Dwarskracht
capaciteit van beton
met basaltbeugels
Experimenteel afstudeeronderzoek naar de bijdrage
van beugels van basaltvezelcomposiet aan de
dwarskrachtcapaciteit
1 Proefstuk na beproeving bezweken op dwarskracht
1
34?CEMENT?6 2025
Door het hoge energieverbruik en
de uitstoot van broeikasgassen bij
de productie van staal, zorgt de
toepassing van traditionele wape-
ning voor een flinke milieu-impact.
Daarnaast is staal gevoelig voor corrosie,
wat regelmatig leidt tot forse renovatiekos-
ten. Basaltvezelcomposiet wapening (Basalt
Fibre Reinforced Polymer, BFRP) is een veel -
belovend alternatief, met een hogere trek-
sterkte en betere corrosiebestendigheid.
In een voorgaand Cement-artikel [1] is
het buig- en scheurgedrag van beton met
BFRP-wapening toegelicht. Dit artikel be-
schrijft het gedrag van beton met BFRP-
beugelwapening onder dwarskracht.
BFRP-beugelwapening
BFRP biedt voordelen zoals hogere treksterkte,
corrosiebestendigheid en lage milieu-impact.
Ondanks deze voordelen is de toepassing
van BFRP als dwarskrachtwapening beperkt.
Een van de redenen is dat de kunstvezel-
composietstaven ? als gevolg van het uithar-
den van de kunstharsmatrix ? na productie
niet meer buigbaar zijn. Het richten van de
staven moet dus tijdens het productieproces
gebeuren.
Basaltvezelstaven worden veelal ge-
produceerd door middel van pultrusie (ge-
bruikt voor rechte wapeningsstaven van
kunstvezelcomposiet [1, 2]). Deze lenen zich
niet voor ombuiging, omdat de vezels in de
binnenbocht dan zullen gaan plooien (fig. 2a).
Hierdoor kunnen alleen de vezels in de bui-
tenbocht bij belasting goed op spanning
worden gebracht. Daarnaast worden de bui-
tenste vezels van een staafbundel in een
ombuiging bovengemiddeld zwaar belast als
gevolg van de hoge schuifspanning die op
deze buitenste vezels aangrijpt (fig. 2b). Deze
effecten tezamen, en het gebrek aan een
vloeitraject van basaltvezels die voor interne
herverdeling kan zorgen, leiden er bij gebo-
gen gepultrudeerde basaltvezelcomposiet-
staven toe dat de staven een sterke verzwak-
king in de ombuiging vertonen.
Een andere reden waardoor de toe-
passing van basaltvezelcomposiet als dwars-
krachtwapening twijfelachtig is, is de relatief
lage rekstijfheid. Hierdoor ontstaan grotere
scheurwijdtes dan met stalen beugelwape-
ning met gelijke doorsnede- oppervlakte. En
de wijdte van de dwarskrachtscheuren is
sterk bepalend voor de samenwerking tus-
sen beton en beugel wapening en daarmee
voor de effectiviteit van de diverse afschuif-
mechanismen die samen de dwarskracht-
capaciteit bepalen. Het effect van relatief
rekslappe basaltvezelcomposietbeugels op
deze mechanismen is nog nauwelijks onder-
zocht.
Beugelontwerpen
In de studie aan de TU Delft zijn twee alterna-
tieve BFRP-beugelontwerpen ? gevlochten
IR. STEFAN
TEEUWEN
Projectingenieur
Witteveen+Bos
IR. PIETER
SCHOUTENS
Constructeur
Witteveen+Bos
auteurs
Als alternatief voor traditionele stalen beugels kunnen beugels van basaltvezelcomposiet
worden toegepast. Op de TU Delft is onderzoek gedaan naar het gedrag van betonnen balken op
dwarskracht bij toepassing van deze basalt-beugelwapening. Daartoe zijn riepuntsbuigproeven
uitgevoerd op zes gewapende betonbalken met verschillende beugelconfiguraties.
CEMENT 6 2025 ?35
2b
BFRP-staven en gelamineerde unidirectio-
nele (UD) BFRP-strips ? vergeleken met
traditionele stalen beugels.
Gevlochten staven?Gevlochten BFRP-staven
bestaan uit een bundel vezelstrengen (fig. 3),
die tijdens het vlechtproces zijn geïmpreg-
neerd met epoxyhars (foto 4a en 4b). Voor-
dat het opstijven van de hars begint, worden
de nog flexibele staven rond een malframe
gewikkeld (foto 4c). Daarbij zorgt de vlecht-
structuur ervoor dat vezels bij ombuigen ge-
makkelijker kunnen herschikken en er dus
minder knikken.
Gelamineerde unidirectionele strips?Gela-
mineerde unidirectionele BFRP-strips wor-
den vervaardigd door een aantal lagen gewo-
ven unidirectioneel basaltvezeldoek (foto 5a)
te impregneren met vloeibare hars en ver-
volgens rondom een EPS-kern te wikkelen.
Om overtollige epoxy af te voeren en de vezel-
lagen te comprimeren, wordt het laminaat
hierna in een vacuümzak geplaatst om uit te
harden (foto 5b). Uit dit product zijn indivi-
duele beugels met gelijke breedte verkregen
door er stroken van te zagen en de EPS-kern
te verwijderen. Het eindresultaat is een bre-
de, dunne stripbeugel met een vrijwel iden-
tieke buigradius aan zowel de binnen- als
buitenzijde om de mate van vezeluitknikking
te minimaliseren.
De voltooide BFRP-beugels met de
twee alternatieve beugelontwerpen, zoals
2 (a) Geknikte vezels in de bocht van een pultrusiestaaf [3]; (b) spanningsconcentraties in de hoek van een dwarskrachtbeugel [4]
3 Vezelstrengen in een gevlochten BFRP-staaf [5]
4 Productie vlechtstaven: a) impregneren van strengen met epoxyhars, (b) vlechtproces en (c) als continue spiraal opgespannen in rekken
(bron: Thoenes Solutions)
2a 3
4a 4b 4c
36?CEMENT?6 2025
5 Productie van stripbeugels: (a) close-up gewoven UD-basaltvezeldoek; (b) wet lay-up rondom EPS-kern in vacuümzak
6 (a) Gevlochten beugel en (b) gelamineerde UD-stripbeugel
AFSTUDEERONDERZOEK
Dit artikel is gebaseerd op het afstudeer-
onderzoek 'Shear Capacity of Concrete
Beams Reinforced with Basalt Fibre-
Reinforced Polymer Stirrups' dat Stefan
Teeuwen heeft uitgevoerd aan de TU
Delft, faculteit Civiele Techniek en Geo-
wetenschappen, in samenwerking met
Witteveen+Bos en met financiering van
Rijkswaterstaat. Hij werd voor zijn
onderzoek begeleid door dr.ir. Mladena
Lukovi?, prof.dr.ir. Max Hendriks, ir. Jelle
Bezemer, dr.ir. M. Pavlovi? (allen TU Delft)
en ir. Pieter Schoutens (Witteveen+Bos).
Ook dr.ir. Sonja Fennis (Rijkswaterstaat)
en dr.ir. Kees Blom (TU Delft/Gemeente
Rotterdam) hebben bijgedragen.
Scan de QR-code voor het afstudeer-
rapport.
5a 5b
6a 6b
gebruikt in de balkproeven, zijn weergegeven
in foto 6a en 6b.
Materiaaleigenschappen
In voorbereidend onderzoek zijn voor de
twee BFRP-beugelvarianten rechte proef-
stukken gemaakt (code B voor gevlochten
beugels en UD voor de gelamineerde UD-
stripbeugel). Hiervan zijn de dichtheid en
het vezelaandeel bepaald. Dat geldt ook voor
een pultrusiestaaf, die als referentie diende
(afkomstig van dezelfde leverancier als in [1]).
De resultaten hiervan zijn weergegeven in
tabel 1.
Op enkele van de proefstukken zijn
uniaxiale trekproeven uitgevoerd (foto 7 en
8). De resultaten zijn weergeven in figuur 9
en tabel 2. De resultaten hiervan zijn verge-
leken met pultrusiestaven uit het onderzoek
in het voorgaande artikel [1]. Voor de metho-
diek van deze trekproeven wordt verwezen
naar dit artikel.
De trekproeven laten zien dat zowel
gevlochten staven als de gelamineerde
Tabel 1?Dichtheid en vezelaandeel proefstukken
BFRP-proefstuk Dichtheid [kg/m³] Vezelaandeel [%]
Pultrusiestaaf 2118 61
Gevlochten staaf 1812 54
UD-strip 1848 53
CEMENT 6 2025 ?37
7
8
7 Trekproeven met gevlochten BFRP-staven (v.l.n.r.: B1, B2, B3)
8 Trekproeven met gelamineerde BFRP-strips (v.l.n.r.: UD1, UD2, UD3, UD4)
UD-strips een lagere sterkte en stijfheid ver-
tonen dan de gepultrudeerde staven. Dit
wordt toegeschreven aan het lagere vezel-
aandeel (tabel 1) en de niet-axiale oriëntatie
(golvigheid) van de vezels in de vlechtstaven
en strippen, in tegenstelling tot de parallelle
uitlijning in gepultrudeerde staven. Desal-
niettemin tonen alle BFRP-trekproefstukken
een hogere treksterkte dan staal (B500B), zij
het met een aanzienlijk lagere stijfheid van
ongeveer 40 GPa in plaats van 200 GPa.
In tegenstelling tot staal, dat kan vloei-
en, vertoont BFRP een bijna lineair elastisch
gedrag tot het breekpunt. Enige afwijking
hiervan wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door
vervormingen in de staafverankering en af-
wijkend faalgedrag als delaminatie en langs-
scheuren in de gelamineerde vezelstrips.
38?CEMENT?6 2025
0
100
200
300
400
500
600
700
800
00 ,511 ,5 22 ,5 3
spanning [MPa]
rek [%]
B500B
B
UD
Balkproeven
Zes slanke, gewapende betonnen liggers met
betonsterkteklasse C30/37 met verschillen-
de beugelconfiguraties zijn onderworpen
aan verplaatsingsgestuurde driepuntsbuig-
proeven om de dwarskrachtcapaciteit en
faalmechanismen te bepalen (foto 10). Om
de effecten van de BFRP-beugels te isoleren,
is ervoor gekozen om in alle balken traditio-
nele stalen trek- en drukwapening B500B te
gebruiken. De balken zijn zo ontworpen dat
er voldoende momentweerstand aanwezig
was om de proefstukken op dwarskracht te
laten falen.
Twee balken zijn versterkt met res-
pectievelijk vier gevlochten BFRP-beugels
(proefstuk B4) en vier gelamineerde BFRP
UD-stripbeugels (proefstuk UD4). In proef-
stukken B8 en UD8 is het aantal BFRP-
beugels verdubbeld (tot acht). Twee balken
dienden als referentie: één zonder beugels
(proefstuk NS) en één gewapend met vier
stalen beugels (proefstuk S4). De details van
de beugelconfiguraties per proefstuk zijn
weergegeven in tabel 3 en een typische
langsdoorsnede is weergegeven in figuur 11.
Meetmethodes?Voor de analyse van de
vervorming en het scheurgedrag van de
proefstukken is gebruikgemaakt van Digital
Image Correlation (DIC). Hiertoe is de zijkant
van de balkproefstukken voorzien van een
willekeurig zwart spikkelpatroon. Tijdens
de belasting van de proefstukken zijn perio-
diek foto's gemaakt van dit patroon. De
gemaakte foto's zijn vervolgens ingeladen
9 Spanning-rekdiagrammen trekproeven (B = gevlochten staaf, UD = gelamineerde UD-strip, B500B = regulier betonstaal).
E-modulus is bepaald in interval ? = 100 tot 200 MPa (omkaderd)
Gebogen
pultrusiestaven
vertonen
een sterke
verzwakking ter
plaatse van de
ombuiging
Tabel 2?Trekproefresulaten
Proefstuk
Uiterste trekkracht F
u
[kN]
Dwarsdoorsnede
oppervlak A [mm²]
Uiterste treksterkte f
u
[MPa]
Breukrek ?
u
[%]
E-modulus E
[GPa]
Pultrusiestaaf (gemiddelde uit [1]) 57,3 50,3 1141 2,12 53,5
Gevlochten staaf B1 43,9 58 757 2,05 39,6
Gevlochten staaf B2 44,6 58 769 2,19 40,5
Gevlochten staaf B3 42,2 58 727 2,07 41,0
Gemiddelde gevlochten staven 751 2,10 40,4
UD-strip UD1 29,7 57,2 520 1,50 40,6
UD-strip UD2 30,1 56,6 532 1,58 40,6
UD-strip UD3 38,2 55,8 685 2,60 43,8
UD-strip UD4 39,0 55,2 706 1,86 40,5
Gemiddelde UD-strips 706* 1,86* 41,4
* Alleen proefstuk UD4 is succesvol tot bezwijken gebracht in het midden tussen de trekankers, dus de breukspanning en ?rek van dit proefstuk worden als
maatgevend beschouwd. De overige proefstukken zijn vroegtijdig bezweken op een niet-representatief bezwijkmechanisme
9
CEMENT 6 2025 ?39
F
62,5
F/2F/2
Ø20
Ø25
100 22512512512512512512512562,5100225
325500325
b = 150
h = 200d = 157
500
2Ø20
2Ø25
in gespecialiseerde software, waarmee het
vervormingsgedrag van de proefstukken is
geanalyseerd. Hierbij zijn de relatieve ver-
plaatsingen van de spikkels in het patroon
vergeleken met hun oorspronkelijke posities
in de onbelaste toestand. Hierdoor is op
nauwkeurige wijze inzicht verkregen in de
vervormingen en scheurvorming van het
materiaal.
Om het rekgedrag van de beugels inzichtelijk
te maken, is gebruikgemaakt van Distributed
Fibre Optic Sensing (DFOS). Deze techniek
maakt gebruik van optische glasvezels en de
principes van lichtverstrooiing om vervor-
mingen over de hele lengte van de vezel te
meten. In dit onderzoek zijn de optische
vezels aan de buitenzijde van de beugels ver-
lijmd, zodat de rek in de beugels periodiek
11
10
10 Opstelling driepuntsbuigproef
11 Langs- en dwarsdoorsnede voor balk met acht beugels
Tabel 3?Overzicht balkproefstukken en details van configuraties beugelwapening
Details beugelconfiguratie
Proefstuk Aantal en type Spacing [mm] Diameter [mm] Breedte [mm] Dikte [mm] Dwarsdoorsnede per twee benen [mm²]
NS - - - - - -
S4 4 stalen beugels (B500B) 250 8 - - 100
B4 4 gevlochten BFRP-beugels 250 8 - - 116
B8 8 gevlochten BFRP-beugels 125 8 - - 116
UD4 4 BFRP UD-stripbeugels 250 - 19 2,3 86
UD8 8 BFRP UD-stripbeugels 125 - 19 2,3 86
40?CEMENT?6 2025
0
50
100
150
200
250
02 46 81 01 21 41 6
belasting [kN]
doorbuiging t.p.v. midden overspanning [mm]
NS
S4
B4
B8
UD4
UD8
kon worden gemeten. De verlijmde vezels
zijn gesegmenteerd in gebieden A t/m E
(fig. 12) om meer inzicht te krijgen in de
locatie van eventuele piekspanningen.
Resultaten balkproeven
De kracht-verplaatsingsdiagrammen voor alle
proefstukken zijn weergegeven in figuur 13.
Hieruit blijkt dat alle balken dezelfde initiële
stijfheid vertonen tot een kracht van onge-
veer 90 kN. Rond deze belasting beginnen de
eerste dwarskrachtscheuren te ontstaan.
Vanaf dit punt verschilt de kracht-verplaat-
singsrespons per balk, afhankelijk van de
specifieke configuratie van de beugels en de
effectiviteit waarmee deze de propagatie van
de dwarskrachtscheuren beheerst.
Om de prestatie van de BFRP-beugels
te bepalen, is de toegenomen dwarskracht-
capaciteit ten opzichte van de balkproef
zonder beugels (NS) bepaald. De toename
aan dwarskrachtcapaciteit is toegekend
12
13
12 Dwarsdoorsnede balk en segmentering van optische vezel verlijmd op de beugel
13 Belasting-doorbuigingsdiagrammen van alle balkproefstukken
Zes slanke,
gewapende
betonnen liggers
zijn onderwor-
pen aan
verplaatsings-
gestuurde
driepuntsbuig-
proeven
Tabel 4?Analyse van balkproefresultaten
Piekbelasting Dwarskrachtcapaciteit Genormaliseerde beugelprestatie
Proefstuk T.p.v. midden [kN] Totaal [kN] Beugelbijdrage [kN] O.b.v. doorsnede-oppervlak [-]O.b.v. massa beugelwapening* [-]
NS 128,5 64,3 - - -
S4 238,5 119,3 55,0 (1,0) (1,0)
B4 175,5 87,8 23,5 0,37 1,61
B8 213,2 106,6 42,4 0,34 1,45
UD4 168,0 84,0 19,8 0,42 1,79
UD8 183,0 91,5 27,3 0,29 1,24
* Dichtheid BFRP conform tabel 1. Voor de dichtheid van staal (S4) is 7850 kg/m³ gehanteerd
CEMENT 6 2025 ?41
aan de beugelwapening. Vervolgens is deze
capaciteitstoename als gevolg van de BFRP-
beugels vergeleken met de variant met sta-
len beugelwapening (S4 = 1,0). Hierbij is de
relatieve prestatie van de BFRP-beugels zo-
wel bepaald naar rato van doorsnede-opper-
vlakte van de beugelwapening als naar rato
van massa aan beugelwapening (tabel 4).
Uit de metingen en waarnemingen aan de
proefstukken blijkt het volgende:
De variant zonder beugelwapening ver-
toont twee duidelijke primaire dwarskracht-
scheuren. De variant met stalen beugelwape-
ning laat een fijner verdeeld scheurpatroon
zien, terwijl de varianten met BFRP-beugels
veelal een duidelijke primaire en secundaire
dwarskrachtscheur hebben (fig. 14).
De maximale rek concentreert zich bij sta-
len beugels op de verticale beugelsecties en
neemt sterk toe bij overschrijden van de
vloeispanning. Bij BFRP-beugels verdeelt de
rek zich meer over de omtrek van de beugel,
wat duidt op een slechtere aanhechting aan
het beton (fig. 15).
Het falen van de balken met BFRP-beugels
werd geïnitieerd door het bezwijken van één
van de beugels in een hoeksectie (foto 16).
Conclusies
Uit de resultaten van de proeven is het vol-
gende te concluderen.
Zowel beugels van gevlochten BFRP-staven
als beugels uit gelamineerde BFRP UD-vezel-
strips zijn in staat om de dwarskrachtcapa-
citeit van een gewapend betonnen balk te
verhogen.
Als gevolg van een lager vezelvolume en
niet-parallele vezels hebben gevlochten
BFRP-staven en gelamineerde BFRP UD-
14 Scheurgedrag balkproefstukken bij piekbelasting. De stippellijnen geven indicatief de locatie van de beugels in de balk weer
Per kg wapening
is de bijdrage
van basaltvezel-
beugels aan de
dwarskracht-
capaciteit
effectiever dan
stalen beugels
14
NS
S4
B4
UD4
B8
UD8
42?CEMENT?6 2025
Rekprofiel balkproefstuk S4, beugel 4
Locatie x op beugel [mm]
100
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0-100 200 300 400
Rek in beugel [%]
1,41,4
1,4
1,2
1,0
0,8
0,2
0
Rek in beugel [%]
Locatie x op beugel [mm]
-100 0 100 200 300 400
0,4
0,6
1,6
1,2
Rekprofiel balkproefstuk B4, beugel 4
15 Rekgrafieken bij verschillende belastingniveaus voor (a) typische stalen beugel en (b) BFRP-beugel. Zones A t/m E
zoals aangegeven in figuur 12
16 Bezweken BFRP-beugels in de hoeksecties: (a) B4, (b) B8, (c) UD4 en (d) UD8
15a
16a
16c
15b
16b
16d
CEMENT 6 2025 ?43
vezelstrips een lagere uniaxiale treksterkte
en stijfheid dan gepultrudeerde BFRP-sta-
ven. Desondanks is de treksterkte nog
steeds hoger dan de vloeispanning van staal.
Genormaliseerd naar doorsnede-opper-
vlak presteren de gevlochten beugels en
stripbeugels gelijkwaardig. De proefstukken
met stripbeugels vertoonden echter meer
spreiding in de resultaten. Dit wordt toege-
kend aan de gebruikte productiemethode,
waarbij plooien in de hoeken van de beugel
geïntroduceerd werden.
Genormaliseerd naar doorsnede-opper-
vlak presteren stalen beugels circa drie
maal zo goed als BFRP-beugels. Echter, ge-
normaliseerd naar massa beugelwapening
presteren de BFRP-beugels circa 50% beter
dan stalen beugels.
Stalen beugels bevorderen de krachtsher-
verdeling tussen de individuele beugels,
doordat ze kunnen vloeien, met een meer
gelijkmatige bijdrage aan de afschuifcapaci-
teit tot gevolg. De BFRP-beugels, die geen
vloeigedrag vertonen, hebben een ongelijke
krachtsverdeling over de beugels.
In het geval van BFRP-beugels verspreidt
de rek zich over de volledige omtrek van de
beugel. Dit suggereert dat de aanhechting
tussen BFRP en beton minder effectief is.
Daarentegen concentreert de maximale rek
zich bij stalen beugels in de verticale secties;
vooral wanneer de vloeigrens wordt over-
schreden, neemt de rek in deze zones snel
toe.
De lagere rekstijfheid in BFRP-beugels
leidt tot wijdere dwarskrachtscheuren dan
bij reguliere stalen beugels. Dit verzwakt de
interne afschuifmechanismen in het beton,
zoals aggregate interlock en deuvelwerking.
Hierdoor bereiken balken met BFRP-beu-
gels hun maximale afschuifcapaciteit ruim
voordat de uniaxiale treksterkte van de beu-
gels volledig is benut. Doordat hierna nog
enige herverdeling kan plaatsvinden (in dit
geval van beton naar beugels), is het bezwijk-
gedrag redelijk ductiel.
Discussie
Om zeker te zijn dat de liggers zouden be-
zwijken op dwarskracht, is een grote hoe-
veelheid buigtrekwapening (3,3%) en relatief
veel drukwapening toegepast. Deze langs-
wapening heeft geresulteerd in aanzienlijke
deuvelwerking, wat een forse bijdrage heeft
geleverd aan de dwarskrachtcapaciteit van
de liggers. Dit effect is deels geïsoleerd door
het beproeven van de balk zonder dwars-
krachtwapening, maar de interactie van dit
mechanisme met andere afschuifmechanis-
men (met name aggregate interlock en de
effectiviteit van beugelwapening) is verder
niet onderzocht. In het onderzoek is elke
capaciteitsverhoging bovenop de capaciteit
van de ligger zonder beugels, toegeschreven
aan de beugelwapening.
Hoewel dit onderzoek de potentie van
BFRP als dwarskrachtwapening in beton-
nen constructies laat zien, moet worden op-
gemerkt dat in deze studie geen aandacht is
besteed aan de effecten op lange termijn of
aan vermoeiingsverschijnselen. Het meene-
men van deze factoren zal mogelijk tot af-
wijkende bevindingen kunnen leiden.
Tot slot
Het onderzoek laat zien dat staal niet langer
de enige keuze is voor beugelwapening in
beton; door onder meer de gunstige sterkte-
gewichtsverhouding en corrosiebestendig-
heid biedt BFRP een veelbelovend toekomst-
perspectief. De praktijk wijst echter uit dat
BFRP niet zomaar een directe vervanger is
voor stalen beugels: de grotere scheurwijd-
tes en ongelijke krachtsverdeling over de
beugels resulteren in een fundamenteel an-
der dwarskrachtgedrag. De toekomstige
Eurocode 2 zal constructeurs houvast bieden
voor het ontwerpen van betonconstructies
met vezelcomposietwapening, maar voorals-
nog beperkt deze zich tot buigtrekwapening.
Voordat vanuit de normen met BFRP-beugel-
wapening kan worden ontworpen, is aan-
vullend onderzoek noodzakelijk; de puzzel
is nog niet helemaal gelegd.?
LITERATUUR
1?Lingen, Kevin van der, Buig- en
scheurgedrag van beton met
basaltvezelwapening. Cement 2024/6,
pp. 20-28.
2?Leenders, F., Basaltvezelwapening
voor busremise. Cement 2024/3, pp.
28-37.
3?Ahmed et al, Bend strength of FRP
stirrups: Comparison and evaluation of
testing methods. Journal of Composites
for Construction 14(1) 2010, pp. 3-10.
4?fib Bulletin No. 40: FRP reinforcement
in RC structures (2007).
5?Lindner et al. (2019). Fibre-reinforced
polymer stirrup for reinforcing concrete
structures. Technologies for Lightweight
Structures 3(1) 2019, pp. 17-24.
44?CEMENT?6 2025
Door het hoge energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen bij de productie van staal, zorgt de toepassing van traditionele wapening voor een flinke milieu-impact. Daarnaast is staal gevoelig voor corrosie, wat regelmatig leidt tot forse renovatiekosten. Basaltvezelcomposiet wapening (Basalt Fibre Reinforced Polymer, BFRP) is een veelbelovend alternatief, met een hogere treksterkte en betere corrosiebestendigheid.
In een voorgaand Cement-artikel [1] is het buig- en scheurgedrag van beton met BFRP-wapening toegelicht. Dit artikel beschrijft het gedrag van beton met BFRP-beugelwapening onder dwarskracht.
BFRP biedt voordelen zoals hogere treksterkte, corrosiebestendigheid en lage milieu-impact. Ondanks deze voordelen is de toepassing van BFRP als dwarskrachtwapening beperkt. Een van de redenen is dat de kunstvezelcomposietstaven – als gevolg van het uitharden van de kunstharsmatrix – na productie niet meer buigbaar zijn. Het richten van de staven moet dus tijdens het productieproces gebeuren.
Basaltvezelstaven worden veelal geproduceerd door middel van pultrusie (gebruikt voor rechte wapeningsstaven van kunstvezelcomposiet [1, 2]). Deze lenen zich niet voor ombuiging, omdat de vezels in de binnenbocht dan zullen gaan plooien (fig. 2a). Hierdoor kunnen alleen de vezels in de buitenbocht bij belasting goed op spanning worden gebracht. Daarnaast worden de buitenste vezels van een staafbundel in een ombuiging bovengemiddeld zwaar belast als gevolg van de hoge schuifspanning die op deze buitenste vezels aangrijpt (fig. 2b). Deze effecten tezamen, en het gebrek aan een vloeitraject van basaltvezels die voor interne herverdeling kan zorgen, leiden er bij gebogen gepultrudeerde basaltvezelcomposietstaven toe dat de staven een sterke verzwakking in de ombuiging vertonen.
Een andere reden waardoor de toepassing van basaltvezelcomposiet als dwarskrachtwapening twijfelachtig is, is de relatief lage rekstijfheid. Hierdoor ontstaan grotere scheurwijdtes dan met stalen beugelwapening met gelijke doorsnede-oppervlakte. En de wijdte van de dwarskrachtscheuren is sterk bepalend voor de samenwerking tussen beton en beugelwapening en daarmee voor de effectiviteit van de diverse afschuifmechanismen die samen de dwarskrachtcapaciteit bepalen. Het effect van relatief rekslappe basaltvezelcomposietbeugels op deze mechanismen is nog nauwelijks onderzocht.
Reacties