Ct1402 3-rekenen aan-onderwaterbeton_met_vezels

thema

Rekenen aan onderwaterbeton met vezels2 201452

thema

Rekenen aanonderwaterbeton met vezels

Op steenworp afstand van de Martinitoren wordt gebouwd aan het Groninger

Forum een indrukwekkend gebouw dat ruimte moet bieden aan diverse culturele

activiteiten Ondergronds komt een vijflaagse parkeergarage met een aantal

interessante innovaties in de betonconstructie

1

Rekenvoorbeeld van de staalvezelversterkte onderwaterbetonvloer in het Groninger Forum

Rekenen aan onderwaterbeton met vezels 2 2014 53

100 m

44 m

diepwand

Tubex-paalGewi-paal

45 m

diepwandTubexGewi

17 m

OWB-vloer

diepwand

Het Groninger Forum wordt gekenmerkt door onder meer de toepassing van staalvezelversterkt onderwaterbeton (SVOWB) funderingspoeren die 3D zijn berekend omwille van de nood-zakelijke slankheid en hybride gewapende parkeervloeren Aan deze onderwerpen wordt aandacht besteed in een drieluik te beginnen met het onderwaterbeton

SVOWB-vloerDe onderwaterbetonvloer bevindt zich circa 17 m onder maai-veld en wordt door 10 m waterdruk opwaarts belast De vloer sluit aan op diepwanden Gewi-palen en Tubexpalen (fig 2 en 3) Doordat de diepwanden en de Tubexpaalgroepen ter plaatse van kernen een relatief hoge stijfheid hebben ten opzichte van de ankerpalen zijn de te verwachten vervormingsverschillen uitzonderlijk groot Bovendien is de aanwezigheid van normaaldrukkracht in de vloer onzeker vooral ter plaatse van de ronde zijde Onder de gegeven omstandigheden is ongewa-pend onderwaterbeton minder geschikt in verband met het brosse scheurgedrag Gekozen is daarom voor staalvezelbeton om scheurvorming tijdens hydratatie leegpompen en de bouw-kuipfase te beheersen

De achtergronden van het rekenen aan staalvezelversterkte onderwaterbetonvloeren en het combineren van rekenregels zijn eerder beschreven in Cement 20133 lsquoStaalvezelversterkt onderwaterbetonrsquo [1] Hierin is het project Groninger Forum globaal beschouwd In het onderhavige artikel wordt de onder-waterbetonvloer als rekenvoorbeeld verder uitgewerkt Tevens wordt een vergelijking gemaakt met ongewapend onderwater-beton

ir Ruud Arkesteijn

ABT

1 Impressie van het Groninger Forum

2 3 Doorsnede Groninger Forum met parkeergarage en plattegrond palenplan

Artikelenserie Groninger ForumDit artikel is de eerste in een serie van drie over het Groninger

Forum In dit eerste deel gaat het over de staalvezelgewapende

onderwaterbetonvloer In de volgende twee delen komen

respectievelijk de poeren en de hybride gewapende parkeervloe-

ren aan bod

CA772001 versus CA772014Het werkelijke ontwerp van de onderwaterbetonvloer van het

Groninger Forum is in 2011 uitgevoerd Hierbij vormde CUR-

Aanbeveling 772001 (CA77) een belangrijke richtlijn Om de

laatste stand van zaken te beschrijven is het rekenvoorbeeld

in dit artikel uitgewerkt op basis van de herziene versie

CA772014 De voornaamste verschillen tussen deze versies

zijn de toegevoegde dwarskrachttoets de strengere ponstoets

voor schotelverankeringen en de mogelijkheid om in de UGT

te rekenen met membraanwerking Toetsing van de water-

dichtheid (BGT) is niet langer een vereiste

Meer over CA77 staat in het artikel lsquoHerziening CUR-Aanbevling

77 (1) Dit artikel is te raadplegen op wwwcementonlinenl

2

3

thema


grote Tubex-paalgroepen

steunpunten

waterdruk q

wk = 99 kNm2

verloop in waterdruk

89 kNm2

rondom lijnondersteuning tpv diepwand

situatie 1 + 2

4 Schaalmodel incl steunpunten en verloop in waterdruk

5 Vervorming SVOWB-vloer voor BGT situatie 1 (a) verplaatsing BGT situatie 2 (b)

verplaatsing UGT situatie met schuiven (c)

de palen in grote palengroepen betekent dit dat de trekcapaci-teit bijna halveertIn verband met tijd- en temperatuureffecten (krimp van beton en hoge ongedraineerde stijfheid van de Potklei) en schijfwer-king is gerekend met een gehalveerde normaaldrukkracht in de vloer Voor het ronde deel is de normaaldrukkracht nage-noeg verwaarloosd omdat een groot deel van de stempeldruk niet de vloer ingaat maar via de ringvormige diepwand wordt rondgeleid (ringwerking)

De axiale veerstijfheden van verschillende typen trekelementen zijn conform CA77 gevarieerd door deze te reduceren (slap) ofwel te vermenigvuldigen (stijf) met een variatiefactor 14 Drie situaties zijn beschouwd (tabel 1)

In de berekeningen wordt gebruikgemaakt van CUR-Aanbeve-ling 772014 (lsquoRekenregels voor ongewapende onderwaterbe-tonvloeren herziene versie hierna CA77) CUR-Aanbeveling 111 (lsquoStaalvezelbeton bedrijfsvloeren op palenrsquo hierna CA111) en Model Code 2010 ([2] hierna MC2010)

Rekenmodel en invoerparametersDe SVOWB-vloer is gemodelleerd als een schaalmodel (fig 4) Hiermee is zowel plaat- als schijfwerking te beschouwen De Tubexpalen zijn primair ontworpen als drukpalen voor de defi-nitieve fase maar fungeren in de bouwputfase als trekelement Voor de opname van opwaartse waterdruk zijn voor de bouw-putfase en de definitieve fase ankerpalen voorzien in een over-wegend regelmatig grid van 27 times 27 m2

De verticale steunpunten van de Tubexpalen zijn als trekpalen bilineair gemodelleerd met een begrensd trekdraagvermogen dat mede gebaseerd is op het kluitgewicht van de palen Voor

Ontwerpparameters rekenvoorbeeld SVOWB ndash vloerdikte en toleranties h

gem = 1000 mm tol

onder = 200 mm

tolboven

= 75 mm tolverankering

= 100 mm

ndash beton C2530 + 35 kgm3 staalvezels van het type

MPZ-HT-5010

ndash waterdruk met verloop wegens helling in middenstuk

qwk

= 86 ndash 99 kNm2 van oost naar west

ndash stramienafstanden Lx = L

y = 27 m L

xmax = 30

ndash axiale veerstijfheden trekelementen kdiepwand

= 200 MNmm1

kTubex

= 100 MNm kGewi

= 58 MNm

ndash stempeldruk en normaaldrukkracht Fstempelk

= 550 kNm1

ΔNrsquo = 275 kNm1

4

5a

5b

5c


6

7

6 Normaaldrukkracht BGT

7 Momentverloop UGT situatie 2

Buiging

Voor het berekenen van de momentcapaciteit MRd met rest-treksterkte zijn rekenregels gegeven in CA111 In figuur 8 is het M-N-Κ-diagram weergegeven voor hmin = 786 mm en Nd = 275 ∙ 09 = 2475 kNm1 Voor beton C2530 zonder staal-vezels volgt dat de momentcapaciteit na scheurvorming dras-tisch afneemt om deze reden dient voor ongewapend beton conform Eurocode 2 (verder EC2) te worden gerekend met de waarde van fctdpl en een ongescheurde elasticiteitsmodulus De resttreksterkte van SVB is duidelijk zichtbaar De lsquogescheurde E-modulusrsquo is berekend op basis van een maximaal toelaatbare buigtrekrek van 01 Volgens de grafiek in [1] behoudt de constructie hiermee een rekenkundige veiligheid van ongeveer een factor 2 in relatie tot mogelijke lsquopull-outrsquo en een factor 4 ten opzichte van de breukrek De bijbehorende momentcapaciteit is 380 kNmm1

De maximaal optredende momentbelasting treedt op langs de oostzijde van de bouwkuip voor SVB volgt MEd = 350 kNmm1 zo blijkt in figuur 4 De momentcapaciteit voldoet Aan de ronde zijde bevat de vloer voldoende momentcapaciteit zonder normaaldrukkracht

Buiging is kritisch voor het rekenvoorbeeld Conform CA772014 zou een ongewapende vloer van 1000 mm ook voldoen op drukboogwerking voor een normaaldrukkracht van N = 275 kNm1 mits de afstand tussen trekpalen maximaal 30 m is Het UGT-principe van drukboogwerking geldt logi-scherwijze ook voor staalvezelbeton Ter plaatse van de ronde

Doordat de diepwand stijf reageert ten opzichte van het trekpa-lenveld is de reactiekracht van de diepwand in situatie 1 en 2 groter gebleken dan de maximale rekenkundige schuifcapaci-teit Om speciale verbindingsmaatregelen (tandverbinding) te voorkomen moet aanvullend het verticale evenwicht van de vloer worden getoetst in geval van schuiven langs de diepwan-den Voor deze UGT-situatie is de lijnvormige ondersteuning ter plaatse van de diepwand vervangen door een verticale neer-waartse reactiekracht ter grootte van de maximaal toelaatbare schuifkracht van 03Fstempeld

Voor de stijfheid van de vloer is conform CA77 gerekend met de nominale vloerdikte van 1000 mm De elasticiteitsmodulus van het beton na scheurvorming is iteratief bepaald in de UGT is gerekend met een E-modulus van 5000 MPa Met schuiven is het beton ongescheurd verondersteld

BerekeningsresultatenFiguur 5 geeft de resulterende vervormingen weer Het verschil in krachtsverdeling tussen de drie situaties is duidelijk waarneem-baarIn de weergave voor normaaldrukkracht in figuur 6 en 7 is het effect van schijf- en ringwerking zichtbaar krimp zou de normaaldrukkracht verder kunnen reduceren Voor buigende momenten in de vloer is de situatie met de grootste krommingen maatgevend dit is het geval voor situatie 2Reactiekrachten in trekelementen zijn niet gepresenteerd Logi-scherwijze is situatie 1 maatgevend voor de reactiekracht in de diepwand en daarmee ook voor dwarskracht in de vloer (FEd = 370 kNm1) De maximale reactiekracht in de Tubexpalen volgt uit situatie 2 en is lager dan het begrensde paaldraagvermo-gen (FEd = 1118 kN) De maximale reactiekracht op de ankerpalen treedt op in de situatie met schuiven FEd = 717 kN

Doorsnedecapaciteiten en toetsingBinnen het rekenvoorbeeld wordt een vergelijking gemaakt tussenndash C2530 onderwaterbeton zonder staalvezels

fctdpl = 096 Nmm2ndash SVB onderwaterbeton C2530 met 35 kgm3 staalvezels

feqm = 35 Nmm2

Tabel 1 Maatgevende situaties

diepwand Tubex Gewi

situatie 1 stijf slap slap

situatie 2 stijf stijf slap

situatie met schuiven (UGT) schuifkracht slap stijf

thema


000 20 40 60 80 100

100

200

300

400

kromming κ [mrad] 10-6

mom

entc

apac

iteit M

Rd [k

Nm

m]

εUGT

= 01 M

Rd = 380 [kNmm]

Egescheurd

= 4664 [MPa]

SVB (UGT)

C2530 (UGT)fctdpl

OWB

hgem

= 1000

OWB

hgem

= 1000d

min = 500

dmin

= 600

tolboven

tolonder

tolverankering

= 100

200

200

75

tolboven

tolonder

tolnokken

= 200

200 75

200

8 Last-vervormingsdiagram onderwaterbeton zonder en met staalvezels incl

materiaalfactoren (UGT)

9 Detaillering verbindingen met Gewi en Tubex

VRdc = vmin middot dmin middot u1

metvmin = 037 Nmm2

dmin = 500 mmu1 = 7380 mm

volgt VRdc = 1347 kN

Volgens CA77 volgt voor schotelverankeringen vanuit [3] een aanvullende reductiefactor kr = 087 Hierdoor reduceert de ponscapaciteit tot 1168 kN

Indien staalvezels worden toegepast kan de toetsing plaatsvin-den conform CA111 De verhoging van de toelaatbare pons-spanning door staalvezels conform CA111 is hierin conserva-tief ingestoken ook zonder toepassing van buigwapening is het veilig om de verhoging van vmin met τ1f in rekening te brengen Hieruit volgt VRdc+f = kr middot (vmin + τ1f) middot dmin middot u1

met

13

13

Nieuwe13 formules13 onder13 tussenkop13 lsquoPonsrsquo13

( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13

Correctie13 formules13

2Edcp

cc min

2 2cvd ctdpl cp ctdpl

09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

Voor yft geldt een waarde van 125 feqk3 is te berekenen met 07 feqm3 Dit resulteert voor het rekenvoorbeeld SVB in

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

VRdc+f = kr middot (vmin + τ1f) middot dmin middot u1 = 1974 kN

zijde kan het drukbogensysteem alleen uitkomst bieden mits wordt gerekend met normaaldrukkracht uit membraanwer-king Voor het rekenvoorbeeld is deze bijdrage conform CA772014 zeer klein omdat membraandrukkracht voor diepe bouwkuipen moet worden gereduceerd met de factor αrN

PonsPons wordt geiumlnitieerd door buiging Dit bezwijkmechanisme is uitvoerig toegelicht in het artikel in Cement 20133 [1] Staal-vezelbeton vertoont wanneer deze puntvormig wordt belast of ondersteund buigtaai gedrag (zie B-III in figuur 2 in [1]) De ponscapaciteit wordt hierdoor verhoogd Voor het rekenvoorbeeld wordt de schotelverbinding doorgere-kend Een diepteligging van de schotelverankering van 200 mm resulteert in een rekenhoogte van de ponskegel dmin van 500 mm (fig 6) Met een schoteldiameter 350 mm volgt op basis van EC2

8

9a 9b


000

050

100

150

200

250

toets A toets B1 toets B2 toets B3 toets C

dwarskrachtbuigingverbindingtrekpalen

toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB

10 Overzicht unity checks voor rekenvoorbeeld (belastingcapaciteit)

rekenregels vanuit CA772001 is de betondrukspanning onder de schotelsnokken niet maatgevend boven pons

DwarskrachtToetsing op dwarskracht in CA772014 is gebaseerd op EC2 Voor ongewapende en lichtgewapende constructies gelden artikel 62 (afschuifbuigbreuk) en hoofdstuk 12 (afschuiftrek-breuk) uit EC2 Voor het rekenvoorbeeld met C2530 volgt voor een ongescheurde doorsnede met hoofdtrekspanning lt fctdpl

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

VRdc = fcvd hmin = 868 kNm1

Vanwege bros bezwijkgedrag van ongewapende constructies moet conform hoofdstuk 12 van EC2 worden gerekend met een factor k van 15 op de optredende dwarskracht

Voor SVB wordt ook zonder toepassing van wapeningsstaven de verhoging van de maximaal opneembare schuifspanning (fcvd = τ1) met τ1f volgens CA111 voldoende veilig geacht voor onderwaterbetonvloeren Uit CA111 volgt

τ1f = kh ∙ τfd

waarinkh = 16 minus h ge 1

τfd is gelijk aan de waarde voor pons Voor onderwaterbeton-vloeren met hmin gt 600 mm geldt per definitie kh= 10 Dit resulteert voor het rekenvoorbeeld SVB in

τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2

VRdc+f = τu middot hmin = 1061 kNm1

Bij een berekening op basis van een gereduceerde elasticiteits-modulus wordt ook met staalvezels aanbevolen de waarde voor de factor k voor dwarskracht op 15 te handhaven Toet-sing van de dwarskracht is niet kritisch voor het rekenvoor-beeld

Vergelijking rekenregelsIn tabel 2 is een vergelijking gemaakt van de doorsnedecapaci-teiten van onderwaterbeton zonder en met staalvezels op basis van voorgaande berekeningen In figuur 10 zijn ter vergelijking de resulterende unity checks weergegeven voor de diverse toet-

MC2010 biedt de mogelijkheid zowel ongewapende als vezelge-wapende constructies te beoordelen Bovendien is de ponsca-paciteit in MC2010 een functie van de rotatiebuiging in het ponsgebied Hierdoor wordt het werkelijke bezwijkmecha-nisme beter gemodelleerd omdat een ongescheurde doorsnede namelijk meer ponscapaciteit heeft dan een sterk geroteerde doorsnede Dit principe wordt bevestigd door het ponsonder-zoek uitgevoerd aan de TU Delft Berekeningen volgens MC2010 zijn niet gepresenteerd maar voor het rekenvoorbeeld volgt dat een halvering van de lokale rotatie in de UGT resul-teert in een verhoging van de ponscapaciteit met circa 50 Indien aanvullend de verhoging met VRdf in rekening wordt gebracht neemt de ponscapaciteit toe met meer dan 100

De lsquofull scalersquo bezwijkproeven aan de TU Delft [3] geven echter ook aan dat specifiek voor het toepassingsgebied van onderwa-terbetonvloeren de ponscapaciteit voor relatief dikke ongewa-pende vloeren met een schotelverbinding te gunstig wordt bena-derd door EC2 In hoeverre de waarde voor VRdf hierdoor wordt beiumlnvloed is vooralsnog in onvoldoende mate bekend Veilig-heidshalve wordt door de auteur aanbevolen om naast handha-ving van kr en de aanvullende belastingfactor van 125 voor bros bezwijken de waarde van τ1f te begrenzen op 50 Dit geeft

VRdf = kr middot (vmin + 05 τ1f) middot dmin middot u1 = 1571 kN

Pons is voor het rekenvoorbeeld enigszins kritisch voor C2530 SVB voldoet met enige marge De nokverbinding met Tubexpalen is minder kritisch omdat hiervoor de factor kr niet in rekening hoeft te worden gebracht In tegenstelling tot de

Tabel 2 Overzichtstabel capaciteit rekenvoorbeeld zonder en met staalvezels (UGT)

C2530 SVB

momentcapaciteit MRd

131 kNmm1 380 kNmm1

elasticiteitsmodulus E 29 000 MPa 4664 MPa

ponscapaciteit VRdc(+f )

EC2 1347 kNCA77 1168 kN

CA77+CA111 1974 kNVeilig 1571 kN

dwarskrachtcapaciteit VRdc(+f )

868 kNm1 1061 kNm1

10

thema


11 BIM-model Groninger Forum

economisch ontwerp Met de publicatie van CA772014 kan voor dergelijke complexe bouwputten een ongewapende vloer ook technisch en economisch haalbaar zijn

Het na-scheurgedrag heeft in het ontwerp een significant effect op de toetsing van momentcapaciteit pons en dwarskracht Van groot belang is dat staalvezels ook de robuustheid vergro-ten met betrekking tot waterdichtheid en belastingswisselingen in de bouwkuipfase Paalmisstanden en belastingen uit bouw-kranen in de uitvoering zijn hierdoor minder kritisch Boven-dien is het risico op lekkages en watervoerende krimpscheuren geminimaliseerd en is het mogelijk gemaakt om hybride gewa-pende poerconstructies te integreren Met betrekking tot laatst-genoemde aspecten heeft staalvezelbeton zijn meerwaarde aangetoond voor Groninger Forum

LiteRAtuuR

1 Arkesteijn R Menting M Staalvezelversterkt onderwaterbeton

Cement 20133

2 CEB-FIB Model Code 2010 ndash 2013 ISBN 978-3-433-03061-5

3 Braam R Veen C van der Boer A de Trekelementen in

onderwaterbetonvloeren Cement 20133

4 Arkesteijn R Dimensionering van onderwaterbetonvloeren

Afstudeerrapport maart 2012

5 Hagenaars P Galjaard J Veen C van der Herziening CUR-

Aanbeveling 77 (1) Cement 20133

PRojectgegevens

opdrachtgever Gemeente Groningen

architect NL Architects

projectmanagement Twynstra Gudde

bouwkunde ABT

constructie ABT

civiele techniek ABT

installaties Huisman amp Van Muijen

bouwfysica DGMR

hoofdaannemer BAM Utiliteitsbouw

directievoering ABT

onderaannemer civiel BAM Speciale Projecten

singen Noot dat toets B2 enof B3 alleen voldoen voor het rekenvoorbeeld voor het ronde deel (met normaaldrukkracht kleiner dan 200 kNm1) is dit niet het geval

Voor Groninger Forum zou een ontwerp van een ongewapende onderwaterbetonvloer conform CA772001 praktisch niet moge-lijk zijn als de normaaldrukkracht wordt verwaarloosd in de ronde zijde Voor een gehalveerde normaaldrukkracht volgt een vloerdikte van minimaal 1500 mm [4] indien de oude water-dichtheidstoets (BGT) buiten beschouwing wordt gelaten zou een vloerdikte van minimaal 1200 mm nodig zijn Boogwerking is kritisch waardoor de afstand tussen trekelementen niet groter mag zijn dan 27 m dit resulteert in meer palen Bovendien zou een kostbare en uitvoeringsgevoelige tandverbinding benodigd zijn om de verbinding met de diepwand te garanderen

Op basis van de rekenregels in de herziene CA772014 wordt een traditionele ongewapende onderwaterbetonvloer econo-misch haalbaar geacht voor het rekenvoorbeeld Pons is kritisch waardoor voor een ongewapende vloer een dikte van minimaal 1000 mm nodig is voor het ronde deel circa 1100 mm

Het ontwerp met staalvezelbeton heeft geleid tot een geoptima-liseerde vloerdikte en een efficieumlnt palenplan Met een dikte van 1000 mm is de onderwaterbetonvloer te beschouwen als robuust Met lokale aanpassing van het palenplan of door te rekenen met membraanwerking wordt een uniforme vloerdikte van circa 900 mm mogelijk geacht

ConclusieHet rekenen aan staalvezelversterkt onderwaterbeton is geen acuterocket-scienceacute Het vraagt wel kennis en bundeling van diverse rekenregels CA77 CA111 en voorliggend artikel vormen gezamenlijk een goede leidraad voor een voorlopig ontwerp De keuze voor een staalvezelversterkte onderwaterbeton voor Groninger Forum heeft indertijd geleid tot een maakbaar en

11

Meer informatieBij het artikel op wwwcementonlinenl

staat een link naar een video over de

stort van het SVOWB van het Groninger Forum

Meer weten over dit onderwerp Lees dan ook het

artikel lsquoStaalvezelversterkt onderwaterbetonrsquo Dit

artikel is te raadplegen op Cementonline


100 m

44 m

diepwand

Tubex-paalGewi-paal

45 m

diepwandTubexGewi

17 m

OWB-vloer

diepwand

Het Groninger Forum wordt gekenmerkt door onder meer de toepassing van staalvezelversterkt onderwaterbeton (SVOWB) funderingspoeren die 3D zijn berekend omwille van de nood-zakelijke slankheid en hybride gewapende parkeervloeren Aan deze onderwerpen wordt aandacht besteed in een drieluik te beginnen met het onderwaterbeton

SVOWB-vloerDe onderwaterbetonvloer bevindt zich circa 17 m onder maai-veld en wordt door 10 m waterdruk opwaarts belast De vloer sluit aan op diepwanden Gewi-palen en Tubexpalen (fig 2 en 3) Doordat de diepwanden en de Tubexpaalgroepen ter plaatse van kernen een relatief hoge stijfheid hebben ten opzichte van de ankerpalen zijn de te verwachten vervormingsverschillen uitzonderlijk groot Bovendien is de aanwezigheid van normaaldrukkracht in de vloer onzeker vooral ter plaatse van de ronde zijde Onder de gegeven omstandigheden is ongewa-pend onderwaterbeton minder geschikt in verband met het brosse scheurgedrag Gekozen is daarom voor staalvezelbeton om scheurvorming tijdens hydratatie leegpompen en de bouw-kuipfase te beheersen

De achtergronden van het rekenen aan staalvezelversterkte onderwaterbetonvloeren en het combineren van rekenregels zijn eerder beschreven in Cement 20133 lsquoStaalvezelversterkt onderwaterbetonrsquo [1] Hierin is het project Groninger Forum globaal beschouwd In het onderhavige artikel wordt de onder-waterbetonvloer als rekenvoorbeeld verder uitgewerkt Tevens wordt een vergelijking gemaakt met ongewapend onderwater-beton

ir Ruud Arkesteijn

ABT

1 Impressie van het Groninger Forum

2 3 Doorsnede Groninger Forum met parkeergarage en plattegrond palenplan

Artikelenserie Groninger ForumDit artikel is de eerste in een serie van drie over het Groninger

Forum In dit eerste deel gaat het over de staalvezelgewapende

onderwaterbetonvloer In de volgende twee delen komen

respectievelijk de poeren en de hybride gewapende parkeervloe-

ren aan bod

CA772001 versus CA772014Het werkelijke ontwerp van de onderwaterbetonvloer van het

Groninger Forum is in 2011 uitgevoerd Hierbij vormde CUR-

Aanbeveling 772001 (CA77) een belangrijke richtlijn Om de

laatste stand van zaken te beschrijven is het rekenvoorbeeld

in dit artikel uitgewerkt op basis van de herziene versie

CA772014 De voornaamste verschillen tussen deze versies

zijn de toegevoegde dwarskrachttoets de strengere ponstoets

voor schotelverankeringen en de mogelijkheid om in de UGT

te rekenen met membraanwerking Toetsing van de water-

dichtheid (BGT) is niet langer een vereiste

Meer over CA77 staat in het artikel lsquoHerziening CUR-Aanbevling

77 (1) Dit artikel is te raadplegen op wwwcementonlinenl

2

3

thema



steunpunten

waterdruk q

wk = 99 kNm2


89 kNm2


situatie 1 + 2










gem = 1000 mm tol

onder = 200 mm

tolboven


= 100 mm


MPZ-HT-5010


qwk



y = 27 m L

xmax = 30


= 200 MNmm1

kTubex

= 100 MNm kGewi

= 58 MNm


= 550 kNm1

ΔNrsquo = 275 kNm1

4

5a

5b

5c


6

7



Buiging









feqm = 35 Nmm2


diepwand Tubex Gewi




thema


000 20 40 60 80 100

100

200

300

400


mom

entc

apac

iteit M

Rd [k

Nm

m]

εUGT

= 01 M

Rd = 380 [kNmm]

Egescheurd

= 4664 [MPa]

SVB (UGT)

C2530 (UGT)fctdpl

OWB

hgem

= 1000

OWB

hgem

= 1000d

min = 500

dmin

= 600

tolboven

tolonder

tolverankering

= 100

200

200

75

tolboven

tolonder

tolnokken

= 200

200 75

200





metvmin = 037 Nmm2

dmin = 500 mmu1 = 7380 mm




met

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13


13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




8

9a 9b


000

050

100

150

200

250



toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB




13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




τ1f = kh ∙ τfd



τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2









C2530 SVB


131 kNmm1 380 kNmm1



EC2 1347 kNCA77 1168 kN



868 kNm1 1061 kNm1

10

thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11







thema



steunpunten

waterdruk q

wk = 99 kNm2


89 kNm2


situatie 1 + 2










gem = 1000 mm tol

onder = 200 mm

tolboven


= 100 mm


MPZ-HT-5010


qwk



y = 27 m L

xmax = 30


= 200 MNmm1

kTubex

= 100 MNm kGewi

= 58 MNm


= 550 kNm1

ΔNrsquo = 275 kNm1

4

5a

5b

5c


6

7



Buiging









feqm = 35 Nmm2


diepwand Tubex Gewi




thema


000 20 40 60 80 100

100

200

300

400


mom

entc

apac

iteit M

Rd [k

Nm

m]

εUGT

= 01 M

Rd = 380 [kNmm]

Egescheurd

= 4664 [MPa]

SVB (UGT)

C2530 (UGT)fctdpl

OWB

hgem

= 1000

OWB

hgem

= 1000d

min = 500

dmin

= 600

tolboven

tolonder

tolverankering

= 100

200

200

75

tolboven

tolonder

tolnokken

= 200

200 75

200





metvmin = 037 Nmm2

dmin = 500 mmu1 = 7380 mm




met

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13


13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




8

9a 9b


000

050

100

150

200

250



toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB




13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




τ1f = kh ∙ τfd



τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2









C2530 SVB


131 kNmm1 380 kNmm1



EC2 1347 kNCA77 1168 kN



868 kNm1 1061 kNm1

10

thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11








6

7



Buiging









feqm = 35 Nmm2


diepwand Tubex Gewi




thema


000 20 40 60 80 100

100

200

300

400


mom

entc

apac

iteit M

Rd [k

Nm

m]

εUGT

= 01 M

Rd = 380 [kNmm]

Egescheurd

= 4664 [MPa]

SVB (UGT)

C2530 (UGT)fctdpl

OWB

hgem

= 1000

OWB

hgem

= 1000d

min = 500

dmin

= 600

tolboven

tolonder

tolverankering

= 100

200

200

75

tolboven

tolonder

tolnokken

= 200

200 75

200





metvmin = 037 Nmm2

dmin = 500 mmu1 = 7380 mm




met

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13


13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




8

9a 9b


000

050

100

150

200

250



toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB




13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




τ1f = kh ∙ τfd



τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2









C2530 SVB


131 kNmm1 380 kNmm1



EC2 1347 kNCA77 1168 kN



868 kNm1 1061 kNm1

10

thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11







thema


000 20 40 60 80 100

100

200

300

400


mom

entc

apac

iteit M

Rd [k

Nm

m]

εUGT

= 01 M

Rd = 380 [kNmm]

Egescheurd

= 4664 [MPa]

SVB (UGT)

C2530 (UGT)fctdpl

OWB

hgem

= 1000

OWB

hgem

= 1000d

min = 500

dmin

= 600

tolboven

tolonder

tolverankering

= 100

200

200

75

tolboven

tolonder

tolnokken

= 200

200 75

200





metvmin = 037 Nmm2

dmin = 500 mmu1 = 7380 mm




met

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13


13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




8

9a 9b


000

050

100

150

200

250



toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB




13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




τ1f = kh ∙ τfd



τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2









C2530 SVB


131 kNmm1 380 kNmm1



EC2 1347 kNCA77 1168 kN



868 kNm1 1061 kNm1

10

thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11








000

050

100

150

200

250



toets D1b

C2530 CA772001C2530 CA772014SVB




13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13

13

13


( )

eqk31f fd

f t

21f

018

14018 07 35 025 N mm

14 125

fy

τ τ

τ

= =

sdot sdot= =sdot

13

13


2Edcp

cc min


09 0315 N mm

110Nmm

N NA h

f f f

σ

σ

= = =

= + =13




τ1f = kh ∙ τfd



τ1f = 10 middot 025 = 025 Nmm2

τu = τ1 + τ1f

= 110 + 025 = 135 Nmm2









C2530 SVB


131 kNmm1 380 kNmm1



EC2 1347 kNCA77 1168 kN



868 kNm1 1061 kNm1

10

thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11







thema





LiteRAtuuR


Cement 20133








PRojectgegevens




bouwkunde ABT

constructie ABT



bouwfysica DGMR


directievoering ABT







11







Ct1402 3-rekenen aan-onderwaterbeton_met_vezels

Engineering

Transcript of Ct1402 3-rekenen aan-onderwaterbeton_met_vezels