voorgespannen beton

Voorgespannen beton is beton met wapening waarvan een deel onder spanning is gebracht.
Er zijn diverse manieren om voorgespannen beton te maken: 
- met voorgerekt staal; dit is de manier die het vaakst voorkomt, mede omdat in de fabriek de omstandigheden beter in de gaten gehouden kunnen worden
- met nagerekt staal met hechting aan beton ("voorspanning met aanhechting", VMA, nagespannen wapeningsstaal, nagespannen beton); soms is door de vorm of de locatie geen voorgerekt voorgespannen beton mogelijk en wordt het staal op de werkplaats "nagerekt"
- met nagerekt staal zonder hechting aan beton ("voorspanning zonder aanhechting", VZA, nagespannen wapeningsstaal, nagespannen beton); een andere manier om het beton onder spanning te brengen, maar zonder hechting van staal en beton
- met externe voorspanning.

Opmerking: in plaats van "kabel" kan ook gelezen worden "streng van kabels". Vooral bij grotere werken als bruggen e.d. zal het om een bundel kabels gaan.

Met voorgerekt staal 

Bij voorgerekt staal is in een bekisting een deel van de wapening van het beton onder spanning gebracht, waarna pas het beton in de bekisting wordt gegoten. Na verharding is het betonnen object  voorzien van voorspanwapening. Deze voorspanwapening wordt voorgerekt staal genoemd. 
De staalkabel waaraan "getrokken" wordt, kan op verschillende hoogten in de betonnen ligger worden geplaatst. Het meest gebruikelijk is de excentrische ligging van het voorspanstaal, dwz. dat de aangrijpingspunten lager dan het midden liggen, zoals in het getekende voorbeeld hieronder.
De foto toont het gespannen houden van het staal nadat de betonspecie in de bekisting is gegoten en nog niet is uitgehard.


voorgespannen beton met voorgerekt staal in de hardingsfase (mdbeton moeskroen):


de manier waarop voorgespannen beton met
voorgerekt staal wordt gemaakt; klik voor groter! (a visual dictionary of architecture van francis d.k. ching):


wanneer de gespannen wapening onder het midden van de ligger plaatsvindt (zoals in het voorbeeld hierboven), is de belasting als volgt (a visual dictionary of architecture van francis d.k. ching):

geeft, gecombineerd met de veranderlijke belasting:


Met nagerekt staal (voorspanning middels "naspanning" en aan hechting aan beton; "voorspanning met aanhechting", VMA, nagespannen staal, nagerekt wapeningsstaal, nagespannen beton)

Voor grotere objecten wordt nagerekt staal toegepast waarbij de staalkabel hecht aan het beton: 
- tussen de wapeningsnetten worden kokers aangebracht
- door de kokers worden wapeningsstaven getrokken (de kokers worden ook omhullingsbuizen genoemd; de kabels spankabels, voorspankabels, spanstaal, voorspanstaal)
- het beton wordt in de bekisting gestort
- de spankabels worden aangedraaid en zo op spanning gebracht, waarna de staalkabels aan de uiteinden worden verankerd
- na het spannen worden de kokers met de spankabels met cementspecie (grout) ge´njecteerd.

De voorspankabels bij nagerekte voorspanning zijn samengesteld uit een aantal smallere kabels (een streng van kabels). De kokers worden vervaardigd van gefelst bandstaal met dubbele felsrand. Er is ook een systeem waarbij de spankabels uitwendig aangebracht zijn, dus buiten de constructie (de kokers met deze kabels worden van kunststof gemaakt, bv. HDPE).
Voorgespannen beton kan meer belast worden dan gewapend beton en er zijn grotere overspanningen mogelijk. 
Wanneer het beton wel van wapening is voorzien, maar het staal is niet voorgespannen, dan spreken we van gewapend beton.


kokers in rust, voor nagerekt spanstaal; klik voor groter:
 

de manier waarop voorgespannen beton met
nagerekt staal wordt gemaakt; klik voor groter! (a visual dictionary of architecture van francis d.k. ching):


Met nagerekt staal (voorspanning middels "naspanning" en zonder hechting aan beton, "voorspanning zonder aanhechting", VZA, nagespannen staal, nagerekt wapeningsstaal, nagespannen beton)

"In situaties waarbij de constructiehoogte zeer beperkt is, zoals vloeren in gebouwen, kan het aantrekkelijk zijn de voorspanning zonder aanhechting (VZA) aan te brengen. Voor VZA-strengen (of vetstrengen) is een kleinere dekking toelaatbaar." (Freyssinet)

Het beton kan ook voorgespannen worden door de kabels niet te laten hechten aan het beton. In plaats van grout in de kokers aan te brengen, wordt gewerkt met kabels in kunststof kokers met vet aan de binnenzijde van de koker (het staal wordt door het vet tegen corrosie beschermd):
- tussen de wapeningsnetten worden kokers aangebracht die aan de binnenzijde ingevet zijn
- door de kokers worden ingewapeningsstaven getrokken
- het beton wordt in de bekisting gestort
- de spankabels worden aangedraaid en zo op spanning gebracht, waarna de staalkabels aan de uiteinden worden verankerd.

Met externe voorspanning

"In situaties waarbij in de betondoorsnede van de constructie geen ruimte meer is voor het opnemen van een voorspansysteem kunnen de kabels extern worden aangebracht. Dit wordt regelmatig toegepast bij bijvoorbeeld bestaande constructies of uitbouwbruggen. Bij externe voorspansystemen ontbreekt de beschermende betondekking. Freyssinet heeft een serie externe voorspansystemen ontwikkeld waarbij in het bijzonder aandacht is besteed aan de waterdichtheid / conservering van de voorgespannen elementen." (Freyssinet)

"Het voorspanstaal wordt door een dubbele barriŔrebeschermt tegen invloeden van buitenaf. De kabels zijn globaal als volgt opgebouwd: 
- voorspanstrengen individueel beschermd door HDPE mantel gevuld met corrosiewerend vet (de strengen kunnen dus ook afzonderlijk vervangen wroden)
- HDPE omhullingsbuis waarin de strengenbundel is opgenomen; de omhullingsbuis wordt ge´njecteerd met een cementgebonden mortel voorafgaand aan het spannen van de strengen." 


voorbeeld externe voorspanning;
klik voor iets groter (freyssinet):


Voorbeelden van voorgespannen beton. 

Zie ook Nedri spanstaal, betonpaneel.

Eng. prestressed concrete, pretensioned concrete; nagerekte voorspanning is posttensioning