dr.ir.G.F.Huyghe, dr.ir.J.C.Walraven enir.J.Stroband8tevinlaboratorium, TH-Delft~~I 67.5t 1196 J1Profiel van de onderzochte platen2Plaat B 1 tijdens beproevenCement XXXIII (1981) nr. 1Een onderzoek naar hetgedrag van voorg.espanne.nkanaalplatenInleidingVoorgespannen kanaalplaten worden meeren meer gebruikt als vloerelementen in gebouwen.Ze worden meestal vervaardigd door extrusie op een lange bank. Door het gebruik van deextrusiemethode is het beton noodzakelijkerwijze van zeer goede kwaliteit (kubusdruksterktevan 50 ? 60 N/mm2en splijt-treksterkte van 4 ? 5 N/mm2). Als wapening zijn alleen voorspan-strengen aanwezig.Het onderzoek is opgezet om enig inzicht te krijgen in het gedrag van de platen onderverschillende soorten belasting, ten behoeve van het ontwikkelen van een methode voor hetberekenen van dit type platen. Bij het onderzoek is voornamelijk aandacht besteed aan deinvloed van de aard van de belasting:? lijnlasten op verschillende afstanden van de opleggingen, zodat ofwel het buigend moment(platen B1, B2 en B3) ofwel afschuiving (01 tlm 06) zou overheersen;? geconcentreerde lasten (platen P1 en P2);? enkelvoudige belasting van een gekoppelde plaat (81).TestprogrammaTwaalf proeven zijn uitgevoerd op kanaalplaten meteen doorsnede van 200 x 1200 mm2 {fig. 1).De platen waren, op ??n na, gewapend met 7 strengen 03/8". De resterende plaat (05)bevatte 11 strengen 0 3/8". De doorsneden van de platen zijn weergegeven in figuur 1.De sterktewaarden voor het beton bedroegen:? gemiddelde kubusdruksterkte (na 28 dagen) 65 N/mm2 (8 = 0,25 N/mm2);? gemiddelde spIijtsterkte (na 28 dagen) 4,3 N/mm2 (8 = 0,15 N/mm2);? gemiddelde buigtreksterkte (na 28 dagen) 5,7 N/mm2 (8 = 0,20 N/mm2);? E-modulus na 1 dag 36 000 N/mm2, na 28 dagen 46000N/mm2.De treksterkte van het voorspanstaal bedroeg 1937-2010 N/mm2 (0,2% rekgrens 1810 -1825 N/mm2).24De platen werden aan de uiteinden vrij opgelegd (overstek 75 mm) en belast door tweelijnlasten of door een geconcentreerde belasting (fig. 2). De belasting werd stapsgewijzeopgevoerd: na elkebelastingstap werd een aantal metingen verricht.Een overzicht van de hele proevenserie is gegeven in tabel 1. De proeven B1- B3 en D1 ~ D6werden uitgevoerd op enkelvoudige platen, die door lijnlasten werden belast. De proeven P1en P2 werden uitgevoerd op enkelvoudige platen, onderworpen aan resp. een centrische eneen excentrische puntlast (onderzoek op wringstijfheid).Proef S1 werd uitgevoerd op een dubbele plaat, waarvan er slechts ??n werd belast. Aan deuiteinden van deze platen zijn uitsparingen aangebracht. Bij de montage zijn hierin wapen in-gen geplaatst en een eindbalkje verbond beide platen. De voeg werd opgevuld met mortel.Bestudeerd werd in welke mate in ditgeval de lastoverdracht van deene plaat op de andere totstand komt.BerekeningenVoor de series B1 - B3 enD1 -D6 zal worden nagegaan welk gedrag op grond van theoretischeoverwegingen verwacht kan worden.Tabel 1Overzicht proevenserie proefstuknummerbelasting configuratie gemeten gemetenscheurmoment breukmoment(incl. eig. gew. (incl.eig.gew.in kNml in kNm lj1800t811 5400tcalj 2400>tal0'- 82c..-+ 1-g 7200::J..Clt=~OOlL=:t83+ 9000-==t-84,6 111,190,6 110,093,0 108,001-t02cal>alec..+- 03..cuttl'-.xlil'-ttl3: 04"005*0690,4 117,193,2 113,292,0 113,391,5 110,5114,5 157,094,3 103,7111,1106,8213,682,3600 v"~~-6-00-?,-"Z~?_-rl"':-~-2-00-~--~-~~+ ...!c72~0~0_~ ---+c~s::lil~ P1cu v"0'-/Icu!'!+-Ccu?ucP20ual kDl '1lIf strengen 91 3/8"Cement XXXIII (1981) nr. 1 25Figuur 3Tabe/2a. BuigingBerekend werd [1] dat de te verwachten spanning in het voorspanstaal na aftrek van alleverliezen do?relastischeverkorting, krimp, kruipen relaxatie bij benadering gelijkwas aan 1100N/mm2.Het gedrag van een voorgespannen plaat op buiging kan eenvoudig worden berekend doorgebruik te maken van het begrip referentievoorspankracht. Dit is een fictieve trekkracht terplaatse van het zwaartepunt van het voorspanstaal die zo groot is dat de betonspanning terplaatse van dit staal gelijk wordt aan O.Berekend kan worden [1,7] dat deze kracht gelijk is aanFR = 0a' A (1 +nwf)Hierin is:Oa de staalspanning -na aftrek van de verliezen, doch v??r belasten (fig. 3a);A de oppervlakte van het voorspanstaal in een doorsnede;n Ea/EbOl A/B, met B = oppervlak betondoorsnede;1 + e~/, met eo = afstand tussen zwaartelijn beton en zwaartelijn staal,/ = traag-heidsmoment;FR = de referentievoorspankracht (fig. 3b).Onder invloed van de referentievoorspankracht is nu een situatie ontstaan waarbij debetonspanning over de hele doorsnede gelijk aan 0 is, evenals de kromming van de ligger.Feitelijk is deze situatie identiek aan die bij een ligger van gewapend beton v??r belasten,afgezien van het feit dat de staalspanning nu gelijk is aan Oao in plaats van 0, zodat nu met eenverschoven vloeigrens Ov = Ov - Oao rekening gehouden moet worden. Verder moet, naast deuitwendige belasting een drukkrachtFR op het uiteindevan de balkaangrijpen, ter hoogtevanhet staal (fig. 3c). De berekende karakteristieke waarden voor momenten en krommingen zijngegeven in tabel 2.7 strengen 11 strengenscheur MR 90,5 kNm MR 112,1 kNmKR 0,28 x 10-5 1/mm KR 0,34 x 10-5 1Immvloei Mv 97,6 kNm Mv 151,2kNmKv 2,64x 10-5 1/mm Kv 2,86 x 10-5 1Immbreuk Mu 111,9 kNm Mu 171,8 kNm(Ebr = 2%) Ku 11,2' 10-5 1Imm Ku 11,1 '10-54aMogelijke verdeling van dehoofdtrekspanningen in een doorsnede4bAfschuiftrekbreuk door overschrijdentreksterkte in lijf4cAfschuiftrekbreuk door ontwikkelingtrekscheur uit buigscheur5Verankeringsbreuk~panning in~ :l~oorspanstrengenCement XXXIII (1981) nr. 1b. AfschuivingNaast het bezwijken als gevolg van overschrijding van de buigend-moment-capaciteit kanbezwijken van de kanaalplaten op drie manieren plaatsvinden.1. Indien in het op afschuiving belaste balkdeel overschrijden van de trekspanning in hetbalklijfoptreedt zal, tenzij de afstand tussen debelasting en de oplegging zeer klein is, in het algemeengeen verticaal evenwicht meermogelijk zijn, zodat de scheur zich naar beidezijdenuitbreidt enbezwijken zal plaatsvinden ~ afschuiftrekbreuk (fig. 4a, b).2. Een afschuifscheur kan zich ontwikkelen uiteen buigscheur zodat afschuifbuigbreuk optreedt(fig.4c).3. Indien in het op afschuiving belaste gebied buigscheuren ontstaan binnen de inleidingslengtevan de voorspankracht in de strengen, kan het zijn dat de verankeringslengte te kort is om detrekkracht op te nemen, zodat de staven uit het beton slippen - verankeringsbreuk (fig. 5).Allereerst wordt een analyse gemaakt van de spanningstoestand in de plaat. Voor een willekeu"rig punt op een afstand x van de oplegging en op een afstand y van de zwaartelijn van dedoorsnedeworden de normaalspanning en de schuifspanning bepaald (fig. 6).De normaalspanning in punt (x, y) bestaat uit een aandeel veroorzaakt door het buigendmoment en een aandeel veroorzaakt door de voorspanning.26b-J1II? IOok in het beschouwde geval van de kanaalplaat kan op deze wijze met deze componentrekening worden gehouden. Tervereenvoudiging wordt aangenomen dat de cirkels kunnenworden vervangendoorachthoeken, op dewijze als aangegeven in figuur9. Overeen deel vande doorsnede treden spanningen op die V2x zo groot zijn als berekend op grond van deaanname van verticale schuifspanningen. De co?ffici?nt cc, waarmeede schuifspanningenvermenigvuldigd moeten worden, is gelijk aan C, = 1 voor O