blog

Zonder wapening kun je niet bouwen met ijs

bouwbreed Premium

Zonder wapening kun je niet bouwen met ijs

Onder aanvoering van de TU Eindhoven bouwt een grote groep studenten in Finland een brug van ijs met een overspanning van 35 meter. Het ijs moet wel op een bijzondere manier worden gewapend. 

Een bekende techniek om materiaal eigenschappen te verbeteren is het wapenen. Gewapend beton is waarschijnlijk het bekendste voorbeeld. Bij combinatie van beton en betonstaal wordt de druksterkte van beton gecombineerd met de treksterkte van het staal. Het gecombineerde materiaal is sterker dan de eigenschappen van de twee losse materialen bij elkaar opgeteld. Behalve met staal, kunnen betonconstructies ook gewapend worden met kleine vezels. Deze techniek wordt bij de Bridge in Ice toegepast.

Geen waarschuwing

Een probleem met ijs is dat het geen waarschuwing geeft voor bezwijken. In betonconstructies, kunnen scheuren in eerste instantie vaak geen kwaad, maar geven aan dat het beton zijn treksterkte heeft bereikt en dat het staal het werk over moet nemen. Staal bezwijkt niet zomaar, maar buigt eerst door en geeft daarmee een waarschuwing af. In constructies is dit fenomeen gewenst; bros bezwijken wordt zonder waarschuwing vooraf, wordt als een slechte eigenschap van een constructie materiaal  gezien. Normaal ijs, 100% bestaand uit water, kent dit gedrag, en bezwijkt ineens, zonder waarschuiwing vooraf, wanneer het zijn sterkte heeft bereikt.

Lage treksterkte

Een ander probleem in ijs constructies is de lage treksterkte. Wanneer een ligger van ijs wordt belast, zal en druk in de bovenzijde en trek in de onderzijde optreden. De drukkracht kan het ijs vaak goed opnemen, de trekkracht echter niet. Gecombineerd met het bros bezwijk gedrag van ijs maakt dit van ijs een ongeschikt constructie-materiaal.

Grootste ijsbrug ter wereld

Verschillende vezels zijn gebruikt voor het wapenen van ijs. Literatuur en onderzoek aan de TU Eindhoven spreken over houtsnippers, zaagsel en cellulose als wapening. Door deze materialen in kleine percentages (tot 10%) toe te voegen zullen eigenschappen van dit gewapend ijs verbeteren. De Bridge in Ice zal gerealiseerd worden met cellulose vezels, welke door Stora Enso gesponsord worden. Met een gewichtspercentage van 2% wordt de taaiheid van het materiaal ongeveer tien keer zo groot vergeleken met normaal ijs. Dit betekent dat scheurvorming sterkt wordt tegengegaan. Daarnaast wordt de druksterkte drie keer zo groot en de buigtreksterkte twee keer zo groot als normaal ijs. Door deze eigenschappen kan de grootste ijsbrug ter wereld worden gerealiseerd gebaseerd op Leonardo Davinci’s bridge uit 1502.

Echt materiaalonderzoek

Voor ons als studenten is het Bridge in ice-project een buitengewone kans om ‘echt’ materiaalonderzoek te doen. Waar voorheen vaak een rapport werd gemaakt waareen cijfer aan werd gehangen, worden nu ook resultaten in de praktijk toegepast. We merkten als groep ook dat we veel serieuzer bezig waren en echt resultaat wilden laten zien. Onze resultaten werden dan ook meteen toegepast in het ontwerp. Dit maakt het hele onderzoek ook realistisch en geeft ons het gevoel ook werkelijk iets bij te dragen aan dit bijzondere project.

Patrick Lenaers

Reageer op dit artikel