Optimalisatie beheersing scheurwijdte
Al is de scheurwijdte in doorgaand gewapend betonverhardingen beperkt tot 0,4 mm, het is de moeite waard naar optimalisatie te streven. Als namelijk de wapening iets hoger in de constructie wordt aangebracht, kunnen krimp en verkorting door afkoeling, beter worden opgenomen. Een hogere ligging van de wapening kan echter invloed hebben op wijze van uitvoering.
Het CROW-dimensioneringsprogramma VENCON 2.0 biedt mogelijkheden om de scheurbeheersing in doorgaand gewapend betonverhardingen te optimaliseren. De scheurwijdte kan worden verminderd door onder meer:
- toepassing van een kleinere kenmiddellijn;
- de wapening hoger in de doorsnede aan te brengen.
Kleinere kenmiddellijn
Voor een kleinere kenmiddellijn wordt de standaard toegepaste diameter van 20 mm ontwerptechnisch vergeleken met wapening met een kenmiddellijn van 16 mm. Bij een plaatdikte van 250 mm en een langswapening Ø 20 – 180 (wapeningspercentage 0,70) zal de optredende scheurwijdte 0,34 mm bedragen. Bij een langswapening Ø 16 – 125 (wapeningspercentage 0,64) bedraagt de optredende scheurwijdte 0,35 mm. Met andere woorden, door toepassing van staven Ø 16, kan over de doorsnede 0,06% wapening worden bespaard.
De verankeringslengte bij staven Ø 16 is kleiner dan bij Ø 20. Bij het vlechten van de wapening is een overlappingslengte van 375 mm voldoende, in plaats van 450 mm. De staven Ø 16 zijn in een handelsmaat van 14 m te verkrijgen en zijn gemakkelijker til- en hanteerbaar.
Hogere ligging wapening
De meest ongunstige situatie voor het scheuren van beton is wanneer naast optredende krimp de plaat afkoelt, bijvoorbeeld in de zomer tijdens een koele nacht of onder winterse omstandigheden. Door het verhinderen van de opgelegde vervormingen zal scheurvorming altijd aan de bovenzijde van de plaat beginnen.
Als de langswapening hoger in de doorsnede wordt geplaatst, zal deze beter de krimp en verkorting (door afkoeling) kunnen opnemen.
In figuur 1a en 1b is voor betonsterkteklasse C35/45 het effect van het wapeningspercentage op de scheurwijdte voor verschillende hoogteliggingen weergegeven. De resultaten gelden voor kenmiddellijn Ø 16 (figuur 1a) bij een plaatdikte van 250 mm. Bij een centrisch aangebrachte wapening (excentriciteit = 0 mm) kan theoretisch met 0,62% wapening worden volstaan. Hiermee wordt voldaan aan de eisen met betrekking tot het minimumwapeningspercentage en de maximale scheurwijdte (= 0,40 mm).
Bij staven met kenmiddellijn van Ø 20 bedraagt dit theoretisch wapeningspercentage 0,66% (zie figuur 1b). Door de wapening boven het midden aan te brengen, kan de benodigde wapening verder worden geoptimaliseerd.
In principe zijn er twee mogelijkheden. Enerzijds kan minder wapening worden toegepast waarbij de scheurwijdte gelijk blijft. Anderzijds kan bij een gelijkblijvende hoeveelheid wapening de scheurwijdte afnemen. Gelet op de praktijk is een afname van de scheurwijdte zeker na te streven.
Scheurwijdteberekening
In het programma Vencon 2.0 kan met een maximale excentriciteit van 25 mm, de scheurwijdteberekening worden uitgevoerd. Bij langswapening Ø 20 – 180 bedraagt de optredende scheurwijdte 0,24 mm en bij langswapening Ø 16 – 125 is dit 0,23 mm. Door de wapening nog meer uit het midden (> 25 mm) te plaatsen, is het mogelijk de scheurwijdte verder te verkleinen. Daarbij kan tevens de benodigde wapening nog verder kan worden verminderd. Als minimumwapening geldt echter 0,47%.
Uitgaande van staven Ø 16 en het minimum wapeningspercentage van 0,47% kan een hart-op-hart afstand van 170 mm worden aangehouden. Verder geldt voor milieuklasse XF4 een betondekking van ten minste 35 mm. Bij de maximaal mogelijke excentriciteit van 82 mm, wordt een optredende scheurwijdte van 0,22 mm berekend. De resultaten van de berekeningen zijn in tabel 1 samengevat. De voorkeur gaat uit naar de vetgedrukte wapeningsvariant. Uit het overzicht blijkt dat de toepassing van excentrisch geplaatste langswapening Ø 16 – 170 mm niet alleen een technische optimalisatie betekent, maar ook economisch aantrekkelijker is.
Opmerking:
bij stroken breder dan 5,0 m is dwarswapening nodig. Bij kleinere stortbreedtes volstaan supporten Ø 12 - 700. Een standaardsupport is 117 mm hoog. Bij excentrische plaatsing van de wapening zijn hogere steunen nodig.
In verband met de vele verkantingsovergangen in een turborotonde, zal het stellen van een hoger gelegen wapening wel iets kritischer worden. Eventueel kan de dekking naar 50 mm (e = 67 mm) worden vergroot. De eindscheurwijdte bedraagt dan 0,25 mm (was 0,22 mm). Nadeel van de hoger geplaatste wapening is wellicht, dat deze constructie niet met een rolling finisher kan worden uitgevoerd.
De verdichting gebeurt met een trilnaald in het beton, die in de verdichtingsunit is opgenomen. Omdat de trilunits bij een slipformpaver aan de bovenzijde van de glijbekisting zitten, heeft een hogere ligging van de wapening geen effect op de uitvoering.