Voegwapening in breedplaatvloeren

Dragend in één richting

Volgens Eurocode 2 [1] mag een vloer die voornamelijk onderworpen is aan gelijkmatig verdeelde belastingen beschouwd worden als in één richting dragend indien deze ofwel twee vrije (niet-opgelegde) en praktisch evenwijdige randen heeft, of het centrale deel is van een praktisch rechthoekige, op vier zijden opgelegde vloer, waarvan de verhouding van de langste tot de kortste zijde groter is dan twee. Breedplaten die toegepast worden in vloeren die dragen in één richting moeten voorzien worden van een dwarswapening waarvan de doorsnede minstens gelijk is aan 20 %  van de hoofdwapening [1]. Deze dwarswapening wordt loodrecht op de hoofdwapening geplaatst (erboven of eronder) in een vlak evenwijdig met het vlak van de breedplaten en dient om langse scheurvorming te beperken.

Voor breedplaatvloeren die in één richting dragen volstaat een niet-constructieve voegwapening die volgens TV 223 [2] moet overlappen met de dwarswapening in de breedplaten. De overlappingslengte l0 wordt berekend volgens Eurocode 2 (zie verder). De lengte van de wapening kan afgeleid worden uit fig. 1 [2]. Hierbij moet rekening gehouden worden met de afstand tussen de breedplaten (de breedte van de voeg) en de afstand van het uiteinde van de dwarswapening in de breedplaten tot de langsrand van de breedplaten. De maximumwaarde van deze laatste wordt vastgelegd in de productnorm [3]. Voor afgeschuinde langsranden (fig. 2) is dit 100 mm, voor niet-afgeschuinde langsranden 50 mm (fig. 1). Niet-constructieve voeg­wapening moet niet noodzakelijk doorlopen tot voorbij de eerste tralie­ligger naast de voeg [2]. Er bestaan gelaste wapeningsnetten die specifiek gefabriceerd zijn voor breedplaatvloeren die ontworpen zijn om in één richting te dragen (tabel 1 en fig. 3). 
De meeste producenten van breedplaten kunnen deze voegnetten op vraag van de aannemer meeleveren met de breedplaten.

Dragend in twee richtingen

In breedplaatvloeren die ontworpen zijn om in twee richtingen te dragen moet de overdracht van buigmomenten en dwarskrachten over de langsranden van de breedplaten verzekerd worden. Er moet dan constructieve voegwapening voorzien worden die moet overlappen met de constructieve dwarswapening in de breedplaten. De constructieve voegwapening loopt aan beide zijden van de voeg minstens door tot voorbij de eerste tralieligger naast de voeg [2]. Dit is nodig omdat Eurocode 2 dwarswapening eist in het overlappings­gebied om trekkrachten in dwarsrichting op te nemen. Deze wapening moet het aansluitvlak tussen de breedplaten en de opstortlaag snijden. Als de diameter van de overlappende staven kleiner is dan 20 mm mag zonder onderbouwing zijn aangenomen dat de tralieliggers van de breedplaten die aanwezig zijn in het overlappingsgebied deze rol op voldoende wijze vervullen [1].

Het doorlopen tot voorbij de eerste tralieligger is ook nodig om bezwijken door delaminatie te voorkomen. Breedplaten hebben onder invloed van grote positieve dwarse buigmomenten namelijk de neiging om ter plaatse van de voegen losgetrokken te worden van de opstortlaag (fig. 4). Dit gebeurt als de spanningen ten gevolge van de kromming van de vloer groter zijn dan de hechtsterkte in het aansluitvlak tussen de breedplaten en de opstortlaag. Onderzoek aan de KU Leuven [4] toonde aan dat massieve breedplaatvloeren met een maximale afstand van de eerste tralieligger tot de voeg van 400 mm, ten behoeve van het ontwerp, benaderd kunnen worden als een homogene vloer. Breedplaten met holtevormers vertonen een groter risico op delaminatie omwille van het kleiner aansluitvlak tussen de breedplaten en de opstortlaag. Testen aan de KU Leuven hebben eveneens aangetoond dat het risico op bezwijken door delaminatie bij breedplaten met holtevormers beperkt wordt als de afstand tussen de voeg en de eerste tralieligger begrensd is tot 125 mm en de overlapping voorzien wordt in een zone die niet onderhevig is aan delaminatie, hetgeen betekent dat de overlappingslengte bepaald moet worden vanaf het hart van de eerste tralieligger [4] (fig. 5). Verder onderzoek naar het betrouwbaar modelleren van de voeg en het bestuderen van delamineren als bezwijkmechanisme loopt momenteel aan de KU Leuven. In afwachting is het veilig om de overlappingslengte van de voegwapening in massieve breedplaatvloeren ook te bepalen vanaf het hart van de eerste tralieligger (fig. 6). Enige terughoudendheid is noodzakelijk bij het toepassen van breedplaten vervaardigd met zelfverdichtend beton in vloeren die dragen in twee richtingen.

Ter plaatse van de voegen wordt alle constructieve dwarswapening in de breedplaatvloer onderbroken. Dit betekent dat het overlappingspercentage ter plaatse van de voegen 100 % bedraagt. Volgens Eurocode 2 is dit in geval van constructieve wapening enkel toegelaten als alle overlappende staven in dezelfde wapeningslaag liggen. Dit is echter praktisch niet mogelijk. De productnorm [3] neemt deze specifieke situatie in beschouwing en laat dit wel toe. De deugdelijkheid van deze werkwijze wordt ook bevestigd door de KU Leuven [4]. Voor het bepalen van de sectie van de constructieve voegwapening moet rekening gehouden worden met de verminderde hefboomsarm van de inwendige krachten [3].

Overlappingslengte

De rekenwaarde van de overlappingslengte l0 van de voegwapening bij breedplaten moet vermeerderd worden met een toeslag ‘v’ die rekening houdt met het feit dat de overlappingen niet in hetzelfde horizontale vlak liggen. Deze toeslag is gelijk aan de verticale hartafstand tussen de dwarswapening in de breedplaat en de voegwapening (fig. 7) [2] [3]. Volgens Eurocode 2 moet de rekenwaarde van de overlappingslengte l0 vergroot worden met een lengte die gelijk is aan de vrije ruimte tussen de overlappende staven als deze groter is dan 4 Ø of 50 mm. Dit is meestal het geval bij breedplaatvloeren. De ontwerper doet een veilige aanname wanneer hij veronderstelt dat de staven van de voegwapening zich centraal tussen de staven van de dwarswapening in de breedplaten bevinden. De toeslag ‘v’ moet om deze reden volgens de NEN 6726-3 [5] vergroot worden met een lengte die gelijk is aan de helft van de hartafstand van de te verankeren dwarsstaven in de breedplaat (‘s/2’ in fig. 7).

Een minimale betondekking op de voegwapening gelijk aan de staafdiameter is vereist om de aanhechtspanningen over te dragen [1]. Dit betekent dat afstandhouders gebruikt moeten worden. Omwille van duurzaamheid kan het nodig zijn om breedplaten te produceren met afgeschuinde langsranden (fig. 2). Zo kan de vereiste betondekking ter plaatse van de voeg gegarandeerd worden zonder grotere afstandhouders te moeten gebruiken.

Rol van studiebureau

Het studiebureau dat belast is met het uitvoeren van de stabiliteitsstudie zal de draagvloer ontwerpen. De stabiliteitsingenieur bepaalt welke delen van de vloer dragen in één of in twee richtingen. Hij bepaalt o.a. de dikte van de draagvloer, de sterkteklasse van het beton en de doorsnede van de hoofd- en de dwarswapening in de breedplaten en de voegwapening, de betondekking op deze wapeningen, de maximale afstand tussen de voeg en de eerste tralieligger, het aantal tralieliggers en de kenmerken ervan. Op basis van deze gegevens kan de breedplatenproducent de breedplaten produceren. Voor de aannemer is het belangrijk om te weten hoe lang de voegwapening moet zijn en wat de te respecteren hartafstand is. Deze moeten ook voorgeschreven worden door het studiebureau, rekening houdend met met de bepalingen in dit artikel. [BHE]

Referenties

[1] NBN EN 1992-1-1:2005 + ANB:2010 – Eurocode 2 : Ontwerp en berekening van betonconstructies – Deel 1-1 : Algemene regels en regels voor gebouwen.
[2] TV 223 ‘Draagvloeren in niet-industriële gebouwen’, WTCB, maart 2002.
[3] NBN EN 13747+A2:2010 + NBN B 21-606:2019+A1:2022 – Geprefabriceerde betonproducten – Breedplaten voor vloersystemen.
[4] KU Leuven bestudeert breedplaten, BETON 250, FEBE, december 2020.
[5] NEN 6726-3:2024 – Aanvullende regels voor toepassing van vooraf vervaardigde betonproducten in constructies – Deel 3: Breedplaatvloeren. de bepalingen in dit artikel. [BHE]