C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWapening56 cement 2008 4Beton gewapend met glasvezelsen textiel is bijzonder geschiktvoor schaalconstructies, door degoede mechanische eigenschap-pen en het ductiele gedrag. Tex-tielgewapend beton wordt norma-liter toegepast in dunne prefabpanelen, met afmetingen diegeschikt zijn voor transport [1, 2].Om constructies met grotereoppervlakken te kunnen ontwer-pen, is een haalbare verbindings-techniek nodig.V e r b i n d i n g s t e c h n o l o g i eBelangrijkste element in de nieu-we verbindingstechnologie vor-men geprefabriceerde elementenwaarin buizen zijn ingestort (fig.1). Ter plaatse worden deze prefabelementen met naspanning aanelkaar bevestigd (fig. 2). Door dezenaspanning zal de constructie, dieuit verschillende elementenbestaat, zich als een monolietgedragen. Externe belastingenzullen allereerst de drukkrachtenmoeten opheffen, voordat trek-krachten en scheurvorming in hetbeton zullen optreden.Constructies van ongescheurdbeton hebben een grotere vervor-mings- en buigstijfheid dangescheurde betonconstructies.Naspanning zorgt ervoor datscheurvorming optreedt bij eenhogere uitwendige belasting endaarom zal minder vervormingoptreden. Zeker bij dunwandigeconstructies kan dit voordeel nut-tig zijn: de vervormingen kunnenonder controle blijven en de stabi-liteit van de constructie kan wor-den verbeterd.Op deze wijze kunnen zowelvlakke als enkel- of dubbelge-kromde oppervlakken wordengevormd. Om schaalconstructieste kunnen maken, is het raad-zaam dat in twee richtingen voor-spanning kan worden aange-bracht. Dit kan door twee orthogo-naal ontworpen sets naspankabels.Deze methodiek kan worden aan-gewend als de bouwtijd te beperktis om bekistingen op de bouw-plaats op te richten. De prefabelementen zijn eenvoudig te trans-porteren en droog te monteren,wat zowel montagetijd als -kostenreduceert. De techniek maakt ookgemakkelijk en snel demonterenmogelijk en is daardoor in hetbijzonder geschikt voor tijdelijkegebouwen, zoals paviljoens ententoonstellingsruimten. Metname voor schaalconstructies kaneen eenvoudige en goedkopebouwmethode nuttig zijn.O n d e r z o e kTwee proevenseries en een haal-baarheidsstudie zijn uitgevoerd. Deeerste proevenserie moest de essen-Dunne nagespannentextielgewapende betonnenschaalconstructiesS. Dallinger en J. Kollegger, TU WienSchalen zijn optimale constructieve vormen, die in de natuur daarom alsvanzelfsprekend voorkomen. Met minimaal materiaalverbruik kunnen ze opelke schaalgrootte ? van nanobuisjes tot koeltorens ? een maximum aanbelasting dragen. Om grote constructies te kunnen maken, is een haalbareverbindingstechniek noodzakelijk. In dit onderzoek is daartoe gebruikge-maakt van voorspanning.3 |Halve dwarsdoorsnedebeproefd element4 |Superpositie van optre-dende spanningen1 |Vlak element metnaspankabels2 |Boog samengesteld uitvier gekromdeelementenplaatverbindingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWapeningcement 2008 4 57ti?le mechanische eigenschappenvan het gebruikte glasvezelbetonblootleggen. De tweede proevense-rie had als doel de verbindingstech-nologie te testen. Om een signifi-cant en eenduidig oordeel te kun-nen vellen, zijn de eerste proevenuitgevoerd op vlakke platen. Ditvereenvoudigde het aantal tebeschouwen parameters enorm.De haalbaarheidsstudie bestond uithet oprichten van een zeer slankeboog met de nieuwe verbinding.Het betrof een eerste proef op deverbindingstechnologie toepast opeen dunne, nagespannen betonnenschaalconstructie. Meer onderzoekis gepland, met name op dubbelge-kromde oppervlakken.V e r b i n d i n gIn deze onderzoekserie zijn vlakkeelementen met naspanning aanelkaar gekoppeld en aan een vier-puntsbuigproef onderworpen. Elkproefmonster bestond uit vier pla-ten, elk met afmetingen 375 x 270x 13 mm3(b x l x d). In elke plaatwaren drie voorspankanalen inge-stort; ??n in het midden en debeide andere op een afstand van125 mm.Voor deze proeven waren de bui-zen excentrisch aangebracht zodatde afstand van hart voorspanningtot bovenzijde 10 mm bedroeg (fig.3). Vier platen werden aldus metdrie voorspankabels ?5 mm toteen element van 375 x 1080 mm2(b x l) samengesteld.Proefmonster 1 en 2 werden tot 3kN voorgespannen; proefmonsters3 en 4 tot 7 kN. Alle vier werdengetest in een vierpuntsbuigproefmet een overspanning van 930mm. Zowel de opgebrachte belas-ting als de verplaatsing in het hartwerd opgemeten. Figuur 4 toont despanningsverdeling in de door-snede van de plaat als gevolg vanvoorspanning (P) en buigendmoment (M).Als de superpositie van P en M indrukspanning resulteert, blijvenalle voegen gesloten en zal de plaatals een monoliet functioneren. Devoegen zullen zich openen zodrade optredende trekspanning dedoor de voorspanning aangebrach-te drukspanning zal overschrijden.Vergeleken bij de voegen kunnende platen nog een kleine hoeveel-heid trekspanning opnemen, dank-zij de hierin aangebrachte glasve-zel- of textielwapening. De voegenzullen zich dus altijd eerder ope-nen dan dat het beton gaat scheu-ren, wat het ductiele gedrag vanhet systeem verklaart.Figuur 5 laat het last-zakkingdia-gram zien van de vier proeven. Ertreedt geen plotseling bezwijkenop en in het gebied van de maxi-male belasting gedragen de mon-sters zich nagenoeg ductiel.Het bezwijkgedrag was bij allevier monsters identiek. De voeg inhet midden ging steeds wijderopen staan bij een toename vande doorbuiging, terwijl de anderevoegen zich juist niet openden,omdat zij een alsmaar kleinerwordend buigend moment onder-gingen. Ook in de afzonderlijkeplaten was geen buiging ofscheurvorming waarneembaar. Debezwijkvorm was bijna v-vormig(foto 6). Uiteindelijk trad bezwij-ken op doordat de voorspankabeluit het beton brak.B o o g c o n s t r u c t i eMet 39 gelijkvormige, licht gebo-gen (steek = 0,7 mm) elementenwerd een zeer dunne boog opbasis van de hiervoor omschrevenvoegverbinding samengesteld. Inelk element (b x l x d = 200 x 100x 13 mm) was een flexibele buisongeveer in het midden inge-stort. De boog werd gevormddoor de elementen op een boog-vormige ondersteuning te plaat-sen. De elementen werden bij-eengehouden door ??n enkelevoorspankabel ?5 mm. De voor-spanning werd opgevoerd totdatalle voegen gesloten waren.De boog had een spanwijdte van3300 mm en een steek van 940mm; de booglengte bedroeg der-halve 3960 mm. De slankheidvan de boog (verhouding straal:dikte) bedroeg 147. Ter vergelij-king: de slankheid van een eier-schaal bedraagt ongeveer 60. nL i t e r a t u u r1. Hegger, J., N. Will & S. Voss,Extreme thin facade panelsmade of textile reinforced con-crete. Concrete Plant + PrecastTechnology 2005 nr. 2.2. Pachow, U., & D. Lind, Glass-fiber reinforced concrete/textilereinforced concrete: fundamen-tals, processes and applications.Concrete Plant + Precast Tech-nology 2004 nr. 1.5 |Last-zakkingdiagram vangekoppelde platen6 |Proefmonster vlak voorbezwijken7 |Nagespannen boogsamengesteld uit 39gekromde elementen8 |Normaalkracht, dwars-kracht en moment in eenvoorgespannen boog0,80,70,60,50,40,30,20,100,330,290,250,210,170,120,080,040,000 20 40 60 80 100 120specimen 1specimen 2specimen 3specimen 4interface begins to openmaximal loadburst out of the cablesvervorming [mm]belasting[KN]moment[kNm/m]u = P/RPPN = -PM = 0Q = 0