favoritter

Betraktninger ved bruk av høystyrkebetong

Blog posts

Betraktninger ved bruk av høystyrkebetong

 

Utforming av mulige konstruksjoner i høystyrkebetong betyr å konstruere på grensen av det som er mulig. Grunnen (som alltid) er penger. HPC er ikke billig, så vi må bruke så lite som mulig. På Pieters har vi designet i HPC-strukturer siden 2008, og det føles som om vi i dag designer med gull. Ingeniørhelter som Gustave Eiffel og Vladimir Shukhov var svært dyktige i å minimere materialbruk, men i moderne konstruksjon er ofte arbeidstimer dyrere enn materialene. For normale konstruksjoner betyr dette at raskere/enklere produksjon og konstruksjon er viktigere enn å spare materialer. Med CRC® er dette imidlertid ikke tilfellet, og vi tegner ofte smale konstruksjoner, som trolig Heinz Isler ville være stolt av.

 

Når du bruker HPC krever dette ulike ferdigheter hos betongingeniøren. En HPC ingeniør trenger å ha kunnskap om problemene som oppstår med lette konstruksjoner, f.eks nedbøyning og vibrasjonsstivhet, eller til og med tretthet. For å designe en konstruksjon med en enhetskontroll på 1,0, trenger du tilstrekkelig kunnskap om det påførte materialet, mekanikkene og kodene. I denne bloggen vil jeg gi deg noen regler for å designe med HPC.

 


Woontoren de Verkenner i Utrecht, Nederland med ekstreme utkragede balkonger.

 

Kjenn ditt materiale

Det er ikke en type HPC-blanding som fungerer. Det er CRC®, men det er også f.eks. Ductal og BSI. En ting disse blandingene har til felles er at de har blitt forsket grundig på i mange år. Fordi vi kjenner disse materialene inn og ut, er det mulig å designe ekstremt slanke konstruksjoner.

Engineering med disse materialene betyr en kombinasjon av ulike koder med materialspesifikk testing. I det siste ser vi nye leverandører som prøver å ta markedsandeler av HPC-markedet med sin egen HPC. Et problem med disse nye blandingene er at de ikke har blitt undersøkt, og selv om de kan gi høy styrke, betyr det ikke at de også har høy ytelse. Som ingeniør jobber jeg med nye materialer og jeg spør alltid leverandører om deres dokumentasjon. Jeg har funnet ut at CRC er veldig godt dokumentert, og har derfor vært brukt i mange år i vår egen konstruksjon. Vi må regelmessig teste og måle prosjekter etter ferdigstillelse, og hver gang er det beroligende å se at materialet oppfører seg som forventet.

 

Hvilken kode skal du bruke?

I løpet av de siste 10-15 årene har mange undersøkelser for anvendelsen av HPC blitt utført i land som Danmark, Tyskland, Frankrike og USA. Mange prosjekter har blitt realisert, men kodene er forskjellige. Den franske koden er formentlig den mest avanserte, men vanskelig å bruke for design i andre land og med ikke-franske HPC. Derfor har vi brukt Eurocode for prosjekter i Nederland med noen justeringer for å utnytte de avanserte egenskapene til HPC. Disse tilpasningene har blitt dokumentert omfattende, og vi har funnet denne praktiske tilnærmingen til å fungere godt når vi mottar godkjenning fra andre ingeniører i bygningsmyndighetene.

 


Hvilken kode vil du bruke til å beregne disse smale balkongene?

 

Begrensninger av koden

Eurokoden gir minimumsdimensjoner for enkelte produkter. For eksempel sier NEN-EN1992-1-1 artikkel 9.3.2 at en plate med skjærforsterkning skal være minst 200 mm tykk. Med svært slanke konstruksjoner betyr dette at ikke bare materialet, men hele strukturen faller utenfor koden. For noen prosjekter har vi utført fullskala tester for å bekrefte at den ekstremt slanke HPC-strukturen ville oppføre seg som en vanlig slank betongstruktur. Vi har funnet at dette ikke alltid var tilfelle, men at fibrene utlignet noe av effekten. Sammen med TU Delft undersøker vi faktisk dette fenomenet for øyeblikket.

 


Innfestingen av denne patenterte strandvilla-tilkoblingen faller utenfor Eurocoden pga dimensjonene. Beregningsreglene for vanlig betong gjelder ikke her.

 

Styrke og brannmotstand

Eurokoden har en faktor for reduksjon av styrke på grunn av skjørhet. Hvis du bruker denne formelen for en HPC på 150Mpa, resulterer dette i en 50% reduksjon i styrke. Denne reduksjonen gjelder dog ikke for HPC da den riktige fibermengden forhindrer sprøhet Uansett må det testes. Det samme gjelder for brannmotstand. Det er velkjent at høystyrkebetong utviser eksplosiv spalting. Eurokoden gir tiltak for å forhindre dette. Men når du bruker HPC, er det viktig å teste effekten av disse tiltakene og den generelle oppførselen under brann.

 

Varighet

Vanligvis det viktigste, men også det vanskeligste aspektet av en konstruksjon å avdekke. Den rette HPC-blandingen med riktig fiberinnhold kan overgå alt. Det viser sin belastningsherding og selvhelbredende oppførsel. Selv under svært høyt press og med svært lav overdekning, kan konstruksjoner vare i over 100  år. Nøkkelen er sprekkkontroll, som bare oppnås med riktig kombinasjon av materialegenskaper. Et godt tegn på en godt dokumentert HPC er når leverandøren kan vise deg dokumentasjon om kontroll av riss/sprekker, både på kort og lang sikt

 


Lang holdbarhet under høyt press, for en veldig slank fotgjengerbro er ingen enkel oppgave.

 

Konklusjon

Som du sannsynligvis har konkludert med selv nå, bygger konstruksjon med høystyrkebetong mye på dokumentasjon og testing. Fra utsiden ser de fleste betonger lik ut. Enten det er en vanlig C20 / 25 eller en C90 / 105 eller en høystyrkebetong på 150MPa. De ser alle grå ut. Men det betyr ikke at de oppfører seg likt. Fiberforsterket høystyrkebetong er et fundamentalt annet materiale, enn vanlig betong. På mange måter virker det helt annerledes, f.eks. måten styrken fordeler seg gjennom materialet. Undervurder ikke denne forskjellen og sørg for å ha riktig kunnskap og dokumentasjon. Hvis du gjør det, er HPC det beste materialet å jobbe med!

 

Kommenter gjerne dette innlegget på vår WordPress-blogg.

Forfatter av dette innlegget

Rogier van Nalta
Former Head of Innovation at Pieters Bouwtechniek