ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN PREFABBETON

Presentatie over: "ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN PREFABBETON"— Transcript van de presentatie:

1 ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN PREFABBETON
Les 10 Brandweerstand

2 Basisvereisten De brandweerstand van een constructie wordt bepaald volgens de volgende criteria:  Stabiliteit “R”: dragende functie  Thermische isolatie “I”: de gemiddelde temperatuurstijging van de niet blootgestelde oppervlakte < 140 °K en de maximum temperatuurstijging op geen enkel punt > 180 °K  Vlamdichtheid “E”: geen doorgang van brand door wanden, vloeren, enz..

3 Brandacties Thermische en mechanische acties  Thermische uitzettingen
 Reductie van de materiaaleigenschappen in functie van de temperatuur  Thermische uitzettingen

4 Reductie materiaaleigenschappen
Beton Vermindering van de karakteristieke druksterkte 1. Silicium granulaten 2. Kalksteen granulaten

5 Reductie materiaaleigenschappen
Wapeningsstaal Vermindering van de karakteristieke treksterkte 1. Trekwapening (warm gewalst) voor rekken εs,fi  2% 2. Trekwapening (koud vervormd) voor rekken εs,fi  2% 3. Druk- en trekwapening voor rekken εs,fi  2%

6 Reductie materiaaleigenschappen
Voorspanstaal Vermindering van de karakteristieke sterkte (0,9 fpk) 1. Koud vervormd voorspanstaal (draden en strengen) 2. Gekoeld en getemperd staal (staven)

7 Brandacties Thermische uitzetting Grotere doorbuiging bij platen
door blootstelling aan één zijde Grotere langse uitzetting van ribbenvloeren omwille van blootstelling aan 3 zijden Vloeren zetten uit in langse en dwarse richting

8 Thermische uitzetting
Constructief gedrag Verhinderde thermische uitzetting door omringende constructie Kleine blokkeerkrachten in kleinere constructies Grote blokkeerkrachten in grotere constructies

9 Thermische uitzetting
 Grote uitzettingen kunnen aanleiding geven tot incompabiliteit met de verbindingen Cumulatie van thermische uitzettingen van opeenvolgende overspanningen in dezelfde richting kunnen 100 mm en meer bedragen bij 120 °C ± 100 mm

10 Mogelijke gevolgen van thermische uitzettingen
Brand in bibliotheek in Linköping, Zweden De constructie in ter plaatse gestort beton stortte in na 30 minuten brand, omwille van de incompatibiliteit van de verbindingen tussen kolommen en vloeren met de grote uitzetting van een 52 m lange vloer aan weerszijden blootgesteld aan de brand

11 Indirecte thermische acties
 Dwarsvervorming van de betondoorsnede Trek- en drukspanningen in de betondoorsnede ten gevolge van de incompabiliteit tussen de niet-lineaire temperatuurgradiënt en de lineaire vervorming van de dwarsdoorsnede Druk Temperatuurgradiënt Lineaire vervorming van de dwarsdoorsnede Trek Druk Temperatuur

12 Indirecte thermische acties
 Toename van de steunpuntsmomenten bij hyperstatische constructies De doorbuiging ten gevolge van thermische spanningen doet het steunpuntsmoment bij doorlopende constructies toenemen Thermische doorbuiging bij isostatisch opgelegde vloeren

13 Aanbevelingen bij het ontwerp
Thermische uitzettingen moeten mogelijk zijn  De stabiliteitskern zo centraal mogelijk in de constructie plaatsen en scharnierende verbindingen voorzien met de rest van de constructie Geprefabriceerde betonnen constructies laten over ‘t algemeen grotere vervormingen toe dan ter plaatse gestorte monoliete constructies Centrale kern Scharnierende verbinding Scharnierende verbindingen Centrale kern

14 Nazicht brandweerstand
Volgens Eurocode 2 - deel 1-2 kan de brandweerstand bepaald worden door: Tabellen Eenvoudige berekeningen Brandproeven

15 Nazicht brandweerstand
Tabellen  Opgesteld op empirische gegevens en berekeningen  Geven minimum afmetingen voor de betondoorsnede en asafstand van de hoofdwapening  De referentie belastingsgraad fi = 0,7  Opgesteld voor normaal beton met siliciumgranulaten (kalksteengranulaten middels aanpassingen)  Geen verder nazicht nodig voor dwarskracht en torsie

16 Nazicht met tabellen deff  d1 + 0,5 d2
Balken blootgesteld aan 3 zijden Definitie van de gebruikte afmetingen voor verschillende balktypes deff  d1 + 0,5 d2

17 Nazicht met tabellen Balken
Statisch opgelegde balken in gewapend en voorgespannen beton

18 Nazicht met tabellen Kolommen
Methode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400 Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 40 mm 4 langswapenigen 8 langswapeningen Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton

19 Nazicht met tabellen Kolommen Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7
Methode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400 Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 50 mm 4 langswapenigen 8 langswapeningen Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton

20 Nazicht met tabellen Kolommen Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7
Methode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400 Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 60 mm 4 langswapenigen 8 langswapeningen Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton

21 Nazicht met tabellen Wanden Dragende wanden in gewapend beton

22 Brandweerstand holle vloeren
Tabellen Minimum plaatdikte en asafstand wapening voor isostatisch opgelegde holle vloeren

23 Nazicht brandweerstand
Eenvoudige berekeningen Temperatuurcurven voor verschillende types geprefabriceerde elementen Ribbenvloeren I - balken Rechthoekige balken

24 Nazicht door berekening
 Gereduceerde betondoorsnede Alleen de doorsnede < 500°C wordt gebruikt in de berekening Berekening volgens de breukmethode Temperatuur- gradient 500 °C Beton Materiaalsterkte functie van de temperatuur Staal

25 Brandweerstand holle vloeren
Analyse door berekening Temperatuurcurves / asafstand wapening Berekeningsmodel voor de brandweerstand volgens de breukmethode Om een goede brandweerstand te bekomen zijn verbindingen met de oplegconstructie essentiëel Kettingwapening ø 12 mm Brandbescherming is noodzakelijk

26 Nazicht brandweerstand
Brandproeven  ISO tijd - temperatuurcurve  Normale belastingen  Statisch opgelegde elementen TT-element na 150 minuten ISO-brand Temperatuur Tijd - uren

27 Brandproef op een prefabhal
Details gebouw en brandlast Schets binnenzicht zonder tussenvloer kg hout per m² Buitenzicht gebouw Binnenzicht met tussenvloer

28 Brandproef op een prefabhal
Proefresultaten Op het einde van de brand Tijdens de brand Vervorming dakbalk Temperatuurverloop tijdens de brand

29 Brandweerstand verbindingen
Zelfde principes als constructieve componenten:  Minimum afmetingen  Voldoende betondekking op de wapeningen  Brandbescherming van blootgestelde metalen details  Grote vervormingen mogelijk maken Metalen verbindingen moeten tegen brand beschermd worden Deuvelverbindingen vereisen gewoonlijk geen speciale maatregelen tegen brand