InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen?

Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen?

Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen? Beton is een mengsel van zand, stenen en cement, waarmee in verharde vorm een hoge druksterkte wordt behaald. Het materiaal werkt uitermate gunstig als het onder druk staat, echter kan slechts 10% van die druk aan trek opnemen. Om momenten in een betonnen balk op te kunnen nemen, wordt daarom betonstaal oftewel wapening toegepast. Hoe groot is de druksterkte beton en hoe verhoudt het tot de treksterkte?

Druksterkte beton


Wet van Hooke

De elasticiteit van een materiaal wordt uitgedrukt in de mate van vervorming indien deze op trek wordt belast. De Wet van Hooke geeft aan dat die relatie als volgt is: ε = Δl / L = σ / E. Dit houdt in dat de mate van vervorming Δl van een staalsoort met lengte L gelijk staat aan de toename van de spanning σ in het materiaal ten opzichte van de elasticiteit E. Het gunstige spanningsverloop is zeker zichtbaar bij staal als constructiemateriaal. Naarmate staal meer wordt belast kan het vervormen, echter zodra die belasting weer wordt verwijderd neemt het profiel de oude vorm weer aan. Dit is het ultieme voorbeeld van elastische vervorming. Beton daarentegen kan trek of vervorming lastig opnemen en dus dient wapeningsstaal te worden toegepast.

Beperkte trekcapaciteiten

Het materiaal heeft ten gevolge van trek zeer beperkte aanhechtingsmogelijkheid. Het materiaal is in geharde vorm zeer stug en is daardoor bij trekbelasting weinig flexibel. Het zal daardoor versnelt scheuren, omdat beton praktisch weinig trek kan opnemen. Oftewel de mate van trekelasticiteit is praktisch niet aanwezig. Hiernaast bestaat er eveneens de mate van vervorming als een materiaal onder druk komt te staan.

Drukproeven en druksterkte beton

Indien gehard beton op druk wordt belast heeft het uitstekende capaciteiten om hoge belasting op te nemen. Door de combinatie van zand, steentjes, cement en water wordt het materiaal extreem hard. Bij meest extreme druk zal het materiaal zijdelings eruit barsten, waardoor het bezwijkt. Middels drukproeven kan die maximale druksterkte van een betonkubus worden bepaald.

Relatie tussen trek en druk

De druksterkte van beton wordt bepaald door voor de korte termijn belasting 85% van de maximale betonkwaliteit te nemen. Daarnaast vervormt beton met de tijd tot eveneens 15%, waarmee de opnamecapaciteit evenredig wordt verminderd. Oftewel fbrep = 0,85*0,85*fck = 0,72*fck. C25 als betonkwaliteit heeft een representatieve druksterkte van fbrep = 0,72*25 = 18,0 N/mm2. Zoals gezegd is de treksterkte van beton zeer beperkt, echter er bestaat een minimale trekopnamecapaciteit. Dit is volgens de VBC art. 6.1.2 vastgelegd met fbrep = 0,7*(1,05+0,05*fck) met 0,7 voor kruip-effecten. Bij C25 bedraagt de betontreksterkte fbrep = 0,7*(1,05+0,05*25)=1,61 N/mm2. Oftewel beton kan nog geen 10% van de druksterkte aan trek opnemen. Voorgaande resulteert in volgende representatieve waarden [N/mm2] voor beton:

Betonkwaliteitfckfbrepfbrep
C252518,01,61
C353525,21,96
C454532,42,31

Verschil tussen representatieve en rekenwaarden

Omdat men bij betonberekeningen moet werken met veiligheden worden er factoren toegepast, zodat de drukcapaciteit van een betondoorsnede niet wordt overschreden. Omdat de trekcapaciteit van beton zeer beperkt is en er onzekerheden omtrent het materiaal zijn, is de relatie fb = fbrep/1,4 opgesteld. Voor betondruk zijn de onzekerheden minder groot en dus wordt de rekenwaarde druksterkte bepaald middels fb = fbrep/1,2. Dit houdt de volgende rekenwaarden [N/mm2] voor beton in. Fbm is de gemiddelde buigstreksterkte en is 2 maal fb. Let wel dat de elasticiteit van beton onder druk hierbij eveneens is aangegeven, terwijl de E-waarde voor trek praktisch gezien niet van toepassing is.

BetonkwaliteitfckfbfbfbmEb
C2525151,152,3028.500
C3535211,402,8031.000
C4545271,653,3033.500

Het moeten combineren met betonstaal

Omdat beton een zeer beperkte trekcapaciteit heeft wordt beton met betonstaal afgewapend. Op betonnen liggers komt een moment te staan welk inwendig via de hefboomsarm wordt ontbonden. Daartoe ontstaat er een betondrukkracht en een betonstaaltrekkracht. Met die relatie kunnen betonbalken afdoende worden afgewapend, zodat op basis van de toegepaste beton- en betonstaalkwaliteit hoge belastingen worden opgenomen.

Voor hogere betonkwaliteiten tot C65, hogesterktebeton of snelverdichtend beton dient men de juiste waarden uit de VBC 1990 halen (NEN 6720 TGB 1990 - Voorschriften Beton, Constructieve eisen en rekenmethoden).

Lees verder

© 2013 - 2019 Geinformeerd, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
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…
Hoe wordt drukwapening in betonconstructies berekend?Hoe wordt drukwapening in betonconstructies berekend?Drukwapening is een aanvullende wapening op de standaard toegepaste trekwapening. Het wordt toegepast indien de normale…
Globale wapeningsberekeningBij een balk op twee steunpunten veroorzaakt het moment buiging in de balk. Door deze buiging zullen aan de bovenzijde d…
De verankeringslengte van betonstaalDe verankeringslengte van betonstaalOm ervoor te zorgen dat beton ten gevolgen van momenten en dwarskrachten niet bezwijkt wordt een wapeningskorf toegepast…
Wapeningsstaal mag er roestig uitzienWapeningsstaal mag er roestig uitzienKom je op een bouwplaats dan valt het altijd op dat betonstaal er roestig uitziet. Je pakt het vast en je handen zijn pe…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Johnnyberg, Rgbstock
  • Constructief ontwerpen in beton; Vis en Sagel; Stichting BetonPrisma; s-Hertogenbosch; 3e-druk; 1995
  • NEN 6720 TGB 1990 - Voorschriften Beton, Constructieve eisen en rekenmethoden

Reageer op het artikel "Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen?"

Plaats een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Reacties

Dennis, 17-05-2016 11:30 #2
Ik ben bezig met mijn eigen beton onderzoek voor school, maar raak in beetje in de war van mijn eigen waarden en beredeneringen. Aan de hand van de kubusdruksterkte heb ik een elasticiteit bepaald en aan de hand van balkjes heb ik de buigsterkte bepaald. Hoe leg ik deze twee waarden met elkaar in relatie?

Druksterkte: 46 N/mm2
Elasticiteit: 34500 MPa
Buigsterkte: 7,6 MPa

gr,
Dennis Reactie infoteur, 18-05-2016
Ec=10^4*(f'ck+8)^(1/3)

Frank Overbeek, 22-03-2016 19:13 #1
Ik wil een vijver maken. 1 meter boven de grond en 1 meter in de grond. Welke betonblokken kan ik het beste nemen, voornamelijk de dikte. Holle blokken of vaste blokken. Moet er bewapening in. Afmetingen 5 mtr. Lang, 2 mtr. breed en 2mtr. diep

Bvd F. Overbeek Reactie infoteur, 23-03-2016
Bij voorkeur gestort en dus gewapend beton, omdat het water de boel naar buiten wil drukken en om lekkage te vermijden.

Infoteur: Geinformeerd
Laatste update: 21-03-2019
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Special: Betontechnologie
Bronnen en referenties: 3
Reacties: 2
Schrijf mee!