InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Wat houdt dwarskracht in?

Wat houdt dwarskracht in?

Wat houdt dwarskracht in? Om constructies uit te rekenen wordt over de lengte van een doorsnede belasting in rekening gebracht. Stalen liggers en betonbalken worden daarbij belast met constante belastingen, driehoekslasten en puntlasten. Deze lasten moeten door de doorsnede opgenomen worden. Een optredend fenomeen is een toenemende spanning indien men dichter bij de opleggingen komt. Wat houdt dwarskracht in en wat zijn de aspecten om op te letten?

Dwarskracht


Ontwerpkrachten voor de bepaling van materiaaldimensies

Om een ligger qua grootte en sterkte te bepalen dienen de van toepassing zijnde belastingen te worden vertaald naar materialen en doorsnede dimensies. Daartoe geldt binnen de mechanica dat:
  • momenten moeten worden overgedragen middels de maximale reken vloeispanning van het materiaal bij een bepaalde inwendige hefboomsarm. Daarnaast mag het niet meer doorbuigen dan een bepaalde eis overeenkomstig de elasticiteit van het materiaal;
  • dwarskrachten opgenomen moeten worden door de schuifspanning van het basis materiaal danwel door aanvullende voorzieningen.

Toename naar het steunpunt

Stel een ligger wordt belast met een continue last over de lengte van de ligger. Dit wordt dan uitgedrukt in kN/m. Omdat de ligger een bepaalde lengte heeft neemt de optredende dwarskracht naar de steunpunten toe door toedoen van die belasting. In het midden is de dwarskracht nul, echter na een meter bedraagt deze bijvoorbeeld al 10 kN. Bij nog een meter komt er weer 10 kN bij op, waardoor na 2 meter de dwarskracht 20 kN bedraagt. Dit gaat zo door tot het steunpunt is bereikt, omdat daar de balk op rust. Heeft men een ligger van 7 meter lengte bij een belasting van 5 kN/m dan bedraagt de dwarskracht net voor het steunpunt 7 m / 2 * 5 kN/m = 17,5 kN.

Invloed van schuifspanningen

De doorsnede van een materiaal kan slechts een bepaalde hoeveelheid spanning aan. Standaard geldt daarvoor de volgende formule:
  • τd = Vd / (b*d) = Vd / A (kN/mm2) met daarin;
  • τd = optredende spanning in de doorsnede;
  • Vd = dwarskracht (kN);
  • (b*d) = breedte maal rekenhoogte doorsnede (mm*mm) = A = oppervlak van de doorsnede (mm2).
Indien τd kleiner is dan de τ1 van het materiaal zal het niet bezwijken. Bij betonbalken houdt het in dat men de standaard korf kan toepassen en bij staal hoeft verder niets te worden gedaan. Is de τd groter dan τ1 dan dient meer aandacht worden gegeven aan dwarskrachtwapening of dient er plaatselijk meer wapeningsstaal te worden aangebracht.

Afwapenen van beton

Beton is een materiaal dat goed druk kan opnemen, echter het gedraagt zich slecht bij trek. Dat houdt in dat het in beperkte mate schuifspanningen kan overdragen. De doorsnede van een betonnen balk dient dan ook concreet te worden gecontroleerd op maximale spanningen. Indien nodig zal er aanvullende dwarskrachtwapening aangebracht moeten worden, zodat dwarskrachtenopbouw kan worden afgevoerd door:
  • as;bgls = (τd-τ1)*b*d/(fs*z) = (τd-τ1)*b*s/(fs*0,9) met fs = maximale betonstaalspanning, z = lengte eenheid, s = hart op hart afstand beugels.
Hoe je verder de dwarskrachtwapening bepaalt kun je in het volgende artikel lezen: Hoe reken je dwarskrachtwapening van een balk uit?

Hoe gaat het met staal?

Normaal wordt een stalen ligger op basis van de volgende methoden doorgerekend:
  • representatieve waarden om de doorbuiging over de lengte van de ligger (controle traagheidsmoment) Ir = a*M;rep*L^2 / (384*E*f) met a = factor afhankelijk van oplegging (1=inklemming, 5=vrij opgelegd), M;rep = representatief moment, L = ligger lengte, E = elasticiteit, f = doorbuigingseis;
  • rekenwaarden om de sterkte van de ligger (controle weerstandsmoment) W;d = M;d / σ;d met M;d = rekenmoment, σ;d = rekenspanning staal.
Normaal voldoet hierbij de dwarskracht. De controle wordt overgeslagen, omdat het materiaal dermate sterk is dat de maatgevende factor altijd over de lengte van de ligger is. Toch kan het zijn dat op detailniveau wel naar flenzen moet worden gekeken als daar puntlasten op komen te staan welke de ligger ingeleid moeten worden. Plaatselijk het oplassen van extra staal kan noodzakelijk zijn.

Onvoldoende dwarskracht capaciteiten

Indien een stalen ligger onder gedimensioneerd is dan gaat de ligger vervormen boven de maximale vloeigrens. Dat houdt in dat de vervormingen onherroepelijk zijn. Het kan potentieel leiden tot het compleet bezwijken van de constructie. Daarom is het altijd noodzaak om een stalen ligger niet verder te ontwerpen dan 80% van de vloeigrens van het materiaal. Bij beton vertoont de balk scheurtjes welke praktisch onder 45 graden van beneden naar boven en dan weer van beneden naar boven verspringen. Het is teken dat de balk onvoldoende dwarskrachtwapening bezit danwel dat er onverwachte belastingen op staan.

Gebruik een ruimte nooit anders dan waar het oorspronkelijk voor is ontworpen. Een woonkamer mag niet zomaar worden belast met een intensief archief. Wil je dat wel doen laat dan één en ander controleren door een constructeur.

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
Algemene termen gebruikt bij constructieberekeningenAlgemene termen gebruikt bij constructieberekeningenBij de berekening van constructies kom je een aantal noodzakelijke termen tegen, waarmee de mate van constructieve veili…
Wat houdt de inwendige hefboomsarm bij betonconstructies in?Wat houdt de inwendige hefboomsarm bij betonconstructies in?Betonconstructies en balken worden afgewapend met betonstaal, omdat beton als materiaal geen trek kan opnemen. Omdat be…
Onder spanning brengen stalen ligger doorbraak noodzakelijk!Onder spanning brengen stalen ligger doorbraak noodzakelijk!Indien in bestaande wanden een opening wordt gemaakt, dient de bovengelegen constructie te worden opgevangen met een sta…
Hoeveel buigt een stalen ligger door?Hoeveel buigt een stalen ligger door?Een stalen ligger kan een bepaalde mate van doorbuiging opnemen. Het wordt bepaald door de elasticiteit en het traagheid…
Wat houdt mechanische spanning (constructief) in?Wat houdt mechanische spanning (constructief) in?Bij constructies zoals liggers treden mechanische spanningen op, welke door het toegepaste materiaal moeten worden opgev…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Mterraza, Rgbstock
  • Constructief ontwerpen in beton; Vis en Sagel; Stichting BetonPrisma; s-Hertogenbosch; 3e-druk; 1995

Reageer op het artikel "Wat houdt dwarskracht in?"

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
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Geinformeerd
Laatste update: 25-03-2019
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Special: Betontechnologie
Bronnen en referenties: 2
Schrijf mee!