Verifikasjon av beregningsmetodikk for fiber- og etteroppspente flatdekker

Abstract

Fiberarmering er et felt innen betongkonstruksjoner med stort potensiale. Dagens bruk begrenser seg derimot ofte til ikke-bærende konstruksjoner som plate på mark og sprøytebetong. Det har vært forskning på bruken av fiber i flere år, og i senere år også hvorvidt bruksområdet kan utvides. En utvikling innen denne forskningen er å kombinere fiberarmering med etteroppspente spennkabler. Kombinasjonen kan gi både tids- og kostnadsbesparelser, samtidig som den bidrar med tilstrekkelig styrke og stivhet til konstruksjonen. Ved Virginia Polytechnic and State University ble det nylig utført en forsøksserie som tester ut denne kombinasjonen. Fire nedskalerte flatdekker i 1/3-skala med ulik armeringutforming ble testet. Formålet var å se om krav til utforming av spennarmerte flatdekker kunne endres. Det ble undersøkt om avstanden mellom spennarmeringskablene kan økes, og i tillegg om fiberarmering kan erstatte dagens krav til minimum stangarmering i betongkonstruksjoner. Denne oppgaven tar for seg en grundig beskrivelse og evaluering av forsøksserien. Resultatene er undersøkt og sett opp imot både norske og amerikanske krav. Videre er det utført en etterberegning av kapasitet med norske metoder for å se om beregningsgrunnlaget stemmer overens med oppførselen til dekkene. Alle løsningene oppførte seg tilfredsstillende både i bruks- og bruddgrenstilstand. Det som var interessant var at dekket som hverken tilfredsstilte krav til utforming av spennkabler eller minimums stangarmering ga tilstrekkelig kapasitet og sto imot størst last av de fire dekkene. Det indikerer at krav i den norske og amerikanske standarden kan endres på. Etterberegning av kapasitet med bruddlinjeanalyse ga gode resultater. Beregningen ga en god representasjon av kapasiteten sammenlignet med den endelige bruddlasten. Rammeanalysen ga en lavere kapasitet enn bruddlinjeanalysen, noe som var forventet.

Fiber reinforced concrete is a field within concrete structures with big potential. It is however not that widely used and is usually limited to slab on ground and non-bearing structures. During the later years there has been carried out more studies that investigate how to develop its potential. One solution is to combine fiber reinforced concrete with post-tensioning. The combination can be both time efficient and provide financial savings, as well as it provides enough strength and stiffness to the structure and improves the sustainability. Virginia Polytechnic and State University recently completed a series of experimental tests that investigated this combination. Four one-third scale models of flats slabs with different reinforcement layout were investigated. One of the main purposes was to see if fiber reinforcement could substitute regular bonded reinforcement, that are required in two-way plates. The second objective was to investigate if a banded tendon layout in both directions in the slab still provides enough capacity to the structure. This assignment gives a thorough description of the experiment and an evaluation of the test results. The results are controlled up against both European and American Standards. Calculations of the test plates were performed to verify if current methods agree with how the test specimens behaved. The experiment gave interesting results. All specimens performed satisfactorily in both service- and ultimate limit state. The fiber reinforced slab, that did not satisfy the required design rules for tendon layout or minimum bonded reinforcement behaved very well. This can be an indicator that some requirements in the American and Norwegian Code could be changed. Calculations using the yield line theory provided a good representation of the capacity of the slabs, compared with the ultimate load. The equivalent frame method resulted in some lower values, which was expected. All specimens had capacity beyond its design strength.