Technologie Stichting STW
Naar rationele ontwerpmodellen voor dilatatievoegen en scheurcontrole in metselwerk
Titel van het onderzoek
Naar rationele ontwerpmodellen voor dilatatievoegen en scheurcontrole in metselwerk (DCT.3406).
Omschrijving van het onderzoek
Scheurvorming door krimpbelemmering staat onbetwist nummer één in de schade top-tien van de Nederlandse bouw. Steenachtige materialen als baksteen, kalkzandsteen en betonsteen kenmerken zich door een relatief hoge krimpmaat in combinatie met een relatief lage treksterkte. Zodra de krimp of thermische afkoeling van muren wordt belemmerd door aangrenzende constructiedelen, zullen trekspanningen optreden die aanleiding geven tot scheurvorming. Dezelfde problematiek treedt op als de muur is onderworpen aan opgelegde vervormingen. bijvoorbeeld uit funderingszettingen of doorbuiging van vloeren. De scheurvorming is ongewenst vanuit esthetisch, constructief en psychologisch oogpunt. Scheuren maken mooie gevels lelijk, beperken de draagkracht en geven de mensen een onveilig gevoel. Constructeurs hebben leren leven met bovenstaand verschijnsel. Men past dilatatievoegen toe, ook wel genaamd schijn- of bewegingsvoegen. Voor de positionering van de voegen worden thans ruwe vuistregels gehanteerd op basis van empirie en ervaring. Dit leidt vaak tot te weinig voegen (scheurschade) of te veel voegen (verstoring architectonisch concept), terwijl extrapolatie naar innovatieve materialen, bijvoorbeeld verlijmd metselwerk, of nieuwe constructietypen zoals diafragmawanden, al snel aanleiding geeft tot problemen.
Dit project beoogt de rationalisering van ontwerpmodellen voor dilatatievoegen en scheurcontrole in de stapelbouw. De methode bestaat uit het numeriek simuleren van scheurvorming, scheurvoortplanting en scheurdoorslag in muren en gebouwen onder invloed van belemmerde krimp en opgelegde vervormingen. De studie is gericht op het kwantificeren van de effecten van randvoorwaarden (sterkte en stijfheid van de omringende vloeren, balken, funderingen), geometrie (muurlengte, -hoogte en -openingen) en materiaaleigenschappen (sterkte, stijfheid en softening). De wetenschappelijke meerwaarde ligt in het gebruik van moderne breukmechanica met softening, wrijving, dilatantie en snap-back gedrag. Een vergelijking wordt getrokken met bestaande vuistregels en analytische rekenregels waarin deze begrippen volledig afwezig zijn. Experimentele micro- en macro-gegevens zijn beschikbaar voor parameter-bepaling en verificatie.
Het utilisatieplan omvat vertaling van de numerieke resultaten naar praktische rekenregels voor scheurgedrag en dilataties. Het eindproduct bestaat uit wetenschappelijk onderbouwde tabellen, grafieken, formules en PC-programmatuur voor benodigde dilataties en te verwachten scheurwijdtes als functie van randvoorwaarden, geometrie en materiaaleigenschappen.
Dit project wordt geïntegreerd in het collectieve CUR-project 'Constructief Metselwerk II'. Deze samenwerking garandeert aansluiting bij het breedst mogelijke draagvlak in de nationale steen- en mortelindustrie.
Resultaten van het onderzoek
In dit STW-PIONIER project worden goede vorderingen gemaakt. Er wordt met succes voortgebouwd op de resultaten uit project DCT.3052 en voor de verificatie van het model worden de experimentele resultaten uit project EBW.3367 gebruikt. De resultaten worden geïmplementeerd in het eindige-elementenpakket DIANA.
Gebruikers
Twee bedrijven, één non-profit organisaties, één ander universiteit en één hogschool.
Projectleider
Dr.ir. J.G. Rots Technische Universiteit Delft Faculteit Civiele Techniek Vakgroep Mechanica en Constructies Postbus 5048 2600 GA DELFT.
Status van het project
Gestart : 01/10/1995 Einddatum : 30/09/1999
Trefwoorden
P Stapelbouwtechnologie, civiele techniek, computational mechanics,
constructie, DIANA, metselwerk, modellering, scheurvorming,
scheurcontrole, dilatatievoegen, breukmechanica.
---
Laatste wijziging: 20-11-1999
Reacties naar webmaster@stw.nl