Transcript Johan Silfwerbrand, CBI

Industrigolv av betong –
Svenska Betongföreningens
betongrapport nr 13
Johan Silfwerbrand
Sv. Betongföreningen, Väst, Gbg 11 sept. 2013
• Industrigolv –
rekommendationer
för projektering,
materialval,
produktion, drift och
underhåll
• Svenska
Betongföreningens
betongrapport nr 13
• Kommittéarbete
2004-2009
Fraktarna, Stockholm, 2001. Foto J Hedebratt.
Innehållsförteckning
1. Kravidentifiering & kravformulering,
upphandling
2. Skador
3. Materialval & materialegenskaper
4. Utförande av industrigolv
Innehållsförteckning (forts)
5.
6.
7.
8.
9.
Drifttagande, drift & underhåll
Platta på mark
Pålunderstödd platta
Pågjutningar
FoU-behov
Innehållsförteckning (forts) – bilagor
A.
B.
C.
D.
Protokollbilaga
Diagram för dimensionering
Beräkning av momentkapacitet
Analys av sprickbildning & beräkning av
sprickbredd vid inverkan av tvång
E. Förslag till översättning av fiberbetongs
böjegenskaper bestämda enligt olika metoder
F. Kontroll av fiberbetong
Rapportens struktur
• Del 1 – kapitel 0 – omfattande
sammanfattning (viktigaste
rekommendationerna, 32 sidor)
• Del 2 – kapitel 1-9 (rekommendationer med
bakgrundstext, förklaringar & figurer, 211 sidor)
• Bilagor A-F (olika hjälpmedel, 52 sidor)
Läsanvisning
• Avsikten med de båda delarna är att alla läser den
omfattande sammanfattningen (kap 0).
• Beställaren kan sedan koncentrera sig på kap 1,
• Materialtillverkaren på 3,
• Entreprenören på 4,
• Brukaren på kap 5 och
• Projektören på kap 1, 3, 6, 7 & 8.
• (Alla bör läsa kap 2 för att undvika skador).
Arbetsgrupp
• Jonas Carlswärd, Betongindustri & LTU (kap 3)
• Jerry Hedebratt, utredningsman, Tyréns & KTH
(kap 2 & 6)
• Bo Malmberg, WSP (kap 1)
• Johan Silfwerbrand, ordf., CBI Betonginst & KTH
(kap 0, 7, 8 & 9)
• Bengt Ström, NCC (kap 4)
• Göran Hällerstål, Färdig Betong & Anjobygg (kap
5)
1
Kravidentifiering,
kravformulering & upphandling
Funktionskrav
•
•
•
•
•
•
•
•
Lastkapacitet
Beständighet
Slitstyrka
Slagstryrka
Jämnhet, buktighet &
lutning
Sprickbegränsning &
fogar
Fuktsäkerhet
Installationer &
ingjutningsgods
• Utseende, kulör
• Dammfrihet
• Täthet för vätska &
gas
• Halksäkerhet
• Rengörbarhet &
hygien
• Gångbehaglighet
• Brandmotstånd &
rökutveckling
Huvudsakliga laster
• Punktlaster från fordon och lagerpallar
• Tvångslaster av förhindrad krympning
Laster
•
•
•
•
Punktlaster från lagerhanteringssystem
Hjullaster från truckar & andra fordon
Linjelaster från väggar
Fördelade laster (t.ex. vid lagring av bulkvaror
som grus & sand)
• Laster av tvång (förhindrad krympning, förhindrad
temperaturrörelse)
• Fem praktiska tabeller ifall beställaren inte kan
ange dem.
Dynamiskt tillskott > 25 %
Beständighet
• Innemiljö är det normala ⇒ karbonatisering.
• Finns fukt & om den varierar ⇒ risk för
armeringskorrosion.
• Hantering av kemikalier kan förekomma.
Beror de på olycka eller är de frekventa?
• Upprepad frostpåverkan sällsynt.
Förslag på exponeringsklasser
Golvets användning
Exp.klass
Obelagt lagergolv med trucktrafik
inne- & utomhus. Omväxlande
fuktighet. Inga tösalter.
Obelagt lagergolv med lastbilar.
Tösalter.
Industrigolv. Varierande fukt.
Hantering av ämnen med pH 5.
XC3
XC3 + XD3
XA2
Täckande betongskikt
• Krav anges i SS 13 70 10.
• Skyddsbehandling kan utnyttjas för att reducera
krav på TB (upp till 10 mm).
• Omslutning av armering vid dmax = 32 mm ⇒ TB
≥ 30 mm.
• Golv på mark: TB ≥ 50 mm.
• Golv på isolering eller folie: TB ≥ 35 mm.
• Fiberbetong: ”Offerskikt” = 5 à 10 mm för
korrosionsrisk. Stor risk: osprucken fiberbetong.
SBF:s golvkommitté föreslår
sprickbreddsklasser
I.
Mycket höga krav på säkerhet mot
uppsprickning. Säkrast med
spännarmering.
II. Sprickbredder som normalt erhålls vid
minimiarmering enligt BBK 04.
III. Krav på begränsning ej nödvändigt annat
än för viss tvärkraftsöverföring.
IV. Konsekvensen av sprickor är försumbar.
Vad krävs för att nå en viss
spricksäkerhetsklass?
Klass
I
II
III
IV
Fri krympning
0,5 ‰
0,6 ‰
0,8 ‰
Inga krav
Armering enl
BBK
½ BBK
Inga krav
Utförandeklass
”Skärpt”
BBK
I
II
II
III
Härdningsklass
4 (70)
3 (50)
3 (50)
2 (35)
(% fcck(28 d))
Armering för högsta klasserna
Klass I: Armering för hela betongtvärsnittet.
Max utnyttjad dragspänning 160 – 280 MPa
beroende på armeringens diameter (enligt
EK 2).
Klass II: Armering för hela betongtvärsnittet.
Max utnyttjad dragspänning följer BBK 04
(420 MPa).
Effektiv betongarea
BBK 04
Hela tvärsnittet
2c + Φ
h
2
Skador
Skador – innehåll
•
•
•
•
•
Vanliga problem
Orsaker till skador
Statistiskt material om skadors förekomst
Kostnader för skador
Reparation av skador
3
Materialval & egenskaper
Markuppbyggnad, schematiskt
Betonggolv
Ev ångspärr/glidskikt
Ev kapillärbrytande skikt
Förstärkningslager
Undergrund
Underbyggnad
Schaktbotten/
sprängbotten
Allmänt
• Fokus bör förskjutas från hållfasthet mot funktion.
• Begränsad krympning & god arbetbarhet normalt
viktigare.
• Viktigt att veta hur förändringar i receptet
påverkar egenskaperna.
• Ökad cementhalt ⇒ högre hållfasthet &
vintergjutbarhet, men större risk för plastiska
krympsprickor & ökat armeringsbehov.
Proportionering
• Lägre vct ger högre hållfasthet, större slitstyrka &
större täthet.
• Om í första hand vattnet reduceras, minskar även
krympningen. Men krympningen sker snabbare.
Betongen blir sprödare. Sprickrisken kan öka.
• Risken för plastiska krympsprickor ökar pga
snabbar uttorkning av ytan.
• vct = 0,55 med c = 325 kg/m3 bra kompromiss.
Begränsa fria krympningen!
• Viktigast: hålla nere vattenhalten.
• Samtidigt: tillräcklig arbetbarhet mht
aktuell produktionsmetod.
• Reducera cement- & sandinnehållet, använd
vattenreducerare eller superplasticerare &
största dmax.
Cement
• Byggcement dominerar kraftigt.
• SH-cement används ibland vid
vintergjutning.
• Anläggningscement för kemiska angrepp,
t.ex. sulfathaltigt processvatten. Även
gynnsamt för lägre krympning,
vakuumbehandling & massiva golv.
Tillsatsmedel
• Flyttillsats mkt vanlig i modern betong. Används
för reducerat vattenbehov. Försiktig användning
vintertid, särskilt vid glättning, då de är
retarderande.
• Krympningskompenserande tillsatsmedel för
expansion under härdningsfasen. Syfte: tryckeller mkt små dragspänningar i (det armerade)
golvet.
• Krympreducerande tillsatsmedel kan minska
krympningen med 40 %.
Fyra tekniska skäl för låg
krympning
1.
2.
3.
4.
Mindre sprickrisk
Mindre sprickvidd
Mindre fogöppning
Mindre kantresning
Mindre krympning ⇒ lägre
spänning ⇒ mindre sprickrisk
ε cs ⋅ Ec
σ t =ψ ⋅
< f ct
1+ ϕ
krympning × styvhet
spänning = tvång ×
1 + kryptal
dragspänning < draghållfasthet
Mindre sprickvidd
w ≈ s⋅εcs
s = sprickavstånd
Foto: A Thorsén.
Mindre fogöppning
w ≈ L⋅εcs
L = fogavstånd
Astra Z, Södertälje, 2002. Foto: J Hedebratt.
∆εcs
Mindre kantresning
δ
a
δ ≈ a2⋅∆εcs/2h
a = upphöjd plattdel
h = plattjocklek
Armering
1.
2.
3.
4.
5.
Nätarmering, stångarmering
Armeringsstöd
Speciella armeringslösningar
Fibrer
Spännarmering
Konventionell armering
• Nätarmering & lösa armeringsstänger
vanligast.
• Armering i underkant ger störst
momentkapacitet i fältmitt.
• Armering i överkant ger dito över pålar & är
mest effektiv som sprickfördelare.
• Dubbelarmering bäst vid stora punktlaster.
• Armeringens läge skall kontrolleras före
gjutning.
Fiberbetong
Ställ krav på fiberbetongen!
• Låga fiberinnehåll ger ingen effekt.
• Man karakteriserar fiberbetong som
sprickhämmande, sprickfördelande &
töjningshårdnade.
• Normalt efterstävas sprickhämmande eller bättre.
• Residualhållfasthetsfaktorn bör då vara minst R10,20
= 60 %.
• Fibertyp, fiberlängd & betongrecept påverkar ⇒
provning normalt säkrast för materialbestämning.
Plastfibrer = något för framtiden?
• Olika material förekommer men polypropylen
dominerar.
• Skilj mellan mikro- (6-12 mm långa) &
makrofibrer (c:a 50 mm).
• Mikrofibrer ger motstånd mot plastiska
krympsprickor & explosiv spjälkning vid brand.
• Makrofibrer kan även ge sprickfördelning.
• Dagens makrofibrer bara hälften så effektiva som
stålfibrer. (> 1 % fibrer kan vara svårt att blanda.)
• Långtidseffekterna måste beaktas.
Spännarmering
• Kan ses som den mest exklusiva lösningen &
säkraste metoden att förhindra uppsprickning.
• Tryckspänningar byggs upp i golvet. De sjunker
då betongen krymper & kryper men kvarstår på
trycksidan.
• Dimensioneringen måste beakta förlusterna.
• Relativt vanligt i USA. Globengolvet svenskt
exempel.
Atlanta Bonded Warehouses
A = 10 125 m2
Strimlor:
98×8,5 m
h = 150 mm
σL = 1,7 MPa
σT = 1,4 MPa
(Vejvoda,
1993)
Fogar
1. Isolationsfogar
2. Kontraktionsfogar
3. Arbetsfogar
Golv med eller utan fogar?
• Fogar med små avstånd & lämplig
fogindelning kan förhindra okontrollerade
sprickor.
• Fogen utgör dock en svaghetszon i
betonggolvet & kostar pengar.
• Fogindelning i 4×4 m2 stora fält ger 4800 m
fog per 10 000 m2.
Krav på hållfasthetsklass
Krav på (hög) hållfasthet behövs för
• Bärförmåga
• Slitstyrka (normalt högre)
• Tidig hållfasthet (vintergjutning)
Krav på (lågt) vattencementtal (vct) ställs samtidigt
för
• Beständighet
• Uttorkning
Men …
• Lågt vct ger hög hållfasthet och
• Hög hållfasthet kräver mer armering
• Komplext samband
Ju högre hållfasthet desto mer
armering (efter BBK 04)
1
Armeringsinnehåll (%)
0.9
0.8
friktion
0.7
glidning
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
C16/20 C20/25 C25/30 C28/35 C30/37 C32/40 C35/45 C40/50 C45/55
Hållfasthetsklass
Högre hållfasthet ⇒ mer fibrer
w max = 0,2 mm
JC temp
JC krymp 60 mm
Fiberinnehåll (kg/m3)
120
JC krymp 120 mm
100
W&P&N
80
Linjär (W&P&N)
60
Linjär (JC temp)
40
20
0
K30
K40
K45
K50
Hållfasthetsklass
JC = Carlswärd (2002), W&P&N = Westin m.fl. (1994)
Praktiska råd
• Sätt gränser för vct (max & min)!
• Dimensionera minimiarmeringen från minvärdet. (Gäller principiellt även fiberbetong.)
• Eftersträva vct = 0,55.
• Komplettera med vakuumbehandling,
ytskyddande behandling eller beläggning
vid skärpta krav på RF, slitstyrka eller
täthet.
Hårdbetong
• Hårdbetong = Cement blandat med utvalt hårt
ballastmaterial (och vatten).
• Utläggning som torrströat skikt eller med vatten
som våt hårdbetong.
• Normalt t = 2-3 mm för torrströ och t = 10 mm för
hårdbetong.
• Största fördelar: Slit- & slagstyrka, men även
motstånd mot sulfat & klorid. Infärgning en
estetisk möjlighet.
Att undvika okontrollerad
sprickbildning
Problem: Krympsprickor
Lösningar:
Eliminera
orsakerna
Minska Minska
krymp- tvånget
ningen
Begränsa
konsekvenserna
Armera Lägg in
fogar
4
Utförande av industrigolv
Utförande – Innehåll
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Arbetsberedning & startmöte
Utförande vid gjutning inomhus & utomhus
Betonggjutning
Hårdbetong
Ytbehandling
Efterbehandling
Utförande av fogar
Startmöte
• Ordna möte med beställare, projektör,
konstruktör, materialtillverkare, entreprenör
& underentreprenör i förväg.
• Kom överens om krav, tidsplan, bemanning,
kompetens, kompletterande utbildning,
klimatrisker, utläggningsmetod, fogar,
maskiner, vakuumbehandling, härdning,
provning & kontroll.
Gjutmetod 1: Avvjämning med
manuell laseravvägning
Gjutmetod 2: Avvjämning med
laserscreeder
Gjutmetod 3: Avvjämning med
banor & brygga
5
Drifttagande, drift & underhåll
Drift & underhåll – Innehåll
•
•
Drifttagande
Drift & underhåll
•
•
•
•
•
•
•
Planerad drift & underhåll
Skötselinstruktioner
Ytbehandling av golvytor
Ytbeständighet – Avnötning, urslag & repor
Städning
Fogar
Sprickor
•
Återvinning
6
Platta på mark – projektering &
dimensionering
Platta på mark – Innehåll
1. Vanliga problemområden & åtgärder
2. Förutsättningar för projektering &
dimensionering
3. Val av materialegenskaper
4. Dimensionering
5. Konstruktionslösningar för vanliga
detaljer
Dimensionering – Innehåll
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Dimensioneringsteorier
Dimensioneringskriterier
Tvångsspänningar
Temperaturspänningar
Krympning & -rörelser
Lastfördelning
Lastöverföring
Dynamiska laster
Undergrundens styvhet
Böjande moment
11.
12.
13.
14.
Tvärkrafter
Stansning
Prägling
Utdrags- & genomtryckningsbrott
15. Fuktdimensionering
16. Sprickbreddsbegränsning
Residualhållfasthetsfaktor R (%)
för sprickbegränsning
Sprickbreddsklass
Fiberbetong
Komb.
(arm. +
fiberbtg)
I
II
III
IV
Rek. ej
70
40
30
As ⋅ σ s ≥ (1 − R10,20 / 100) ⋅ Aef ⋅ f cth
Noggrannare beräkning i bilaga D.
Konstruktionsdetaljer
(24 illustrativa ritningsdetaljer)
• Pelarfundament
• Försänkta installationer (styrslingor)
• Golvvärme
• Fuktsäkra lösningar
•
•
•
•
Radonskydd
Fogar
Kantförstärkningar
Stomkompletteringar
Exempel 1: Räls för kranar eller vagnar
a3
Exempel 2: Styrslingor för datastyrda truckar
Risk för brott
Exempel 3: Brunnar, rännor & spygater
a3
7
Pålunderstödd platta
Pålunderstödd platta – Innehåll
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Allmänt
Användningsområde
Internationella erfarenheter
Funktion
Undergrunden & pålarna
Dimensionering
Redovisning
Allmänt
• Stora laster på plattor på dålig mark (allt
vanligare!) kräver pålning.
• Är den pålunderstödda plattan bärande?
• I verkligheten: samverkan mellan mark & pålare.
Hur ser lastfördelningen ut? Sannolikt ökar
pålarnas andel över tid pga markens sättning.
⇒ Lastbärande funktion ⇒ normer för bärande
konstruktioner (BBK & EK 2) ⇒ ger enbart
slakarmerade alternativ.
Dilemma
• Fiberbetong lämpligt för platta på mark, men
BBK & EK 2 kräver slakarmering.
• Traditionell svensk lösning: Kombination.
• Utländska helfiberlösningar tränger in.
• Goda erfarenheter nödvändigt men ej tillräckligt
villkor för dessa lösningar.
• Säkerhetsmarginalen kan ha reducerats.
• Rapporten innehåller förslag till fiberbetonglösning ifall våra myndigheter kan acceptera dem.
Dimensionering
•
•
•
•
Dimensionering mot böjbrott
Dimensionering mot genomstansning
Dimensionering i bruksstadiet
Fogar
Residualhållfasthetsfaktor R (%)
för sprickbegränsning
Sprickbreddsklass
Över
pålar
I fält
I
II
III
IV
Rek. ej
85
50
30
85
70
40
30
8
Pågjutningar
Pågjutningar – Innehåll
1.
2.
3.
4.
5.
Materialval
Dimensionering
Vidhäftning
Provning
Vertikala fogar
Dimensionering
1.
2.
3.
4.
Fall med olika grad av vidhäftning
Behandling av motgjutningsytan
Laster & påkänningar
Beräkningar av påkänningar av
differenskrympning
5. Tillåten skjuvspänning i fogen
6. Dimensionering av tjocklek, armering &
fiberbetong
9
FoU-behov
FoU-behov
Sammanlagt ett 40-tal förslag inom
• Krav & upphandling (5 st)
• Material (11)
• Utförande (2)
• Platta på mark (5)
• Pålunderstödd platta (4)
• Pågjutningar (12)
Fortsättning
Exempelsamling om industrigolv
Exempelsamling
• Syfte: Att utarbeta en exempelsamling som
ansluter till Betongföreningens nya rapport om
industrigolv.
• Finansiering: SBUF, Bekaert Svenska,
Betongindustri, CBI Betonginstitutet, Färdig
Betong, Linotolgolv, NCC, Skanska och Tyréns
• Utredare: Jerry Hedebratt, fd Tyréns, nu Byggnadstekniska
byrån, & Johan Silfwerbrand, CBI Betonginstitutet
• Preliminärt slutdatum: Vintern 2013/14.
Metodik
•
•
•
•
•
Val av lämpliga praktiska exempel
Utarbetande och utformning av exemplen
Granskning av exemplen och deras
lösningar
Sammanställning av rapport
Tryckning av rapport
Ingående exempel
1.
2.
Platta på mark tillhörande en lagerlokal med lättare laster.
Platta på mark tillhörande en lagerlokal med tunga laster
och stora krav.
3. Pålunderstödd platta tillhörande en lagerlokal med lättare
laster.
4. Pålunderstödd platta tillhörande en lagerlokal med tunga
laster och stora krav.
5. Pågjutning till en industrilokal.
6. Pågjutning på TT-kassetter.
7. Stormarknad.