Door verschillende testen op het Drystack systeem uit te voeren komt er data naar boven waarmee gecontroleerd wordt of het systeem aan bepaalde eisen voldoet, toegepast kan worden of dat er aanpassingen nodig zijn vergeleken met traditioneel metselwerk.
Testen op druksterkte #
Er zijn verschillende testen uitgevoerd om de drukcapaciteit en vervorming van het Drystack systeem te bepalen.
Dit betreft onder andere testen door het Danish Technological Institute (DTI), de Technische Universiteit Delft en het Technisch Centrum voor de Keramische Industrie (TCKI).
In aanvulling op een reeds uitgevoerde druktesten zijn vier typen drukproeven uitgevoerd, namelijk:
- Drukproeven op een gestapelde Drystack muur met geboorde steen en layer, zonder mortelvoeg (DTI)
- Nopdrukproef op enkel een geboorde DS steen (TCKI)
- Nopdrukproef op enkel een geboorde DS steen met een zaagsnede (TCKI)
- Drukproeven op triplets met voegen (TCKI)
Bezwijkmechanisme na uitslag druktesten A t/m C #
Uit de druktesten blijkt dat twee bezwijkmechanismen zijn te onderscheiden.
1.
Bezwijken van de stenen, door verticale scheuren ter plaatse van de geconcentreerde belasting door de noppen
op de steen ter plaatse van de gaten. De belasting waarbij dit bezwijkmechanisme optreedt, is afhankelijk van het steentype. Dit blijkt duidelijk uit de nopdrukproeven op de enkele stenen.
Uit deze proeven, uitgevoerd op enkele stenen belast door stalen noppen, zieafbeelding, volgt voor verschillende steentypen een karakteristieke waarde van nopdruksterkte. Deze nopdruksterkte is een bovengrens voor de druksterkte van de stapeling. De nopdruksterkte wordt berekend door de bezwijkbelasting van een steen volgend uit de nopdrukproef te delen door de lengte die per steen wordt ingenomen in de Drystack-stapeling, namelijk 0,22 m.
De nopdruksterkte (fsk) voor de beproefde stenen varieert tussen fsk = 243 kN/m en fsk = 347 kN/m. Uit de nopdrukproeven C op enkele stenen met daarin een gezaagde sleuf, blijkt dat de bezwijkvorm niet wordt beïnvloed door de sleuf. Dat de sleuf geen invloed heeft, blijkt ook uit de resulterende nopdruksterkte.
2.
Bezwijken van de opgestapelde muur door instabiliteit van de stapeling. Bij deze instabiliteit die ontstaat door de drukbelasting, kantelen de noppen van de Layers en verplaatsen de stenen horizontaal haaks op het vlak van het muurtje, zie afbeelding. Deze vorm van bezwijken is een vorm van knikinstabiliteit. De belasting waarbij deze knikinstabiliteit optreedt, wordt bepaald door de aanwezige zijdelingse steun van de stapeling. In de druktest op de muurtjes is de onderzijde, de plaat van de drukbank te beschouwen als inklemming en bovenzijde van het proefstuk, bovenplaat drukbank met bolscharnier, als alleen zijdelings gesteund.
Op basis van algemene knikmechanica is dan de kniklengte gelijk aan 0,71 x de proefstukhoogte, zie afbeelding. De muurtjes van de druktest zijn 7 lagen hoog, de kniklengte in de proef is dus gelijk aan 0,71 x 7 = 5 lagen. Dit komt overeen met de kniklengte in de praktijk.
Deze is namelijk gelijk aan de verticale afstand tussen de spouwankers en die bedraagt 5 lagen bij waalformaat en 4 lagen bij dikformaat/British standard, circa 310 mm. De karakteristieke bezwijklast uit de proeven kan dus worden aangehouden als de capaciteit in de praktijk.
De karakteristieke kniksterkte van de stapeling wordt bepaald door de karakteristieke waarde van de bezwijkbelasting van de muurtjes uit druktest A te delen door de lengte die door de muurtjes wordt ingenomen in de Drystack stapeling, namelijk 0,44 m. De karakteristieke sterkte voor dit bezwijkmechanisme bedraagt: fik = 136 kN/m.
Voor de karakteristieke druksterkte van Drystack stapeling (fdsk) moet het minimum van de nopdruksterkte en de
kniksterkte worden aangehouden. Voor de beproefde drie steentypen is het instabiliteitsmechanisme maatgevend, zodat geldt: fdsk = fik = 136 kN/m. De drie beproefde steentypen zijn geen volledige afspiegeling van alle toepasbare stenen. Daarom wordt per project de nopdruksterkte van de toe te passen stenen bepaald, door drukproeven uit te voeren op DS stenen belast door stalen noppen, zoals druktest B.
Uitslag druktest nr. D #
Bij Druktest nr. D zijn testen uitgevoerd op een stapeling van 3 stenen, zogenaamde ‘triplets’, met daartussen aan een zijde een voeg van 20 mm breed en 10 mm dik. Deze voegen bestonden uit mortel die tussen de gestapelde
stenen is aangebracht en is afgestreken. De stenen zijn gestapeld met behulp van polystyreenschuim plaatjes. Er
zijn dus geen Layers toegepast. Deze test is uitgevoerd om te kijken of de steen meer druksterkte kan opvangen als deze gevoegd is. Uit de proeven blijkt dit gelijk te zijn vergeleken met testen A t/m C.
De proefstukken bezwijken door scheuren in de steen. De druksterkte van de stapeling met mortelvoegen wordt dus niet bepaald door de morteldruksterkte maar door de steensterkte. De wijze van bezwijken wijkt niet af van de wijze waarop de stenen bezwijken bij de nopdrukproef. Aangezien per project nopdrukproeven zullen worden
uitgevoerd, is een herhaling van deze druktest nr. D per project niet nodig.
Stijfheid bij verticale druk #
Stijfheid van de stapeling: stenen en layers #
Tijdens de door DTI uitgevoerde drukproeven op de muurtjes is indrukking aan twee zijden van het proefstuk gemeten. Uit de geregistreerde gemiddelde indrukking van 0,48 mm over 110 mm meetlengte bij een belastingtoename van 18 kN/m tot 56 kN/m volgt een axiale stijfheid van 8.600 kN/m. De kracht-vervormings-relatie in het aangegeven spanningstraject blijkt lineair te zijn.
Hierna wordt beoordeeld of bovenstaande axiale stijfheid op basis van de metingen aan de gedrukte muurtjes een reële waarde is op basis van de materiaaleigenschappen van de stenen en de kunststof Layers. De opgegeven “tensile modulus = 6.000 MPa” is de elasticiteitsmodulus van het Akulon voor de ‘conditioned’ situatie (na vochtopname bij RV = 50%) bepaalt op basis van een trekproef, zie bijlage rapport Hageman. De
elasticiteitsmodulus van baksteen ligt, afhankelijk van het steentype, tussen de 5000 en 10.000 N/mm2 . De elasticiteitsmodulus van beide gestapelde materialen is dus in orde van grootte gelijk en wordt aangenomen op 6000 N/mm2. De axiale stijfheid van de Drystack stapeling wordt voornamelijk bepaald door het doorsnedeoppervlak van de noppen.
Dit oppervlak is op basis van 8 noppen Ø 9 mm per steen, gelijk aan: Ak = (8 x 1 /4π92 ) / 0,22 = 2310 mm2 /m.
Dit resulteert in een stijfheid van de stapeling gelijk aan: E·Ak = 6000·2300 = 14.000 kN/m.
Deze waarde is aanzienlijk groter dan de gemeten waarde, maar dit is wel verklaarbaar. Uit de nopdrukproeven
is namelijk bekend, dat als gevolg van geringe hoogteverschillen, de kracht niet gelijkmatig verdeeld zal zijn over alle noppen. Dit houdt in dat de vervorming in de stapeling groter is dan bij een gelijkmatige verdeling van de
kracht over de noppen. De berekende stijfheid is dus een bovengrens van de werkelijke stijfheid. De stijfheid zoals deze volgt uit de proef zal dus een betrouwbare waarde zijn voor de praktijk.