22 december 2017

Hoogwaardig rekenen aan bollenplaatvloeren

Bollenplaatvloeren… Ze zijn de laatste tijd vaak in het nieuws. Maar de risico’s van (en oplossingen voor) bollenplaatvloeren zijn met hoogwaardige rekentechniek concreet in kaart te brengen! Voor het hoogwaardig rekenen aan dergelijke betonconstructies maakt ABT gebruik van het geavanceerde rekenpakket DIANA. Dit programma maakt het mogelijk om – zowel fysisch als geometrisch – niet-lineair te rekenen aan modellen met 3D volume-elementen. In deze blog neem ik je mee in deze berekeningen!

Bollenplaatvloer
Een bollenplaatvloer is een betonnen vloerconstructie die bestaat uit een prefab onderschil waarop kunststof bollen worden geplaatst voor gewichtsbesparing, met daarop een in het werk gestorte betonvloer. ABT verricht momenteel onderzoek naar dit type vloerconstructie en eventuele versterkingsmaatregelen hiervoor.

Inzicht in constructief gedrag
Om inzicht te krijgen in het constructieve gedrag van een bollenplaatvloer zijn geavanceerde rekenmodellen in DIANA opgezet met 3D volume-elementen. Door gebruik te maken van 3D volume-elementen kan de aanwezigheid – of beter gezegd: de afwezigheid – van de bollen in de vloer nauwkeurig worden meegenomen. Met betrekking tot de materiaaleigenschappen wordt voor het beton gebruik gemaakt van niet-lineair gedrag voor zowel druk als trek. Het beton kan daarbij scheuren volgens het zogenaamde uitgesmeerde scheurconcept (“smeared cracking”).

Afbeelding: 3d weergave van het DIANA model - Blog Kris Riemens

Scheur
Zodra optredende spanningen de treksterkte bereiken, ontstaat een scheur waarbij de spanning niet direct terug valt naar nul maar wel snel afneemt. Daarnaast worden wapeningstaven mee gemodelleerd met niet-lineaire materiaaleigenschappen, zodat ook vloeien van het staal kan optreden – zelfs het aanhechtingsgedrag tussen wapening en beton is mee te nemen in het model. De interactie tussen de schil en de druklaag is met zogenaamde 'interface' elementen te modelleren. Hier zijn verschillende opties mogelijk voor het kiezen van de eigenschappen van de interface, zoals no-tension, coulomb-frictie en discrete cracking. De keuze van materiaalmodel en -eigenschappen bepaalt het gedrag van de voeg onder druk/trek en afschuiving. ABT onderzoekt zorgvuldig welk materiaalmodel het meest geschikt is voor elk te modelleren onderdeel van de constructie.

Stapjes
Vervolgens wordt de belasting in stapjes aangebracht. Bij elke stap wordt – op basis van het evenwicht tussen de elementen – de vervorming van de elementen berekend. Door gebruik te maken van spanning-rekrelaties voor het complete bereik van druk tot trek, is het mogelijk om de spanning in de constructie voor elke rek te berekenen. Het DIANA-model is dus te zien als een virtuele proefbelasting. Het voordeel van deze berekeningsmethode in verhouding tot de gebruikelijke 2D-programma’s is dat er geen formules worden afgeleid om doorsnedecontroles uit te voeren. DIANA voert een integrale controle uit door het controleren van spanningen en rekken. Afgeleiden daarvan – zoals momenten en dwarskrachten die in de gebruikelijke 2D-programma’s worden gecontroleerd – zijn daarom minder relevant, aangezien deze impliciet worden meegenomen in het materiaalgedrag.

Beter begrip, verhoogde veiligheid
Het toepassen van dit soort geavanceerde berekeningen vergt meer tijd, maar heeft als voordeel dat het werkelijke gedrag van de constructie nauwkeuriger in kaart is te brengen. En een beter begrip van het gedrag komt de veiligheid ten goede!

Wil je meer informatie over hoogwaardig rekenen? Neem dan contact op met mij of mijn collega's Mark Verbaten of Johan Galjaard, zodat wij samen met jou kunnen kijken naar de mogelijkheden!

Reacties

Er zijn nog geen reacties

Uw reactie

Deel dit bericht