onderzoek TU Eindhoven

Embed Size (px)

Text of onderzoek TU Eindhoven

  • 5/11/2018 onderzoek TU Eindhoven

    1/8

    c:emenTthema

    V ee l on de rz oe k n aa r b ra nd b ij k an aa lp la te n h ee ft b etr ek kin g o p b et g ed ra g in le ng te ric htin g. H et g ed ra g ind war sr ic ht in g l ijk t e ch te r v ee l b e la n gr ij ke r.l n d it a rt ik el wo rd t in d ic at ie f o n de rz oe k q ep re se n te etd n a ar h e tg ed ra g v an k an aa lp la atv lo er en in d ez e d w ar sr ic htin g e n n aa r d e in vlo ed v an e en a l d a n n ie t d oo rfo pe nd eo nd erra nd . D e h oo gte v an d e k an aa lp la at e n d e e ve ntu ele d ru kla ag w ord t in d e b esc ho uw in g b etro kk en .T ot s lo t w o rd t e en v oo rz et g eg ev en to t e en m a ge /ijk a nd er ty pe k an aa lp la at.

    52011 I online Kanaalpleat in dwarsrichtlnq bij brand

  • 5/11/2018 onderzoek TU Eindhoven

    2/8

    oprof.ir. Cees KleinmanTU E indhoven

    o

    De voorgespannen kanaalplaatvloer is een veel toegepast productin de woning- en uti li teitsbouw. Het product iseenvoudig teproduceren en te monteren en zeer concurrerend ten opzichtevan andere vloersystemen. Sinds de brand in de parkeergaragevan een eppartementencomplex in de Lloydstraat teRotterdamin oktober 2007, is de brandwerendheidvan kanaalplaten onder-werp van onderzoek en gesprek. In het schrijven van de BFBNvan 16november 2009 [1] wordt gesteld: "Ook i s u it e e n a n al ys eva n in h et v er le de n u itg ev oe rd e b ra nd pr oe ve n d uid elijk g ew or de flda t de gangbare w ijze w aarop m et N EN 6071 in d e pr ak tijk v oo rk an aa lp la atv lo ere n w ord t o mg eg ann (a lle en toe tsiy jg v an d e

    Kanaalplaat i n d wa rs ri cn ti ng b ij b ra nd 52011 [ onhne

    1 Opsleil ing beproeving mooue2 Ben dee! v an e e n . .. .i j vervorrn-bare kanaalolaat met drie darn-rnetjes is m e t e en schijvenpro-gramm.onderzocht

    veN

    y=22steunpunt

    dekking op het voorspanstaa l in verband m et m om entbreuk) inv ee ! g ev al ie n n ie t t oe re ik en d is . Andere bezwiikvormen, zoalsdwarskrach tbret lk, kunnen na me lijk b y b ra nd ook maatgevendz ijn . E r z ijn e chte r ge en . g esc hik ie 'r ek em ne th ode n be sc hik baa r o ma l1 de re b ezw ijk vo rm en ad eq uaa t te to ets en".

    De hierboven beschreven dwarskrachtbreuk heeft betrekkingop de Iengterichting. Er is echter eveneens sprake van dwars-krachtbreuk in de dwarsr icht ing (in cornbinat ie met momenten normaalkracht), illdit artikel wordt aan de hand van eenindicat ief onderzoek op dit gedrag ingegaan.

    OnderzoeksaanpakIn het onderzoek is allereers t de exacte geometr ie van dekanaalplaatvloer onderzocht met behulp van een eindige-elementenmodel (schijvenprogramma). Hiermee is de maatge-vende dwarskrachtcapacitei t van de 'dammetjes ' bepaald. Degevonden resultaten zjjn gebruikt om een staafwerkmodel tecreeren dat dezelfde eigenschappen ver toont. Ter controle is decapaciteit van de kanaalplaatdoorsnede in het laborator iumbeproefd. Vervolgens ishet staafwerkrnodel onderworpen aaneen enigszins vers impeld ternperatuursmodel , In dit modelwerd uitslu itend de onderflens over de volle dikte aan eengelijkmatige ternperatuursverhoging onderworpen.

    De conclusies die aan het eind worden getrokken hebben alsdoe! de prefab-betonindustrie te heJpen in hun onderzoek naareen kanaalplaatvloer met een gepaste brandwerendbeid.

    Capaciteit kanaalplaat in dwarsrichtingAllereerst werd een dee! van een vri j vervormbare kanaalplaatzonder druklaag gemodeUeerd met drie damrnet jes (fig. 2).Hiertoe werd uitgegaan van een bestaande kanaalplaat, type

  • 5/11/2018 onderzoek TU Eindhoven

    3/8

    c=mE!nT thema3 Resultaten v an ee n van de tweebeproevinqen

    4 Raamwerkmodel met s taarnurn-rners waarmee de lnvloed va nbrand npde I , onderzocht

    5 S ta af we rk rr od el m et d tr ne ns le s6 Dwarsk rach t i n de dammetj es b ijeen s t ij gi ng v a n ternoeratuur vande onderf lens met 30 00(

    7 Trekkrachr in de bovenflens bije en s tij gi ng v an t empe r a iuo r va nde onder fl ens met 300 ' (

    8 Dwarskrachr l n ce darnrnet les bijee n drllklaag van 'gO m m bij e entemperatuurst.jqinq van deonder flens van 300 O(

    9 Normaalkracht inde darnrnet jesb i] een drukl aag van 90 rnrn bijeen temperatuurst ijging van deo n ds rf le n s v a n 3 0 0 O(

    83 16 6 ' I I ( 166 ,~"! i i l

    45 45 '"-, -----, :! 2

    H

    45-0

    o6

    ZVB 200; hoogte 200 mrn, breedte tussendarnmetjes 38 mrn,einddammetjes 33 mm (smalsre doorsnede), dikte bovenflens40 mrn en onderflens 34 mm (rninimale doorsnede).De dikte van het mootje is 150 rom. Het aldus opgestelde modelwerd met een schijvenprogramma onderzocht op de maximaalopneembare horizontale kracht, Er werd een bezwijkbelastinggevonden van 12,96 kN. Het bezwijken trad op in element x =13, Y = 22, gelegen in het middelste dammetje (fig. 2).Als bezwijkcr iter ium werd het overschri jden van de rnaximaaltoelaatbare hoofdtrekspanning in de dammetjes aangehouden,

    B ij de berekening werd uitgegaan van een betonsterkteklassevan C50/65. Hierbij hoort een maximale trekspanning van 0,9(l+ 65/20) = 3,83 Nrmm-. Na bezwijken van een dammetje,trad voortschrijdende scheurvorming op, waarna ook de restbezweek. De hoofdtrekspanning is het resultaat van buiging,dwarskracht en normaalkracht. De dwarskracht in her damme-t je was daarbij 5,6 kN.

    Ter controle werd de capaciteit van de in figuur 2 weergegevenkanaalplaatdoorsnede in het laboratoriurn beproefd. Er werdenrwee doorsneden beproefd, Bij de eers te proefvond bezwijkcnplaats b ij 11,4 kN (fig. 5), bij de t\....ede proefbij 12 ,4 kN.

    Vervolgens werd het resul taat geprojecteerd op een f lctiefraarnwerk als weergegeven in flguur 3. Met behulp van itera tiewerden afmetingen gevonden waarbij hetzelfde vervormings-gedrag optrad en in de dammetje giobaal dezelfde dwarskrachtverdeling werd vastges teld. De hoogte van de dammetjes(staven 15 t.m. 22) was 162mm. De gevonden afmetingen b =150 mm en d = 45 mm zijn vervolgens gehandhaafd in deraamwerkmodellen.

    3

    17 210B 19

    10 11 12 1 3 14

    Brand op de onderflensOm de invloed van brand op de onderflens te onderzoekenwerd een vri j vervormbare kanaalplaat geschematiseerd als infiguur 4. De systeemlengte van de dammetjes (staven 15 t.m.22) is162 rom.

    Zander druklaagEerst is een enkele kanaalplaat beschouwd zonder druklaag.Het resultaat is beschouwd bij een stijg ing van temperatuur vande onderflens met 300 C.Dit levert een dwarskrachtverloopover de dammetjes als weergegeven in figuur 6 . Bezien we debovenflens, dan vinden we een trekkrachtverloop als inf iguur 7.

    Er werd een maximale rrekkracht in de bovenflensgevondcn van2,54 kN. De horizon tale t rekspanning is 2540 I (150 x 40) = 0,42N/mm1. Hierbij wordt uitgegaan van de daadwerkeli jke diktevan 40 rnm, De vert icale trekkracht in de dammetjes is gel ijk aanO.De max.irnale dwarskracht is 2,23 b'\l (fig. 6). Om aan hetcri terium van maxirnaal 5,6 kN dwarskracht te voldoen kanworden gecondudeerd dat de max.irnale gemiddelde tempera-tuurstijging van de onderflens 5,6/2,23 x 300 =750"C mag zijn.

    In werkeli jk:heid verloopt de teml?eratuUl'van pakweg 1000 Caan de brandzijde tot 500 C in de keel (na iets meer dan 1uurstandaardbrandkromrne). De invloed hiervan op het gedragvan,de flenzen (buiging) en de dammetjes (extra t rekkracht)wordt in het kader van dit onderzoek nie t meegenomen.Let wei: in het getal voor de dwarskracht is impliciet de bijko-mende buiging in het damrnetje verdisconteerd. Het bezwijkenonder invloed van een dwarskracht van 5,6 kN speeltzich nie tafin het hart van de plaa t, maar op enige afstand,Met druklaagIn de huidige bouwprakt ijk is bet redeli jk gebruikel ijk eendruklaag toe te passen. Gaan we uit van een druklaag van90 1 1 1 m , dan yin den we bij een temperatuurstijging van de

    52011100hne ~anaalplaat in dwarsrichting bij brand

    22

  • 5/11/2018 onderzoek TU Eindhoven

    4/8

    -0,5 -I -1,5 -2 -2,5Or-~~--'---.---.---'---'----r---r--,0,5 -3 -3,5 -4

    .' - verplaa,sin9 [rnrn]

    2,62,552,5

    Z 2,45~ 2,41: 2,35)il= B 2,3go : 2,25G 2,5

    . - - - - - - - - " \/ \I _l/ _l/ \. ,

    onderflens van 300 "C'het resultaar als in figuur 8.

    Het vedoop van de norrnaalkracht aver de dammetjes is inflguur 9 aangegeven. We zien aan het verloop hiervan dar doorde druklaag de onderflens als het ware verticaal wordt onder-steund door discrete veren, Hierdoor is in de eerste en de laatstedam sprake vaneen drukkracht en in de overige dammetjes eentrekkracht, De maximale trekkracht in dammetje 2 en 7bedraagt 4,78 kN, overeenkomend met een trekspanning van4,781 (150 x 40) ~ 0,8 Nrmm-, (De afmeting inde maatgevendedoorsnede ishier 40 mm), Deze trekkracht heeft een ongunstlgeinvloed op de capacitei t van het damrnetje, De op te nemendwarskracht zal dus kleiner zijn dan het uitgangspunt van5,6kN. Uitgaande van een maxim ale trekspanning van 3,83 N 1mm' blj C50/65 moeten Wedus kijken naar (3,83 - 0,8) /3,83 x5,6~ 4,4 kN.

    In tabell zien we dat bij 300C de dwarskracht in damrnetje 2(staaf zj) gelijk is aan 8,2 kN, Hierrnee wordt de rnaximaletemperatuurstijging: 4,4/8,2 x 300 ~ 160C

    Om na te gaan of de waarde correct is, mnet tabel 2 wordenbeschouwd. .Hierin zijn de staatkrachten weergegeven voor desituatie waarbij er een driehoekig tempcratuurvcrloop over deonderflens wordt genomen. Aan de brandzijde een sti jging van600 'C en aan de bovenzij de van de flens een stijging gelijk aano CWe ziendan dat de trekkracht in dammetje 2 wordt: T =10.,66 kN. Dit komt overecn met een trekspanningvan 10,66 1(150 x 40 mm) ~ 1,78 Nzmrn" , De dwarskracht wordt iers

    Kanaalpl.aatin dwarsnrht tnq bij brand

    7

    25

    1,5

    0, 5

    2' IS 16 17 I B 19 20 22'" -0 ,5L -I~ -1,5~-c -2

    01 -2.5

    15

    10

    15 16 17 20 < I 22~ -5- 5 .. :,~ -10"o0 1 -15

    18 19