gedrongen balken en korte consoles

Transcriptie

1 gedrongen balken en korte consoles COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETO N VE R E N IGI NO

2 INGESTELDE ONDERZOEKINGSCOMMISSIES COMMISSIE A 1 Vereenvoudigde berekening van schaalconstructies; ontwerpformules. A 7 Onderzoek naar het plastische gedrag van constructies. A 11 Dwarskracht. A 12 Krachtsverdeling in platen met verstijvingsribben in de overspanningsrichting. A 13 Onderzoek naar de krachtsverdeling in scheve platen. A 15 Wringing. A 16 Veiligheid. A 17 Stabiliteit. A 18 Pons. A 19 Statisch onbepaalde constructies voor skeletten en doorgaande balken. A 20 Dynamische problemen in de bouw. A 21 Onderzoek naar de oplegreacties van vierzijdig ondersteunde platen. A 22 Schuifspanning in hoogwaardig beton. A 23 Sterkte en stijfheid van kolommen. COMMISSIE B 3 Niet-destructief onderzoek van beton. B 4 Onderzoek van betonstaal. B 6 Onderzoek van injectieproblemen bij voorgespannen beton. B 7 Onderzoek van technologische invloeden op scheurvorming in beton. B 8 Onderzoek naar het lijmen van betonelementen. B 8a Onderzoek van chemisch-fysische problemen bij het lijmen van beton. IJ 9 Onderzoek toevoegingen aan betonmortel. B 10 Onderzoek naar de invloed van krimp van cement op beton. B 12 Licht beton. B 13 Afwerking van beton in de buitenlucht. B 14 Kwaliteitscontrole van beton. B 15 Het optimaal samenstellen van betonmengscls. B 16 Reparaties aan betonconstructies. COMMISSIE C 4 Onderzoek van de brandveiligheid van voorgespannen betonconstructies. C 11 Voorgespannen betonverharding. C 14 Voegen bij wandelemcnten. C 15 Samengestelde liggers. C 16 Lasverbindingen. C 17 Het onder water storten van betonconstructies. C 18 Toleranties voor betonwerk. C 19 Samenwerking prefab liggers met ter plaatse gestort beton. C 20 Vermijden van hinderlijke scheurvorming ten gevolge van krimp- en temperatuurwisselingen. C 21 Lage wapeningspercentages. C 22 Gedeeltelijk voorgespannen beton. C 23 Bouwpanelen. C 24 Doorbuigingen. De commissies A 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 14; B 1, 2, 5, 11; C1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13; D 1, 2, 3; E1 zijn na het uitbrengen van een onderzoekingsrapport opgeheven.

3 gedrongen balken en korte consoles ONDERZOEK UITGEVOERD DOOR HET STEVINLABORATORIUM VAN DE TECHNISCHE HOGESCHOOL EN HET INSTITUUT TNO VOOR BOUWMATERIALEN EN BOUWCONSTRUCTIES

4 VOORWOORD In 1963 werd door de CUR de commissie A 11 ingesteld en belast met het onderzoek van problemen samenhangend met de opname van de dwarskracht bij betonconstructies. De commissie heeft het gewenst geacht uit deze veelomvattende opdracht een kleiner gebied te lichten, dat zich goed liet overzien en waardoor een geconcentreerde studie mogelijk werd. Als zodanig heeft de commissie de studie van de dwarskrachtopname bij gedrongen balken en overeenkomstige constructie-elementen ter hand genomen. Op dit gebied bestonden blijkens de literatuur nog fundamenteel verschillende opvattingen over de meest doelmatige wijze van dimensioneren en wapenen. De commissie heeft zich derhalve tot taak gesteld te komen tot een zowel op theorie als experiment stoelende berekening en detaillering van dit type constructie-elementen. Als voornaamste doelstellingen van het onderzoek zijn te noemen: - het opsporen van in aanmerking komende breukoorzaken; - vergroting van het inzicht in welke gevallen toepassing van opgebogen wapening achterwege kan blijven In Deel A van het rapport zijn voornamelijk de resultaten opgenomen van het verrichte literatuuronderzoek. Van het onder auspiciën van de commissie uitgevoerde experimentele onderzoek zijn in dit deel slechts de hoofdpunten weergegeven. Deel B is geheel gewijd aan het experimentele onderzoek. Het inleidende literatuuronderzoek is verricht door Ir. B. KUYT, die tevens Deel A schreef, terwijl Deel B werd samengesteld door Ir. J. VAN LEEUWEN. De samenstelling van de commissie was: Ir. P. H. DEIBEL, voorzitter Ir. B. KUYT, secretaris Ir. J. DE BUCK Ir. J. VAN LEEUWEN A. C. VAN RIEL, ing. C. SMITSKAMP P. J. VAN TUSSENBROEK, ing. Ir. P. WARMENHOVEN f Het experimentele onderzoek werd verricht door de groep Betonconstructies van het Stevin-laboratorium TH en door het Instituut TNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies. februari 1971 De Commissie voor Uitvoering van Research

5 INHOUD Notaties 7 DEEL A LITERATUURONDERZOEK Hoofdstuk 1 Algemene probleemstelling Achtergronden van de huidige voorschriften Onderscheid tussen slanke en gedrongen balken (resp. consoles) met betrekking tot de dwarskrachtopname 12 Hoofdstuk 2 Vergelijkend overzicht van enige bestaande richtlijnen en rekenmethoden voor gedrongen balken enz Methoden waarbij de invloed van verticale drukspanningen in rekening wordt gebracht Rekenmethode van MAGNEL Rekenmethode van PADUART Rekenmethode van BRENDEL Enkele overige rekenregels Commentaar op de beschreven rekenmethoden Methoden die uitgaan van een krachtsverdeling overeenkomstig een vakwerk Opvattingen van RAUSCH C.S Proeven van GRAF met balken met gevarieerde wapening In aanmerking komende vakwerksystemen voor gedrongen balken Nadere discussie van de proeven van GRAF 26 Hoofdstuk 3 Onderzoek naar de afschuifsterkte" van beton Betekenis van de afschuifsterkte" als criterium voor breukgevaar Proeven van SEYBOLD met ongewapende balken Proeven van JONES met voorgespannen balken 33 Hoofdstuk 4 Resultaten van recent Europees speurwerk Onderzoekingen van FRANZ en NIEDENHOFF Spanningsoptisch onderzoek op kunststof modellen Breukproeven op modellen van gewapend beton Conclusies 40

6 4.2 Onderzoekingen van MEHMEL, BECKER en FREITAG Spanningsoptisch onderzoek op kunststofmodellen Breukproeven op modellen van gewapend beton Conclusies Onderzoekingen van LEONHARDT en BAY Opvattingen van LEONHARDT Opvattingen van BAY 48 Hoofdstuk 5 Resultaten van recent Amerikaans speurwerk Proeven van KRIZ en RATHS Oriënterende proeven Definitieve proevenserie Richtlijnen voor de detaillering Voorgestelde ontwerpformules Commentaar Proeven van FERGUSON 60 Hoofdstuk 6 Resultaten van eigen experimenteel onderzoek Opzet proevenschema Proefresultaten Conclusies 70 Hoofdstuk 7 Nabeschouwing - Overzicht van de verkregen kennis Toepasbaarheid van de vakwerkanalogie voor gedrongen balken en korte consoles Geldigheidsgrenzen van de methode Eisen te stellen aan de detaillering 76 DEEL B EXPERIMENTEEL ONDERZOEK Hoofdstuk 8 Inleiding Algemeen Doel van het onderzoek 85 Hoofdstuk 9 Proeven Programma Proefstukken Staalkwaliteit Betonkwaliteit Vervaardiging en verharding Beproeving Opstelling en belasting 93

7 9.3.2 Verrichte metingen Resultaten 94 Hoofdstuk 10 Interpretatie van de resultaten ten aanzien van de breuktoestand Invloed van verschillende variabelen Bezwijken ingeleid door het vloeien van het staal Bezwijken ingeleid door breuk van het beton Toetsing van formule (12) aan de proefresultaten van KRIZ en RATHS 108 Hoofdstuk 11 Hoofdstuk 12 Toetsing van formule (12) aan vergelijking (5) voor 1 laag wapening 110 Interpretatie van de resultaten ten aanzien van de scheurvorming 112 Hoofdstuk 13 Samenvatting 114 Zusammenfassung 118 Résumé 122 Summary 126 Lijst van geraadpleegde literatuur 149

8 NOTATIES a h b 0 h Q h h t z c cl kt kt excentriciteit van de last (of reactie) ten opzichte van zijkant kolom breedte van een balk met rechthoekige doorsnede breedte van de rib van een T-balk consolehoogte, gemeten onder het aangrijpingspunt van de last nuttige hoogte van de balk- of consoledoorsnede totale hoogte van de balk- of consoledoorsnede inwendige hefboomsarm betondekking kolomafmeting (in de richting van de overspanning) breedte oplegblok lengte oplegblok (in de richting van de overspanning) 1, hart-op-hart afstand van de steunpunten of theoretische overspanning 11 verhouding elasticiteitsmoduli van staal en beton S w A standaardafwijking scheurwijdte oppervlak van de doorsnede van de hoofdtrekwapening A oppervlak van de doorsnede van de opgebogen wapening A, oppervlak van de doorsnede van de lijfwapening per laag A h inwendige vormveranderingsarbeid voor een hangwerk A, inwendige vormveranderingsarbeid voor een springwerk li Ni ii V I «red T S M M u oppervlak van de doorsnede van een betonnen drukstaaf" staaltrekkracht staaldrukkracht betondrukkracht horizontale kracht verticale kracht dwarskracht in het gebruiksstadium gereduceerde dwarskracht dwarskracht in het breukstadium schuine trekkracht buigend moment in het gebruiksstadium buigend moment in het breukstadium

9 betontrekspanning (schuine trekspanning) betontreksterkte (splijttreksterkte) toelaatbare betontrekspanning betondrukspanning toelaatbare betondrukspanning betondruksterkte gemeten aan een kubus betondruksterkte gemeten aan een prisma aan te houden betondruksterkte in de breuktoestand toelaatbare staaltrekspanning vloeigrens van het staal (pons) schuifsterkte" van het beton wapeningspercentage in % van bh wrijvingscoëfficiënt veiligheidscoëfficiënt variatiecoëfficiënt verhouding ajz

10 DEEL A LITERATUURONDERZOEK