EENVOUDIGE LIGGERBEREKENING: •
Buiging
•
Dwarskracht
•
Vervorming
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
EEN BETONBEREKENING IS EEN DOORSNEDEBEREKENING! • als de doorsnede bekend is, kan de wapening bepaald worden. • als de wapening bekend is, kan een passende afmeting bepaald worden.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
VAN SPANNINGEN NAAR MOMENT (zie reader op site van Com B)
Leer der toegepaste mechanica: • lineair - elastisch • niet lineair - elastisch
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
a
b
l
l
l
N'
N
' h
A (mm 2)
A (mm 2 )
b
h
Prisma belast door een normaalkracht Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
verlenging of verkorting:
N⋅l ∆l = E⋅A
specifieke vervorming:
∆l ε= l
optredende spanning:
N σ= A
Wet van Hooke:
ε=
σ E
( druk : ε' =
σ' ) E
ª Verband tussen spanning en vervorming Æ E-modulus Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Het verband tussen spanning (σ) en specifieke vervorming (ε).
Lineair - elastisch Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
σ' tan α = ε' tan α = E
(α = arctan E).
M.a.w. de elasticiteitsmodulus van een materiaal wordt voorgesteld door de helling (richtingscoëfficiënt) van het σ’ - ε’ – diagram.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
3
4
5
2 1
σ’ - ε’ – diagram van een op druk belaste betonprisma Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Géén rechtlijnig verband tussen σ en ε
Î
niet lineair – elastisch
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Lineair versus niet-lineair. • afleiding m.b.v. lineair – elastisch materiaal
• overgang naar niet lineair – elastisch materiaal Æ beton
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Fd
Fd
a
a M-lijn Md = F·a M = constant
D-lijn
Fd
“vierpuntsbuigproef” Æ
zuivere buiging
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
MATERIAALEIGENSCHAPPEN TREK & DRUK σ’
σ σ3 σ2 σ1
σ’3
3
σ’2
2
σ’1
1 ε1
ε2
3
ε3
Linear-elastisch, trek
ε
2 1 ε’1
ε’2
ε’3
ε’
Linear-elastisch, druk
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
spannings-(σ) en rek-(ε) diagrammen
σ’1 ε’1
σ’2
ε’2
σ’3
ε’3
σ’3 N’
druk
h
z
trek
N b
σ1
ε1
punt 1
σ2
ε2
punt 2
σ3
ε3
punt 3
(uit voorgaande grafieken)
σ3
Mu = N·z z is “inwendige hefboomsarm”
de spanningen zijn rechtevenredig met de vervormingen Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uiterst opneembaar moment:
Mu
(inwendig moment)
Volgt uit geometrie en materiaaleigenschappen • het moment wat kan worden opgenomen • momentcapaciteit van de doorsnede
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Rekenwaarde van het moment:
Md
(uitwendig moment)
Volgt uit de mechanica (rekensommmetje) • het moment wat moet worden opgenomen
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Mu ≥ M d Inwendig moment ≥ Uitwendig moment
Æ constructie-onderdeel voldoet op sterkte Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Optredende spanning is:
σ
Uiterst opneembare spanning is: f Vergelijk met bijv. staal: Optredende spanning:
σs
Uiterst opneembare spanning: fs
(index s van staal)
(vloeispanning)
Æ voor staalkwaliteit S235JR is dit 235 N/mm2 Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het laatste diagram van dit voorbeeld kan worden opgemaakt dat: ∑H=0
Æ
N = N’
(er is hier verder géén uitwendige normaalkracht aanwezig)
Æ Mu = N · z
ofwel
Mu = N’ · z
N = de resultante van de inwendige trekkracht N’ = de resultante van de inwendige drukkracht z = inwendige hefboomsarm Tussen N en N’ ontstaat een inwendig moment (koppel), met afstand z (inwendige hefboomsarm).
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De grootte van N is gelijk aan de inhoud van de spanningsfiguur (bekend uit de mechanica): Æ oppervlak van de spanningsdriehoek vermenigvuldigd met de breedte:
N = oppervlak ∆
* breedte balk
Æ N = ½ · (σ · ½h) *
b [Newton]
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De kracht N grijpt aan in het zwaartepunt van de driehoek σ’3 1/ 3
* 1/2h
2/ 3
* 1/2h
N’ z
N σ3 Mu = N·z z = 2 * afstand zwaartepunt tot n.l. Æ
z = 2 * (2/3 · ½h) = 2/3h
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Mu = N · z
Mu = ½ · σ · ½h · b *
⇒
2/ h 3
=
1/ 6
bh2 · σ [Nmm]
Mu σ= 1 · bh 2 6
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit de mechanica volgt:
M · z index σ= I
z = afstand van de n.l. tot aan de beschouwde uiterste vezel, onder of boven. Voor rechthoekige doorsneden is zboven = zonder = ½h. Deze ‘z’ niet verwarren met de inwendige hefboomsarm! I = Axiaal Kwadratisch Oppervlakte Moment Voor rechthoekige doorsneden is dit: 1/12 · bh3.
M · ½h σ= 3 1 12 · bh
⇒
σ=
1 6
M 2 · bh
Vergelijk dit met de vorige uitkomst! Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
VOORBEELD Rechthoekige doorsnede b*h = 150 * 300 mm²
Materiaalgegevens: (alléén t.b.v. sterkte) (zie grafiek):
ftrek = f’druk = 10 N/mm²
Bepaal het uiterst opneembare moment Mu van deze doorsnede. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Grafiek t.b.v. rekenvoorbeeld σ fu = 10 N/mm²
εu
ε
Linear-elastisch, trek en druk Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uitwerking: Teken altijd eerst het spannings- en rekfiguur: f’u
ε’u
10 N/mm²
½h
300
½h 150
N’
fu
εu
z N 10 N/mm²
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Kracht Æ N = ½ · σ · ½h · b Æ
½ · 10 · ½·300 · 150 = 112.500 N (112,5 kN)
Hefboomsarm Æ z = 2 * (2/3 · ½h) Æ
Æ
2 · (2/3 · ½·300) = 200 mm.
Mu = 112.500 · 200 = 22,5·106 Nmm² (22,5 kNm)
Een groter moment kan deze doorsnede niet opnemen. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Beschouw onderstaande balk + belasting Fd
Fd
a
a M-lijn Md = F·a M = constant
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Fd
Stel:
Fd
Fd = 10 kN a
=
2 m.
a
a M-lijn Md = F·a
Materiaaleigenschappen en doorsnede ongewijzigd: Æ de balk is gemaakt van de doorsnede die zojuist is berekend (met Mu = 22,5 kNm)
Is deze balk sterk genoeg om de gegeven belasting te dragen? Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Als Md ≤ Mu, dan heeft de doorsnede voldoende capaciteit om het aanwezige moment op te nemen en is de balk dus sterk genoeg. Mu is zojuist berekend en is 22,5 kNm Md wordt bepaald door de uitwendige belasting en volgt uit de mechanica: Md = Fd · a Æ
Æ
Md = 10 · 2 = 20 kNm.
20 kNm (Md) < 22,5 kNm (Mu) Æ voldoet Æ de balk is dus sterk genoeg.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
NIET LINEAIR – ELASTISCH GEDRAG VAN BETON σ’
σ
ε’
ε
σ-ε-diagram beton onder druk
σ-ε-diagram beton onder trek
werkelijk verloop geschematiseerd
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Conclusie: er bestaat géén rechtlijnig verband tussen spanning en vervorming, zowel voor beton onder druk als onder trek.
• Het drukdiagram wordt geschematiseerd tot een bilineair diagram
• Het trekdiagram wordt alléén gebruikt om het scheurmoment te bepalen. • Verder wordt uitgegaan dat beton géén trek kan opnemen Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
• De optredende trekkrachten worden volledig door de wapening opgenomen. M
druk
M
trek
• Omdat gewapend beton een samengestelde doorsnede is, moeten ook de materiaalgegevens van het wapeningsstaal bekend zijn. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De E-modulus van betonstaal is een vast gegeven: Es = 2,0·105 N/mm² a
b fs = 435 N/mm 2 fs = 350
fs
N/mm 2
fs = 190 N/mm 2 s
s
arctg Es
s
su
FeB 500 FeB 400 FeB 220
s
De rek aan het einde van de schuine tak voor FeB500 is dus:
435 εs = = 0,002175 ≈ 2,18‰ 5 2,0·10
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Hieruit volgt dus dat staal een bijzonder lange horizontale tak heeft. In deze tak neemt de spanning niet meer toe, alléén de vervorming! M.a.w. de kracht in het staal blijft onveranderd, alleen wordt het staal langer.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De benodigde σ-ε-diagrammen zijn hieronder weergegeven:
σ’
σs
σ
fs f'b
1,75‰ 3,50‰ σ-ε-diagram beton onder druk
ε’
fbm ≈0,20‰ σ-ε-diagram beton onder trek
ε
2,175‰
εs 27,5 – 32,5‰
σ-ε-diagram staal onder trek
De diagrammen zijn onderling niet op schaal getekend! Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Fd
Beschouw de balk uit voorgaand voorbeeld:
Fd
a
a M-lijn Md = F·a
De doorsnede is nu een gewapende betonbalk, met de wapening aan de onderzijde (trekzijde). T.g.v. de gegeven belasting zal onderin de ligger trek en bovenin druk optreden. Trekzone Æ diagrammen (grafieken) raadplegen die gebaseerd zijn op trek (staal en beton) Drukzone Æ diagrammen (grafieken) raadplegen die gebaseerd zijn op druk (beton)
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De belasting wordt in vier stappen vanaf nul opgevoerd. Iedere stap wordt gekozen bij een markant (kritisch) punt op één van de drie diagrammen: 1. moment dat aan de onderzijde de beton nog juist niet scheurt, scheurmoment 2. moment dat het staal gaat vloeien (einde van de schuine tak, εs = 2,175‰). 3. moment dat beton gaat stuiken (einde van de schuine tak, ε’b;pl = 1,75‰). 4. moment dat beton bezwijkt (einde van de horizontale tak, ε’b;u = 3,50‰) Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
1. Moment dat aan de onderzijde de beton nog juist niet scheurt (Mr). Dit is de fase dat het einde van de schuine tak in het beton-trekdiagram wordt bereikt. σ’
σs
σ
fs f'b
punt 1 punt 1 1,75‰ 3,50‰ σ-ε-diagram beton onder druk
ε’
punt 1
fbm ≈0,20‰ σ-ε-diagram beton onder trek
ε
2,175‰
εs 27,5 – 32,5‰
σ-ε-diagram staal onder trek
Betondrukzone
Betontrekzone
Betonstaal
bovenzijde balk
onderzijde balk
onderzijde balk
De constructie gedraagt zich lineair-elastisch (samengestelde doorsnede).
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Vervormings- en spanningsdiagram voor de nog juist ongescheurde doorsnede (Mr) 'b <1,75‰
b
'b << f b'
h
balk ongescheurd
b
As
fs s< E s b
_ fb <
s
fbm
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het ε-diagram blijkt: • εs << 2,175‰ • εb,max is bereikt • ε’b << 1,75‰
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het σ-diagram blijkt: • σs << fs
Æ
staal vloeit nog lang niet.
• fb = fbm
Æ
de maximale betontrekspanning is bereikt.
• σ’b << f’b
Æ
de maximale betondrukspanning is nog lang niet bereikt.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
2. Moment dat het staal gaat vloeien (Me). Dit is de fase dat het einde van de schuine tak in het staal-trekdiagram wordt bereikt. σ’
σs
Trekspanning in beton is overschreden:
f'b punt 2
1,75‰ 3,50‰ σ-ε-diagram beton onder druk
ε’
fs
punt 2
Æ gescheurd Æ géén trekopname meer mogelijk Æ grafiek niet meer nodig. 2,175‰ σ-ε-diagram beton onder trek
27,5 – 32,5‰
σ-ε-diagram staal onder trek
Als de belasting wordt opgevoerd, scheurt de balk aan de onderzijde en alle trekkrachten komen in het staal, want het beton is niet meer in staat deze trekspanningen op te nemen. Bij verder door belasten zal het staal gaan vloeien.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Vervormings- en spanningsdiagram op het moment dat staal vloeit (Me) 'b<1,75‰
b
'b< f b'
h
balk gescheurd
b>fb
As
s=
fs Es
s= f s
Wordt niet meer beschouwd Æ géén trek meer in de beton!
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het ε-diagram blijkt: • εs = 2,175‰ • de rek in het beton aan de trekzijde is niet meer van belang • ε’b < 1,75‰
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het σ-diagram blijkt: • σs = f s
Æ
staal vloeit.
• σb >> fbm
Æ
beton is aan de onderzijde gescheurd en kan geen trekspanningen meer op nemen.
• σ’b < f’b
Æ
de maximale betondrukspanning is nog niet bereikt.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
3.
Moment dat het beton gaat stuiken (Mpl).
Dit is de fase dat het einde van de schuine tak in het beton-drukdiagram wordt bereikt. σ’
σs fs
punt 3
f'b punt 3
1,75‰ 3,50‰
ε’
σ-ε-diagram, beton onder druk
2,175‰
εs 27,5 – 32,5‰
σ-ε-diagram staal onder trek
Bij verder opvoeren van de belasting zullen de eerste vezels aan de bovenzijde in het beton gaan stuiken. Het staal was al aan het vloeien en dit blijft zo, alléén de rek wordt groter (punt 3 ligt nu verder verwijderd op de horizontale tak dan punt 2).
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Vervormings- en spanningsdiagram op het moment dat beton stuikt (Mpl) 'b=1,75‰
b
'b= f b'
h
balk betonstuik
b>fb
As
s>
fs Es
fs
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het ε-diagram blijkt: • εs > 2,175‰ • ε’b = 1,75‰
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het σ-diagram blijkt: • σs = f s
Æ
staal vloeit nog steeds, kracht neemt niet meer toe
• σ’b = f’b
Æ
de maximale betondrukspanning is bereikt.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Let op, stap 2 en 3 kunnen ook in de omgekeerde volgorde voorkomen: Æ
De eerste uiterste vezels in de beton kunnen al stuiken (1,75‰ – grens bereiken) voordat het staal vloeit (fs wordt bereikt).
Æ
controleer altijd de uitgangspunten!
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
4.
Moment dat het beton bezwijkt (Mu).
Dit is de fase dat het einde van de horizontale tak in het beton-drukdiagram wordt bereikt. σs
σ’
fs
punt 4
f'b punt 4
1,75‰ 3,50‰ σ-ε-diagram beton onder druk
ε’
2,175‰
εs 27,5 – 32,5‰
σ-ε-diagram staal onder trek
Bij nog verder opvoeren van de belasting zullen steeds meer vezels aan de bovenzijde en in de lagen juist daaronder in het beton gaan stuiken. Het staal, dat al een tijdje aan het vloeien is, blijft dit nog steeds doen en de rek wordt als maar groter.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Vervormings- en spanningsdiagram op het moment dat beton bezwijkt (Mu)
'b = 'bu = 3,5‰
b
f b'
h
beton op punt van bezwijken
b>fb
As
s
fs
Dit stadium wordt gehanteerd voor sterkteberekeningen Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
‰
f b'
geschematiseerd
fs
parabolisch (werkelijk)
parabolisch-rechthoekig (E.C.)
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het ε-diagram blijkt: • εs >> 2,175‰ • ε’b = 3,50‰
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Uit het σ-diagram blijkt: • σs = f s
Æ
staal vloeit nog steeds, kracht neemt al lang niet meer toe
• σ’b = f’b
Æ
de maximale betondrukspanning wordt bereikt over een grotere hoogte (over meer vezels)
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Er zijn nu zoveel betonvezels ‘gestuikt’, dat de constructie als bezweken kan worden beschouwd. Verder opvoeren van de belasting, met behoud van de constructie, is onmogelijk. Dit is dus de laatste fase.
Î “Bezwijkstadium” Í Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
1. Beton scheurt
3. Beton stuikt
2. Staal vloeit
4. Beton bezwijkt
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Het bezwijkstadium is het stadium waarin de constructie getoetst wordt. De inwendige momentcapaciteit kan niet groter worden. Æ dit is het het maximale moment wat de constructie kan opnemen. Æ het maximale draagvermogen.
Æ Hoe groot is nu dit moment? Å Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
INWENDIG EVENWICHT Er moet sprake zijn van inwendig evenwicht (ΣH = 0): de horizontale resultante van de betondrukkracht (N’b) moet gelijk zijn aan de horizontale kracht in het staal (Ns) f 'b
N’b h d
Ns
fs
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De kracht in het staal is: Ns = As · fs De kracht in het beton is: N’b = inhoud spanningsfiguur Æ oppervlak
· breedte Æ
½ · f’b · xu · b (
)
Æ
N’b = ¾ · f’b · xu · b
+
oppervlak ∆ · breedte
+
½ · ½ · f’b · xu·b (∆)
xu = hoogte van de ‘betondrukzone’ (is dus de hoogte van de driehoek en de rechthoek in de spanningsfiguur, het gebied waarin druk zit in de beton).
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Het inwendige moment wat kan worden opgenomen door deze gewapende doorsnede is dus weer gelijk aan: Mu = Ns · z
ofwel
Mu = N’b · z
z = inwendige hefboomsarm Æ afstand tussen de kracht in het beton N’b en de kracht in het staal Ns Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Grootte en aangrijpen van N’b f b' _7 x y= 18 u
II
_1 x 2
_1 x
II II
2
AI = _21 xu A = _1 x
f b'
ΣA = _43 xu
f b'
yI = _14 xu y = _2 x
f b'
(
y
_7 2 24 x u
II
y =
4
u
ΣA ΣA
u
II
3
AI AII
u
f b' f b'
N’b
xu yII = _23 xu
u
= _34 = 0,75)
= _3 x 4 u
yI = _14 xu
_7 x = 18 u
ΣA
(
yI = _18 xu 2 y = _1 x 2
f b'
_7 x 2 y = 24 u
f b'
II
6
u
f b'
_7 = 0,39) = 18
_ B 65 < B 75 B 85 B 95 B 105
0,75 0,73 0,70 0,66 0,62
0,39 0,38 0,37 0,36 0,35
N’b grijpt aan op 7/18 xu vanaf de bovenzijde. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
RUIMTELIJKE WEERGAVE BEZWIJKSTADIUM a
b
c b
xu
b
'bu
f b'
_1 x 2 u _1 x
N'b
u
h
d
2
z As
Ns s
fs
Inwendige hefboomsarm z = d - y Constructief Ontwerpen met Materialen B
(y = 7/18 xu) 7P118
Spanningsfiguur in het bezwijkstadium van resp. een gewapende betonbalk en een gewapende betonvloer a
b
xu
N'b
Let op het verschil in netto hoogte d !
z
h d
n.l.
As
Ns
b xu
N'b z
d
h
n.l.
Ns As
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
De vorm van de betondrukzone is exact gelijk aan het bi-lineaire diagram (gedraaid en gespiegeld) f 'b 3,50‰ σ’
1,75‰ h
d
f'b
0
1,75‰ 3,50‰
ε’
σ-ε-diagram beton onder druk
fs
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
z = d - 7/18 xu
(z = d – y)
m.b.v. staalkracht Ns: Æ Mu = As · fs · (d - 7/18 xu) ofwel
Ns = N’b
m.b.v. betonkracht N’b: Æ Mu = ¾ · f’b · xu · b · (d - 7/18 xu) xu is de grote onbekende. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
GLOBALE BENADERING Alléén geschikt voor een globale (ontwerp-)berekening! z is bij benadering gelijk aan 0,9d
Æ
z ≈ 0,9d
(volgt uit de vele berekeningen die ooit al zijn gedaan)
Mu = As · fs · 0,9d
Æ
As = Mu / (fs · 0,9d)
• als de wapening bekend is, kan M worden berekend • als M bekend is, kan de wapening worden berekend. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
EXACTE OPLOSSING: N’b = 3 4
Ns
bx u fb′ = A s fs
(volgt uit ΣH = 0)
4 A s fs xu = 3bfb′
4ω 0 f s ⋅d xu = 300fb′ ω0bd As = 100 ω0 is wapeningspercentage (betrokken op de netto doorsnede).
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
4ω 0 f s ⋅d xu = 300fb′
ω0bd As = 100
⎛ ω0bd 4ω0 fs ⎞ 7 Mu = ⋅ fs ⋅ ⎜⎜ d − 18 ⋅ ⋅ d ⎟⎟ 100 300fb′ ⎠ ⎝
Mu = A s fs (d − 187 x u ) Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
⎛ 4ω0 fs ⎞ ω0bd 7 Mu = ⋅ fs ⋅ ⎜⎜ d − 18 ⋅ ⋅ d ⎟⎟ 100 300fb′ ⎠ ⎝
Links en rechts delen door
bd2 f'b :
ω0 f s ⎛ 7ω 0 f s ⎞ Mu ⎟⎟ = ⋅ ⎜⎜1 − 2 bd fb′ 100 fb′ ⎝ 1350fb′ ⎠ Het rechterdeel van deze vergelijking is afhankelijk van de betonkwaliteit (f’b), de staalkwaliteit (fs) en het wapeningspercentage (ω)
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Omdat het gebruik van de materialen (beton en staal) bekend zijn, kan ω0 ondubbelzinnig bepaald worden. Als ω0 bekend is, is ook As bekend:
−2
Æ
A s = ω0 ⋅ b ⋅ d ⋅ 10
Æ
A s = ω0 ⋅ b ⋅ d ⋅ 10 4
(b en d in mm.) (b en d in m.)
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
ω0 komt echter kwadratisch voor in het rechterdeel Æ er moet een vierkantsvergelijking worden opgelost. Om dit ‘lastige’ rekenwerk te vereenvoudigen, zijn er tabellen gemaakt. Voor verschillende beton- en staalkwaliteiten zijn de waarden van ω0 bepaald, behorende bij de waarde:
Mu bd2 fb′ Deze staan in GTB-tabel 11.2.a (GTB is Grafieken en Tabellen voor Beton) Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Alle beton- en staalkwaliteiten
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Er zijn ook tabellen waarin f’b niet meer in de noemer staat. Dit zijn de zogenaamde tabellen voor ‘vastgestelde’ sterkteklassen Æ f’b is al ingevuld, omdat deze bekend is. Dus zo’n tabel hoort specifiek bij bijv. B25 en kan niet voor een andere betonsterkteklasse gebruikt worden! Let bij gebruikmaking van deze tabellen hierop. Dit is, bijv. voor B25 en FeB500, terug te vinden in GTBtabel 11.3.a. Bij gebruikmaking van deze tabellen, kan voor tussenliggende waarden rechtlijnig geïnterpoleerd worden. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Vastgestelde sterkteklase
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
f 'b 3,50‰
druk Æ beton
1,75‰
h
d
0
De methode om zelf handmatig met de inhoud van de spanningsfiguur de uitkomst te bepalen of te rekenen met de methode volgens de genoemde GTB-tabellen levert dus exact dezelfde resultaten op! fs
trek Æ staal
Fase 4, waarin ε’b = 3,50‰, is dus exact hetzelfde stadium als waarop de tabellen zijn gebaseerd. Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Minimum-wapeningspercentage Er moet in een doorsnede tenminste zoveel wapening aanwezig zijn dat het scheurmoment Mr kan worden opgenomen door deze wapening
balk ongescheurd
b
_ fb <
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Minimum-wapeningspercentages ω0 min voor betonstaal
B 15
B 25
B 35
B 45
B 55
B 65
FeB 200 0,26 FeB 400 0,15 FeB 500 0,12
0,34 0,19 0,15
0,41 0,23 0,18
0,48 0,27 0,21
0,56 0,37 0,24
0,63 0,35 0,27
ω0 min
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Maximum-wapeningspercentage Wapening moet vloeien aleer de breukspanning in de beton bereikt wordt!! • Vloeien van het staal is zichtbaar door aanzienlijke scheurvorming in de trekzone. • De constructie waarschuwt als het ware dat er breuk op komst is. • Zou de wapening niet vloeien, dan bezwijkt de constructie door overbelasting van de betondrukzone plotseling en zonder voorafgaande zichtbare vervorming.
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
Maximum-wapeningspercentages ω0 max voor betonstaal
ω0 max
B 15
B 25
B 35
B 45
B 55
B 65
FeB220 FeB400 FeB500
2,55 1,14 0,83
4,25 1,91 1,38
2,95 2,67 1,94
7,65 3,43 2,49
9,35 4,20 3,05
11,05 4,96 3,60
Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118
EINDE COLLEGE #2 Constructief Ontwerpen met Materialen B
7P118