Materiaalontwikkeling

Transcriptie

1 Parallelsessie 3 Materiaalontwikkeling Materiaalontwikkeling Staalvezels in betonwegen Geoptimaliseerd uitgeborsteld beton Sessievoorzitter: Dick Hordijk, Bureau Hageman Materiaalontwikkeling Staalvezels in betonwegen Studie naar de dwarsvoegafstand René Braam Adviesbureau ir. J.G. Hageman BV, Rijswijk (ZH) 1

2 Inhoud presentatie Het ontwerpen in ongewapend en doorgaand gewapend beton uitgangspunten en toetsingscriteria Dwarsvoegafstand Ervaringen uit projecten met staalvezelbeton Aanzet tot een rekenmodel voor betonwegen met grote dwarsvoegafstand Verkennende modelresultaten Conclusies Wegen in ongewapend beton Uitgangspunten * het inzagen van dwarsvoegen * kleine dwarsvoegafstand (ca. 5 m) Gevolg Verwaarloosbare normaalkracht in de plaatdelen uit wrijvingskrachten met de ondergrond Dimensionering Toetsing aan de treksterkte van ongewapend beton belast op buiging (door wiellasten) 2

3 Wegen in doorgaand gewapend beton Uitgangspunten * geen dwarsvoegen * het scheuren van beton wordt geaccepteerd * doorgaand gewapend in langsrichting Gevolg Betonstaal moet de scheurwijdte beheersen Wegen in doorgaand gewapend beton Dimensionering Toets betonstaalspanningen in een gescheurde betondoorsnede (normaalkracht en/of buiging) 3

4 Wegen in ongewapend beton - Vencon Max. 5 m Voegafstand automa<sch beperkt tot maximaal 5 m. Belas<ng door wiellasten Te toetsen bij ongewapend beton: Buigtrekspanning op hoek van de plaat, in het plaatmidden en aan de rand Wegen in ongewapend beton - Vencon Beperkte voegafstand: Kleine verplaatsingen door <jdsacankelijke vervormingen (temp., krimp) - > beperkte schuifspanningen Lage schuifspanningen & kleine voegafstand - > bijdrage aan betonspanning is verwaarloosbaar Max. 5 m 4

5 Wegen in ongewapend beton - Vencon 10/13/11 STUDIEDAG STAALVEZELBETON 9 Berekening bij grote dwarsvoegafstand Voegafstand niet beperken Aanvulling: Interac<e verharding - ondergrond Grote voegafstand: Verplaatsingen door <jdsacankelijke vervormingen (temp., krimp) schuifspanningen Schuifspanningen & grote voegafstand bijdrage aan betonspanning is NIET verwaarloosbaar 5

6 Berekening bij grote dwarsvoegafstand Voegafstand niet beperken In rekening te brengen Vervorming door: Verhardingskrimp & uitdrogingskrimp Temperatuurvaria<es korte en lange termijn (dagcyclus / jaarrond) Wegen van staalvezelbeton Vezeltypen Draadvezels Versneden vezels Gefreesde vezels Melt-extracted vezels 6

7 Wegen van staalvezelbeton Staalvezels geven beton een na-scheursterkte (taai gedrag) Wegen van staalvezelbeton Mix van vezels draadvezel gegutste vezel polypropyleen bron: Fibricon 7

8 A2 verzorgingsplaats (2007) bron: Fibricon Amsterdam fietspad (2008) A73 verzorgingsplaats (2008) Eurofrigo (2004) Zeewolde (2007) Wegen van staalvezelbeton 10/13/11 STUDIEDAG STAALVEZELBETON bron: ECCRA 16 8

9 Overzicht van projecten met staalvezelbeton Basal Delft, m * 7 m ECT Rotterdam, m * 5 m Busperron Goirle, m * 4 m Bushaltes Tilburg, m * 2,5 m Bushaltes Den Haag, m * 4 m Bushaltes Amsterdam, m * 10 m Boskoop, m * 6 m Perrons NS, m * 3 m (totaal 900 m) A73 Roermond, m * 12 m A2 Echt, m bron: Fibricon Wegen van staalvezelbeton 10/13/11 A73 Roermond - parkeerplaats STUDIEDAG STAALVEZELBETON 18 9

10 Wegen van staalvezelbeton 12 m 86 m 10/13/11 STUDIEDAG STAALVEZELBETON bron: ECCRA 19 Wegen van staalvezelbeton 10/13/11 A2 Echt (Bosserhof) STUDIEDAG STAALVEZELBETON 20 10

11 Wegen van staalvezelbeton scheurvorming dwarsvoeg 71,5 m 57,5 m 73 m 10/13/11 A2 - Echt (Bosserhof) STUDIEDAG STAALVEZELBETON 21 Wanneer treedt scheurvorming op? aanleg gebruiksfase levensduur verharding van: jong beton naar: verhard beton 11

12 Temperatuureffecten Invloeden Verhardingsproces (orde: dagen) opwarming en afkoeling tijd Omgevingstemperatuur (orde: dagen/weken/maanden) tijd Korteduur temp. veranderingen regenbui koude nacht met uitstraling Ontwikkeling van spanningen en sterkte in de :jd van jong beton naar verhard beton tijd sterkte / stijfheid krimp van beton (autogeen en uitdroging) invloeden trekspanningen eigenschappen sterkte nabehandelen uitdroging autogeen treksterkte trekspanning treksterkte > trekspanning geen scheurvorming 12

13 Onderzoek naar spanningen bij grote voegafstand; ongewapend beton Modelvorming betonweg schuifweerstand en steundruk door de ondergrond grenslaag ondergrond 13

14 Welke dwarsvoegafstand is mogelijk? dwarsvoegafstand schuifspanningen met de ondergrond druk of trek in beton + voegbeweging betontrekspanning Modelberekening: jong beton betonspanning t.o.v. betontreksterkte Voorbeeld: voegafstand 140 m 2 dagen nabehandelen dagen na aanleg 14

15 Modelberekening: verhard beton betonspanning t.o.v. betontreksterkte Voorbeeld: voegafstand m aanleg bij 30ºC; daarna afname temp. 5ºC gradiënt dagen na aanleg Modelberekening: verhard beton betonspanning t.o.v. betontreksterkte Voorbeeld: voegafstand m aanleg bij 30ºC; daarna afname temp. 15ºC gradiënt dagen na aanleg 15

16 Modelberekening: verhard beton betonspanning t.o.v. betontreksterkte Voorbeeld: voegafstand m Aanleg bij 10ºC; daarna temp. daling 5ºC gradiënt dagen na aanleg Modelberekening: verhard beton betonspanning t.o.v. betontreksterkte Voorbeeld: voegafstand m aanleg bij 10ºC; daarna temp. daling geen gradiënt dagen na aanleg 16

17 Resultaten van verkennende parameterstudies jong beton: de resterende trekspanning na het hydratatieproces (opwarmen/afkoelen) wordt door relaxatie beperkt is gevoelig voor temperatuurgradiënt door afkoeling verhard beton: grote invloed van de temperatuur bij aanleg (zomer/winter) en temperatuurgradiënt door afkoeling Modelverifica:e / modeluitbreiding modelverificatie: gewenst: praktijktoepassingen met registraties modeluitbreiding: * belastingen door verkeer * buigend momentcapaciteit van een staalvezelbetondoorsnede 17

18 EINDE Tijd voor vragen? 18

19 Parallelsessie 3 Materiaalontwikkeling Materiaalontwikkeling Staalvezels in betonwegen Geoptimaliseerd uitgeborsteld beton Sessievoorzitter: Dick Hordijk, Bureau Hageman Tijd voor vragen? 19