STAALPLAAT-BETONVLOEREN

Transcriptie

1 MSE STAAL-BETON 0 MSE STAAL-BETON 1 beton Ontwikkeling zelfdragende betonvloeren zelfdragende stalen vloeren staalplaat-beton vloeren geprofileerde staalplaat staalplaat verloren bekisting beton uitvullaag staalplaat + beton samenwerkend

2 MSE STAAL-BETON 2 beton Functies staalplaat werkvloer tijdens de uitvoering bekisting voor het beton wapening voor de vloer geprofileerde staalplaat uitvoeringsstadium gerede toestand MSE STAAL-BETON 3 Overwegingen voor gebruik Geringe verwerkingskosten geen veldwapening geen of weinig stempels geen ontkisten, schoonmaken en afvoeren geen opslag, voorraad Licht hijsmaterieel Solide werkvloer veiligheid werk op meer verdiepingen geen lekkage cementwater

3 MSE STAAL-BETON Overwegingen voor gebruik MSE STAAL-BETON 4 5 Overwegingen voor gebruik Eenvoudige montage staalplaten gebundeld op juiste lengte eenvoudige bevestiging vorm aan te passen Integrerend deel staalconstructie kipsteun stabiliteitsschijf mogelijke toepassing staal-beton ligger Laag gewicht ribben vloer

4 MSE STAAL-BETON 6 Overwegingen voor gebruik Eenvoudig sparingen maken MSE STAAL-BETON 7 Overwegingen voor gebruik Minder scheurgevoelig langzamer uitdrogen Eenvoudige afwerking in het zicht te laten goede ophangmogelijkheden voor plafond, installaties brandwerendheid 30, 60 of 90 minuten makkelijk haalbaar

5 MSE STAAL-BETON 8 Typen platen zwaluwstaart trapezium br/bs 0,6 hoge plaat MSE STAAL-BETON 9 Typen platen

6 MSE STAAL-BETON 10 Typen platen deze platen dus niet in EN1994 principes en proeven toepasbaar MSE STAAL-BETON 11 Typen schuifverbinding kopwerking meest toegepast mechanische verbinding eind verankering

7 MSE STAAL-BETON 12 Notaties Zwaluwstaart profiel b o b r h c h h p Trapezium profiel b b b s b o b r h c h p h ½ h p b b b s MSE STAAL-BETON 13 Uitvoeringsbepalingen Zwaluwstaart profiel b o b r b b r s 0,6 kleine ribafstanden h c h p h h h Plaatdikte 90 mm 50mm c - samenwerkend met ligger of - gebruikt voor schijfwerking. s b b b s Trapezium profiel b o b r h h 80 mm 40mm c Wapening - niet samenwerkend met ligger a s 80 mm 2 /m in beide richtingen h c h Afstand wapeningstaven s 2h 350 mm ½ hp b b b s h p Maximum afmeting granulaat D K 0,4 hc bo / 3 31,5mm

8 MSE STAAL-BETON 14 Uitvoeringsbepalingen l bs l bc l bs l bc l bs l bs - Beschadiging plaat en oplegging voorkomen - Bevestiging van staalplaat practisch mogelijk - Afschuiven van oplegging bij montage voorkomen Minimum opleglengte Materiaal oplegging staal of beton andere materialen L bs [mm] L bc [mm] l bs overlap bij aantal typen platen niet mogelijk l bc MSE STAAL-BETON 15 Ontwerptoestanden Ontwerp keuzen als bekisting : ondersteund niet ondersteund of stempels als vloer : vrij opgelegd doorgaand

9 MSE STAAL-BETON 16 Ontwerptoestanden Belastingen als bekisting : eigen gewicht van de staalplaten eigen gewicht van nat beton belasting door opslag, als van toepassing bouwbelastingen EN materieel voor betonstorten uitvoerend personeel opeenhoping van beton stootbelasting door storten 1,5 kn/ m 2 over oppervlak 3x3 m 2 en 0,75 kn/ m 2 over resterend oppervlak MSE STAAL-BETON 17 Ontwerptoestanden Criteria als bekisting : bezwijken - UGT doorbuiging - BGT NEN /NB;9.6 δ s,max L/180 δ s > 0,1 h accumulatie effect NEN /NB;9.6(2) n n , L 4 I eff Toetsing staalplaat draagt alle belasting EN effect deuken en rillen op sterkte en stijfheid - bij tijdelijke ondersteuning geen plastische herverdeling

10 MSE STAAL-BETON 18 Ontwerptoestanden Belastingen als vloer : NEN-EN 1991 eigen gewicht EN ;9.3.3(1): voor UGT mag alle belasting op samenwerkende vloer mits ook bij toetsing afschuiving geprofileerde staalplaat en beton blijvende belastingen afwerklaag plafond installaties veranderlijke belastingen ( buitengewone belastingen ) MSE STAAL-BETON 19 Ontwerptoestanden Criteria als vloer : bezwijken - UGT scheurvorming doorbuiging - BGT Toetsing UGT BGT EN ; 9.7 EN ; 9.8 normaal geen berekening ontwerptabellen of software

11 MSE STAAL-BETON 20 Toetsing ontwerptabellen MSE STAAL-BETON 21 Toetsing software

12 MSE STAAL-BETON 22 Samenwerking staalplaat-beton overeenkomst staal-beton ligger en staalplaatbetonvloer betonplaat schuifverbinding staalprofiel MSE STAAL-BETON 23 Samenwerking staalplaat-beton III q d I IV II II III I IV overeenkomst met staal-beton liggers I I maximale positieve moment II II III III maximale schuifkracht maximale dwarskracht / IV IV maximale negatieve moment Zonodig pons onder geconcentreerde belasting 9.7.6

13 MSE STAAL-BETON 24 Samenwerking staalplaat-beton Standaardproef volgens NEN-EN , bijlage B MSE STAAL-BETON 25 Samenwerking staalplaat-beton Standaardproef volgens NEN-EN , bijlage B

14 MSE STAAL-BETON 26 Bezwijkcriteria MSE STAAL-BETON 27 Kopwerking Zwaluwstaartprofiel v L Overdracht schuifkracht door wrijving dankzij kopwerking. Bij verder opvoeren belasting ontstaat boog met trekband. Verankering bezwijkt plotseling.

15 MSE STAAL-BETON 28 Mechanische verbinding Trapeziumprofiel Samenwerking mag niet uitsluitend aan aanhechting worden ontleend. Daarom indeukingen. Eventueel in combinatie met eindverankering. MSE STAAL-BETON 29 Mechanische verbinding Bezwijkgedrag Sprake van ductiel gedrag wanneer P u tenminste 10% groter dan P f. P u is bezwijkbelasting en P f is belasting bij eerste (0,1 mm) verschuiving. Bij voorkeur platen met bros gedrag voorkomen. In NEN-EN bij brosgedrag reductiefactor 0,8 over ontwerpparameters.

16 MSE STAAL-BETON 30 Positieve momentweerstand Eigenschappen van doorsneden neutrale lijn boven staalplaat neutrale lijn doorsnede d p x N cfd 0,85f cd z neutrale lijn staalplaat N a A p f ypd x A p f ypd 0,85bf cd f ypd z d p - 1/2x M pl,rd A p f ypd.z MSE STAAL-BETON 31 Eigenschappen van doorsneden Positieve momentweerstand neutrale lijn in de staalplaat h c /2 0,85f cd N cfd n.l. p.n.l. staalplaat z.l. staalplaat e p e z e pr N a N cfd M pl,pr f ypd M pl,rd N cfd.z + M pl,pr benadering voor : z benadering voor : M pl,pr form. ( 3.5, boek ) form. ( 3.6, boek )

17 MSE STAAL-BETON 32 Eigenschappen van doorsneden Positieve momentweerstand Formule M pr is benadering Gebaseerd op numeriek parameteronderzoek. Onderzoek van acht typen platen. MSE STAAL-BETON 33 Eigenschappen van doorsneden Negatieve momentweerstand n.l. A s z f sd N sd A s f sd N cd 0,85f cd M pl,rd A s f sd z

18 MSE STAAL-BETON 34 Eigenschappen van doorsneden Buigstijfheid bij positieve buiging, ongescheurd MSE STAAL-BETON 35 Eigenschappen van doorsneden Buigstijfheid bij positieve buiging, gescheurd

19 MSE STAAL-BETON 36 Eigenschappen van doorsneden Buigstijfheid bij negatieve buiging Ongescheurde doorsnede hetzelfde als bij positieve buiging. Gescheurde doorsnede: - Equivalente staaldoorsnede in drukzone - Verder mechanica zoals bij staalbetonliggers MSE STAAL-BETON 37 Dwarskrachtweerstand Eigenschappen van doorsneden A s n.l. d s bijdrage staalplaat verwaarloosd V Rd b 0 d s v Rd,c k 1+(200/d s ) 1/2 2,0 ρ 1 A s / b 0 d s 0,02 met: b 0 v Rd,c 0,12 [1+(200/d s ) 1/2 ] (100ρ 1 f ck ) 1/3 v min 0,035 [1 + (200/d s ) 1/2 ] 3/2 f 1/2 ck NEN-EN ; 6.2.2

20 MSE STAAL-BETON 38 Eigenschappen van doorsneden Ponsweerstand h c h c d p lastvlak d p kritieke omtrek C p verdeling onder 45 0 d p h c NEN-EN ; V p,rd v Rd C p d met: v Rd 0,12 [ 1 + (200/d) 1/2 ](100ρf ck ) 1/3 v min MSE STAAL-BETON 39 Draagvermogen q d maximum 30% 1/8ql 2 serie vrij opgelegde platen lineair elastische berekening linear elastisch met herverdeling star plastisch ( onder voorwaarden ) wapening kl. C L 3,0 m.

21 MSE STAAL-BETON 40 Draagvermogen Punt- of lijnlasten b p afwerking A Evenwijdig aan ribben h f h c h b m b p + 2(h c + h ) b f A B b L p b m b em b p b p h p B Loodrecht op ribben - buiging en afschuiving Vrij opgelegd en eindvelden b b + 2 L b b em em vm b b m Tussenvelden m - dwarskracht m + 1,33 L + L P P [ 1 L L] b P [ 1 L L] b p [ 1 L L] b p p L h p h 0,6 Anders orthotrope plaat theorie MSE STAAL-BETON 41 Afschuiving in langsrichting gebaseerd op ware grootte proeven volgens bijlage B.3 2 methoden m - k methode τ u methode 2 opties τ u,rd constant τ u,rd N cfd N a τ u,rd constant + µv µv τ u,rd N cfd NB-EN µ 0,5 N a

22 MSE STAAL-BETON 42 Afschuiving in langsrichting gebaseerd op ware grootte proeven volgens bijlage B.3 1/2P t 1/2P t l s l/4 l s l/4 l 2 groepen van 3 proeven l s zo kort als mogelijk zonder V bezwijken l s zo lang als mogelijk zonder M bezwijken MSE STAAL-BETON 43 m - k methode Afschuiving in langsrichting 1/2P t 1/2P t V t bd p proefresultaten l s karakteristieke sterkte m - 10% of statistisch k 1 b d p V l,rd A p ( m + k ) bl s γ vs A p b l s

23 MSE STAAL-BETON 44 Afschuiving in langsrichting m - k methode MSE STAAL-BETON 45 Afschuiving in langsrichting m - k methode Ontwikkeld in VS, geschikt voor relatief korte overspanningen en bros afschuifgedrag. Voor later ontwikkelde platen een aantal nadelen: Niet gebaseerd op mechanisch model, conservatief Veel extra proeven noodzakelijk voor uitbreiding toepassingsgebied Zelfde evaluatieprocedure voor staalplaten met bros en ductiel bezwijkgedrag Methode houdt geen rekening met verhoogde afschuifweerstand boven de opleggingen

24 MSE STAAL-BETON 46 Afschuiving in langsrichting τ u methode Ontwikkeld in Nederland en Duitsland Aanpak als bij staal-betonliggers met niet volledig schuifsterke verbinding Kritieke doorsnede bij bezwijken vol plastisch τ u,rd is constant over de afschuiflengte τ u,rd wordt bepaald aan de hand van resultaten van de standaard proeven MSE STAAL-BETON 47 Afschuiving in langsrichting τ u M Rd methode τ u,rd N cfd N a M pl,rd proef l x aanname : τ u,rd constant bepaling hetzelfde als voor liggers M pl,p,rd τ u,rd l sf 100% l x

25 MSE STAAL-BETON 48 Afschuiving in langsrichting τ u methode qd M Rd la M pl,rd M Rd MSd criterium : M Sd M Rd M pl,p,rd lsf la l x MSE STAAL-BETON 49 Afschuiving in langsrichting τ u methode Eindverankering in rekening brengen:

26 MSE STAAL-BETON 50 Afschuiving in langsrichting τ u methode Extra wapening in rekening brengen: MSE STAAL-BETON 51 Afschuiving in langsrichting τ u methode Verhoogde afschuifweerstand boven de oplegging in rekening brengen:

27 MSE STAAL-BETON 52 Berekening doorbuiging in BGT Slankheid voldoet aan tabel 7.4 van EN Geen verdere toets nodig Slankheid voldoet niet aan tabel 7.4 van EN Benaderende berekening buigstijfheid constant over gehele lengte buigstijfheid gemiddelde van gescheurde en ongescheurde doorsnede n-waarde gemiddelde van waarden voor korte duur en lange duur MSE STAAL-BETON 53 Rekenvoorbeeld Buigweerstand Gegeven staalplaat-betonvloer: Artikel - Staalplaat: f yp,d 350 N/mm 2 - Beton C25/30 f cd 16,7 N/mm 2 - Staalprofiel: t 0,86 mm, A p 1562 mm 2 /m, I p mm 4 /m, W pl,p 25, mm 3 /m 9.7.2(3) - Proefondervindelijk: A p A pe

28 MSE STAAL-BETON 54 Rekenvoorbeeld Buigweerstand Gevraagd: buigweerstand bij positieve buiging Aanname: neutrale lijn boven staalplaat, hoogte betondrukzone x: x A pe f yp,d 0,85 b f cd , ,7 38,5 mm neutrale lijn ligt inderdaad boven staalplaat MSE STAAL-BETON 55 Rekenvoorbeeld Buigweerstand d p h e mm z d p 0,5 x 123 0,5 38,5 104 mm Artikel 9.7.2(5) M pl,rd A pe f yp,d z ,9 knm/m

29 MSE STAAL-BETON 56 Rekenvoorbeeld Dwarskracht Gegeven staalplaat-betonvloer uit vorige voorbeeld Gevraagd: dwarskrachtweerstand als vrij opgelegde plaat MSE STAAL-BETON 57 Rekenvoorbeeld Dwarskracht Artikel b b 152,5 38 b s r w mm / m b 152,5 s d p 123 mm 200 mm k 1+ 2,0 k 1+ 2,28 2,0 d vmin 0,035k f 0, ck ,49 N/ mm 2 NEN-EN (1) (6.3N) (6.2.b) V Rd,c b w d p v min , ,3 kn/m

30 MSE STAAL-BETON 58 Rekenvoorbeeld Dwarskracht Artikel ρ A sl 0,02 ρ b d w ( ) 0, VRd,c CRd,c k 100 ρ1 fck bw d 1 0,12 2 ( 100 0, ) ,2 kn 3 NEN-EN (1) MSE STAAL-BETON 59 Rekenvoorbeeld Afschuifweerstand Gegeven: staalplaat-betonvloer uit eerste voorbeeld met overspanning L 4,8 m Rustende belasting g d 5,4 kn/m 2 Variabele belasting q d 7,5 kn/m 2 Opgave fabrikant: m 166 en k 0,150 en τ u.rd 280 kn/m 2 Gevraagd: toets de afschuifsterkte Uitwerking: de afschuifsterkte zal zowel met de m-k-methode als met de τ u methode worden getoetst Artikel

31 MSE STAAL-BETON 60 Rekenvoorbeeld Afschuifweerstand m-k-methode - Afschuiflengte L s 0,25 L 0, mm b dp m Ape Vl,Rd + k γvs b Ls ,150 36,0 kn / m 1, V V V ( g + q ) L ( 5,4 + 7,5 ) 4,8 31,0 kn/ m l,ed 2 1 d d 2 1 l,ed l,rd 31,0 36,0 0,9 1 ok Artikel 9.7.3(5) 9.7.3(4) MSE STAAL-BETON 61 Rekenvoorbeeld Afschuifweerstand τ u -methode - In eerste voorbeeld vloerplaat berekend M pl,rd 56,9 knm/m - Bij een volledig schuifsterke verbinding kan dit optreden op een afstand uit het steunpunt: L Apef b τ yp,d x u,rd 1,95 m Artikel 9.7.3(8)

32 MSE STAAL-BETON 62 Rekenvoorbeeld Afschuifweerstand τ u -methode - Minimaal opneembaar moment alleen staalplaat: 3 Mpl,p,Rd Wpl,p fap,d 25, ,9 knm / m 3 1,95 MSE STAAL-BETON 63 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Staalplaat-betonvloer uit eerste voorbeeld die doorloopt over 3 velden van 4,8 m Voor sterkteberekening beschouwd als 3 losse vloervelden Tijdens de uitvoering wordt de vloer onderstempeld

33 MSE STAAL-BETON 64 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Boven steunpunten wordt 0,4% wapening aangebracht A s 0,004 b h c 0, mm 2 /m Permanente belasting g d 4,5 kn/m 2 en variabele belasting q d 5,0 kn/m 2 Gevraagd: de doorbuiging van de vloer MSE STAAL-BETON 65 Rekenvoorbeeld Doorbuiging De invloed van de krimp van beton mag worden verwaarloosd. Kruip wordt in rekening gebracht door gemiddelde E-modulus korte en lange duur van beton in factor n: Artikel 9.8.2(3) n 1 2 E E a cm E E a cm ,8

34 MSE STAAL-BETON 66 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Hoogte drukzone gescheurde doorsnede: x c n A b pe 13, b d 1+ n A p pe , mm MSE STAAL-BETON 67 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Traagheidsmoment gescheurde doorsnede: I c, c 3 b xc + A 3 n ,8 11, pe ( d x ) p mm c / m 2 + I p ( )

35 MSE STAAL-BETON 68 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Gemiddelde breedte van het beton tussen de ribben: b m ( b + b ) o b s b 1000 ( 152,5 12, ,5 38) 152, mm /m MSE STAAL-BETON 69 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Ligging neutrale lijn ongescheurde doorsnede: x u b 1 2 h 2 c 75 mm + b m b h h c p 1 ( h h ) t + b m 2 h p p + n A + n A pe pe d 1 ( ) , , p

36 MSE STAAL-BETON 70 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Traagheidsmoment ongescheurde doorsnede: I c, u 3 b hc b hc + u 2 12n n bm hp + t u 2 p n ,8 13, ,8 19, ( x h ) 1 2 ( h x h ) + A ( d x ) 1 ( 75 89) 1 2 ( ) ( ) 6 mm 4 / m 2 c 2 bm h + 12n pe 2 3 p p 2 u 2 + I p , MSE STAAL-BETON 71 Rekenvoorbeeld Doorbuiging Het gemiddelde traagheidsmoment bedraagt: I ( I + I ) ( 11, ,95) 10 15,9 10 mm / m 1 c, m 2 c, c c, u 2 De doorbuiging onder permanente belasting (drie velden belast) volgt uit: δ 0,0069 g EI L 0,0069 4, d G 5 6 c, m ,9 10 De doorbuiging onder variabele belasting (slechts één eindveld belast) volgt uit: δ 0,0089 g EI L 0,0089 5, d Q 7 6 c, m ,9 10 mm mm