ontwerpen van constructies in prefabbeton
DESCRIPTION
ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN PREFABBETON. L es 10 Brandweerstand. Basisvereisten. De brandweerstand van een constructie wordt bepaald volgens de volgende criteria: Stabiliteit “R”: dragende functie - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Les 10 : Brandweerstand
ONTWERPEN VAN CONSTRUCTIES IN PREFABBETON
Les 10Brandweerstand
Les 10 : Brandweerstand
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..
Les 10 : Brandweerstand
Brandacties
Thermische en mechanische acties
Reductie van de materiaaleigenschappen in functie van de temperatuur Thermische uitzettingen
Les 10 : Brandweerstand
Reductie materiaaleigenschappen
Beton
Vermindering van de karakteristieke druksterkte
1. Silicium granulaten
2. Kalksteen granulaten
Les 10 : Brandweerstand
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%
Les 10 : Brandweerstand
Voorspanstaal
Vermindering van de karakteristieke sterkte (0,9 fpk)
Reductie materiaaleigenschappen
1. Koud vervormd voorspanstaal (draden en strengen)
2. Gekoeld en getemperd staal (staven)
Les 10 : Brandweerstand
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
Les 10 : Brandweerstand
Thermische uitzetting
Constructief gedrag
Verhinderde thermische uitzetting door omringende constructie
Grote blokkeerkrachten in grotere constructies
Kleine blokkeerkrachten in kleinere constructies
Les 10 : Brandweerstand
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
Thermische uitzetting
bij 120 °C ± 100 mm
Les 10 : Brandweerstand
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
Les 10 : Brandweerstand
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
DrukTrek
Lineaire vervorming van de dwarsdoorsnede
Temperatuurgradiënt
Temperatuur
Les 10 : Brandweerstand
Indirecte thermische acties
Toename van de steunpuntsmomenten bij hyperstatische constructies
De doorbuiging ten gevolge van thermische spanningen doethet steunpuntsmoment bij doorlopende constructies toenemen
Thermische doorbuiging bij isostatisch opgelegde vloeren
Les 10 : Brandweerstand
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
Scharnierende verbinding
Centrale kern
Centrale kern
Scharnierende verbindingen
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht brandweerstand
Volgens Eurocode 2 - deel 1-2 kan de brandweerstand bepaald worden door:
TabellenEenvoudige berekeningenBrandproeven
Les 10 : Brandweerstand
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
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
Balken blootgesteld aan 3 zijden
Definitie van de gebruikte afmetingen voor verschillende balktypes
deff d1 + 0,5 d2
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
Balken
Statisch opgelegde balken in gewapend en voorgespannen beton
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
KolommenMethode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 40 mm
4 langswapenigen 8 langswapeningen
Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton
0
30
60
90
120
150
180
210
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective length
Rfi
(min
)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=40 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=40
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=40 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=40
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=40 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=40
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=40 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=40
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=40
0
30
60
90
120
150
180
210
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective length
Rfi
(min
)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=40 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=40
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=40 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=40
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=40 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=40
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=40 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=40
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=40
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
KolommenMethode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 50 mm
4 langswapenigen 8 langswapeningen
Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton
0
30
60
90
120
150
180
210
240
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective length
Rfi
(min
)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=50 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=50
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=50 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=50
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=50 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=50
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=50 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=50
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=50
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective lengthR
fi (m
in)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=50 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=50
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=50 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=50
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=50 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=50
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=50 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=50
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=50
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
KolommenMethode A voor kolommen 300/300, 300/400 en 400/400Belastingsgraad μfi = 0,2 ; 0,5 ; 0,7 Betondekking 60 mm
4 langswapenigen 8 langswapeningen
Kolommen met rechthoekige of ronde doorsnede in gewapend beton
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective length
Rfi
(min
)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=60 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=60
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=60 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=60
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=60 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=60
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=4 a=60 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=4 a=60
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=4 a=60
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
3 4 5 6 7
L (m) = actual length = 2 x effective length
Rfi
(min
)
b=300 h=300 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=60 b=300 h=300 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=60
b=300 h=300 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=60 b=300 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=60
b=300 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=60 b=300 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=60
b=400 h=400 mufi=0.2 fc=50 n=8 a=60 b=400 h=400 mufi=0.5 fc=50 n=8 a=60
b=400 h=400 mufi=0.7 fc=50 n=8 a=60
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht met tabellen
Wanden
Dragende wanden in gewapend beton
Les 10 : Brandweerstand
Brandweerstand holle vloeren
Tabellen
Minimum plaatdikte en asafstand wapening voor isostatisch opgelegde holle vloeren
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht brandweerstand
Eenvoudige berekeningen
Temperatuurcurven voor verschillendetypes geprefabriceerde elementen
I - balken
Rechthoekige balken
Ribbenvloeren
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht door berekening
Gereduceerde betondoorsnede
Alleen de doorsnede < 500°C wordt gebruikt in de berekening
Berekening volgens de breukmethode
Temperatuur- gradient 500 °C
Materiaalsterkte functie van de temperatuur
Beton
Staal
Les 10 : Brandweerstand
Brandweerstand holle vloeren
Analyse door berekening
Temperatuurcurves / asafstand wapening
Berekeningsmodel voor de brandweerstand volgens de breukmethode
Kettingwapening ø 12 mm
Brandbescherming is noodzakelijk
Om een goede brandweerstand te bekomen zijn verbindingen met de oplegconstructie essentiëel
Les 10 : Brandweerstand
Nazicht brandweerstand
Brandproeven
ISO tijd - temperatuurcurve Normale belastingen Statisch opgelegde elementen
TT-element na 150 minuten ISO-brand
Tem
pera
tuur
Tijd - uren
Les 10 : Brandweerstand
Brandproef op een prefabhal
Details gebouw en brandlast
Schets binnenzicht zonder tussenvloer 125 kg hout per m²
Buitenzicht gebouw Binnenzicht met tussenvloer
Les 10 : Brandweerstand
Brandproef op een prefabhal
Proefresultaten
Op het einde van de brandTijdens de brand
Vervorming dakbalk Temperatuurverloop tijdens de brand
Les 10 : Brandweerstand
Brandweerstand verbindingen
Zelfde principes als constructieve componenten:
Minimum afmetingen Voldoende betondekking op de wapeningen Brandbescherming van blootgestelde metalen details Grote vervormingen mogelijk maken
Deuvelverbindingen vereisen gewoonlijk geen speciale maatregelen tegen brand
Metalen verbindingen moeten tegen brand beschermd worden