InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Invloed van betonkwaliteit op sterkte betonbalk

Invloed van betonkwaliteit op sterkte betonbalk

Invloed van betonkwaliteit op sterkte betonbalk Om een betonnen balk te kunnen maken, heeft men een zekere betonkwaliteit nodig. Beton is verkrijgbaar in verschillende samenstellingen met evenveel sterktevariaties. Meest gangbare betonkwaliteiten zijn C25, C35 en C45. Hoeveel wapening kan men in een betonbalk doen, hoe kan men uitrekenen hoeveel moment een gewapende doorsnede kan opnemen en wat zijn daarbij de verschillen tussen de betonkwaliteiten?

Betonkwaliteit vs. sterkte betonbalk


Drukcapaciteit beton

Om te bepalen hoeveel wapening er in een betonbalk moet, moeten eerst de uitgangspunten en parameters zijn vastgelegd. Meest belangrijke daarbij is wat voor type materiaal wordt toegepast. Voor het wapeningsstaal gaat het praktisch altijd om FeB500 met een druk- en trekspanningscapaciteit van fs = 435 N/mm2. In het geval van beton wordt voor balken vaak gekozen tussen verschillende kwaliteiten. Meest gangbare zijn C25, C35 en C45. De drukcapaciteit van dit beton wordt op 60% gesteld en dus kan C25 fb = 25*0,6 = 15 N/mm2 aan druk opnemen. Voor C35 en C45 geldt respectievelijk fb = 21 N/mm2 en fb = 27 N/mm2.

Wapeningspercentage

De hoeveelheid wapening in de trekzone bepaalt hoeveel moment er door de doorsnede kan worden opgenomen. Dat moment wordt ontbonden in een druk- en trekkracht. De druk wordt opgenomen door de drukcapaciteit van het beton binnen de zogeheten betondrukzone. De trekkracht wordt afgewapend en wordt het middels betonstaal opgenomen. Die combinatie zorgt ervoor dat betonbalken relatief grote belastingen aankunnen. Het wapeningspercentage w0 binnen de betondoorsnede is de maatgevende factor (tezamen met de betonkwaliteit) en bepaalt hoeveel belasting de doorsnede werkelijk kan verdragen. Daaraan zitten ook uitersten, waarbij per betonkwaliteit een minimum en maximum qua wapeningspercentage van toepassing is. Een betondoorsnede kan dus worden afgewapend binnen dit bereik.

Minimaal

Ongewapend beton kan vanuit zichzelf scheuren. Om dat te voorkomen dient er altijd een minimum aan wapening aanwezig te zijn. Dit wordt bepaald door de scheurfactor van het betontype. Voor de verschillende kwaliteiten geld een fbm (C25) = 2,3 N/mm2, fbm (C35) = 2,8 N/mm2 en fbm (C45) = 3,3 N/mm2. Naar verhouding met de staalkwaliteit wordt de minimale wapeningshoeveelheid via w0-min (C25) = 28,112*fbm/fs = 28,112*2,3/435 = 0,15 % bepaald. Voor C35 en C45 geldt respectievelijk 0,18% en 0,21%.

Maximaal

Binnen een betondoorsnede kan men niet onbeperkt staal toevoegen om ieder moment te kunnen opnemen. Dit is beperkt door de drukkracht van de betondrukzone. Wordt dat overschreden, dan zal het beton kapot worden gedrukt. W0-max (C25) = 0,0922*fb = 0,0922*15 = 1,383%. Voor C35 en C45 geldt respectievelijk 1,936% en 2,489%.

Hoe wordt met betonkwaliteit gerekend?

Om te weten hoeveel moment een betondoorsnede kan opnemen, moet men eerst weten om welke doorsnede het gaat. Het heeft de afmetingen breedte * hoogte. Voor het rekenen met beton moet de afstand van rand beton tot hart wapeningsstaaf van de hoogte worden afgetrokken, oftewel d = h dekking diameter beugel halve hoofdwapeningsstaaf. De volgende formule wordt gebruikt om het moment van een gewapende doorsnede te kunnen berekenen:
  • Mu = w0*b*fs*d^2/100-7*w0^2*b*fs^2*d^2/(135.000*fb) met daarin;
  • Mu = opneembaar moment (Nmm2);
  • w0 = wapeningspercentage (%);
  • b = breedte (mm);
  • d = de rekenhoogte (mm);
  • fs = betonstaalkwaliteit = 435 N/mm2;
  • fb = drukcapaciteit van de toegepaste betonkwaliteit.

Voorbeeld

x-as = wapeningspercentage, y-as is moment in kNm / Bron: Http://geinformeerd.infoteur.nlx-as = wapeningspercentage, y-as is moment in kNm / Bron: Http://geinformeerd.infoteur.nl
Stel een balk van 350*500 wordt met 1% wapening afgewapend, hoeveel moment kan het dan opnemen? Hierbij geldt dat we uitgaan van milieuklasse 1 en dus een dekking van 30 mm, oftewel d = 500 30 8 16/2 = 454 mm:
  • Mu(C25) = 1*350*454^2*435/100 7*1^2*350*454^2*435^2/(135.000*15) = 266,62 kNm;
  • Mu(C35) = 1*350*454^2*435/100 7*1^2*350*454^2*435^2/(135.000*21) = 280,11 kNm;
  • Mu(C45) = 1*350*454^2*435/100 7*1^2*350*454^2*435^2/(135.000*27) = 287,60 kNm.

In de grafiek is deze rekenmethode voor alle beschikbare wapeningspercentages weergegeven. Omdat het wapeningspercentage voor C35 en C45 veel hoger is kan er veel meer moment door deze betondoorsnede worden opgenomen. Het maximum ligt voor de betonkwaliteiten respectievelijk op 337 kNm, 474 kNm en 611 kNm. Ondanks dat de lijnen relatief dicht bij elkaar liggen, kan men met een hogere betonkwaliteit aanzienlijk veel meer moment opnemen.

Lees verder

© 2015 - 2017 Geinformeerd, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Globale wapeningsberekeningBij een balk op twee steunpunten veroorzaakt het moment buiging in de balk. Door deze buiging zullen aan de bovenzijde d…
Hoe reken je dwarskrachtwapening van een balk uit?Hoe reken je dwarskrachtwapening van een balk uit?Betonbalken worden toegepast, omdat deze tegen een relatief gunstige prijs kwaliteit verhouding veel belasting kunnen op…
Hoeveel wapening (wapeningspercentage) mag er in beton?Hoeveel wapening (wapeningspercentage) mag er in beton?Beton is een handig materiaal, waarmee hoge sterktes kunnen worden behaald. Dit geldt echter als het beton onder druk st…
Hoe wordt drukwapening berekend?Hoe wordt drukwapening berekend?Drukwapening is een aanvullende wapening op de standaard toegepaste trekwapening. Het wordt toegepast indien de normale…
Hoe reken je een betonnen balk door?Hoe reken je een betonnen balk door?Overal in huis liggen betonnen balken om belasting naar de dragende lijn af te dragen. Het kan zijn dat je die balken ex…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Johnnyberg / Rgbstock
  • Constructief ontwerpen in beton; Vis en Sagel; Stichting BetonPrisma; s-Hertogenbosch; 3e-druk; 1995
  • Afbeelding bron 1: http://geinformeerd.infoteur.nl

Reageer op het artikel "Invloed van betonkwaliteit op sterkte betonbalk"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Infoteur: Geinformeerd
Laatste update: 22-03-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Special: Beton uitrekenen
Bronnen en referenties: 3
Schrijf mee!