CEMENT 6 2024 ?15 Paper Challenges in structural design and execution: Stuttgart's new central station (SC 25/3, p. 1508 ? 1527) Door: Roland Bechmann, Angelika Schmid CONSTRUCTIEF ONTWERP CENTRAAL STATION STUTTGART Het Centraal Station van Stutt - gart wordt volledig verbouwd. Het oude kopstation wordt ver- vangen door een ondergronds doorgaand station. Vooral de nieuwe perronhal springt in het oog. Het is een van de meest veeleisende bouwprojecten ter wereld. Dit onder meer dankzij de hoge belastingen, de verhin- derde vervormingen en de moeilijke funderingssituatie, maar vooral vanwege de com- plexe, dubbelgekromde geome- trie van het dak (vervaardigd met wit beton). Gezien de complexiteit waren de gebruikelijke normen ontoerei- kend. Daarom zijn innovatieve constructieberekeningen uitge- voerd met SOFiSTiK, op basis van verschillende EEM-modellen. De wapening werd vooral be- paald op basis van het beheer- sen van de scheurvorming in het voegloze dak, dat star is verbonden aan de fundering. Spanningen in de constructie worden voornamelijk veroor- zaakt door temperatuur- en krimpeffecten. Scheurwijdtes in de kelder moeten vanwege de waterdichtheid beperkt blijven tot 0,15 mm en die in het dak tot 0,2 mm. Voor het effect van de aardbe- vingsbelasting op de onder- grondse constructie was het oordeel van experts nodig. Voor de uitvoering is een nieuwe digitale planningsmethodologie toegepast. Het project heeft bijgedragen aan de kennis over hoe com - plexe geometrieën kunnen wor - den vervaardigd. Met een toene - mende mate van automatisering in de bouw- en productiefase zullen de bouwkosten voor der - gelijke ontwerpen blijven dalen. Hiermee worden vormen moge - lijk, die meer zijn gericht zijn op het verminderen van materiaal- en grondstoffengebruik. Structural Concrete Vol. 25/3  (juni 2024) bevat een variatie aan papers. Van een selectie van de voor Cement-lezers meest interessante staat in dit artikel een Nederlandstalige samenvatting. Gelezen in Structural Concrete structural concrete RUBRIEK STRUCTURAL CONCRETE Één van de meest toonaangevende internationale vakbladen over betonconstructies is Structural Concrete (SC). SC is het officiële, peer reviewed journal van fib (The international federation for Structural Concrete). Cement plaatst een korte Nederlandstalige samenvatting van een selectie van voor Cement-lezers interessante papers uit ieder nummer van SC (verschijnt 6x per jaar). De volledige papers zijn beschikbaar op onlinelibrary.wiley.com (gratis voor leden van fib). foto 1 De nieuwe perronhal met dubbelgekromd dak (foto: Achim Birnbaum, Stuttgart) 16? CEMENT 6 2024 VERSCHILLENDE BENADERINGEN VOOR DE BEOORDELING VAN DE VEILIGHEID VAN BESTAANDE VOORGESPANNEN BRUGGEN Paper Safety assessment of existing prestressed reinforced concrete bridge decks through different approaches (SC25/3, p. 1637 ? 1657) Door: Mario Ferrara, Diego Gino, Elena Miceli, Luca Giordano, Marzia Malavisi, Gabriele Bertagnoli fig. 2 Vergelijking tussen lokale en globale analyse De beoordeling van de constructieve veiligheid van bestaande gewapende betonconstructies, met name bruggen en viaducten, is voor constructeurs in de infrasector momenteel een van de meest belangrijke aandachtsgebieden. Voor het beoordelen van de constructieve veiligheid zijn verschillende benaderingen moge- lijk. In een Italiaanse studie is de veiligheid onderzocht van be- staande voorgespannen brugdekken met betrekking tot buiging en axiale krachten in de UGT. Hierbij zijn vijf verschillende bena- deringen gehanteerd: de Courbon-theorie, een elastische eindige- elementen-analyse en niet-lineaire eindige-elementenanalyses (NLFEA). Voor die laatste zijn drie veiligheidsfilosofieën gebruikt. De betreffende brugdekken zijn eerst gemodelleerd met behulp van de Courbon-theorie en vervolgens met een ligger-FE-model dat uitsluitend uit balkelementen bestaat. De veiligheidsbeoorde- ling is uitgevoerd door de momentweerstand en het optredende moment in de betreffende sectie te vergelijken, dus via een lokale benadering. Hierbij zijn ontwerpwaarden berekend met behulp van partiële veiligheidsfactoren. Vervolgens zijn de dekken gemo- delleerd met een 3D-NLFEA-model met drie verschillende veilig- heidsfilosofieën in een globale benadering. De toepassing van de verschillende benaderingen leidt tot zeer uiteenlopende conclusies ten aanzien van de veiligheid. De twee lokale benaderingen zijn het meest conservatief en leiden daarom tot een lagere veiligheidsmarge. De toepassing van globale bena- deringen, gebaseerd op globale veiligheidsfilosofieën, resulteert in een grotere veiligheidsmarge, waarbij er een aanzienlijke variatie bestaat afhankelijk van de specifieke veiligheidsfilosofie. In de praktijk kan de strategie worden gehanteerd dat als uit de vereenvoudigde analyses voldoende veiligheid blijkt, het niet nodig is de geavanceerde methodes te gebruiken. Is dit niet het geval, dan kan het economisch zijn over te schakelen naar meer geavanceerde methoden, voordat andere maatregelen worden genomen zoals belastingbeperking. CEMENT 6 2024 ?17 DYNAMISCHE ANALYSE VAN EEN 40 M LANGE LIGGER TIJDENS HET HIJSEN Er bestaan geen aanbevelingen ten aanzien van de toegestane snelheden bij het hijsen van voorgespan- nen betonnen liggers. Dat terwijl er verschillende ge- vallen bekend zijn waarbij liggers tijdens het hijsen zijn bezweken. In een Braziliaanse studie is het dynamische gedrag van een lange, voorgespannen betonnen ligger onderzocht, waarbij kritische hijssnelheden zijn bepaald. Hierbij is de invloed van de excentriciteit van de voor- spankabels en de hijslussen meegenomen. Er zijn 3D-eindige-elementensimulaties uitgevoerd van een voorgespannen betonnen ligger met een over- spanning van 40 m. Spanningen en doorbuigingen zijn bepaald met niet-lineaire analyses. Een frequentiedo- meinbenadering is gebruikt om tijdsafhankelijke resul- taten te analyseren met behulp van de eigen frequen- ties van de ligger, die zijn verkregen door middel van een modale analyse. Hierbij zijn opwaartse, neerwaart - se en laterale bewegingen van de ligger gesimuleerd. De meest significante verplaatsingen en spanningen werden waargenomen bij de hoogste versnellingspie- ken van de ligger. Scheurvorming en daaropvolgend falen kon worden voorkomen bij kraanversnellingen van 0,02 g (v = 20 cm/s) en 0,007 g (v = 7 cm/s), bij verticale respectievelijk laterale bewegingen. De druk- en trekspanningen waren groter dan uit de gebruikelijke statische analyse volgde. De trekspanni- gen werden 27 keer versterkt, de drukspanningen na- men met 11% toe en de doorbuiging van de ligger werd drie keer zo groot. De dynamische effecten werden versterkt door excen- triciteiten. De excentriciteiten van de hijslussen hadden meer invloed dan de excentriciteiten van de voorspan- ning. De beperkte inklemming van de hijslussen leidde tot een lagere eigenfrequentie. Hierdoor werd de ligger gevoelig voor laagfrequente opslingering door kraan- bewegingen, met hogere spanningen en rotatie tot gevolg. fig. 3 Excentriciteiten van de hijslussen en de voorspanning Paper Dynamical analysis of a 40?m span precast posttensioned concrete girder during lifting operations (SC25/3, p. 1658 ? 1675) Door: Gabriel Henrique Arruda Tavares de Lima, Pablo Augusto Krahl, Tiago Morkis Siqueira, Maria Cristina Vidigal de Lima structural concrete 18? CEMENT 6 2024 VERBETERDE METHODE MET BELASTINGOMHULLENDE BIJ KOLOMMEN Paper Biaxial bending of RC rectangular column sections: Improved 'load contour' formulation (SC25/3, p. 1782 ? 1800) Door: Bhargav Narendra Kolapkar, Bijily Balakrishnan, Devdas Menon fig. 4 Typisch 3D-interactiediagram voor dubbele (bi-axiale) buiging In de ontwerppraktijk wordt een willekeurige rechthoekige gewa- pende betonnen kolomdoorsnede meestal getoetst door ervoor te zorgen dat alle mogelijke combinaties van axiale druk (P u) en bi-axiale momenten (M ux, M uy) bij de uiterste grenstoestand binnen de 3D-omhullende van het belasting-momentdiagram liggen. Hoewel zo'n controle wordt vereenvoudigd door softwarepakket - ten, wordt deze traditioneel uitgevoerd op basis van een belas- tingomhullende bij een gegeven axiale belasting (voor het eerst voorgesteld door Bresler). In een Indiase studie is een efficiënt algoritme voorgesteld, met gebruik van een model met integratie van lagen en de zogenoem- de nested bisection-methode. Hiermee kan de 'exacte' belastingom- hullende (en daarmee het volledige interactieoppervlak) worden gegenereerd voor elke symmetrisch gewapende kolomdoorsnede, conform de voorschriften uit ACI 318 (of EC2 of IS 456). Het algoritme genereert ook een veiligheidsmarge, ook wel de demand-to-capacity ratio (DCR) genoemd. Deze is gedefinieerd als de verhouding van het resulterende optredende moment (M u) tot de momentweerstand (M u?), bij een gegeven axiale belasting (P u). Voor een optimaal ontwerp moet de piekwaarde van de DCR, ver- kregen uit verschillende belastingcombinaties, dicht bij 1,0 liggen. De mate waarin de piek-DCR lager (of hoger) is dan 1,0 geeft zegt iets over de overcapaciteit (of ondercapaciteit). Na validatie van het algoritme werd een parametrische studie uitgevoerd met 36 verschillende doorsneden met verschillende hoogte-breedteverhoudingen, wapeningsconfiguraties en wape- ningspercentages. De studie toont aan dat de belastingomhullende niet alleen afhankelijk is van de axiale belasting (zoals momenteel aangenomen in ACI: SP17, EC2 en IS 456), maar ook van het percen - tage langswapening. Dienovereenkomstig zijn er wijzigingen voor- gesteld om de nauwkeurigheid te verbeteren in de benadering van de belastingomhullende volgens de voorschriften, ten behoeve van een economischer en veiliger ontwerp. CEMENT 6 2024 ?19 Paper Cracking and failure mode behavior of hybrid FRP strengthened RC column members under flexural loading (SC 25/3, p. 2164 ? 2182) Door: Taraka M. R. Balla, S. Suriya Prakash fig. 5 Onderzochte proefstukken: (a) referentie, (b) NSM-versterking, (c) EB-versterking, (d) hybride FRP-versterking (HYB), (e) dwarsdoorsnede van het HYB-proefstuk en (f) detail NSM-sleuf SCHEURVORMING EN BEZWIJKGEDRAG VAN MET HYBRIDE WAPENING VERSTERKTE KOLOMMEN Om prestaties bij buiging te verbeteren kan het nodig zijn gewapende betonnen elementen te versterken. Versterking met behulp van vezelversterkte polymeren (FRP) is populair, omdat dit meerdere voordelen biedt ten opzichte van conventionele versterkingsmethoden met staal of beton. Een veelgebruikte versterkingsme- thode is uitwendige verlijming (EB) met koolstof-FRP- lamellen (CFRP). Nadeel van dit systeem is echter dat de lamellen kunnen losraken van het beton. Bij FRP- lamellen die vlak onder het oppervlak worden aange- bracht (Near Surface Mounted, NSM) wordt dit risico verminderd, maar deze methode is minder effectief bij grote drukkrachten. Het is ook mogelijk beide me- thoden te combineren. Deze hybride FRP-versterking (HYB) combineert de voordelen van de NSM- en de EB-technieken. In een Indiase studie is de ontwikkeling van scheuren onderzocht bij HYB-FRP-versterkte kolommen onder zuivere buiging, in vergelijking met EB, NSM en een referentie (traditioneel gewapende kolom). Proefstuk - ken zijn onderworpen aan een vierpuntsbuigproef. De analyse is uitgevoerd met Digital Image Correlation (DIC). De met DIC gemeten scheurwijdtes zijn vergeleken met de analytische voorspellingen op basis van Eurocode 2 en fib bulletin 90. Hieruit volgden een aantal bevindin- gen: - De NSM- en HYB-versterking verbeterden het scheur- gedrag. De scheurwijdte en -diepte waren aanzienlijk kleiner dan het EB-systeem en de referentie. - Bij een ontwerp-scheurwijdte van 0,3 mm was de capaciteit bij EB-, NSM- en HYB-versterking ongeveer 93%, 139% respectievelijk 239% hoger ten opzichte van de referentie. - De NSM-versterking is zeer effectief bij het verbeteren van de momentweerstand. Deze was 99% hoger dan de referentie. De ductiliteit van dit NSM-versterkte proefstuk was echter aanzienlijk lager met bros bezwij- ken tot gevolg. - De HYB-versterking presteerde aanzienlijk beter dan de NSM- en EB-versterking op het gebied van moment - weerstand, zonder in te boeten op ductiliteit. De meer verspreide scheuren leidden tot een hogere energie- opname dan bij de NSM- en EB-versterking. structural concrete