Ontdekking van UHSB en directe gevolgen
Inleiding tot UHSB: Onderzoek en toepassing in Nederland
Hans Hendrik Bache Hans-Hendrik Denemarken 1986
Info-avond “Ultra Hoge Sterkte Beton”
CRC wcf: 0.13 – 0.18 wap. percentage: 5-20% vezelvolume: 5 – 10% sterkteklasse: B150 – B300
09 December 2011 1 09 December 2011
2
Group Concrete Structures
Ontdekking van UHSB en directe gevolgen
Ontdekking van UHSB en directe gevolgen Duitsland Duitsland,
Proef ter vaststelling van het draagvermogen. Tussenfase met 65 ton belasting.
Spiraalvormige trap in UHSB Tuborg, Denemarken
Foto B. Aarup, Hi-con Denemarken 09 December 2011
Inspiratie voor andere producten Geprefabriceerd brugdek in UHSB (45mm)
3
09 December 2011
4
UHSB: onbetaalbaar materiaal of economische oplossing?
Nieuwe landingsbaan Haneda Airport Tokyo, tijdens de bouw 2009 09 December 2011
6
Luchthaven Haneda Tokyo
UHSB: onbetaalbaar materiaal of economische oplossing?
Overgangsconstructie O e gangs onst tie ttussen ssen platform en kunstmatig eiland
200.000 m3 betondek : dikte 135 mm, i.p.v. 320 mm bij normaal beton (reduction met 58% ) Waterdoorlatendheid: 1/106 van die bij normaal beton Carbonatatiesnelheid: 1/100 / van die bijj normaal beton Chloride-indringing: 1/100 – 1/500 van die bij normaal beton 09 December 2011
7
Platform voor nieuwe landingsbaan luchthaven Haneda
Beschermingsbuizen uit roestvrij staal 9
Nieuwe landingsbaan g Haneda Airport p
09 December 2011
10
Nieuwe landingsbaan Haneda Airport
Produktie en testen van dekelementen: “Ontwerpen door testen”. Optimalisering van de vezelorientatie
Verbinden van dekelementen uit UHSB met ter plaatse gestort beton 09 December 2011
8
Haneda Airport
Roestvrije stalen buizen en titanium beschermingslaag
09 December 2011
09 December 2011
11
09 December 2011
12
GSE - brug g Haneda Airport p Tokyo y
GSE-Brug g Tokyo y Airport p Haneda
- Betonnen liggers B180 - Betondek B40 - 7 geprefabriceerde elementen B180
09 December 2011
13
GSE Brug g Tokyo y Airport
09 December 2011
14
GSE Brug g Tokyo y Airport p Voordelen van gebruik van UHSB: - 40% Gewichtsreduktie G i ht d kti - 20% Reduktie van de doorsnedehoogte - Duurzaamheid
15
09 December 2011
Voegconstructie van de liggers voor de magneetzweefbaan
Magneetzweefbaan g Haneda Airport p – Tokyo City Kokervormige ligger met overspanning 40m
09 December 2011
09 December 2011
17
16
Versterken van oude constructies
Magneetzweefbaan g Haneda Airport p Tokyo
09 December 2011
Projekt Calandbrug in Nederland
09 December 2011
Verwijderen van de oude asfaltlaag
21
Bewerken van het staaloppervlak
09 December 2011
20
09 December 2011
22
Aanbrengen van de epoxylaag
23
09 December 2011
24
Plaatsen van de wapening
Ausgleichen des neuen Betons
09 December 2011
25
09 December 2011
26
Brienenoord Brug g Rotterdam
Typische yp kenmerken van het nieuwe dek - Dikte Dikt van het h t dek d k 60 mm
-
Dek in gebruik na 120 uur Vermindering van de spanningswisseling in de trogliggers 60% Vermindering g van de spanningswisseling p g g in het dek 80% Verminderde trilling en geluidsoverlast
09 December 2011
27
Synergie y g effekt ((1): ) Materiaalniveau RC-80/30-BP l/d = 30 / 0.38
OL 6/0.16 l/d = 6 / 0.16
OL 13/0.2 13/0 2 l/d = 13 / 0.20
28
Synergie-effekt y g ((1): ) Materiaalniveau Buigtreksterkte voor verschillende vezelcombinaties
Lange vezels met ankers RC-80/40-BP RC 80/40 BP l/d = 40 / 0.5
09 December 2011
RC-80/60-BP l/d = 60 / 0 0.7 7
fl flexural l strength t th (MPa) (MP ) 50
Kombinatie van k t und korte d llange vezels ter verbetering van de eigenschappen g pp
without fibres 1%(60)
40 1%(13)+0.5%(60) 2%(13)
30
1%(13)+1%(40)
20
2%(6)+1%(60) 2%(13)+1%(60)
10
2%(6)+2%(13) 4%(6)+1%(40)
Korte rechte vezels
0 0
09 December 2011
29
09 December 2011
1
2
3
4 5 fibre quantity (vol.-%) 30
Op zoek naar synergie effekten op constructieniveau t ti i 150
Optimalisatie UHSB door vezelcocktails
60 possible path Microscheur of the
400 200
Korte vezels overbruggen b microscheuren
Makroscheur
50 200
1000 Balken zonder schuifwapening
60 150 60
micro-cracks
short h fib fibers Uittrekken vezel
150 l long fibers fib bridging b id i Macrovezel
200
Doktoraat Ivan Markovic TU Delft 2004 09 December 2011
Uiterste last: 91 kN
50
200 60
Balken met schuifwapening 31
Huidige last: 52 kN 70 kN75 kN 82 kN 91 kN
Geen beugels beugels,, geen vezels 09 December 2011
1000
400
09 December 2011
32
Uiterste last: 340 kN Huidige g last: 150 kN200 kN250 kN300 kN340 kN
Geen beugels 0,8% vezels 33
09 December 2011
34
Synergie effekten (2): constructieniveau
Uiterste belasting: g 531 kN
Huidige g belasting:
200 kN 300 kN 400 kN 531 kN
Geen beugels 1,6% vezels 09 December 2011
35
09 December 2011
36
Bezwijken door schuine scheurvorming
Synergie-effekt S i ff kt tussen t beugels en vezels
Serie NSB16 : geen schuifwapening, cpm = 20 Mpa, Vf = 1,6%
WSB08: met beugels, cpm = 20 Mpa, Vf = 0,8%
09 December 2011
37
09 December 2011
38
Ander voorbeeld van een hybride constructie
Synergie-effect y g tussen vezels en beugels g
Ontwerp van drijvende fundamenten uit geëxpandeerd polystyreen met buitenlaag van UHSB
09 December 2011
39
Ontwikkeling van richtlijnen die het gebruik van UHSB stimuleren in plaats van afremmen
09 December 2011
40
Normaal vezelbeton en UHSB: één familie of onverzoenlijke groepen?
fib TG 8 8.3 3 FRC
C20
09 December 2011
41
09 December 2011
C80
fib TG 8 8.6 6 UHPFRC
C180 C200
42
Softening ten opzichte van hardening: gedrag onder d éé één assige i belasting b l ti
Softening
Softening ten opzichte van hardening
Hardening
Verschillend gedrag van constructies met “softening” softening of “hardening” eigenschappen onder éénassige trek of buiging (di Prisco)
09 December 2011
43
09 December 2011
44
Voorbeeld van “nauwkeurige g methode” (ontwerpen op maat)
Nieuwe Model Code voor Betonconstructies
- Voer standaardproeven uit die zoveel mogelijk representatief zijn voor de beschouwde toepassing - Kalibreer de resultaten door geschiktheidsproeven
Ontwerpstrategie met verschillende niveaus van nauwkeurigheid
accuracy Level−of−Approximation IV III II
Prisma’s of y cyinders
I time devoted to analysis
“Franse Franse methode” methode 09 December 2011
45
Methode met algemene geldigheid
09 December 2011
46
Van buigproef naar trekspanning – scheurwijdte relatie
f Fts 0,45 f R1
fib MC 2010 09 December 2011
47
09 December 2011
48
Constitutieve vergelijkingen
Van buigproef naar trekspanning – scheurwijdte relatie
K-waarden K den geformuleerd voor gedefinieerde situaties
Spa Spanningsverdelingen gs e de ge voor oo de bepa bepaling g van a de rest-treksterkte est t e ste te fFts (b), fFtu (c) voor het lineaire model. 09 December 2011
49
Conclusies
50
Conclusies
- Vezelbeton, en in het bijzonder hoogwaardig vezelbeton, is een materiaal t i l mett onverwachte ht eigenschappen i h en gelijktijdig lijktijdi een groot ontwerppotentieel.
- Vezelbeton is vooral interessant in geval van hybride toepassingen Vezels V l mett betonstaal b t t l Vezels met voorspanstaal Korte en lange vezels Hoogwaardig beton met conventioneel beton Hoogwaardig beton met constructief staal Hoogwaardig g g beton met kunststof
- Grootschalige toepassingen vragen om een ontwerprichtlijn p j die eenvoudig g genoeg g g is (maar niet eenvoudiger) om door ontwerpende konstruktiven ingenieurs te worden gebruikt en geldig is voor alle staalvezelbetonsoorten
- Zonder geschikte richtlijnen komt weinig tot stand - Vergelijkende kostenberekeningen moeten op projectbasis worden uitgevoerd - Kwaliteitscontrole is van grote betekenis
fib - MC2010 biedt een dergelijke methode aan. aan 09 December 2011
09 December 2011
51
09 December 2011
52
