78? CEMENT 2 20 22 Paper Treatment of modelling uncertainty of NLFEA in fib Model Code 2020 (SC22/6, p. 3202) Door: Morten Engen, Max Hendriks, Giorgio Monti, Diego Allaix https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100420 MODELONZEKERHEID NLFEA IN FIB MODELCODE 2020 Als niet-lineaire eindige-elemen- tenanalyses (NLFEA) worden gebruikt voor het ontwerpen van nieuwe of het beoordelen van bestaande betonconstruc - ties, moet met onzekerheden in het model rekening worden ge- houden. In de draft van fib Model Code 2020 is aangegeven hoe met deze onzekerheden moet worden omgegaan. Belangrijk hierbij is de gekozen oplossingsstrategie: het geheel van geselecteerde materiaal - modellen, element typen en element gr oottes, en evenwichts- procedures. Deze strategie moet worden gevalideerd op basis van benchmarkanalyses. Dit wordt de within-model-compo- nent van de onzekerheid ge- noemd: de onzekerheid die hoort bij de gekozen strategie, leidend tot een globale model- factor ? Rd voor de betreffende strategie. Er wordt geen onder- grens gesteld aan het aantal benchmarkanalyses. Het is wel zinvol om het aantal analyses te verhogen, aangezien dit een directe invloed heeft op de vari- atiecoëfficiënt van de onzeker- heid en dus tot ? Rd. Dit is een be- tere aanpak dan het gebruik van een vaste partiële factor voor de modelonzekerheid. De verantwoordelijkheid voor validatie van gekozen oplos- singsstrategie kan nooit bij andere partijen worden neerge- legd. De oplossingsstrategie moet altijd goed worden gecon- troleerd. Als een grondige vali- datie niet mogelijk is, kan de oplossingsstrategie worden geïnterpreteerd als willekeurig gekozen uit de populatie van mogelijke oplossingsstrategieën. Dit idee wordt verwerkt door een between-model-component op te nemen in de waarde voor ? Rd en leidt tot de waarde ? Rd = 1,35. Naar verwachting is deze relatief hoge waarde een sterke aanmoediging om te investeren in het benchmarken van de op- lossingsstrategie. Structural Concrete Vol. 22/6  (december 2021) bevat een variëteit aan papers, met een gedeel- telijke focus op pons en dwarskracht. Van een selectie van de voor Cement-lezers meest interessante papers uit dit nummer staat in dit artikel een korte 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). fig. 1 Schematische weergave van de toepassing van de within-model-component en de between-model-component, gebruikmakend van p oplossingsstrategieën voor de oplossing van (een deel van) n experimenten CEMENT 2 2022 ?79 +0% +25% +50% +75% +100% +125% otmorf esaercnI VV xam c Flat slabs 2CE DAN 2CErp ATE 2CErp 1.5 1.4 1.96 Column bases 2CE DAN 2CErp 2CErp 1.5 1.4 ATE +150% (1.5) (1.8) (1.5) 1.5 ?1.95 1.75 ?1.9 1.65 ?1.8 1.5 ?1.62 (1.8) 1.75?1.8 structural concrete NIEUW MODEL VOOR HET VOORSPELLEN VAN DE SCHEURAFSTAND Paper A new crack spacing model for reinforced concrete specimens with multiple bars subjected to axial tension using 3D nonlinear FEM simulations (SC22/6, p. 3241) Door: Chavin Nilanga Naotunna, S. M. Samindi, M. K. Samarakoon, Kjell Tore Fosså https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100025 fig. 2 Scheurgedrag gesimuleerd met een EEM-model Scheurafstand is een bepalende parameter in veel gebruikte mo- dellen voor het berekenen van de scheurwijdte. Om het scheurge- drag van gewapend beton te onderzoeken, worden vaak axiale tr ekproeven uitgevoerd. Om de tijd, kosten en moeite van de expe - rimenten te beperken, wordt vaak ook gebruikgemaakt van niet- lineaire eindige-elementensimulaties. In een Noorse studie zijn 3D-modellen ontwikk eld met de smeared-cracking-benadering om de gemiddelde scheurafstand te voorspellen. Deze modellen zijn gek alibreerd en gevalideerd met behulp van de resultaten van 18 recente experimenten, als een experiment uit de literatuur. Belang - rijkste parameters voor de scheurafstand blijken de dekking en st aafafstand te zijn. Na het uitvoeren van een reeks simulaties, is met behulp van meervoudige lineaire regressie een vergelijking opgesteld om de gemiddelde scheurafstand te voorspellen: Sr,mean = 66 + 0,51c + 0,6 s (alle waarden in mm) met s r,mean = de gemiddelde scheurafstand, c = dekking en s = staaf - af stand De vergelijking is getoetst aan de hand van 18 recente experimente- le resultaten uit de literatuur, waaruit blijk dat deze goed bruikbaar is. KRITISCHE BESCHOUWING VAN DE MAXIMALE PONSWEERSTAND VAN VLOEREN Paper Critical view on the level of maximum punching strength of flat slabs and column bases using database evaluations (SC22/6, p. 3646) Door: Philipp Schmidt, Matthias Kalus, Josef Hegger https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100374 Verondersteld wordt dat de ponsweerstand van op pons gewa- pende vloeren kan worden gedefinieerd als de referentie-pons- sterkte zonder ponswapening vermenigvuldigd met een factor ? ofwel: V max = ? sys ? V c. De bovengrens hangt hierbij vooral af van de verankering en de verdeling van de ponswapening. In het ontwerp van de nieuwe generatie Eurocode 2 (prEC2) is een nieuwe, verfijn- de formule opgenomen om ? sys te bepalen: 1 /4 sys00 sys v v sys 1, 15 0, 63 0, 85d b s dd d ?? =+ ?? ?? Deze formule is echter niet erg praktisch. Na het bestuderen van een omvangrijke database zijn in een Duits onderzoek on- dergrenswaarden voor ? sys gevonden: voor beugels ? sys,stir = 1,4 en voor ponsdeuvels ? sys,DHS = 1,75. Als amendement bij prEC2 wordt voorgesteld zowel de waarde 1,4 als 1,75 als de formule op te nemen. In het onderzoek is aanvullend gekeken wat het effect is als de bepalingen van de huidige ETA (European Technical Approvals) worden gebruikt in de prEC2. Rekening houdend met de 5% frac- tielwaarde, leidt dit bijvoorbeeld tot een gereduceerde waarde van ? sys,DHS = 1,69. Uit de studie blijkt dat de database ook mogelijkheden biedt voor een optimalisatie van de detailleringsregels ten aanzien van de maximale toegestane diameter van dwarskrachtwapening. fig. 3 Berekende effectiviteit van ponswapening volgens verschillende voorschriften 80? CEMENT 2 20 22 Compression zone Neutral axis Helical crack T M T M Mode 1 (a) Mode 1 failure He lical crack Compre ssion zone Neutral axis T M T M Mode 2 (b) Mode 2 failure STAAFWERKMODELLEN GEBASEERD OP TOPOLOGISCHE OPTIMALISATIE Staafwerkmodellen (strut and tie models, STMs) worden veel gebruikt in het ontwerp van discontinuïteitsgebieden (D-gebieden) in beton- constructies. Deze modellen kunnen worden verkregen met topo- logische optimalisatie, gebaseerd op energiecriteria (minimum- vervormingsenergie). Helaas werkt deze methode in veel voor- komende verstoorde gebieden vaak niet, omdat niet het juiste belastingspad wordt weergegeven in de trekzone. Dit geldt bij- voorbeeld bij geconcentreerde krachtsinleidingen en tandopleg- gingen. In een Chinese studie is een aangepast optimalisatiecrite- rium ontwikkeld om het optimale belastingspad te onderbouwen voor een beter staafwerkmodel met maximale stijfheid en minimale vormveranderingsenergie voor de trekstaaf. Het ontwikkelde staaf -werkmodel blijkt betrouwbaar en is getoetst aan de voorschriften in ACI 318-08 (Building Code Requirements for Structural Concrete). Paper Torsional design method used in Eurasia region: A comparative study (SC22/6, p. 3798) Door: Hyunjin Ju, Deuckhang Lee, Kil-Hee Kim, Meirzhan Yerzhanov, Dichuan Zhang, Jong R. Kim https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100136 Paper Development of strut-and-tie models using topology optimization based on modified optimal criterion (SC22/6, p. 3304) Door: Linyun Zhou, Shui Wan https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100123 ONTWERPREGELS TORSIE IN REGIO EURAZIË VERGELEKEN In de Amerikaanse ACI 318, de Canadese CSA-standaard en de Eurocode 2 wordt torsie benaderd op basis van de thin-walled-tube- benadering (met een doorsnedevlak loodrecht op de lengteas). In de Russische SNiP, die wordt toegepast in de hele Eurazische regio, wordt de skew bending theory volgens Lessig gebruikt (met een scheurvlak onder een helling met de lengteas), waarbij de bijdrage van het beton wordt verwaarloosd. Omdat er voor diverse landen in deze regio grote wijzigingen worden verwacht als zij in plaats van de SNiP de Eurocode 2 gaan gebruiken, is het belangrijk de verschillen tussen de voorschriften in beeld te brengen. Hiertoe zijn in een Zuid-Koreaanse/Kazachse studie uit de literatuur 253 gewapend betonnen proefstukken verzameld die zijn bezweken op zuivere torsie. Hieruit blijkt dat de ontwerpregels in de SNiP en de CSA het torsie- draagvermogen nauwkeurig kunnen voorspellen. Bij SNiP is de verhouding tussen het in testen gevonden draagvermogen en het berekende draagvermogen 1,037, met een variatiecoëfficiënt van 33%. Bij de CSA-methode zijn die waarden respectievelijk 1,206 en 27,4%. Berekening met de Eurocode 2 leidt tot conservatievere resultaten: de gemiddelde verhouding tussen het uit testen gevon- den draagvermogen en het berekende draagvermogen is 1,797. Uit het onderzoek blijkt verder dat de maximum waarden die in de voorschriften worden gegeven voor de druksterkte van beton en de vloeigrens van de wapening heel bepalend zijn. Ook de manier waarop de hellingshoek van de drukdiagonaal wordt bepaald heeft veel invloed op de nauwkeurigheid van de torsieberekening. fig. 4 Bezwijkmechanismen volgens de skew bending theory fig. 5 .Spanningstoestand in drukstaaf CEMENT 2 2022 ?81 Paper A comparative study on the differential axial shortening in high-rise buildings (SC22/6, p. 3336) Door: Rafael Ruiz, Leonardo Todisco, Alfredo Pazos, Hugo Corres https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.202100053 foto 7 Torre de Cristal in Madrid Bij het ontwerp van betonnen hoogbouw is het verschil in axiale verkorting tussen kolommen en kern (differential axial shortening ofwel DAV) een belangrijk aandachts- punt in het ontwerp. Bovendien wordt in hoogbouw meestal gestreefd naar zo slank mogelijke verticale elementen. In Spanje is in een parametrische studie, gebruikmakend van een EEM-pakket, de in- vloed van het toegepaste materiaal op de DAV en de doorsnede bepaald voor 250 m en 500 m hoge gebouwen. Voor de kolommen is toegepast: staal-beton (C45/55, staal S460JR) en gewapend beton C70/85 en C120/140. Voor de kern: normaal beton (C45/55 voor de 250 m hoge toren en C90/105 voor de 500 m hoge toren) en lichtbe- ton (LC45/50). Voor de geometrie is uitgegaan van de Torre de Cristal in Madrid. Het onderzoek lijdt tot de volgende bevindingen: ? K olommen van C70/85 hebben een circa 30?40% grotere doorsnede nodig dan de staal-betonkolommen en de kolommen van C120/140. ? De st aal-betonkolommen laten minder verkorting zien direct na realisatie (?19% ten opzichte van C120/140 bij de 250 m hoge toren). Daarentegen vervormen de kolommen van C120/140 op de lange termijn minder (?8% ten opzichte van staal-beton bij de 250 m hoge toren). De kern van lichtbeton vervormt op beide momenten meer dan de gewapend betonnen kern. ? T oepassing van C120/140 reduceert niet alleen de doorsnede van de kolommen maar is ook een goed alternatief voor de staalbeton kolommen vanwege de lagere DAV op lange termijn. ? De combinat ie van kolommen en kern met de laagste DAV direct na realisatie, is die met kolommen van C70/85 en een lichtbetonnen kern (?15% ten opzichte van de staal-betonkolommen en kern van normaal beton). ? De v erkorting van de kolommen bij de 500 m hoge toren is circa 60% groter dan bij de 250 m hoge toren bij dezelfde kolommen, op beide tijdstippen (na realisatie en op lange termijn). ? In de 5 00 m hoge toren is de verkorting van de kernen 120% en 30% hoger dan in de 250 m hoge toren, respectievelijk direct na realisatie en op lange termijn. EEN VERGELIJKENDE STUDIE VAN DE DIFFERENTIËLE AXIALE VERKORTING IN HOOGBOUW fig. 6 Plattegrond van 250 m hoge toren (links) en 500 m hoge toren (rechts) structural concrete