Beton en gewapend beton

Beton is een bouwmateriaal dat bij iedereen bekend is. Het komt voor in vele bouwwerken, zowel grote (bijvoorbeeld waterbouwkundige werken en flatgebouwen) als kleine (bijvoorbeeld een vloertje in een douchecel). Beton kan voor bijna alle constructie-delen gebruikt worden, zoals voor funderingen, balken, vloeren en kolommen.

Inleiding

Beton is een mengsel van zand, grind en cement dat, met water gemend, de eigenschap heeft tot een steenachtige massa te verharden.
Om goede en ook waterdichte beton te maken moet het mengsel zo gekozen worden dat alle holle ruimten tussen het grind en zand opgevuld worden. Omdat pas gemende beton plastisch is kan het in allerlei vormen gegoten worden en dus ook verschillende vormen aannemen. De vormen worden bekistingen genoemd.

Als het beton in de kistingen gestort is, moet het verdicht worden door middel van trilnaalden, bekistingtrillers of andere apparatuur om de lucht uit het mengsel te verdrijven. Daarna moet het beton de tijd hebben om te verharden. Dit duurt ongeveer 28 dagen; in die periode moet ervoor worden gezorgd dat het vers gestorte beton niet kan bevriezen, maar het mag ook niet uitdrogen. Dus: in de winter afdekken en in de zomer nat houden.
Het storten van beton kan op het werk gebeuren, maar ook in de fabriek (bijvoorbeeld heipalen en vloerplaten). Bij van tevoren in de fabriek vervaardigde elementen spreekt men van prefab (ricated) beton.

Gewapend beton

Het mengsel van zand, grind en cement als bouwmateriaal was al bekend bij de Romeinen, maar pas in de 19e eeuw in het gebruik van staal erbij ingevoerd door de Fransman Monier; deze ontdekte dat bloemenvazen, verstrekt met kippengaas, sterker waren dan zonder. Dit heet wapening aanbrengen. Daarna is het wapenen van beton wetenschappelijk aangepakt en grondig bestudeerd. Er zijn regels opgesteld waaraan een goede gewapende betonconstructie moet voldoen. Deze vormen een onderdeel van de TGB 1990 (Technische grondslagen voor bouwconstructies)

Het principe van gewapend beton

Het principe van gewapend beton is eenvoudig. Beton is een steenachtig materiaal en heeft een korrelstructuur. Daarom kan het wel drukkrachten, maar geen trekkrachten opnemen. Staal daarentegen kan juist wél trekkracht opnemen. Daarom moet ervoor worden gezorgd dat in het gedeelte waar de trek optreedt het staal geplaatst wordt.
Er wordt van uitgegaan dat beton in het geheel geen trek kan opnemen en dat dus de trek in zijn geheel door het staal moet worden opgenomen.

Voorbeeld

Bij een ligger op twee steunpunten en een verticale belasting zal doorbuiging optreden. Aan de onderzijde ontstaat dus een trekspanning, want de onderste vezel tussen A en B wordt langer, en aan de bovenzijde komt drukspanning, want de bovenste vezel wordt korter. In het midden van de balk loopt de neutrale lijn. Hier treedt noch verlening noch verkorting op. Er heerst dus ook geen spanning. De wapening wordt nu geplaatst aan de onderzijde en liefst zo ver mogelijk van de "neutrale lijn" omdat daar de trekspanning het grootst is. De wapening bestaat uit ronde stalen staven waarvan de diameter en het aantal bepaald worden uit de berekeningen