1 Aanbruggen van de draaibrug te Sluiskil, gebouwd in 1966. Deze brug bestaat uit nagespannen T-liggers met een verzwaarde onderflens met een liggerhoogte van 2,1 m en een lijfbreedte van 200 m, foto: Beeldbank Rijkswaterstaat
1
66? CEMENT 7 20 21
Dwarskrachtweerstand in gebieden zonder buigscheuren (I)
Evaluatie van het Eurocode 2-model voor het bepalen van de
weerstand tegen afschuiftrekbreuk voor voorgespannen liggers zonder beugels
Het weerstandsmodel volgens de Eurocode 2 voor afschuiftrekbreuk gebruikt de axiale
treksterkte als criterium voor de maximale hoofdtrekspanning waarbij afschuiftrekbreuk
ontstaat. Dit lijkt een onveilige aanname omdat bekend is dat de treksterkte afneemt in de
aanwezigheid van laterale hoofddrukspanningen (de 'bi-axiale sterkte'). Daarnaast wordt
hierbij geen rekening gehouden met het fenomeen dat de treksterkte lager wordt wanneer het gebied met zeer hoge hoofdtrekspanningen groter wordt (het 'scheur-schaaleffect'). Verder
geldt dat voor het bepalen van de hoofdtrekspanningen de Eurocode 2 uitgaat van een lineair- elastische spanningsverdeling. Uit de literatuur is echter bekend dat de hoofdtrekspanningen in gebieden zonder buigscheuren worden beïnvloed door het ontstaan van buigscheuren aan de rand van dit gebied. Deze onzekerheden vormden de aanleiding om de geschiktheid van
het Eurocode 2-model voor afschuiftrekbreuk eens grondig te evalueren.
CEMENT 7 2021 ?67
Bruggen en viaducten worden
steeds intensiever gebruikt door
het verkeer.
Voor oudere bruggen kan
de huidige verkeersbelasting hoger zijn dan
de verkeersbelasting waarmee rekening is
gehouden bij het ontwerp. Dit is een belang-
rijke aanleiding om de constructieve veilig-
heid van oudere bestaande bruggen en
viaducten te onderzoeken. Een deel van deze bruggen en viaduc-
ten bestaat uit voorgespannen betonnen lig-
gers met een smal lijf (foto 1). Als te weinig
dwarskrachtwapening is toegepast, zullen
deze liggers onmiddellijk bezwijken bij het
ontstaan van afschuiftrekscheuren. Deze
vorm van bezwijken wordt afschuiftrek-
breuk genoemd (foto 2). Dit artikel evalueert het huidige weer-
standsmodel volgens de Eurocode 2 [2] voor
het bepalen van de weerstand tegen afschuif -
trekbreuk. Het artikel beschrijft hoe de trek-
sterkte wordt beïnvloed doordat (i) laterale
hoofddrukspanningen aanwezig zijn die de
treksterkte verminderen ('bi-axiaal gedrag'
[3]) en (ii) geen rekening wordt gehouden
met een 'scheur-schaaleffect' [4]. Deze laat-
ste term verwijst naar het fenomeen dat
als de omvang van het gebied met hoge
trekspanningen toeneemt, ook de kans op
een plek met een lagere treksterkte toe-
neemt. Verder onderzoekt het artikel hoe
door het ontstaan van buigscheuren de
hoofdtrekspanningen worden beïnvloed in
de gebieden zonder buigscheuren. Dit arti-
kel is gebaseerd op het eerste deel van een
recent proefschrift met de titel 'Dwarskracht- bezwijken van voorgespannen liggers in ge-
bieden zonder buigscheuren' [5].
Eurocode 2-model voor afschuif-
trekbreuk
De weerstand tegen afschuiftrekbreuk
wordt weergegeven met vergelijking 6.4 van
de Eurocode 2 [2]. Deze vergelijking is geba-
seerd op de aanname dat de weerstand te-
gen afschuiftrekbreuk wordt gevonden door
de maximale hoofdtrekspanning in het lijf
(?
1max ) gelijk te stellen aan de axiale trek-
sterkte van het beton (f
ctm). Bij praktische
toepassingen van het Eurocode 2-model,
wordt veelal niet de dwarskrachtweerstand
V
Rd,c bepaald, maar wordt een toets uitge-
voerd op de maximale hoofdtrekspanning. De manier waarop op basis van de
snedekrachten de hoofdtrekspanning in een
specifieke punt in het lijf kan worden be-
paald, is geïllustreerd in figuur 3. Voor het
bepalen van de maximale hoofdtrekspan -
ning ?
1max wordt uitgegaan van het maximum
van de in het lijf aanwezige hoofdtrekspan -
ningen. Deze interpretatie sluit aan bij de
geest van de Eurocode 2 die aangeeft dat de
weerstand voor verschillende assen moeten
worden bepaald wanneer ?
1max optreedt bij
een andere as dan de zwaartepuntsas. De
vergelijkingen voor het bepalen van de span -
ning in de lengterichting ?
x en de schuif-
spanning
? uit de doorsnedekrachten (M is
het moment, V is de dwarskracht en N is de
normaalkracht), op basis van de doorsnede-
grootheden van beton (A
c is de oppervlakte,
S
c is het lineair oppervlakte moment, I c is het
TWEE ARTIKELEN OVER PROMOTIESTUDIE
Dit is het eerste van twee artikelen naar aanleiding van de promotiestudie van Marco
Roosen aan de TU Delft, faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, afdeling
Engineering Structur
es, groep betonconstructies. Titel van zijn onderzoek was 'Shear
failure of prestressed girders in regions without flexural cracks'. Zijn promotor was prof.
dr.ir. M.A.N. Hendriks en dr.ir. Y. Yang zijn copromotor. Hij is verder begeleid door onder
meer dr.ir. Cor van der Veen en ir. Dick Schaafsma. Het proefschrift is te downloaden op
https://repository.tudelft.nl.
Beide artikelen beschrijven het bepalen van de dwarskrachtweerstand voor de gebieden
van voorgespannen liggers zonder buigscheuren. Het eerste artikel gaat over afschuiftrek-
breuk bij voorgespannen liggers zonder (of met weinig) beugels. Het tweede artikel gaat
over de dwarskrachtweerstand na het ontstaan van een afschuiftrekscheur bij voorge-
spannen liggers met beugels. Dit tweede artikel verschijnt eind 2021.
DR.IR. MARCO ROOSEN
Senior specialist Rijkswaterstaat
DR.IR. YUGUANG YANG
Docent / Onderzoeker TU Delft auteurs
68? CEMENT 7 20
21
M, V , N F
?
?
x
?1
?2
N
=2+ 2 +
= 2? 2 +
() = +
() =
Elastische
zw aartepuntsas
z
x
M, V , N
F
?
?
x
?1
?2
N
=2+ 2 +
= 2? 2 +
() = +
() =
Elastische
zw aartepuntsas
z
x
kwadratisch oppervlaktemoment en b w is de
breedte van het lijf ) zijn gebaseerd op de
aanname dat de Euler Bernoulli-liggertheorie
van toepassing is. Met deze aanname kan op
een relatief eenvoudige manier de maximale
hoofdtrekspanning worden bepaald. De op
deze manier bepaalde maximale hoofdtrek-
spanning wordt in dit artikel aangeduid als
?
1max,EB . Op deze manier kan een duidelijk
onderscheid worden gemaakt met de maxi -
male hoofdtrekspanningen volgend uit een
lineair-elastische eindige-elementenanalyse,
aangeduid als ?
1max,FEM .
Opgemerkt wordt dat in de RBK [6] de
toepassing van het Eurocode 2-model wordt
uitgebreid van 'vrij opgelegde elementen'
naar 'constructies'.
Bi-axiale sterkte en het
'scheur-schaaleffect'
Of de weerstand inderdaad wordt overschat
door het hanteren van de axiale treksterkte is onderzocht door de maximale hoofd-
trekspanning te bepalen bij de experimen-
teel gevonden belasting waarbij afschuif-
trekbreuk optreedt. Hierbij is gebruikgemaakt
van in de literatuur beschreven experimen-
ten. Om zeker te stellen dat van een lineair-
elastische spanningsverdeling mag worden
uitgegaan, zijn enkel proefstukken gebruikt
waarin geen buigscheuren aanwezig waren.
Voor deze proefstukken zijn de hoofd-
trekspanningen nauwkeurig bepaald met
behulp van lineair-elastische eindige-ele-
mentenanalyses. Dit is gedaan omdat de
maximale hoofdtrekspanning optreedt in
het verstoorde gebied nabij de geconcen-
treerde last, en de formules gebaseerd op
Euler Bernoulli-liggertheorie niet geschikt
zijn voor deze verstoorde gebieden (fig. 3).
Uit de analyses blijkt dat afschuiftrekbreuk
optreedt bij een gemiddelde maximale hoofd-
trekspanning ? 1max,FEM van 0,84f ctm, wat inder-
daad lager is dan f
ctm. De bijbehorende
2 Het bezwijken van een voorgespannen ligger zonder beugels en met een smal lijf als gevolg van afschuiftrekbreuk, foto: Youssef Choulli [1]
3 Het bepalen van de hoofdtrekspanning gebaseerd op de Euler Bernoulli-liggertheorie
Bij praktische
toepassingen van
het Eurocode 2-
model voor de
weerstand tegen
afschuiftrek -
breuk, wordt
veelal niet de
dwarskracht-
weerstand V
Rd,c
bepaald, maar
wordt een toets
uitgevoerd op de
maximale hoofd-
trekspanning
2
3
CEMENT 7 2021 ?69
45°
Gebied waarin berekenen
dwarskrachtw eerstand
niet is vereist Gebied w
aarin berekenen
dwarskrachtw eerstand
wel is vereist Elastische
zw aartepuntsas
variatiecoëfficiënt van ? 1max,FEM /fctm is 7%. Dit
is een indicatie dat de weerstand wel zeer
consistent kan worden voorspeld. Vervolgens is onderzocht of de onder-
schatting nog steeds optreedt wanneer af-
schuiftrekbreuk wordt voorspeld op basis
van de twee-assige sterkte f
ctm2 in plaats van
de axiale sterkte f
ctm. Hierbij wordt uitge-
gaan van de Mohr-Coulomb-benadering die
f
ctm2 gelijk stelt aan f ctm (1,0 + ? 2/fcm). Hierbij is
?
2 de hoofddrukspanning en f cm de cilinder-
druksterkte van het beton. In ieder knoop-
punt in het eindige-elementenmodel is f
ctm2
bepaald op basis van ?
1,FEM en ? 2,FEM . Uit de
analyses blijkt dat afschuiftrekbreuk op-
treedt bij een gemiddelde maximale hoofd-
trekspanning ?
1max,FEM van 1,01f ctm2 , wat vrij-
wel overeenkomt met f
ctm2 . Het bi-axiale
gedrag is dus een plausibele verklaring
waarom afschuiftrekbreuk optreedt bij een
hoofdtrekspanning lager dan de axiale trek-
sterkte van beton. Het gebruik van de twee-
assige sterkte volgens Mohr-Coulomb bleek
echter niet tot een lagere variatiecoëfficiënt
te leiden. Daarom is vervolgens onderzocht wat
de invloed op de variatiecoëfficiënt is wan-
neer afschuiftrekbreuk wordt voorspeld op
basis van zowel de twee-assige sterkte als
het 'scheurschaal-effect' f
ctm2s , in plaats van
enkel de twee-assige sterkte f
ctm2 . In het
proefschrift [5] is hiervoor een model ont-
wikkeld dat aanneemt dat de treksterkte
lager wordt naarmate het gebied met hoge
hoofdtrekspanningen (0,9?
1max,FEM ? ? 1,FEM ?
?
1max,FEM ) groter wordt. Wanneer voor de trek-
sterkte rekening wordt gehouden met f
ctm2s ,
wordt inderdaad een significant lagere vari-
atiecoëfficiënt gevonden. Het is daarmee
plausibel dat beide fenomenen de treksterkte beïnvloeden en het in het proefschrift ont-
wikkelde model een verbetering is. In het
vervolg van dit artikel zal worden beargu-
menteerd waarom het in de praktijk niet
nodig is rekening te houden met bi-axiaal
gedrag of het 'scheur-schaaleffect'.
Evaluatie Eurocode 2-model
voor liggers zonder buigscheuren
Volgens de Eurocode 2, artikel 6.2.2 (3), is
het berekenen van de dwarskrachtweer-
stand niet vereist in het gebied tussen het
snijpunt van de elastische zwaartepuntsas
en een lijn onder 45° vanaf de binnenrand
van de oplegging (het donkergrijze gebied in
figuur 4). Dit gebied mag buiten beschou-
wing worden gelaten voor het bepalen van
?
1max,EB . Waarschijnlijk beoogt de Eurocode 2
hiermee dat wordt voorkomen dat de maxi-
male hoofdtrekspanning wordt overschat
door de Euler Bernoulli-liggertheorie in de
buurt van de opleggingen te gebruiken. Uit
de lineair-elastische eindige-elementenana-
lyses blijkt dat de maximale schuifspanning
zich inderdaad op een zekere afstand van
het de oplegging bevindt. In het proefschrift
[5] is verder aangetoond dat ?
1max,EB (de maxi-
male ?
1,EB in het lichtgrijze gebied), welis-
waar iets hoger is dan ?
1max,FEM , maar dat
?
1max,FEM verder met weinig spreiding kan
worden benaderd. Met de aanpak volgens de
Eurocode 2 kan dus op een eenvoudige ma-
nier de maximale hoofdtrekspanning rede-
lijk nauwkeurig worden benaderd. Voor het bepalen van de maximaal
toelaatbare hoofdtrekspanning hanteert de
Eurocode 2 de axiale treksterkte f
ctm en
houdt voor de treksterkte geen rekening met
bi-axiaal gedrag en het 'scheur-schaaleffect'
(f
ctm,2s ). Deze vereenvoudiging is verdedig -
4
Of de weerstand
tegen afschuif-
trekbreuk wordt
overschat, is
onderzocht door
de maximale
hoofdtrek
-
spanning te
bepalen bij de
belasting
waarbij breuk
optreedt
4 Het gebied waarin volgens de Eurocode 2 het berekenen van de dwarskrachtweerstand niet is vereist 70? CEMENT 7 20 21
baar. Immers ook wanneer deze fenomenen
niet worden meegenomen kan de weerstand
tegen afschuiftrekbreuk consistent worden
bepaald. Hierbij speelt mee dat voor be-
staande brugliggers, de spreiding van ge-
middelde betondrukspanning door voor-
spanning relatief klein is (meestal tussen de
0,05f
cm en 0,2f cm) waardoor ook de spreiding
in de hoofddrukspanningen klein is. Daar-
naast lijkt het niet aannemelijk dat de om-
vang van het gebied met hoge hoofdtrek-
spanningen in de praktijk veel groter zal zijn
dan de omvang van het gebied van de be-
schouwde experimenten. Wanneer de trek-
sterkte empirisch wordt afgeleid met behulp
van experimenten, hoeft in de praktijk dus
geen rekening te worden houden met een
'scheur-schaaleffect'. Door het bepalen van de maximale
hoofdtrekspanning voor experimenten
zonder buigscheuren (tabel 1), bij de experi-
menteel gevonden belasting waarbij afschuif-
trekbreuk optreedt, blijkt dat afschuiftrek-
breuk optreedt bij een gemiddelde maximale
hoofdtrekspanning ?
1max,EB van 0,89f ctm, wat
lager is dan f
ctm. Deze waarde is iets hoger
dan die gevonden voor ?
1max,FEM (deze was
0,84 f
ctm). Dit komt omdat de maximale
hoofdtrekspanning iets wordt overschat bij
het gebruik van de Euler Bernoulli-ligger-
theorie in het gedefinieerde gebied (fig. 4).
Voor de bijbehorende variatiecoëfficiënt van
?
1max,EB /fctm is een waarde gevonden van 5%.
Dit geeft aan dat de weerstand voor liggers
zonder buigscheuren zeer consistent kan
worden bepaald. Opgemerkt wordt dat voor een speci-
fiek kunstwerk wel de mogelijkheid bestaat
om het effect van bi-axiaal gedrag en het
'schaal-scheur effect' te onderzoeken. Dit kan door de hoofdspanningen te bepalen
met een lineair-elastische eindige-elemen
-
tenanal
yse en de treksterke te bepalen
met f
ctm2s , zoals beschreven in het proef-
schrift [5].
Evaluatie Eurocode 2-model
voor liggers met buigscheuren
Volgens de Eurocode 2 kunnen de hoofd-
trekspanningen lineair-elastisch worden be-
paald tot en met de doorsnede waarbij de
eerste buigscheur optreedt. Dit lijkt een con-
tradictio in terminis. Immers deze doorsne-
de is per definitie gescheurd in de uiterste
vezel. Verder is niet aannemelijk dat de
spanningsverdeling lineair-elastisch is in de
buurt van buigscheuren. Voor een deel van
de in het proefschrift [5] beschouwde expe-
rimenteel beproefde liggers bleek juist het
ontstaan van een buigscheur de oorzaak te
zijn voor het ontstaan van afschuiftrek-
scheuren in het door buiging niet-gescheurde
gebied. Dit blijkt uit figuur 5 waarbij een hele
rits afschuiftrekscheuren ontstond op het
moment dat een buigscheur ontstond. Ech-
ter, ook deze vorm van afschuiftrekbreuk
blijkt toch goed te voorspellen wanneer
wordt uitgegaan van een lineair-elastische
spanningsverdeling. De maximale ?
1,EB be-
schouwd over de hoogte van het lijf in de
doorsnede met de buigscheur in de flens
lijkt hiervoor de bepalende indicator
(?
1max,EB = 0.92 f ctm in fig. 5). Voor het andere
deel van de experimenteel beproefde liggers
met buigscheuren vond afschuiftrekbreuk
juist plaatst onafhankelijk van het ontstaan
van buigscheuren (fig. 6). Deze vorm van
af
schuiftrekbreuk bleek goed te kunnen
worden voorspeld op basis van de lineair-
e
lastisch bepaalde maximale hoofdtrek-
Tabel 1 Statistische parameters voor X = ? 1max,EB /fctm
Liggers zonder buigscheuren Liggers met buigscheuren
Aantal experimenten 1637
?
1max,EB / fctm
Gemiddelde waarde (X m) 0,89 1,01
Lognormaal gemiddelde waarde (m
y) - 0,121 0,007
Variatiecoëfficiënt (V
x) 5,2% 12,3%
Lognormale variatiecoëfficiënt (s
y) 5,2% 12,2%
Ontwerpwaarde van de fractielfactor (k
d,?) 3,19 3,11
Ontwerpwaarde (X
d) 0,652 0,599
CEMENT 7 2021 ?71
Experimenteel waargenomen buigscheur die afschuiftrekbreuk initieert ?x=f ct,fl Gebied zonder buigscheuren
( volgens berekening)
0.39 0.40 0.47 0.55 0.65 0.77 0.92 1.07
0.47 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52 0.53
0.41 0.40 0.36 0.33 0.31 0.29 0.27 0.25
Momenetennulpunt Tussensteunpunt
Gebied met buigscheure n (volgens berekening)
Doorsnede ter pl aatse van 1 steberekende buigscheur
Gebied waarin ? 1 wordt beschouwd
voor bepalen ?
1max
0.81 0.640.53 0.49
0.86 0.860.85 0.85
0.71 0.89 1.15 1.29
Experimenteel
w aargenomen
buigscheur
?x= f ct,fl Gebied zonder buigscheuren
(volgens berekening) Gebied met buigscheuren (volgens berekening)
Gebied w aarin ? 1 niet
wordt beschouwd voor
bepalen ?
1max
Lijf van niet door buiging gescheurde gebied =
Gebied w aarin ?
1 wordt beschouwd voor bepalen ? 1max
spanningen in het lijf van het niet door
buiging gescheurde gebied (?
1max,EB = 1,15 f ctm
in figuur 6). Door het bepalen van de maximale
hoofdtrekspanning voor experimenten met
buigscheuren (tabel 1), bij de experimenteel
gevonden belasting waarbij afschuiftrek -
breuk optreedt, blijkt dat afschuiftrekbreuk
optreedt bij een gemiddelde maximale
hoofdtrekspanning ?
1max,EB van 1,01f ctm, wat
vrijwel overeenkomt met f
ctm. Omdat de
treksterkte van beton niet verschilt tussen
liggers met en zonder buigscheuren, kan
de hogere waarde van de aangenomen trek -
sterkte worden toegeschreven aan een
overschatting van de maximale hoofd -
trekspanning. Het uitgaan van een hogere
treksterkte is nodig om de overschatting
van de maximale hoofdtrekspanning te compenseren. Voor de bijbehorende varia
-
tiecoëfficiënt van ?
1max,EB /fctm is een waarde
gevonden van 12% (tabel 1). Ook voor liggers
met buigscheuren kan de weerstand rede-
lijk consistent worden bepaald, hoewel dit
minder consistent is dan bij liggers zonder
buigscheuren.
Rekenwaarde van het model
Op basis van de bepaalde maximale hoofd-
trekspanning bij de experimenteel gevon-
den belasting waarbij afschuiftrekbreuk op-
treedt, kan het gebruik van de rekenwaarde
voor de axiale treksterkte (f
ctd) worden geë-
valueerd, zoals momenteel gebruikt in het
Eurocode 2-model. Daarvoor is de reken-
waarde afgeleid met behulp van de benade-
ring beschreven in bijlage D7.3 van de Euro-
code 0 [7]. De rekenwaarde is bepaald voor
5
6
5 ?1,EB/fctm bij afschuiftrekbreuk die wordt geïnitieerd door een buigscheur
6 ?
1,EB/fctm bij afschuiftrekbreuk die optreedt onafhankelijk van het ontstaan van buigscheuren 72? CEMENT 7 20 21
Op basis van
de bepaalde
maximale
hoofdtrekspan -
ning, kan het
gebruik van de
rekenwaarde
voor de axiale
treksterkte wor-
den geëvalueerd
een faalkans van 10 -4 (bij een betrouwbaar-
heidsindex ? van 3,8) voor een referentie-
periode van 50 jaar. Opgemerkt wordt dat de
ontwerpwaarde van de treksterkte is gerela-
teerd aan het weerstandsmodel en niet kan
worden beschouwd als een materiaaleigen-
schap. Voor de ontwerpwaarde van de con-
versiefactor (?
d) is uitgegaan van 1/1,15, net
als bij het format voor de ontwerpwaarde
zoals gehanteerd voor de Eurocode. De sta-
tistische parameters voor X = ?
1max,EB /fctm zijn
weergegeven in tabel 1. De berekende ontwerpwaarde X
d voor
liggers met buigscheuren is 0,599 (tabel 1).
Dit houdt in dat de rekenwaarde van de
hoofdtrekspanningen ?
1Ed,max,EB moet worden
beperkt tot 0,599f
ctm. Uitgaande van een ka-
rakteristieke axiale treksterkte (f
ctk) van
0,7 f
ctm en een partiële factor ? c van 1,5 is
0,599f
ctm gelijk aan 1,28f ctd. De ontwerpwaar-
de voor liggers zonder buigscheuren ligt
zelfs iets hoger, namelijk 1,40f
ctd. Desalniet-
temin wordt voorgesteld om ook 1,28f
ctd te
gebruiken voor (de delen van de) liggers
waarin geen buigscheuren optreden. In de
praktijk kan daarmee worden uitgegaan van
een begrenzing voor ?
1Ed,max,EB van 1,28f ctd,
ongeacht of buigscheuren aanwezig zijn.
Ook voor een andere beoogde betrouwbaar-
heidsindex mag worden uitgegaan van
1,28f
ctd, omdat dit in de Nederlandse voor-
schriften wordt verdisconteerd via de
belastingfactoren.
Conclusies
Afschuiftrekbreuk treedt op bij een hoofd-
trekspanning lager dan de axiale treksterkte.
Dit wordt veroorzaakt door de reductie van
de treksterkte door de laterale hoofd-
drukspanningen (bi-axiale sterkte). De in-
vloed van de omvang van het gebied met
hoge hoofdstrekspanningen (het 'scheur-
schaaleff
ect') is geen aannemelijke verkla-
ring van de gevonden lagere treksterkte.
Desondanks is het mogelijk om de weer-
stand tegen afschuiftrekbreuk te bepalen
door ?
1maxEd (gebaseerd op Euler Bernoulli-
liggertheorie) gelijk te stellen aan 1,28f
ctd. Dit
is 28% hoger dan f
ctd waarvan momenteel
wordt uitgegaan in de Eurocode 2. Voor lig-
gers zonder buigscheuren is deze hogere
waarde het gevolg van het zeer consistent kunnen bepalen van de weerstand tegen
afschuiftrekbreuk. Ook voor liggers met
buigscheuren kan de limiet voor ?
1maxEd gelijk
worden gesteld aan 1,28f
ctd. Dit is mogelijk,
ondanks de minder consistente bepaling
van de weerstand, omdat de hoofdtrekspan-
ningen bij het gebruik van het Eurocode 2-
model worden overschat door geen rekening
te houden van het effect van de aanwezige
buigscheuren.
Praktische relevantie
Het huidige model voor afschuiftrekbreuk
is geschikt gebleken voor het bepalen van
afschuiftrekbreuk. Echter, voor het bepalen
van de weerstand tegen afschuiftrekbreuk
kan worden uitgegaan van ?
1Ed = 1,28f ctd in
plaats van ?
1Ed = f ctd. Deze conclusie is geldig
onder de voorwaarde dat wordt uitgegaan
van de maximale hoofdtrekspanningen over
de volledige hoogte van het lijf. Het beschou-
wen van enkel de hoofdtrekspanningen
langs de zwaartelijnsas leidt tot significante
overschatting van de weerstand. Aan de
andere kant hoeft geen rekening te worden
gehouden met de hoofdtrekspanningen in
de flens. Het is verder van belang voor het
bepalen van de maximale hoofdtrekspan-
ning een gebied te beschouwen tot en met
de doorsnede waarbij in de flens de buig-
treksterkte wordt bereikt.
De formule 6.2a in de Eurocode 2 is be-
doeld voor afschuifbuigbreuk en is niet ge-
schikt voor het bepalen van de weerstand
van voorgespannen liggers zonder beugels
in gebieden zonder buigscheuren. Immers,
het ontstaan van afschuiftrekscheuren is
bepalend voor de maximale weerstand. De
met de formule 6.2a bepaalde weerstand zal
echter wel onder alle praktische combinaties
van paramaters lager zijn dan de weerstand
tegen afschuiftrekbreuk [8].
Bij het bepalen van de maximale hoofd-
trekspanning moet rekening worden gehou-
den met opgelegde vervormingen. Voorge-
spannen liggers zonder beugels zullen
immers onmiddellijk bezwijken bij het ont-
staan van de eerste afschuiftrekscheur. Dit
is met name van belang wanneer het Euro-
code 2-model wordt gebruikt om de weer-
stand tegen afschuiftrekbreuk te bepalen
voor doorgaande constructies.
LITERATUUR
1?Choulli, Y., Shear behaviour of full-
scale prestressed I-beams made with
self-compacting concrete. Proefschrift,
Universitat politécnica de Catalunya.
2005.
2?NEN-EN 1992-1-1 Eurocode 2:
Ontwerp en berekening van
betonconstructies - Deel 1-1: Algemene
regels en regels voor gebouwen, 2005.
3?Hussein, A. A., Behaviour of high-
strength concrete under bi-axial
loading conditions. Proefschrift,
Memorial University of Newfoundland,
1998.
4?Bentz, E. C., Empirical Modelling of
Cracking in Reinforced Concrete, ACI
Structural Journal, Vol. 116, pp. 233-242,
2019.
5?Roosen M.A.: Shear resistance of
prestressed girders in regions without
flexural cracks. Proefschrift, Technische
Universiteit Delft, 2021.
6?Rijkswaterstaat: Richtlijnen
beoordelen kunstwerken. RTD1006,
RBK1.1. 2013.
7?Nederlands Normalisatie Instituut:
NEN-EN 1990 Eurocode: Grondslagen
van het constructief ontwerp, 2005.
8?Zuo Z.: Comparative study on the
flexural shear and shear tension
capacity formula in Eurocode.
Onderzoeksrapport, Technische
Universiteit Delft, 2021. Niet
gepubliceerd.
CEMENT 7 2021 ?73
Bruggen en viaducten worden steeds intensiever gebruikt door het verkeer. Voor oudere bruggen kan de huidige verkeersbelasting hoger zijn dan de verkeersbelasting waarmee rekening is gehouden bij het ontwerp. Dit is een belangrijke aanleiding om de constructieve veiligheid van oudere bestaande bruggen en viaducten te onderzoeken.
Een deel van deze bruggen en viaducten bestaat uit voorgespannen betonnen liggers met een smal lijf (foto 1). Als te weinig dwarskrachtwapening is toegepast, zullen deze liggers onmiddellijk bezwijken bij het ontstaan van afschuiftrekscheuren. Deze vorm van bezwijken wordt afschuiftrekbreuk genoemd (foto 2).
Reacties