VOORGESPANNEN BETON BRUGGEN

Inleiding

Beton is samengesteld uit de grondstoffen cement,zand en een toeslagmateriaal(b.v. grind,steenslag,bims, enz), die in bepaalde verhoudingen onder toevoeging van water innig met elkaar worden vermengd,welk mengsel daarna tot een steenachtige massa verhardt.
Het cement is het bindmiddel, dat met het zand en het water de mortel vormt, die de holle ruimten tussen de toeslag opvult en deze aan elkander hecht.
Beton blijkt uitstekend drukspanningen te kunnen opnemen, doch nagenoeg geen trekspanningen.
Brengt men in een betonconstructie, op de plaatsen, waar bij belasting trekspanningen optreden, een wapening aan van b.v. rondstaal, zodanig dat beide materialen stevig verbonden zijn en gemeenschappelijk weerstand bieden aan de op de constructiewerkende krachten, dan spreekt men van gewapend beton.

Het beton en het gewapend beton hebben naast de andere bouwmaterialen een belangrijke plaats ingenomen, zelfs voor sommige onderdelen zijn ze “het aangewezen materiaal” geworden. We zien het gewapend beton in de BurgelijkeBouwkunde b.v. toegepast voor funderingen,kelders,vloeren, kolommen, trappen, zelfs voor wanden en daken; in de Waterbouwkunde b.v. voor sluizen, bruggen, wegen. Welke zijn nu de oorzaken, dat dit materiaal zo’n grote toepassing heeft gevonden?
Reeds de Romeinen pasten bij hun grote werken beton toe als constructiemateriaal of als vulling.
Een bekend voorbeeld is het 90 km lange overwelfde waterkanaal van de Eifel naar Keulen, dat 70 j n. Chr. Van stampbeton gemaakt is. Hoewel deze leiding vele honderden jaren in gebruik is geweest, is het beton van de gedeelten, die thans nog bestaan, van uitstekende vastheid en waterdichtheid. De samenstelling van het beton in die dagen bestond uit steenslag en Roman-cement. Dit laatste werd verkregen door branding van uit kalksteengroeven gegraven mergel. Met puzzolaanaarde, afkomstig van vulkanische uitbarstingen, werd dit cement hydraulisch gemaakt, waardoor ook onder water verharding mogelijk was.
De vervaardiging van beton is na de val van het Romeinse Rijk verloren gegaan. 

Eerst na de uitvinding van portlandcement door Joseph Aspdin in 1824 is het beton weer in toepassing gekomen.In 1861 werd door de tuinman Joseph Monier te Parijs bij toeval ontdekt, dat bloembakken, die van beton waren vervaardigd, veel sterker bleken te zijn, indien in het beton netwerken van ijzerdraad werden aangebracht, terwijl de wandjes dan veel dunner gemaakt konden worden. Hoewel in 1850 reeds door Lambot een roeibootje van beton gemaakt was, versterkt door een netwerk van ijzer, beschouwt men Monier als de uitvinder van het gewapend beton, zodat men dit materiaal nog wel naar hem noemt “Monierwerk”.In 1867 werd voor zijn uitvinding patent verleend. Korten tijd hierna verwierf hij patenten voor de vervaardiging van gewapend-betonvloeren, buizen, reservoirs, bruggen en trappen. De wapening bracht hij uit ervaring aan, zowel aan trek- als aan de drukzijde, zodat hem vermoedelijk de functie van het ijzer in gewapend-betonconstructies niet bekend was. Daar de afmetingen geschat werden, kwamen in de aanvang veel mislukkingen met het nieuwe materiaal voor, waardoor men er dan ook niet veel vertrouwen in had. Het patent van Monier werd in 1884 door de firma Freytag en Heidschuch voor Zuid-Duitsland aangekocht, terwijl in 1885 Ing.Waysz de patenten voor Duitsland en Oostenrijk overnam. Door Waysz en prof.Bauschinger te München werden uitvoerige proeven met gewapend beton genomen, waardoor een juist inzicht in het nieuwe materiaal werd verkregen. De functie van de wapening werd vastgesteld nl. dat bij belasting op buiging het ijzer hoofdzakelijk de trekspanningen opneemt en het beton de drukspanningen. Daarbij kwam men tot het inzicht, dat de samenwerking tussen het beton en het ijzer, twee zo verschillende materialen, ontstaat door de volgende drie eigenschappen :

a. Beton en ijzer hechten goed aan elkaar.
b. De uitzettingscoëfficienten van beide materialen zijn nagenoeg aan elkaar gelijk, zodat bij temperatuursveranderingen het ijzer niet loskrimpt van het beton.
c. Het ijzer roest niet in het beton, indien de grondstoffen van goede kwaliteit zijn, en het beton dicht en volgens alle eisen vervaardigd wordt.

De Duitser Koenen gelukte het in 1886 een berekeningsmethode aan te geven voor verschillende constructies, waardoor het vertrouwen in de toepassing van gewapend beton sterk toenam.
Onderwijl werden in Frankrijk door Hennebique belangrijke gewapendbetonwerken uitgevoerd. Aan hem danken we de toepassing van beugels in balken en het opbuigen van staven(1892).


Brug te Dalfsen


Gebogen SKK-liggers met een boogstraal van 400 m, project VARI Ridderkerk