Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Dwarskrachtweerstand in gebieden zonder buigscheuren (II)

Nieuw model voor het bepalen van de dwarskrachtweerstand voor voorgespannen liggers met beugels voor de gebieden die niet scheuren als gevolg van buiging Marco Roosen, Yuguang Yang - 15 december 2021

Voor het bepalen van de dwarskrachtweerstand van voorgespannen liggers met beugels wordt in de Eurocode 2 [2] en in de RBK [3] geen onderscheid gemaakt tussen gebieden mét en zónder buigscheuren. Omdat de weerstandsmodellen in deze normen zijn afgeleid voor gebieden mét buigscheuren, is het twijfelachtig of deze eveneens geschikt zijn voor de gebieden zónder buigscheuren. De RBK hanteert bijvoorbeeld het uitgangspunt dat de bijdrage van de voorspanning aan de weerstand gelijk kan worden gesteld aan de dwarskracht bij decompressie. Het hanteren van dit uitgangspunt suggereert ten onrechte dat een gebied zonder buigscheuren niet op dwarskracht kan bezwijken. Bovendien houden deze normen geen rekening met het afdragen van dwarskracht door de niet-gescheurde flenzen, terwijl deze afdracht in een gebied zonder buigscheuren significant kan zijn. Om deze redenen is een nieuw model ontwikkeld, specifiek bedoeld voor het bepalen van de dwarskrachtweerstand van voorgespannen liggers met beugels in de gebieden zonder buigscheuren.

Twee artikelen over promotiestudie

Dit is het tweede van twee artikelen naar aanleiding van de promotiestudie van Marco Roosen aan de TU Delft, faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, afdeling Engineering Structures, groep betonconstructies. Titel van zijn onderzoek was ‘Shear failure of prestressed girders in regions without flexural cracks’. Zijn promotor was prof.dr.ir. M.A.N. Hendriks en dr.ir. Y. Yang zijn copromotor. Hij is verder begeleid door onder meer dr.ir. Cor van der Veen en ir. Dick Schaafsma. Het proefschrift is te downloaden op https://repository.tudelft.nl.

Beide artikelen beschrijven het bepalen van de dwarskrachtweerstand voor de gebieden van voorgespannen liggers zonder buigscheuren. Het eerste artikel gaat over afschuiftrekbreuk bij voorgespannen liggers zonder (of met weinig) beugels. Dit artikel is verschenen in november 2021. Het tweede artikel gaat over de dwarskrachtweerstand na het ontstaan van een afschuiftrekscheur bij voorgespannen liggers met beugels.

Door toename van het verkeer, kan de verkeersbelasting op bestaande bruggen en viaducten hoger zijn dan waarmee in het ontwerp is gerekend. Dit kan een aanleiding zijn om de constructieve veiligheid van oudere, bestaande constructies te onderzoeken. Een deel van deze bruggen en viaducten bestaat uit voorgespannen betonnen liggers waarin beugels zijn toegepast (foto 1). Afhankelijk van de hoeveelheid beugels en de voorspangraad zal na het ontstaan van afschuiftrekscheuren nog een zekere toename van de belasting mogelijk zijn.

Het blijkt echter regelmatig niet mogelijk om met een herberekening voldoende weerstand aan te tonen op basis van de weerstandsmodellen in de Eurocode 2 en de RBK. Dit speelt vooral in de gebieden met hoge dwarskrachten nabij de eindsteunen waarin in de uiterste grenstoestand geen buigscheuren optreden. De geschiktheid van de weerstandsmodellen in Eurocode 2 en de RBK voor deze gebieden is echter twijfelachtig. Dit komt omdat deze zijn afgeleid voor gebieden met buigscheuren. Het is daarom momenteel niet mogelijk om een onderbouwde uitspraak te doen over de constructieve veiligheid van deze bruggen en viaducten. Als oplossing hiervoor is een nieuw model ontwikkeld als onderdeel van een recent promotieonderzoek. Dit onderzoek heeft geresulteerd in een proefschrift [4] met als titel ‘Dwarskrachtbezwijken van voorgespannen liggers in gebieden zonder buigscheuren’. Het huidige artikel is gebaseerd op het tweede deel van dit proefschrift.

Voor voorgespannen liggers is de geschiktheid van de weerstandsmodellen in Eurocode 2 en de RBK voor de gebieden met hoge dwarskrachten nabij de eindsteunen twijfelachtig

Onderzoeksmethode en uitgangspunten

Bij het ontwikkelen van het model is gebruikgemaakt van de 'Modified Compression Field Theory' (MCFT). Deze theorie beschrijft het fundamentele gedrag van gewapend beton. De MCFT bestaat uit 15 vergelijkingen en is in staat het totale last-vervormingsgedrag van een schijf te bepalen. Op basis van de MCFT kon de afschuifweerstand (τ’R) van het (gescheurde) lijf van een ligger in een gebied zonder buigscheuren worden bepaald. De apostrof wordt in de parameters in dit artikel gebruikt om aan te geven dat de parameter betrekking heeft op het gebied zonder buigscheuren.

De MCFT is gebruikt om per aangenomen bezwijkmechanisme de afschuifweerstand te bepalen voor 40 combinaties van parameters zoals opgenomen in tabel 1. Deze parameters betreffen de gemiddelde cilinderdruksterkte van beton (fcm), de gemiddelde vloeigrens van dwarskrachtwapening (fywm), de gebruikte maximale korrelafmeting (dg) en de dwarskrachtswapeningsverhouding (ρw). De waarden in de tabel zijn representatief voor oudere bestaande betonnen bruggen.

Verder is uitgegaan van een waarde voor de diagonale scheurafstand (sθ) van 300 mm, wat een conservatieve waarde is voor elementen met dwarswapening [4]. Door het uitgangspunt te hanteren dat de rek in langsrichting (εx) gelijk is aan nul, kan de berekende weerstand worden gerelateerd aan de gebieden zonder buigscheuren. Immers in de gebieden zonder buigscheuren is de rek in langsrichting in het lijf gemiddeld net iets kleiner dan nul (fig. 2). In deze figuur is εcr de scheurrek.

De afschuifweerstand kan voor een aangenomen bezwijkmechanisme worden bepaald. In principe zijn voor liggers met beugels, voor de gebieden zonder buigscheuren, twee bezwijkmechanismes mogelijk:

  1. Het slippen van de scheur (foto 3), bij een scheuropening (w) waarbij scheurwrijving (τci) gelijk is aan de maximale scheurwrijving (τci,max).
  2. Het verbrijzelen van beton (foto 4) wanneer de spanning in de drukvelden (σ2) gelijk is aan de maximale drukspanning (σ2,max).

Bij het ontwikkelen van het model is gebruikgemaakt van de 'Modified Compression Field Theory' (MCFT)

Volledige bericht lezen?

Het volledige item is gratis beschikbaar voor onze leden.
Nog geen lid? meld u aan bij ons netwerk.

Reacties

x Met het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2022. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren