de toleranties. De toleranties op de afmetingen van de glazen onderdelen werden opgevangen door de onderlinge schikking van de platen en de dikte van de voegen. De toleranties op het boren werden opgevangen in de boorgaten van de boutverbindingen. In het volgend hoofdstuk, werden verschillende mogelijke boutverbindingen getest op hun sterkte en waterdichtheid. Op deze manier werd de meest optimale boutverbinding gecreëerd voor het element. Deze boutverbinding bestond uit een geplooide draadstand waarop ronde stalen plaatjes geschroefd werden. Tussen het glas en het staal werd aluminium voorzien. De waterdichtheid van de boutverbinding werd verzekerd door de draadstang op te gieten in het boorgat met het vulmateriaal A. Bovendien konden de toleranties van het boren ook opgenomen worden op het niveau bout - bout. Het element bevat tevens voegen. Deze zijn van groot belang voor de waterdichtheid en het opnemen van de toleranties. In Hoofdstuk 4: De voeg werden daarom twee soorten voegen onderzocht: een silicone voeg en een voeg bestaande uit een VHB tape. Er werd geopteerd voor de VHB tape aangezien deze makkelijk en proper aan te brengen was. Bovendien kan tape gebruikt worden bij het aanbrengen van de laatste plaat.

Hoofdstuk 7:Het besluit

145

De verschillende elementen werden aan elkaar geschakeld door aan de bovenzijde van het element een koppeling te voorzien en aan de onderzijde stootblokjes. In Hoofdstuk 5: De

koppeling werd een koppeling ontworpen. De ontworpen koppeling bestaat uit een dubbel scharnier en laat een zekere hoeksverdraaiing en verplaatsing toe. Deze koppeling is samengesteld uit een bevestigingsstuk en een koppelstuk. Het bevestigingsstuk wordt op de draadstang van de boutverbinding met een moer vastgezet. Voor het koppelstuk wordt geopteerd voor het materiaal Ertalon: dit materiaal kan de heersende krachten aan en laat bovendien een beperkte rek toe. In het laatste hoofdstuk werd tenslotte een kubus gemaakt evenals een schaalmodel. In de kubus werden de verschillende ontworpen boutverbindingen verwerkt, zodat hun impact op de transparantie kon ingeschat worden. Bovendien werd de kubus opgemaakt met de verschillende montagesystemen en vulmaterialen. Met de ervaringen opgedaan bij het maken van de kubus, werd een schaalmodel van het uiteindelijk ontworpen element gebouwd op een schaal ¼. Dit schaalmodel werd vervolgens getest en voldeed aan de eisen qua stabiliteit, waterdichtheid en veiligheidsconcept.

Hoofdstuk 7:Het besluit

146

BIJLAGEN Bijlage A: Sterkteberekeningen Voor het berekenen van de maximale doorbuiging van de bovenplaat, de maximale krachten op de boutverbindingen, de maximale krachten op de randplaten van de middelste rechthoek, wordt gebruik gemaakt van het programma Powerplate.

•

Geometrie.

De bovenste plaat bestaat uit gelamineerd glas 88.1. Een veilige aanname is de bovenplaat te beschouwen als twee losliggende platen met een dikte van 8mm. Twee losliggende platen kunnen echter niet in het programma ingegeven worden, enkel monolithische platen. Voor de dikte van de overeenkomstige monolithische plaat werd 10.097mm genomen. Deze waarde wordt bekomen door de traagheidsmomenten I van de losliggende platen en de monolithische plaat aan elkaar gelijk te stellen: 2 * I losliggendeplaat = I massieveplaat

of

2 * b * 8mm 3 b * h 3 = 12 12

= Figuur A-7-1: Berekening plaatdikte Powerplate.

De bovenplaat wordt gesimuleerd als een plaat die ondersteund is door lijnopleggingen (de randplaten van de middelste rechthoek) en puntopleggingen (de boutverbindingen ).

Bijlagen

147

Figuur A-7-2: Modellering bovenplaat in het programma Powerplate.

•

Belastingen.

Het eigengewicht wordt als een afzonderlijke belasting beschouwd en is 0.4kN/m². Dit wordt bekomen door het gewicht van het glas (25kN/m³) te vermenigvuldigen met de dikte van de twee losliggende platen (16mm). Voor de mobiele belasting worden twee belastingsgevallen beschouwd. Een verdeelde mobiele belasting van 2kN/m² (een kunstwerk bovenop het element) en een puntkracht van 1kN (persoon van 100kg). De belastingen worden vermenigvuldigd met volgende partiële veiligheidscoëfficiënten. gunstig

ongunstig

eigengewicht

1

1.35

mobiele belasting

0

1.5

Tabel A-7-1: Veiligheidscoëfficiënten belastingen.

•

Doorbuiging.

De grootste doorbuiging wordt bekomen door de mobiele belasting van 2kN/m² over de hele oppervlakte van de binnenste rechthoek te plaatsen. Deze doorbuiging is –7.189mm en is kleiner dan de toelaatbare doorbuiging. Deze wordt bepaald door de breedte te delen door 250. Dit geeft -7.880mm.

Bijlagen

148

Binnenste rechthoek Buitenste rechthoek Figuur A-7-3: Doorbuiging bovenplaat.

•

Maximale kracht in de verbindingen.

De maximale kracht in de boutverbinding wordt bekomen door de mobiele belasting van 1kN op de meest nadelige positie te plaatsen. Dit komt neer op het plaatsen van een voetafdruk op één van de boutverbindingen aan de kortste randplaat. De maximale kracht die bereikt wordt is 1.621kN. Op de onderstaande figuur zijn de reactiekrachten in de boutverbindingen zichtbaar.

Bijlagen

149

Voetafdruk persoon

Figuur A-7-4: Maximale reactiekracht van de boutverbinding bekomen in Powerplate (waarden in kN).

•

Maximale kracht in de randplaten van de binnenste rechthoek.

Vervolgens wordt gezocht naar de maximale kracht in de lijnopleggingen (randplaten van de binnenste rechthoek). Die reactiekrachten zijn gemiddeld 3.588kN/m in de kortste randplaten, wanneer een mobiele belasting van 2kN/m² aangrijpt op de volledige oppervlakte van de bovenplaat. Deze reactiekracht vertoont een maximale waarde ter hoogte van het midden en minimale waarden aan de uiteinden. Daarom wordt geopteerd om te werken met een kracht van 5kN/m. Wanneer een persoon (1kN) zich evenwel bovenop de lijnopleggingen bevindt, kan lokaal een reactiekracht van 1.5kN bereikt worden in de kortste randplaten.

Bijlagen

150

Figuur A-7-5: Reactiekrachten op de randplaten van de middelste rechthoek bekomen in Powerplate (waarden in kN).

Bijlagen

151

Bijlage B: Stabiliteitsberekeningen De onderstaande berekeningsmethode is gebaseerd op de cursus ‘Inleiding tot de maritieme techniek’,[8]. Het glazen element heeft een lengte van 3000mm, een breedte van 1965mm en een hoogte van 447mm. Deze hoogte wordt bekomen door de hoogte van de randplaten (415mm) op te tellen bij de boven- en onderplaat (gelamineerd glas 88.1). Hierbij wordt geen rekening gehouden met de voegen tussen de randplaten en de boven- of onderplaat (veilige aanname). Er wordt verondersteld dat het element zich in rustig water bevindt. Op het glazen element worden twee belastingsgevallen aangebracht.

•

Een kunstwerk.

•

Een persoon die zich op het glazen element bevindt, en zich naar één van de zijranden of hoekpunten begeeft.

B.1 Een kunstwerk Ten gevolge van het eigengewicht W van het element ondergaat het element een inzinking (hoogte onder water) van 126mm. Door het toevoegen van een belasting van 2kN/m² over de hele oppervlakte van het element, ondergaat het glazen element een rechte inzinking. Deze wordt als volgt berekend: -

Uit het vertikaal evenwicht wordt de archimedeskracht Δ berekend. Deze is gelijk aan: Δ = W + P met eigengewicht W (7.311kN) en de belasting P (11.811kN).

-

De archimedeskracht Δ is gelijk aan het gewicht van het verplaatste volume:

Δ = ρ w ⋅ Vonder met ρw het soortelijk gewicht van water (9.81kN/m³) en Vonder het ondergedompelde volume. -

De enige onbekende is de hoogte die bepaald kan worden uit het ondergedompeld volume: Vonder = hinz ⋅ Aelement met hinz de inzinking en Aelement de oppervlakte van de onderplaat van het element.

De inzinking (hoogte onder water) is 330mm en is kleiner dan de hoogte van het element (447mm).

Bijlagen

152

B.2 Bij breuk van één van de randplaten Indien er breuk optreedt bij één van de buitenste randplaten, wordt de belasting op het element verwijderd en zijn de randplaten van de binnenste rechthoek erop berekend dat het element onbelast blijft drijven. De inzinking (hoogte onder water) van het element bij breuk van één van de randplaten, wordt hier gecontroleerd. Deze wordt als volgt berekend: -

Uit het vertikaal evenwicht wordt de nodige archimedeskracht Δ berekend. Deze is gelijk aan: Δ = W

-

De archimedeskracht Δ is gelijk aan het gewicht van het verplaatste volume (binnenste rechthoek). Δ = ρ w ⋅ Vonder

-

De enige onbekende is de hoogte die bepaald kan worden uit het ondergedompeld volume Vonder. Vonder = hinz ⋅ Aklein

De inzinking (hoogte onder water) is 390mm en is kleiner dan de hoogte van het element (447mm).

B.3 Bewegende persoon Vooraleer aan de berekeningen te beginnen, worden een aantal begrippen en termen verduidelijkt.

B.3.1 Rotatie rond het metacenter -

Het gewicht W van het element grijpt aan in het zwaartepunt G.

-

De opwaartse archimedeskracht Δ grijpt aan in het drukkingspunt B.

-

Het element ondergaat ten gevolge van een aanvallend koppel Kaanv een dwarse verdraaiing Φ om het metacenter M.

-

Ten gevolge van de verdraaiing ontstaat er een stabiliserend koppel Kstab. Dit koppel is gelijk aan de archimedeskracht Δ vermenigvuldigd met de hefboomsarm (afstand tussen het zwaartepunt en het drukkingspunt). Dit geeft volgende formule: K stab = Δ ⋅ (GM ) ⋅ sin φ ; waarbij Δ ⋅ (GM ) de stabiliteitsmodulus is.

Bijlagen

153

Figuur B-7-6: Rotatie van het element onder invloed van een aanvallend koppel.

Het bovenstaande is geldig voor een helling in de dwarse richting Φ. Dit kan analoog toegepast worden voor een helling in de lengterichting θ.

B.3.2 Toevoegen van massa Wanneer een belasting P wordt aangebracht op het element heeft dit een wijziging van de stabiliteitsmodulus tot gevolg. Dit wordt verduidelijkt door onderstaande redenering. -

Het element met een eigengewicht W bevindt zich in rustig water en heeft een lastlijn L0. Door het zwaartepunt van de toegevoegde belasting P te laten aangrijpen op een vertikale door het zwaartepunt van het bijkomende ondergedompeld volume Vbijkomend, ontstaat een rechte inzinking van het element. Het element met toegevoegde belasting krijgt een nieuwe lastlijn L1. Dit wordt verduidelijkt in Figuur B-7-7 (1).

-

Wanneer bovendien de belasting ingevoerd wordt in het differentieel metacenter Mft blijft de stabiliteitsmodulus Δ ⋅ (GM ) ongewijzigd. Dit punt Mft komt in het element overeen met het zwaartepunt van de lastlijn L0. Dit wordt verduidelijkt in Figuur B7-7 (2).

-

Aangezien de toegevoegde belasting P in werkelijkheid aangrijpt op het element, bevindt het zwaartepunt Gp van de belasting P zich op een afstand Z hoger dan het differentieel metacenter Mft. Dit heeft een wijziging van de stabiliteitsmodulus tot

Bijlagen

154

gevolg.

De

nieuwe

stabiliteitsmodulus

wordt

Δ ⋅ (GM ) − P ⋅ Z .

Dit

wordt

verduidelijkt in Figuur B-7-7 (3).

Figuur B-7-7: Het principe van het wijzigen van de stabiliteitsmodulus bij het toevoegen van massa.

B.3.3 Verplaatsen van massa Op onderstaande figuur worden het aanvallend koppel Kaanv en het stabiliserend koppel Kstab weergegeven in functie van de dwarse hoekverdraaiing Φ.

Figuur B-7-8: Stabiliteitskromme.

Bijlagen

155

-

Door een massa (die zich op het element bevindt) te verplaatsen over een bepaalde dwarse afstand, ontstaat er een aanvallend koppel Kaanv en een hoekverdraaiing Φ.

-

Ten gevolge van de hoekverdraaiing Φ, wordt een stabiliserend koppel Kstab opgewekt. Beide koppels zijn aan elkaar gelijk bij een hoekverdraaiing Φ1 waarbij het element zich in evenwichtstoestand bevindt.

-

Door het ‘plots’ aangrijpen van het koppel Kaanv moet echter rekening gehouden worden met dynamische effecten. Het element zal bij het ‘plots’ aangrijpen van Kaanv een hoekverdraaiing Φ vertonen die oploopt tot een maximale hoekverdraaiing Φ2. Dit is de hoek waarbij oppervlakten A1 en A2 aan elkaar gelijk zijn.

-

Kort

daarop

zal

de

hoekverdraaiing

terug

afnemen

tot

uiteindelijk

de

evenwichtstoestand (Φ1) bereikt wordt. Aangezien de hoek Φ2 kleiner is dan Φ3 is er een voldoende dynamische stabiliteitsreserve. Het bovenstaande is geldig voor een dwarse helling Φ. Dit kan analoog toegepast worden voor een langse helling θ.

B.3.4 Berekeningen Ten gevolge van een mobiele belasting, namelijk een persoon (100kg en een zwaartepunt op 1.5m hoogte) die zich verplaatst op het glazen element, ondergaat het glazen element een inzinking en een rotatie rond twee assen. Voor het gebruik van de formules wordt verwezen naar de cursus ‘Inleiding tot de maritieme techniek’[8]. •

Dwarse helling

-

De theorie van de toegevoegde massa wordt hierbij gebruikt. Hierbij wordt een puntkracht van 1.5kN (1.5*1kN) in het differentieel metacenter geplaatst en vervolgens verplaatst naar zijn zwaartepunt (1.5m). De inzinking van het element bedraagt 195mm.

-

Vervolgens wordt de puntkracht verplaatst tot aan de zijrand van het element (Figuur B-7-9 (links).

Er ontstaat een rotatie om het dwars metacenter. Het metacenter

bevindt zich op 1.075m boven het element. In Figuur B-7-9 (rechts) wordt het aanvallend en het stabiliserend koppel uitgezet in functie van de hoekverdraaiing. In evenwichtstoestand bedraagt de hoekverdraaiing 5.6°. Er is voldoende dynamische

Bijlagen

156

stabiliteitsreserve waardoor het element niet gaat kantelen bij een maximale hoekverdraaiing van 11°. 4,5 4 3,5 Kst ab

3

Kaanv

2,5 2 1,5

A2

1

A1

0,5 0 -0,5

0

10

20

30

40

50

60

70

Ve r dr a a i i ng [ °]

Figuur B-7-9: (links) Verplaatsing van massa voor de maximale dwarse helling; (rechts) Stabiliteitskromme.

In evenwichtstoestand geeft dit onderstaande figuur. Hierbij wordt het element niet uit het water gelicht en is de maximale inzinking (hoogte onder water) aan de linkerzijde 284mm.

Figuur B-7-10: Evenwichtstoestand bij een dwarse helling.

•

Langse helling

Een analoge redenering kan toegepast worden bij een langse helling. De puntkracht wordt in het differentieel metacenter geplaatst en vervolgens verplaatst naar zijn zwaartepunt (1.5m). De inzinking van het element is wederom 195mm. Vervolgens wordt de puntkracht verplaatst tot aan de zijrand van het element (Figuur B-7-11 (links)). Het metacenter bevindt zich op 3.331m boven het element. De stabiliteitskromme wordt gegeven in Figuur B-7-11 (rechts). In evenwichtstoestand bedraagt de hoekverdraaiing 3.1°. Er is voldoende dynamische stabiliteitsreserve waardoor het element niet gaat kantelen en een maximale hoekverdraaiing van 6.4° optreedt.

Bijlagen

157

8 7 Kst ab

6

Kaanv

5 4 3 2 A2

1 A1 0 -1

0

5

10

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 V er d raaiing [ °]

Figuur B-7-11: (links) Verplaatsing van massa voor de maximale langse helling; (rechts) Stabiliteitskromme.

In evenwichtstoestand geeft dit de onderstaande figuur. Hierbij wordt het element niet uit het water gelicht en is de maximale inzinking (hoogte onder water) aan de linkerzijde 271mm.

Figuur B-7-12: Evenwichtstoestand bij een langse helling.

•

Dwarse en langse helling

In de vorige gevallen wordt de situatie geschetst waarbij een persoon zich respectievelijk naar een zijrand in de breedte en in de lengte van het element verplaatst. De situatie waarbij een persoon zich naar een hoekpunt van het element begeeft, wordt beschouwd als een superpositie van de vorige twee gevallen.

Bijlagen

158

Figuur B-7-13: Superpositie van een dwarse en een langse helling.

In evenwichtstoestand is de maximale inzinking 0.447mm. Aangezien geen rekening gehouden wordt met de voegen tussen de randplaten en de boven- of onderplaat komt het dek net niet onder water te staan.

Bijlagen

159

Bijlage C: Berekening van de krachten in de koppeling C.1 Inleiding Twee glazen elementen worden aan elkaar geschakeld aan de hand van koppelingen. Dit heeft tot gevolg dat de beweging van het ene element belemmerd wordt door het andere element (koppeling). Wanneer het ene element belast wordt en de beweging gehinderd wordt door het andere element, dan zal het andere element bijgevolg ook een belasting ondervinden ten gevolge van de koppelingen tussen de elementen. Om de krachten in de koppeling te berekenen, moeten de mogelijke bewegingen van de koppeling eerst gekend zijn. In onderstaande figuur wordt de koppeling tussen twee elementen weergegeven. Voor verdere details wordt verwezen naar Hoofdstuk 5:De koppeling. Het is belangrijk voor de berekeningen dat aan de bovenzijde element 1 en element 2 met elkaar verbonden worden en aan de onderzijde stootblokjes voorzien zijn. Deze verbinding laat een relatieve vertikale verplaatsing van 27mm tussen beiden elementen toe en een rotatie van het ene element ten opzichte van het andere tot op het ogenblik dat de stootblokjes met elkaar in contact komen.

Figuur C-7-14: Principe van de koppeling tussen twee elementen (zijaanzicht).

Bijlagen

160

C.2 Berekening

C.2.1Principe Hoe de krachten in de koppeling berekend worden, wordt uitgelegd in volgend voorbeeld: Twee elementen zijn over hun kortste zijde geschakeld aan elkaar en er wordt een belasting aangebracht op het eerste element; het tweede element blijft onbelast. De volgende stappen worden doorlopen: -

Stap 0: De twee elementen zijn aan elkaar geschakeld en bevinden zich in rustig water. Deze elementen ondergaan beiden een inzinking ten gevolge van het eigengewicht. Er is bijgevolg geen kracht aanwezig in de koppeling.

-

Stap 1: De koppeling wordt weggedacht zodat twee geïsoleerde elementen verkregen worden. Deze gedragen zich zoals uitgelegd in Bijlage B.

-

Stap 2: Op het eerste element wordt een belasting aangebracht. Hierbij wordt de theorie van het toevoegen en verplaatsen van massa toegepast. Het belaste element ondergaat een inzinking en een rotatie rond zijn metacenter.

-

Stap 3: Ter hoogte van de koppeling is er een hoogteverschil ontstaan. Dit verschil kan maximaal 17mm bedragen (koppeling). Een fictieve vertikale kracht F wordt op ieder element afzonderlijk aangebracht ter hoogte van het verbindingsstuk. Opnieuw kan de theorie van het verplaatsen van massa toegepast worden. De fictieve vertikale kracht F wordt vervolgens iteratief verhoogd tot het hoogteverschil tussen beide elementen 17mm is.

-

Stap 4: Vervolgens wordt grafisch gecontroleerd of er contact ontstaat tussen de stootblokken en of de beschouwde beweging mogelijk is.

In dit voorbeeld zijn de twee elementen aan elkaar geschakeld over de kortste zijde. Aan deze zijde bevinden zich twee koppelingen. Om de kracht in de koppeling te kennen, wordt daarom de bekomen fictieve kracht F gedeeld door twee. De stappen 1 tot en met 4 worden nog eens verduidelijkt in de volgende figuur.

Bijlagen

161

Figuur C-7-15: Principe van het berekenen van de krachten in de koppeling.

C.2.2 Berekeningen In geval A worden twee elementen aan elkaar geschakeld over de kortste zijde; deze schakeling bestaat uit twee koppelingen. Om de kracht in een koppeling te kennen wordt de fictieve kracht F gedeeld door twee. In geval B worden twee elementen aan elkaar geschakeld over de langste zijde. Om de kracht in de koppeling te kennen wordt de fictieve kracht gedeeld door drie. De berekeningen worden uitgevoerd voor verschillende belastingsgevallen. Deze gevallen ontstaan door telkens een combinatie te maken, waarbij één beschouwde belasting op het ene element geplaatst wordt en één op het andere. De te beschouwen belastingen zijn: -

Onbelast.

-

Een kunstwerk.

-

Een persoon die zich in het midden van het element bevindt.

-

Een persoon die zich vanuit het midden verplaatst naar de randen van het element.

Bijlagen

162

De toegepaste partiële veiligheidscoëfficiënten zijn 1 voor het eigenwicht en 1.5 voor de mobiele belasting, waarbij een persoon als mobiele belasting wordt beschouwd.

A)

B)

Figuur C-7-16: Verschillende gevallen en belastingsgevallen.

•

Kracht in de koppeling.

De maximale vertikale kracht die een koppeling tussen twee elementen moet kunnen leveren is 1.035kN. Deze kracht treedt op in geval A waarbij de belastingen B1 en R3 optreden. •

Krachten door koppeling op het element.

De bovenplaat van het element is via een boutverbinding verbonden met de randplaten van de buitenste rechthoek. Op deze boutverbinding wordt de koppeling bevestigd (zie Figuur C7-14). Ten gevolge van de beschouwde belastingen op het element (eigengewicht, kunstwerk of persoon), worden de boutverbindingen belast. De krachten op de boutverbindingen worden op een analoge manier als in Bijlage A berekend. Deze krachten (P) worden via de boutverbinding overgedragen naar de randplaten. De randplaten worden daardoor belast met een vertikale kracht (P1) en een moment (M1) ten gevolge van de excentriciteit (64mm). Dit wordt verduidelijkt in Figuur C-7-17(a). Aangezien de koppeling op de boutverbinding wordt bevestigd, worden de krachten die opgewekt zijn in de koppeling (K) ook opgenomen door de randplaten. De randplaten worden

Bijlagen

163

daardoor belast met een vertikale kracht (K2) en een moment (M2) tengevolge van de excentriciteit (40mm). Dit wordt verduidelijkt in Figuur C-7-17 (b). Om de uiteindelijke belasting van de randplaten te kennen, wordt een superpositie toegepast van de vorige twee belastingen (P en K). Dit wordt verduidelijkt in Figuur C-7-17 (c).

a)

b)

c)

Figuur C-7-17: (a) Belasting randplaat ten gevolge van een belasting op het element; (b) Belasting randplaat ten gevolge van de overeenkomende kracht in de koppeling; (c) Superpositie van de gevallen (a) en (b).

In Tabel C-7-2 wordt de belasting op de randplaten weergegeven voor de beschouwde belastingsgevallen. Hierbij worden de conventies gebruikt zoals voorgesteld in Figuur C7-17(c); F positief opwaarts gericht en M positief in uurwijzerzin. Ter verduidelijking worden eerst de verschillende kolommen van Tabel C-7-3 toegelicht -

Kolom 1: Combinatienummer.

-

Kolommen 2 en 3: Voor de combinaties 1 tot en met 4 wordt de maximale of minimale kracht F weergegeven (opwaarts/ neerwaarts gericht) en het bijhorend moment M. Bij de combinaties 5 tot en met 8 wordt het maximale of minimale moment M weergegeven (uurwijzerzin/ tegenuurwijzerzin) en de bijhorende vertikale kracht F. De vermelde krachten en momenten zijn deze die optreden in element 1 ter hoogte van de koppeling.

-

Kolom 4: Geval A staat voor een schakeling tussen twee elementen over de langste zijde. Bij geval B is er een schakeling over de kortste zijde.

-

Kolommen 5 en 6: De beschouwde belastingsgevallen (zie Figuur C-7-16) bij de vermelde krachten en momenten in de randplaten.

Bijlagen

164

Kracht F Moment M

Combinatie

Geval

Belasting

Belasting

[kN]

[kNm]

element 1 element 2

1 Fneg,max en M

-0.402

0.0161

B

-

R3

2 Fneg,min en M

-0.196

0.0923

B

B1

R3

3 Fpos,max en M

1.132

0.0451

A

L1

B2

4 Fpos,min en M

0.853

0.0563

B

L1

R1

5 F en Mneg,max

1.035

-0.0414

A

L3

B2

6 F en Mneg,min

0.307

-0.0123

A

L3

-

7 F en Mpos,max

-0.238

0.0941

A

B1

R3

8 F en Mpos,min

0.853

0.0563

B

L1

R1

Tabel C-7-2: Uiterste krachten in de randplaten en bijhorende belastingscombinatie.

De combinatie 2 moet niet nagaan worden aangezien combinatie 1 nadeliger is (grotere vertikale kracht en moment). Combinatie 8 komt overeen met combinatie 4. Samengevat zijn de randplaten onderhevig aan volgende krachtwerking: Kracht F [kN]

Moment M [kNm]

1

-0.402

0.0161

2

1.132

0.0451

3

0.853

0.0563

4

1.035

-0.0414

5

0.307

-0.0123

6

-0.238

0.0941

Tabel C-7-3: Uiterste krachten en momenten in de randplaten.

•

Opmerking

De berekeningen worden uitgevoerd voor de verschillende gevallen en belastingsgevallen (Figuur C-7-16) in evenwichtstoestand. Daarbij worden de inzinkingen en de rotaties rond het metacenter van ieder element berekend. De beweging van de beide elementen wordt vervolgens grafisch gecontroleerd in een CAD programma. Bij de vermelde gevallen en Bijlagen

165

belastingscombinaties trad er geen contact op tussen de stootblokjes aan de onderzijde van de elementen (Figuur C-7-14). De redenering waarbij de koppeling door een fictieve vertikale kracht voorgesteld wordt, kan bijgevolg toegepast worden. Indien men rekening houdt met dynamische effecten (het ‘plots’ verplaatsen van een persoon naar de uiteinden), bestaat de kans dat de stootblokjes tussen beide elementen in contact komen met elkaar. Door dit contact kunnen er trekkrachten (F) in de koppeling ontstaan. De ontstane trekkrachten zullen via de boutverbinding overgedragen worden naar de bovenplaat. Deze plaat ondervindt een horizontale kracht (F1) en een moment (M) ten gevolge van de excentriciteit. Dit wordt verduidelijkt in de onderstaande figuur.

Figuur C-7-18: Verschillende gevallen en belastingsgevallen.

Bijlagen

166

Bijlage D: Overzicht proefstukken passende boutverbinding VulProefstuk

Verbinding

Opmerking

materia al

φboorgat

Fscheur

Fmax

[mm]

[kN]

[kN]

P01

Hoekprofiel, vierkante plaatje

B

18

0.953

1.444

P02


B

18

1.108

1.684

P03


B

18

1.035

1.509

TH02


Excentrisch

B

18

0.800

1.340

TH03


Excentrisch

B

18

1.131

1.544

P04


A

18

0.996

1.344

P05


A

18

1.126

1.548

P06


A

18

1.188

1.707

G01


Gegoten

A

18

1.123

1.632

G02


Gegoten

A

18

1.066

1.534

G03


Gegoten

A

18

1.112

1.588

N01


Neopreen

A

18

0.892

1.044

N02


Neopreen

A

18

0.820

1.022

N03


Neopreen

A

18

0.849

1.201

R01

Cilinder, ronde plaatjes

φ 40mm

A

18

1.008

1.657

R02


φ 40mm

A

18

0.938

1.363

Ertalon

30

0.977

1.708

Ertalon

30

0.942

1.621

Ertalon

30

1.382

1.382

K01 K02 K03

Bijlagen

Hoekprofiel, afgedraaid stuk ertalon Hoekprofiel, afgedraaid stuk ertalon Hoekprofiel, afgedraaid stuk ertalon

167

SCH03 SCH04 SCH01 SCH02

Hoekprofiel, afgedraaid stuk ertalon Hoekprofiel, afgedraaid stuk ertalon Hoekprofiel, afgedraaid stuk PVC Hoekprofiel, afgedraaid stuk PVC

Ertalon

30

1.514

1.644

Ertalon

30

1.433

1.510

PVC

30

1.534

-

PVC

30

1.557

-

ES01


φ 45mm

A

18

1.273

1.350

ES02


φ 45mm

A

18

1.222

1.567

GG03


φ 45mm

A

25

1.317

1.433

GG04


φ 45mm

A

25

1.147

1.421

GG05


A

25

1.678

1.764

GG06


A

25

1.365

2.287

Bijlagen

φ 45mm, bout φ 10mm,

φ 45mm, bout φ 10mm,

168

Bijlage E: Overzicht proefstukken voorgespannen boutverbinding E.1 Opbouw proefstukken φboorgat

φ bout

Glasdikte

Aanhaal-

[mm]

[mm]

[mm]

moment [Nm]

VB01

18

8

4

8

-

VB02

18

8

4

8

Reeds gescheurd

VB03

18

8

4

8

-

VB04

18

8

4

8

Reeds gescheurd

VB05

18

8

4

8

Reeds gescheurd

VB06

10

8

4

8

-

VB07

10

8

4

8

VB08

10

8

6

8

Proefstuk

Opmerking

Reeds gescheurd, toch getest Gescheurd bij het

VB09

15

12

4

15

aandraaien van 10Nm naar 15Nm

VB10

15

12

4

8

-

VB11

15

12

4

10

Reeds gescheurd

VB12

15

12

4

10

-

VB13

12

10

8

+20

Aluminium aansluitend

VB14

12

10

8

20

VB15

12

10

8

20


VB16

12

10

8

20


VB17

12

10

8

20

Bijlagen

Aluminium niet aansluitend

Aluminium aansluitend, gescheurd na een half uur

169

E.2 Scheurpatronen VB01a

VB01b

VB02a

Niet beschikbaar

Niet beschikbaar

Niet beschikbaar

VB03a

VB03b

VB04a

VB02b

VB04b

Niet beschikbaar

VB05a

VB05b

VB06a

VB06b

Niet beschikbaar

Bijlagen

170

VB07a

VB07b

VB08a

VB08b

VB09a

VB09b

VB10a

VB10b

Niet beschikbaar

VB11a

VB11b

VB12a

VB12b

VB13a

VB13b

VB14a

VB14b

Bijlagen

171

VB15a

VB15b

VB16a

VB16b

VB17a

VB17b

VB18a

VB18b

Niet beschikbaar

Niet beschikbaar

Bijlagen

172

Bijlage F: Technische fiches E.1 Epoxyprimer PC 5800

Bijlagen

173

Bijlagen

174

E.2 Hybride mortel HIT-RE 500

Bijlagen

175

E.3 Loctite, universele snellijm

Bijlagen

176

Bijlagen

177

E.2 Tape

E.2.1 3M, VBH 4918F

Bijlagen

178

Bijlagen

179

E.2.2 Applicatieprocedure voor het aanbrengen van de tape Voor het vertapen van gelamineerd glas, wordt de volgende procedure aanbevolen: -

De minimum temperatuur waarbij de verlijming plaats vindt, dient 15°C te zijn. Bovendien dient de ruimte van de verlijming stofvrij te zijn.

-

De te verbinden oppervlakken van het gelamineerd glas dienen vlak geschuurd te zijn voor een goede hechting te verzekeren. Eventueel kan de tape in twee delen langs de PVB folie worden aangebracht.

-

De te verlijmen oppervlakken dienen grondig gereinigd te worden met een pluisvrije doek en bijvoorbeeld aceton.

-

Na minimum vijf minuten brengt men een primer (3M Silaan Glasprimer) aan op de te verbinden oppervlakken; dit om een betere hechting te verkrijgen tussen de tape en het glas. Direct na het aanbrengen van de primer zal de zopas aangebrachte primer met een schone doek weer weggeveegd worden, om zo een dunne laag achter te laten.

-

Na een droogtijd van 5 minuten, wordt op het eerste oppervlak de VHB tape 4918 luchtbelvrij aangebracht met een handrollertje (Figuur E-).

-

Vervolgens wordt de tape over zijn gehele lengte aangedrukt

-

De schutlaag wordt verwijderd met een kortharige staalborstel. Dit om de lijmlaag niet aan te raken.

-

Vervolgens wordt het tweede te verbinden oppervlak in de juiste positie geplaatst en met de hand aangedrukt.

-

Na 72 uur wordt zo goed als de volledig verbindingssterkte bereikt.

Figuur E-1: Luchtbelvrij aanbrengen van de tape met een handrolletje.

Bijlagen

180

Om een waterdicht geheel te verzekeren moet ook de verbinding ter plaats van de hoeken goed afgesloten zijn. Daarom wordt de volgende procedure aanbevolen voor de hoekverbindingen: -

Vóór het aanbrengen van de tape, wordt een klein stukje (driehoekvormige) silicone liner geplaatst op de plaats waar de hoek gevormd wordt.

-

Vervolgens worden beide tapes aangebracht en wordt een overlapping voorzien van 20-30mm.

-

De overlapping wordt doorgesneden door met een lichte druk het mes naar achteren te bewegen onder een hoek van 45°.

-

De afgesneden stukjes tape en de silicone liner worden verwijderd en zorgen ervoor dat de tape goed aansluit.

Figuur E-2: Hoekverbinding.

Bijlagen

181

E.2.3 VHB gamma

Bijlagen

182

REFERENTIES [1] James O’Callaghan, A Case Study of the Apple Computer Stores - Glass Structures 2001 – 2005. Proceedings of Glass Processing Days (2005). [2] Hess Rudolf, ‘Glastrâger’, ETH Zûrich 2000 ‘Austellungspavillon in Aachen’, Glas Architektur und Technik 1-1996. [3] Bos Freek, Veer Fred, Romein Ton, Nijsse Rob, The Evaluation of the All Transparent Pavilion Project. Proceedings of Glass Processing Days (2005). [4] Blandini Lucio, The Glass Dome. Proceedings of Glass Processing Days (2005). [5] Wellershoff Frank, Sedlacek Gerhard, Glass Pavilion Rheinbach - Stability of Glass Columns. Proceedings of Glass Processing Days (2003), p. 316-318. [6] Callewaert Dieter, Las- en Boutverbindingen in floatglas: experimentele studie. Thesis. Laboratorium voor Modelonderzoek. Universiteit Gent. Gent (2006). [7] Van Gijn F., Vambersky A., Eekhout M, Development of a reliable high-strength glass connection for an allglass bridge. [8] Vantorre M., Inleiding tot de maritieme techniek – Hoofdstuk 4: Hydrostatica en stabiliteit van drijvende constructies. Universiteit Gent - Afdeling maritieme techniek (2004), p 38-76.

Referenties

183

Transparant ontwerp en destructieve beproeving van een dragende constructie in glas

Recommend Documents