?? utiliteitsbouw ? constructief ontwerp?ing.J.P.Straman, Technische Universiteit, Delftir.E.H.Ge/dof, Corsmit Raadgevend Ingenieursbureau bv, RijswijkOver de mogelijkheid om met een zeer slanke stabiliteitskern aan alle constructieve ei-sen te voldoen door het aanbrengen van een overdrachtsconstructie, is eerder in Cementgepubliceerd [1, 2]. Hierbij is ook ingegaanop de invloed van hettijdsafhankelijke materi-aalgedrag op het mechanisch gedrag van de verstijfde kernconstructie [2]. Aan de handvan vijf alternatieve constructies zijn hiervan de resultaten gepubliceerd. Vervolgens ismet??n van de alternatieven een paramateronderzoekverricht, waarover in deze publica-tie wordt gerapporteerd.VERSTIJFDEKERNCONSTRUCTIESEEN PARAMETERSTUDIE NAAR DE INVLOED VAN TIJDSAFHANKELIJK GEDRAGDe parameterstudies zijn verricht om inzichtte verkrijgen in het gedrag van de verstijfdekernconstructie onder graviteitsbelasting.De belangrijkste kentallen van de onder-zochte constructie zijn weergegeven in tabel1.De overdrachtsconstructie bestaat uit tienuiikragende liggers (fig. 1).Tabel 1Onderzochte constructieBerekeningenSchematiseringDe kern is ingeklemd in de fundering, terwijlde overdrachtsconstructieis ingeklemd inde kern en scharnierend is verbonden metde gevelkolommen.Ter vereenvoudiging is aangenomen dat debuigstijfheid van de vloeren verwaarloosdkan worden, dat er geen interactie is tussen'gewone' en overdrachtsgevelkolommen endat van een oneindig stijve ondergrond kanworden uitgegaan. De doorsnedegroothe"den zijn over de hoogte constant veronder-steld.BelastingenVoor hettotale onderzoek zijn twee belastin-gen gedefinieerd:? verticale belasting.Dit is een langeduurbelasting en geeft zo-wel elastische als tijdsafhankelijke vervor"mingen;? windbelasting.Dit is een korteduurbelasting en levert inprincipe alleen elastische vervormingenop.UitgangspuntenAls uitbuigingseis is aangehouden:u::s; 1/800 HDe bruikbaarheidseis is maatgevend.De invloed van de fundering is verwaar-loosd.RekenprogrammaDe berekeningen zijn uitgevoerd met een li-neair-elastisch raamwerkprogramma enmet behulp van een spreadsheet. Als descheurbelasting in een element werd over-schreden, is de stijfheid van dat elementaangepast.tJ__~_4_X_72_0_0__----.,~- - C)I I C)'"r-? ? ? --1- -'~~? ? ? --I~ --',C)I IC)'"r-- -B x 7200CD Plattegrond; kern met tien uitkragende liggers22 CEMENT1998j4Invloed parametersOm de invloed van de afzonderlijke parame-ters te kunnen nagaan, is telkens ??n para-meter gevarieerd ten opzichte van de stan-daardwaarde van de verschillende parame-ters. De afzonderlijk gevarieerde parame-ters zijn:? wapeningspercentage van de geveIkolom-men;? bouwsnelheid;? voorlopen van de kern;? moment van aanbrengen van de over-drachtsconstructie;? verouderingsco?ffici?nt voor aangroeien-de belastingen;? aandeel krimp en kruip;? verhouding krimp- en kruipwaarden kernen kolommen.Hiervan is alleen het moment van aanbren-gen van de overdrachtsconstructie reeds in[2] behandeld.Wapeningspercentage gevelkolommenIn tabel 2 zijn in de eerste kolom de ingevoer-de waarden voor het wapeningspercentagegegeven en in de overige kolommen de rele-vante resultaten. Een in de praktijk gebruike-lijk wapeningspercentage voor gewapend-betonkolommen bedraagt 4 tot 8%. Het wa-peningspercentage van 22% komt overeenmet dat van een staal-betonkolom. In dit ge-val bestaat deze uit een HEM 800staalpro-fiel, waarbij de ruimte tussen de flenzendoor beton wordt opgevuld, met 1,5% bijleg-wapening. Het wapeningspercentage van100% komt vanzelfsprekend overeen meteen volledig stalen kolom.Het wapeningspercentage van de kern is1%.Tabel 2Wapenmgspe~enmgeTabel 3BouwsnelheidTabe/4Voor/open kernBij het toenemend wapeningspercentage inde kolommen kan onder meer worden ge-constateerd dat:? de elastische herverdeling niet verandertomdatde elastische rekstijfheid van de ko-lommen constant is gehouden;? de tijdsafhankelijke herverdeling toe-neemt door een stijver gedrag van de ko-lommen: krimp en kruip worden sterkerverhinderd.BouwsnelheidIn tabel 3 is in de eerste kolom de bouwsnel-heid aangegeven, uitgedrukt in bouwtijd indagen per verdieping.Daar de elastische rekstijfheid van de ko-lommen niet wordt be?nvloed door de bouw-snelheid, is de elastische herverdeling con-stant voor de verschillende waarden van t.CEMENT1998/4De tijdsafhankelijke herverdeling neemt afmet een lagere bouwsnelheid vanwege deafhankelijkheid van de kruipvervorming vande ouderdom bij belasten. Daarnaast zalook een groterdeel van met name de krimp-,maarook van de kruipvervormingen, vrij kun-nen optreden.De tijdsafhankelijke extra drukkracht op dekolommen is kleinernaarmate de bouwsnel-heid lagerligt. Ditweegt echter niet op tegende gunstiger krimp-en kruipomstandighe-den. Hierdoor wordt de scheurkracht van dekolommen groter met een lagere bouwsnel-heid.Doordat de kern door de tijdsafhankelijkeherverdeling minder wordt ontlast en doorde gunstiger ouderdom bij belasten, neemthet scheurmoment toe met een lagerebouwsnelheid.Voorlopen van de kernTabel 4 geeft in de eerste kolom het aantalverdiepingen dat de bouw van de kern voor-loopt op de rest.Daar de elastische rekstijfheid van de ko-lommen niet wordt be?nvloed, is de elasti-sche herverdelinggelijk. De tijdsafhankelijkeherverdeling neemt af naarmate de kernmeer voorloopt. De ouderdom bij belastenvan de kern is dan immers groter. Daarnaastzal ook een groter deel van de krimpvervor-ming van de kern vrij kunnen optreden.De tijdsafhankelijke extra drukkracht op dekolommenis kleiner naarmate de kern meervoorloopt.23? utiliteitsbouw ? constructiefontwerp?Tabel 5Verouderingsco?ffici?nt PtwTabel 6Aandeel krimp en kruipTabel 7Verhouding krimp- en kruipwaardenVerouderingsco?ffici?nt voor aangroeien-de belastingenDe elastische herverdeling wordt niet be?n-vloed door de verouderingsco?ffici?nt Ptw(tabel 5). De tijdsafhankelijke herverdelingneemt af naarmate Ptw hoger is. De tijdsaf-hankelijke herverdeling kruipt er namelijkmeer uit met een hogere verouderingsco?f-fici?nt. Indien Ptw = 0, veroorzaakt de krachtuit de outriggers alleen elastische rekken.De tijdsafhankelijke extra drukkracht op dekolommen is kleiner naarmate Ptw groter is.Hierdoor wordt de scheurkracht van de ko-lommen eveneens kleiner. Omdat de herver-delingen hettegenovergestelde effect op dekern hebben, neemthetscheurmomentvande kern toe met oplopende Ptw"Aandeel krimp en kruipIn tabel 6 is een vergelijking gegeven van de24bijdrage aan de tijdsafhankelijke herverde-ling door krimp- en kruipvervormingen. Dewaarden voor krimp en kruip samen zijnweergegeven in de onderste regel. Deze si-tuatie is uitgevoerd met de randvoorwaardedatptw = O.De elastische herverdeling wordt niet be?n-vloed. De tijdsafhankelijke herverdelingwordt voor het overgrote deel (ongeveer90%) door de krimpvervormingen veroor-zaakt. De gemiddeld hoge ouderdom bij be"lastingen (voor de onderste verdieping is dit140 dagen) zorgt voor lagekruipwaarden.Verhouding krimp enkruipwaarden kern enkolommenIn tabel 7 zijn in de eerste en tweede kolomrespectievelijk de verhoudingen van kruip-en krimpwaarden van de kern en de kolom-men weergegeven.De elastische herverdeling wordt niet be?n-vloed door de krimp- en kruipwaarden. Detijdsafhankelijke herverdeling neemt afnaarmate de tijdsafhankelijke waarden min-der verschillen.De tijdsafhankelijke extra drukkracht op dekolommen is kleiner naarmate de tijdsaf-hankelijke waarden minderverschillen. Hier-door wordt de scheurkracht van de kolom-men eveneens kleiner. Omdat de herverde-lingen het tegenovergestelde effect op dekern hebben, neemt hetscheurmomentvande kern toe met een oplopend verschil in detijdsafhankelijke waarden.De uiteindelijk resulterende kracht in deoutrigger ligt dichter bij de elastische krachtnaarmate de tijdsafhankelijke waarden min-der verschillen.ConclusiesKort samengevat blijkt uit deze parameter-studie van verstijfdekernconstructies hetvolgende:? de invloed van het wapeningspercentagevan de kolommen op de tijdsafhankelijkeherverdeling is groot;? een lage bouwsnelheid is gunstig voor descheurbelasting van kern en kolommen;? het voorlopen van de kern in het bouwpro-ces is gunstig voor de scheurbelasting vande kern en ongunstig voor die van de ko-lommen;? de verouderingsco?ffici?nt Ptw heeft eengeringe invloed op de scheurbelastingen.De invloed op detijdsafhankelijke kracht inde overdrachtsconstructie is groot;? de tijdsafhankelijke herverdeling wordtvoor het grootste deel veroorzaakt doorkrimp;? de verhouding van de krimp- en kruipwaar-den van kern en kolommen heeft een groteinvloed op de tijdsafhankelijke herverde-ling ende scheurbelastingen.Literatuur1. Kraus, J.G. en R.H.wil1;jer, Constructie vanhoofdkantoor CLBN. Cement 1996, nr. 1.2. Straman, J.P. en E.H.Geldof, Tijdsafhanke-lijk gedrag van verstijfde kernconstructies.Cement 1996, nr. 11.?CEMENT1998j4