OPGEVULD STAAT NETJES MAAR MAAKT NIET STERKER

STUDENT IN DE KIJKER

Wat is de invloed van massieve kanalen op de dwarskracht-drukbreukcapaciteit van voorgespannen holle vloerelementen? Dat was de vraag die Iselle De Beuckeleer en Ruben Van Dessel in opdracht van FEBE (federatie van de Belgische prefab betonindustrie) dienden te beantwoorden in hun masterproef Bouwkunde op Campus De Nayer. Wat ze ontdekten, verbaasde menige bouwkundige. Maar het leverde beide studenten wel de Prijs van de Belgische Betongroepering (BBG) en de Willy Asselmanprijs van de campus op.

Iselle De Beuckeleer en Ruben Van Dessel

© Joren De Weerdt

Je hebt ze ongetwijfeld al gezien. De geprefabriceerde betonnen elementen die gebruikt worden als welfsels bij de constructie van gebouwen. Om gewicht uit te sparen zijn ze hol binnenin. Deze holtes vormen kanalen die zich over de hele lengte van het element uitstrekken. Die kanalen maken dat het meeste beton zich in de boven- en onderzijde van het element bevindt, en de voorspanwapening zich voornamelijk aan de onderzijde situeert.

“Voor de buigweerstand is dat een goede zaak”, merkt Iselle op. “Bij de dwarskrachtweerstand liggen de kaarten anders wegens de holle kanalen en het ontbreken van dwarskrachtwapening. Om daaraan te verhelpen worden op de werf de kanalen opgevuld met vers beton, het zgn. tweede fase beton”.

Proefopstelling

In hun masterproef onderzochten Iselle en Ruben het nut van deze opvuloperatie. Of -anders gesteld- hebben de massieve kanalen überhaupt een invloed op de dwarskracht-drukbreuk capaciteit?

“Vreemd genoeg, is hierover de voorbije jaren nauwelijks onderzoek verricht”, zegt Ruben. “Dit maakte ons extra nieuwsgierig, ook al betekende het dat we een hele batterij van tests moesten uitvoeren”.

“De eerste uitdaging bestond erin een optimale proefopstelling te bedenken om een dwarskracht-drukbreuk te creëren”, vervolgt Iselle. “Dus voerden we o.m. een parameterstudie uit om na te gaan welke factoren bevorderlijk zijn voor het gewenste bezwijkmechanisme. Het proefprogramma zelf bestond uit het testen van zes voorgespannen welfsels afkomstig van het bedrijf Ergon. We experimenteerden met drie soorten van proefstukken: twee zonder, twee met twee en twee met drie opgevulde kanalen. Deze welfsels met een lengte van 4m waarvan 3,85m overspanning onderwierpen we in het laboratorium op onze campus aan een driepuntsbuigproef met behulp van een hydraulische vijzel. Videocamera’s waaronder een highspeed exemplaar registreerden hoe er scheuren ontstonden en het patroon dat zich hierbij aftekende. Op basis hiervan konden we het bezwijkmechanisme in kaart brengen”.

Rekenmodel

Wat beide studenten vaststelden, was op zijn minst opmerkelijk. Om te beginnen constateerden ze dat het opvullen van de kanalen de scheurlast niet beïnvloedde. “De experimentele scheurlast bleef schommelen om en bij 310 kN”, aldus Ruben. “De opgevulde kanalen droegen evenmin bij tot een verhoging van de buigstijfheid van het element”.

Maar daar bleef het niet bij. De proefresultaten deden ook de wenkbrauwen fronsen bij het normtechnisch rekenmodel dat in de bouwsector gebruikt wordt. Dat voorspelt namelijk een toename van de drukbreukcapaciteit naarmate er meer kanalen opgevuld worden. “Daar hebben we geen bevestiging voor gevonden”, vervolgt Iselle. “Integendeel, uit onze tests bleek dat bij hoge belasting ook het tweede fase beton zo goed als volledig scheurde. Het evenwicht werd nog enkel in stand gehouden door de wapening. Voor elk van de proefstukken maten we een gemiddelde bezwijklast van 443 kN, onafhankelijk van het aantal opgevulde kanalen. Conclusie: als het erop aankomt om dwarskracht-drukbreuken te vermijden, is het niet nodig om de holtes in de vloerelementen op te vullen”.

Meer onderzoek

“Het feit dat zowel de scheur- als de bezwijklasten opvallend hoger liggen dan wat het rekenmodel voorspelt, is toch wel bedenkelijk”, vindt Ruben. “Je kunt je afvragen of de huidige formules wel geschikt zijn om de scheurlast en de dwarskracht-drukbreuk - weerstand voor voorgespannen welfsels te berekenen. Er is duidelijk meer onderzoek nodig om onze waarnemingen te verifiëren en zo nodig een performanter rekenmodel te ontwikkelen”.

De kans dat het bekroonde duo deze klus zal klaren is klein, zo niet onbestaande. Iselle is inmiddels aan de slag als werfleider bij Groep Van Roey. En Ruben, die volgt in Leuven een bijkomend masterprogramma in Management met de bedoeling snel carrière te maken in de bouwsector. Ook al splitsten de wegen van beide laureaten, ze zijn ervan overtuigd dat hun masterproef een boost heeft gegeven aan hun verdere loopbaan.

Yves Persoons

Interne promotoren prof. dr. ir. Ann Van Gysel, dr. ir. Tom Molkens

Externe promotoren FEBE, Ergon