In ongeveer 70 % van de berekeningen volgens EN 1992-4 is betonbreuk bij trek, dwarskracht of in combinatie daarvan, het maatgevende bezwijkmechanisme. De berekening kan echter geoptimaliseerd worden door gebruik te maken van de aanwezige bestaande wapening in overeenstemming met de randvoorwaarden zoals gedefinieerd door de Eurocode.  
 
Gedetailleerde beschrijving van de software-input en randvoorwaarden, is te vinden in het artikel: Good-to-Know - Design of Supplementary Reinforcement in PROFIS Engineering   

Leestijd: 7 minuten 

Met de officiële invoering van EN 1992-4 voor bevestigingsmiddelen in beton in de verschillende landen zijn een aantal veranderingen doorgevoerd. Eén van de veranderingen ten opzichte van de oude ontwerprichtlijnen ETAG 001 en TR 029 is de mogelijkheid om aanvullende wapening toe te passen. Dit was al geregeld in CEN/TS 1992-4 voor instortvoorzieningen, maar is nu ook uitgebreid tot systemen die achteraf zijn aangebracht, zoals ankers. 
 
Maar wat is eigenlijk het voordeel om gebruik te maken van aanvullende wapening? 
In ongeveer 70% van de berekeningen volgens EN 1992-4 is betonbreuk bij trek, afschuiving of een combinatie daarvan, het maatgevend bezwijkmechanisme. Dit is meestal te wijten aan bestaande parameters zoals een te kleine verankeringsdiepte, te kleine randafstanden, lage betonsterktes of kleine h.o.h.-afstanden. Door de ankersystemen aan te passen of de ankergeometrie te wijzigen, kunnen sommige van deze parameters worden geoptimaliseerd. Er zijn echter altijd situaties waarin optimalisatie beperkt is als gevolg van de externe randvoorwaarden. Vooral bij slanke of smalle constructiedelen of bij al gefabriceerde voetplaten is de ruimte voor aanpassing beperkt.

Figuur 1: Belangrijkste factoren die betonbezwijken beïnvloeden

Een mogelijkheid is verborgen in het beton zelf, door de bestaande of, in het geval van een nieuwe constructie, extra wapening mee te nemen in de toetsing. Indien de belastingen met succes via de voetplaat, door de ankers in de wapening worden overgebracht, kunnen sommige bezwijkmechanismes van beton volledig worden uitgesloten. PROFIS Engineering is de eerste software op de markt waarmee aanvullende wapening ingevoerd kan worden en berekend wordt.  

Figuur 2: Benadering van extra wapening t.b.v. afschuiving in PROFIS Engineering 

In PROFIS Engineering kan onder het tabblad "Wapening" rekening gehouden worden met de bestaande wapening in het constructiedeel, hetzij m.b.v. een factor (op basis van aanwezige haarspelden en langs wapening met ψ(re,V) = 1,4), hetzij door de extra wapening voor trek of afschuiving te activeren. 

Figuur 3: Links - Activering van wapening, Rechts - rekening

houdend met een factor 

Naast de definitie van de diameter, de wapeningstypes (beugels, haarspelden, recht of haakvormig) en de h.o.h.-afstanden tussen de wapeningsstaven, zijn er nog twee invoervelden die toegelicht dienen te worden.  
 
1) Uitnutting van de wapening 
Vaak is bestaande extra wapening niet aangebracht voor krachtsoverbrenging vanuit het anker, maar is deze aangebracht voor de constructieve veiligheid van het constructiedeel. Ook bij nieuwbouw is het te verwachten dat de bestaande wapening op andere manieren wordt belast. Met deze belasting kan rekening worden gehouden door de huidige uitnutting in te voeren voor de toetsing van de aanvullende wapening.  

Figuur 4: Beschouwing van het gebruik van de uitnutting van de 

wapening door het constructiedeel 

Als bijvoorbeeld 80% van de wapening wordt gebruikt in de huidige situatie, wordt slechts de resterende 20% gebruikt voor de berekening in PROFIS Engineering. 
 
2) Tolerantie van de wapeningslaag 
Voor het aanbrengen van extra wapening is het van belang de positie, het type en de diameter van de wapening te kennen. Hoewel de eerste twee gegevens meestal van wapeningstekeningen kunnen worden afgelezen, komt de getekende positie vaak niet overeen met de werkelijkheid. Door het invoeren van een tolerantie (in mm’s) kan er voor gezorgd worden dat ook het meest ongunstige positiegeval (wapening t.o.v. anker) wordt afgedekt. Bij het invoeren van de tolerantie wordt aangeraden om (indien de ankerpositie t.o.v. de wapening niet bekend is) rekening te houden met de helft van de h.o.h.-afstanden van de wapening. 

Figuur 5: Rekening houden met de positie van de wapening ten

opzichte van de positie van het anker 

Algemene randvoorwaarden: 
De aanvullende wapening kan worden aangebracht met inachtneming van bepaalde randvoorwaarden voor de ankers en waarbij dan de toetsingen voor betonkegelbreuk en betonrandbreuk achterwege gelaten kunnen worden. 
 

• De ontwerp- en constructievoorschriften in EN 1992-4 moeten worden nageleefd voor zowel de ankers als de aanvullende wapening (bv. betonkwaliteit, ankeropstelling, enz.). 
• De aanvullende wapening bestaat uit geribde staven met fyk ≤ 600 N/mm2 en de diameter is niet groter dan 16 mm. De diameter is in overeenstemming met EN 1992-1. 
• De langswapening langs de rand van het constructiedeel wordt getoetst en berekend voor de krachten volgens een geschikt vakwerkmodel. Ter vereenvoudiging kan worden uitgegaan van een hoek van de drukdiagonaal van 45°. 
• Het veronderstelde uitbrekende betonlichaam moet hetzelfde zijn als dat gebruikt voor de berekening van betonrandbreuk of betonkegelbreuk. 
• De verankeringslengte l1 in het betonlichaam bedraagt ten minste l1 = 10d voor rechte staven met of zonder aangelaste dwarsstaven en ten minste l1 = 4d voor staven met haken of lussen.  
• De wapening moet een voldoende verankeringslengte l1 hebben binnen de betonkegel om de overdracht van de trekspanning te verzekeren. 
• De aanvullende wapening moet buiten het veronderstelde bezwijklichaam worden verankerd met een verankeringslengte lbd volgens EN 1992-4. 
• Aanvullende wapening moet worden aangebracht met dezelfde doorsnede bij elke bevestiging die doeltreffend wordt geacht voor betonbreuk of betonrandbreuk.  

 
Extra wapening voor trekbelasting: 
In het geval van aanvullende wapening voor treklasten kan de toetsing op het bezwijkmechanisme betonkegelbreuk worden verwaarloosd, indien de wapening zowel binnen als buiten de betonkegel voldoende is verankerd om de overdracht van de trekspanning te waarborgen.  

Figuur 6: Randvoorwaarde voor aanvullende wapening onder trekbelasting:

wapening minimaal 0,75 x hef verwijderd van anker 

Aanvullende wapening voor afschuiving: 
Bij afschuiving kan betonrandbreuk worden vermeden indien de afschuifkracht in de richting van de aangebrachte aanvullende wapening werkt. Als er meer dan één rand is, moeten alle randen worden gecontroleerd. In dit geval mag de aanvullende wapening niet worden toegepast voor de afschuifkrachten evenwijdig aan een rand. 

Figuur 7: Randvoorwaarde voor aanvullende wapening voor afschuiving: 

wapening minimaal 0,75 x c1 verwijderd van anker 

Conclusie  
Het gebruik van aanvullende wapening vereist dat rekening wordt gehouden met een aantal randvoorwaarden. Als de positie van wapening ten opzichte van ankers niet correct is, past PROFIS de aanvullende wapening niet toe voor de berekening. Daarom is aanvullende wapening niet altijd het "wondermiddel" voor elke toepassing. Het kan zeker wel een aanzienlijk voordeel opleveren bij toetsingen van betonkegelbreuk of betonrandbreuk indien de randvoorwaarden in acht worden genomen.  
 
Vond je het artikel leuk?  
Beoordeel het dan met een duim omhoog. Dit zal ons helpen om verdere relevante onderwerpen te identificeren.  
  
Nieuwsgierig? Log dan nu in op de gratis ontwerpsoftware > PROFIS Engineering. 
  
Selectie van links naar de onderwerpen: 
Contact Hilti 
Technisch handboek voor bevestigingstechniek voor de bouw en de weg- en waterbouw 
WEBINAR Hilti - Ontwerp van aanvullende wapening in PROFIS Engineering