BEREGNINGER MED CRC I2®

Hvordan laver du dine egne beregninger af elementer i UHPC?

BEREGNINGER AF UHPC-ELEMENTER

Hvordan du laver dine egne beregninger af elementer baseret på et materiale, der ikke er dækket af de fleste koder. Det korte svar er, at du ikke gør det...

De fleste koder, inklusive EuroCode, giver dig mulighed for at afvige fra standardmaterialerne og beregningsprincipperne, forudsat at du kan dokumentere, at ydeevnen i forhold til sikkerhed og overordnet adfærd er i overensstemmelse med de principper, der er angivet i koderne.

Dette er tilfældet for ultra højstyrkebeton (UHPC) CRC i2®, og hvorfor vi i Hi-Con er i stand til at beregne belastningsbærende strukturer ved hjælp af det.

Gennem omfattende og grundig dokumentation, herunder accelereret og fuldskalatestning, er både statisk og dynamisk adfærd samt holdbarhed og brandadfærd blevet bestemt for CRC, hvilket fører til udvikling af en designguide til CRC i2®, der anvendes internt på Hi Con.

Alligevel kræver det at kende grænserne - hvad der vil fungere eller ikke fungere, fra produktion til installation, og sidst til serviceniveau - det kræver mere end “blot” designguiden, og derfor er alle ingeniører hos Hi-Con grundigt uddannet i komplikationerne ved banebrydende UHPC anvendelse - dette er en af hovedårsagerne til, at Hi-Con foretager alle beregninger internt.

Men bortset fra nødvendigheden af praktisk erfaring, bare med fokus på statiske beregninger i henhold til EuroCode, bør tre områder nævnes, hvor den omfattende dokumentation af CRC i2® er særlig vigtig.

Du kan læse mere om ultra højstyrkebeton i linked nedenfor:

Hvad er ultra højstyrkebeton?

TRYKSTYRKE

EN 1992-1-1 tillader trykstyrke op til 90 MPa (baseret på 150x300 mm cylindre). Dette overskrides af flere såkaldte UHPFRC-materialer, herunder UHPC CRC, og kræver naturligvis omfattende dokumentation for at dokumentere niveauet og konsistensen af styrke.

Desuden kræves yderligere ekstraordinær test og dokumentation for at afvige fra reduktionsfaktoren ƞ beskrevet i EN 1992-1-1 afsnit 3.1.7. Faktoren tager øget skørhed i betragtning som en funktion af højere styrke, og betyder, at f.eks. en 90 MPa karakteristisk trykstyrke reduceres med 20% til en karakteristisk beregningsværdi på 72 MPa. Designværdien - afhængigt af NAD - reduceres typisk fra 60 (90) til 48 (72) MPa.

CRC i2® er dokumenteret til at udvise en robust og duktil adfærd og er derfor designet med ƞ 1,0.

HOLDBARHED

UHPC bruges typisk til at skabe slanke strukturelle design med begrænsede tværsnitsdimensioner. For at gøre det effektivt er det nødvendigt at reducere behovet for dæklagstykkelse sammenlignet med de værdier, der er angivet i EN 1992-1-1, afsnit 4.4.1. For at undgå armeringskorrosion skal betonen være ekstremt tæt, og det skal dokumenteres, at både kulsyre og kloridindtrængning i belastet tilstand er passende langsom.

Dokumentation i en belastet tilstand er vigtig, fordi det med slanke strukturer udsættes for forholdsvis høje spændingsbelastninger og dermed er signifikant bøjningsspænding nødvendigt for at dokumentere effektiv revneregulering og at dokumentere, hvordan mikrorevner påvirker kulsyre og kloridindtrængning.

BRANDMODSTAND

I flere aspekter kan UHPC udvise ringere ydeevne end ildeksponering sammenlignet med almindelig beton. Et af disse aspekter er eksplosiv spalling (se EN 1992-1-2, afsnit 6.2), som det blev observeret på eksempler som Great Belt Link tunnelbeton og Den Engelske Kanaltunnel. Når meget tæt beton opvarmes hurtigt, dannes der damp indeni, der ikke kan slippe hurtigt nok, og der opbygges derfor meget højt internt tryk, der kan føre til eksplosiv spaltning.

Hvis materialets trækstyrke er høj, kan det tryk, der opnås inden frigivelsen, generere relativt kraftige eksplosioner. Derfor er det meget vigtigt at have tilstrækkelig viden om parametre såsom kritisk fugtindhold, permeabilitet og trækstyrke for en bestemt beton under særlige brandeksponeringsforhold (f.eks. spændingsniveauer).

Også meget tæt beton med lavt vand / pulverforhold, og stålfibre som UHPC CRC i2® leder varme lettere end almindelig beton og har en lavere varmekapacitet. På den anden side udviser de ofte bedre resterende træk- og trykstyrker ved forhøjede temperaturer.

Denne balance mellem modsatrettede egenskaber understreger, hvor vigtigt det er at dokumentere materialegenskaber gennem faktisk brandtest, før UHPC-materialer anvendes i et strukturelt branddesign.

UHPC CRC i2® er blevet testet i adskillige brandtest i fuld skala under forskellige forhold, såvel som at blive udsat for et par faktiske brande (selv en dårlig situation kan give værdifuld information). I modsætning til de fleste konventionelle betontyper ved vi, hvordan CRC i2® opfører sig i en brandsituation.

SÅ HVORDAN BEREGNER JEG UHPC-ELEMENTER ALENE?

For at opsummere det er det ikke let at bruge et materiale, der ikke er dækket af koderne - det kræver en masse dokumentation og viden samt erfaring - du skal vide, hvad der er OK, og hvad der ikke er. Især fordi den faktiske dimensioneringsfaktor ved brug af UHPC er Eigen-frekvens, afbøjning - både kort og lang sigt - og revnerisiko og -reduktion. Dette er nogle af de sværeste parametre, der skal beregnes og modelleres nøjagtigt, og i høj grad er vi hos Hi-Con afhængige af den meget lange track record (se Bendts blogpost) og de akkumulerede empiriske data for en lang række element- og load cases for at sikre, at elementerne fungerer som ønsket.

Som en konsekvens beregnes og dimensioneres UHPC CRC i2®-elementer udelukkende af Hi-Cons egne ingeniører og udvalgte uddannede samarbejdspartnere.

Så hvis du har spørgsmål eller en forespørgsel til et potentielt projekt - tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt os her