Doelen. Eigenschappen parameterstudie. Eindige elementen analyse. Validatie van het numerieke model. Effect van de randcondities

Transcriptie

1 Inhoud van de presentatie van de indige lementen nalyse ffect van continuïteit bij de grens van het plaatveld Gedrag bij brand van staal-beton vloersystemen (/) chtergrond RO (Test ) - OSSIR (Test ) standaardbrand proeven op grote schaal xcellente prestatie van staal-beton vloersystemen bij brand (optreden van trek-membraanwerking) Maximale θ staal, brandduur > min ranse constructiedetails oorbuiging 45 mm I (Test ) natuurlijke brandproef op grote schaal met liggers met ronde gaten oel Verificatie van de eenvoudige ontwerpmethode voor het volledige toepassingsgebied (met behulp van geavanceerde berekeningsmodellen) oorbuigingslimiet voor de vloer Rek van het wapeningsstaal Vloerstramienen Primaire liggers eschermde secundaire liggers 6 m x 6 m 6 m x 9 m 9 m x 9 m 6 m x m 9 m x m elastingniveau Onbeschermde tussenliggers Volgens N 99 belastingcombinatie in buitengewone situatie (brand) voor kantoorgebouwen: G (eigen gewicht) +,5 Q (veranderlijke belasting) G= eigen gewicht +,5 kn/m² Q=,5 & 5 kn/m² 7.5 m x 5 m 9 m x 5 m 4 (/) (/) Randconditie tussen vloer en stalen kolommen randwerendheid : R, R6, R9 en R etonplaat Vloerpaneel etonplaat Vloerpaneel Temperature [ ] R R6 R9 R Opwarming van de randliggers (max. 55 ) Kolom Ligger Stiftdeuvel Met mechanische link tussen vloer en kolommen Kolom Ligger Stiftdeuvel Zonder mechanische link tussen vloer en kolommen Time [min] 5 6

2 model model Hybride model gebaseerd op verschillende typen eindige elementen met computerprogramma NSYS Hybride model gebaseerd op verschillende typen eindige elementen met computerprogramma SIR SHLL9 (6 vrijheidsgraden meerdere lagen): vlakke deel betonplaat SHLL lement M lement M4 : stalen kolom PIP6 (6 vrijheidsgraden -assig element): verbinding tussen stalen ligger en betonplaat eam4 : stalen ligger, staalplaat, en betonribbe 7 8 vloerplaat Thermo-mechanische eigenschappen (/) Liggers staalsoort S5 ORPLUS6 trapeziumvormige staalplaat (,75 mm thick) Normaalgewicht beton /7 Wapeningsnet staalsoort S5 (e) Gemiddelde positie wapeningsnet (van bovenzijde) = 45 mm 58 mm mm 6 mm 7 mm mm (R) mm (R6) 4 mm (R9) 5 mm (R) Thermo-mechanische eigenschappen staal: Thermische eigenschappen uit 4-. Soortelijk gewicht onafhankelijk van temperatuur (ρ a = 785 kg/m ) Spanning-rek relaties: Stress [MPa] Rek [%] 9 Thermo-mechanische eigenschappen (/) NSYS met Test (/) Thermo-mechanische eigenschappen beton: Thermische eigenschappen uit 4-. Soortelijk gewicht als functie van temperatuur volgens 4-. rucker-prager vloeicriterium Reductiefactoren voor druk volgens 4-.: Vergelijking met brandproef (warmte-overdrachts). eschermde secundaire liggers Temperature [ ] eschermde primaire liggers

3 NSYS met Test (/) SIR met Test (/) Vergelijking met brandproef (warmte-overdrachts) Gesimuleerde uitbuigingsvorm van de vloer na de test 5 isplacement (mm) Test Simulation entral part secondary beams Mid-span of protected primary beams Mid-span of protected edge secondary beams Mid-span Mid-span ofof of the floor unprotected unprotected beams central 75 Time (min) 9 5 SIR met Test (/) 4 SIR met Test (/) Vergelijking met brandproef (warmte-overdrachts) 5 SIR met Test (/) Vergelijking met brandproef (warmte-overdrachts) 6 SIR met Test (/) 7 8

4 ,5,5 4,5 6,5 8,5,5,5 4,5 SIR met Test (/) SIR met Test (/) Hybride model om plooien van het lijf in rekening te brengen met het M element Reduction factors,8,6,4, k a,θ k ap,θ k ay,θ Temperature ( ) Reduction factors (x -),,8,6,4, k a,θ k ap,θ k ay,θ, Temperature ( ) Vergelijking van de doorbuiging 9 (/4) S S Oplegcondities 9 m S S Vergelijking tussen de doorbuiging van de M met de maximum toegestane doorbuiging SM (envoudige Ontwerpmethode) 9 Safe Unsafe S O R S4 N R 9 m 9 m 9 m onstructiestramien van een echt gebouw S S4 NSYS model SM limit [mm] 7 5 R R 6 R 9 R Grotere voorspelde doorbuiging in het hoekveld met doorgaande randen dan in andere velden met of 4 doorgaande randen dvanced numerical model [mm] Met mechanische link tussen vloer en kolommen in geavanceerde berekeningen (/4) (/4) Vergelijking tussen de doorbuiging van de M met de maximum toegestane doorbuiging SM (envoudige Ontwerpmethode) Safe Vergelijking tussen de tijd waarbij de doorbuiging van de M L/ bereikt met de brandwerendheid volgens de SM (envoudige Ontwerpmethode) SM limit [mm] R R 6 R 9 R % Unsafe t Span/ / tire Resistance 6m x 6m 6m x 9m 9m x 9m 6m x m 9m x m 7.5m x 5m 9m x 5m R R 6 R 9 R dvanced numerical model [mm] Zonder mechanische link tussen vloer en kolommen in geavanceerde berekeningen L/ criterium wordt niet bereikt in M gedurende de gehele brandwerendheidsperiode voorspeld met de SM 4 4

5 (4/4) Rekapaciteit van wapeningstaven Max. mechanical strain of reinforcing steel 5% 4% % % % %,5 6m x 6m,5 6m x 9m,5 9m x 9m,56m x m4,59m x m5,5 7.5m x 5m6,59m x 5m7,5 R R 6 R 9 R Rek van wapeningstaal < 5 % = minimale toegestane rekcapaciteit volgens 4-.. e eenvoudige ontwerpmethode is aan de veilige kant in vergelijking met resultaten van geavanceerde berekeningen. e rek van het wapeningsnet blijft in het algemeen lager dan 5 %. Mechanische verbindingen tussen vloerplaat en kolommen kunnen de doorbuiging van een staal-beton vloersysteem reduceren tijdens brand, maar zijn niet nodig als voorwaarde voor de constructieve detaillering. e eenvoudige ontwerpmethode is in staat het constructieve gedrag van een staal-beton vloersysteem blootgesteld aan een standaardbrand op een veilige wijze te voorspellen