InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Wat houden beugels in een betonbalk in?

Wat houden beugels in een betonbalk in?

Wat houden beugels in een betonbalk in? Een betonnen balk is een standaard combinatie van betonmateriaal tezamen met betonstaal in de vorm van een korf. Horizontaal ligt trekwapening onderin en bovenin ligt vaak praktische wapening (mits op twee steunpunten). Verticaal worden daarnaast beugels toegepast, zodat de korf als het ware vormvastheid heeft. Deze verticale stalen staanders hebben een belangrijke functie voor het overbrengen van dwarskrachten naar de steunpunten. Hoeveel afschuifkracht kan beton zelf opnemen en hoe reken je uit hoeveel beugels er in de balk moeten worden toegepast?

Beugels


Waarom worden beugels toegepast?

Beton is een handig materiaal om veel druk op te nemen, maar het heeft slechts beperkte trekopnamecapaciteit. In verhouding kan beton slechts een tiende van de druk aan trek opnemen. Daarnaast kan het eveneens een beperkte hoeveelheid afschuifspanning overdragen. Het betekent dat een met gewicht belaste balk altijd horizontaal voor trekwapening en verticaal voor dwarskracht moet worden afgewapend.

Afschuifcapaciteit betondoorsnede

Balken worden belast met verticale lasten, welke naar de steunpunten worden afgevoerd. Het houdt in dat de dwarskracht (mate van haakse last in kN/m) in het middel 0 bedraagt, echter naar de steunpunten toeneemt. Oftewel naarmate de steunpunten wordt genaderd, neemt de spanning in de betondoorsnede toe. Dit kan worden bepaald door de plaatselijke dwarskracht in kN te delen door de betondoorsnede (b*d) resulterend in een spanning τd = F/A (N/mm2). Bij standaard betonkwaliteit C25 waarvoor een trekcapaciteit van toepassing is van fb = 1,15 geldt voor de ondergrens van de afschuifcapaciteit τ1 = 1,15*0,4 = 0,46 N/mm2. Zie onderstaande tabel voor de opnamecapaciteit bij verschillende betonkwaliteiten. Indien de τd < τ1 dan kan er praktisch worden afgewapend, echter is τd > τ1 dan moet er aanvullende wapening in rekening worden gebracht.

Sterkteklassefb N/mm2τ1 N/mm2
C150,900,36
C251,150,46
C351,400,56
C451,650,66

Onvoldoende toegepast: schuine scheuren

Een betonbalk wordt ontworpen om een bepaalde belasting op te kunnen nemen. Uiteraard moet de toegepaste τs van de beugelwapening groter zijn dan de optredende τd. Indien er wegens omstandigheden toch grotere lasten optreden dan dat de dwarskrachtwapening aan kan, zullen er scheuren optreden. Omdat het specifiek gaat om onvoldoende verticale wapening welke verantwoordelijk is voor het omhoog trekken van die last, zullen er schuine scheuren voorkomen. Deze trekken onder een hoek van 45 graden weg. Het wil nog niet betekenen dat de constructie gaat falen, echter er is wel reden voor bezorgdheid. Het voorkomen van schuine scheuren in beton (zijvlakken) is een teken dat de beugels het niet aan kunnen.

Hoe reken je beugels uit?

Standaard worden betonnen balken uitgevoerd in minimaal betonkwaliteit C25 in combinatie met betonstaal FeB500. Het vormt de basis van alle berekeningen. Standaard dienen balken met rond 6 tot rond 8 hart op hart 300 te zijn uitgevoerd om de korf goede stevigheid tijdens de stort te geven. Indien echter de τd > τ1 is dan moet er worden gecontroleerd hoeveel beugelwapening er feitelijk nodig is. Het aandeel wapening moet worden bepaald volgens (τd-τ1), waarvoor geldt dat A;blgs = (τd-τ1)*b*d/(fs*z) met z = lengte eenheid en fs = 435 N/mm2 voor FeB500. Wordt er rond 8 hart op hart 250 toegepast in een balk van 200*300 (b*d) dan kan het τs = 2*1/4*π*8^2*0,9*435/(250*200) = 0,78 N/mm2 opnemen. Dit komt overeen met τd = (0,46+0,78)*200*300 = 74,4 kN aan dwarskracht dat opgenomen kan worden.

Extra voorbeeld

Stel je voor dat er sprake is van een balk breed 300 mm hoog 400 mm (d = 350 mm) en een dwarskracht van 120 kN naast het steunpunt dan bedraagt de τd = 120.000 / (300*350) = 1,14 N/mm2. Oftewel er dient bij C25 een betonstaalspanning opgenomen te worden van 1,14-0,46 = 0,68 N/mm2. In dat geval voldoet hart op hart 300 niet meer aangezien τs = 2*1/4*π*8^2*0,9*435/(300*300) = 0,48 N/mm2. Er dient minimaal hart op hart 200 te worden toegepast, omdat τs = 2*1/4*π*8^2*0,9*435/(300*200) = 0,72 N/mm2.

Ga je betonnen liggers toepassen waarbij veel belasting moet worden opgenomen bij overspanningen van meer dan een meter, dan dient er een constructieberekening aan ten grondslag te liggen. Op die manier weet je zeker dat één en ander altijd voldoet.

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
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…
De plaats van wapening in een betonbalkDe plaats van wapening in een betonbalkBalken vormen een belangrijk onderdeel van de constructie van een bouwwerk. Het wordt bijvoorbeeld altijd toegepast om d…
Hoe vertaalt wringing in een betonbalk naar extra wapening?Hoe vertaalt wringing in een betonbalk naar extra wapening?Funderingsbalken worden belast op verticale lasten, waardoor momenten en dwarskracht ontstaan. Omdat deze balken grote l…
Belasting op een ligger naar dwarskracht en moment herleidenBelasting op een ligger naar dwarskracht en moment herleidenLiggers dienen ervoor om een belasting op te nemen, of gewicht naar de steunpunten over te dragen. Het hangt echter van…
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: Mterraza, Rgbstock
  • Constructief ontwerpen in beton; Vis en Sagel; Stichting BetonPrisma; ís-Hertogenbosch; 3e-druk; 1995

Reageer op het artikel "Wat houden beugels in een betonbalk 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: 21-03-2019
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Special: Betontechnologie
Bronnen en referenties: 2
Schrijf mee!