6.4.1 Algemeen

Veroorzaakt door bijv.:

- overgangsmomenten t.p.v. een tussensteunpunt bij hoog gelegen rijvloer
- trekkrachten in de rijvloer bij zichzelf kortsluitende boogbrug
- krimp van het beton
- temperatuursverschillen tussen het staal en het beton
- buigende momenten in dwarsrichting van de rijvloer

kan trekspanning in het beton optreden. Deze spanning veroorzaakt scheurvorming in het beton waarmee de duurzaamheid van de rijvloer en daarmee de gehele constructie wordt verminderd.
De scheurwijdte moet beperkt blijven om corrosie van wapening of voorspanstaal te voorkomen en een waterdichte afdekking te garanderen. De meest voorkomende oplossingen zijn het toelaten maar beperken van de scheurwijdte middels een fijnmazige wapening en het enigszins voorspannen van de rijvloer door een bepaalde montagewijze.

 

Figuur 6.13

Integrale staalbeton brug; betonnen rijvloer met ruimtelijk stalen hoofddraagconstructie.

Een andere (meestal duurdere) methode om scheurvorming te voorkomen is het voorspannen van het beton. Met de recent ontwikkelde methode van staalbeton bruggen met pompvoeg, waarmee een permanente twee-assige voorspanning optreedt in de gebruikerstoestand, wordt vanuit het oogpunt van duurzaamheid trekspanning en daardoor optredende scheurvorming geheel voorkomen.
De algemene procedure bij gewapend beton is uitgaande van het belastingmodel infrequente belastingen (SLS-toest) de spanning in de wapening te berekenen en vervolgens de opgenomen eisen t.a.v. scheurwijdte en resp. minimum- en maximum wapeningspercentage te controleren.

Figuur 6.14

Voorbeeld van het voorspannen van de betonnen rijvloer in dwarsrichting

 

6.4.2 Scheurwijdte controle

Controle vindt plaats volgens art. 5.3.3 van ENV 1994-2:1997. Gewoonlijk valt de brug in klasse B/C van tabel 4.118 van ENV 1992-2. Voor gewapend beton geldt de volgende procedure (de procedure bij voorgespannen beton wijkt hiervan af).

Allereerst wordt de spanning s se in de wapening, uitgaande van de elasticiteitstheorie, berekend.

Het effect van "tension stiffening" mag hierbij in rekening worden gebracht volgens:


met
s se = de spanning in de wapening
fctm = gemiddelde treksterkte van het beton; bijv. C35/45 ® fctm is 3,2 N/mm2.

hierin is:
A = oppervlakte van de samengestelde doorsnede
I = traagheidsmoment van de samengestelde doorsnede
Aa = oppervlakte van de stalen ligger
Ia = traagheidsmoment van enkel de stalen ligger.

hierin is:
As = wapeningsdoorsnede gelegen in het effectieve gedeelte van de betonnen rijvloer
Act = doorsnede effectieve gedeelte van de betonnen rijvloer.

Door te voldoen aan één van de volgende twee eisen wordt aan de scheurwijdteeis voldaan.
De twee eisen behoren bij scheurwijdte w 0,30 mm (ENV 1992-1-1:1991 art. 4.4.2.1).

  1. begrenzing van h.o.h. afstand wapeningsstaven volgens tabel 6.1.
  2. Staalspanning
    s e [N/mm2]

    160

    200

    240

    280

    Maximum h.o.h. afstand [mm]

    200

    150

    125

    75

    Tabel 6.1
    Maximum h.o.h. afstand wapeningstaven

  3. begrenzing van de maximum diameter wapeningsstaaf volgens tabel 6.2.

Staalspanning

s e [N/mm2]

140

160

200

240

280

320

360

400

450

Maximum staafdiameter [mm]

40

32

25

20

16

12

10

8

6

Tabel 6.2
Maximum staafdiameter

 

Figuur 6.15

Voorbeeld van het gebruik van wapening .

 Bij toepassing van voorspanwapening in dwarsrichting geldt de scheurwijdteeis w 0,20 mm.

Rekenvoorbeeld

Volgens het belastingmodel infrequente belasting (klasse B) geldt:

G + y 1 Qk1 + y 1i Qki (met i >1) met:

Belasting

combinatiefactoren y 1

combinatiefactoren y 1i

Verkeersbelasting gr1 LM1-TS

Verkeersbelasting gr1 LM1-UDL

0,80

0,80

0,75

0,40

LM2

0,80

0

Windbelasting, FWk of FWn

0,60

0,50

Temperatuurbelasting

0,80

0,60

Tabel 6.3

Belastingmodel infrequente belasting.

Veronderstel dat, uitgaande van wapening ø16-150, voor de bovenste wapeningslaag een spanning wordt berekend: s se is 191 N/mm2.

Bij doorsnede configuratie met:

fctm = 4,1 N/mm2
As = 13400 mm2 (wapening 2 Æ 16 150 mm: onder- en bovennet) met beff = 5 m
Act = 1250000 mm2
Aa = 140600 mm2
Ia = 8.35E10 mm4
A = 154000 mm2 (doorsnede wapening + doorsnede stalen ligger)
I2,ts = 1.27E11 mm4

volgt

en



zodat

Volgens tabel 6.1 geldt de voorwaarde: maximum h.o.h. afstand is 75 mm
Volgens tabel 6.2 geldt de voorwaarde: maximum staafdiameter is 16 mm.

Bij gebruik van tabellen 6.1 en 6.2 is voor tussengelegen waarden een lineaire interpolatie toegestaan. Voldaan wordt aan de eis, namelijk: ø16 16 mm.
Voor een brug in klasse C moet gewerkt worden met het belastingmodel frequente belasting.

6.4.3 Wapeningspercentage

Minimum wapeningspercentage

Controle vindt plaats volgens art. 5.3.2 van ENV 1994-2:1997.
Voor gewapend beton geldt de volgende voorwaarde (voorgespannen beton wijkt hiervan af).

met

waarin:
hc = hoogte betonnen rijvloer
z0 = afstand tussen nl. betonnen rijvloer en nl. ongescheurde samengestelde doorsnede: uitgaande van korteduur situatie
s s = de spanning in het wapeningsstaal. Hiervoor mag de waarde voor fsk worden aangehouden. Echter, om te voldoen aan het
scheurwijdte criterium w 0,30 mm behoort de waarde aangehouden te worden als vermeld in de tabel.

De waarde voor s s mag worden vergroot met een factor h volgens:

onder de voorwaarde dat s s k*fsk.

k = 0,8

Rekenvoorbeeld

Voor een samengestelde staalbeton doorsnede geldt:
hc = 250 mm
z0 = 547 mm
fctm = 4,1 N/mm2
fsk = 500 N/mm2
aanwezige wapening (onder- en bovennet) Æ 16 150 mm:

wapeningspercentage = 1,07% s s = 280 N/mm2





Art. 5.3.2.2 van ENV 1994-2:1997 schrijft voor dat minimaal 50% van de vereiste wapening is gelegen tussen midden rijvloer en uiterste op trek belaste vezel.

Verder geldt volgens art. 4.4.2.2.1 van ENV 1992-2:1995 dat de h.o.h. afstand van de wapening maximaal 200 mm mag bedragen.

Maximum wapeningspercentage

Volgens art. 5.4.2.1.1 van ENV 1992-1-1:1991 geldt een maximum wapeningspercentage van 4%.

6.4.4 Afschuiving

In gebouwen behoren de relatief dunne plaatvloeren t.p.v. de kolommen altijd op pons gecontroleerd te worden. Voor betonnen rijvloeren zal de dikte van de rijvloer meestal niet kleiner zijn dan 250 mm. Een kleinere dikte leidt al snel tot sterkteproblemen (zowel de statische sterkte als de vermoeiingssterkte).
Een dwarskrachtcontrole wijst uit of dwarskrachtwapening wel of niet nodig is.
Een tweetal gevallen worden nader toegelicht.

Rijvloer op pons

Maatgevend hierbij is belastinggeval 2.
Voor beschrijving hiervan zie hoofdstuk 5.4.2.3.2.
Voor dit belastinggeval geldt:

* karakteristieke wielprentbelasting:
b Q*200 kN met b Q =1,0 tenzij anders overeengekomen;

* wielprent-oppervlakte:
a*b = 350*600 mm2.

Toelichting op figuur 6.16.
Bijv. t=80 mm (dikte afwerklaag: DAB + ZOAB).

 

 

 

 

 

 

 

 

Figuur 6.16

Effectieve breedte voor beoordeling van afschuiving.

 Volgens EC 1-3, 4.5.6 (2) behoort voor beoordeling van pons de schuifspanning t.p.v. het plaatmidden berekend te worden met de aanname van een spreiding onder een hoek van 45 .
Toetsing vindt plaats volgens de rekenregels gegeven in EC 1-3 4.3.2.

Dwarskrachtcontrole

Een situatie wordt beschouwd waarbij de rijvloer in dwarsrichting is voorgespannen.
De maximaal toelaatbare dwarskracht VRd wordt berekend volgens de formule gegeven in art. 4.3.2.3 van ENV 1992-1-1:1991:

met:
t
Rd = basisrekenwaarde van de uiters opneembare schuifspanning, welke gelijk is aan:



k = 1,6 d 1,00

s cp = spanning in het beton als gevolg van uitwendige belasting of voorspanning
bw = 1m (eenheidsbreedte)
As1 = oppervlakte van de doorsnede van de buigtrekwapening
d = nuttige hoogte

Rekenvoorbeeld






Gegeven is een staalbeton kokerliggerbrug.:

h = 250 mm (dikte betonnen rijvloer).
beton: C34/45
® t Rd = 0,37 N/mm2
wapening: S400;
Æ k = 16 150 mm
(bovennet op trek belast)
dekking: c=30 mm
Staalbeton brug met voorspanwapening in
dwarsrichting:
s pi = 2 N/mm2

Figuur 6.17

Staalbeton brug met betonnen onder- en bovenflens

 

 Voor de aansluiting betonnen rijvloeroverstek-stalen vakwerkliger geldt: Vsd = 250 kN/m (behorende bij eigengewicht + rustende belasting + verdeelde mobiele belasting + mobiele puntlast berekend met meewerkende breedte). Gecontroleerd wordt of dwarskrachtwapening nodig is.

 d =250 30 0,6*16 = 210 mm

Hieruit blijkt dat dwarskrachtwapening nodig is. De hoeveelheid dwarskrachtwapening volgt uit:

 Art. 5.4.2.2 van ENV 1992-1-1:1991 geeft de bijbehorende minimum waarde voor de dwarskrachtwapening volgens:

Voor rijvloeren mag conform art. 5.4.3.3 van ENV 1992-1-1:1991 aanvullend gerekend worden met een reductie van r tot 60%. Opgemerkt wordt dat wanneer dwarskrachtwapening nodig is, een minimum dikte van de rijvloer van 200 mm moet worden aangehouden. Dit conform art. 5.4.3.3 van ENV 1992-1-1:1991.