Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
09 JANUAR 2014
SFRC KONSTORIET, HELDAGSKONFERENCE 1
Ny designguide for stålfiberarmeret beton
Thomas Kasper, COWI A/S
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 2
Baggrund
› Danmark mangler en designguide
› Designguiden skal være et præ-normativt dokument, som
› følger Eurocode
› sætter en ramme for håndtering af fiberorientering generelt og især for SCC
› inkorporerer nyeste viden og tekniske udviklinger
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 3
Baggrund
› Vi har valgt at tage udgangspunkt i den tyske designguide (:
› Den blev publiceret som supplement til DIN 1045 i marts 2010 og opdateret til DIN EN 1992-1-1 i nov. 2012
› Den indeholder detaljerede designregler, som er i overensstemmelse / ligner Eurocode
› Den sætter en ramme for håndtering af fiberorientering vha. en fiberorienteringsfaktor
› Sammen med den tidligere DBV guideline "Merkblatt Stahlfaserbeton" fra okt 2001 har den været i brug i en række år
› Bekaert er med i udvalget for den tyske – dermed kan vi trække på Bekaert's indblik i baggrunden for den tyske designguide
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 4
Baggrund
› De to vigtigste ændringer / tilføjelser i forhold til den tyske designguide:
› 3-punkt bøjnings-forsøg (EN 14651) i stedet for 4-punkt bøjnings-forsøg
› Basis og retningslinjer for design og udførelse af SFR SCC (stærk fiberorientering – en styrke og en svaghed)
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 5
Overblik
› 65 sider, skrevet på engelsk
› Delt op i 5 dele:
› Del 1: Tilføjelser og ændringer til DS EN 1992-1-1 "Eurocode 2: Betonkonstruktioner – Del 1-1: Generelle regler samt regler for bygningskonstruktioner"
› Indeholder selve designregler
› Del 2: Tilføjelser og ændringer til DS EN 206-1 "Beton – Del 1: Specifikation, egenskaber, produktion og overensstemmelse"
› Produktion og produktionskontrol mht stålfiberarmeret beton
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 6
Overblik
› Del 3: Tilføjelser og ændringer til DS EN 14651 "Præfabrikerede betonelementer – Prøvningsmetode til beton med metalfibre – Måling af bøjningstrækstyrke (LOP)"
› Prøvningsmetode for bestemmelse af bøjningstrækstyrke
› Del 4: Tilføjelser og ændringer til DS EN 13670 / DS 2427 "Udførelse af betonkonstruktioner"
› Udførelse og udførelseskontrol
› Del 5: Tilføjelser og ændringer til BIPS C213 "Tegningsstandarder Del 3 – Betonkonstruktioner og –pæle"
› Regler for armeringstegninger med stålfiberarmeret beton
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 7
Overblik
› Designguide følger samme struktur og samme nummerering af overskrifter som de refererede normer
› Designguide er ikke kun relevant for de projekterende parter (Del 1 og 5), men også for de udførende parter (Del 2 til 4)
› Scope (1.1.2 i designguide)
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 8
Designprincipper - Trækstyrke
› Illustration af effekten af fiberorientering: Testplade
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 9
Designprincipper - Trækstyrke
› Illustration af effekten af fiberorientering Bjælke B8 Bjælke B10,2
28 AUGUST 2013
SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG 10
Designprincipper - Trækstyrke
› Illustration af effekten af fiberorientering Stor spredning af styrken som funktion af fiberorientering
0
5
10
15
20
25
30
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Last
[kN
]
Revneåbning [mm]
Arbejdskurver fra bjælkeforsøg B8B7,2
B4,2
B8,2
B4
B1
B5
B3,2
B3
B12,2
B6,2
B1,2
B7
B9,2
B2
B2,2
B12
B11,2
B10,2
B6
B11
B10
B10,2 B8
11
Designprincipper - Trækstyrke
Bjælkeforsøg jf. EN 14651
Performance class for reference-fiberorientering (= fiberorientering i testbjælker med sætmålsbeton)
Performance class L1/L2 (bøjetrækstyrker ved revneåbning 0.5 / 3.5 mm)
Bøjetrækstyrker regnes om til aksial-trækstyrker
L1 L2
12
Designprincipper - Trækstyrke
Fiberorientering i konstruktionen tages i regning vha. en
fiberorienteringsfaktor κfF, som
L1 og L2 værdierne ganges med
Aspekter:
• Bestemmelse og kontrol af fiberorientering i konstruktionen
• Bestemmelse af κfF
Bjælkeforsøg jf. EN14651
Performance class for reference-fiberorientering (= fiberorientering i testbjælker med sætmålsbeton)
Eksempel (designguide 3.6.3):
C30/37 L1.2/0.9 XC1
13
Designprincipper - Trækstyrke
› Bestemmelse af fiberorientering i konstruktionen:
› Simuleringer af støbningen
› Prøvestøbninger
› Erfaring (når der er samlet en tilstrækkelig mængde eksempler / data)
› Kontrol af fiberorientering i konstruktionen:
› Kontrol af støbeprocessen på byggepladsen – Det skal svare til ovennævnte simuleringer / prøvestøbninger / erfaringer
› Bestemmelse af κfF:
› Relation mellem fiberorientering (fibre counts) og trækstyrke (designguide Part 1, Annex L)
14
Designprincipper - Trækstyrke
› Designguide 3.6.3 side 17:
› Sætmålsbeton: κfF = 0.5 generelt, κfF = 1.0 for bøjning og træk i vandrette
pladekonstruktioner (uændret i forhold til den tyske)
› Tyskerne tager hensyn til, at fiberorientering kan være mindre gunstig i konstruktionen i forhold til testbjælkerne
› SCC: Anbefalede værdier for κfF i kapitel 9, side 33 - 37
15
Designprincipper - Trækstyrke
› SFR SCC: Anbefalede værdier for κfF i kapitel 9, side 33 – 37
Middle End
Longitudinal Vertical Transverse Longitudinal Vertical Transverse
1.25 0.40 0.40 0.75 0.40 0.40
Middle End End
Bjælker
> 1.0
16
Designprincipper - Trækstyrke
› SFR SCC: Anbefalede værdier for κfF i kapitel 9, side 33 – 37
Plader
Longitudinal Vertical Transverse
1.00 0.30 1.00
17
Designprincipper - Trækstyrke
› SFR SCC: Anbefalede værdier for κfF i kapitel 9, side 33 – 37
Vægge
Middle End
Longitudinal Vertical Transverse Longitudinal Vertical Transverse
Bottom 1.25 0.42 0.42 0.92 0.42 0.42
Center 1.00 0.50 0.42 0.83 0.56 0.50
Top 0.83 0.50 0.27 0.67 0.67 0.50
Middle End End
Top
Center
Bottom
18
Designprincipper - ULS M/N
b
h
zf
Ffd
Compression
Tension
x
d
Fsd
Fcd
zs
19
Designprincipper – ULS Forskydning
› Designguide 6.2:
› Uden forskydningsarmering
med
jf. DS EN 1992-1-1
𝑉𝑅𝑑,𝑐𝑓
= 𝑉𝑅𝑑,𝑐 + 𝑉𝑅𝑑,𝑐𝑓
𝑉𝑅𝑑,𝑐
𝑉𝑅𝑑,𝑐𝑓 =𝛼𝑐
𝑓∙ 𝑓𝑐𝑡𝑅,𝑢
𝑓∙ 𝑏𝑤 ∙ ℎ
𝛾𝑐𝑡𝑓
20
Designprincipper – ULS Forskydning
› Designguide 6.2:
› Med forskydningsarmering
med
jf. DS EN 1992-1-1
𝑉𝑅𝑑,𝑠
𝑉𝑅𝑑,𝑠𝑓
= 𝑉𝑅𝑑,𝑠 + 𝑉𝑅𝑑,𝑐𝑓 ≤ 𝑉𝑅𝑑,𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑅𝑑,𝑐𝑓 =𝛼𝑐
𝑓∙ 𝑓𝑐𝑡𝑅,𝑢
𝑓∙ 𝑏𝑤 ∙ ℎ
𝛾𝑐𝑡𝑓
21
Designprincipper – ULS gennemlokning
› Designguide 6.4:
med
jf. DS EN 1992-1-1
𝑣𝑅𝑑,𝑐𝑓
= 2𝑑
𝑎𝑣𝑅𝑑,𝑐 + 𝑣𝑅𝑑,𝑐𝑓 ≤ 𝑣𝑅𝑑,𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑅𝑑,𝑐
𝜈𝑅𝑑,𝑐𝑓 = 0.85𝛼𝑐
𝑓∙ 𝑓𝑐𝑡𝑅,𝑢
𝑓
𝛾𝑐𝑡𝑓
22
Designprincipper – ULS torsion
› Designguide 6.3:
› Fibrene må ikke tages i regning
Designprincipper – ULS gitteranalogier
› Designguide 6.5:
› Fibrene må tages i regning under visse forudsætninger
23
Designprincipper – SLS revnevidder
› Designguide kapitel 7
𝑤𝑘 = 𝑠𝑟,𝑚𝑎𝑥 ∙ (𝜀𝑠𝑚𝑓
− 𝜀𝑐𝑚)
𝜀𝑠𝑚𝑓
− 𝜀𝑐𝑚 =
1 − 𝛼𝑓 ∙ 𝜎𝑠 − 0.4 ∙ 𝑓𝑐𝑡,𝑒𝑓𝑓∙1
𝜌𝑝,𝑒𝑓𝑓
𝐸𝑠≥ 0.6 ∙ 1 − 𝛼𝑓
𝜎𝑠𝐸𝑠
𝑠𝑟,𝑚𝑎𝑥 = 1 − 𝛼𝑓 ∙𝑠
3.6 ∙ 𝜌𝑝,𝑒𝑓𝑓≤ 1 − 𝛼𝑓 ∙
𝜎𝑠 ∙𝑠
3.6 ∙ 𝑓𝑐𝑡,𝑒𝑓𝑓
𝛼𝑓 =𝑓𝑐𝑡𝑅,𝐿1
𝑓
𝑓𝑐𝑡𝑚
24
Del 2
› Produktion og produktionskontrol:
› Regler for kontrol af
› den korrekte fibertype (inspektion)
› fiberindhold of jævn fiberfordeling (wash-out eller magnetisk induktion)
› bøjetrækstyrke (bjælkeforsøg)
i produktionen
Del 3
› Udførelse af bjælkeforsøg og bestemmelse af bøjetrækstyrke som grundlag for bestemmelse af Performance class
25
Del 4
› Udførelse og udførelseskontrol:
› Modtagelseskontrol (fiberindhold og bøjetrækstyrke)
› Den nødvendige indsats for blanding, støbning og kompaktering stiger med fiberindhold og fiberlængde / fiberdiameter forholdet
› Betonens flydning i formen kan have indflydelse på fiberorientering for sætmålsbeton og har markant indflydelse på fiberorientering for SCC
Del 5
› Specifikation af støbesektioner med SFRC, Performance class, muligvis øvergrænse for fiberlængde, minimum fiberorienteringsfaktorer (hvis SCC)
26
Demoprojekt 1
› Eternitgrunden i Aalborg: Bundplade til et regnvandsbassin
› Revneviddekrav på 0.2 mm
› SFRC SCC, kombineret armering
25 JANUARY 2012
SFRC CONSORTIUM, MID-TERM SEMINAR 27
Demoprojekt 1
Traditionel armering
(Y16 – 100 mm begge
retninger i top og bund)
Kombineret armering
(Y10 – 100 mm
netarmering i top og
bund + 30 kg/m3 fibre)
𝜀𝑠𝑚 − 𝜀𝑐𝑚 0.74 ‰ 1.04 ‰
𝑠𝑟,𝑚𝑎𝑥 265 mm 200 mm
𝑤𝑘 0.196 mm 0.206 mm
Total stålmængde
(kg/m3) 158
91
28
Demoprojekt 1
› Forsøg verificerede, at der for denne type plade med denne armering kan regnes med random fiberorientering
29
Demoprojekt 2
› Slagelse Omfartsvej Underføring
› Rammebro
› Fundamenter støbt 25.06.2012 i SFR SCC
› Væggene støbt 04.09.2012 i SFR SCC
› Brodækket støbt 04.09.2012 i SFRC
30
Demoprojekt 2
Top armering undladt
Fundamenter
31
Demoprojekt 2
Fordobling af længdearmering undladt
Nedre del af væggene
32
Demoprojekt 2
Ikke brug for bøjler pga. fibre
Overgang Brodæk - Kantbjælker
33
Demoprojekt 2
Generelt:
En del af armeringen blev erstattet af fibre eller
Lavere udnyttelsesgrader
34
Demoprojekt 2
Med stålfibre og svejst net (B) Ø8/100 og Ø8/150
Uden stålfibre Ø16/160, Ø12/225, Ø16/185, Ø12/170
Rullenet mulig
Dæk
Stålfibre
Armering
35
Demoprojekt 2
Uden stålfibre men med svejst net (B) Ø8/100
Med stålfibre og svejst net (B) Ø8/150
Væg – for laster
Stålfibre
Armering
36
Demoprojekt 2
Uden stålfibre Ø16/150
Med stålfibre og svejst net (B) Ø10/150
Væg – for svind (bund)
Stålfibre
Armering
37
Aflsutning
› Feedback til designguiden er meget velkommen og bedes sendt til [email protected] og [email protected]
› Vi vil opdatere og udvide det eksisterende DKBI kursus "Fiberarmeret beton for bærende konstruktioner" med henblik på den nye danske designguide og execution guideline
› Tak for opmærksomheden !
mailto:[email protected]:[email protected]