O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 182De vervormingen in het steen-mortelcontactgebied werdengemeten met ESPI, een techniekwaarmee een proefstukoppervlakmet laserlicht wordt beschenen.De reflecties in verschillende last-stadia worden opgevangen engecombineerd, waaruit de rekver-deling kan worden berekend.Als proefstukken dienden 25 mmdikke van twee stenen hoog half-steens metselwerk gezaagdeschijfjes, die in een opstelling meteen bewegende onderplaat werdenbeproefd (foto 1). Deze schijfjeswerden verticaal (y-richting)gedrukt. De z-as is de kijkrichtingvan ESPI (horizontaal), de x-asstaat daar horizontaal loodrecht open de ij-as verticaal.Met LVDT's (linear variable diffe-rential transducer) werd het globa-le gedrag van de schijfjes gevolgd.De krachtsverdeling kon wordenvastgesteld met de in de opstellingingebouwde krachtmeetdozen.Besproken worden de breuk en devervorming van de ESPI-schijfjesen de numerieke simulatie, metde nadruk op de effecten van despleet in de steen-mortelovergangen de dwarsvervorming (dwars-contractie-effect).B r e u k e n v e r v o r m i n gE S P I - s c h i j f j e sVaak bezweken de sterkere schijf-jes abrupter dan de minder sterke.Vooral bij de sterke JW-schijfjeshad breuk een explosief karakter:stukken vlogen meters in het rond.De LVDT-resultaten namen snellertoe in de laatste seconden van deproef, maar dit kon pas na de proefworden vastgesteld (fig. 2).Bij de minder sterke schijfjes kwa-men de LVDT's geleidelijk los vanhet oppervlak. Bij dit type proef-stukken kon al tijdens de proefworden voorspeld wanneer breukzou plaatshebben, doordat hetscheurproces in het schijfje zicht-baar werd.In de sterke schijfjes van JW-ste-nen liepen de breuklijnen ondereen helling van 70? met de horizonen evenwijdig aan de lengte vanhet schijfje. De opgesloten mortelbezweek op dezelfde wijze alsopgesloten beton (fig. 3). Figuur 4toont hiervan een voorbeeld.Invloed excentriciteitDoordat de ESPI-proeven werdenuitgevoerd in een opstelling meteen bewegende onderplaat, ont-stond buiging vooral om de slappeOntwerpen en dimensioneren van steenconstructies (26)Metingen van de vervormingenin het steen-mortelcontactvlakdr.ir. A.T. Vermeltfoort, TU Eindhoven*)In dit artikel wordt de vervorming in het steen-mortelcontactvlak in gedruktmetselwerk besproken, als vervolg op [1] en gebaseerd op [2]. Resultaten vannauwkeurige metingen met ESPI [3] en numerieke simulaties worden metelkaar vergeleken. Steen- en mortelvervormingen blijken vooral te wordenbe?nvloed door de spleten in het steen-mortelcontactgebied.*) De auteur is op onderhavig onderzoek gepromoveerd, met prof.ir.-arch. D.R.W. Martens alseerste prof.ir. C.S. Kleinman als tweede en prof.dr.ir. G.P.A.G. van Zijl als co-promotor.1 |Aanzicht van de opstel-ling. De bewegendeonderplaat is opgehan-gen aan drie stangen metkrachtmeetdozen0369120 1 2 3 4rek (mm/m)spanning(N/mm2)RYlinksrechts010203040500 1 2 3 4JWrechtslinksrek (mm/m)spanning(N/mm2)2 |Spanning-rekdiagramvoor een RY (Rijswaard)-schijfje en een JW (Joos-ten Wessem)-schijfje,gemeten met een LVDTaan de linker- en aan derechterzijde, in het mid-den van het zijvlakO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 1 83as, die de steenvervorming enigs-zins vertekende. De druklijn liepdaarbij scheef door het proefstuk,waardoor in enkele gevallen debreukvorm werd be?nvloed. Voorde voegvervorming is het effectvan buiging om de slappe as rela-tief gering, omdat op halve hoogtehet buigend moment theoretischnul is. Om de stijve z-as was debuigvervorming verwaarloosbaarklein.Figuur 5 toont een proefstukwaarbij de bovenste steen diago-naal is gescheurd. Ook is hierbijeen ongeveer 20 mm breed, niet-gehecht deel in de voeg te herken-nen. In schijfjes gemaakt vanzachtere stenen liepen de scheu-ren door de mortel recht in desteen en meer diagonaal door hetschijfje. Deze schijfjes bezwekenop afschuiving.De van dezelfde materialengemaakte muurtjes en schijfjeshadden globaal dezelfde E-waar-den, maar de schijfjes warenongeveer 1,5 keer zo sterk als demuurtjes.Doordat de --diagrammen totbijna 80% van de sterkte lineairverliepen, maakte enige afwijkingin het niveau waarop de ESPI-metingen werden verricht, nietzoveel uit.N u m e r i e k e s i m u l a t i e sMet het eindige-elementenpro-gramma DIANA [5] werden enke-le verkennende simulaties van hetgedrag van de schijfjes uitgevoerd.De volgende waarden werdengebruikt: Esteen= 4000 N/mm2,Emortel= 5000 N/mm2en voor de1 mm dikke gesimuleerde contact-laag: Eint= 1000 N/mm2. Dedwarscontractieco?ffici?ntenwaren respectievelijk 0,18 en0,15. De spleten werden 15 mmdiep genomen.Figuur 6 toont de contourlijnenvan de verplaatsingen en de span-ningen. De delen van het schijfjeboven en onder de spleet blevennagenoeg spanningsloos, terwijlop de einden van de spleten span-ningspieken optraden.Verticale vervormingenIn figuur 7 is van elke knoop deverticale verplaatsing uitgezettegen de x-waarde, waaruit duide-lijk het effect van de spleet op devervorming blijkt. De lijnen diedichter bij elkaar liggen stellende interface-laag voor. Het gedragrond de voeg is symmetrisch.Uit de verplaatsingen van de pun-ten konden ook de rekken in destenen en in de voeg wordenberekend (fig. 8). De rekken vande bovenste en onderste steenzijn, zoals verwacht, nagenoeggelijk. De `voegrekken' ? gemetenvan steenrand naar steenrand,soms over een spleet ? zijn hetgrootst in de buurt van de spleten.Horizontale vervormingenIn figuur 9 zijn de horizontaleknoopverplaatsingen uitgezettegen de y-waarde. Het beeld isbijna symmetrisch, zowel om deverticale als de horizontale as. Destenen en de mortel zetten indwarsrichting uit. De tonvormontstaat door de randcondities endoor de spleten op de steen-mor-telovergang (y = 65 mm).Horizontale spanningen zijnweergegeven in figuur 10. Hetproefstuk staat in het middenonder druk en er treden trekspan-ningen op in een gebied op15 mm van de verticale rand vanhet schijfje. De spanningsverde-ling is vloeiend, in tegenstellingtot de aangenomen geblokte ver-deling die vaak wordt gebruikt inanalytische modellen. De grootstehorizontale spanning trad op inde zachte tussenlaag.E S P I - r e s u l t a t e nDe met ESPI gemeten verticaleverplaatsingen zijn als voorbeeld infiguur 11 uitgezet tegen hun hori-zontale positie. Ook hier is heteffect van de spleet zichtbaar aande afstanden tussen de lijnen.Afhankelijk van de steen-mortel-combinatie was het voeggedragmeer of minder duidelijk. In lijm-werk met volledig gevulde voegenwaren de vervormingen vrijwel ge-lijkmatig verdeeld over de breedte,bij gewone mortelvoegen en lijm-werk met terugliggende voegenwas de verdeling ongelijkmatiger.Verticale vervormingen envoeggedragMet grafieken werd de verdelingvan de vervormingen over debreedte van het proefstuk beoor-3 |Breukmodel van eenbetonkubus onder 3D-drukbelasting [4]4 |Bovenaanzicht van eenboven- en onderstuk vaneen bezweken JW-schijf-je; bovenstuk staat v??rhet onderstuka. scheuren onder eenhelling in de mortelb. schets van het boven-stuk v??r het onderstuka. b.5 |Bovenstuk v??r hetonderstuk van eenbezweken RY-schijfjea. een diagonaalgescheurde bovenstesteen en een spleet vanongeveer 20 mm diepteb. schets van het boven-stuk v??r het onderstuka.b.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2006 184deeld. De opgelegde belasting gafgeen gelijkmatige spanningsver-deling in het proefstuk. Om tochrekken te kunnen vergelijken zon-der spanningseffect, werd met derekverhouding SR (strain ratio)gewerkt. Dit is de verkorting (l)tussen twee punten met dezelfdex-waarde, gedeeld door de gemid-delde verkorting (lgem) in hetmidden van de voeg (20 mm < x