Soorten wapening in beton: hoofd-, verdeel-, bijleg- en koppelwapening

Er zijn veel soorten wapening in beton, en de duidelijkste indeling is naar functie. De hoofdwapening neemt de trekkrachten in de draagrichting op: als onderwapening in het veld en als bovenwapening boven steunpunten en bij uitkragingen. Haaks daarop ligt de verdeelwapening, die de belasting spreidt en de hoofdstaven op hun plaats houdt, en krimpwapening houdt scheuren door krimp en temperatuur smal. Beugels nemen dwarskracht op. Daarnaast lossen bijleg-, splijt-, pons-, flank- en koppelwapening elk een plaatselijk probleem op.

Naast de functie verschilt wapening in vorm: losse staven, netten, korven en beugels. Die indeling vindt u in het overzicht van de vormen van betonwapening. Dit artikel loopt de functies langs, legt uit wat haringgraatstaal bij een stortnaad doet en waarom voegwapening bij metselwerk hoort, en zegt per soort of vezelwapening die rol kan overnemen. Dutch Fiber Trading levert betonvezels; waar het antwoord nee is, staat dat er ook gewoon.

Soorten wapening op een rij: overzicht naar functie

De tabel zet alle soorten wapening in beton naast elkaar: wat ze doen, waar u ze op een tekening of in het werk tegenkomt, en of vezels die taak kunnen overnemen. Welke soorten in een constructie nodig zijn, bepaalt de constructeur volgens NEN-EN 1992-1-1 (Eurocode 2) met de Nederlandse nationale bijlage. De rest van het artikel licht elke rij toe.

Wapening van ander materiaal dan staal, zoals staven van glasvezel, koolstof of basalt (FRP), kan dezelfde functies vervullen en valt buiten dit overzicht; zie koolstof-, glasvezel- en basaltwapening.

Hoofdwapening: onderwapening en bovenwapening

Hoofdwapening is de wapening die de trekkrachten in een betonconstructie opneemt; zo omschrijft CROW het begrip. Ze ligt in de draagrichting: beton kan veel druk opnemen, maar weinig trek, dus de hoofdstaven liggen precies waar het beton op trek wordt belast. De hoofdwapening is bovendien het geraamte waaraan verdeel- en bijlegwapening worden vastgemaakt. Of hij onderin, bovenin of op beide plekken ligt, hangt af van hoe het element buigt.

Onderwapening

In een balk of vloer die op twee steunpunten rust, buigt het midden door en zit de trek onderin. Daar ligt de onderwapening, op afstandhouders, zodat er voldoende betondekking onder het staal overblijft. Dat is het klassieke beeld van gewapend beton.

Bij een vloer op zand ligt het anders. De ondergrond draagt de vloer over het hele oppervlak, en een wapeningsnet heeft daar vooral een scheurbeheersende taak. Het net ligt dan ook niet per se onderin, maar afhankelijk van het ontwerp vaak in het midden of de bovenste helft van de doorsnede.

Bovenwapening boven steunpunten en bij uitkragingen

Boven een tussensteunpunt van een doorgaande balk of vloer keert het buigend moment om: daar zit de trek bovenin en komt bovenwapening. Hetzelfde geldt bij een uitkraging, zoals een balkon of luifel, waar de trek aan de bovenkant over de oplegging heen loopt. Dikke funderingsplaten en zwaar belaste vloeren krijgen vaak twee netten, één boven en één onder, zodat beide zijden gewapend zijn.

Kan vezelwapening de hoofdwapening overnemen?

In vloeren op zand en verhardingen vaak wel. Daar draagt de ondergrond de belasting en vervangen constructieve macrovezels zoals TwistR (dosering 2,0 tot 6,0 kg/m³) of staalvezels zoals MPWG HT+ 50/0.90 (10 tot 35 kg/m³ volgens berekening) het net vaak volledig. Hoe dat in een industriële vloer uitpakt, leest u bij de monoliet betonvloer.

In balken, kolommen en vrijdragende vloeren blijft de hoofdwapening van staal. Zo'n element ontleent zijn draagvermogen aan de wapening, en een verdiepingsvloer wordt gewapend of voorgespannen volgens berekening. Daartussen ligt hybride wapening: minder staven plus vezels, zie de laatste sectie.

Verdeelwapening en krimpwapening

Verdeel- en krimpwapening liggen haaks op of naast de hoofdwapening en dragen zelf weinig. Hun taak is spreiden en scheuren beheersen. Juist bij deze twee soorten neemt vezelwapening de rol het vaakst over.

Wat is verdeelwapening?

Verdeelwapening bestaat uit staven die loodrecht op de hoofdwapening liggen. Ze spreiden een (punt)last over meerdere hoofdstaven, zodat niet één staaf alles opneemt, en ze houden de hoofdstaven tijdens het storten op hun plaats. U komt verdeelwapening vooral tegen in platen en vloeren die in één richting dragen. Voor zulke platen schrijft Eurocode 2 (NEN-EN 1992-1-1, artikel 9.3.1.1) een minimum aan dwarswapening voor: ten minste 20 procent van de hoofdwapening.

In een kruisend gelast wapeningsnet zijn beide richtingen tegelijk aanwezig: de ene richting werkt als hoofdwapening, de andere als verdeelwapening. Maten, overlap en het gewicht van wapeningsstaal per meter staan in het overzicht van bouwstaalmatten.

Krimpwapening: scheuren door krimp en temperatuur beheersen

Krimpwapening voorkomt geen krimp. Beton krimpt hoe dan ook; de wapening zorgt dat die krimp niet in een paar brede scheuren eindigt, maar in veel smalle scheurtjes die nauwelijks opvallen. In Eurocode 2 valt dit onder de minimumwapening voor scheurbeheersing. In de praktijk is het meestal een licht net in een dekvloer, een vloer op zand, een verharding of een wand.

Er zijn twee soorten krimp met elk een eigen aanpak. Plastische krimp speelt in de eerste uren, als het verse beton aan het oppervlak water verliest; meer daarover bij plastische krimpscheuren. Uitdrogingskrimp volgt in de weken tot maanden daarna.

Hier ligt de natuurlijke plek voor vezels. Een PP-microvezel zoals Promicro (12 mm, 0,6 tot 1,0 kg/m³, vezelklasse 1a volgens EN 14889-2) beperkt plastische krimpscheuren in de eerste uren, een fase waarin een krimpnet nog nauwelijks werkt. Voor de scheurbeheersing daarna en als vervanging van het net in vloeren en verhardingen zijn constructieve macrovezels zoals TwistR of staalvezels de keuze. Een microvezel en een krimpnet zijn dus geen één-op-één-vervangers: de microvezel werkt in de eerste uren, het net of de macrovezel in de maanden daarna. Een microvezel is ook geen constructieve wapening.

Beugels: dwarskrachtwapening

Beugels zijn gebogen staven die om de hoofdstaven van balken, kolommen en poeren lopen. Ze nemen dwarskracht en, waar nodig, wringing (torsie) op, voorkomen dat de lange staven onder druk uitknikken en houden de korf bij elkaar tijdens het storten. Op de tekening heten ze ook wel dwarskrachtwapening. Over de vorm van beugels en schenkels leest u meer bij beugels en schenkels.

Kunnen vezels beugels vervangen? De fib Model Code 2010 geeft rekenregels voor de dwarskrachtcapaciteit van vezelbeton zonder beugels, en in sommige prefab-elementen met staalvezels gebeurt dat ook. In het gewone werk vervangen vezels beugels echter niet zonder berekening door de constructeur.

Lokale wapening: bijleg-, splijt-, pons- en flankwapening

Deze vier soorten liggen niet overal, maar alleen waar een constructie plaatselijk iets extra's moet opnemen. Daarom staan ze op de tekening van de constructeur als aparte posities.

Bijlegwapening

Bijlegwapening bestaat uit extra, plaatselijke staven bovenop de hoofd- en verdeelwapening, op plekken met een grotere of specifieke belasting. Normale belasting gaat via hoofd- en verdeelwapening; de bijlegwapening vangt de uitzonderingen op. Typische plekken zijn de randen van sparingen, inspringende hoeken, de zone onder een puntlast (bijvoorbeeld een kolom die op een verdiepingsvloer staat) en de naden tussen breedplaatvloeren, waar de platen op elkaar aansluiten.

Ook in een vezelvloer blijven bij inspringende hoeken en rond sparingen vaak een paar losse staven liggen. Dat is een klein, praktisch voorbeeld van hybride wapening: de vezels doen het vlak, de staven de hoek waar de spanning zich concentreert.

Splijtwapening

Onder een geconcentreerde drukkracht spreidt de kracht zich in het beton uit, en dwars op die spreiding ontstaan trekspanningen die het beton kunnen splijten. Dat speelt bij opleggingen van prefab liggers, onder de ankerplaten van voorspanning en bij de verankering van zware staven. Splijtwapening, vaak beugels of kleine netjes dicht onder de last, neemt die splijttrekkracht op. Eurocode 2 behandelt dit bij gedeeltelijk belaste vlakken en bij de verankeringszones van voorspanning.

Staalvezels beperken splijtscheuren en worden mede daarom in prefab-elementen en tunnelsegmenten toegepast. Een getrokken staalvezel met haken zoals MPZG HT 35/0.55 is een voorbeeld van een vezel voor prefab en funderingen. Of vezels de splijtwapening in een concreet element mogen vervangen, volgt alleen uit een berekening.

Ponswapening

Een kolom die een vlakke plaatvloer of funderingsplaat draagt, kan er als een stempel doorheen drukken. Dat heet pons of doorponsen. Ponswapening rond de kolom, in de vorm van beugels, opgebogen staven of geprefabriceerde deuvelstrips, verhoogt die capaciteit. Alternatieven zijn een dikkere plaat of een plaatselijke verdikking (ponskop). De constructeur rekent de pons volgens Eurocode 2, artikel 6.4. Vezels zijn hier geen vervanging.

Flankwapening

Flankwapening bestaat uit langsstaven in de zijvlakken (flanken) van hoge balken en liggers, verdeeld over de hoogte. Ligt de hoofdwapening alleen onderin, dan kunnen in de zijkant hogerop brede scheuren ontstaan; de flankwapening houdt die smal. Eurocode 2 (artikel 7.3.3) vraagt zulke oppervlaktewapening bij balken met een totale hoogte van 1 meter of meer, waarin de hoofdwapening in een klein deel van de hoogte geconcentreerd ligt. Vezels zijn hier hooguit een aanvulling voor scheurbeheersing, geen vervanging.

Koppelwapening en stekken: stortfasen en elementen verbinden

Koppelwapening verbindt twee delen die niet in één keer gestort of als één element gemaakt zijn. Denk aan stekken (stekeinden) die uit een fundering of vloer steken voor de wand of kolom erboven, koppelstaven over de naden van breedplaat- en kanaalplaatvloeren, en wapening die over een stortnaad doorloopt. De staven overlappen met de wapening van het volgende deel over een berekende overlappingslengte. Hoe dat bij poeren en stroken gaat, staat bij wapening in funderingen.

Een praktijkvoorbeeld: de ontwerprichtlijn van vloerenfabrikant VBI voor kanaalplaatvloeren vraagt vanaf vijf bouwlagen verticale koppelwapening (daar stekeinden genoemd) in alle bouwlagen, met verwijzing naar NEN-EN 1992-1-1. Horizontale koppelwapening ligt daar bij voorkeur in de voeg tussen de vloerelementen. Bij een aansluiting op bestaand beton worden stekken achteraf ingeboord en chemisch verankerd.

Kunnen vezels koppelwapening vervangen? Nee. Vezels werken alleen binnen één stort en lopen niet door een stortnaad of elementnaad heen. De koppeling blijft van staal, ook in een vezelvloer: daar krijgt een stortnaad deuvels of koppelstaven.

Haringgraatstaal bij een stortnaad

Haringgraatstaal is geribd strekmetaal: een dunne stalen plaat met kleine ruitvormige openingen en ingeperste ribben; het patroon doet denken aan een haringgraat. Bij een stortnaad wordt het als verloren bekisting of stortonderbreker geplaatst. Het houdt de betonspecie tegen, laat de koppelwapening en stekken erdoorheen lopen en blijft in het werk zitten. Het ruwe oppervlak dat ontstaat, geeft een goede aansluiting met de volgende stort. In Duitsland is geribd strekmetaal (Rippenstreckmetall) een gangbare verloren bekisting bij stortnaden (Arbeitsfugen), juist vanwege die goede aansluiting. In bestekken staat het vaak bij verticale stortnaden in funderingen, wanden en vloeren.

Haringgraatstaal is zelf geen wapening: het draagt niets bij aan de sterkte. Bij een vezelvloer met een stortnaad geldt hetzelfde als hierboven: de vezels stoppen bij de naad, dus de naad krijgt deuvels of koppelstaven. Waar stortnaden komen, legt u vast in de planning van de stortfasen, zie beton storten.

Voegwapening in metselwerk: geen betonwapening

Wie op voegwapening zoekt, komt bij metselwerk uit, niet bij gewapend beton. Voegwapening, in de norm lintvoegwapening genoemd, is geprefabriceerd wapeningsstaal dat in de lintvoeg (de horizontale mortelvoeg) wordt ingelegd, bijvoorbeeld boven lateien of in metselwerk zonder verband. De productnorm is NEN-EN 845-3 en het ontwerp volgt NEN-EN 1996-1-1. In Nederland kan prefab metselwerkwapening een KOMO-attest-met-productcertificaat krijgen volgens BRL 2120. Vezels spelen er geen rol. De staven die in een betonvloer een voeg overbruggen, heten deuvels.

Welke wapening kan vezelwapening overnemen?

Samengevat valt de wapening in drie groepen uiteen:

• Vaak volledig: verdeel- en krimpwapening en het net in vloeren op zand, verhardingen, dekvloeren en veel prefab. Hier zit de grootste winst in tijd en vlechtwerk; zie vezelbeton versus wapeningsnetten.

• Deels, als hybride wapening: minder staven plus vezels. Denk aan bijlegwapening die bij hoeken en sparingen blijft liggen, of een keerwand met staven voor de primaire momenten en vezels voor de scheurbeheersing. Meer hierover bij hybride wapening.

• Niet zonder constructeur: hoofdwapening in balken, kolommen en vrijdragende vloeren, beugels, pons-, flank- en koppelwapening.

Vezels worden constructief meegerekend via hun reststerkte na scheurvorming, gemeten volgens EN 14651; hoe dat werkt, leest u bij hoe vezelwapening werkt. Twee projecten laten zien wat dat in de praktijk betekent. Op de NDSM-werf in Amsterdam is de fundering van de boom- en bloembakken volledig op TwistR gedimensioneerd: de staalwapening verviel en er werd netto 1.500 kg staal bespaard. Bij een kasvloer zonder staalwapening in Breezand gaf vezelversterkt beton 29% besparing ten opzichte van staal.

Welke vezel past, hangt af van de taak. TwistR (constructieve PP-macrovezel, 48 mm) vervangt het net in vloeren, verhardingen en prefab. MPWG HT+ 50/0.90 is bedoeld voor zwaar belaste vloeren, funderingen en prefab, MPZG HT 35/0.55 voor prefab, funderingen en spuitbeton. Promicro beperkt plastische krimp en is geen constructieve wapening. Een eerste richting geeft de keuzehulp; de hoeveelheid per m³ rekent u uit met de calculator.

Wapeningsplan laten bekijken

Heeft u een wapeningstekening of bestek, stuur die dan mee met een offerteaanvraag. Wij kijken welke posities met vezels kunnen vervallen; meestal zijn dat verdeel- en krimpwapening of het net in een vloer of verharding. Vermeld de toepassing, afmetingen en dikte, belasting en ondergrond, en of er een constructeur bij betrokken is: die neemt het besluit over het wapeningsontwerp. Liever eerst overleggen? Neem contact op.