Drukzone en trekzone bij verankering

Alle vormen van belasting die bouwdelen ondervinden, zoals eigen gewicht, verkeers- en windlasten, leiden tot krachten en spanningen. Deze kunnen leiden tot vervormingen en zelfs scheuren. Belasting is een belangrijke oorzaak. Scheuren kunnen ook ontstaan door het krimpen van beton als gevolg van opgelegde krachten en vervormingen, net als door externe invloeden zoals aardbevingen.

In het voorbeeld onderaan deze pagina veroorzaakt de doorgebogen staat van de brug een drukkracht in het bovenste deel van de brug, de drukzone. In de onderste helft van de brug ontstaat een trekkracht, dit is de trekzone. Beton is zeer beperkt in staat trekkrachten op te nemen. Daar waar trekkrachten zijn te verwachten, wordt beton voorzien van een bewapening van staal, dat beter in staat is deze krachten op te nemen. Omdat beton niet dezelfde trekspanning kan verdragen als de stalen bewapening, vertoont het beton uiteindelijk scheurtjes op de plaats waar de stalen bewapening de trekkracht heeft overgenomen. Beide effecten resulteren in ontelbare, met het blote oog nauwelijks waarneembare scheurtjes. Men spreekt dan van gescheurd beton. Door verandering van belastingen of temperatuurwisselingen kunnen ook in lang bestaande bouwwerken scheuren optreden.

Alle ankers die geschikt zijn voor toepassing in beton, kunnen in de drukzone worden gebruikt. Ankers die kunnen naspreiden en ankers die door vormsluiting volledig ingesloten liggen in het boorgat, zijn geschikt voor toepassing in de trekzone. Voorbeelden van in de trekzone toegelaten ankers zijn achtersnijdende ankers, naspreidende segmentankers, hulsankers en bepaalde chemische ankers. Achtersnijdende ankers nemen de vorm aan van een cilindrisch of conisch geboord gat. De overmaat van het conische gedeelte voorkomt dat het anker uit het gat getrokken wordt, zelfs bij scheuren.

Scheuren vergroten de diameter van boorgaten. Naspreidende segment­ankers nivelleren de scheuren, doordat de conus dieper in het spreidgedeelte wordt getrokken. Beide typen ankers zijn zowel geschikt voor toepassingen in de trekzone als toepassingen met schokbelasting. Echter, niet ieder trekzone toegelaten anker is geschikt om belastingen over te dragen in een door aardbeving gescheurde betonconstructie.

Kanaalplaten vormen een bijzondere groep binnen de prefab betonelementen. De wapening staat niet toe dat in de dammetjes wordt geboord en daarom vindt de constructieve bevestiging altijd plaats in de boven- of onderschil van het kanaal. De dikte van de boven- of onderschil varieert tussen de 25 en 40 mm. In het volledig benutten van de aanwezige schildikte, zijn bevestigingssystemen aan te bevelen die door middel van een vormsluiting de verbinding tot stand brengen.

Overbelasting van bevestigingspunten, foutieve montage en onvoldoende draagvermogen van de ondergrond kunnen leiden tot het bezwijken van de verankering. De verschillende bezwijkmechanismen zijn in vier groepen in te delen:

Betonkegelbreuk ontstaat door een te zware belasting, een te gering draagvermogen van de ondergrond of een te geringe montagediepte.

Wanneer de vereiste rand- en asafstanden niet in acht worden genomen, de bouwdeelafmetingen te gering zijn of de druk door het spreiden van het anker te hoog wordt, dan kan het bouwmateriaal splijten.

Door een te hoge belasting of een foutieve montage kan een verankering uit het bouwmateriaal worden getrokken.

Wanneer de diameter van het anker of de schroef te klein is ten opzichte van de optredende krachten, dan kan staalbreuk optreden. Dit kan ook ontstaan wanneer het toegepaste staal van een te lage kwaliteitsklasse is. Het staal zal breken ter hoogte van de kleinste doorsnede.

De belasting van de verankering en de eigenschappen van de ondergrond zijn belangrijk bij de keuze van een anker. Extra zorgvuldig dient te worden omgegaan met de opgave van de toelaatbare belasting door fabrikanten. Voor een juiste interpretatie van de gegevens dient bekend te zijn waarop deze waarde berust: betonkegelbreuk, splijten, uittrekken of staal­ breuk. Bovendien is uiteraard het bouwmateriaal van belang waarop de aangegeven toelaatbare belasting is gebaseerd. In het voorkomen van het bezwijken van een verankering, worden ook eisen gesteld aan de montage van het anker of de plug.

De boorgatdiepte, montagediepte, boorgatreiniging en rand­ en asafstanden zijn van groot belang bij het realiseren van een betrouwbare verankering.