Rakennesuunnittelijana saatat kysyä itseltäsi, kuinka voit tehdä omat laskelmasi elementeille, jotka on valmistettu materiaalista, jota useimmat koodit eivät kata.
Lyhyt vastaus on: et voi. Sori.
Suurin osa koodeista, mukaan lukien eurokoodit, sallivat poikkeamisen vakiomateriaaleista ja laskentaperiaatteista edellyttäen, että voidaan osoittaa, että turvallisuuteen ja rakenteen yleiseen käyttäytymiseen liittyvä suorituskyky on koodeissa esitettyjen periaatteiden mukainen.
Tämä on tilanne myös CRC i2® -betonin kohdalla, ja mahdollistaa sen, että me Hi-Conilla voimme suunnitella sillä kantavia rakenteita.
Laajan ja perusteellisen, nopeutetut ja täysimittaiset testaukset sisältäneen dokumentaation ansiosta on CRC i2® -betonin sekä staattinen että dynaaminen käyttäytyminen, kestävyys ja palokäyttäytyminen määritetty, mikä on ollut perustana Hi-Conin sisäisen CRC i2® -betonin suunnitteluohjeen kehittämisessä. Katso Bendt Aarupin blogista "Maailman johtava ultrakorkealujuusbetonin osaaja" lisää CRCn alkuperästä.
Vaikka tunnemmekin rajoitukset - mikä toimii ja mikä ei tuotannosta asennuksiin ja ylläpitoon asti - suunnittelu vaatii muutakin kuin "vain" suunnitteluohjeen, ja siksi kaikki Hi-Conin suunnittelijat ovatkin saaneet perusteellisen koulutuksen tämän päivän huipputason ultrakorkealujuusbetonisten sovelluksien hienouksiin. Tämä on yksi tärkeimmistä syistä, miksi Hi-Con tekee kaikki laskelmat itse.
Mutta käytännön kokemuksen välttämättömyyden lisäksi, keskittymällä vain eurokoodien mukaisiin staattisiin laskelmiin (maantieteellisesti alue, jossa eniten käytetään Hi-Conin elementtejä), on nostettava esiin kolme aluetta, joissa CRC i2®:n laaja dokumentointi on erityisen tärkeää:
Puristuslujuus
EN 1992-1-1 sallii maksimissaan puristuslujuuden 90 MPa (150x300 mm sylinteri). Tämän ylittävät useat niin sanotut UHPFRC (ultrakorkealujuuskuitubetoniset) -materiaalit, mukaan lukien CRC i2®, ja se vaatii tietysti kattavan dokumentaation lujuuden tason ja johdonmukaisuuden todentamiseksi.
Lisäksi tarvitaan ylimääräisiä tavanomaisesta poikkeavia testejä ja dokumentaatiota, jotta voidaan poiketa vähennyskertoimesta ƞ, joka on määritetty standardin EN 1992-1-1 kohdassa 3.1.7. Kerroin ottaa huomioon suuremman haurauden korkeamman lujuuden funktiona ja tarkoittaa, että esim. 90 MPa:n ominaispuristuslujuus pienenee 20 % ominaislaskenta-arvoksi 72 MPa. Suunnitteluarvo - kansallisesta soveltamisasiakirjasta (NAD) riippuen - pienenee tyypillisesti 60 (90):sta 48 (72) MPa:iin.
CRC i2®:lle on dokumentoitu sen osoittama luja ja sitkeä käyttäytyminen, jonka vuoksi sen suunnitelussa käytetään ƞ-arvoa 1,0.
Pitkäaikaiskestävyys
UHPFRC-tuotteita, mukaan lukien CRC i2®, käytetään tyypillisesti haluttaessa tehdä hoikkia rakenteita, joiden poikkileikkausmitat ovat pieniä. Jotta tämä voidaan tehdä tehokkaasti, täytyy betonipeitteen paksuutta pienentää verrattuna standardin EN 1992-1-1 kohdassa 4.4.1 mainittuihin arvoihin.
Raudoituksen korroosion välttämiseksi betonin on oltava erittäin tiivistä, ja on oltava dokumentoituna sekä karbonatisoitumisen että kloridien tunkeutumisen kuormitetussa tilassa olevan tarpeeksi hidasta.
Dokumentointi kuormitetussa tilassa on tärkeää, koska hoikilla rakenteilla, jotka altistuvat suhteellisen suurille muuttuville kuormille, ja siten merkittävälle taivutusjännitykselle, on todennettava tehokas halkeamien hallinta ja dokumentoitava, kuinka mikrohalkeamat vaikuttavat karbonatisoitumiseen ja kloridien tunkeutumiseen.
CRC i2® -ultrakorkealujuusbetonin laaja testidokumentaatio osoittaa, että voimme taata sille yli 200 vuoden kestävyyden merivedessä hyvin pienillä betonipeitteillä - jopa vain 10 mm mustillakin raudoitusteräksillä.
Palonkestävyys
Eri näkökohdista arvosteltuna UHPFRC-tyyppisten betonien suorituskyky voi palotilanteessa olla heikompi kuin tavallisen betonin. Yksi näistä näkökohdista on räjähtävän lohkeamisen vaara (katso EN 1992-1-2, kohta 6.2), kuten havaittiin esim. Iso-Beltin tunnelin betonissa ja Englannin kanaalin tunnelissa. Kun erittäin tiivis betoni kuumenee nopeasti, sen sisälle syntyy höyryä, joka ei pääse pois tarpeeksi nopeasti, ja seurauksena on erittäin korkea sisäinen paine, joka voi johtaa räjähtävään lohkeamiseen.
Jos materiaalin vetolujuus on korkea, voi ennen purkautumista saavutettu paine aiheuttaa suhteellisen voimakkaitakin räjähdyksiä. Tämän vuoksi on erittäin tärkeää saada riittävästi tietoa parametreista, kuten kriittisestä kosteuspitoisuudesta, läpäisevyydestä ja vetolujuudesta tietylle betonille tietyissä palo-olosuhteissa (jännitystasot).
Lisäksi erittäin tiivis betoni, jossa on alhainen vesi-sideainesuhde ja teräskuituja, kuten CRC i2®, johtavat lämpöä helpommin kuin tavallinen betoni ja niillä on pienempi lämpökapasiteetti. Toisaalta niillä on taas usein paremmat jäännösveto- ja puristuslujuudet korkeissa lämpötiloissa.
Tämä tasapainoilu vastakkaisten ominaisuuksien kanssa korostaa sitä, kuinka tärkeää on todentaa materiaalin ominaisuudet palotesteillä ennen UHPFRC-materiaalien käyttöä rakenteellisessa palosuunnittelussa.
CRC i2® -ultrakorkealujuusbetoni on testattu useissa täysimittaisissa palotesteissä erilaisissa olosuhteissa, ja se on altistunut muutamalle todellisellekin tulipalolle (jopa tällainen ikävä tapaus voi antaa arvokasta tietoa). Toisin kuin on tilanne useimpien perinteisten betonityyppien osalla, me tiedämme kuinka materiaalimme CRC i2® käyttäytyy palotilanteessa.
Siis miten lasken CRC i2® -elementit itse?
Yhteenvetona voidaan todeta, että ei ole helppoa käyttää materiaalia, jota koodit eivät kata - se vaatii paljon testausta, dokumentaatiota ja tietoa sekä lisäksi vielä kokemusta - on tiedettävä, mikä on OK ja mikä ei.
Tämä erityisesti siksi, että todelliset mitoittavat tekijät UHPFRC:tä käytettäessä ovat ominaistaajuus, taipuma - lyhyt- ja pitkäaikainen - sekä halkeilu ja sen minimointi. Nämä ovat vaikeimpia tarkasti laskettavia ja mallinnettavia parametreja, mutta me Hi-Conissa voimme suuressa määrin luottaa erittäin pitkällä ajalla karttuneeseen tietoomme (katso Bendt Aarupin blogi), ja meille kokemusperäisesti kertyneeseen dataan lukuisista erilaisista elementeistä ja kuormitustapauksista. Näin voimme varmistua siitä, että elementtimme toimivat halutulla tavalla.
Tämän takia CRC i2® -elementtejä laskevat ja mitoittavat yksinomaan Hi-Conin omat rakennesuunnittelijat ja valitut, meidän kouluttamamme yhteistyökumppanit.
Joten, jos sinulla on kysyttävää tulevaan projektiisi liittyen - älä epäröi ottaa yhteyttä meihin.
(Käännös: JTM/Hi-Con)