<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
VLOERPLAATCONSTRUCTIE -----------------------
De uitvinding heeft betrekking op een vloerplaatconstructie die geschikt is voor een industriële vloer en die een continue betonnen vloerplaat bevat van minstens 500 m2 oppervlakte waarbij het beton van de vloerplaat gewapend is met een hoeveelheid van 25 tot 50 Kg/m gelijkmatig verdeetde staalwapeningsvezels.
Staalvezels voor wapening van beton hebben in het algemeen een lengte/dikteverhouding tussen 40 en 130, een dikte tussen 0, 5 en 1, 2 mm en een treksterkte tussen 800 en 2000 N/mm2. Voor vezels die geen ronde dwarsdoorsnede hebben, en/of die niet dezelfde dwarsdoorsnede hebben over de ganse lengte, is de dikte dan gelijk aan de gemiddelde diameter, genomen over de lengte, van de cirkels die dezelfde oppervlakte hebben als de dwarsdoorsneden genomen over die lengte.
Deze vezels worden gelijkmatig verdeeld in het beton gedurende de mengbewerking.
Industriële vloeren zijn vloeren van grote oppervlakte die geschikt zijn om een gemiddelde last te dragen van minstens 4 KN/m2, ; n de vorm van opeengestapelde paletten, of poten van stapelrekken, wielen van heftrucks of andere stapelvoertuigen. Soms zijn ze uitgevoerd als een enkele onverdeelde betonnen vloerplaat. In andere gevallen wordt de vloer onderverdeeld in secties met elk een afzonderlijk gegoten continue betonnen vloerplaat, met een structurele voeg tussen de platen. Zulk een afzonderlijke vloerplaat is op zichzelf reeds groot van oppervlakte, minstens 500 m2 en vaak meer dan 2000 m2. Ze rust op een fundering waarbij de plaat de bovenliggende belasting verder naar beneden naar de fundering doorgeeft in gelijkmatiger verdeelde vorm, welke fundering dan uiteindelijk deze last draagt.
De uitvinding
<Desc/Clms Page number 2>
heeft betrekking op een dergelijke vloerplaatconstructie, dit wil zeggen het geheel van vloerplaat en van de ondergrond of fundering waarop zulke vloerplaat rust, en onafhankelijk of de ganse vloer als een enkele vloerplaat is uitgevoerd dan wel verschillende afzonderlijk gegoten vloerplaten bevat.
De uitvinding heeft verder betrekking op een vloerplaatconstructie waar de vloerplaat "continu" is en gewapend met 25 tot 50 kgjm3 gelijkmatig verdeelde staalwapeningsvezels. Hiermede wordt bedoeld dat het een vloerplaat betreft, waar het probleem van de krimpscheuren niet wordt opgevangen door het zagen van krimpvoegen, maar door het wapenen van het beton met staalwapeningsvezels. Na het gieten krimpt het beton immers bij drogen en uitharden, en hierbij bestaat het gevaar dat de krimp van de ganse plaat opgevangen wordt door een enkele, of een klein aantal wijde scheuren die zeer schadelijk zijn.
Wanneer men echter na eerste harding krimpvoegen zaagt in het oppervlak (dit zijn gezaagde gleuven tot een deel van de diepte en volgens een relatief dichte configuratie), dan zal integendeel een groot aantal nauwe krimpscheuren ontstaan volgens deze configuratie. Maar deze krimpvoegen zijn plaatsen van initiatie van beschadiging bij gebruik van de vloer, en men tracht ze te vermijden, indien mogelijk. Dan moet het probleem van te wijde krimpscheuren op andere wijze opgevangen worden. In dat geval is het gebruikelijk om het beton te wapenen, hetzij met gelaste staalwapeningsmatten, hetzij met gelijkmatig verdeelde wapening- vezels, teneinde de krimpspanningen op te nemen, zodat zieh geen krimpscheuren voordoen.
De krimpspanningen kunnen aldus, zoals bekend, beperkt gehouden worden door de vloerplaat bij het krimpen zo vrij mogelijk over de fundering te laten glijden, meestal over een dubbele folie uit polyethyleen die vóór het gieten van de vloerplaat op een goed vlakke fundering wordt gelegd. Wanneer
<Desc/Clms Page number 3>
verder alle gekende maatregelen worden genomen betreffende de betonsamenstelling teneinde de neiging tot krimp te minimalseren, in het bijzonder het gebruik van een zo droog mogelijk mengsel, alsook de gekende maatregelen om de wapenings- efficiëntie van de staalwapeningsvezels te masimaliseren, dan zal een dosis van 25 tot 50 kg staalvezel per m3 beton van de vloerplaat in het algemeen volstaan om krimpscheuren tegen te gaan, althans voor vloerplaten die gelegd zijn op een goede fundering.
De uitvinding heeft aldus betrekking op een derge- lijke "continue" vloerplaat, d. w. z. waarbij het oppervlak niet gediscontinueerd wordt door gezaagde krimpvoegen, maar gewapend met 25 tot 50 kg gelijkmatig verdeelde staalwapeningsvezels per m3 beton teneinde het probleem der krimpscheuren op te vangen.
Hierbij is op te merken dat voor vloerplaten op een goede fundering, de dosis staalwapeningsvezels gekozen wordt in functie van de verwachte krimpspanning, en niet in functie van de belasting van de vloer. Die dosis is relatief laag, in vergelijking met de last. Dit komt doordat de fundering van de vloer voldoende goed is, of voldoende goed gemaakt werd om de nodige weerstand te bieden aan de belasting die door de vloerplaat naar de fundering doorgegeven wordt, zodat de vloerplaat ontlast wordt van hoge buigmomenten. Daarom wordt in de eerste plaats ervoor gezorgd dat de ondergrond (d. w. z. de natuurlijke grond waarop de constructie rust) een Kmodulus van Westergaard heeft van minstens 30 MPa/m, bij voorkeur minstens 50 MPa/m. Dit kan de volle grond reeds van nature hebben.
Indien niet, dan moet de slechte grond dan uitgegraven worden en vervangen door vulmateriaal (steenslag, grind, zand, vliegas), die dan verder aangestampt wordt en verhard.
Op slechte in situ grond echter kan men de vloer wel laten rusten op heipalen. Maar als men de vloerplaat dan
<Desc/Clms Page number 4>
continu laat doorlopen over die palen, dan ontstaan er bij belasting zeer hoge positieve momentpieken op de plaats boven die palen, en relatief veel lagere momentminima in de middenzone tussen de palen. Het vloergedeelte boven de palen zou dus zeer sterk gewapend moeten worden met een hoeveelheid wapening die absoluut niet nodig is in de middenzone. Indien de vloerplaat zou gewapend worden met door mengen gelijkmatig verdeelde staalwapeningsvezels, zoals gewenst voor de arbeidsbesparing, dan zou dit niet economisch zijn. Het overgrote gedeelte van de vloer zou immers een veel te grote hoeveelheid vezels krijgen dat het niet nodig heeft, en zeker niet de hoeveelheid die slechts nodig is om de krimpspanning op te vangen.
Op die wijze zou alle voordeel van arbeidsbesparing door gebruik van staalvezelwapening verloren gaan door overbodige hoeveelheden aan staalvezels.
De uitvinding heeft als doel een alternatieve vloerplaatconstructie te verschaffen met een betonnen vloerplaat van minstens 500 m2 oppervlakte, die kan gebouwd worden, maar niet uitsluitend, op slechte volle grond met een K-modulus van Westergaard van minder dan 10 MPa/m zonder die te moeten uitgraven en vervangen, en waarbij de dosis staalwapeningsvezels nog steeds de gebruikelijke dosis is van 25 tot 50 kg per m3 beton van de vloerplaat.
Volgens de uitvinding rust de vloerplaat op de volle grond, en is die verder ondersteund door een aantal in de grond ingebrachte grindkolommen, gelijkmatig verdeeld over de oppervlakte van de vloerplaat.
Wanneer toegepast op een zwakke volle grond met een Kmodulus van Westergaard van minder dan 10 MPa/m, dan zullen de grindkolommen over de oppervlakte van de vloerplaat gelijkmatig verdeeld zijn a rato van een per 4 m2 tot een per 20 m2, waarbij elke kolom een compressiemodulus heeft tussen
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
0, en 0, 4 Grindkolommen zijn, zoals reeds gekend, cylindrisch geboorde vertikale gaten in de grond, en gevuld met grind, eventueel nog aangevuld met zand. Hiertoe wordt een torpedovormige trillende buis tot op de vereiste diepte in de grond geboord, onder invloed van de trillingen, van waterspoeling rond de buis en van zijn eigengewicht. Hierdoor wordt de grond rond de buis verdicht.
De buis wordt geleidelijk naar omhoog getrokken, terwijl via het inwendige van de buis er grind, eventueel ook zand, wordt aangevoerd, dat zich in het vrijkomend gedeelte van de buis in het gat opstapelt en ook rond het gat in de grond gedeeltelijk diffundeert en samengetrild wordt. Wanneer de buis aldus helemaal uit de grond getrokken is, blijft aldus een grindkolom over. Zoals bekend,
EMI5.2
moet men met de grindkolom niet noodzakelijk zo diep gaan als nodig om de draagkrachtige grond te bereiken, omdat de vertikale belasting zal opgevangen worden door de verdichte grond rond de kolom, welke grond zieh verzet tegen de neiging tot verdikking van de grindkolom onder de last.
Hoewel totnogtoe duurder dan het heien van palen, blijkt de toepassing van grindkolommen specifiek voor industriel vloeren een bijzonder voordeel te hebben dat de hierbovenvermelde problemen van economische wapening en opvangen van krimpscheuren bijzonder eenvoudig maakt.
De grindkolommen zijn immers niet zo stijf als palen, en laten zieh in verhouding relatief goed samendrukken onder een neerwaartse belasting. Dit komt omdat het grind de neerwaartse belasting kan omzetten in een kleine verdikking van de grindkolom. De top van grindkolom is op grondhoogte, en het deel van de vloer dat gegoten is op grondniveau en over de grindkolom kan zieh aldus voldoende zetten om het punt te bereiken waar die grond een substantiële weerstand begint te
<Desc/Clms Page number 6>
bieden. Bij een zetting van bv. 1 cm levert een grond met Kwaarde van bv. 5 MPa/m reeds een weerstand van 50 KPa tegen de belasting en het eigengewicht van de bovenliggende vloer. Hiertoe is echter nodig dat de verdeling van de grindkolommen en de compressiemodulus van elke kolom zulke zetting toelaten.
Voor een zwakke grond met een K-modulus van Westergaard van minder dan 10 MPa/m zal daarom, in afhankelijkheid van de verwachte belasting, een compressiemodulus per kolom genomen worden tussen 0, 2 en 0, 4 MN/cm, en een aantal kolom-
EMI6.1
men a rato van een per 4 m2 tot een per 20 m2 vioeropper- vlakte, gelijkmatig verdeeld onder de vloerplaat. De compressiemodulus is de vertikaal neerwaartse kracht op de grindkolom, nodig per lengte-eenheid zetting van de kolom. Dit kan verkregen worden door een gepaste keuze van diameter en verdichtingsgraad van de grindkolom.
Voor een compressiemodulus van bv. 0, 3 MN/cm en verdeling van een kolom per 10 m2 vloeroppervlakte, zou een vloer met belasting plus eigengewicht gelijk aan bv. 50 KPa, de kolom naar een zetting willen brengen van 1, 66 cm, waartegen de grond zich zal verzetten, want die levert voor het bereiken van die eindzetting reeds voldoende weerstand op. Op die manier wordt de belasting verdeeld over de grond en de kolommen.
In die omstandigheden echter zal, in tegenstelling met de belasting op stijve palen, het vloergedeelte boven de
EMI6.2
grindkolommen zulk geen hoge buigmomenten meer vertonen, omdat de grond begint te reageren vanzodra de buigvervorming begint. Aldus is de vloerplaat, en meer in het bijzonder de zone boven de kolommen, ontlast van hoge buigmomenten. Dan volgt hieruit dat een gelijkmatige wapening, in het bijzonder met gelijkmatig verdeelde staalvezels, opnieuw mogelijk is, althans in economische voorwaarden zoals voorheen, waarbij geen hoeveelheid aan wapening verloren gaat voor het weerstaan aan overdreven hoge momentpieken.
Een gelijkmatige dikte van de vloer kan dan ook bemeten worden om de buig-
<Desc/Clms Page number 7>
momenten op te vangen, zodat de vloer zijn belasting ook kan verdelen en doorgeven naar de ondergrond, en met de hoeveelheid aan staalvezels zoals gebruikelijk om de krimpspanningen op te vangen, d. w. z. gaande van 25 tot 50 kg per m3 beton.
In deze gemengde ondersteuningsconstructie kan men steeds de hierbovengenoemde gebruikelijke maatregelen nemen om het gevaar van krimpscheuren te minimaliseren, zoals het gebruik van een dubbele polyethyleenfolie als een glijfolie, het gebruik van een betonsamenstelling met lage krimpneiging, en het gebruik van staalwapeningsvezels met een gepaste geometrie om de wapeningsefficiëntie van elke vezel te maximaliseren. Hiertoe worden bij voorkeur staalvezels gebruikt met eenlengte/dikteverhouding tussen 60 en 90, een dikte tussen 0, 75 en 1 mm, en met verankeringsuiteinden. Dit zijn verdikkingen, ombuigingen, of andere afwijkingen van de rechte cylindrische vorm, die de verankering van die vezeluiteinden in het beton vergroten.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
FLOOR PLATE CONSTRUCTION -----------------------
The invention relates to a floor plate construction which is suitable for an industrial floor and which comprises a continuous concrete floor plate of at least 500 m2 surface, wherein the concrete of the floor plate is reinforced with an amount of 25 to 50 Kg / m uniformly distributed steel reinforcement fibers.
Steel fibers for concrete reinforcement generally have a length / thickness ratio between 40 and 130, a thickness between 0, 5 and 1, 2 mm and a tensile strength between 800 and 2000 N / mm2. For fibers that do not have a round cross-section, and / or that do not have the same cross-section over the entire length, the thickness is then the average diameter, taken over the length, of the circles that have the same area as the cross-sections taken over that length .
These fibers are evenly distributed in the concrete during the mixing operation.
Industrial floors are floors with a large surface area that are suitable for carrying an average load of at least 4 KN / m2; n in the form of stacked pallets, or legs of stacking racks, wheels of forklift trucks or other stacking vehicles. Sometimes they are designed as a single undivided concrete floor plate. In other cases, the floor is subdivided into sections, each with a separately cast continuous concrete floor slab, with a structural joint between the slabs. Such a separate floor plate is itself large in size, at least 500 m2 and often more than 2000 m2. It rests on a foundation in which the plate passes the upper load further down to the foundation in a more evenly distributed form, which foundation then ultimately carries this load.
The invention
<Desc / Clms Page number 2>
relates to such a floor plate construction, that is to say the whole of floor plate and of the substrate or foundation on which such floor plate rests, and irrespective of whether the entire floor is designed as a single floor plate or contains several separately cast floor plates.
The invention further relates to a floor plate construction where the floor plate is "continuous" and reinforced with 25 to 50 kg / m 3 of uniformly distributed steel reinforcement fibers. By this is meant that it concerns a floor plate, where the problem of shrinkage cracks is not solved by sawing shrinkage joints, but by reinforcing the concrete with steel reinforcement fibers. After pouring, the concrete shrinks after drying and hardening, and there is a danger that the shrinkage of the entire slab will be absorbed by a single, or a small number of wide cracks that are very harmful.
On the contrary, if after first curing shrinkage joints are cut in the surface (these are cut slots to a part of the depth and according to a relatively dense configuration), then on the contrary a large number of narrow shrinkage cracks will occur according to this configuration. But these contraction joints are places of initiation of damage when using the floor, and they are tried to avoid, if possible. Then the problem of too wide shrinkage cracks must be taken care of in another way. In that case it is customary to reinforce the concrete, either with welded steel reinforcement mats or with evenly distributed reinforcement fibers, in order to absorb the shrinkage stresses, so that no shrinkage cracks occur.
The shrinkage stresses can thus, as is known, be limited by allowing the floorboard to slide as freely as possible over the foundation when shrinking, usually over a double polyethylene film which is laid on a well-flat foundation prior to casting of the floorboard. When
<Desc / Clms Page number 3>
furthermore, all known measures are taken regarding the concrete composition in order to minimize the tendency to shrink, in particular the use of a mixture that is as dry as possible, as well as the known measures to minimize the reinforcement efficiency of the steel reinforcement fibers, a dose of 25 Up to 50 kg of steel fiber per m3 of concrete of the floor slab is generally sufficient to prevent shrinkage cracks, at least for floor slabs that are laid on a good foundation.
The invention thus relates to such a "continuous" floor plate, d. w. z. wherein the surface is not discontinued by sawed shrink joints, but reinforced with 25 to 50 kg evenly distributed steel reinforcement fibers per m3 of concrete in order to compensate for the problem of shrinkage cracks.
It should be noted here that for floor slabs on a good foundation, the dose of steel reinforcement fibers is chosen in function of the expected shrinkage stress, and not in function of the load on the floor. That dose is relatively low compared to the load. This is because the foundation of the floor is sufficiently good or has been made sufficiently well to offer the necessary resistance to the load that is passed through the floor plate to the foundation, so that the floor plate is relieved of high bending moments. Therefore, it is first and foremost ensured that the substrate (i.e. the natural soil on which the structure rests) has a Westergaard Kmodulus of at least 30 MPa / m, preferably at least 50 MPa / m. This can already have the full ground naturally.
If not, the bad soil must then be dug out and replaced with filling material (crushed stone, gravel, sand, fly ash), which is then tamped further and hardened.
On poor in situ ground, however, the floor can be rested on piles. But if one then the floor plate
<Desc / Clms Page number 4>
Continuously running over those piles, very high positive moment peaks are created at the location above those piles, and relatively much lower moment minima in the middle zone between the piles. The floor section above the posts should therefore be very strongly reinforced with an amount of reinforcement that is absolutely unnecessary in the central zone. If the floor plate were to be reinforced with steel reinforcing fibers evenly distributed by mixing, as desired for labor saving, this would not be economical. After all, the vast majority of the floor would get a much too large amount of fibers that it does not need, and certainly not the amount that is only needed to absorb the shrinkage stress.
In this way, all the benefits of saving labor through the use of steel fiber reinforcement would be lost by unnecessary amounts of steel fibers.
The invention has for its object to provide an alternative floor slab construction with a concrete floor slab of at least 500 m2 surface that can be built, but not exclusively, on poor solid ground with a K-modulus of Westergaard of less than 10 MPa / m without being have to excavate and replace, and where the dose of steel reinforcement fibers is still the usual dose of 25 to 50 kg per m3 of concrete of the floor slab.
According to the invention, the floor plate rests on the open ground, and is further supported by a number of gravel columns introduced into the ground, evenly distributed over the surface of the floor plate.
When applied on a weak solid soil with a Westergaard Kmodulus of less than 10 MPa / m, the gravel columns will be evenly distributed over the surface of the floor slab in proportion to one per 4 m2 to one per 20 m2, each column having a compression modulus has between
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
0, and 0, 4 Gravel columns are, as is already known, cylindrical drilled vertical holes in the ground, and filled with gravel, possibly supplemented with sand. For this purpose, a torpedo-shaped vibrating tube is drilled into the ground to the required depth, under the influence of the vibrations, of water washing around the tube and of its own weight. This compacts the soil around the pipe.
The tube is gradually pulled upwards, while gravel, possibly also sand, is supplied via the interior of the tube, which accumulates in the hole that is released and also partially diffuses around the hole in the ground and vibrates together is going to be. When the tube is thus completely pulled out of the ground, a gravel column thus remains. As known,
EMI5.2
it is not necessary for the gravel column to go as deep as necessary to reach the load-bearing soil, because the vertical load will be absorbed by the compacted soil around the column, which soil counteracts the tendency to thicken the gravel column under the load.
Although up to now more expensive than pile driving, the use of gravel columns specifically for industrial floors appears to have a particular advantage that makes the aforementioned problems of economic reinforcement and collection of shrinkage cracks particularly simple.
After all, the gravel columns are not as stiff as piles, and allow them to compress relatively well under a downward load. This is because the gravel can convert the downward load into a small bulge in the gravel column. The top of the gravel column is at ground level, and the part of the floor that has been cast at ground level and over the gravel column can thus be sufficient to reach the point where that ground starts to have a substantial resistance.
<Desc / Clms Page number 6>
offer. With a settlement of, for example, 1 cm, a soil with a K value of, for example, 5 MPa / m already provides a resistance of 50 KPa to the load and the own weight of the floor above. However, this requires that the distribution of the gravel columns and the compression modulus of each column allow such settlement.
For a weak soil with a K modulus of Westergaard of less than 10 MPa / m, therefore, depending on the expected load, a compression modulus per column will be taken between 0, 2 and 0, 4 MN / cm, and a number of columns -
EMI6.1
one at a rate of one per 4 m2 to one per 20 m2 of surface area, evenly distributed under the floor plate. The compression modulus is the vertical downward force on the gravel column, required per unit length of the column. This can be achieved by an appropriate choice of diameter and degree of compaction of the gravel column.
For a compression modulus of for example 0, 3 MN / cm and distribution of a column per 10 m2 floor area, a floor with load plus own weight equal to, for example, 50 KPa, would like to bring the column to a settlement of 1.66 cm, against which the ground will resist, because it already provides sufficient resistance to reach that end. In this way the load is distributed over the ground and the columns.
In those circumstances, however, unlike the load on rigid poles, the floor section will be above the
EMI6.2
gravel columns no longer exhibit such high bending moments, because the soil starts to react as soon as the bending deformation begins. Thus, the floor plate, and more particularly the zone above the columns, is relieved of high bending moments. It then follows that uniform reinforcement, in particular with evenly distributed steel fibers, is again possible, at least in economic conditions as before, whereby no amount of reinforcement is lost for resisting excessively high momentary peaks.
A uniform thickness of the floor can therefore be measured around the bending
<Desc / Clms Page number 7>
to absorb moments, so that the floor can also distribute and transfer its load to the substrate, and with the amount of steel fibers as usual to absorb the shrinkage stresses, d. w. z. ranging from 25 to 50 kg per m3 of concrete.
In this mixed support structure one can always take the above-mentioned usual measures to minimize the risk of shrinkage cracks, such as the use of a double polyethylene foil as a sliding foil, the use of a concrete composition with a low shrinking tendency, and the use of steel reinforcement fibers with an appropriate geometry to to maximize the reinforcement efficiency of each fiber. Steel fibers with a length / thickness ratio between 60 and 90, a thickness between 0, 75 and 1 mm, and with anchoring ends are preferably used for this purpose. These are thickenings, bends, or other deviations from the straight cylindrical shape that increase the anchoring of those fiber ends in the concrete.