Ny designguide for stålfiberarmeret beton

Transkript

1 Ny designguide for stålfiberarmeret beton Thomas Kasper, COWI A/S 1 09 JANUAR 2014 SFRC KONSTORIET, HELDAGSKONFERENCE

2 Baggrund Danmark mangler en designguide Designguiden skal være et præ-normativt dokument, som følger Eurocode sætter en ramme for håndtering af fiberorientering generelt og især for SCC inkorporerer nyeste viden og tekniske udviklinger 2 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

3 Baggrund Vi har valgt at tage udgangspunkt i den tyske designguide (: Den blev publiceret som supplement til DIN 1045 i marts 2010 og opdateret til DIN EN i nov Den indeholder detaljerede designregler, som er i overensstemmelse / ligner Eurocode Den sætter en ramme for håndtering af fiberorientering vha. en fiberorienteringsfaktor Sammen med den tidligere DBV guideline "Merkblatt Stahlfaserbeton" fra okt 2001 har den været i brug i en række år Bekaert er med i udvalget for den tyske dermed kan vi trække på Bekaert's indblik i baggrunden for den tyske designguide 3 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

4 Baggrund De to vigtigste ændringer / tilføjelser i forhold til den tyske designguide: 3-punkt bøjnings-forsøg (EN 14651) i stedet for 4-punkt bøjnings-forsøg Basis og retningslinjer for design og udførelse af SFR SCC (stærk fiberorientering en styrke og en svaghed) 4 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

5 Overblik 65 sider, skrevet på engelsk Delt op i 5 dele: Del 1: Tilføjelser og ændringer til DS EN "Eurocode 2: Betonkonstruktioner Del 1-1: Generelle regler samt regler for bygningskonstruktioner" Indeholder selve designregler Del 2: Tilføjelser og ændringer til DS EN "Beton Del 1: Specifikation, egenskaber, produktion og overensstemmelse" Produktion og produktionskontrol mht stålfiberarmeret beton 5 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

6 Overblik Del 3: Tilføjelser og ændringer til DS EN "Præfabrikerede betonelementer Prøvningsmetode til beton med metalfibre Måling af bøjningstrækstyrke (LOP)" Prøvningsmetode for bestemmelse af bøjningstrækstyrke Del 4: Tilføjelser og ændringer til DS EN / DS 2427 "Udførelse af betonkonstruktioner" Udførelse og udførelseskontrol Del 5: Tilføjelser og ændringer til BIPS C213 "Tegningsstandarder Del 3 Betonkonstruktioner og pæle" Regler for armeringstegninger med stålfiberarmeret beton 6 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

7 Overblik Designguide følger samme struktur og samme nummerering af overskrifter som de refererede normer Designguide er ikke kun relevant for de projekterende parter (Del 1 og 5), men også for de udførende parter (Del 2 til 4) Scope (1.1.2 i designguide) 7 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

8 Designprincipper - Trækstyrke Illustration af effekten af fiberorientering: Testplade 8 28 AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

9 Designprincipper - Trækstyrke Illustration af effekten af fiberorientering Bjælke B8 Bjælke B10, AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG

10 Last [kn] Designprincipper - Trækstyrke Illustration af effekten af fiberorientering Stor spredning af styrken som funktion Arbejdskurver fra bjælkeforsøg af fiberorientering AUGUST 2013 SFRC KONSORTIET, HØRINGSDAG Revneåbning [mm] B8 B7,2 B4,2 B8,2 B4 B1 B5 B3,2 B3 B12,2 B6,2 B1,2 B7 B9,2 B2 B2,2 B12 B11,2 B10,2 B6 B11 B10 B10,2 B8

11 Designprincipper - Trækstyrke Bjælkeforsøg jf. EN Performance class for referencefiberorientering (= fiberorientering i testbjælker med sætmålsbeton) L1 L2 Performance class L1/L2 (bøjetrækstyrker ved revneåbning 0.5 / 3.5 mm) Bøjetrækstyrker regnes om til aksial-trækstyrker 11

12 Designprincipper - Trækstyrke Bjælkeforsøg jf. EN14651 Performance class for referencefiberorientering (= fiberorientering i testbjælker med sætmålsbeton) Fiberorientering i konstruktionen tages i regning vha. en fiberorienteringsfaktor κ f F, som L1 og L2 værdierne ganges med Eksempel (designguide 3.6.3): C30/37 L1.2/0.9 XC1 Aspekter: Bestemmelse og kontrol af fiberorientering i konstruktionen Bestemmelse af κ f F 12

13 Designprincipper - Trækstyrke Bestemmelse af fiberorientering i konstruktionen: Simuleringer af støbningen Prøvestøbninger Erfaring (når der er samlet en tilstrækkelig mængde eksempler / data) Kontrol af fiberorientering i konstruktionen: Kontrol af støbeprocessen på byggepladsen Det skal svare til ovennævnte simuleringer / prøvestøbninger / erfaringer Bestemmelse af κ f F: Relation mellem fiberorientering (fibre counts) og trækstyrke (designguide Part 1, Annex L) 13

14 Designprincipper - Trækstyrke Designguide side 17: Sætmålsbeton: κ f F = 0.5 generelt, κ f F = 1.0 for bøjning og træk i vandrette pladekonstruktioner (uændret i forhold til den tyske) Tyskerne tager hensyn til, at fiberorientering kan være mindre gunstig i konstruktionen i forhold til testbjælkerne SCC: Anbefalede værdier for κ f F i kapitel 9, side

15 Designprincipper - Trækstyrke SFR SCC: Anbefalede værdier for κ f F i kapitel 9, side Bjælker End Middle End Middle End Longitudinal Vertical Transverse Longitudinal Vertical Transverse 15 >

16 Designprincipper - Trækstyrke SFR SCC: Anbefalede værdier for κ f F i kapitel 9, side Plader Longitudinal Vertical Transverse

17 Designprincipper - Trækstyrke SFR SCC: Anbefalede værdier for κ f F i kapitel 9, side Top Vægge End Middle End Center Bottom Middle End Longitudinal Vertical Transverse Longitudinal Vertical Transverse Bottom Center Top

18 Designprincipper - ULS M/N x Compression F cd h d Tension F fd z f z s F sd b 18

19 Designprincipper ULS Forskydning Designguide 6.2: Uden forskydningsarmering f V Rd,c med V Rd,c = V Rd,c + V Rd,cf jf. DS EN V Rd,cf = α f f c f ctr,u γ ct f b w h 19

20 Designprincipper ULS Forskydning Designguide 6.2: Med forskydningsarmering f V Rd,s med V Rd,s = V Rd,s + V Rd,cf V Rd,max jf. DS EN V Rd,cf = α f f c f ctr,u γ ct f b w h 20

21 Designprincipper ULS gennemlokning Designguide 6.4: f v Rd,c = 2 d a v Rd,c + v Rd,cf v Rd,max med v Rd,c jf. DS EN ν Rd,cf = 0.85 α c f f ctr,u f γ ct f 21

22 Designprincipper ULS torsion Designguide 6.3: Fibrene må ikke tages i regning Designprincipper ULS gitteranalogier Designguide 6.5: Fibrene må tages i regning under visse forudsætninger 22

23 Designprincipper SLS revnevidder Designguide kapitel 7 w k = s r,max (ε f sm ε cm ) ε f sm ε cm = 1 1 α f σ s 0.4 f ct,eff ρ p,eff σ s α E f s E s α f = f ctr,l1 f f ctm s r,max = 1 α f s 3.6 ρ p,eff 1 α f σ s s 3.6 f ct,eff 23

24 Del 2 Produktion og produktionskontrol: Regler for kontrol af den korrekte fibertype (inspektion) fiberindhold of jævn fiberfordeling (wash-out eller magnetisk induktion) bøjetrækstyrke (bjælkeforsøg) i produktionen Del 3 Udførelse af bjælkeforsøg og bestemmelse af bøjetrækstyrke som grundlag for bestemmelse af Performance class 24

25 Del 4 Udførelse og udførelseskontrol: Modtagelseskontrol (fiberindhold og bøjetrækstyrke) Den nødvendige indsats for blanding, støbning og kompaktering stiger med fiberindhold og fiberlængde / fiberdiameter forholdet Betonens flydning i formen kan have indflydelse på fiberorientering for sætmålsbeton og har markant indflydelse på fiberorientering for SCC Del 5 Specifikation af støbesektioner med SFRC, Performance class, muligvis øvergrænse for fiberlængde, minimum fiberorienteringsfaktorer (hvis SCC) 25

26 Demoprojekt 1 Eternitgrunden i Aalborg: Bundplade til et regnvandsbassin Revneviddekrav på 0.2 mm SFRC SCC, kombineret armering 26

27 Demoprojekt 1 Traditionel armering (Y mm begge retninger i top og bund) Kombineret armering (Y mm netarmering i top og bund + 30 kg/m 3 fibre) ε sm ε cm s r,max 265 mm 200 mm w k mm mm Total stålmængde (kg/m 3 ) JANUARY 2012 SFRC CONSORTIUM, MID-TERM SEMINAR

28 Demoprojekt 1 Forsøg verificerede, at der for denne type plade med denne armering kan regnes med random fiberorientering 28

29 Demoprojekt 2 Slagelse Omfartsvej Underføring Rammebro Fundamenter støbt i SFR SCC Væggene støbt i SFR SCC Brodækket støbt i SFRC 29

30 Demoprojekt 2 Fundamenter Top armering undladt 30

31 Demoprojekt 2 Nedre del af væggene Fordobling af længdearmering undladt 31

32 Demoprojekt 2 Overgang Brodæk - Kantbjælker Ikke brug for bøjler pga. fibre 32

33 Demoprojekt 2 Generelt: En del af armeringen blev erstattet af fibre eller Lavere udnyttelsesgrader 33

34 Demoprojekt 2 Dæk Stålfibre Armering 34 Uden stålfibre Ø16/160, Ø12/225, Ø16/185, Ø12/170 Rullenet mulig Med stålfibre og svejst net (B) Ø8/100 og Ø8/150

35 Demoprojekt 2 Væg for laster Stålfibre Armering 35 Uden stålfibre men med svejst net (B) Ø8/100 Med stålfibre og svejst net (B) Ø8/150

36 Demoprojekt 2 Væg for svind (bund) Stålfibre Armering 36 Uden stålfibre Ø16/150 Med stålfibre og svejst net (B) Ø10/150

37 Aflsutning Feedback til designguiden er meget velkommen og bedes sendt til og Vi vil opdatere og udvide det eksisterende DKBI kursus "Fiberarmeret beton for bærende konstruktioner" med henblik på den nye danske designguide og execution guideline Tak for opmærksomheden! 37