Idea Statica
  • Staal
  • Beton
  • Ondersteuning & Leren
  • Prijzen
  • Bedrijf
  • Overzicht staal
  • Verbinding ontwerp
  • Staafontwerp
  • Parametrisch ontwerp
  • Casestudies staal
  • Overzicht beton
  • Wand & detailontwerp
  • Concrete casestudies
  • Ondersteuningscentrum
  • Persoonlijke opleiding
  • Blog
  • Downloads & Licenties
  • Plannen
  • Gratis community tool
  • Licentie voor ondernemingen
  • Studenten en Universiteiten
  • Calculators
  • Over ons
  • Contact
  • Onderzoek & ontwikkeling
  • Blog
  • Evenementen
  • Staal
    Overzicht staalVerbinding ontwerpStaafontwerpParametrisch ontwerpCasestudies staal
  • Beton
    Overzicht betonWand & detailontwerpConcrete casestudies
  • Ondersteuning & Leren
    OndersteuningscentrumPersoonlijke opleidingBlogDownloads & Licenties
  • Prijzen
    PlannenGratis community toolLicentie voor ondernemingenStudenten en UniversiteitenCalculators
  • Bedrijf
    Over onsContactOnderzoek & ontwikkelingBlogEvenementen
14-daagse proefperiode
14-daagse proefperiode

Abonneer u op onze nieuwsbrief

Bedrijf

  • Over ons
  • Partnerschappen
  • Vacatures
  • Gepatenteerde technologie voor constructeurs

Bronnen

  • Klantprojecten
  • Case studies
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Verificatieboeken

Juridisch

  • Gebruiksrechtovereenkomst IDEA StatiCa
  • Wereldwijd privacybeleid
  • Terms of Services – IDEA StatiCa Viewer
  • Licenties

Help

  • Contact
  • Offerteaanvraag
  • Resellers
  • Downloads
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Vertrouwd en wereldwijd gebruikt door ingenieurs, fabrikanten & consultants.

OndersteuningscentrumKennisbank ArtikelenTorsie
ConcreteKnowledge baseRCSBeam

Torsie

Dit artikel is ook beschikbaar in
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH

Rekenuitgangspunten

Het gedrag van een gewapende beton doorsnede belast op torsie kan worden verdeeld in twee categorieën - vóór en na het moment waarop de eerste scheuren worden verwacht. Vóór scheurvorming gedraagt de doorsnede zich als een elastisch materiaal. De torsiespanning kan worden uitgedrukt met de formule   

 τ= TEdWt\tau =~\frac{{{T}_{Ed}}}{{{W}_{t}}}τ= Wt​TEd​​ 

waarin Wt het torsieweerstandsmoment van de doorsnede is.

Scheuren in de ongewapende staaf als gevolg van de hoofdspanning in trek door torsie vormen eveneens een uiterste grenstoestand. Het gedrag van een gewapende beton doorsnede belast op torsie kan worden beschreven aan de hand van een dunwandige gesloten doorsnede, zie onderstaande afbeelding. 

Equivalent thin-walled cross-section.\textsf{\textit{\footnotesize{\qquad Equivalent thin-walled cross-section.}}}Equivalent thin-walled cross-section.

Rekenprocedure

De procedure van een toetsing van gewapend beton op torsie is zeer vergelijkbaar met de toetsing op afschuiving. Allereerst toetsen we de weerstand van het beton. Als de toetsing van het beton wordt voldaan, kan de wapening worden ontworpen met de constructieve regels. Anders moeten we de wapening en de weerstand van de drukdiagonaal door berekening verifiëren.

Process diagram for torsion check.\textsf{\textit{\footnotesize{\qquad Process diagram for torsion check.}}}Process diagram for torsion check.

Weerstand

De schuifstroom in een wand van een dunwandige doorsnede onder torsie kan worden uitgedrukt als:

τttef= TEd2Ak{{\tau }_{t}}{{t}_{ef}}=~\frac{{{T}_{Ed}}}{2{{A}_{k}}}τt​tef​= 2Ak​TEd​​

De dwarskracht in een wand van een dunwandige doorsnede kan worden uitgedrukt als:

V=τttefzV={{\tau }_{t}}{{t}_{ef}}zV=τt​tef​z

Waarin 

τ          de schuifstroom in de wand is,

tef         de effectieve wanddikte is,

z           de zijdelingse lengte van de wand is,

TEd       het torsiemoment is,

Ak        de oppervlakte is die wordt omsloten door de hartlijnen van de aansluitende wanden, inclusief de inwendige holle delen.

Het scheurmoment bij torsie kan worden bepaald door fctd in de voorgaande uitdrukking in te vullen. Zo verkrijgen we de uitdrukking voor de weerstand bij torsie zonder torsiewapening.

TRd,c=2Akteffctd{{T}_{Rd,c}}=2{{A}_{k}}{{t}_{ef}}{{f}_{ctd}}TRd,c​=2Ak​tef​fctd​

waarin  fctd       de rekenwaarde van de axiale treksterkte van het beton is

Principles of Truss analogy for member under torsion moment.\textsf{\textit{\footnotesize{\qquad Principles of Truss analogy for member under torsion moment.}}}Principles of Truss analogy for member under torsion moment.

De weerstand van de staaf met torsiewapening is opgebouwd uit de weerstand van de betonnen drukdiagonalen, die opnieuw is gebaseerd op de vakwerkanalogie. De drukspanning in de diagonaal kan worden uitgedrukt met behulp van de dwarskracht in de wand van een dunwandige doorsnede op het wandoppervlak dat wordt beschouwd, d.w.z.

σc=TEdz2Aksin⁡θz tefcos⁡θ=TEd2Aktefsin⁡θcos⁡θ{{\sigma }_{c}}=\frac{\frac{{{T}_{Ed}}z}{2{{A}_{k}}\sin \theta }}{z~{{t}_{ef}}\cos \theta }=\frac{{{T}_{Ed}}}{2{{A}_{k}}{{t}_{ef}}\sin \theta \cos \theta }σc​=z tef​cosθ2Ak​sinθTEd​z​​=2Ak​tef​sinθcosθTEd​​

Door σc=σcwfcd en TEd=TRd,max te substitueren en TRd,max uit te drukken, verkrijgen we een vergelijking voor de weerstand van de drukdiagonaal

TRd,max=2 ν αcw fcd Ak tef sin⁡θ cos⁡θ{{T}_{Rd,max}}=2~\nu ~{{\alpha }_{cw}}~{{f}_{cd}}~{{A}_{k}}~{{t}_{ef~\sin \theta ~\cos \theta }}TRd,max​=2 ν αcw​ fcd​ Ak​ tef sinθ cosθ​

waarin  

ν          = 0,6 voor fck ≤ 60MPa of  voor fck > 60MPa

αcw       een coëfficiënt is die rekening houdt met de drukspanningstoestand in de drukflens

fcd        de rekenwaarde van de druksterkte van het beton is

De weerstand van de dwarskrachtwapening bij torsie is opnieuw gebaseerd op de spanning in de drukdiagonaal. De beugelkracht is gelijk aan de spanning in de drukdiagonaal over het oppervlak dat overeenkomt met de betreffende beugelrij, d.w.z.

Aswfywd=TEd2Aktefsin⁡θcos⁡θ tef ssin⁡2θ=TEd s2Akcot⁡θ {{A}_{sw}}{{f}_{ywd}}=\frac{{{T}_{Ed}}}{2{{A}_{k}}{{t}_{ef}}\sin \theta \cos \theta }~{{t}_{ef}}~s{{\sin }^{2}}\theta =\frac{{{T}_{Ed}}~s}{2{{A}_{k}}\cot \theta }~Asw​fywd​=2Ak​tef​sinθcosθTEd​​ tef​ ssin2θ=2Ak​cotθTEd​ s​ 

Door TEd=TRd,s te substitueren en TRd,s uit te drukken, verkrijgen we de vergelijking:

 TRd,s=2AkAswfywds cot⁡θ{{T}_{Rd,s}}=2{{A}_{k}}\frac{{{A}_{sw}}{{f}_{ywd}}}{s}~\cot \thetaTRd,s​=2Ak​sAsw​fywd​​ cotθ 

Als de hoeveelheid langswapening en dwarskrachtwapening bekend is, kunnen we de hoek θ bepalen met de uitdrukking

tan⁡2θ=AswfywdsAslfyduk{{\tan }^{2}}\theta =\frac{\frac{{{A}_{sw}}{{f}_{ywd}}}{s}}{\frac{{{A}_{sl}}{{f}_{yd}}}{{{u}_{k}}}}tan2θ=uk​Asl​fyd​​sAsw​fywd​​​ 

Door substitutie voor TRd,s verkrijgen we

TRd,s=2AkAswsfywd Asluk fyd{{T}_{Rd,s}}=2{{A}_{k}}\sqrt{\frac{{{A}_{sw}}}{s}{{f}_{ywd~}}\frac{{{A}_{sl}}}{{{u}_{k}}}~{{f}_{yd}}}TRd,s​=2Ak​sAsw​​fywd ​uk​Asl​​ fyd​​  

Waarin

Asw      de oppervlakte van de dwarskrachtwapening is

s           de hart-op-hartafstand van de beugels van de dwarskrachtwapening is

fywd      de effectieve rekenwaarde van de sterkte van de dwarskrachtwapening is

Asl       de oppervlakte van de langswapening is

uk         de buitenomtrek van de doorsnede is

fywd      de effectieve rekenwaarde van de sterkte van de langswapening is

De kracht in de langswapening kan worden afgeleid uit de dwarskracht in een wand van een doorsnede onder zuivere torsie, die als volgt wordt gegeven:

V=TEd2AkukV=\frac{{{T}_{Ed}}}{2{{A}_{k}}}{{u}_{k}}V=2Ak​TEd​​uk​

Die kracht wordt omgezet naar de langsrichting en we verkrijgen:

Fl=TEduk2Ak tan⁡θ{{F}_{l}}=\frac{{{T}_{Ed}}{{u}_{k}}}{2{{A}_{k}}~\tan \theta }Fl​=2Ak​ tanθTEd​uk​​

Het toegestane bereik van de waarden voor de hoek θ is vergelijkbaar met dat bij de toetsing op afschuiving, d.w.z. 1 < cot θ < 2,5. De afhankelijkheid tussen de weerstanden is te zien in onderstaande afbeelding. Het diagram laat zien dat bij toenemende hoek θ  de weerstand TRd,max toeneemt,  de weerstand TRd.s afneemt en de weerstand TRd,c constant is, aangezien deze niet is gebaseerd op de vakwerkanalogie.

Zaˊvislost uˊnosnosti pru˚rˇezu v kroucenıˊ na uˊhlu θ.\textsf{\textit{\footnotesize{\qquad Závislost únosnosti průřezu v kroucení na úhlu θ.}}}Zaˊvislost uˊnosnosti pru˚rˇezu v kroucenıˊ na uˊhlu θ.

Berekening van de doorsnedekarakteristieken voor torsie

Om de doorsnede op torsie te toetsen is het noodzakelijk een zogenaamde equivalente dunwandige gesloten doorsnede vast te stellen. Bij het bepalen van de afmetingen van de equivalente dunwandige doorsnede wordt uitgegaan van een rechthoekige vorm. Voor de werkelijke oppervlakte van een rechthoek geldt A = b×h en voor de omtrek van de rechthoek u =2 (b +h). Met deze twee vergelijkingen kan een alternatieve dunne rechthoekige oppervlakte en omtrek van de oorspronkelijke doorsnede worden bepaald. Het oplossen van twee vergelijkingen met twee onbekenden geeft:

b=−u±u2−16A−4  ⁣ ⁣  ⁣ ⁣ b=\frac{-u\pm \sqrt{{{u}^{2}}-16A}}{-4}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }b=−4−u±u2−16A​​   

h=(u−2b)2h=\frac{\left( u-2\text{b} \right)}{2}h=2(u−2b)​

De wanddikte van de effectieve doorsnede kan worden bepaald uit de omtrek en de doorsnede-oppervlakte als:

t=A/ut=\text{A}/\text{u}t=A/u

Dan worden de oppervlakte en de omtrek gedefinieerd door de hartlijn van de effectieve doorsnede:

Ak=(h−t)  ⁣ ⁣  ⁣ ⁣ (b−t)  ⁣ ⁣  ⁣ ⁣ {{A}_{k}}=\left( \text{h}-\text{t} \right)\text{ }\!\!~\!\!\text{ }\left( \text{b}-\text{t} \right)\text{ }\!\!~\!\!\text{ }Ak​=(h−t)   (b−t)   

uk=2((h−t)+  ⁣ ⁣  ⁣ ⁣ (b−t)){{u}_{k}}=2\left( \left( \text{h}-\text{t} \right)+\text{ }\!\!~\!\!\text{ }\left( \text{b}-\text{t} \right) \right)uk​=2((h−t)+   (b−t))

Het probleem met deze methode doet zich voor bij doorsneden van het type T met een brede flens, wanneer de totale oppervlakte en omtrek worden gebruikt om de afmetingen te berekenen (inclusief deze flens). In toekomstige versies van het IDEA RCS programma zal de selectie van het meest massieve deel van de doorsnede mogelijk worden, dat zal worden gebruikt voor de toetsing op torsie.