III. Secretariaat: ir. P. Bloklandhuis, Postbus 420, 2800 AK Gouda, te!.:

Vergelijkbare documenten
brandwerendhe'id van staal-beton kolommen deel 2: stalen buisprofielen gevuld' met beton

deel 1 : richtlijnen en rekenvoorbeelden

staalplaat-betonvloeren

staal-beton kolommen theorie en richtlijnen

CUR. civieltechnisch centrum uitvoering research en regelgeving. 136 voegen in geprefabriceerde vloeren

lasbaarheid betonstaal FeB 500

c u R civieltechnisch centrum uitvoering research en regelgeving rapport 128 koelen van beton

rapport 147 kolom-balkverbindingen in gewapend betonconstructies

rapport 129 kunststof als bekleding op betonstaal en als omhullingsbuis

iromats industriële raad voor de oceanolog deel 2: trek- en trek-drukspanningen marien technologisch speurwerk

rapport 144 vliegas als vulstof in beton

gedeeltelijk voorgespannen beton

Staal en beton samen sterk bij brand

Breker- en zeefzand van bouw- en sloopafval

rationele scheurwijdtebeheersing in elementen van gewapend beton c u R civieltechnisch centrum uitvoering research en regelgeving

gedrag van beton onder invloed van zeewater onder hoge druk

sterkte en stijfheid van kolommen bij wisselbelasting

doorbuiging van betonconstructies

CUR. fase 1 : inventarisatie van schiltechnieken voor betonconstructies. civieltechnisch centrum uitvoering research en regelgeving

statisch onbepaalde staal-beton liggers theorie en richtlijnen

spatten van grindbeton en lichtbeton bij brand

Deterministische en probabiiistische uitwerking milieumaten voor de bouw (korte samenvatting)

Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. rapport 160 Constructieve eigenschappen en wateropname van schuimbeton

CUR. Besparing op primaire granulaire grondstoffen door flexibel en demontabel bouwen in beton

Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. MiIieu-effecten van. rapport demontabel bouwen

7.3 Grenstoestand met betrekking tot de dragende functie Kanaalplaatvloeren Buiging

clu stichting voor onderzoek, voorschriften en kwaliteitseisen op het gebied van beton

Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. rapport 165 Duurzaamheidsmodel voor baksteenmetselwerk

civieltectil rilisctl... rapport 80 rekenregels gelijkmatig verdeelde belasting op platen

naar aansprakelijkheid voor schade aan betonoppervlakken

Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Hoge sterkte beton. Interimrapport onderzoek en aanzet tot regelgeving

5 o. CUR Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Hergebruik van asfaltgranulaat in het kader van een optimale bouwcyclus

onderzoek naar de bruikbaarheid van noordzeezand en -grind voor de bouwindustrie

brandwerendheid van voorgespannen betonliggers

Bouwen met kennis 'CUR BOUW &INFRA. Staalvezelbeton

c U R Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving JRÏSNETI Kennisnetwerk Risicomanagement Risicobeheersing in de uitvoering

Copyright SBR, Rotterdam

ONDERZOEKINGSCOMMISSIES (1977)

CUR. Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. rapport 98-5 Vulstoffen voor mortel en beton

Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Beheer bedrijfsriolering bodem bescherm i n g

Copyright SBR, Rotterdam

Gedrag bij brand van staal-beton vloersystemen. Eenvoudige ontwerpmethode. Doel of van de ontwerpmethode. Inhoud van de presentatie

c u R rappen 92-8 Europese regelgeving voor metselwerk vergelijking rekenregels en rekenvoorbeeld

RAPPOR COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETON VERENIGING. Constructieve aspecten van tafelfundamenten voor roterende machines

Elementaire berekening brandwerendheid

CUR Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving

84-4 CORROSIEBESCHERMING VAN EINDVERANKERING VAN VOORSPANELEMENTEN IN OFFSHORE CONSTRUCTIES

scheve platen puntlasten temperatuur dwarscontractiecoëfficiënt verende ondersteuningen

Het versterken en verstijven van bestaande constructies

Betonnen olie-afscheiders en slibvangputten

Preadvies omtrent het gebruik van kalk-cementkolommen in Nederland

RAPPORT COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING ONDERZOEK NAAR DE SAMENWERKING VAN GEPROFILEERD STAAL MET BETON

RAPPORT COMMISSIE VOOR UITVOERING VAIV RESEARCH INGESTELD DOOR DE RETONVERENIGING. Spanningen in heipalen voor en tijdens het heien

RAPPORT. Scheurvorming en doorbuiging in gewapend beton bij toepassing van geribd staal

RAPPORT EXPERIMENTELE ONDERZOEKINGEN BETREFFENDE HET PLASTISCH GEDRAG VAN PLATEN

Constructief Ontwerpen met Materialen B 7P118 KOLOM- BEREKENING

Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Is luchtdicht beton ook vloeistofdicht?

Brand. Brandveiligheid en berekening van de brandwerendheid van staalconstructies voor gebouwen volgens Eurocode 3. A.F.

rapporteur: ing. W. Bassie BouwcentrumlTechno Copyright SBR, Rotterdam

Copyright SBR, Rotterdam

01 kwaliteitscontrole beton

Datum: 18 maart 2011 Ons kenmerk: RH3851 Project: Beoordeling staalconstructie systeem FlexFrameBouw Betreft: Onderzoek brandwerendheid

RAPPORT. o r- STICHTING COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING

veiligheid van bouwconstructies

83 doorgaande balken van gewapend beton

berekening van ongewapende en gewa nde betonnen buizen.

Copyright SBR, Rotterdam

Copyright SBR, Rotterdam

Kolommen in gewapend beton (KM) 2.1

Technische gegevens, weerstanden en brandwerendheid volgens Eurocode 3 van de meest gangbare profielen. Staalprofielen

RAPPORT ONDERZOEK NAAR DE TOELAATBARE SCHEUR BREEDTE IN GEWAPEND BETONCONSTUCTIES

iromats deel 1 : drukspanningen industriële raad voor de océanologie marien technologisch speurwerk

STICHTING NEDERLANDS INSTITUUT VOOR LASTECHNIEK STICHTING COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETON VERENIOI NO

schaaldaken richtlijnen voor het ontwerpen, berekenen en uitvoeren COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETO N VE R EN IGI NG

ONDERZOEKCOMMISSIES (1982)

ontwerpprogramma voor oeververdedigingen

Voorbeeld. Preview. Rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van bouwdelen NEN Staalconstructies

TWEEDE, GEWIJZIGDE DRUK RAPPORT COMMISSIE VOOR UITVOERING VAIM RESEARCH INGESTELD DOOR DE RETONVERENICING BRANDPROEVEN VOORGESPANNEN BETONLIGGERS

Draagconstructies in staal, hout en beton Module ribbc024z Opleiding: Bouwkunde / Civiele techniek 5 e semester deeltijd

Brand en de Eurocode 2

Copyright SBR, Rotterdam

gedrongen balken en korte consoles

NORMSTELLING IONISERENDE STRALING UIT BOUWMATERIALEN BEZIEN VANUIT DE PRAKTIJK

Vliegas in beton. Verhoging van de water-cementfactor Carbonatatieresultaten Verlaging van het minimale cementgehalte Corrosie van voorspanstaai

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN 23 JANUARI 2007

COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH INGESTELD DOOR DE BETONVERENIGING

voorspanning zonder aanhechting deel I stichting voor onderzoek, voorschriften en kwaliteitseisen op het gebied van beton

Recente ontwikkelingen rond bestekken. Leidraad voor de bestekschrijver. rs.br Stichting Bouwresearch. Copyright SBR, Rotterdam

Centrum Onder ronds Bouwen. De behandeling van schadeclaims bij ondergronds bouwen. Case Willemsspoortunnel Rotterdam

Stappenplan knik. Grafiek 1

Stappenplan knik. Grafiek 1

Over inhoud, functie en kwaliteit van het bestek. rg(j3r Stichting Bouwresearch. Copyright SBR, Rotterdam

Grondinjectie met ultrafijn cement

σ SIGMA Engineering BV

s tichting ouw esearch Geluidisolatie: ankerloze spouwmuur of enkelvoudige muur Copyright SBR, Rotterdam

INSTITUUT TNO VOOR BOUWMATERIALEN EN BOUWCONSTRUCTIES TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK

Transcriptie:

III De CUR is een stichting die zich bezighoudt met het co6rdineren van onderzoek en die aan de hand daarvan regels opstelt op het gehele terrein van de civiele techniek, met uitzondering van de wegenbouw. Oat betreft dus de waterbouw, de utiliteitsbouw en de woningbouw. Het hoofddoel van de CUR is het bevorderen van kennis en kunde op de genoemde gebieden en het overdragen van die kennis en kunde, mede gericht op versterking van het Nederlandse bedrijfsleven. De CUR doet dit in nauwe samenwerking met overheid, bedrijfsleven, onderzoekinstituten en onderwijs. De CUR tracht haar doel te bereiken onder meer door: - het instellen van onderzoek- en voorschriftencommissies; - het doen uitvoeren van onderzoek; - kennisoverdracht; - het bevorderen dat voorschriften erkenning vinden; - het samenwerken in internationaal verband. Secretariaat: ir. P. Bloklandhuis, Postbus 420, 2800 AK Gouda, te!.: 01820-39600. Het Staalbouwkundig Genootschap is de vereniging van belangstellenden in de techniek van de staalbouw uit alle betrokken geledingen, zoals de industrie, de advies- en ontwerpbureaus, het onderwijs, de overheid en de onderzoekinstituten. Het Staalbouwkundig Genootschap realiseert haar doelstellingen, te weten kennisoverdracht, kennisvergroting en technische belangenbehartiging, onder meer door: - het organiseren van voordrachten over en excursies naar interessante projecten; - het uitgeven van publikaties, researchrapporten en richtlijnen; - het organiseren van cursussen, congressen, symposia en vergaderingen; - het bevordereri van wetenschappelijk onderzoek; - het bevorderen en sanctioneren van technische richtlijnen voor de staalbranche; - het doen uitgeven in samenwerking met Centrum Staal van het kwartaaltijdschrift "Bouwen met Staal", tevens officieel orgaan van het Staalbouwkundig Genootschap. Secretariaat: Groothandelsgebouw A-4, Postbus 29076, 3001 GB Rotterdam, te!.: 010-4110433.

brandwerendheid van staal-beton kolommen deel1: stalen I-profielen met beton tussen de flenzen stalen I-profielen omstort met beton DEZE PUBLIKATIE IS TOT STAND GEKOMEN ONDER VERANTWOORDELIJKHEID VAN DE ONDERZOEKCOMMISSIE STAAL-BETON KOLOMMEN BIJ BRAND (CUR-COMMISSIE C 49/SG-WERKGROEP TC 10.1.1) HET ONDERZOEK WERD UITGEVOERD DOOR HET INSTITUUT TNO VOOR BOUWMATERIALEN EN BOUWCONSTRUCTIES GEZAMENLIJKE PUBLIKATIE VAN STAALBOUWKUNDIG GENOOTSCHAP, ROTTERDAM CIVIELTECHNISCH CENTRUM UITVOERING RESEARCH EN REGELGEVING, GOUDA

De CUR, het Staalbouwkundig'Genootschap en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verwerken van de in deze publikatie vervatte gegevens; deze gegevens geven de stand van de techniek op het moment van uitgifte weer. Nochtans moet niet warden uitgesloten de mogelijkheid dat zich toch onjuistheden in deze publikatie kunnen bevinden. Degene die van deze publikatie gebruik maakt, aanvaardt daarvoor het risico. De CUR en het Staalbouwkundig Genootschap sluiten mede ten behoeve van al degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze gegevens. ISBN 9021260832

VOORWOORD Op initiatiefvan de Stichting Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (CUR) en het Staalbouwkundig Genootschap (SG) werd in 1984 de commissie C 49/TC 10.1.1 "Staal-beton kolommen bij brand" opgericht. Deze commissie had als doelstelling om, op basis van beschikbare gegevens, ontwerpgrafieken samen te stellen en richtlijnen te formuleren met betrekking tot de rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van staal-beton kolommen. In deze publikatie worden richtlijnen en aanwijzingen gegeven voor de rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van kolommen bestaand uit: a. stalen I-profielen met gewapend beton tussen de flenzen; b. stalen I-profielen omstort met beton. Met betrekking tot de eerst genoemde categorie kolommen is uitgegaan van een door Aceries Reunies de Burbach Eich Dudelange (ARBED) ontwikkeld rekenmodel. Dit model dat een overwegend empirisch karakter heeft en is gebaseerd op sterk vereenvoudigende aannamen, is "vertaald''- naar N ederlandse praktijkomstandigheden. Een en ander heeft geleid tot knikkrammen die gelden voor een zekere brandwerendheid. Op basis van dergelijke krommen kan op eenvoudige wijze worden beoordeeld of aan een bekend veronderstelde brandwerendheidseis wordt voldaan. In een parallel aan deze publikatie te verschijnen rapport zal worden ingegaan op de rekenkundige beoordeling van de brandwerendheid van stalen buiskolommen, gevuld met betan. Ten tijde van het verschijnen van deze publikatie had de commissie de volgende samenstelling: ir. J. J. F. NICOLAI, voorzitter ir. L. TWILT, secretaris ing. P. W. VAN DE HAAR ir. F. VAN PELT ir. 1. H. WENDRICH ir. L. L. KAMMINGA, coordinator CUR ir. E. 1. F. DELSING, coordinator SG ir. J. 1. M. VERAART, mentor CUR prof. ir. A. A. VAN DOUWEN, mentor SG Het onderzoek en het samenstellen van het rapport werd uitgevoerd bij het Centrum voor Brandveiligheid TN0 door ing. P. W. VAN DE HAAR en ir. L. TWILT. maart 1988 Het bestuur van het SG Het bestuur van de CUR

INHOUD NOTATIES. 7 Hoofdstuk 1 1.1 1.2 1.3 INLEIDING. Algemeen. Experimentele bepaling van de brandwerendheid. Rekenkundige bepaling van de brandwerendheid...... 9 9 10 11 Hoofdstuk 2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 GLOBALE BESCHRIJVING VAN HET REKENMODEL VOOR DE BRAND WERENDHEID VAN STALEN!-KOLOMMEN MET BETON TUSSEN DE FLENZEN. Algemeen. Berekening van de draagkracht onder brandomstandigheden Gereduceerde oppervlakken en materiaaleigenschappen. Gereduceerde oppervlakken...... Gereduceerde materiaaleigenschappen........... 13 13 14 15 15 16 Hoofdstuk 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 3.7 3.7.1 3.7.2 3.8 3.8.1 3.8.2 3.8.3 REKENKUNDIGE BEOORDELING VAN DE BRANDWERENDHEID VAN STALEN I-KOLOMMEN MET BETON TUSSEN DE FLENZEN. Algemeen. Toepassingsgebied. Mechanische materiaaleigenschappen bij kamertemperatuur. Slankheid (kniklengte) onder brandomstandigheden.. Kolommen in geschoorde raamwerken.. Kolommen in ongeschoorde raamwerken....... Nadere toelichting op de knikkrommen....... Beoordeling van de brandwerendheid met behulp van de knikkrommen. Centrisch belaste kolommen........... Excentrisch belaste kolommen. Samenwerking tussen het staalprofiel en het beton Algemeen. Krachtsinleiding in de kolom................ Aanvullende bepalingen met betrekking tot het ontwerp en de uitvoering................. Algemeen. Verbindingsmiddelen en beugelwapening. Betonsamenstelling.................. 19 19 19 20 21 21 22 22 25 25 26 26 26 26 27 27 27 28 5

Hoofdstuk 4 4.1 4.2 REKENKUNDIGE BEOORDELING VAN DE BRANDWERENDHEID VAN STALEN I-KOLOMMEN OMSTORT MET BETON.......... 29 AIgemeen......................... 29 Beoordeling van de brandwerendheid met behulp van knikkrommen.......................... 30 Hoofdstuk 5 SAMENVATTING 33 Bijlage Bijlage A Al A2 A3 A4 A5 B Bl B2 EVALUATIE EN BEPERKINGEN VAN HET ARBED-REKENMODEL. 34 Probleemstelling...................... 34 Vergelijking van de afname van de mechanische eigenschappen bij verhoogde temperatuur............... 34 Vergelijking van de rekenwaarden voor de mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur... 35 Experimentele verificatie...... 36 Aanvullende validatie berekeningen. 39 BEREKENING VAN DE EQUIVALENTE CENTRISCHE NORMAAL- KRACHT... 42 Principe. 42 Procedure 45 Bijlage c LITERATUUR 47 Bijlage D GRAFIEKEN VOOR I-PROFIELEN MET BETON TUSSEN DE FLENZEN 48 Bijlage E GRAFIEKEN VOOR I-PROFIELEN OMSTORT MET BETON 90 Bijlage F STATISCHE GROOTHEDEN VAN DE I-PROFIELEN 94 ZusammenJassung.. Resume. Summary. 106 107 108 6

NOTATIES A oppervlakte a hart op hart afstand staven in de breedterichting van de doorsnede B sterkteklasse beton b breedte van een doorsnede c betondekking op de buitenste wapening d betondekking op een staalprofiel E elasticiteitsmodulus e excentriciteit van een kracht f' druksterkte van beton of vloeigrens van staal h hoogte van een doorsnede I traagheidsmoment k hulpfactor I systeemlengte van een kolom lk kniklengte M buigend moment Mp plastisch moment Mo moment bij brand N normaalkracht Ne Eulerse knikkracht N p plastische normaalkracht N kr knikkracht van een centrisch belaste kolom bij kamertemperatuur No normaalkracht bij brand q hart op hart afstand van de staven in de hoogterichting van de doorsnede r verhouding eindmomenten R aanduiding van de positie van wapeningsstaven S aanduiding van de positie van wapeningsstaven T aanduiding van de positie van wapeningsstaven t tijd t dikte a bijdragefactor van betoh a reductiefactor voor de mechanische materiaaleigenschappen bij verhoogde temperatuur y materiaalcoefficient of belastinggraad A slankheid i slankheidsparameter 17 knikcoefficient, gedefinieerd als N /N p Wo wapeningspercentage (= looas/a b ) 7

Betekenis van enige belangrijke indices a constructiestaal b beton c kubus f flens k karakteristiek p plastisch s betonstaal u grenstoestand van bezwijken w lijf x buiging om x-as y buiging om y-as (} temperatuuf, brand 8

HOOFDSTUK 1 INLEIDING 1. 1 Algemeen In de historische ontwikkeling die leidde tot het gebruik van staal-beton kolommen, vormde het gedrag bij brand een belangrijk motief. De brandwerendheid van onbeschermd staal is immers betrekkelijk teleurstellend. Blootgesteld aan een volledig ontwikkelde brand, zal een onbeschermde staalconstructie in veel gevallen binnen een half uur zijn bezweken. Door het staal te omgeven met beton, wordt bereikt dat de temperatuur van het staal aanzienlijk minder snel toeneemt en de levensduur van de kolom tijdens brand wordt verlengd. De betondekking d op het staalprofiel is daarmee een belangrijke parameter voor het gedrag bij brand van een staal-beton kolom met een doorsnede zoals weergegeven in figuur 1. Fig. 1. Met beton omstort staalprofiel. Steel section embedded in concrete. Met de bijdrage van het beton tot de draagkracht van de kolom werd bij deze eerste toepassing nog geen rekening gehouden. Dit betekent dat het op deze wijze "brandveilig" maken van stalen kolommen tot een aanzienlijke toename leidde van het eigen gewicht van de constructie. Een ander belangrijk nadeel is de bewerkelijkheid. Voor iedere kolom moet immers een bekisting worden gesteld. Een en ander heeft ertoe geleid dat ' beton als isolatiemateriaal voor stalen kolommen is verdrongen door lichte bekledingsmaterialen, zoals platen of spuitlagen. op vermiculiet basis. Deze materialen beschikken over zeer goede isolatie-eigenschappen en met name de platen lenen zich voor prefabricage. De kwetsbaarheid van dergelijke oplossingen wordt soms echter als een probleem gezien. Het inzicht in het gedrag van staal-beton kolommen bij kamertemperatuur is de laatste jaren aanzienlijk toegenomen. Zo is het thans mogelijk de staal-beton kolom als samengestelde kolom te berekenen. Richtlijnen op dit gebied zijn ook in Nederland uitgekomen [1]. Het beton vervult daarmee niet meer uitsluitend een functie bij brand, maar 9