52 Kruipproeven staalvezelbeton Om de mogelijkheden van staalvezelbeton (SVB) nader te onder- zoeken, is in het buitenlab van de TU/e een woningbouwcasco op ware grootte gebouwd. Aan dit proefproject is in Cement 2010/6 en 2011/3 in enkele artikelen aandacht besteed. Om meer inzicht te krijgen in het vervormingsgedrag en de bezwijkbelasting van de cascovloeren, al dan niet voorbelast of gescheurd, onder invloed van de tijd, werden deze vloeren gedurende acht maanden gemonitord en vervolgens tot bezwijken gebracht. 1 Tijdsinvloeden staalvezelbeton onderzocht met proefopstelling TU Eindhoven kruipproeven staalvezelbeton 8 2013 53 3000 5400 5400 5400 21 960 250 180 200 -2,00 -1,50 -1,00 -0,500,00 0,50 1,00 1,50 2,00 0 50 100 150200250 tijd [dagen] wand - midden [mm] tunnel C links tunnel B midden tunnel A rechts ontlasten belasten 3 Het te beproeven casco bestond uit drie beuken met elk een h.o.h.-overspanning van 5,4 m. De vloeren zijn 180 mm dik en de wanden 250 mm. De verdiepingshoogte bedroeg 3,0 m (fig.2), de diepte 2,30 m. Het casco is gestort volgens de koude- gietbouwmethode met als uitgangspunt een buigtreksterkte na 14 uur van 1,4 N/mm 2. Het staalvezelgehalte was 50 kg/m 3. Deze hoeveelheid staalvezels is gekozen om een voldoende taai gedrag van de constructie te krijgen. Hierdoor zou na de eerste scheurvorming een zodanige herverdeling (rotatiecapaciteit steunpunt) mogelijk zijn, dat het bezwijkmoment in het veld kon worden bereikt. Na de eerste bezwijkproeven in 2010 is een deel van het casco blijven staan. Op dit deel is de proefbelasting aangebracht, wederom met het plaatsen van betonblokken op houten onderleggers. Kruip Ten behoeve van de kruipproeven zijn de velden langdurig belast, met de volgende belasting: ? linkertunnel: 100 kN, circa 8,3 kN/m 2 (scheurvorming 0,5 ? 0,6 mm aanwezig); ? middelste tunnel: onbelast, alleen eigen gewicht aanwezig; ? rechtertunnel: 30 kN, circa 2,5 kN/m 2. De metingen zijn gestart op 2 november 2010 en beëindigd op 23 juni 2011. Het project bevond zich al die tijd in weer en wind. In figuur 3 is de kruipvervorming weergegeven. Op de verticale as staat de doorbuiging tussen wandoplegging en midden vloer. Gestart werd met de aanwezige zeeg van de vloer. Duidelijk herkenbaar is dat voor de onbelaste tunnelvloer de kruipver - vorming verwaarloosbaar is. Dit geldt eveneens voor het tunneldeel dat belast is met 2,5 kN/m 2. Het tunnelvloergedeelte dat werd belast met 8,3 kN/m 2 vertoont na 125 dagen (begin maart) echter een duidelijk toenemend vervormingsgedrag, hoewel ook dit beperkt blijft tot circa 2,2 mm. Scheurvorming Ook in het scheurgedrag is een groot verschil waarneembaar tussen de vloeren (tabel 1 en tabel 2). In eerste instantie gedragen de vloeren zich identiek, net als het geval is bij de doorbuiging. Maar ook hier vertoont de zwaarbelaste tunnel- vloer na 125 dagen een sterke afwijking (in tabel alleen laatste fase weergegeven). Bij deze vloerplaat loopt de scheurwijdte nabij het steunpunt op van 0,5 tot 1,5 mm en in het veld van 1,3 tot 3 mm. Deze scheurvorming vertaalt zich in de gemeten doorbuiging. Bij de rechtertunnel, belast met 2,5 kN/m 2, is zowel bij het steunpunt als in het veld een toename van slechts 0,1 mm te zien. prof.ir. c ees kleinman TU Eindhoven, fac. Bouwkunde / Kleinman Holding 1 Beproeving woningbouwcasco in het buitenlab van de TU Eindhoven 2 Afmetingen beproefde casco 3 Gemeten kruipvervormingen Tabel 1 Scheurwijdte linkertunnel (zwaarbelast) afstand tot rand [mm] 3004004452000 datum scheurgrootte [mm] 28 april 2011 0,50,20,61,3 1 juni 2011 0,80,41,32,0 22 juni 2011 1,50,41,53,0 Tabel 2 Scheurwijdte rechtertunnel (lichtbelast) afstand tot rand [mm] 320430540690 datum scheurgrootte [mm] 28 april 2011 0,10,10,10,2 1 juni 2011 0,20,20,20,3 22 juni 2011 0,20,20,20,3 2 kruipproeven staalvezelbeton 8 2013 54 4 5 6 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] P1 P2 P1 P2 P1P2 -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] P1 P2 P1 P2 P1 P2 -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] P1 P2 P1P2 P1 P2 -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] -140 -160 -180 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 kracht [kN] vervorming [mm] 4 Zakking linkertunnelvloer (zwaarbelast) 5 Zakking middeltunnelvloer (niet-belast) 6 Zakking rechtertunnelvloer (lichtbelast) Belasten tot bezwijken Na 175 dagen is de belasting op alle tunnelvloeren verwijderd. Na 200 dagen is deze belasting weer teruggeplaatst. De terugve- ring kan in figuur 3 worden afgelezen. De vloerplaat met een voorbelasting van 2,5 kN/m 2 gedraagt zich min of meer lineair- elastisch, terwijl de zwaarbelaste vloerplaat zich echt gedraagt als gescheurd beton. Vervolgens zijn de vloeren belast tot bezwijken, waarbij de bijkomende vervorming is gemeten (twee plekken in het midden van de vloer) (fig. 4, 5 en 6). De bezwijkbelastingen bedroegen: ? linkertunnel, voorbelast met 100 kN: 132 kN; ? middelste tunnel, niet-voorbelast: 165 kN; ? rechtertunnel, voorbelast met 30 kN: 157 kN. De bezwijkbelasting neemt dus evident af bij een toenemende voorbelasting. Opgemerkt moet worden dat een voorbelasting van 100 kN, overeenkomend met 8,3 kN/m 2, ruim boven de UGT komt van (1,2 × 4,3 + 1,5 × 2) ? (1,0 × 4,3) = 3,86 kN/m 2. Uitgegaan wordt hierbij van 1,2 × eigen gewicht (4,3 kN/m 2) plus 1,5 × nuttige belasting (2,0 kN/m 2). De bezwijkbelasting in de proevenserie zoals beschreven in Cement 2010/6 en Cement 2011/3, bedroeg 145 kN. Dus met uitzondering van de tot grote scheurwijdte voorbelaste tunnel- vloer is de draagkracht in de loop der tijd niet afgenomen. Vezelverdeling Er wordt altijd een homogene vezelverdeling nagestreefd. Dit is ook een belangrijk onderwerp bij de kwaliteitsborging van staalvezelbeton. Derhalve is deze vezelverdeling net als bij de eerste proeven ook bij de kruipproeven gecontroleerd. Wederom zijn stroken gezaagd uit de vloerplaten en op die manier is de vezelverdeling bepaald. Verdeeld over de breedte zijn in eerste instantie vijf secties (1 t.m. 5) genomen met elk een oppervlak van 150 × 150 mm 2 (fig. 7). Om statistisch een Tabel 3 Resultaten beschouwing vezelverdeling zijde A aantal vezelszijde Baantal vezels 1 1931214 2 1192145 3 76366 4 824117 5 1995148 6 1726158 7 927123 8 2248214 9 1549163 kruipproeven staalvezelbeton 8 2013 55 7 8 7 Vezelverdeling uit gezaagde doorsnede 8 Staalvezelbetonvloer belast tot bezwijken; proefproject TU Eindhoven foto: Bart van Overbeeke en anderzijds, indien een te grote spreiding blijft bestaan, op het ontwikkelen van een veiligheidsfilosofie als functie van de betonafmetingen. Conclusie Onder normale (gebruiks-)omstandigheden heeft kruip geen invloed op de draagkracht van een casco. Zelfs bij zware voorbelasting voldoet de vloer qua draagkracht aan de daaraan te stellen eisen. Een punt van zorg blijft de kwali- teitsborging van de vezelverdeling in staalvezelbeton; het is absoluut noodzakelijk de vezeldosering middels een vezeldo - seermachine te beheersen. Het handmatig toevoegen in de mixer voldoet niet. ? beter beeld te krijgen, zijn later posities 6 t.m. 9 toegevoegd. Positie 1 van zijde A en B liggen tegenover elkaar. Het aantal vezels in deze secties zijn met elkaar vergeleken. De resultaten staan in tabel 3. Net als bij de eerste proeven is er een grote spreiding te zien in de doorsnede. Een minimum in nummer 3 (76 resp. 66 vezels) en een maximum in nummer 8 (224 resp. 214 vezels). Ondanks deze spreiding kwamen de maximale belastingen goed overeen met de gemaakte voorspellingen. Dit heeft sterk te maken met de vorm van de doorsnede. Een brede plaat zal over de gehele breedte bezwijken. Bij slanke constructies (geringe afmetingen) is dit vermogen van herverdelen niet aanwezig. Toekomstig onderzoek zal zich moeten concentreren op enerzijds het verkrijgen van een homogene vezelverdeling Overige artikelen De Cementartikelen over het SVB-proefproject uit Cement 2010/6 en Cement 2011/3 zijn te raadplegen op www.cementonline.nl/staalvezelbeton. zijde A zijde B kruipproeven staalvezelbeton 8 2013