Vlakke plaatvloeren met behulp van breedvloerplaten

Vlakke plaatvloeren met behulp van breedvloerplaten Ir. ing. Tom Molkens 18-10-2012

Inhoud • • • • • • • •

Back to basics Normtechnische vereisten Aandachtspunten breedplaatvloeren Aanvullende regels vlakke platen Gedrag bij brand Gedrag bij aardbevingen Brand na aardbeving Besluiten 2

Manier van aanpak • Citaten bestaande normering ([EN] en Model Code), sterkteleer + reflecties • Analytische benadering waar mogelijk • 2D EEM indien toepasbaar • Volumetrische 3D benadering→interesse? 3

Manier van aanpak • Normale vloeren Normen; EN • Vlakke plaatvloeren • Vlakke plaatvloeren met vulelementen Aanvullende voorschriften bvb. CUR86 & gezond verstand 4

Inhoud • • • • • • •

Back to basics Normtechnische vereisten Aandachtspunten breedplaatvloeren Aanvullende regels vlakke platen Gedrag bij brand Gedrag bij aardbevingen Brand na aardbeving

5

Back to basics Bijzonderheden vloer • Vlak en geen lineair element; normering meestal toegespitst op lineaire elementen • Buigstijfheid in 2 richtingen + al dan niet belangrijk aandeel torsiestijfheid. • Dikte < overspanning/5 [5.3.1.(4)] • Doorbuiging < halve plaatdikte. • Min. wap. = 0,26.fctm/fyk.bt.d>0,0013.bt.d 6

Back to basics Minimale wapening met fyk = 500 N/mm² C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C50/60

0,0013.bt.d 0,0013.bt.d 0,0015.bt.d 0,0017.bt.d 0,0018.bt.d 0,0021.bt.d 7

Back to basics Bijzonderheden vlakke plaat vloer • Geen balken. • Geen paddenstoelen. • Meestal ponswapening noodzakelijk. • Minimale wapening in 2 richtingen. • Doorkoppelwapening en effectieve breedte zie [9.3.], [9.4.] + [9.10.]. • Minimale dikte 200 mm 8

Inhoud • • • • • • •


9

Normtechnische vereisten Betreffende vloeren • Om als lineair element te mogen berekenen [5.3.1.(5)];

• Dit komt niet zo vaak voor; getabelleerde data of EEM-toepassingen = regel. 10

Normtechnische vereisten Betreffende vloeren met vulelementen • Om gebruik te kunnen maken van de torsiestijfheid [5.3.1.(6)];

• Vb. Airdeck, max.dikte =50+100.4=450mm 11

Inhoud • • • • • • •


12

Aandachtspunten breedplaten Kenmerken breedplaat • Meestal hogere betonkwaliteit breedplaat dan druklaag. • Standaard breedte van 2400 mm met dikte van 5 à 7 cm i.f.v. wapening-inhoud & REI. • Tralieliggers met tussenafstand < 15.p+125 of 835 mm = min. 3 st /2400 mm • Koppelwapening 13

Aandachtspunten breedplaten Invloed betere betonkwaliteit breedplaat • Betonkwaliteit breedplaat C30/37 met druklaag C25/30 • Z=(31.15.12,5+33.5.2,5)/(31.15+33.5) = 9,88 cm • E.20³/12=(31.(15³/12+15.2,61²)+33.(5³/12 +5.7,38²)) of E = 31861 N/mm² →Resultaat E-modulus bij 20 cm dikke plaat betekenisvol beter dan druklaag 14

Aandachtspunten breedplaten Invloed plaatbreedte/voegen. • Vervormingberekening = integratie M-κ diagramma: 1/ρ = Mx/E.Ix ≈ d²v/dz²

z v

v =

. . +

4,8 m 5kN/m² 20 cm

. . + . . 15

Aandachtspunten breedplaten Invloed voegen, verwaarlozen = 4% verschil 3,51 3,60 3,37

invloed mesh? 16

Aandachtspunten breedplaten Invloed voegen, mesh x 2 = 5,5% verschil 3,42 3,44 3,24

gescheurd? 17

Aandachtspunten breedplaten Invloed voegen, gescheurd + kruip = 4% verschil 10,5 10,8 10,1

effectieve wapening? 18

Aandachtspunten breedplaten Invloed voegen, gescheurd + effectieve wapening = 4% verschil 10,5 10,7 • 10,1

→Verwaarloosbaar 19

Aandachtspunten breedplaten Geen lineair doch plaat element, invloed voeg op torsiestijfheid ? 4,8x4,8 m² 5kN/m² 20 cm Zonder voeg 6,5 mm Met 1 voeg 6,6 mm, met 2 voegen 6,7 mm 20

Aandachtspunten breedplaten Voorstel; orthotroop plaatelement met volle dikte in draagrichting en druklaag dikte in dwarse richting

11,0 mm = bijzonder nadelig? Evenwel praktisch voordeel + meetresultaat 21

Aandachtspunten breedplaten Experimentele metingen

H of D1= Dx. Dy &

Dxy= .D1 =

algemeen ? 22

Aandachtspunten breedplaten Na scheurvorming, met kruip en effectieve wapening = goede benadering<1% afwijking

Met 1 voeg 39,6 mm, As=2.335, Ai=2.829 mm²/m Orthotroop; 39,3 mm As=2.335, Ai=915+764 mm²/m 23

Aandachtspunten breedplaten Invloed contactvlak en tralieliggers bij 20 cm totale dikte, waarvan 5 cm breedplaat. • Referentiewaarden schuifspanningen massief beton: – vRd,c,l=0,12.1.(100.0,005.25)1/3 = 0,28 N/mm² – vRd,c,h=0,12.1.(100.0,015.25)1/3 = 0,40 N/mm²

• Schuifspanning contactvlak – vRdi=c.fctd+µ.σn+ρ.fyd.(µ.sinα+cosα)

• Waarde steeds <0,5.0,54.14,17=3,8N/mm² 24

Aandachtspunten breedplaten Parameters;

Aandeel betonklasse met ruwheid + normaalspanning + wapening tralieligger. 25

Aandachtspunten breedplaten Resultaten met 3 tralieliggers/plaat Beton Beschrijving glad c µ c.fctd µ.sn r.fyd.() vRdi

25

30 ruw

0,35 0,60 0,42 0,00 0,20 0,62

geprofileerd glad 0,45 0,50 0,70 0,90 0,54 0,60 0,00 0,01 0,21 0,24 0,76 0,84

ruw 0,35 0,60 0,47 0,00 0,20 0,68

geprofileerd gem. bijdrage 0,45 0,50 0,70 0,90 0,61 0,68 71% 0,00 0,01 1% 0,21 0,24 28% 0,83 0,92

→Belang opruwen! 26

Aandachtspunten breedplaten Resultaten met 4 tralieliggers/plaat + vergelijking t.o.v. 3/plaat Beton Beschrijving glad c µ c.fctd µ.sn r.fyd.() vRdi

25

30 ruw

0,35 0,60 0,42 0,00 0,27 0,69

geprofileerd glad 0,45 0,50 0,70 0,90 0,54 0,60 0,00 0,01 0,29 0,32 0,83 0,92

ruw 0,35 0,60 0,47 0,00 0,27 0,74

geprofileerd gem. bijdrage 0,45 0,50 0,70 0,90 0,61 0,68 65% 0,00 0,01 0% 0,29 0,32 34% 0,90 1,00 109%

Slechts 9% winst 27

Aandachtspunten breedplaten Resultaten met 4 tralieliggers/Airdeck plaat + vergelijking t.o.v. massieve plaat met 4. Beton Beschrijving glad c µ c.fctd µ.sn r.fyd.() vRdi vRdi,equivalent

25

30 ruw

0,35 0,60 0,42 0,00 0,55 0,97 0,47

geprofileerd glad 0,45 0,50 0,70 0,90 0,54 0,60 0,00 0,01 0,59 0,66 1,13 1,26 0,55 0,61

ruw 0,35 0,60 0,47 0,00 0,55 1,03 0,50

geprofileerd gem. bijdrage 0,45 0,50 0,70 0,90 0,61 0,68 48% 0,00 0,01 0% 0,59 0,66 52% 1,20 1,34 0,58 0,65 66%

28

Aandachtspunten breedplaten Bepaling vEdi + cijfervoorbeeld plaat 20 cm • Elastisch (SLS) vEi =

. .

=

../. !!!.!!³ .

= 16,88.10-6.VEi

• Plastisch (ULS) = EN & MC vEid =

#.$ .

=

/.$ = ,&.( ().

vEi,SLS > vEid,ULS met VEid ≈ 1,4 VEi

5,05.10-6.VEid

• Met vulelementen 20x10 alle 30 cm vEid =

#.$ .

=

((. .)/((. .).$ = ,&.( ().(

14,03.10-6.VEid 29

Aandachtspunten breedplaten Dimensionering koppelwapening • Meest geschikte voegindeling voorstellen • Ruwheid PTV 202 = 15 mm extra verlies aan hefboomsarm • Hefboomsregel – Basis 764 mm²/m in plaat – 764.(200-35)/(200-50-15-12/2) = 977 mm²/m – Minimaal 9Ø12 i.vm. kortere overlapping lengten beter 10Ø12 30

Aandachtspunten breedplaten Controle met balkmodel + voeg (top blz. 16) • T.p.v. voeg 14193.0,075/2 = 532 mm²/m • Net ernaast 6730.0,098/2 = 330 mm²/m Wapeningtoename > volgens hefboomsarm, t.g.v. drukwapening → controle t.p.v voeg!

31

Aandachtspunten breedplaten Bepaling overlappinglengten • In druklaag C25/30 – Basis 1130 mm²/m = 10Ø12/m – L0=1.(1-0,15.(50-12)/12).1.1.1,5.418=439mm

• In breedplaat C30/37 – Basis 764 mm²/m = 10Ø10/m – L0=1.(1-0,15.(30-10)/10).1.1.1,5.363=381mm

• Praktisch 439.2 + speling = 900 mm 32

Aandachtspunten breedplaten Noodzakelijkheid dwarswapening • Artikel EN 1992-1-1, 8.7.4.1.

• Tralieligger mag meegenomen worden als wapening (PTV 202) voor het opnemen van trekkrachten in de dwarse richting • Verantwoordbaar? 33

Aandachtspunten breedplaten Voorbeeldberekening • Voorgaand Ø12/10 werkend aan 977/1130.435 = 376 N/mm² of 425 kN • Drukzone C25/30 = 30.1000 mm²/m • Manteloppervlak = 10.π.12 = 377 mm²/m, in strip model 2000 mm²/m of fbd/5,3 • Elastische benadering, plastisch = rechthoekige i.p.v. driehoekige spanningverdeling of /2 34

Aandachtspunten breedplaten Voorbeeldberekening met l0/2, l0, l0.2; Nzz

l0/2 l0 l0.2

Resultaat lijkt logisch, doch geen invloed l0 35

Aandachtspunten breedplaten Voorbeeldberekening met l0/2, l0, l0.2; Nxz

l0/2 l0 l0.2

fbd = 3,48.5,3/2 = 9,22 N/mm² >>2,7 N/mm² 36

Aandachtspunten breedplaten Stripmodel niet bruikbaar voor grootte orde, mogelijk wel voor afname over diepte:

Nxz, contactvlak = 2976/3414.2,7 = 2,35 N/mm² >> vRdi (0,62 à 0,84 N/mm²), ook hier twijfelachtig resultaat. Grens van mogelijkheden met 2D. 37

Inhoud • • • • • • •


38

Aanvullende regels vlakke platen Pons met bepaling β-factor

• β = vermindering factor ui tot ui,eff 39

Aanvullende regels vlakke platen β-factor

40

Aanvullende regels vlakke platen ui EN

fib12 Modelcode 2010? ui 41

Aanvullende regels vlakke platen Rotatieveerstijfheid toevoegen, maakt berekende β–factor mogelijk.

Berekende β = 1 tot 3 ! 42

Aanvullende regels vlakke platen Voorbeeld berekeningsmodel: βP3,3=1,15

βP3,1=1,13

43

Aanvullende regels vlakke platen Ponswapening • Veel economischere oplossing mogelijk • Ductiel gedrag

• Verankering door aangelaste staven of haak rondom staaf, praktisch? 44

Aanvullende regels vlakke platen Kenmerken vlakke plaatvloer met vulelementen (vb. Airdeck) • Reductie dwarskracht A x 0,70 • Reductie oppervlakte traagheid: I x 0,90 te bekomen door aanpassing E • Reductie weerstandmodulus: W x 0,80 te bekomen door aanpassing fctm 45

Inhoud • • • • • • •


46

Gedrag bij brand Invloed voeg: • Plaatdikte 5 cm • Voegbreedte 1 cm • ISO834

• Isotherm 500°C
Gedrag bij brand Eigenaardigheid: • vRd,c=CRd,c.(1+√(200/d)).(100.ρl.fck)1/3 Door 3e machtswortel afvlakken temperatuurseffect ? Oplossing = herschrijven met inbrengen treksterkte: • vRd,c=CRd,c.k.(100.ρl)1/3.fctk;0,05.fck1/2/0,21 Dit geeft 0-waarde bij 600°C! 48

Gedrag bij brand Aanvullende regels EN 1992-1-2:

Waarnemingen bij vlakke plaatvloer na brandproef: • Tot op heden geen breuk t.g.v. splijtkrachten in ribben zoals bij welfsels 49

Inhoud • • • • • • •


50

Gedrag bij aardbevingen Verkend wetenschappelijk terrein met tegenvallende resultaten: • Test in Italië voor combinatie vloer met massieve kolomkop + centraal wafelvloer • Enkel voor gebieden met lage seismiciteit en q < 1,5 (quasi elastisch); EN 1998-1 • Twijfel over toegepaste β-factoren, standaardwaarden bepaald voor verticale lasten geen horizontale. 51

Gedrag bij aardbevingen JRC Pseudodynamic Earthquake tests on a Full-Scale RC Flat-Slab Building Structure:

52

Gedrag bij aardbevingen Voorbeeld berekeningsmodel, FT = Shear: βP3,3=1,48

βP3,1=1,33 Ex3 = Mx1,6à2 dz ≠ gemeten 53

Inhoud • • • • • • •


54

Brand na aardbeving Onontgonnen wetenschappelijk terrein • Eerste set-ups in India voor ter plaatse gestorte vloeren. • Toepassingen in aardbevingsgevoelige gebieden op dit moment nog miniem: – transportkost half fabricaat te groot – kennisgebrek

55

Besluit • Oplossing met breedplaten voor vlakke vloeren zonder meer mogelijk. • Orthotrope berekening = veilige benandering en voldoet prima gescheurd. • Belang ruwheid breedplaat. • Aandacht voor betondrukspanning t.p.v. voegen. • Correct gebruik β-factor voor pons. 56

Besluit Voorstel aanvullende werkzaamheden • Volume benadering met meer geavanceerde breukcriteria bvb. DrückerPräger + gescheurd. • Plastische benadering omwille van brand en aardbevingen waar energie verdeling (rekken) belangrijk is. • Validatie met testen. 57

Einde Bedankt voor de aandacht

Contact: [email protected] Informatie: www.stubeco.be 58

Studiebureel Stabiliteit

www.stubeco.be [email protected] Appartementen & kantoren Renovaties & herstellingen

Grondkeringen & bemalingen

Productontwikkeling

Expertise Opleiding

Industriebouw

Burgerlijke bouwkunde Fire-engineering

Bruggenbouw Hoevenstraat 155 3900 Overpelt 011/66.85.00

F. Roosenveltlaan 68/2 1800 Vilvoorde 02/253.27.22

Vlakke plaatvloeren met behulp van breedvloerplaten

Recommend Documents