I I IVOORSCHRIFTENKENNISMAKINGMET DE VBC 1990ir.P.de Jong. Adviesbureau irJG.Hageman c.i. BV; secretaris en rapporteur van VC-20Binnenkort zal de groene versie van de nieuwe betonvoorschriften ten behoeve vande berekening van betonconstructies verschijnen. Dit artikel beoogt een eerstekennismaking met deze nieuwe norm te verschaffen. Behandeld worden debelangrijkste wijzigingen ten opzichte van de huidige Voorschriften Beton, de VB197411984. Hiervan zijn inmiddels al de VBT 1986 voor betontechnologie en de VHD1988 voor uitvoering afgesplitst. Het overblijvende deel bestaat uit derekenvoorschriften die onder de naam 'Voorschriften Beton, Constructieve eisen enBerekeningsmethoden. VBC 1990' zullen verschijnen.Indeling VBC 1990De indeling van de VBC 1990 is als volgt:1. Onderwerp en toepassingsgebied2. Definities3. Eenheden en symbolen4. Eisen en bepalingsmethoden5. Algemene voorwaarden6. Materiaaleigenschappen7. Schematisering en krachtsverdeling8. Dimensionering en toetsing9. Detaillering10. Overige bepalingenDe eerste drie hoofdstukken bevatten algemene bepalingenen de gebruikte symbolen; hoofdstuk 4 geeft de eisen met be-trekking tot draagvermogen en vervormingen en verwijstnaar de methodenwaarmee de eisen moeten worden getoetstin de volgende hoofdstukken.Hoofdstuk 5 bevat enkele bepalingen uit hoofde van hetBouwbesluit;inhoofdstuk 6 zijnde rekenwaardenvandema-teriaaleigenschappenvan beton enstaal te vinden. De bereke-ning zelfis gesplitst in krachtsverdeling en dimensionering,respectievelijk ?n de hoofdstukken 7 en 8. Hoofdstuk 9 bevatalle eisen op het gebied van de detaillering, zoals opleglengte,verankeringslengte, minimale afmetingen, wapenings-detaillering en aansluitdetails. Hetlaatste hoofdstukbevaten-kele bepalingen in het kader van kwaliteitsborging.WijzigingenDe meestopvallendewijzigingis hetvervallenvande splitsingin delen. De specifieke benadering van constructies in onge-wapend, gewapend en voorgespannen beton is vervangendoor een integrale benadering van constructiefbeton, waar-onder ook gedeeltelijk voorgespannen beton valt. Voorzoverspecifieke bepalingen geldenvoor geprefabriceerd ofvoorge-spannen beton zijn deze per artikel opgenomen.Ten aanzien van de symbolen worden hier alleen enige alge-mene wijzigingen genoemd:- de symbolen hen ht voor respectievelijk de nuttige en de to-tale hoogte zijn vervangen door respectievelijk den h;- de index a voor betonstaal is vervangen door de index s;- bij een aantal rekenregels zijn grenzen aangegeven die wor-den aangeduid met het teken ::I> of {:;f::l> 2 betekent dat8voorfgeen grotere waarde dan 2 mag ofbehoeft te wordeningevoerd.Specifiekgewijzigdesymbolenkomenhiernabij de afzonder-lijke onderwerpen aan de orde.VeiligheidEen tweede belangrijke wijziging betreft de veiligheid. Deveiligheidsfactorenzijn gebaseerd op de nieuwe TGB,waarbijeen splitsing is doorgevoerd in belastings- en materi-aalfactoren. De belastingsfactor is vastgesteld door de TGB-commissie; de materiaalgebonden commissie bepaalde demateriaalfactoren, maarwel zodanig dat niet te veel wordt af~geweken van de doelstellingen van het veiligheidsproject. Bijdit project, dat de grondslag heeft gevormd voor de nieuweveiligheidsfilosofie, is voor constructies in staal, beton, houten metselwerk een groot aantal berekeningen uitgevoerd enzijn parti?le factoren bepaald door uit te gaan van een zelfdebezwijkkans.Om deze zelfde bezwijkkans te bereiken zijn voor elk belas-tingsgeval, veerkrachtsgeval en constructietype weer anderefactoren nodig. Om tabellenboeken met factoren te voorko-men moest daarom vervolgens sterk worden vereenvoudigden wel zodanig, dat daarmee de theoretische achtergrondweer gedeeltelijk wegvieLEen statistische benadering van het veiligheidsprobleem isdaarom slechts globaal mogelijk, mede omdat van veel soor-ten belasting en materiaaleigenschappen onvoldoende gege-vens over de verdeling envooral over de 'staarten' daarvanbe-kendzijn.Bovendienblijftbij zo'nwiskundige benadering hetmenselijk falen onderbelicht.Een voordeel van de nieuwe veiligheidsbenadering is wel datde belastingsfactor voor de permanente belasting lager is dandie voor de veranderlijke belasting. Voor betonconstructiesmet hun grote eigen-gewicht leidt dit tot enigszins lichtereconstructies. Uit de genoemde berekeningen in het veilig-heidsprojectis geblekendatdit,invergelijkingtotandere ma-terialen, verantwoord is.In figuur 1is de met de huidige VB vergelijkbare veiligheids-factor Yv (index v staat hier voor vergelijking) uitgezet alsfunctie van deverhouding tussen deveranderlijke en de totalebelasting. In plaats van de huidige 1,7 ligt de waarde nu tussenCement 1990 nr. 3i 1,8)?1,71,61,51,41,31,21.1l,O+-~--r~---'~~-.-~-.~--r~OU" U M W ~J3~..9...~g+q1 Vergelijking van de veiligheidvolgens de VBC 1990 m.et dievolgens de VB 19742 Wijziging niet-lineaireelasticiteitstheorie (NLE) 3 Niet-lineaire (NLE) enquasi-lineaire elasticiteitstheorie(KLE)circa 1,4 en 1,7.De factor neemt afbij een hoog aandeel van depermanente belasting. Op basis van de belastingsfactor uit deTGB-Algemeenvan y= 1,35 is de ondergrens echterzodanig,dat Yv bij uitsluitend permanente belasting nooit lager wordtdan 1,55.Belastingsfactoren: - permanent: 1,2- veranderlijk: 1,5Materiaalfactoren: - wapening: 1,15- beton druk: 1,2- beton trek: 1,4Totaal indien wapening bepalend:- fJ = 0 Yv = 1,2 x 1,15 =; 1,4ondergrens op permanente belasting:Yv = 1,35 x 1,15 = 1,55- fJ = 1 Yv = 1,5 x 1,15 =; 1,7Voor een groot deelvan het praktijkgebied zal yvongeveer 1,5bedragen. Dit is dus aanmerkelijk lager dan de huidige 1,7.Daar staat tegenover dat de voorgeschreven veranderlijke be-lastinginveel gevallenwatverhoogdis. Al metalzal ergemid-deld circa 10% lichter geconstrueerd kunnen worden.woord de invloed van de treksterkte te honoreren. Bij dedoorbuiging is dit al vrij gebruikelijk, maar nog niet bij de be-paling van de tweede-orde invloeden.In de figuur is het bedoelde effect door twee tension-stiffe-ning gebieden aangegeven. In gebied 1 is het beton onge-scheurd; gebied 2geldt voor het gescheurde stadium en geefthetaandeelvan destijfheid tussen de scheurenweer. Dittwee-de gebied kan redelijk worden benaderd door een rechte lijnvanafMr te laten raken aan het M-K-diagram.Figuur 3geeft de bepalingvan de KLE weer. Hierbij wordthetM-K-diagram volgens de NLE vervangen door een bilineairdiagram, zodat een constante stijfheid geldt.Een redelijke schatting van de rekenwaarde van de stijfheidwordtgevonden door uitte gaanvan eenpunt0,8 Md.De hier-bij behorende helling is dan gelijk aan de gezochte stijfheidBId [1].Voorop buigingenop buiging en druk belastgewapendbetonzijn in het voorschrift de op deze wijze afgeleide rekenwaar-den voor de buigstijfheid in formulevorm gegeven.Theorie?nIn de huidige VB is Voor tweede-orde berekeningen de NLEvoorgeschreven. Men kan zich afvragen ofhet nodig is voorbetonconstructies, die in vergelijking met staal een meer ge-drongen karakter hebben, een verf~nde rekenmethode vooreen kleindeelvande totale krachtsverdeling algemeenvoor teschrijven.Besloten is om op dit punt vereenvoudigingen in te voeren.Daaromwordtin deVBC de mogelijkheid geboden fysischli-neair te rekenen met behulp van de kwasi-lineaire elastici-teitstheorie, kortweg de KLE. Deze KLE is een globale geli~neariseerde vorm van de NLE.Bij de vaststelling van de KLE is om te beginnen de NLE zelfook aangepast.In figuur 2 zijn deze aangepaste NLEen de NLE van de huidi-ge voorschriften vergeleken. Hetverschil zit in het honorerenvan de treksterkte. Ditis eenbelangrijkewijziging, omdatvol-gens de huidige voorschriften de stijfheid vooral bij lage wa-peningspercentages behoorlijk kan worden onderschat.Uiteraard magde treksterkte nietwordenmeegenomen bij dedoorsnede-berekening op sterkte; de sterkte wordt immersbepaald door de zwakste doorsnede en de stijfheid door alledoorsneden.Overal waar de stijfheid een rol speelt is het dan ook verant-StabiliteitDe minder pessimistische en meer re?le benadering van destijfheid van betonconstructies heeft ook gevolgen voor decc-methode; er bleek dat de toeslagexcentriciteit ongeveermet een factor 1,5 kon worden verlaagd.Behalve de mogelijkheid om lineair te rekenen met de verla-gingvande Cc-waarden zijn de stabiliteitsberekeningenverdervereenvoudigd door een duidelijke splitsing in geschoorde,ongeschoorde en schorende constructies [1]. Hieraan zijnvoorwaarden gekoppeld voor het achterwege mogen latenvan een tweede-orde berekening, gebaseerd op slankheid ofkniklengte. Bij geschoorde staven is deze grens gesteld op eenslankheid ?. = 10,hetgeen overeenkomtmeteen tweede-ordemomentvanminder dan 10%van heteerste,..orde moment.Bijongeschoorde en schorende constructies is de grens via dekniklengte gekoppeld aan de buigstijfheid en de belasting.Tenslotte bleekhetmogelijk ook de kruisjesmethode nog watte vereenvoudigen.Samenvattend gelden de volgende wijzigingen met betrek-king tot de stabiliteit:- lineair rekenen met behulp Van KLE c.q. BId;- verlaging Cc-waarden;- splitsing in: geschoorde constructies;ongeschoorde constructies;schorende constructies;Cement 1990 nr. 3 9IVOORSCHRIFTENa.t ;:; 2ab ~ ponsa,t > 3ab -7 dwarskracht2ab < aL ;ii 3ab ---i> overgangsgebiedae excentriciteitsfactor, ook voor rand- en hoekkolom-men;p perimeter; voor een rn?ddenkolomis p = n (d + a).5 Overgang van dwarskracht naar ponsBij dunne platen op zware kolommen moet TI worden ver-menigvuldigd met de reductiefactor kz. Ook hiermee wordteen lineaire overgang van pons naar dwarskracht verkregen.4Als a> 2 d: k 2= -+a