COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING

Transcriptie

1 Louw 1 RAPPORT n COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING ONDERZOEK NAAR HET EFFECT VAN BEUGELS IN GEWAPEND- BETONKOLOMMEN BIJ GEBRUIK VAN STAAL QR 24

2 INGESTELDE ONDERZOEKINGSCOMMISSIES COMMISSIE A 1. Vereenvoudigde berekening van schaalconstructies; ontwerpformules. A 2. Vergelijking van de plasticiteitsberekening ten opzichte van de resultaten van de elasticiteits-theorie. A 3. Bestudering en onderzoek van de eindverankeringen in voorgespannen beton. A 4. Onderzoek naar de belastingspreiding. A 5/6. Onderzoek naar de invloed van dynamische trillingen op betonconstructies. A 7. Onderzoek naar het plastische gedrag van constructies. A 8. Studie van paddestoelvloeren. A 9. Wrijvingsverliezen bij gebruik van nagespannen draad in voorgespannen beton. A 10. Constructieve maatregelen tegen de gevolgen van explosies. COMMISSIE B 1. Mechanisch verdichten van beton. B 2. Literatuurstudie over de opbouw van beton. B 3. Niet-destructief onderzoek van beton. B 4. Onderzoek van betonstaal. B 5. WeerbesLendigheid van beton. B 6. Onderzoek van injectieproblemen bij voorgespannen beton. B 7. Onderzoek van technologische invloeden op scheurvorming in beton. B fi. Onderzoek naar het lijmen van betonelementen. B 9. Onderzoek toevoegingen aan betonmortel. B 10. Onderzoek naar de krimp van cement. B li. Onderzoek naar het gedrag van beton in de nabijheid van de wapening bij belasting. commissie G 1. Onderzoek van het nuttig effect van lassen in en haken aan wapeningsstaven. Onderzoek naar de scheurvorming en aanhechting bij toepassing van geprofileerd staal. G 2. Onderzoek betreffende het verwerken van beton bij lage temperaturen. C 3. Beugels in gewapend betonkolommen. C 4. Onderzoek van de brandveiligheid van voorgespannen betonconstructies. C 5. Studie van vergelijking van buitenlandse betonvoorschriften. C 6. Versnelde verharding van beton door verwarming. G 7. Onderzoek naar de stijging van de temperatuur in massa-beton tijdens de verharding. G 8. Onderzoek naar de invloed van CaCla op gewapend beton. C 9. Spanningsverschijnselen in heipalen van beton. G 10. Ongewapend beton. COMMISSIE D 1. D 2. Onderzoek van de statische druk uitgeoefend door cement op silo-wanden bij pneumatische aftapping. Meetmethoden bouwplaats.

3 ONDERZOEK NAAR HET EFFECT VAN BEUGELS IN GEWAPEND-BETONKOLOMMEN BIJ GEBRUIK VAN STAAL QR 24 Commissie voor Uitvoering van Research ingesteld door de Betonvereniging

4 VOORWOORD Op initiatief van de Betonvereniging is het Fonds voor Experimenteel Betononderzoek (F.E.B.O.) ingesteld met het doel hiermede onze kennis van het gewapend beton door middel van speurwerk te vermeerderen. De instelling van het F.E.B.O. is financieel mogelijk gemaakt door belangrijke bijdragen van de Stichting Cement Centrale voor Nederland (C.C.N.) - dit is de organisatie op de Nederlandse markt van de binnen- en buitenlandse cementindustrieën - en van de Beton Aannemers Bond. De C.C.N. zal er naar streven, door haar financiële steun de continuïteit in het onderzoek te waarborgen. De uitvoering is door de Betonvereniging in handen gelegd van de Commissie voor Uitvoering van Research, die daartoe voor elk onderwerp een kleine werkcommissie samenstelt, belast met de directe leiding van het desbetreffende onderzoek.*) De onderwerpen zijn ingedeeld in 4 groepen: A. Onderzoekingen ten aanzien van de theoretische grondslagen (publikaties met oranje omslag). B. Onderzoekingen ten aanzien van de samenstellende materialen (blauw omslag). C. Onderzoekingen ten aanzien van de constructieve toepassingen (geel omslag). D. Onderzoekingen aan de bouwwerken zelve (groen omslag). Een lijst van de onderwerpen, die bij het verschijnen van dit rapport in onderzoek zijn, is vermeld op de binnenzijde van het omslag, terwijl aan de achterzijde de reeds verschenen publikaties zijn opgesomd. Reeds bij de instelling van de C.U.R. werd de behoefte gevoeld aan een onderzoek naar de invloed van de afstand, diameter en bevestiging van beugels in gewapend beton-kolommen mede in verband met de draagkracht van deze kolommen. ') Voor een uitvoeriger uiteenzetting van organisatie en werkwijze wordt verwezen naar,,de Ingenieur", no. 37, 1952, Beton 7.

5 In het voorhggende rapport is het genoemde vraagstuk van diverse zijden benaderd. Het resultaat leidde o.a. tot een voorstel tot verlichting van de eisen aan beugels gesteld in de G.B.V De commissie, en in het bijzonder de secretaris, komt bijzondere dank toe voor de vele moeite, die zij zich heeft gegeven om tot hier de gepubliceerde studie te komen. De Commissie voor Uitvoering van Research, Prof. Dr. Ir. A. M. HAAS Ir. N. J. RENGERS Ir. M. BIJL

6 INHOUD Inleiding 7 HOOFDSTUK I Vergelijking van een aantal buitenlandse voorschriften 9 HOOFDSTUK II Ouderzock van Utcratuur over kolomproeven HOOFDSTUK III Theoretischc beschouwing over de beugelwapening. 15 HOOFDSTUK IV Beprocvingsprogramma 24 HOOFDSTUK V Knikproeven op staven, om. de invloed van betondekking op hoofdwapening te onderzoeken 25 HOOFDSTUK VI Knikproevcn op staven waarbij zowel de staven als het omringende beton langdurig zijn belast 34 HOOFDSTUK VII Proeven op uitsluitend met beugels gewapende kolommen onder langdurige belasting 49 HOOFDSTUK VIII Brandveiligheid 72 HOOFDSTUK IX Samenvatting van de belangrijkste conclusies HOOFDSTUK X Voorstel tot wijziging van de bestaande voorschriften 76 Summary 79 Bijlage 83

7

8 INLEIDING Aan de onderzoekingscommissie C 3 werd opgedragen het onderzoek naar afstand, diameter en bevestiging van beugels in gewapend-betonkolommen. Ten aanzien van beugels in kolommen is in de G.B.V in artikel 22 voorgeschreven: a. de afstand van de beugels mag niet groter zijn dan de kleinste kolomafmeting; b. de afstand niet groter dan 12 X de dikte van de dunste hoofdwapeningsstaaf; c. de afstand niet groter dan 35 cm; d. de beugels moeten de hoekstaven omsluiten en behoorlijk tegen uitknikken beveiligen; e. de beugeldiameter moet tenminste 8 mm bedragen; f. voor de bevestiging moet de beugel aan beide zijden zijn voorzien van ronde of schuine haken, welke de hoofdstaaf nauw omsluiten en een recht gedeelte hebben van tenminste 5 cm. De commissie heeft zich ten doel gesteld de juistheid van deze al jaren bestaande en nooit gewijzigde eisen te onderzoeken en zo mogelijk de economie op technisch verantwoorde wijze te dienen door de eisen te verlichten. Het vooronderzoek bestond achtereenvolgens uit: a. vergelijking met buitenlandse voorschriften; b. informeren naar de grondslagen van deze voorschriften; c. bestudering van de literatuur; d. theoretische berekeningen. Het vooronderzoek heeft geleid tot: a. het opstellen en uitvoeren van een programma van experimenteel onderzoek, omdat bij de commissie de overtuiging was gegroeid dat de eisen van de G.B.V konden worden verlicht; b. conclusies; c. een voorstel tot wijziging van de bestaande voorschriften ten aanzien van afstand en diameter van de beugels in kolommen. Oktober 1961 De Commissie, Ir. H. VAN DusscHOTEN, voorzitter A. C. VAN RiEL, secretaris Ir. J. K. J. KOKJE Ir. P. HOOFTMAN Ir. W. J. VAN DEN BOOGAARD

9

10 VERGELIJKING VAN EEN AANTAL BUITENLANDSE VOORSCHRIFTEN Tabel la geeft een duidelijk overzicht van de eisen, welke in de verschih lende voorschriften in 1953 aan beugels zijn gesteld. Deze eisen vertonen een grote gelijkvormigheid en het vermoeden ligt voor de hand dat zij aan eenzelfde bron zijn ontsprongen. De aandacht wordt gevestigd op de volgende punten: a. een absoluut maximum voor de beugelafstand (30-35 cm) kent men slechts in Denemarken, Engeland en Nederland; b. in Italië geldt de zware eis dat de beugelafstand niet meer mag bedragen dan \/2 b en niet meer dan 10 d; c. in Denemarken, Zwitserland, de V.S. en Zweden is de maximum beugelafstand 15 ti of 16 d; d. alleen de V.S. kennen een verband tussen afstand en diameter van de beugel, nl. a < 48 0; e. voorzover een minimum diameter w^ordt geëist (5-8 mm) heeft Nederland de zwaarste bepaling, nl. 8 mm. (In dit verband wordt hier opgemerkt dat in de G.B.V art. 21 bij balken een minimum diameter van 6 mm wordt voorgeschreven, ongeacht de toepassing van drukwapening); f. enige landen kennen een verband tussen de diameters van beugel en langswapening, 0 > 0,15-0,30 d; g. in Frankrijk en Spanje kent men nog eisen voor de totale beugelwapening, welke kunnen leiden tot zwo,ardere beugels of kleinere beugelafstanden. Tabel Ib geeft de toestand weer per januari Vergelijking van de tabellen la en Ib toont dat: a. Rusland en Spanje thans een absoluut maximum voor de beugelafstand kennen van 40 en 50 cm; b. Rusland en Noorwegen de beugelafstand hebben vergroot tot 15 d en 16 d; c. in Spanje geen eis meer is gesteld aan de totale beugeldoorsnede. Aan enige instellingen, die voorschriften hebben samengesteld is gevraagd naar de grondslagen van het betreffende voorschrift. Uit Denemarken, Engeland, de V.S. en Zweden werd antwoord ontvangen, uiï Frankrijk, Noorwegen en Zwitserland niet. De voorschriften betreffende beugelwapening