Memo. Inhoudsopgave. Onderwerp: Deksloof damwand gemaal Kamperveen. Engbert van der Weide. Datum: Documentnummer: IJD

Transcriptie

1 Memo Onderwerp: Deksloof damwand gemaal Kamperveen Aan: Opsteller: Engbert van der Weide Pieter Schoutens Datum: Documentnummer: IJD Inhoudsopgave 1. Inleiding Uitgangspunten Bijbehorende documenten Materiaaleigenschappen Constructieve betrouwbaarheid Geometrie Constructieve beschouwing Belastingen op de constructie Algemeen Opgelegde vervormingen Belastingen vanuit de damwand Toetscriteria Minimum langswapening Krimp-/temperatuurwapening Resultaten... 7 IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 1 van 7

2 1. Inleiding Deze memo betreft het ontwerp van de betonsloof op de damwand bij gemaal Kamperveen. De sloof heeft geen constructieve functie maar is puur cosmetisch. De sloof dient deze functie gedurende de beoogde ontwerplevensduur van 100 jaar te kunnen vervullen. IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 2 van 7

3 2. Uitgangspunten 2.1 Bijbehorende documenten Tabel 1 Ontwerprapporten Ducumentnr. Titel Versie / Datum IJD Damwand gemaal Kamperveen 4.0 / Tabel 2 Tekeningen Ducumentnr. Titel Versie / Datum IJD-GKA-TEK-2001 Gording en verankering damwand 3.0 / Materiaaleigenschappen Betonsterkteklasse sloof: C30/37 Kar. cilinderdruksterkte: f ck = 30 N/mm² Gemiddelde treksterkte: f ctm = 2,9 N/mm² Elasticiteitsmodulus: E cm = N/mm² Thermische uitzettingscoefficiënt: α T = K -1 Staalklasse wapening: B500B Kar. vloeigrens: f yk = 500 N/mm² Rekenwaarde vloeigrens: f yd = 435 N/mm² Elasticiteitsmodulus: E s = N/mm² Thermische uitzettingscoefficiënt: α T = K Constructieve betrouwbaarheid Ontwerplevensduur: 100 jaar Gevolgklasse: CC3 (betreft de damwand; de sloof is cosmetisch) Milieuklasse sloof: XC4, XF3 Toelaatbare scheurwijdte: 0,3 mm Nominale dekking wap.: 50 mm (c min,dur = 40 mm o.b.v. S6, XC4. c dev = 10 mm ROK) 2.4 Geometrie Bovenkant damand: Bovenkant deksloof: Maaiveld bovenzijde: Maaiveld onderzijde: Lengte: NAP +1,45 m NAP +1,55 m NAP +1,45 m NAP +1,15 m 25,3 m IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 3 van 7

4 Figuur 1 Geometrie damwandsloof IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 4 van 7

5 3. Constructieve beschouwing 3.1 Belastingen op de constructie Algemeen De sloof wordt hoofdzakelijk blootgesteld aan de volgende belastingen: Krimpverkorting; Temperatuursbelasting; Buiging/rotatie door verschilverplaatsing damwand Opgelegde vervormingen Scheurvorming door krimp- en temperatuurverkorting is acceptabel zolang een onvoltooid scheurpatroon optreedt en de scheurwijdte beperkt is tot 0,3 mm. Conform NEN-EN art. 5.3 bedraagt de in rekening te brengen afkoeling voor bovengrondse delen: T = T 0 T min = = 35 K Belastingen vanuit de damwand De belastingen in de sloof door vervormingen in de damwand zullen beperkt zijn omdat de sloof pas wordt aangebracht nadat de grond rondom de damwand op het uiteindelijke niveau is gebracht. Verder is een stalen gording langs de damwand aangebracht en is de damwand verankerd, wat de vervormingen verder beperkt. Aangenomen wordt dat enige geringe verschilvervorming niet leidt tot noemenswaardige scheurvorming. 3.2 Toetscriteria De bezwijkgrenstoestand van de sloof is niet relevant omdat de gording en verankering van de damwand zorgen voor de standzekerheid van de constructie. De sloof is enkel cosmetisch en dient derhalve wel op scheurvorming te worden getoetst. 3.3 Minimum langswapening Om scheurverdelend te kunnen werken dient de trekcapaciteit van de wapening ter plaatse van de dunste doorsneden minimaal gelijk te zijn aan de treksterkte van het beton. Voor de flanken geldt: h = 170 mm De minimumwapening in de flanken is bepaald conform NEN-EN art : A s,min = k c k f ct,eff A ct / f yk = 1,0 1,0 3, / 500 = 544 mm² Dit komt overeen met circa 3Ø16 (A s = 603 mm²) per flank. Voor de bovenzijde geldt: h = 100 mm IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 5 van 7

6 De minimumwapening in het bovenvlak is bepaald conform NEN-EN art : A s,min = k c k f ct,eff A ct / f yk = 1,0 1,0 3, / 500 = 512 mm² Dit komt overeen met circa 5Ø12 (A s = 565 mm²) in het bovenvlak. 3.4 Krimp-/temperatuurwapening Scheurvorming in de sloof zal daar optreden waar de betondoorsnede het dunst is: hier is de scheurtrekkracht in het beton het laagst. De benodigde scheurbeperkende wapening is bepaald conform NEN-EN art Hieruit blijkt dat in plaats van 4Ø16 per flank benodigd is: c eff = c + Ø bgl = = 66 mm h eff = min{2,5(c eff + ½Ø s ) ; h rand } = = min{2,5(66 + 0,5 16) ; 170} = 170 mm A c,eff = h eff h balk = = ³ mm² A s = n s ¼πØ s ² = 6 0,25 π 16² = 1206 mm² ρ eff = A s / A c,eff = 1206 / ³ = 0,012 ε sm ε cm = ½ α e k c k f ctm (1+1/(α e ρ eff ))/E s = = 0,5 5, ,9(1+1/(5,77 0,012))/ = 0,646 α e = E s / E c = / = 5,77 E c = 1,05 E cm = 1, = N/mm² s r,max = k 3 c eff + k 1 k 2 k 4 Ø s /ρ eff = = 3,4 66+0,8 0,5 0, / 0,012 = 451 mm w k = (ε sm ε cm )s r,max = 0, = 0,29 mm UC = w k / w k,max = 0,29 / 0,30 = 0,97 1,0 voldoet De scheurvorming concentreert zich per zijde over de zones met geringe betondoorsnede (zie bovenaanzicht in figuur 3). Dit bedraagt circa 30% van de breedte van het damwandprofiel. De totale gemiddelde rek in het beton, juist voordat een voltooid scheurpatroon ontstaat, is bepaald door bovengenoemde opneembare rek over de zone met geringe betondoorsnede (0,646 ) te middelen over de breedte van de damwandplank: (ε sm ε cm ) gem = (ε sm ε cm ) b flens / b plank = 0, ,30 = 0,194 Aangenomen dat de damwand een verhinderingsgraad van circa R = 0,5 geeft met betrekking tot opgelegde vervormingen in de sloof, is de totaal opneembare opgelegde vervorming voordat een voltooid scheurpatroon ontstaat: ε R = (ε sm ε cm ) gem / R = 0, / 0,5 = 0,388 De autogene krimpverkorting bedraagt circa 0,05. Aangenomen wordt dat de uitdrogingskrimp voldoende relaxeert. Thermische belasting behoeft voor de scheurwijdte-toets slechts met een factor ψ 1 = 0,8 te worden meegenomen. Dit laat ruimte voor seizoensmatige afkoeling van circa: T max = (ε R ε ca ) / (ψ 1 α T ) = (0,388 0,05)10-3 / (0, ) = 41,6 K Zoals genoemd in par. 3.1 dient een temperatuurverschil van 35 K opneembaar te zijn. Dit blijkt te voldoen. IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 6 van 7

7 Ø Resultaten Sterkteklasse beton: C30/37 Milieuklasse: XC4, XF3 Dekking: 50 mm (alle zijden) 180 5Ø16 Ø NAP +1,55m NAP +1,45m NAP +1,15m NAP +0,95m 1Ø12 per kas (weerszijden) 3Ø per kas (weerszijden) Figuur 2 Wapeningsschets damwandsloof, dwarsdoorsnede 5 haakø Ø12 per kas 3Ø per kas 6 hspø16 5Ø16 1Ø12 per kas 3Ø per kas Figuur 3 Wapeningsschets damwandsloof, bovenaanzicht nabij einde sloof IJD Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 7 van 7