Het effect van brand op betonconstructies leidt tot aanzienlijke verliezen van de mechanische en fysische eigenschappen van het beton en zijn verbindingen. Dit wetende, moet worden gezegd, dat de capaciteit van achteraf-geïnstalleerde wapening zich niet noodzakelijk altijd gedraagt als ingestorte wapening ten tijde van brand. De afname van de hechtingseigenschappen van achteraf geplaatste wapening in geval van brand kan het draagvermogen van deze betonverbinding aanzienlijk beïnvloeden. Daarom moet bij het ontwerp van achteraf aangebrachte beton-betonverbindingen rekening worden gehouden met de aanhechtsterkte van achteraf aangebrachte wapeningsstaven.
 
Hoe wordt momenteel omgegaan met ingestorte wapening in combinatie met brand?
In de meeste gevallen wordt de brandwerendheid van gewapend beton gegarandeerd door de betondekking en de betondeeldikte te vergroten. Bijvoorbeeld, voor een massieve vlakke plaat beveelt EN1992-1-2, sectie 5, de volgende afmetingen aan (zie tabel 1)
 

Tabel 1: Brandwerendheid voor verschillende plaatdiktes

 
Hoe moet er gekeken worden naar achteraf geïnstalleerde wapening in combinatie met brand?
Allereerst dient men zich ervan bewust te zijn dat de meeste mortels die gekwalificeerd zijn voor achteraf verlijmen van wapeningsstaven ofwel epoxymortels ofwel hybride mortels zijn. Deze mortels - onafhankelijk van de fabrikant - hebben door hun chemische eigenschappen een sterke capaciteitsafname bij brand (zie fig. 1)
 
Betekent dit dat er geen oplossing is voor brandontwerp en achteraf geïnstalleerde wapening?
Gelukkig zijn er twee opties om een ontwerp te beoordelen met betrekking tot brand:
 
Optie A)
Ga voor de Hybride of Epoxy mortel en maak uw berekeningen op basis van een grotere verankeringslengte en betondekking.

Fig 1 : Keuze van het brandontwerp

 
 
Optie B)
Gebruik de Hilti HIT-FP 700-R, de enige injecteerbare anorganische mortel op cementbasis die de hoogste brandwerendheidseigenschappen biedt voor achteraf geïnstalleerde wapeningsverbindingen. Hilti HIT-FP 700-R heeft cementgebonden en anorganische eigenschappen, die leiden tot stabiele prestaties bij hoge temperaturen die vergelijkbaar zijn met het gedrag van beton bij blootstelling aan brand (zie fig. 2)
 

Figuur 2) Vergelijking van de 3 verschillende mortels

 
PROFIS Engineering - Wapeningsontwerp onder vuur
 
Volg de 5 stappen hieronder om uw brandontwerp te starten:

Figuur 3) 5 Stappen voor een algemeen software/brand ontwerp
 
Bij het starten van het brandontwerp zal de software u altijd voorstellen om over te schakelen op de FP 700 mortel vanwege zijn verbeterde prestaties, maar er kunnen zich situaties voordoen waarin u andere injecteerbare systemen nodig hebt of verkiest. Voor de FP 700 kunt u uw brandtoepassingen ontwerpen volgens twee benaderingen: Ofwel door de brandduurklasse in te geven, ofwel door de brandtemperatuur binnenin de wapening te definiëren.

Figuur 4) Constant vs. niet-constant temperatuurprofiel
 
(1)  De temperatuur langs de verankeringslengte is niet constant en hangt af van de lengte en duur van de blootstelling. Hier ontwerpt de gebruiker naar brandwerende klasse
(2)  De temperatuur over de lengte van de staaf is een functie van de betondekking en de blootstellingstijd. 
 
 
PROFIS Engineering - Brandduur(1)
Voor niet-constante temperatuurprofielen maakt de software gebruik van een uitgebreide database waarin de relatie tussen temperatuur en verankeringslengte wordt gesimuleerd.
 

Fig. 5: Verband tussen temperatuur en verankeringslengte

Als gebruiker bepaalt u duur van de brand en op basis van de andere ingevoerde gegevens heeft u ofwel al een resultaat van een verankeringslengte, of de software zal u begeleiden met suggesties / hints / foutmeldingen. Houd in gedachten, dat u het programma "automatisch" een voorstel kunt laten doen, of de door de gebruiker gedefinieerde invoer op basis van uw persoonlijke voorkeur.

Fig. 6: Brandduur

PROFIS Engineering berekent de verankeringslengte op basis van een database met "temperatuurprofielen".
 
PROFIS Engineering - Invoeren van temperatuur in de wapening (2)
De dikte van het element en de betondekking zijn de belangrijkste parameters die de temperatuur van het staal beïnvloeden.

Fig. 7: Definitie van de brandtemperatuur in de wapening

Hoe bepaal je de temperatuur in de wapening via de vereenvoudigde methode?
Als ingenieur bepaalt u de betondekking en de blootstellingstijd aan de hand van bijlage A van EC2-1-2.
1.    Kies de juiste isotherm uit EC2-1-2
2.    Bepaal de temperatuur in het betonstaal op basis van de gekozen kromme en betondekking
 

Fig. 8: Definitie van de brandtemperatuur in wapening via vereenvoudigde methode

Fig. 9: Definitie van de betondekking als de boven- en onderlaag

PROFIS Engineering brandontwerp- temperatuur in de wapening: Wat doet de software op de achtergrond?
Op basis van uw invoer, het gekozen product en de randvoorwaarden berekent de software op de achtergrond een reductiefactor.

Fig 10: Reductiefactoren gebaseerd op de temperatuur van de wapening

Conclusie
 
U kunt kiezen tussen verschillende mortels voor het brandontwerp, maar de beste resultaten met betrekking tot verankeringslengte en brandduur bereikt u met de FP 700. Daarom bevelen wij deze mortel sterk aan voor brandrelevante toepassingen.
Bij de FP 700 kunt u altijd kiezen tussen het invoeren van de temeperatuur van de wapening of de brandduur. Voor de andere mortels hangt dit af van de geometrische grenzen en de toepassing.
 
Vond je het artikel leuk?
Beoordeel het dan met een duim omhoog. Dit zal ons helpen om verdere relevante onderwerpen te identificeren.