I ICONSTRUCTIEF ONTWERP IDETAILSVAN STAAFWERKMODELNAAR KNOOPPUNTENprof.dr.ir.A.S.G.BruggelingIn het hiervoor geplaatste artikel van prof. Walraven [1] is ingegaan op demogelijkheden, die de betonconstructeur met staafwerkmodellen worden gebodenom op een duidelijk herkenbare wijze het krachtenspel in betonconstructies teanalyseren. In dit artikel wordt het onderwerp vervolgd. Daarbij komt het accent teliggen op de detaillering van de knooppunten.In het vorige artikel is reeds gestelddat de vormgeving in constructiefbeton bijna onbegrensd is. Dit bete-kent dat de ontwerper in de plaats vanberekeningsregels met een beperktetoepassing zou moeten beschikken overmodellen (engineering models). Dezestellen hem in staat omin kort bestek deconstructieveconsequentiesvan een be-paald constructiedeel te doorzien.Met behulp van deze modellen kan hij:- nagaan of binnen bepaalde afmetin-gen van constructiedelen een verant-woorde detaillering van de wapeningmogelijk is;- in de ontwerpfase in het overleg metde opdrachtgever de uiteindelijkeconstructievorm mede bepalen, zodateen goede detaillering mogelijk is.dHet zal duidelijk zijn dat de hier te be-handelen aanpak kan worden be-schouwd als belangrijk gereedschapvoor de betonconstructeur. Teveel im-mers wordt hem de rol van 'rekenaar'toebedeeld, dus de taak om in een be-tonconstructie, waarvan vorm en afme-tingen door anderen zijn bepaald, de'wapening te berekenen'. Dit betekentdat deze wapening, hoe dan ook, binnende gegeven detailafmetingen moetwor-den geperst.Bij de detaillering van deze wapeninggeven de voorschriften hem weinigsteun. Dit geldt ook voor rekenpro-Cement 1988 nr. 11gramma's, hoe geavanceerd deze ookmogen zijn.Voorschriften zijn ook niet bedoeld alssteun voor de constructief ontwerper.Het 'schier onbegrensde aantal con-structievormen' kan immers niet invoorschriften worden ondergebracht!De computer is voor de betonconstruc-teur een goed hulpmiddel. Met behulpvan rekenprogramma's kan hij zonodigbepaalde aspecten van een door hemontworpen en gedetailleerde betoncon-structie nader onder de loep nemen.Uit hetvoorgaande blijkt dat de hier be-sproken aanpak mede van belang is omde constructief ontwerper de 'actieve'rol van ontwerper te kunnen laten ver-vullen in plaats van de vaak opgedron-gen 'passieve' rol als rekenaar. De hiernate behandelen stofmoet dan ook als eeninleiding worden gezien om hem teovertuigen van de noodzaak zich te be-kwamen in de hier te behandelen aan-pakdiegerichtis op een rationele detail-lering van betonconstructies, in het bij-zonder met betrekking tot de details.Educatiefmodel van een ligger inconstructief beton zonder voor-spanbelastingTeneinde de studenten in de opleidingtot civiel ingenieur reeds in een vroeg-tijdige fase van hun studie een model tegeven waarmee zij, op grond van de hunter beschikking staande kennis van demechanica van constructies, het krach-tenspel in een gewapend-betonliggerkunnen doorzien, is een zogenaamd'educatief model ge?ntroduceerd(fig. 1).Dit model bestaat uit een vakwerk ge-vormd uit:- drukregel van beton (drukdiagonalenonder 4.5");- trekregel van staal (trekverticalen vanbeugels).De ervaringleertdatde studentaanvan-kelijk moeite heeft met de herkenbaar-heid van dit model in een gewapend-betonbalk. In een rechthoekige beton-balk herkent hij de vakwerkligger niet.1 Educatiefmodel van een ligger ingewapend beton~--------------------------~Het werken met dit model, uiteraardbedoeld voor eenvoudige gevallen,blijkt geen problemen te geven. Hetmaakt ookduidelijk dat begrenzing vande afmetingen van de betondrukzonegrenzen stelt aan de minimum con-structiehoogte. De drukkrachten in debovenzijde worden immers te groot bijeen geringe constructiehoogte!Aan de hand van dit model zal duidelijkworden gemaaktwat de betonconstruc-31ICONSTRUCTIEP ONTWERP IDETAILSteur ermee kan doen. Indien de con- b. de concentratie van beugels in de De uitkragende liggerstructeur met dit staafwerkmodel trekverticaal. Infiguur 4 is hetvakwerkmodel van eenwerkt, weet hij dat de trekverticaal in Het onder a. vermelde wordt mede be- uitkragende ligger afgebeeld. Daarbij isfeite bestaat uit regelmatig over de lig- paald door de betondruksterkte. de vorm van de dragende, daarop aan-gerlengte verdeelde beugels. Het onder b. vermelde vraagt meer aan- sluitende constructie alleenvaag aange-Inplaatsvanhet'gewone' vakwerkmoet dacht omdat men nu geneigd is de beu- duid.men immers uitgaan van veel, elkaar gels dichter bij elkaar te plaatsen! Menzietinde figuur dat deverankeringoverlappende vakwerkjes. Deze verf~- De vraag daarbij is welke grenzener zijn van de trekband inde laatstedrukdiago-ning verandert echter niets wezenlijks gesteld aandeminimumbeugelafstand? naaI niet moeilijk is. In het eind van deaan de werking van de constructie. Hoe kan de verticale kracht uit de beu- ligger grijpen nauwelijks belastingenBij een verkleining van de hellingshoek gel evenwicht maken met krachten uit aan. Daar worden dan ook geen krach-van de drukdiagonaal zal - bij een ge- de drukdiagonaal en de trekregel? Als ten opgewekt.lijkblijvende door de beugels op te ne- men niets van 'knooppunten' afweet, is De verankering van de trekband in demen verticale component - het aantal er geen aanpak om dit probleem op te ondersteunende constructie is zeer be-beugels per eenheid van liggerlengte lossen. Men moet een bepaald model langrijk. Bovendien zal in die construc-verminderen. Daartegenover staat een voor ogen hebben staan. tie de trekkracht uit de trekband gekop-vergroting van de drukkracht in de Voor de goede orde wordt opgemerkt peld moeten worden aan de drukkrachtdrukdiagonaal en verplaatsing ('ver- dat: in de onderzijde van de ligger. Dit sa-schuiving' van de momentenlijn) van - de plaats van een sparing niet wordt menspel kan eveneens met een staaf-een trekkracht, van bepaalde grootte, in bepaald door het 'grove' staafwerk- werkmodel worden geanalyseerd.de onderwapening naar het steunpunt model van figuur 1. Met uitzondering In de onderzijde van de ligger zal, ter1--------------------------------, plaatse van de aansluiting met de con-structie, belasting naar de ondersteu-ning worden afgedragen. Men ziet dusweer belangrijke 'knooppunten' ont-staan in deze aansluitzone.1