Förstärkning av betongplattor, med och utan öppningar

Relevanta dokument
Kolfiberförstärkning, som

Beteende hos samverkansbjälklag med stål och betong utsatta för brand. Enkel dimensioneringsmetod

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

)"-'&/ 4,+67"/,"3& )%# HDB 08 BETON G

Tentamen i Konstruktionsteknik

Boverkets författningssamling Utgivare: Förnamn Efternamn

Konstruktionsteknik 25 maj 2012 kl Gasquesalen

Tentamen i Konstruktionsteknik

CAEBBK30 Genomstansning. Användarmanual

Sammanfattande beskrivning av projektet Reparation och förstärkning av betongkonstruktioner Miljövänlig förstärkning med hjälp av kolfiberkomposit

Sammanfattande beskrivning av projektet Förstärkning av konstruktioner med extern förspänning

UNDERSÖKNING AV PARKERINGSGARAGE, P2. BRF KANTARELLEN. Projektnummer: 40990

Betongbalkar. Böjning. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström. Räkneuppgifter

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

3.3.4 Väv Sammanfattning 31

Exempel på elementplacering, snitt och dimensioneringstabell 42. Planritningar 43. Moment från excentrisk anslutning och kompletterande armering 44

Konstruktiv utformning


Bruksanvisning. Så ska framtiden byggas. Nu också NBI-godkänt för fiberarmerad betong. Kan laddas ned från Godkännandebevis 0204/05

Ytong U-skal Förutsättningar för beräkningar Spännvidd upp till 3,0 m Generellt: Armerad betong:v Stålprofiler:

EXAMENSARBETE. Förstärkning vid håltagning i betongbjälklag

caeec201 Armering Tvärsnitt Användarmanual Eurocode Software AB

Program S3.21 SOFTWARE ENGINEERING AB BYGGTEKNISKA PROGRAM GENOMSTANSNING

Angående skjuvbuckling

Betongkonstruktion Facit Övningstal del 2 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

JACKON KONSTRUKTIONSLÖSNINGAR

Textilarmering, av Karin Lundgren. Kapitel 7.6 i Betonghandbok Material, Del 1, Delmaterial samt färsk och hårdnande betong. Svensk Byggtjänst 2017.


Väggar med övervägande vertikal- och viss transversallast

Avancerade metoder för planering och uppföljning av betongkonstruktioner

Moment och normalkraft

LECA Murverk. Källarytterväggar Dimensioneringsanvisning

Bedömning av kvarvarande bärförmåga hos åldrande betongkonstruktioner

Förstudie till ramprojektet: Utvärdering av tillåten trafiklast. Vägverket 1(9) Avdelningen för bro och tunnel

caeec220 Pelare betong Användarmanual Eurocode Software AB

DYMLINGSSYSTEM DIAMANTHYLSA ALPHAHYLSA PERMASLEEVE TRI-PLATE FÖR PLATTOR PÅ MARK FÖR FRIBÄRANDE PLATTOR SYSTEM MED FYRKANTIGA DYMLINGAR & HYLSOR

caeec204 Sprickvidd Användarmanual Eurocode Software AB

Tentamen i Konstruktionsteknik

Storheden 1:55 Förfrågningsunderlag RAMBESKRIVNING - HUS

Oarmerade väggar utsatta för tvärkraft (skjuvväggar) Stomanalys

EUROKOD , TILLÄMPNINGSDOKUMENT BERGTUNNLAR OCH BERGRUM Eurocode , Application document Rock tunnels and Rock caverns

Bro över Pankens utlopp

PÅLKOMMISSIONEN Commission on Pile Research. Systempålar

Betongbyggnad. VBK020 / 6 högskolepoäng. Preliminärt kursprogram Höstterminen Konstruktionsteknik. Kursprogram VBK

Revidering av Eurokod 2 Betongkonstruktioner EN 1992:2020(?)

LK Våtrumskassett, hörn

Kompletterande Vibrationsmätning, Gällivare 76:1

Beteende hos samverkansbjälklag med stål och betong utsatta för brand. Numerisk parametrisk undersökning av den enkla dimensioneringsmetoden

Övningsuppgifter i betong och armeringsteknik. Formbyggnad

HÖGPRESTERANDE OCH SJÄLVKOMPAKTERANDE BETONG INOM HUSBYGGANDE. - Fältförsök och teoretiska studier av möjligheter och svårigheter

Ytong U-balk Armeringstabeller

Dimensionering i bruksgränstillstånd

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

Siroc isoler-/kantelement

Bromall: Prägling och spjälkning

Livens inverkan på styvheten

Offertförfrågan. Hej!


GLH FÖRTAGNINGSSYSTEM FÖR BETONGKONSTRUKTIONER


caeec240 Grundplatta betong Användarmanual Eurocode Software AB Program för dimensionering av grundplattor m h t stjälpning, marktryck och armering.

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

LK Våtrumskassett, plåt

Innehållsförteckning. Bilagor. 1. Inledning 1

KONSTRUKTIONSTEKNIK 1

Mastrekommendationer. Beträffande stagförankring se TO AF SAMBAND , förrådsbeteckning M , Fundament, bergöglor och stagskivor

I figuren nedan visas en ritning över stommen till ett bostadshus. Stommen ska bestå av

EuroHEK Omega 2000, 4000 och 5000 Sandavskiljare

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

KONTROLL AV GARAGEVÄGG FÖR PÅKÖRNING

Kolfiberförstärkning av betongkonstruktioner med avseende på böjning och tvärkraft. CFRP strengthening of concrete constructions in bending and shear


Dimensionering av byggnadskonstruktioner

Eurocode Software AB. CAEBBK04 Sprickbredd. Användarmanual

caeec212 Hög balk Användarmanual Eurocode Software AB

Först kanske man ska fråga sig

Exempel 11: Sammansatt ram

caeec230 Genomstansning Användarmanual Eurocode Software AB

MIRI FÖRANKRINGSBAND för MIRI fett- och oljeavskiljare

Tobaksmonopolet 3 Tekniskt utlåtande om bevarande av Tengbomhuset

Att koppla visuell inspektion till respons och bärförmåga hos naturligt korroderade armerade betongkonstruktioner

Gyproc DUROnomic Innerväggar med stålstomme


Dimensioneringshjälp vid konstruktion av kolfiberförstärkning på enkelspänd bjälklagsplatta i ett fack

LK Våtrumskassett, förberedd för kakel

Typlösning för åtgärd i skyddsrum. T Ny mindre skyddsplåt i befintlig vägg K

Innehållsförteckning. Bilagor. 1. Inledning 1

Exempel 5: Treledstakstol

TEKNISK BESKRIVNING. E&D Thermogrund. System för platta på mark: Kantelement. Isolering. Golvvärme. Armering. Konstruktionsritningar

Följande ska redovisas/dimensioneras

Innehållsförteckning /rap01nmg/130909

caeec209 Pelartopp Användarmanual Eurocode Software AB Program för dimensionering av pelartopp. Rev C

Betong, normalkraft och moment

Tekniskt Godkännande. Profilerad stålplåt TP128, TP200 med brandmotstånd R15-R60. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (SP SITAC) bekräftar att

MIRI WIRE Förankringssats för MIRI fett- och oljeavskiljare

Reliability analysis in engineering applications

Stomutredning för påbyggnad

caeec205 Stadium I och II Användarmanual Eurocode Software AB

Transkript:

Förstärkning av betongplattor, med och utan öppningar Ola Enochsson 1, Björn Täljsten 1, 2, Thomas Olofsson 1 och Ove Lagerqvist 3 Bakgrund Utvecklingen av kolfiberbaserade produkter för reparation och förstärkning av betongkonstruktioner har möjliggjort nya intressanta lösningar vid reparation, ombyggnad och tillbyggnad av anläggningar och byggnader (ROT), se figur 1. Figur 1. Exempel på användningsområden för kolfiber i ROT projekt, Täljsten (1998). Användningen av kolfiber för att förstärka befintliga väggar och bjälklag av betong vid bl.a. håltagning har blivit ökad både i Sverige och utomlands. Orsaken är att förstärkningsmetoden är yteffektiv dvs. den påverkar inte den närmaste omgivningen i form av ett yttre bärverk som kan hindra verksamheten i byggnaden. Vid håltagningen appliceras/limmas kolfiberväven eller plattorna på den befintliga betongkonstruktionen innan man tar upp hålet, se figur 2. Figur 2. Förstärkning av ett betongbjälklag med kolfiberväv runt öppningen innan en ny öppning görs för ett ventilationsschakt. Foto Björn Täljsten 2002. 1 Luleå tekniska universitet 2 Danmarks Tekniska Universitet, (tidigare vid Skanska Teknik) 3 Skanska Teknik - 1 -

Metoden är också relativt enkel att utföra. Installationskostnaderna är ofta lägre i jämförelse med andra mer traditionella förstärkningsmetoder, speciellt i utrymmen med begränsad höjd. Syfte och avgränsningar Projektet avsåg att bygga upp kunskap, samt att utveckla tekniskt och kostnadseffektiva reparations- och förstärkningsmetoder för befintliga betongkonstruktioner. Visst fokus har lagts på kolfiberförstärkning av plattbjälklag i betong med introducerade öppningar. Syftet har inte varit att utveckla nya material eller system för reparation och förstärkning, utan fokus har legat på förståelse av hur en konstruktion uppför sig efter håltagning, samt hur dess bärförmåga bäst kan återställas. Genomförande Kolfiber används idag för förstärkning av betongplattor speciellt vid håltagningar i många projekt både i Sverige och utomlands, trots att relativt få studier genomförts för att utröna verkningssättet av betongplattor med hål förstärkta med kolfiber runt öppningen. Mängden kolfiber bestäms ofta genom att konvertera den erforderliga mängden stålarmering som är baserad på existerande normer, till exempel BBK04. Figur 3 visar den föreslagna designen av BBK04 och en alternativ design där den borttagna armeringen fördelats till hörnen istället. Introducerad fiktiv öppning i en platta Fördelning av armering enligt BBK 04 ½ + ½ Fördelning av armering testad med försök ½ + ½ Figur 3. Empirisk dimensioneringsmetod enligt BBK 04 för betongplattor med hål. Den nedre figuren visar en alternativ placering där armeringen fördelas i 45 graders vinkel vid hörnen. - 2 -

I det aktuella projektet har ett antal betongplattor med två olika hålstorlekar förstärkt med konventionell armering och med kolfiberväv testat till brott med jämt utbredd last, se figur 4. a) s-45 s-90 s-90,45 b) c-45 c-90 c-90,45 Figur 4. a) Konventionellt armerade betongplattor (BBK04) där förstärkning fördelats till hörn (s-45), längs hålkant (s-90) samt både till hörn och längs hålkant (s-90-45). b) Ekvivalent mängd kolfiberförstärkning fördelat längs hörn (c-45), hålkanter (c-90) samt både hörn och hålkant (c-90, 45). Mängden ekvivalent kolfiberarea (A f ) kan beräknas från formeln: A f 2 Es2 hux = E h x f A s2 Där E s2, A s2 och u är E-modulen, arean samt avståndet från underkant platta till den konventionella armeringen som skall ersättas av kolfiber. E f är kolfiberarmeringens E-modul, h plattans höjd och är x avståndet från plattans överkant till det neutrala lagret. Resultat Figur 5 visar resultaten från testerna på den mindre hålstorleken. Alla försök visar att man uppnår en lika god eller bättre förstärkningseffekt med kolfiberarmering (Sc-45, Sc-90 samt Sc-90,45) jämfört med den armerade plattan (Ss-45). Som referens finns också tester inlagda på en platta utan hål (H) och en platta med hål utan förstärkning (Sw) - 3 -

80 70 Load [kn/m 2 ] 60 50 40 30 Sc-90,45 Sc-90 Sc-45 Sw Ss-45 H 20 10 0 Design load 15 kn/m 2 0 10 20 30 40 50 60 70 Deflection [mm] Figur 5. Resultat från tester på förstärka och oförstärka plattor med kolfiber och konventionell armering, litet hål. Plattorna med kolfiberarmering uppvisar ett något sprödare beteende. Det slutliga brottet i plattorna kom när kolfibern gick av. Numeriska beräkningar har också genomförts och visat god överensstämmelse med testerna se figur 6 och 7. a) Final load step 58,6 kn/m 2, FE analysis 2 3 1 b) Failure load 48,3 kn/m 2, Experiment Figur 6. Jämförelse sprickfördelning i FEM analys och experiment för kolfiberförstärkt platta. Endast en ¼ av plattan är medtagen i analysen p.g.a. symmetri. - 4 -

Figur 7 visar den uppmätta töjningsfördelningen i kolfiberarmeringen jämfört med den numeriska analysen vid olika laststeg. 350 FEM 10 kn/m 2 300 FEM 13.9 kn/m 2 FEM 35 kn/m 2 250 Exp 10 kn/m 2 Exp 13.9 kn/m 2 Strain [μm/m] 200 150 100 Plastic Exp 33.5 kn/m 2 50 0 Cracking Elastic 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Distance, x [m] Figur 7. Uppmätt och beräknad töjning kolfiberförstärkningen vid olika laster. Slutligen har förstärkningsbehovet av ett gårdsbjälklag i ett ombyggnadsprojekt i Vällingby studerats för att ta fram praktiska anvisningar för beräkning av kolfibermängder och placering i kritiska områden, se figur 8 och 9. - 5 -

Figur 8. Ombyggnation av ett gårdsbjälklag i Vällingby. Dom blå väggarna skall ersätta den röda väggen. Figur 9. En 3D vy från beräkningsprogrammet FEM design som visar laster och randvillkor på gårdsbjälklaget efter ombyggnation. - 6 -

Dimensioneringen har gjorts linjärelastisk analys m.h.a. FEM design följande steg: 1. Beräkning av erfoderlig armering i bjälklaget före ombyggnation (moment och stansning) 2. Jämförelse med befintlig armering för bestämning av områden med över- och underkapaciter 3. Beräkning av armeringsbehov p.g.a. ombyggnation (moment och stansning) 4. Beräkning av den ekvivalenta mängden kolfiberarmering från behovet av konventionell armering Figur 10 visar förstärkningsförslaget för gårdsbjälklaget.där kolfiberplattor valdes i y riktningen (CFRP plate visat med rött) och s.k. NSMR stänger i x riktningen (blå). CFRP Plate in secondary direction NSMR in main direction Figur 10. Förstärkningsförslag för gårdsbjälklaget i Vällingby Den slutliga utformningen av förstärkningen blev förändrat då det visade sig att överytan var för dålig för att kunna applicera s.k. NSMR armering. SBUF projektet har bedrivits vid avdelningen för Byggnadskonstruktion vid Luleå tekniska universitet under tiden 2003-2005 där Skanska varit byggindustrins representant i projektet. Projektet finns sammanställt i en licentiatavhandling av Ola Enochsson, CFRP Strengthening of Concrete Slabs, with and without Openings - Experiment, Analysis, Design and Field Application, Licentiate thesis 2005:87 vid Luleå tekniska universitet, http://epubl.ltu.se/1402-1757/2005/87/index.html. Slutsatser Projektet har visat att kolfiberförstärkning med fördel kan användas istället för konventionell armering vid förstärkning av betongplattor både med och utan öppningar, om tillräcklig förankringslängd och vidhäftning kan försäkras. - 7 -

Speciellt kan noteras: Det traditionella sättet att förstärka hål ger högre lastkapacitet i kn/m 2 jämfört med en platta utan hål. Den förenklade metoden att beräkna mängden kolfiber som tagits fram i projektet är på den säkra sidan. Den numeriska analysen visar bra överensstämmelse med försöken. Design av kolfiberförstärkta plattor bör ske med en linjärelastisk metod (t.ex med Finita Element metoden) eftersom kolfibern är linjärelastisk upp till brott. Kolfiber bör förankras på ett sådant sätt att förankringsbrott undviks. Rekommendationer för dimensionering av förankringslängder och metoder för säker förankring (i böjzon) av kolfiberarmering vid förstärkning av betongplattor bör tas fram. Storleksberoendet mellan en öppning och omgivande platta bör undersökas närmare. Finita element modellen som tagits fram i projektet lämpar sig väl för det sistnämnda. Kolfiberarmeringens bidrag till stanskapaciteten bör också undersökas mer. - 8 -