Beton en Staal Les 2-1 - pdf bestand PDF

Preview

Summary

pdf bestand...

Description

Les$2$ ! Staal!en!beton:!een!geslaagd!koppel:! !

! !

! !

! ! Weerstand tegen trekkrachten $ Beton kan grote drukkrachten weerstaan, maar is niet goed bestand tegen trekkracht, omdat het een korrelige structuur heeft. De korrels (doorgaans grind en zand) worden bijeengehouden door cement - de 'lijm' in het materiaal. De lijmsterkte van het cement bepaalt in feite de trekkracht van het beton. Bij een te grote trekkracht vormen zich scheuren in het materiaal. Als er zich eenmaal een scheur gevormd heeft, gaat het van kwaad tot

erger, doordat de trekkracht zich rond de scheur concentreert – daar is de balk dan immers op zijn smalst; de trekspanning (kracht per eenheid oppervlakte) wordt steeds hoger. Het gevolg is het bezwijken van de constructie. Als een betonnen balk of plaat op buiging belast wordt, ontstaan plaatselijk trekkrachten. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een betonnen balk die op twee steunpunten rust. Door het eigen gewicht en eventueel andere belasting zal de balk in het midden doorbuigen. Daardoor treden aan de onderkant van de balk trekkrachten op en aan de bovenkant drukkrachten. Als een balk of plaat doorloopt over meerdere steunpunten, of aan het uiteinde is ingeklemd, treedt rond die steunpunten of inklemmingen aan de bovenkant trek op en aan de onderkant druk. Omdat staal goed trekkrachten kan opnemen, worden op de plaatsen waar trekkrachten optreden stalen staven in het beton opgenomen; de wapening. Wanneer de druk te hoog wordt en het beton kan bezwijken, zal op die plaatsen drukwapening worden aangebracht. De trekkracht van beton wordt praktisch gelijk aan 0 genomen. Dit heeft tot gevolg dat er, behalve in constructieonderdelen die puur in druk belast worden (zoals korte kolommen), altijd een minimale wapening zal zitten in een betonnen structuur. In dergelijke structuren is scheurvorming in de zone met trekspanningen normaal en duidt deze niet op het falen van de structuur, mits de scheurwijdte niet te groot is (maximaal zo'n 0,3 mm). Het draagvermogen van de betonnen structuur neemt hierdoor niet af; het staal neemt immers de trekspanning op, niet het beton.

Combinatie*met*staal* Om de cohesie tussen het beton en het staal nog te verbeteren, worden de staven gewoonlijk bij het walsen van ribbels voorzien van 'torstaal' of 'torwastaal'. Hierdoor krijgen de staven spiraalvormige ribbels met een groter oppervlak dan glad betonstaal, waardoor het staal beter in het beton hecht. Als dat nog niet voldoende aanhechting oplevert, kan men rechte of ronde haken buigen aan de uiteinden van de staven, zodat de staven niet uit het beton getrokken kunnen worden. Meestal hoeft er slechts een geringe hoeveelheid staal gebruikt te worden om een voldoende sterkte te verkrijgen. De hoeveelheid wapeningsstaal wordt uitgedrukt in het percentage staal in het oppervlakte in een loodrechte doorsnede van het element en varieert van 1% voor de meeste balken en platen, tot 6% voor sommige kolommen. Wapeningsstaven zijn rond en variëren in diameter van 6 tot 40 mm, oplopend in stappen van 2 mm. Ook gegalvaniseerd staal wordt gebruikt. In constructiedelen die men zo dun mogelijk wil maken, of door ruimtegebrek, kan het wapeningsstaal bovendien gebruikt worden om, behalve de trekkrachten, ook een deel van de drukkrachten op te nemen (drukwapening). Dat gebeurt bijvoorbeeld in kolommen. Bij over meerdere steunpunten doorlopende balken of platen, waarin de trekkracht afwisselend aan de bovenkant en aan de onderkant optreedt, werd het staal in een zigzagpatroon door de balk gebogen, ook om de schuine trekkrachten op te nemen. Door het arbeidsintensieve en dus dure buigwerk wordt dit tegenwoordig niet meer gedaan. Er worden nu alleen rechte staven boven en onder in de balk of plaat gelegd, ter plaatse van de trekkrachten. Nabij de opleggingen worden in balken eenvoudig meer 'beugels' geplaatst om de schuine trekkrachten op te nemen. Deze beugels nemen de optredende dwarskrachten op in de ligger/plaat.

Praktijk Gewapend beton bevat stalen staven/voorgespannen draden die de trek- en of drukkrachten opnemen, de zogenaamde trekwapening en drukwapening en zo het materiaal versterken op die plaatsen waar het beton tekortschiet. Het wapeningsstaal wordt vooraf in een houten of stalen vorm, de bekisting of kortweg 'de kist', aangebracht. Dat is gewoonlijk het werk voor een betontimmerman en een ijzervlechter. Hierna wordt betonspecie in de bekisting gestort en verdicht met een motorisch aangedreven trilnaald. De wapening wordt hierdoor volledig in het beton ingebed. Na maximaal 28 dagen moet het beton de ontwerpsterkte hebben bereikt. Als een gewapend-betonelement hierna belast wordt, neemt het beton de drukkrachten op en het staal de trekkrachten. Het succes van gewapend beton is op de volgende eigenschappen gebaseerd: • Beton kan goed drukkrachten opnemen echter maar matig trekkrachten. Die tekortkoming qua trekkrachten wordt opgelost door de toepassing van wapeningsstaal. • Beton en staal hechten goed aan elkaar • De uitzettingscoëfficiënt van beton is vrijwel gelijk aan die van staal. Dat voorkomt inwendige spanningen ten gevolge van temperatuurschommelingen • Beton beschermt staal tegen roesten, doordat het een hoge pH-waarde heeft.

Gebreken aan gewapend beton

Betonrot Corrosie en vorst kunnen slecht ontworpen of uitgevoerde gewapend betonconstructies beschadigen. Als ijzer roest, zet het uit. Daardoor leidt het roesten van wapening tot scheuren in het beton en kan het beton afbrokkelen. Vorstschade ontstaat doordat water door het betonoppervlak naar binnen dringt en bevriest. Door het uitzetten van het bevriezende water in haarscheurtjes worden de scheuren vergroot, wat tot verbrokkelen leidt, waardoor de constructie het uiteindelijk begeeft. Door binnendringen van chloorhoudende zouten kan het staal versneld gaan roesten. Door de wapening met een bepaalde hoeveelheid beton af te dekken (bijvoorbeeld 40-50 mm, dekking geheten), kan betonrot vertraagd worden. De minimale dekking hangt af van de vastgestelde milieuklasse beton waar het gewapende beton zich in bevindt.

! Betonrot:!! ($bron$wikipedia)$

Betonrot Betonrot is een term die gebruikt wordt voor bepaalde schade aan gewapend beton. Meestal bedoelt men schade die ontstaat doordat de in het beton aanwezige wapening begint te roesten. Roesten is een expansieve reactie (roest zet uit) en doet aldus het beton barsten. Dit proces is zeer nadelig voor de sterkte van het beton en aldus voor de gehele betonconstructie. Betonrot komt meestal voor in betonelementen die het einde van hun levensduur hebben bereikt, of wanneer het element niet goed ontworpen of uitgevoerd werd, ook tijdens de levensduur. Betonrot wordt veroorzaakt door indringing van kooldioxide (CO2) uit de lucht (carbonatatie) of door indringing van chloriden. Chloride-indringing komt meestal voor in zeeklimaat of op plaatsen waar zout gestrooid wordt, zoals bruggen. Betonrot komt ook voor in betonsoorten waar de voorgeschreven hoeveelheid verhardingsversneller calciumchloride (CaCl2) overschreden werd. Het chloride werd in dat geval bij het maken van het element toegevoegd als bindingsversneller. De beruchte Kwaaitaalvloer is hiervan een praktijkvoorbeeld. In beide gevallen wordt de beschermende ijzeroxide-laag rond de wapening verbroken. In de buitenlucht schilfert dit roestproduct normaal af, in basische omstandigheden zoals die in beton voorkomen blijft dit een continue laag die zo de wapening beschermt. In gecarbonateerd beton is de pH gedaald zodat de beschermlaag verdwijnt, aanwezigheid van chloriden zorgt ervoor dat de beschermlaag oplost als ijzerchloride FeCl3 en zo uit het beton verdwijnt. Het betonrotproces kan vermeden worden door • het kiezen van een lage water/cementfactor, • een voldoende dekking te garanderen (wapening diep genoeg plaatsen), • het vermijden van de verhardingsversneller calciumchloride (nu in de bouw verboden). Om betonrot te vermijden zijn er eisen gesteld aan deze factoren, zie milieuklasse beton.

$ $

$...