Met beton maken we de mooiste kunstwerken, die vaak grote belastingen kunnen dragen. Als we kijken naar de belastingen die op onze betonconstructies werken, dan kunnen we die verdelen in twee types: constante belastingen en wisselende belastingen. Een voorbeeld van een constante belasting is een kast die jarenlang op dezelfde plek op een betonnen vloer staat. Een voorbeeld van een wisselende belasting is een kraan die heen en weer rijdt op een kraanbaan die wordt ondersteund door betonnen kolommen.
Beton en ook veel andere materialen reageren anders op een wisselende belasting dan op een constante belasting. Een wisselende belasting kan een materiaal verzwakken, waardoor het minder sterk wordt. Dit fenomeen noemen we vermoeiing. Over het algemeen wordt vermoeiing bij beton niet als een probleem gezien. Echter, steeds vaker willen we de levensduur van kunstwerken verlengen en nieuwe grondstoffen toepassen, waardoor de vermoeiingsweerstand van beton meer relevant wordt.
In deze Betoniek wordt uitgelegd wat er in beton gebeurt bij wisselende belastingen. Daarvoor wordt eerst uitgelegd wat vermoeiing in het algemeen inhoudt en in grote lijnen hoe een constructeur hiermee omgaat bij het ontwerpen van een betonconstructie, waar wapeningsstaal ook een belangrijke rol speelt. Daarna wordt ingezoomd op de reactie van beton dat wordt blootgesteld aan wisselende belastingen en het schademechanisme dat daarbij kan optreden. Vervolgens wordt de invloed van betontechnologische aspecten onder de loep genomen. Tot slot staan we kort stil bij meetmethoden in het laboratorium.
Vermoeiing is een cumulatieve schade in een materiaal die veroorzaakt wordt door wisselende mechanische belastingen, waardoor de sterkte van het materiaal afneemt. Een wisselende belasting is een kracht die op een constructie werkt, maar voortdurend verandert van grootte, richting of een combinatie van beiden. Een zeer grote belasting leidt na een beperkt aantal wisselingen al tot schade of bezwijken van het beton. Als de wisselende belasting klein is, dan kan beton zeer veel wisselingen weerstaan voordat het bezwijkt. Dit is weergegeven in de grafiek van figuur 1. Als de wisselende belasting lager is dan 50% van de betonsterkte, dan zijn 10 miljoen wisselingen nodig voordat schade optreedt. Praktisch gezien zijn er bijna geen constructies waarbij zoveel belastingwisselingen optreden. Er is dus nauwelijks risico op vermoeiingsschade in beton als de wisselende belasting lager is dan 50% van de betonsterkte.
1. Het aantal belastingwisselingen voordat schade optreedt in beton is afhankelijk van de grootte van de belasting
Reacties