Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Dwarskrachtweerstand gebaseerd op scheurwijdte

Dwarskracht in de volgende generatie Eurocode betonconstructies (1) Yuguang Yang, Marco Roosen - 21 februari 2023

Betonnen plaatconstructies kunnen worden uitgevoerd zonder dwarskrachtwapening, als de rekenwaarde van de optredende dwarskracht VEd kleiner is dan de rekenwaarde van de dwarskrachtweerstand van de plaat zonder dwarskrachtwapening VRd,c. De huidige formulering voor VRd,c is empirisch afgeleid. Nieuwe inzichten laten duidelijk de beperkingen van deze aanpak zien. Daarom wordt deze formule vervangen in de volgende generatie Eurocode betonconstructies. De aangepaste formule relateert de dwarskrachtcapaciteit aan de scheurwijdte en de ruwheid van de scheur.

In het kort

  • De formule voor het bepalen van de dwarskrachtweerstand VRd,c in de huidige Eurocode (formule 6.2a) is empirisch afgeleid.
  • In het afgelopen decennium is het nadeel van de huidige formule die uitsluitend is gebaseerd op regressieanalyse, steeds duidelijker geworden.
  • In het achtergronddocument horende bij de volgende generatie Eurocode betonconstructies worden vijf wezenlijke aspecten genoemd, die ten grondslag liggen aan de wijzigingen van de formule voor VRd,c.
  • Een van de belangrijke uitgangspunten bij het ontwikkelen van een model voor de dwarskrachtweerstand is het verbeteren van de invloed van het schaaleffect.
  • De nieuw ontwikkelde modellen hebben geleid tot het inzicht dat de dwarskrachtweerstand van gewapende betonnen elementen zonder dwarskrachtwapening kan worden gerelateerd aan het zich openen van een kritische dwarskrachtscheur.
  • Critical Shear Crack Theory (CSCT) is een semi-empirisch model dat de basis vormt voor de dwarskrachtweerstand in de nieuwe Eurocode.
  • Het voordeel van het uitgaan van de CSCT is dat, in tegenstelling tot puur theoretische modellen, een niet al te ingewikkeld model kon worden afgeleid.
  • Door uit te gaan van een formule met een fysische basis wordt de invloed van de dwarskrachtslankheid (of de scheurwijdte) meegenomen net als de invloed van de maximale korrelafmeting.

Artikelenserie dwarskracht in de volgende generatie Eurocode

In 2012 werd in Nederland de huidige Eurocode NEN-EN 1992-1-1 geïntroduceerd als de officiële norm voor het ontwerp en de berekening van betonconstructies. De opvolger hiervan zal naar verwachting begin 2026 beschikbaar komen. Deze is inmiddels zo ver gereed dat hierover formeel kan worden gestemd. Het is niet de verwachting dat de norm nog zal wijzigen.

Vooral de wijze waarop de dwarskrachtweerstand moet worden bepaald, is fundamenteel gewijzigd. Deze wijzigingen zullen aanzienlijke gevolgen hebben voor de bouwpraktijk. Aan de dwarskrachtformules is sinds 2012 gewerkt door een taakgroep binnen CEN (CEN/TC250/SC2/WG1/TG4). In Nederland zijn onderzoekers van de TU Delft, TNO en Rijkswaterstaat hierbij betrokken geweest.

In een serie artikelen wordt de aangepaste methodiek voor het bepalen van de dwarskrachtweerstand beschreven en vergeleken met de huidige methodiek. Hierbij zal ook aandacht zijn voor de vraag of het wijzigen van de dwarskrachtregels wel nodig is. Met deze serie artikelen wordt getracht inzicht te geven in de achtergronden van de volgende generatie Eurocode betonconstructies, zodat op deze manier kan worden bijgedragen aan een soepelere invoering in Nederland.

Het eerste (onderhavige) artikel richt zich op de dwarskrachtweerstand van elementen zonder dwarskrachtwapening. Over dit onderwerp zullen nog twee vervolgartikelen verschijnen, namelijk (i) het effect van de normaalkracht op de dwarskrachtweerstand en (ii) de minimale dwarskrachtweerstand van elementen zonder dwarskrachtwapening. Ook over de dwarskrachtweerstand van elementen mét dwarskrachtwapening zal een artikel volgen. Vervolgens zal een artikel worden gewijd aan het bepalen van de dwarskrachtweerstand bij de beoordeling van bestaande constructies. De serie artikelen zal worden afgesloten met twee artikelen over de impact van de wijzigingen voor de bouwpraktijk, één voor infrastructurele werken en één voor de utiliteitsbouw.

Huidig model dwarskrachtweerstand

In dit artikel wordt de dwarskrachtweerstand besproken voor elementen zonder normaalkracht en waarbij de minimale dwarskrachtweerstand niet maatgevend is (die onderwerpen zullen in twee vervolgartikelen worden behandeld). Wanneer geen normaalkracht aanwezig is (NEd = 0) en de minimale dwarskrachtweerstand niet maatgevend is (vmin volgens formule 6.2b in de huidige Eurocode), volgt de rekenwaarde van de dwarskrachtweerstand voor elementen zonder dwarskrachtwapening (VRd,c) uit formule (verkorte weergave van formule 6.2a):

VRd,c=cRdc k 100ρ1fck13 bw d

waarin:

CRd,c   is de rekenwaardefactor, in Nederland gelijk aan de aanbevolen waarde van 0,12
k          is de factor voor het schaaleffect, die gelijk is aan 1 + √(200/d), met k ≤ 2,0
ρl         is de wapeningsverhouding voor de langswapening, die gelijk is aan Asl / (bw d), met ρl ≤ 0,02
d          is de effectieve hoogte van de doorsnede
bw        is gelijk aan de kleinste breedte van de dwarsdoorsnede in de zone onder trek
fck        is de karakteristieke cilinderdruksterkte van beton

Deze formule is gebaseerd op de regressieanalyse volgens Remmel [1]. Het was destijds de gedachte (Zsutty [2] en Rafla [3]) dat veel parameters de dwarskrachtweerstand van elementen zonder dwarskrachtwapening kunnen beïnvloeden, en dat het ontwikkelen van een formule gebaseerd op het fysische gedrag zou leiden tot een formule die te complex zou zijn voor toepassing in de praktijk. Voor de afleiding van de empirische formule is gebruikgemaakt van onderzoek door König en Fischer [4], waarvoor 176 experimenten zijn geselecteerd. Dit heeft geresulteerd in de aanbevolen waarde voor CRd,c van 0,12. In Duitsland is in plaats hiervan gebruikgemaakt van de veel uitgebreidere ACI-DAfStb dwarskrachtdatabase, opgesteld door DAfStb (Deutschen Ausschuss für Stahlbeton) en ACI (American Concrete Institute). Op basis hiervan is in Duitsland de waarde van CRd,c vastgesteld op 0,10. Dit toont aan dat een empirische formule afhankelijk is van de gebruikte dataset.

Volledige bericht lezen?

Het volledige item is gratis beschikbaar voor onze leden.
Nog geen lid? meld u aan bij ons netwerk.

Reacties

J. de Wit - Vulkan-Europe bv 30 maart 2023 10:42

Als ik de informatie over de nieuwe Eurocode betonconstructies / dwarskracht lees dan merk ik op dat de aangegeven berekeningen gebaseerd zijn op wapening van staal . Maar anno 2023 moet het toch duidelijk zijn dat een wapening van staal vervangen zal worden door een wapening van basaltvezels . Dit alleen al qua materiaal eigenschappen en ook milieutechnisch . Basaltvezel wapening kan niet corroderen dus ook de verwijzing naar de scheurwijdte dient herzien te worden .

x Met het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2024. All rights reserved.