Ontvang onze nieuwsbrief:

Promotie-onderzoek VACUUMATICS: 3D Bekistingsystemen

Cover dissertatie Vacumuatics: 3D Bekistingsystmen van Frank Huijben
Vacuumatics principe  Vacuumatics: DEM simulatie Vacuumatics: betonnen kano

26 augustus 2014: Frank Huijben is onlangs gepromoveerd op zijn onderzoek naar het constructIeve en morfologIsche karakter van vacuümconstructies.


VACUUMATICS: 3D Bekistingsystemen

Vacuümconstructies (Vacuumatics) worden gedefinieerd als constructieve systemen die bestaan uit een kern van (ongebonden) granulaat die is omsloten door een flexibel membraan. Het systeem ontleent  zijn samenhang aan de introductie van een inwendige onderdruk. Door de uitwendige (lucht)druk wordt het membraan strak om de ongebonden deeltjes gewikkeld, zodat deze als het ware worden ‘bevroren’ in hun huidige configuratie. Het semi-vormvaste karakter van vacuümconstructies impliceert dat deze constructieve systemen bijzonder geschikt zijn als semi-vormvaste bekistingen voor de productie van ‘vrije vormen’ in beton.

In zijn proefschrift geeft Huijben een analytische definitie van de vacuüm-voorspanningskrachten die voor elk individueel deeltje, dat direct in contact is met het omhullende membraan, kan worden gedefinieerd. De draagcapaciteit van dergelijke constructies met betrekking tot sterkte en stijfheid blijkt grotendeels afhankelijk van de eigenschappen van het korrelvormige kernmateriaal. Het onderzoek omvat de invloed van de individuele eigenschappen van de granulaire kern en het omhullende membraan op de buigsterkte en -stijfheid. Het buiggedrag van vacuümconstructies en de bijbehorende constructieve bezwijkmechanismen zijn in detail geanalyseerd met behulp van numerieke simulaties, door gebruik te maken van Discrete Element Method (DEM) software.

Een van de meest waardevolle aspecten van vacuümconstructies is het vormend vermogen. De gewenste functionele vorm van vacuümconstructies kan met vier essentieel verschillende vormingstechnieken worden verkregen; ‘form-defining’, ‘form-fitting’, ‘form-directing’ en ‘form-finding’.
De vacuümvoorspanning van de granulaire kern speelt een cruciale rol in het definiëren van de vervormbaarheid en aanpasbaarheid van vacuümconstructies. Zonder onderdruk (0% vacuüm) ondervinden de ongebonden deeltjes nauwelijks samenhang, zodat ze min of meer vrij kunnen bewegen (vloeien) binnen de flexibele omhulling. Een geringe afname van de inwendige (lucht)druk veroorzaakt dat de deeltjes enigszins worden samengedrukt, waardoor de (semi-vormvaste) verzameling van deeltjes ‘vrij’ gevormd kan 
worden terwijl het haar nieuwe vorm behoudt. Bij een maximale onderdruk (ongeveer 100% vacuüm) worden de deeltjes maximaal samengedrukt, zodat een vormvast constructief geheel ontstaat dat in staat is om (uitwendige) belastingen op te nemen. De mogelijkheid om de ‘kneedbaarheid’ van de constructie aan te passen aan de hand van de mate van onderdruk is een belangrijk aspect in het vormingsproces van vacuümconstructies.

Los van dragende (constructieve) bekistingen kunnen vacuümconstructies effectief worden toegepast als aanvulling op bestaande bekistingsystemen voor de productie van op maat gemaakte oppervlaktetexturen in beton. Met behulp van een enkele, herbruikbare en aanpasbare vacuümbekisting kan op deze (low-tech) manier een grote verscheidenheid aan texturen worden gecreëerd. Bovendien introduceert het gebruik van vacuümconstructies een compleet ‘nieuwe’ reeks aan vormen in beton (zoals scherpe vouwen en kreukels), die doorgaans vrij lastig (en dus kostbaar) te produceren zijn. Met name het gebruik van vacuümbekistingen in combinatie met de ‘laatste’ ontwikkelingen op het gebied van betontechnologie, zoals Ultra Hoge Sterkte Beton (UHSB), vezelversterkt beton en zelfverdichtend beton (ZVB), heeft grote potentie.

Een nieuwe techniek voor het aanbrengen van betonmortel is geïntroduceerd als een ‘neveneffect’ van het toepassen van vacuümconstructies als een semi-vormvaste bekistingsysteem. Met een vacuüminfusietechniek wordt een zeer vloeibaar betonmengsel door de poriën van de granulaire kern geleid als gevolg van een geïntroduceerde inwendige onderdruk. De vacuümconstructie wordt hierdoor als het ware geïmpregneerd met een betonmengsel. Het resultaat heet ‘Vacuüminfusie-Beton’.


De promotie vond plaats op 18 augustus 2014 op de TU/e.
Frank Huijben is structural engineer bij ABT en zijn dissertatie is (gratis) te downloaden op frankhuijben.nl

 


Van harte proficiat!

Naam:
Email:
Titel:
Commentaar:
Capcha:
Booosting platform voor koplopers in bouwinnovatie | T 06-2211 4701 | E info@booosting.nl | W www.booosting.nl