Ontwerp van de nieuwe Duitsegewapend-betonvoorschriften(DIN 1045)U.D.C. 389.6(430) : 624.012.4 : 693.55Gewapend-betonvoorschriften in Duitsland1 2 3 4 5Beton? W?rfel- Mittel- Her- Anwendungg?te festig- wert StellungNenn- keit jedes zul?ssigfeetig- ?u28 W?rfel- alskeit jedesW?rfelsmind.gatzes?ummind.kp/cm2kp/cm21 50 50 80 Beton InachAbschnitt6.5.5oderBeton HNur f?r un-fa ewehr tenBeton ohneFrost-einwirkungim durch-feuchtetenZustand2 Bnl00 100 150 Abschnitt Nur f?r un-6.5.6 bewehrtenBeton3 Bn l50 150 200i Bn 250 250 300 F?r unbe-567Bn 350Bn 450Bn 550350450550400500600Beton IInachAbschnitt6.5.6wehrtenundbewehrtenBeton1Klassificatie van de verschillendein de DIN 1045 omschrevenbetonkwaliteitenInleidingIn de maand mei hebben te Hamburg, Karlsruhe en Essen bijeenkomsten plaatsgevonden,georganiseerd door de Duitse Betonverenigingen, waarop de achtergronden belicht werdendie aan het ontwerp van de nieuwe Duitse Gewapend-betonvoorschriften (DIN 1045) tengrondslag liggen. De Duitse Betonveren ?ging beoogde daarmee zijn leden in de gelegen-heid te stellen om in laatste instantie nog wijzigingen en aanvullingen in te dienen, want alsalles naar wens verloopt, zullen deze voorschriften in het voorjaar van 1970 van krachtgaan worden.Tot de wijziging van DIN 1045 werd besloten tijdens de jaarvergadering in 1956 van de Deut-scher Ausschuss f?r Stahlbeton. In de daaropvolgende jaren hebben een co?rdineringscom-missie en 12 werkgroepen zich belast met het opstellen van een ontwerp. Degelijk als deDuitsers zijn, wist men te vertellen dat de totale arbeid tot dusverre 40000 manuren heeftgekost. Alleen al van de zijde van de Betonvereniging hebben 50 personen zich daarmeebezig gehouden.De wijziging strekt zich verder uit dan alleen tot DIN 1045. Zij heeft ook betrekking op 9andere normbladen, 20 richtlijnen en de 3 voorschriften voor bouwtoezicht, die thans in??n bundel zijn samengebracht.Op deze bijeenkomsten werd het woord gevoerd door verschillende prominente Duitsers dieook buiten hun eigen land bekendheid genieten. Een daarvan is bij voorbeeld Dr.-Ing.H.Bay,die al filosoferend de beweegredenen uiteenzette waarom voorschriften die in de afgelopen25 jaren toch voldoende vrijheid gaven om ook moderne constructies te ontwerpen, nu tochmoeten worden gewijzigd.In een tijd waarin de samenleving steeds gecompliceerder wordt, is de behoefte aan regu-lerende voorschriften die overeenkomen met de stand van de techniek, noodzakelijker danwat ook.Steeds wanneer voorschriften worden herzien is de praktisch werkende technicus bevreesddat hem geen vrijheid meer overgelaten wordt. Bay betoogde evenwel dat voor deze vreesgeen aanleiding bestaat. Zolang het gaat om een combinatie van twee bouwstoffen die fun-damenteel zo verschillend zijn als beton en staal, zolang zal er ook een discrepantie bestaantussen weten, kunnen en technische verantwoording.In het hiernavolgende zal op de belangrijkste wijzigingen worden ingegaan.BetontechnologieDe kwaliteitseisen voor betonspecie, alsmede de opbouw van het mengsel, de nabehandelingen de controle geldt nu ook, wat tot dusverre niet het geval was, voor transportbeton envoor betonspecie die in de prefabricage wordt gebruikt.Buiten beschouwing gelaten is het licht beton voor constructieve doeleinden.De hiervoor bestaande richtlijnen blijven voorlopig nog van kracht, omdat de procedure omhierin wijzigingen aan te brengen als gevolg van nieuwe inzichten, eenvoudiger is.Een nieuw begrip is de normsterkte Bn, de karakteristieke sterkte die verkregen wordt doorstatistisch ge?nterpreteerde proeven met 5% onderschrijdingsgrens.Een van de belangrijkste wijzigingen is wel het onderscheid tussen de kwaliteiten 'Betonen 'Beton II' (zie ook tabel 1).Met Beton I wordt bedoeld een beton met voorgeschreven minimaal cementgehalte dat af-hankelijk is van de consistentie, de korrelopbouw en de cementklasse. Het heeft betrekkingop de betonkwaliteiten Bn 50 - Bn 250 (equivalent van de huidige kwaliteiten B100-B300).Tevens is hier sprake v?n beperkte bouwcontrole.Onder Beton II wordt verstaan een mengselsamenstelling, verplicht voor de kwaliteitenBn350 - Bn550, die op grond van geschiktheidsproeven is opgebouwd.Voor het vervaardigen van Beton II wordt een aantal speciale eisen gesteld dat betrekkingheeft op deskundig personeel en apparatuur om een serie noodzakelijk geachte proeven tekunnen nemen, zoals onder meer bepaling vochtgehalte toeslagmateriaal, analyse verse be-tonspecie, bepaling luchtgehalte, enz. De investering in het daartoe vereiste betonlaborato-rium zal de gemiddelde aannemer op een globaal bedrag van 50 000 DM komen te staan.Cement XX (1968) nr.9 3482Als vervormingsdiagram bij berekeningvolgens de breukmethode Is hetparabolisch-rechthoek-diagram gekozen3Vervormingsdiagram voor verschillendestaalsoortenDit betekent bij een jaarlijkse produktie van 100 000 m3beton extra kosten van ca. 0,50 DMper m3.Deze kosten kunnen hoger en lager zijn, al naar gelang het afgeleverde product. Gesteldwerd dat dit extra bedrag kan worden terugverdiend, enerzijds door besparing aan cement-verbruik, doch voornamelijk door het voorkomen van fouten en vertragingen.In dit verband zij vermeld dat de zinvolle scheiding van Beton I en II tevens wordt onder-steund door de doelmatige indeling van de cementsterkte in de nieuwe cementnorm. De be-kende indeling Z275, Z375 Z475, die vrijwel overeenkomt met de Nederlandse cementklas-sen en is geheel gewijzigd. De nieuwe norm houdt namelijk een indeling in vierklassen in, waarvan de klasse-aanduiding gebaseerd is op de te garanderen 28-daagsenormsterkte. Bovendien zijn voor de twee laagste klassen een bovengrens t.a.v. de 28-daagse sterkte gesteld, terwijl voor de twee hoogste klassen betreffende deze bovengrensrichtwaarden worden genoemd.In het algemeen kan worden gesteld dat ongeveer 80% van de verwerkte betonspecie totBeton I behoort; daarmee is Beton II dus gekwalificeerd als beton voor bijzondere doel-einden.Ten slotte formuleert het ontwerp DIN 1045 aanvullende eisen voor beton met bijzondereeigenschappen. Deze eisen hebben betrekking op waterdichtheid, hoge vorstbestendigheid,hoge weerstand tegen chemische aantasting of tegen mechanische invloeden, voldoendeweerstand tegen hoge temperaturen. Ook worden speciale eisen gesteld aan onderwater-beton.VeiligheidFundamenteel nieuw in dit ontwerp is de dimensionering volgens de breukmethode in hetgeval van buiging met of zonder langskracht, waarbij de noodzakelijke veiligheid tegenoverde breuktoestand wordt verkregen door zgn. toeslagen.In DIN 1045 heeft men gekozen voor het parabolisch-rechthoek-diagram, Men is zich ervanbewust dat dit vervormingsdiagram met een grootste spanning van 0,7 Bn en een grootstebetonstulk van 3,5 % niet de ware spanningsverdeling voorstelt. De werkelijkheid kan daaraanzienlijk van afwijken. De evenwel met behulp van dit diagram verkregen belasting van debeschouwde doorsnede wijkt niet meer dan 5% af van de werkelijkheid (fig. 2).De begrenzing van de vervorming van het staal op 5?/oo is ook een vrij willekeurige grens,het C.E.B, stelt 10?/00 voor (fig. 3).De onder de gebruikslast optredende drukkracht moet worden vermenigvuldigd met een toe-slag die tussen 1,75 en 2,10 gelegen is. Overeenkomstig de veiligheidstheorie is de toeslagbij breuk zonder waarschuwing groter dan in het geval de breuk wordt ingeleid door scheur-vorming. Het gebied tussen de toeslagen 1,75 en 2,10 verloopt lineair.Bij dwarskracht en wringing geschiedt de berekening, zoals ook nu volgens de n-methode.Voor gecompliceerde doorsneden en In het geval van scheve buiging wordt verwezen naarDIN 4224, een norm die, ofschoon breder van opzet, met onze GTB 1962 vergeleken kanworden.ScheurvormingDe voorschriften ten aanzien van beperking van de scheurbreedte, die in dit nieuwe ontwerpworden ge?ntroduceerd, zijn vooral bedoeld voor bouwwerken die aan een grotere vochtig-heid of andere tot corrosie aanleiding gevende invloeden zijn blootgesteld. Bovengenoemdeoverweging was aanleiding tot het limiteren van de diameter van de langswapening, alsfunctie van wapeningspercentage, staalspanning en de aanhechtingseigenschappen van destaalsoort.Dit nieuwe voorschift zou in verschillende gevallen (bijv. bij gering wapeningspercentage)tot dusdanige geringe doorsneden voeren, dat de staalspanning moet worden verlaagd omtoch een in constructief opzicht logische wapening te verkrijgen. Daarom is in een aantaluitzonderingsgevallen voorzien.De voorgestelde formule ter beperking van de scheurbreedte wijkt af van die in de CEB-richtlijnen, alsmede die in onze GBV-1962. Over deze kwestie is de discussie evenwel nogniet afgesloten, zodat verwacht mag worden dat de bedoelde formule meer in overeenstem-ming gebracht zal worden met die in de CEB-rlchtlijnen.4Uiterste slankheid van platen en balkendie scheidingswanden moeten dragenDoorbuigingDe in toenemende mate voorkomende schadegevallen, als gevolg van de hogere staalspan-ningen en het slanker construeren, hebben gevoerd tot een beperking van de slankheid,zoals reeds in een desbetreffend voorlopig voorschrift was geformuleerd.De slankheid van op buiging belaste constructiedelen mag ten hoogste 35 bedragen.Nieuw is de beperking die gesteld is aan vloeren en balken die scheidingswanden moetendragen. Wanneer geen speciale maatregelen worden genomen om scheurvorming in dezescheidingswanden te voorkomen, dient aan de slankheid van de dragende constructiedelende grens van 150/l1 te worden gesteld (fig. 4).Tot dusverre werd de berekening van de doorbuiging dikwijls omzeild, aangezien deze zeeromvangrijk is en men in Duitsland tot dusverre over geen hulpmiddelen beschikte. In de toe-komst zal daarin worden voorzien met de norm DIN 4224 (vergelijk de Nederlandse GTB-1962). De formules daartoe werden reeds gepubliceerd in Heft 194 van de Deutscher Aus-schuss f?r Stahlbeton.Cement XX (1968) nr.9 3495Dekking van het trekkrachtenvlakbij het wapenen van op buigingbelaste constructiesKnikVoor eenvoudige gevallen zijn in een tabel co?ffici?nten gegeven, waarmee de theoretischelengte van een constructiedeel te verkrijgen is.Wanneer de slankheid van gedrukte delen niet meer bedraagt dan 50, is het met het oog opde grotere doorbuiging voldoende om de toelaatbare drukkracht met behulp van een co?ffi-ci?nt te verkleinen.De grootste toelaatbare slankheid bedraagt 200, hetgeen ook geldt voor gedrukte delen metscharnierende einden.Aan de knikveiligheid wordt voldaan door de gebruiksbelasting te vermenigvuldigen meteen co?ffici?nt 1,75, terwijl men tevens rekening dient te houden met vervormingen over-eenkomstig de tweede orde-theorie.Grafieken om de toeslagmomenten benaderenderwijze te bepalen zullen in DIN 4224 wor-den opgenomen.DwarskrachtDe berekening op dwarskracht bevat geen fundamenteel nieuwe gezichtspunten, in die zindat onder bepaalde voorwaarden van de breukmethode zou kunnen worden uitgegaan. Welzijn het toenemende gebruik van geprofileerd staal, beproevingsresultaten t.a.v. de veranke-ring op basis van de aanhechtingssterkte en de hogere betonkwaliteiten van invloed ge-weest op de huidige inzichten betreffende de veiligheid tegen dwarskracht. Dit komt ondermeer tot uitdrukking in het dimensioneren op dwarskracht met behulp van een rekenwaardevoor de schuifspanning onder gebruiksbelasting in het geval van buiging met of zonderlangskracht. Deze rekenwaarden zijn in het algemeen hoger dan tot dusverre het geval was.Nieuw is de mogelijkheid van verminderde dekking van de dwarskracht, in het geval dezedrukkracht ?n het 'denkbeeldige' vakwerk verloopt onder ten hoogste 45 ?.De berekening bij wringing en bij de combinatie van wringing en dwarskracht houden geennieuwe gezichtspunten in.Richtlijnen voor het wapenenDe voorschriften en aanwijzingen betreffende keuze, vormgeving, verdeling en verankeringvan de wapening zijn in hoofdstuk 18 van DIN 1045 bijeengebracht.Dit in feite voor de constructeur zeer belangrijke hoofdstuk is overwegend hetzelfde ge-bleven.Nieuw is het wapenen van op buiging belaste constructies. In plaats van dekking van hetmomentenvlak is de wapening thans afgestemd op dekking van het trekkrachtenvlak. Dit be-tekent in feite een vergroting van het momentenvlak over een gegeven afstand, die afhanke-lijk gesteld wordt van de grootte van de dwarskracht en de soort dwarskrachtwapening. Opdeze wijze is de invloed van de secundaire trekkracht in de trekzone in rekening gebracht.Dit werd nodig geacht met het oog op de bepaling dat ook drukkrachten volgens een denk-beeldig vakwerk worden toegestaan die flauwer dan onder 45? verlopen (flg. 5).DIN 4224, Berekening en dimensioneren van gewapend-betonconstructiesHet is de bedoeling dat naast de vernieuwde DIN 1045 een norm kan worden geraadpleegd,waarin grafieken worden gegeven voor de praktische toepassing van de voorschriften.De norm DIN 4224 zal tabellen, nomogrammen, vereenvoudigde berekeningsmethoden, enz.gaan bevatten, in de geest als bij ons de GTB 1962.Geprefabriceerd gewapend beton; platen en plaatvormige constructiedelen; balken, plaat-vormige balken en cassettevloeren; paddestoelvloerenDe in 1960 opgestelde richtlijnen voor de prefabricage van elementen zijn in de nieuwe DIN1045 weer ingepast.Wat betreft paddestoelvloeren zijn nadere bepalingen geformuleerd wat betreft de veiligheidtegen doorponsen.BesluitAls afsluiting van de voorlichtingsdagen werden afrondende beschouwingen gegeven overde betekenis van de nieuwe voorschriften, waarin een precisering van de verantwoordelijk-heid voor de verschillende bij de bouw betrokken instanties tot uitdrukking komt.Ofschoon op sommige onderdelen de eisen verzwaard moesten worden, mag het ontwerpDIN 1045 toch beschouwd worden als een afspiegeling van de huidige stand van de techniek,waarin hogere beton- en staalkwaliteiten mogelijk zijn.In de maand september verschijnt:Cementchemie voor de bouwwerelddoor Dipl.-Ing.W.Czernin (vertaald door ir.K.L.A. van der Leeuw)138 bladz., 46 fig., 9 tab., prijs: 8,50(abonnees Cement en studerendenaan technische dagscholen f 7,--)Een uitgave van:Verkoopassociatie NEDERLANDS CEMENT, ENCI-CEMU-RQBUR, Herengracht 507 - AmsterdamCement XX (1968) nr.9 350