Riss i kantdragere -Observasjoner på bruer i Trondheimsområdet -Resultater fra laboratorieforsøk med fiberarmert betong -Forslag til beregningsmetodikk Elisabeth Leite Skare og Terje Kanstad, NTNU, Institutt for konstruksjonsteknikk 1
Problemet er at Kantdragerne støpes «noen uker» etter hovedkonstruksjonen. Svinn og temperaturbevegelsene i kantdragerne er helt eller delvis fastholdt av konstruksjonsbetongen Riss kan oppstå relativt tidlig, og omfanget øke med tiden I følge Eurocode 2, pkt 2.3.3 (1) skal det tas hensyn til følgene av deformasjon som skyldes temperatur, kryp og svinn i prosjekteringen Men tradisjonell analyse og dimensjonering i bruksgrensetilstanden håndterer ikke dette problemet dvs vi mangler egnete metoder Oppdrag i varige konstruksjoner + videreføring i BIA-prosjektet DACS, og Elisabeth s prosjekt og masteroppgave 2
Kartlegging av riss i kantdragere - Bro over E6 på Moholt - Rotvollbrua (Bananbrua) - Bro ved Hank Sport - Pirbrua - Strindheimkrysset (Sirkus) - Ceciliebrua (Sykehusbrua) - Tresfjordbrua 3
4 Bro over E6, Moholt (Byggeår ca 1991)
Bro over E6, Moholt (Byggeår ca 1991) Plastisk svinn riss og fastholdingsriss Fastholdingsrissene: Gjennomsnittlig rissvidde: 0,22mm Maksimal rissvidde: 0,7mm Gjennomsnittlig rissavstand: 371mm 5
Rundkjøring, Strindheimkrysset (ved Sirkus) Synlig vegg som er fastholdt av et massivt dekke (2011) Gjennomsnittlig rissavstand: 0,49m Maksimal rissvidde: 0,45mm 6
Utside, Strindheimkrysset 7 Gjennomsnittlig rissavstand: 0,49m Maksimal rissvidde: 0,45mm Omfanget må ha økt etter overdragelsen
8
Tresfjordbrua (Romsdal) Under bygging Maks. rissvidde: 0,6mm Gj.snittlig rissvidde i mest rissutsatt område: 0,35mm 9
10 Laboratorieforsøk
11 Belastning (volumendringer) 1- Avkjøling av kantdragerne i herdefasen 2- Autogent svinn i kantdragerne 3- Oppvarming av hovedplata med varmekabler
ΔT max 16 C 0,14 12 Autogent svinn 0,05
13 ΔT max 34 C 0,30
Nøkkeldata for betongen: -Brubetong fra COIN FA3.1: Rissfrie konstruksjoner -w/b=0,4 -Litt justert (økt finstoff+vann) Concrete 1: Traditional reinforcement Concrete 2: Steel fibres, L=60mm (volume fraction 0.4%) (not successful) Concrete 3: Polymer fibres (volume fraction 0.7%) Concrete 4: Steel fibres, L =60mm (volume fraction 0.4%) 14
Referansebjelke Toppflate Sideflate 15
Polymerfiber Stålfiber 16
17
Virkemåte og beregningsmetode Fastholdingsgrad, R: E A R gammel konstruksjon E A kant kant E A gammel konstruksjon 1,0 Sammentrekning Strekkspenning Sammentrekning Trykkspenning 18
Beregning av spenninger før opprissing: I herdefasen: σ 1 = R (ε AD + α T k ΔT cool ) E eff1 Etterpå: σ 2 = R (Δ ε CS + α T ΔT døgnvariasjon ) E eff2 For å unngå riss helt må: σ 1 +σ 2 < f t Hvis det risser er omfanget av opprissing avhengig av summen av fastholdte tøyninger: R (ε AD + α T k ΔT cool + Δ ε CS + α T ΔT døgnvariasjon ) 19
Beregningsmetoder etter opprissing Rissvidde = Armeringstøyning x Rissavstand Begge reduseres med økende fiberinnhold Et røft overslag med fib Model Code 2010 gir 40-50% reduserte rissvidder dersom 40kg stålfiber tilsettes i tillegg til vanlig armering Men regnemodellen i fib Model Code 2010 dekker ikke vårt tilfelle helt 20
21 Regnemodell for fastholdingsriss foreslått av Ingemar Løfgren (Thomas Concrete Group/ TUChalmers)
3 formler som kombineres i et regneark: Fastholdingsgrad, svinn + temperaturtøyning, kryptall, armeringsmengde (og dimensjon), restfasthet fra fibrene inngår i modellen Rissavstanden må bestemmes uavhengig 22 Uttesting / evaluering av modellen pågår
Foreløpige beregningsresultat for lab-forsøket: Tradisjonelt armert: Rissavstand=500mm Armeringsspenning=215MPa Rissvidde =0,15mm Stålfiberarmert: Rissavstand=150mm Armeringsspenning=90MPa Fiberbetongens rest-styrke=1,5mpa Rissvidde =0,04mm 23
Utprøving av fiberbetong i kantdragerne på ei virkelig bru Gangbru i prosjektet Sandved Hove i Sandnes SVV-Region Vest, Skanska, Velde Betong, NTNU,. 4 alternative løsninger, tradisjonelt armert, galvanisert stålfiber, polymerfiber og kompositt basaltfiber (Minibars) 24
Oppsummering og konklusjoner Rimelig vellykket og lovende lab-test med bruk av fiber i kantbjelker er gjennomført Løsningen prøves ut for ei gangbru i SVV Region Vest Videre arbeid med beregningsmodellen pågår 25 Plata er overtatt av E39/DACS for mer inngående studier av rissene
Takk til: Varige konstruksjoner Betonglab en ved NTNU v/ove Loraas, Steinar Seehuus PhD Giedrius Zirgulis og Dirk Schlicke TUGraz 26