KU Leuven lovend na studie breedplaten Febe

Meer dan 98% van alle breedplaten die in Belgische vloeren worden gebruikt, dragen in één richting. In die gevallen zijn de voegen tussen naastliggende breedplaten niet-constructieve voegen. De overige 2% zijn constructieve voegen. Dan zijn de vloeren ontworpen om in twee richtingen te dragen. De voegen moeten echter in staat zijn om buigende momenten en dwarskrachten over te dragen. Men spreekt dan van constructieve voegen. Voor het opvangen van die buigende momenten wordt dwars over de voegen koppelwapening aangebracht die overlapt met de wapening in de breedplaten. Bij deze constructiewijze is er bovendien een tendens om fabrieksmatig holtevormers aan te brengen om het eigen gewicht van de vloer te beperken. Op Campus De Nayer (KU Leuven, Departement Burgerlijke Bouwkunde, afdeling Bouwmaterialen en Constructies) werden recent verschillende proefstukken met en zonder holtevormers bij constructieve voegen onderworpen aan een reeks beproevingen om het gedrag van deze constructieve voegen onder buiging te beoordelen. 


Massieve breedplaatvloeren

Om het gedrag onder buiging zo nauwkeurig mogelijk te kunnen beschrijven en zo goed mogelijk met de werkelijkheid overeen te laten stemmen, wordt gebruik gemaakt van een vierpuntsbuigproef. Hierbij wordt een plaat opgelegd op twee steunpunten waarna de vijzelkracht via een systeem van verdeelbalken wordt omgezet naar twee lijnlasten dwars over de beproefde elementen. Met deze proefopstelling treedt er ter plaatse van de voeg een maximum buigmoment op zonder dat er sprake is van een optredende dwarskracht.

De maximale afstand van de eerste tralieligger tot aan de voeg bedraagt in praktijk 400mm. Bij één van de testen werd aan de ene kant van de voeg op 400mm afstand omwille van meetdoeleinden de tralieligger vervangen door draadstangen met een equivalente stijfheid. Aan de ander kant van de voeg werden om dezelfde reden twee tralieliggers vlak naast de voeg aangebracht. Voorafgaand schaalonderzoek op tralieliggers heeft aangetoond dat voor het testen van massieve vloeren de afmetingen van de proefstukken beperkt kunnen blijven. Voor de getoonde testopstelling bedraagt de overspanning 3,19m en de afstand van last tot opleg 450mm. De breedte van het proefstuk is 450mm, de totale dikte bedraagt 230mm en de dikte van de breedplaten 50mm. Het proefstuk is voorzien van één voeg in het midden. De koppelwapening op de breedplaat en de wapening in de breedplaat zijn op elkaar afgestemd om het bezwijken van de koppelwapening ter plaatse van de voeg te garanderen. Het aansluitvlak tussen de breedplaten en de opstortlaag kan als glad beschouwd worden.

Aan de hand van de gemeten materiaalkarakteristieken van het gebruikte beton en het staal werden het breukmechanisme, de vloei- en bezwijklast voorspeld. Met toepassing van de gebruikelijke veiligheidsfactoren en karakteristieke materiaaleigenschappen kan ook de ontwerpwaarde van de bezwijklast in UGT (uiterste grenstoestand) berekend worden. Gedurende de gehele duur van de proef werden geen trekkrachten geregistreerd in de draadstangen (equivalente tralieligger).

De theoretische lijn geeft het voor­spelde gedrag op basis van de principes van NBN EN 1992-1-1 waarbij wordt uitgegaan van een homogene massieve plaat zonder voeg. Bij een vijzellast van ongeveer 150 kN wordt effectief de vloeigrens van de koppelwapening bereikt waarna een horizontaal plateau in het kracht-doorbuigingsdiagram ontstaat.

Na een aantal bevindingen concluderen de onderzoekers dat massieve breedplaatvloeren met constructieve voegen ten behoeve van het ontwerp benaderd kunnen worden als homogene vloeren.


Breedplaatvloeren met holtevormers

Verscheidene testen hebben voor de configuratie van een constructieve voeg tussen twee breedplaten met holtevormers aangetoond dat een beperkte afstand tussen de voeg en de eerste tralieligger een aantal voordelen biedt: de lengte van de koppelwapening blijft beperkt en de invloed op de doorbuiging is verwaarloosbaar. In dat kader kan de TV 223 in herinnering gebracht worden. Voor vloeren die in twee richtingen dragen vindt men hierin de uiterste waarden voor de afstand tussen de voeg en de eerste tralieligger. De constructieve voeg van twee breedplaatvloeren met holtevormers werd getest op ware schaal. Hierbij werd een overspanning van 5,7m aangehouden, een totale plaatdikte van 290mm en een breedte van 2,1m. De afstand van last tot opleg bedraagt ditmaal 1.350mm, de dikte van de breedplaten 70mm. Beide proefstukken zijn voorzien van één constructieve voeg in het midden. De koppelwapening op de breedplaat (9Ø16 BE500, lengte 2.000 mm, geplaatst op afstandhouders van 6 mm) en de wapening van de breedplaat werden ook hier op elkaar afgestemd om het bezwijken van de koppelwapening ter plaatse van de voeg te garanderen. De eerste tralieliggers bevonden zich op een afstand van 90mm van de voeg.

De twee proeven verschillen van elkaar door de oppervlakteruwheid van het aansluitvlak. Zowel een glad als een opgeruwd oppervlak werden getest. De proefstukken lijken iets stijver te reageren dan het theoretische model. Wellicht is dit te wijten aan de vereenvoudiging van de dwarssectie in dat theo­retische model waarbij geen rekening gehouden werd met het gunstige gevolg van de dwarse dammen.

Na een aantal bevindingen concluderen de onderzoekers dat breedplaatvloeren met holtevormers en constructieve voegen ten behoeve van het ontwerp geen bijzondere benadering behoeven. Ze kunnen berekend worden als homogene massieve vloeren met reducties voor eigen gewicht, buigstijfheid en scheurmoment. Zoals bij massieve breedplaatvloeren is bij het gerapporteerde systeem met de juiste detaillering de sterkte van de koppelwapening maatgevend en kan het systeem toegepast worden in vloeren dragend in twee richtingen, zoals vlakke plaatvloeren.


Algemeen besluit

Met het beschikbare arsenaal aan rekenregels en detailleringen kan het gedrag van een breedplaatvloer goed voorspeld en bijgevolg ook goed ontworpen worden. Naar schematisering toe is het ontwerp zoals bij een homogene isotrope vloer aan te bevelen om tot een goede voorspelling van het gedrag en een economisch ontwerp van de structuur te komen. Breedplaatvloeren met holtevormers die voldoen aan bepaalde eisen kunnen eveneens ontworpen worden als massieve vloeren. Overeenstemmende aanpassingen van eigen gewicht, buigstijfheid en scheurmoment zijn dan uiteraard aangewezen.

Meer informatie over deze studie vind je via deze link

Bron: Febe

Deel dit artikel:

Onze partners

GAimage