Hoe verankeringen in beton ontwerpen volgens EN 1992-4

De nieuwe Eurocode 2 deel 4 (EN 1992-4) voor het ontwerp van bevestigingselementen in beton is reeds in vele EU-landen gepubliceerd. De langverwachte invoering van de norm T, waarmee het ontwerp van ankers in Europa volgens richtlijn (ETAG 001 bijlage C) wordt bevorderd, zal de manier waarop de industrie ankerplaattoepassingen benadert ingrijpend veranderen. Dit zal ongetwijfeld de ontwerpingenieurs verder aanmoedigen om de ankerspecificatie te benaderen met de kwaliteit die het verdient.

Als het gaat om veiligheid bij betonverankeringen, speelt de staat van het basismateriaal met betrekking tot scheuren een cruciale rol. Hier zien we twee bepalingen, nl. 4.5 inzake de projectspecificatie en 4.7 inzake de vaststelling van de toestand van het beton, in het nieuwe deel van Eurocode 2.

In de rest van dit artikel zullen we enkele nuttige inzichten met u delen over hoe u deze conditie van het basismateriaal kunt bepalen. Waarom u zeer voorzichtig moet zijn bij het overwegen van ongescheurd beton. Hoe u (zeer) eenvoudig een berekening kunt uitvoeren om de aanwezigheid van scheuren vast te stellen. En hoe u de juiste verankeringssystemen kunt kiezen.
 

Moet ik mijn beton als gescheurd of ongescheurd beschouwen voor het ontwerp van ankerbevestigingen?

EN 1992-4 geeft de volgende verificatieformule voor in bepaling 4.7 (2): 

Onder deze voorwaarde moeten de spanningen in het beton, veroorzaakt door externe belastingen, in constante compressietoestand zijn. Voor toepassingen op een samengedrukte wand mag voorgespannen beton als ongescheurd worden beschouwd, maar dit moet zorgvuldig worden gecontroleerd. Bovendien moeten bevestigingsmiddelen die onder seismische omstandigheden worden gebruikt of aan brand worden blootgesteld, volgens EN 1992-4 9.2.2 en D.1 (2), een Europese technische productspecificatie hebben voor gebruik in gescheurd beton. Het basismateriaal bij elke toepassing analyseren is uiteraard vrij omslachtig, dus om te blijven voldoen aan de Eurocode raden wij u aan altijd gescheurd beton in aanmerking te nemen voor uw bevestigingsontwerp van betonankers.
 

Maar... waarom is gescheurd beton zo belangrijk voor het ontwerp van betonankerbevestigingen?

Scheuren komen vrij vaak voor in gewapende betonconstructies. Daarom is wapening in de eerste plaats belangrijk. Als we meer in detail kijken, zien we dat de scheur die optreedt in de gewapende betonconstructie hoogstwaarschijnlijk de wapening zal kruisen, deze zal zijn trekweerstand aan het systeem doorgeven zodra er een scheur is.

Scheuren komen vaak voor en hebben geen invloed op de belastingsweerstand van een betonnen balk.

Omgekeerd zal de ankerbevestiging zich waarschijnlijk op de plaats van de scheur bevinden. Als gevolg daarvan zal de spanningsverdeling binnen het beton worden gewijzigd, en zal de weerstand lager zijn.

Ankers hebben de neiging om makkelijk los te raken wanneer scheuren optreden als ze niet geschikt zijn voor de toestand van het gescheurde basismateriaal.

Volgens EN 1992-4 is de conusweerstand van beton 30% lager in ongescheurd beton. Belangrijker is dat het gedrag van ankers zonder prekwalificatie onvoorspelbaar kan zijn: gelijmde bevestigingsmiddelen kunnen bijvoorbeeld hun hechtweerstand verliezen, en mechanische ankers die zijn ontworpen voor ongescheurd beton kunnen onder zeer lage trekbelastingen los komen.

Scheuren veranderen de spanningsverdeling in het beton in vergelijking met een ongescheurde toestanden.

De uittrekweerstand wordt ook beïnvloed door scheuren. Hoe ankers ontwerpen in gescheurd beton?
Selecteer gescheurd beton onder het label van het basismateriaal in onze software. PROFIS Engineering toont automatisch alleen de ankers die geschikt zijn voor gescheurd beton en houdt bij uw berekening rekening met de ontwerpvereisten voor gescheurd beton. Als u PROFIS Engineering nog niet eerder hebt gebruikt, kunt u zien hoe de nieuwe software een nauwkeurige verificatie biedt van alle onderdelen van een verbinding volgens de Eurocodes en de op Eurocodes gebaseerde engineeringprincipes. Hierbij worden ankerontwerpbepalingen gecombineerd met een krachtige CBFEM-eindige-elementenberekening voor het ontwerp van de voetplaat, lassen, verstijvers, profiel en betonnen sokkel. En u wordt geholpen bij de beoordeling van de stijfheid van de voetplaat.

Scheurbestendig ankerontwerp in PROFIS Engineering kan gemakkelijk worden uitgevoerd door de respectievelijke betontoestand te selecteren. Welk anker moet ik gebruiken?
Bij het ontwerpen van gescheurd beton kunnen we blijven voldoen aan EN 1992-4, maar er worden hogere eisen gesteld aan de ankerweerstand. Hilti biedt een breed scala aan ankers die uitstekend presteren in gescheurde omstandigheden (bijv. HST3, HIT-HY 200-A). Over het algemeen kunt u in het ETA-document van het ankersysteem eenvoudig controleren of het anker al dan niet geschikt is voor gescheurd beton (en vergeet natuurlijk niet het ontwerp dienovereenkomstig uit te voeren).

Als u meer wilt weten over EN 1992-4, bezoek dan onze speciale pagina. Als u altijd basisplaatverbindingen hebt ontworpen volgens de berekeningsmethode van ETAG Annex C en meer wilt weten over de belangrijkste wijzigingen die met EN 1992-4 zijn ingevoerd, dan vindt u het volgende artikel wellicht nuttig.