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 staalmet 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"; de omhullingsbuis (de gain) waarin het
nagespannen staal ligt, wordt geïnjecteerd waardoor staal aan buis en beton
verkleeft en het staal een constructieve verbinding maakt met het
beton
- met nagerekt staalzonder 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.
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)
geïnjecteerd.
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."
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.
"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."
"Het voorspanstaal wordt door een dubbele barrièrebeschermt 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 geïnjecteerd met een cementgebonden mortel voorafgaand aan het spannen van de strengen."
voorbeeld externe voorspanning; klik voor iets groter: