Structural Concrete Vol. 25/4 (augustus 2024) en Vol. 25/5 (oktober 2024) bevatten een variatie aan papers. Van een selectie van de voor Cement-lezers meest interessante staat in dit artikel een Nederlandstalige samenvatting.
72? CEMENT 8 2024
Structural Concrete Vol. 25/4 (augustus
2024) en Vol. 25/5 (oktober 2024)
bevatten
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).
NUMERIEKE ONDERZOEK VERSTERKING
TAND-NOKOPLEGGING
In een Italiaanse studie is een techniek beoordeeld waarbij gewa-
pende tand-nokopleggingen van betonnen liggers worden versterkt
met voorspanning. Deze constructies, veel gebruikt in prefab be-
ton in gebouwen en in bruggen, kunnen door ontwerpfouten,
veroudering of constructiefouten ondermaats presteren.
Met geavanceerde eindige-elementenmodellen zijn experimentele
tests gesimuleerd om het effect van de versterking op het con-
structieve gedrag te onderzoeken. De resultaten tonen aan dat de
techniek een aanzienlijke verbetering biedt in de SLS. De scheur-
belasting neemt bijna evenredig toe met de voorspanning. De
toename is maximaal 87% bij een voorspanning van 0,40 f
yb.
De maximale capaciteit van de oplegging wordt eveneens verhoogd,
met 40-53%, haast ongeacht het niveau van voorspanning. De
vervormingscapaciteit neemt iets af bij hogere voorspanningsni-
veaus, maar de wapening blijft in alle gevallen vloeien.
De versterking heeft invloed op de optredende faalmechanismen.
Waar bij de niet-versterkte liggers sprake was van complexe com-
binaties van faalmechanismen, resulteert de versterking in eenvou-
digere faalmechanismen. Bovendien blijft de spanning in de voor-
spanelementen binnen het elastische bereik, wat de effectiviteit
en veiligheid van het voorgestelde ontwerp bevestigt.
In de studie zijn tot slot praktische suggesties gegeven met betrek -
king tot de optimale keuze van de voorspanning, rekening houdend
met de vermindering van de vervormingscapaciteit bij hoge voor-
spanningsniveaus.
fig. 1 Doorsnede en aanzicht van een versterking van een tand-nokoplegging
Paper Post-tension retrofitting of RC dapped-end beams: A numerical
investigation (SC25/5, p. 3246 ? 3264)
Door: Giuseppe Santarsiero, Valentina Picciano
CEMENT 8 2024 ?73
Paper Performance study of crack width calculation methods according to Eurocodes, fib model codes and the modified tension chord model (SC 25/4, p. 2375 ? 2399)
Door: Otto Terjesen, Gianclaudio Pinto, Terje Kanstad, Reignard Tan
SCHEURWIJDTEBEREKENINGSMETHODEN VOLGENS EUROCODES, FIB MODEL CODES EN GEMODIFICEERD
TREKSTAAFMODEL
structural concrete
HERVERDELING VAN MOMENTEN IN LIGGERS MET VZA
Paper Experimental study of moment redistribution in continuous concrete beams
prestressed with unbonded tendons (SC 25/4, p. 2553 ? 2570)
Door: Tarja Nakari, Joonas Tulonen, Olli Asp, Ulla Kytölä, Anssi Laaksonen foto 3 Testopstelling
fig. 2 Spanningsverdeling in het beton en de wapening. Lineaire verloop volgens
het niet-gemodificeerde trekstaafmodel (TCM) en het niet-lineaire verloop volgens
het gemodificeerde trekstaafmodel (MTCM)
In een continue voorgespannen betonligger treedt, als het bezwijk -
moment nadert, herverdeling van momenten op als gevolg van
een verandering in de stijfheid en de vorming van plastische
scharnieren. Om deze momentenherverdeling mogelijk te maken is
rotatiecapaciteit vereist.
Om dit gedrag nader te onderzoeken zijn in een studie op de Finse
Tampere University vier betonnen liggers beproefd. Het ging om
liggers op drie steunpunten met voorspanning zonder aanhech-
ting. De liggers hadden verschillende wapeningshoeveelheden ter
plaatse van het steunpunt. De voorspanning en de wapening in
het veld werden constant gehouden.
Alle liggers werden belast op buiging. Één ligger onderging daar-
naast ook een torsiebelasting. De testresultaten werden vergeleken
met niet-lineaire analyses en benadering volgens de Eurocode en
de ACI318.
In een Noorse studie is de nauwkeurigheid onderzocht van ver-
schillende scheurwijdteberekeningsmodellen, waaronder de Euro-
code, de Duitse Annex bij de Eurocode, de fib Model Codes en het
nieuwe gemodificeerde trekstaafmodel (MTCM). De modellen zijn
vergeleken met een uitgebreide dataset, verkregen uit eerdere
onderzoeken. De modellen zijn gebaseerd op een gemeenschap-
pelijk theoretisch kader dat de scheurwijdte uitdrukt als een product
van scheurafstand en spanningsverschil tussen wapening en beton.
Wel hanteren de modellen verschillende benaderingen voor me-
chanische eigenschappen zoals verdeling van hechtspanningen,
effectieve trekzones, spanningsgradiënten en scheurfases.
De resultaten laten zien dat het MTCM-model en de fib Model Code
2010 de meest nauwkeurige voorspellingen opleveren. De Duitse
Annex onderschat de scheurwijdte bij op buiging belaste liggers.
In tegenstelling tot het MTCM-model gebruiken de Eurocode en de
Model Code empirische modificaties met een term op basis van de
dekking om de scheurwijdtes aan te passen. Vanuit een mecha
-
nisch oogpunt kan worden gesteld dat de grootste inconsistenties
in de codes voortkomen uit de volgende vereenvoudigingen: (i) een
te grote focus op scheurafstand in plaats van de maximale scheur
-
wijdte zelf; (ii) het aannemen van constante aanhechtingspanning,
ongeacht de geometrie en het spanningsniveau.
Dankzij de empirische modificaties voorspellen de Eurocode en
Model Code de scheurwijdte echter redelijk nauwkeurig en zijn ze geschikter voor praktische dimensionering dan het MTCM. Wel zou
het MTCM als uitgangspunt moeten dienen voor verdere ontwik -
keling van methoden voor scheurwijdteberekening.
Bij alle liggers trad duidelijk herverdeling op. De momenten verscho -
ven van het steunpunt naar de velden, nadat de wapening in het
steunpunt en het veld begon te vloeien. De hoeveelheid voorspan
-
ning en wapening hadden duidelijk invloed op de mate van herver -
deling. De liggers lieten bovendien grote vervormingscapaciteit zien.
De testresultaten kwamen goed overeen met de resultaten van de
niet-lineaire analyses en redelijk goed met de resultaten conform
de Eurocode. Uit de testresultaten bleek verder dat de torsiebelas-
ting de mogelijkheid tot momentenherverdeling niet substantieel
beperkt.
74 ? CEMENT 8 2024
INVLOED EXCENTRICITEIT OP PONSWEERSTAND
HOEKKOLOMMEN: VERGELIJKING NUMERIEKE
MODELLERING MET RICHTLIJNEN
Paper Flat slab-edge column connections subjected to outward and inward
eccentricity: Numerical modeling and comparison with codes (SC25/5, p. 3211 ? 3231)
Door: Rafael Sanabria Díaz, Nívea G. B. de Albuquerque, Luiz Carlos de
Almeida, Leandro Mouta Trautwein, Guilherme Sales de Melo
fig. 4 Plastische verdeling van afschuiving afhankelijk van de richting
van het moment bij naar binnen gerichte excentriciteit (a) en naar
buiten gerichte excentriciteit (b)
Een Braziliaans onderzoek richtte zich op de ponsweerstand bij randkolom -
men van vlakke plaatvloeren, onder invloed van naar binnen en naar buiten
gerichte excentriciteit. Experimentele testresultaten uit de literatuur zijn ver
-
geleken met berekeningen volgens Eurocode 2 (EC2), fib Model Code 2010
(MC2010) en de nieuwe generatie EC2 (FprEC2). Daarnaast zijn numerieke
simulaties uitgevoerd met DIANA, waarbij een stochastische kalibratie is
toegepast om onzekerheden in betoneigenschappen te minimaliseren.
De resultaten laten zien dat de huidige EC2-methoden veilige resultaten
geven voor naar binnen gerichte excentriciteit. De capaciteit bij naar
buiten gerichte excentriciteit wordt echter onderschat. Alternatieve bena-
deringen in EC2, met een reductie van de perimeter, leveren onveilige
resultaten op bij grote excentriciteiten.
MC2010 en FprEC2 bieden betere resultaten met minder variatie. De nu-
merieke modellen weerspiegelen de experimentele resultaten goed, hoewel
de maximale belasting en maximale doorbuiging bij grote externe excen-
triciteiten conservatief worden ingeschat. Dit wordt toegeschreven aan
beperkingen in het gebruikte materiaalmodel en het ontbreken van de
deuvelwerking in de wapening.
Significante verschillen werden waargenomen tussen naar binnen en naar
buiten gerichte excentriciteit wat betreft scheurvorming, spanning in de
wapening en drukboogvorming. Bij naar binnen gerichte excentriciteit was
de maximale afschuifweerstand gelijkmatig verdeeld, terwijl bij naar buiten
gerichte excentriciteit de afschuifspanningen zich concentreerden aan de
zijkanten van de controleperimeter. Deze bevindingen benadrukken het
belang van goede verankering van doorlopende wapening.
Het onderzoek toont aan dat de nieuwe FprEC2 verbeteringen biedt ten
opzichte van de huidige EC2. Verdere experimentele en numerieke studies
zijn echter nodig om de invloed van continuïteit en afschuifwapening te
onderzoeken en de ponsweerstand van randkolomaansluitingen beter te
begrijpen.
INSTORTING WIESELBURGBRUG ? ANALYSE
VAN DE AFSCHUIFWEERSTAND OP BASIS VAN
FORENSISCHE DATA
In het Oostenrijkse Wieselburg bezweek op 7 juni 2020
een nieuw gebouwde integraalbrug, vlak voordat hij in
gebruik werd genomen. Deze instorting is nader onder-
zocht, waarbij de focus lag op de constructieve aspec -
ten en de oorzaak van de instorting onder permanente
belasting. Op basis van forensisch onderzoek en docu-
mentatie is de volgorde van de instorting gereconstru-
eerd, ondersteund door analyses van de materiaaldata
die zijn verkregen na de instorting.
De analyse toont aan dat het hoogst gelegen land-
hoofd bezweek op afschuiving, wat leidde tot het be-
zwijken van het andere landhoofd, gecombineerd met
het bezwijken op buiging van de palen. Berekeningen
volgens Eurocode 2 en vergelijking met testresultaten
uit de literatuur bevestigden het bezwijken op afschui-
ving als primaire oorzaak van de instorting. De hoofd-
bijdrage aan de afschuifcapaciteit werd toegeschreven
aan aggregate interlock, zoals bleek uit een model ge-
baseerd op het werk van Cavangis et al. Dit model
stemt goed overeen met de waargenomen breukvlak -
ken, al onderschat het de maximale afschuifweerstand
licht.
Bezwijken op buiging van de dekplaat werd als oor-
zaak uitgesloten. Een ontwerpfout en het ontbreken
van voldoende dwarskrachtwapening veroorzaakten
hoge trekspanningen bij normale belasting door onvol-
doende verankering van de wapening. Verder onder-
zoek naar de invloed hiervan op het scheurgedrag
wordt aanbevolen.
foto 5 Bezwijken op afschuiving
Paper The Wieselburg Bridge collapse ? Analysis of
the shear capacity based on forensic data (SC25/4,
p. 2784 ? 2799)
??? Door: Tobias Huber, Johann Kollegger, Dominik ??
??? Suza, Patrick Huber
CEMENT 8 2024 ?75
CAPACITEIT VAN WINDTURBINESCHACHTEN MET GESTAPELDE BETONSEGMENTEN
Paper Experimental and analytical study on the load-bearing capacity of segmented tower structures with dry joints under combined loading (SC 25/5, p. 3347? 3360)
Door: Florian Fürll, Fabian Klein, Steffen Hartwig, Chongjie Kang, Thorsten Betz, Steffen Marx
Paper Flexural performance of bamboo fiber-reinforced concrete mixed with seawater and sea sand (SC 25/5, p. 3731 ? 3748)
Door: Haitao Li, Zixian Feng, Usama Sayed, Patrick Adjei, Xin Xue, Ziang Wang, Ottavia Corbi fig. 6 Hybride toren voor windturbine (a), gestapelde betonnen segmenten (b) en
uitwendig voorgespannen voeg (c)
foto 7 Scheuroverbrugging en
slip van de bamboevezels
In een Duitse studie is de capaciteit onderzocht van voegen tussen
koud op elkaar gestapelde prefab-betonnen, cirkelvormige seg-
menten, toegepast in windturbines. Met experimentele tests is de
torsiecapaciteit van de voegen bepaald onder gecombineerde
belasting door voorspanning, buiging en torsie. Hiervoor is een
testopstelling ontwikkeld met drie gewapend betonnen segmen-
ten. Met een nieuwe onderzoeksmethode werd de capaciteit
nauwkeurig vastgesteld door het meten van tangentiële verplaat -
singen in de voegen.
De resultaten laten zien dat een toenemende buigbelasting leidt
tot een afname van de torsiecapaciteit. Die begint al bij gesloten
voegen en neemt verder toe bij geopende voegen. Het gebruikelij-
ke rekenmodel bleek tekort te schieten. Een nieuw vezelmodel
bood wel nauwkeurige voorspellingen, met afwijkingen van minder
dan 10%.
Aanbevolen wordt om toekomstige tests uit te breiden met schuif -
krachten om realistische belastingcondities voor wind turbines
beter te simuleren. Verder moet het effect van oppervlakte-imper-
BUIGGEDRAG VAN BAMBOEVEZEL-VERSTERKT BETON GEMENGD MET ZEEWATER EN ZEEZAND
fecties op de voegen worden onderzocht, bijvoorbeeld met
3D-scans.
Verticale voegen, zoals gebruikt in torens met halve of kwart -
segmenten, verlagen de torsiecapaciteit aanzienlijk, tot wel 40%.
Experimenteel onderzoek naar deze constructies zijn nodig om
het gedrag van dergelijke voegen beter te begrijpen.
Een Chinees/Italiaans onderzoek verkent het buiggedrag van
bamboevezel-versterkt beton (BFRC) als milieuvriendelijk alterna-
tief voor traditionele betonmengsels. Het gebruik van zeewater en
zeezand in beton (SSC, seawater sea sand concrete), in combinatie
met bamboevezels, kan de afhankelijkheid van zoetwater en rivier-
zand verminderen. Vijftien sets BFRC-prisma's, variërend in ve-
zelvolume (0,6%, 1,2%, 2,4%), slankheidsverhouding (10, 20, 30) en
diameter (1,0, 1,5, 2,0 mm), werden onderworpen aan een vier-
puntsbuigtest en vergeleken met een controleset zonder vezels.
De optimale combinatie van 1,2% vezelvolume, een slankheidsver-
houding van 20 en een diameter van 1,5 mm resulteerde in een
maximale toename van de buigsterkte met 25,5%. Hoewel zowel
het BFRC als het controlebeton bros bezweek, werd het scheurpa-
troon aanzienlijk beïnvloed door de hoeveelheid en afmetingen
van de bamboevezels.
De vezels overbrugden de scheuren, maar hun waterabsorberende
eigenschappen verzwakten de omliggende SSC-matrix.
BFRC-prisma's toonden minder doorbuiging bij hogere belastin-
gen, met een relatief lineaire spanningsverdeling, wat wijst op een
terechte aanname van vlakke doorsnedes. De buigsterkte van BFRC overtrof die van andere met natuurlijke
vezels versterkte betonmengsels. Vergelijkingen voor het fitten met
de proefresultaten en theoretische formules werden afgeleid voor
verdere toepassing van BFRC. Aanbevolen wordt nader onderzoek
uit te voeren naar de duurzaamheid, hechtingssterkte en micro-
effecten van bamboevezels in SSC, evenals de mogelijke aanpas-
singen om de waterabsorptie te verminderen en de interactie met
de cement-matrix te verbeteren.
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).
In een Noorse studie is de nauwkeurigheid onderzocht van verschillende scheurwijdteberekeningsmodellen, waaronder de Eurocode, de Duitse Annex bij de Eurocode, de fib Model Codes en het nieuwe gemodificeerde trekstaafmodel (MTCM). De modellen zijn vergeleken met een uitgebreide dataset, verkregen uit eerdere onderzoeken. De modellen zijn gebaseerd op een gemeenschappelijk theoretisch kader dat de scheurwijdte uitdrukt als een product van scheurafstand en spanningsverschil tussen wapening en beton. Wel hanteren de modellen verschillende benaderingen voor mechanische eigenschappen zoals verdeling van hechtspanningen, effectieve trekzones, spanningsgradiënten en scheurfases.
De resultaten laten zien dat het MTCM-model en de fib Model Code 2010 de meest nauwkeurige voorspellingen opleveren. De Duitse Annex onderschat de scheurwijdte bij op buiging belaste liggers.
In tegenstelling tot het MTCM-model gebruiken de Eurocode en de Model Code empirische modificaties met een term op basis van de dekking om de scheurwijdtes aan te passen. Vanuit een mechanisch oogpunt kan worden gesteld dat de grootste inconsistenties in de codes voortkomen uit de volgende vereenvoudigingen: (i) een te grote focus op scheurafstand in plaats van de maximale scheurwijdte zelf; (ii) het aannemen van constante aanhechtingspanning, ongeacht de geometrie en het spanningsniveau.
Dankzij de empirische modificaties voorspellen de Eurocode en Model Code de scheurwijdte echter redelijk nauwkeurig en zijn ze geschikter voor praktische dimensionering dan het MTCM. Wel zou het MTCM als uitgangspunt moeten dienen voor verdere ontwikkeling van methoden voor scheurwijdteberekening.
Reacties