Nieuwe generatie gelijmde wapening

Transcriptie

1 FACULTEIT INGENIEURSWETENSCHAPPEN EN ARCHITECTUUR Nieuwe generatie gelijmde wapening Prof. dr. ir. Stijn Matthys

2 > Nieuwe materialen FRP strip [1987] Verdere technologieverbreding > Nieuwe technieken Staalplaat [1971] 2/28

3 Overzicht :: Versterkingstechnieken gelijmde wapening :: Materialen? :: Toelichting bij de technieken 3/28

4 Waarom versterken? :: Wijziging functie/gebruik :: Mechanische schade :: Duurzaamheid & levensduurverlenging :: Strengere ontwerprichtlijnen :: Ontwerp-, detaillering- en uitvoeringsfouten 4/28

5 EN : herstelprincipe P4 (SS) structurele versterking Definition No. Method EN1504 Structural strengthening. Increasing or restoring the load bearing capacity of an element of the M4.1 Adding or replacing embedded or external reinforcing bars M4.2 Adding reinforcement anchored in pre-formed or drilled holes -9, -10-6, -10 M4.3 Bonding plate reinforcement -4, -9, -10 concrete structure M4.4 Adding mortar or concrete -4, -10 M4.5 Injecting cracks, voids or interstices -5, -10 M4.6 Filling cracks, voids or interstices -5, -10 M4.7 Prestressing (post tensioning) -4, -10 5/28

6 oorspronkelijk versterkt weerstand tegen buigen weerstand tegen breuk 6/28

7 Overzicht :: Versterkingstechnieken gelijmde wapening :: Materialen? :: Toelichting bij de technieken 7/28

8 Lijm Epoxyhars + amineverharder Wapening Staalplaat Vezelcomposiet 8/28

9 Hoogwaardige composieten vezelversterkte polymeren (FRP = fibre reinforced polymer) Polymer (matrix) Fibre (3-20 µm) FRP duizenden continue vezels in een polymeermatrix, die samen een composiet met hoge sterkte, stijfheid en duurzaamheid vormen 9/28

10 10/28

11 Een aantal pro s en con s Gewicht FRP strip Licht ( 20% t.o.v. staal) Staalplaat Zwaar Duurzaamheid Resistent Corrosie Sterkte Hoog (in vezelrichting) Goed E-modulus (stijfheid) Gemiddeld tot hoog Hoog Breukrek Elastisch Plastisch Toepassing Vermoeiingsweerstand Brandweerstand Vakgroep verstoring Bouwkundige (economische) Constructiesactiviteit Flexibele manipulatie / op rol Hoog (vooral voor koostofvezel) Schoren / lengte beperkt (< 6 m) Gemiddeld Verlijming lage brandweerstand Materiaalkost Hoog Laag Totaalkost gelijmde wapening Lage impact op bestaande constructie / esthetisch / geringe Zeer goed / excellent Kostefficiënt Goed / zeer goed 11/28

12 Trekdiagram CFRP Spann ning [N/mm²] AFRP GFRP 500 Stalen plaat Rek [%] G: glas; C: koolstof; A: aramide 12/28

13 Typische waarden (vezelvolume ~ 60 %) CFRP GFRP AFRP Staalplaat Treksterkte f f [MPa] Elasticiteitsmodulus E f [GPa] Breukrek ε fu [%] > 10 Volumemassa [kg/m³] ~ 1550 ~ 1950 ~ σ (GPa) 4 CFRP AFRP GFRP 2 Mild steel ε 13/28

14 Overzicht :: Versterkingstechnieken gelijmde wapening :: Materialen? :: Toelichting bij de technieken 14/28

15 uitwendige versterking Eenvoud, flexibiliteit en snelheid van toepassing 15/28

16 Versterkingsvormen buiging inrijgen dwarskracht 16/28

17 Prefab en wet lay-up Prefab EBR (FRP en staal) Wet lay-up FRP EBR 17/28

18 Praktische uitvoering 18/28

19 Gelijmde wapening kan op Beton Hout Metselwerk Natuursteen Staal (gietijzer) 19/28

20 20/28

21 Nieuwe materialen Basalt FRP op basis van staaldraad SCRP = steel cord reinforced polymer PBO poly(p-phenylene- 2,6-benzobisoxazole) Anorganisch hars (aluminosilicaten) Thermoplastisch hars (polyetheretherketon) 21/28

22 Nieuwe technieken groefwapening Missouri, USA (2002) NSM = Near Surface Mounted 22/28

23 Nieuwe technieken textielwapening TRM = Textile Reinforced Mortar 23/28

24 Nieuwe technieken multidirectionele CFRP extra boutverankering is mogelijk 24/28

25 Nieuwe technieken composietbalkjes verhoogde efficiëntie door hogere hefboomsarm tussen CFRP en drukzone 25/28

26 Nieuwe technieken voorspannen met EBR Orly gebouw, Amsterdam 26/28

27 Nieuwe technieken strap systeem CFRP/thermoplast wikkeling 27/28

28 Besluit Gelijmde wapening: waar groei in renovatiemarkt en nieuwe technologieën elkaar treffen en versterken. Uitnodiging: :: IVPV opleiding Schadediagnose en herstelling beton [voorjaar 2012] :: SIM workshop Waar willen we in Vlaanderen naartoe met zelfhelende materialen? [19/12/2011] 28/28