Dat betonconstructies niet het eeuwige leven hebben is onder constructeurs wel bekend. Maar dat er met regelmaat prefab-betonconstructies van een gebouw vallen door corrosie van bevestigingsmiddelen of wapening in de spleet tussen prefab element en hoofddraagconstructie is minder bekend. In dit artikel worden aan de hand van vier cases diverse ernstige gevallen behandeld. Hieruit volgen oorzaken van bezwijken en aanbevelingen voor risicogestuurd onderzoek.
'Spleetcorrosie' prefab-
betonconstructies
Oorzaken en gevolgen van corrosie in de verbinding van prefab
elementen met de hoofdraagconstructie
1 Bezweken borstweringselement
1
50? CEMENT 2 20 23
Case 1: Bezweken borstwering
van galerijflat
In januari 2020 bezweek een meer dan 300 kg
wegende betonnen borstwering van het
noodtrappenhuis van een galerijflat in het
westen van het land en deze viel vanaf de
negende verdieping op het maaiveld (foto 1
en 2). Het betreft een woongebouw uit 1964
van tien woonlagen met 220 galerijwoningen
boven een bergingslaag.De prefab elementen zijn opgelegd op
een opstort (schrobrand) van de galerij en
verbonden met koppelstaven Ø12 in gains
25 x 40 mm² hart-op-hart 500 mm (fig. 3).
De schuine borstweringselementen van de
noodtrappenhuizen zijn opgelegd op de
galerij en het tussenbordes. Het schuine
element is horizontaal 1,65 m lang (twee
gains), de standaardelementen op de galerij
zijn 1,99 m lang (vier gains).
Inspectie? Direct na het incident volgde een
acute inspectie. Hieruit bleek het volgende:
Bij de oplegging, ter plaatse van de opstort
was de enkele koppelstaaf afgenomen van
Ø12 tot een restdiameter van 1,0 mm. Wat
over was van de staaf is bezweken (foto 4).
Voor de val was geen oplegmortel meer
aanwezig onder de oplegging van het borst-
weringselement, oftewel op de opstort van
de galerij (zichtbaar op foto's van renovatie-
aannemer vlak voor de val).
De koppelwapening vanuit de opstort van
de galerij was 10?15 cm opzij gebogen om in
de gain van het borstweringselement van de noodtrap te passen. De koppelwapening was
dus flink omgebogen om uit te komen in de
gain.
De wapening in de opstort bij het afgeval-
len element was zowel aan de bovenzijde als
de voorzijde gecorrodeerd.
De elementen hadden minder oplegvlak
dan op tekening aangegeven.
Overige borstweringselementen? Na dit
incident is een steekproef van de borstwe-
ringselementen op de galerijen onderzocht
(72 van de 710). De volgende gebreken wer-
den aangetroffen:
75% van de onderzochte koppelstaven was
gecorrodeerd. 36% van de 144 koppelstaven
had een afname tot 10 mm resterende dia-
meter. Één koppelstaaf was volledig door.
De onderkauwing tussen opstort en borst-
weringselement was overal verzand en bood
weinig tot geen bescherming tegen vochtin-
dringing richting de koppelstaven. Dit is de
voornaamste oorzaak van de corrosie van
de koppelstaven.
10 van de 144 (ofwel 7%) van de koppelsta-
ven waren omgebogen.
De koppelstaaf bevond zich niet in het hart
van de gain, maar te veel naar buiten. Als de
koppelstaaf teveel naar buiten ligt, wordt de
arm om het moment op te nemen te klein.
Het staal van de koppelstaven was zowel
QR40 als QR24, oftewel van wisselende kwa-
liteit. Met QR24 voldoet 60% van de stan-
daard borstweringselementen niet aan
afkeurniveau, bij QR40 33%.
IR. PETRA
KAPTEIJN-VAN HENNIK
Projectleider
Constructies /
Senior Constructeur Nebestauteur
Dat betonconstructies niet het eeuwige leven hebben is onder constructeurs wel bekend.
Maar dat er met regelmaat prefab-betonconstructies van een gebouw vallen door
corrosie van bevestigingsmiddelen of wapening in de spleet tussen prefab element en hoofddraagconstructie is minder bekend. In dit artikel worden aan de hand van vier
cases diverse ernstige gevallen behandeld. Hieruit volgen oorzaken van bezwijken en aanbevelingen voor risicogestuurd onderzoek.
CEMENT 2 2023 ?51
11% van de gains was niet gevuld, 4% was
met hout gevuld.
Er was een verhoogd chloridegehalte in
de mortel van de onderkauwing (door dooi-
zouten) rondom de koppelstaaf: bij 4 van de
35 koppelstaven (11%) werd een verhoogd
chloridegehalte aangetroffen. Het maximum
gemeten gehalte is 0,5% (m/m). De kans op
door chloride geïnitieerde wapeningscorrosie
was reëel, maar zeker was dit niet. Per gemeten element is een berekening
gemaakt op basis van de aangetroffen dek -
king en resterende diameter van de staaf.
Omdat het zwaartepunt van het borst-
werings
element al nag
enoeg aan de buiten-
kant van de oplegging lag, voldeed de ont-
werpsituatie maar net (foto 3). Met de
afwijkingen voldeed 60% van de standaard
borstwerings
elementen niet aan het afk
eur-
niveau.
2 Bezweken borstwering vanaf noodtrappenhuis achtste/negende verdieping 3 Zwaartepunt borstwering ligt op rand schrobrand; trekwapening nodig
4 Bezweken koppelwapening bovenaansluiting aan zijde prefab element (dus ondersteboven)
2 3
4
52? CEMENT 2 20 23
Oplossing? Door de opdrachtgever is een
traject ingezet voor vervanging van de borst-
wering met hekwerk door alleen hekwerken.
Voorkomen? De oplegmortels in dergelijke
constructies moeten bestand zijn tegen
vocht en dooizouten. Daarnaast blijft af-
stemming van prefab constructies op in het
werk gestorte constructies noodzakelijk om
ombuigen van wapening te voorkomen.
Case 2: Verzanden oplegmortel
kolommen balkons wooncomplex
Begin 2020 is een onderzoek gestart naar de
oorzaak van scheuren en corrosiesporen in
de kolommen van balkons van een woon-
complex uit 1996 met vier en zes woonlagen
(foto 5 en 6). Op de kolommen Ø250 mm rusten ge-
stapelde prefab balkonplaten. De kolommen
en balkonplaten zijn met stekken Ø16 mm in
gains gekoppeld. Op de bovenste balkons staan de kolommen los. Deze worden belast
met windbelasting uit geluidsschermen.
Inspectie? De scheuren in de kolommen
hadden een scheurwijdte tot 0,3 mm (bij 24
kolommen). Na uitgebreid onderzoek bleken
48 van 92 opleggingen tussen de prefab bal-
konplaat en de kolom vochtig te zijn, geen
samenhang te hebben (tussen kolom en on-
derkant balkonplaat en tussen balkonplaat
en onderzijde kolom), en bruin tot zwart/
bruin verkleurd (foto 7), verzand of zelfs
deels weg (vijf stuks) te zijn. Enkele gains zijn aangeboord (zeven
stuks). Bij allemaal bleek de mortel verkleid
en roestbruin verkleurd (foto 8). Bij het ten
behoeve van onderzoek afhijsen van een bo-
venste kolom bleek de diameter van de stek
Ø16 mm ernstig te zijn afgenomen (foto 9
en 10).
Bij regen bleef water staan op het balkon
in de hoeken richting de kolommen. De
5 Balkons aan een complex van vier en zes woonlagen
6 Verticale scheuren en corrosiesporen rondom verbinding prefab balkonplaat en kolommen
Oorzaken van
schade zijn
meestal een
verkeerd ontwerp
of een onjuiste
uitvoering
5 6
CEMENT 2 2023 ?53
7
7 Oplegmortel in onderdetail van binnen naar buiten verkleurd8 Verkleiïng van de gietmortel in de gain
9 Aangetaste stek bij afgehesen bovenste kolom met holte in prefab plaat
10 Grote afname stek Ø16 mm ter hoogte van naad tussen bovenzijde prefab plaat en kolom
8
9 10
kitnaad rondom de oplegmortel sloot niet aan
of ontbrak. Hierdoor kon water bij de opleg -
mortel komen. Dit is door de gain naar onder
en bo
ven getransporteerd, alwaar de mortel
van binnen naar buiten verkleurd was.
De verticale scheuren in (boven- en)
onderzijde van de kolommen zijn veroor-
zaakt door splijtspanningen in de kolom:
omdat de oplegmortel nog maar deels draagt,
wordt de belasting geconcentreerd rond en
soms alleen op de stek. De aanwezige beugels
in de kolommen (drie beugels Ø6-50) zijn
daarvoor onvoldoende.
Oplossing? Nadat uit onderzoek bleek dat
de oplegmortel veelal verzand was, zijn de
balkons onderstempeld. Op het moment dat
duidelijk werd dat ook de mortel in de gains
én de stek constructief onbetrouwbaar waren, is de volledige belasting gestempeld.
In overleg met de eigenaar en aannemer is
besloten alle kolommen onder de balkons te
vervangen (foto 11).
Alternatief was om alleen bij het falen
van de oplegmortel deze te vervangen. Maar
ook de gainmortel en de stekken waren on-
betrouwbaar en moesten worden vervangen.
Dat is complex, duur en geeft een minder
betrouwbaar eindresultaat dan volledige
vervanging van de kolommen. Bij vervanging is extra aandacht be-
steed aan controle van type oplegmortel en
vulmortel gains.
Voorkomen? De schade had voorkomen
kunnen worden door bij de bouw een opleg-
mortel/gietmortel te gebruiken die krim-
parm is en tegelijkertijd bestand tegen
54? CEMENT 2 20 23
vocht. In dat geval was geen waterdichte
buitenste laag of kitnaad nodig geweest.
Case 3: Bezweken bouten beton-
nen borstwering portiekflat
In september 2021 is bij balkononderzoek van
een portiekflat een twijfelachtige conditie
van betonnen borstweringen van de balkons
aangetroffen. Het gaat om twee woongebou-
wen met drie woonlagen, uit 1959/1960.
De constructie van de balkons (voor-
en achterzijde gebouw) bestaat uit een uit-
kragende betonplaat met een afwerkvloer
met een coating. Aan de voorzijde hangt een
prefab-betonnen borstwering, die met vijf
bouten is bevestigd aan de kopse kant van
de balkonvloer (foto 12).
Inspectie? Tijdens de inspectie van de bal-
kons is bij één balkon, aan de achterzijde
van de flat op de begane grond, corrosie
aangetroffen. Alle vijf de bouten vertoonden zeer ernstige corrosie, waarbij het staal gro-
tendeels of geheel was weggecorrodeerd
(foto 13 en 14). Daarnaast waren aan de ach-
terzijde van het gebouw bij de borstwering
diverse betonschades zichtbaar met bloot-
liggende en corroderende wapening (foto 15).
De oorzaak van de corrosie van de
bouten is water dat tussen de borst
w
ering
en de balkonplaat door kan lopen. Op die
locatie is geen afdichting aangetroffen. (Als
constructeur kan men zich overigens afvra-
gen of de oplossing bij de waterdichting had
moeten liggen, of dat dit detail robuuster
ontworpen had kunnen worden).
Oplossing? De betonnen borstweringen zijn
tijdelijk met een stalen profiel aan de buiten -
zijde van de borstweringen en onderzijde
van de balkons momentvast gefixeerd.
Voorkomen? Dit soort schades kan worden
voorkomen door inwatering in de naad
Er moet niet op
toezicht op de
uitvoering wor-
den bezuinigd
11 Vervangen prefab kolommen
11
CEMENT 2 2023 ?55
tussen balkon en borstwering te voorkomen.
Echter, dat vraagt of een goede detaillering
vooraf, of regelmatig onderhoud tijdens
gebruik.
Case 4: Betonnen privacyscherm
valt van flat
In de zomer van 2017 viel een 1000 kg zwaar
betonnen privacyscherm van een flat op het
dak van een winkelcentrum (foto 17). Dit dak
is niet bezweken onder de impact van het
beton, waardoor er geen gewonden zijn ge-
vallen. Het gaat om een corridorflat uit 1969,
met aan de voorzijde twaalf woonlagen boven een bergingslaag en aan de achterzij-
de tien woonlagen boven vier lagen winkels
en kantoren.
De hoofddraagconstructie van de
woonlagen bestaat uit betonnen wanden
en vloeren gemaakt met de tunnelbouwme-
thode. De balkons aan voor- en achterzijde
bestaan uit uitkragende betonvloeren met
daartussen 200 mm dikke betonnen ge-
bourchardeerde uitkragende privacyscher-
men. Ter plaatse van de woningscheidende
bouwmuren zijn deze privacyschermen ver-
diepingshoog en aan de kopgevels 1,7 m hoog).
De prefab hoekprivacyschermen zijn met
14
12
15
13
12 Aanzicht balkon achterzijde; bevestigingspunten betonnen borstwering groen omcirkeld 13 Betonnen borstweringselement opgelegd in sponning op balkonplaat 14 Bevestiging (anker) volledig door
gecorr
odeerd
15 Bevestiging (anker) vertoont ernstige corrosie met aanzienlijke staalafname 56? CEMENT 2 20 23
vier wapeningsstaven Ø12 aan de bovenzijde
en twee staven aan de onderzijde bevestigd
aan de achterliggende in het werk gestorte
betonwand (fig. 17).
Inspectie? Na inspecties en laboratoriumon-
derzoek is gebleken dat het bezwijken van
het hoekelement is veroorzaakt door corro-
sie van de verankeringsstaven, waarmee het
borstweringselement is verbonden aan de
betonnen hoofddraagconstructie. De corro-
sie heeft geleid tot afname van de volledige
doorsnede bij drie (van vier) bovenstaven en
de twee onderstaven (foto 18). De overgeble-
ven wapeningsstaaf (onder) had ook een
ernstige doorsnedereductie en is uiteinde-
lijk gebroken. De corrosie heeft kunnen optreden
door grindnesten in de wand en gebrek aan
betondekking op de zware wapening (bij on-
derste balkons drie stekken Ø25 uit kolom
in wand d = 200 mm) op de kop van de wand (foto 19). Hierdoor heeft vocht jarenlang bij de
verankeringsstaven van het privacyscherm
kunnen komen.
Overige elementen? Bij inspectie van de
andere balkons bleek bij circa 26% van de
43 hoekbalkons, net als bij het bezweken
element, deze ernstige betonschade op de
kop van de wand aanwezig. Bij nog eens 11%
was de betonschade minder ernstig, maar
had deze nog steeds gevolgen voor de be-
trouwbaarheid van de bevestiging van het
privacyscherm. De aanwezigheid van ingemengde
chloriden verhoogde het risico op corrosie.
Oplossing? Op basis van bovengenoemde
aspecten is de faalkans voor de overige borst -
weringselementen als reëel beoordeeld (mo -
gelijke tot redelijke kans van optreden). Op
basis daarv
an heeft de eigenaar besloten alle
hoekprivacyschermen af te laten hijsen.
Bij woongebou -
wen is het
verstandig na
circa 30 jaar
een risico-
gestuurde
inspectie uit te
voeren
16
16 Dak winkelcentrum met zichtbaar een laag kantoren, daarboven bergingen, en daarboven woningen CEMENT 2 2023 ?57
Om de steigerconstructie aan de achterzijde
van het gebouw boven het winkelcentrum te
kunnen plaatsen (geen constructieve gege-
vens), zijn 2,5 m hoge stalen vakwerken op de
der
de verdieping geplaatst, die voorgespan -
nen zijn bevestigd op de kolommen (foto 20).
Voorkomen? Het bezwijken van het prefab
element had voorkomen kunnen worden
door een constructeur te laten controleren
of overal tussen de wapening beton kan ko-
men en verdicht kan worden, om daarmee
grindnesten en holtes te voorkomen. Prak-
tisch betekent dat minder of een kleinere
diameter wapeningsstaven toepassen op de
kop van de bouwmuren en vanuit de kolom-
men. Als na ontkisten betonschades zicht-
baar waren geworden, had dit uiteraard
moeten worden hersteld. Het dunne plaat-
materiaal waarmee de koppen van de beton -
wanden waren afgewerkt, is absoluut geen
vervanging van betondekking.
Algemene oorzaken
In de genoemde cases is overal sprake van
zogenoemde 'spleetcorrosie', ofwel corrosie in een nauwe omgeving zoals tussen prefab
element en hoofddraagconstructie. Voor de
besproken cases kunnen een aantal algemene
oorzaken worden aangewezen:
te krap constructief ontwerp waarin geen
rekening is gehouden met uitvoeringstole-
ranties (als een verschuiving van 10 mm al
betekent dat de krachten niet opgenomen
kunnen worden, kunnen er vraagtekens
worden gezet bij de ontwerpberekening);
toepassen van krimparme oplegmortel die
niet bestand is tegen vocht en/of dooizouten;
onjuiste uitvoering (grindnesten, niet her-
stellen van slechte stukken beton, ombuigen
van wapening);
niet-waterdichte aansluiting van achteraf
aangebrachte prefab-betonconstructie.
Voorkomen bij nieuwe constructies
Hoe is de 'spleetcorrosie' van prefab-beton-
constructies te voorkomen?
Ontwerp betonconstructies met voldoende
dekking volgens bijbehorende milieuklasse
(op balkons wordt ook gestrooid).
Bezuinig niet op toezicht op de uitvoering
door deskundig personeel/constructeur.
Dit gaat zowel om controle van leveranciers-
tekeningen met het constructief ontwerp
of de wapeningstekeningen, als om stukken
van derden over een toe te passen opleg-
mortel, of controle van de uitvoering. Uit-
voeringsfouten (ook de onzichtbaar afge-
werkte) kunnen uiteindelijk leiden tot
bezwijken van onderdelen.
Controleer als constructeur bij de aanslui-
ting van kolommen op wandliggers of overal
voldoende beton kan komen.
Controleer op uitvoeringstoleranties zowel
in de berekening als in de uitvoering, zodat
een oplegging nog steeds constructief een
oplegging is, en een momentarm voor op te
nemen moment niet verdwijnt als een staaf
door tolerantie verschuift. Dit luistert bij
prefab constructies nauw.
Risicogestuurd onderzoek
Aansluitingen van prefab beton in de bui-
tenlucht zijn gevoelig voor spleetcorrosie.
Daarom moet met name worden opgelet bij
panden van meer dan 25 à 30 jaar oud. Bij
woongebouwen is het verstandig na circa
30 jaar een risicogestuurde inspectie uit te
17 Tekening bezweken privacyscherm
17
58? CEMENT 2 20 23
voeren. Op basis van een bureauonderzoek
wordt daarbij vastgesteld of de volgende
onderdelen (steekproefsgewijs) moeten
worden onderzocht: galerij- en balkoncon-
structies, betonnen borstweringen in de
buitenlucht, oplegmortels en koppelwape-
ning, gevels met spouwankers, VZA-con-
structies in woongebouwen. Herstel
Hoe is dit type schade te verhelpen? Dat is
erg afhankelijk van de ernst van de schade.
Bij bovenstaande schadegevallen is vanwege
de ernst in alle gevallen uiteindelijk gekozen
voor vervanging. In een deel van de gevallen
is de constructie tijdelijk gefixeerd, tot een
herstelplan was uitgewerkt.
KENNISSESSIE
23 NOVEMBER 2023
Wil je meer weten over construc -
tieve veiligheid en restlevens-
duuranalyse van bestaand
vastgoed? Meld je dan aan
voor de gratis kennissessie van
Nebest op 23 november 2023.
Voor meer informatie en inschrij -
ven, kijk op www.nebest.nl.
18 Bezweken element met de twee koppelwapeningsstaven onder en vier koppelwapeningsstaven boven
19 Kop van de betonwand ter plaatse van bezweken element met zichtbaar dunne EPS-plaat
20 Stalen vakwerken ter ondersteuning stempels balkon en steigerconstructie
18
20
19
CEMENT 2 2023 ?59
Case 1: Bezweken borstwering van galerijflat
In januari 2020 bezweek een meer dan 300 kg wegende betonnen borstwering van het noodtrappenhuis van een galerijflat in het westen van het land en deze viel vanaf de negende verdieping op het maaiveld (foto 1 en 2). Het betreft een woongebouw uit 1964 van tien woonlagen met 220 galerijwoningen boven een bergingslaag.
Foto 1. Bezweken borstweringselement
Foto 2. Bezweken borstwering vanaf noodtrappenhuis achtste/negende verdieping
De prefab elementen zijn opgelegd op een opstort (schrobrand) van de galerij en verbonden met koppelstaven Ø12 in gains 25 x 40 mm2 hart-op-hart 500 mm (fig. 3). De schuine borstweringselementen van de noodtrappenhuizen zijn opgelegd op de galerij en het tussenbordes. Het schuine element is horizontaal 1,65 m lang (twee gains), de standaardelementen op de galerij zijn 1,99 m lang (vier gains).
Figuur 3. Zwaartepunt borstwering ligt op rand schrobrand; trekwapening nodig
Inspectie
Direct na het incident volgde een acute inspectie. Hieruit bleek het volgende:
- Bij de oplegging, ter plaatse van de opstort was de enkele koppelstaaf afgenomen van Ø12 tot een restdiameter van 1,0 mm. Wat over was van de staaf is bezweken (foto 4).
- Voor de val was geen oplegmortel meer aanwezig onder de oplegging van het borstweringselement, oftewel op de opstort van de galerij (zichtbaar op foto’s van renovatieaannemer vlak voor de val).
- De koppelwapening vanuit de opstort van de galerij was 10–15 cm opzij gebogen om in de gain van het borstweringselement van de noodtrap te passen. De koppelwapening was dus flink omgebogen om uit te komen in de gain.
- De wapening in de opstort bij het afgevallen element was zowel aan de bovenzijde als de voorzijde gecorrodeerd.
- De elementen hadden minder oplegvlak dan op tekening aangegeven.
Foto 4. Bezweken koppelwapening bovenaansluiting aan zijde prefab element (dus ondersteboven)
Overige borstweringselementen
Na dit incident is een steekproef van de borstweringselementen op de galerijen onderzocht (72 van de 710). De volgende gebreken werden aangetroffen:
- 75% van de onderzochte koppelstaven was gecorrodeerd. 36% van de 144 koppelstaven had een afname tot 10 mm resterende diameter. Één koppelstaaf was volledig door.
- De onderkauwing tussen opstort en borstweringselement was overal verzand en bood weinig tot geen bescherming tegen vochtindringing richting de koppelstaven. Dit is de voornaamste oorzaak van de corrosie van de koppelstaven.
- 10 van de 144 (ofwel 7%) van de koppelstaven waren omgebogen.
- De koppelstaaf bevond zich niet in het hart van de gain, maar te veel naar buiten. Als de koppelstaaf teveel naar buiten ligt, wordt de arm om het moment op te nemen te klein.
- Het staal van de koppelstaven was zowel QR40 als QR24, oftewel van wisselende kwaliteit. Met QR24 voldoet 60% van de standaard borstweringselementen niet aan afkeurniveau, bij QR40 33%.
- 11% van de gains was niet gevuld, 4% was met hout gevuld.
- Er was een verhoogd chloridegehalte in de mortel van de onderkauwing (door dooizouten) rondom de koppelstaaf: bij 4 van de 35 koppelstaven (11%) werd een verhoogd chloridegehalte aangetroffen. Het maximum gemeten gehalte is 0,5% (m/m). De kans op door chloride geïnitieerde wapeningscorrosie was reëel, maar zeker was dit niet.
Per gemeten element is een berekening gemaakt op basis van de aangetroffen dekking en resterende diameter van de staaf. Omdat het zwaartepunt van het borstweringselement al nagenoeg aan de buitenkant van de oplegging lag, voldeed de ontwerpsituatie maar net (foto 3). Met de afwijkingen voldeed 60% van de standaard borstweringselementen niet aan het afkeurniveau.
Oplossing
Door de opdrachtgever is een traject ingezet voor vervanging van de borstwering met hekwerk door alleen hekwerken.
Voorkomen
De oplegmortels in dergelijke constructies moeten bestand zijn tegen vocht en dooizouten. Daarnaast blijft afstemming van prefab constructies op in het werk gestorte constructies noodzakelijk om ombuigen van wapening te voorkomen.
Oorzaken van schade zijn meestal een verkeerd ontwerp of een onjuiste uitvoering
Case 2: Verzanden oplegmortel kolommen balkons wooncomplex
Begin 2020 is een onderzoek gestart naar de oorzaak van scheuren en corrosiesporen in de kolommen van balkons van een wooncomplex uit 1996 met vier en zes woonlagen (foto 5 en 6).
Op de kolommen Ø250 mm rusten gestapelde prefab balkonplaten. De kolommen en balkonplaten zijn met stekken Ø16 mm in gains gekoppeld. Op de bovenste balkons staan de kolommen los. Deze worden belast met windbelasting uit geluidsschermen.
Foto 5. Balkons aan een complex van vier en zes woonlagen
Foto 6. Verticale scheuren en corrosiesporen rondom verbinding prefab balkonplaat en kolommen
Inspectie
De scheuren in de kolommen hadden een scheurwijdte tot 0,3 mm (bij 24 kolommen). Na uitgebreid onderzoek bleken 48 van 92 opleggingen tussen de prefab balkonplaat en de kolom vochtig te zijn, geen samenhang te hebben (tussen kolom en onderkant balkonplaat en tussen balkonplaat en onderzijde kolom), en bruin tot zwart/bruin verkleurd (foto 7), verzand of zelfs deels weg (vijf stuks) te zijn.
Foto 7. Oplegmortel in onderdetail van binnen naar buiten verkleurd
Enkele gains zijn aangeboord (zeven stuks). Bij allemaal bleek de mortel verkleid en roestbruin verkleurd (foto 8). Bij het ten behoeve van onderzoek afhijsen van een bovenste kolom bleek de diameter van de stek Ø16 mm ernstig te zijn afgenomen (foto 9 en 10).
Bij regen bleef water staan op het balkon in de hoeken richting de kolommen. De kitnaad rondom de oplegmortel sloot niet aan of ontbrak. Hierdoor kon water bij de oplegmortel komen. Dit is door de gain naar onder en boven getransporteerd, alwaar de mortel van binnen naar buiten verkleurd was.
De verticale scheuren in (boven- en) onderzijde van de kolommen zijn veroorzaakt door splijtspanningen in de kolom: omdat de oplegmortel nog maar deels draagt, wordt de belasting geconcentreerd rond en soms alleen op de stek. De aanwezige beugels in de kolommen (drie beugels Ø6-50) zijn daarvoor onvoldoende.
Foto 8. Verkleiïng van de gietmortel in de gain
Foto 9. Aangetaste stek bij afgehesen bovenste kolom met holte in prefab plaat
Foto 10. Grote afname stek Ø16 mm ter hoogte van naad tussen bovenzijde prefab plaat en kolom
Oplossing
Nadat uit onderzoek bleek dat de oplegmortel veelal verzand was, zijn de balkons onderstempeld. Op het moment dat duidelijk werd dat ook de mortel in de gains én de stek constructief onbetrouwbaar waren, is de volledige belasting gestempeld. In overleg met de eigenaar en aannemer is besloten alle kolommen onder de balkons te vervangen (foto 11).
Alternatief was om alleen bij het falen van de oplegmortel deze te vervangen. Maar ook de gainmortel en de stekken waren onbetrouwbaar en moesten worden vervangen. Dat is complex, duur en geeft een minder betrouwbaar eindresultaat dan volledige vervanging van de kolommen.
Bij vervanging is extra aandacht besteed aan controle van type oplegmortel en vulmortel gains.
Foto 11. Vervangen prefab kolommen
Voorkomen
De schade had voorkomen kunnen worden door bij de bouw een oplegmortel/gietmortel te gebruiken die krimparm is en tegelijkertijd bestand tegen vocht. In dat geval was geen waterdichte buitenste laag of kitnaad nodig geweest.
Er moet niet op toezicht op de uitvoering worden bezuinigd
Case 3: Bezweken bouten betonnen borstwering portiekflat
In september 2021 is bij balkononderzoek van een portiekflat een twijfelachtige conditie van betonnen borstweringen van de balkons aangetroffen. Het gaat om twee woongebouwen met drie woonlagen, uit 1959/1960.
De constructie van de balkons (voor- en achterzijde gebouw) bestaat uit een uitkragende betonplaat met een afwerkvloer met een coating. Aan de voorzijde hangt een prefab-betonnen borstwering, die met vijf bouten is bevestigd aan de kopse kant van de balkonvloer (foto 12).
Foto 12. Aanzicht balkon achterzijde; bevestigingspunten betonnen borstwering groen omcirkeld
Inspectie
Tijdens de inspectie van de balkons is bij één balkon, aan de achterzijde van de flat op de begane grond, corrosie aangetroffen. Alle vijf de bouten vertoonden zeer ernstige corrosie, waarbij het staal grotendeels of geheel was weggecorrodeerd (foto 13 en 14). Daarnaast waren aan de achterzijde van het gebouw bij de borstwering diverse betonschades zichtbaar met blootliggende en corroderende wapening (foto 15).
De oorzaak van de corrosie van de bouten is water dat tussen de borstwering en de balkonplaat door kan lopen. Op die locatie is geen afdichting aangetroffen. (Als constructeur kan men zich overigens afvragen of de oplossing bij de waterdichting had moeten liggen, of dat dit detail robuuster ontworpen had kunnen worden).
Foto 13. Betonnen borstweringselement opgelegd in sponning op balkonplaat
Foto 14. Bevestiging (anker) volledig doorgecorrodeerd
Foto 15. Bevestiging (anker) vertoont ernstige corrosie met aanzienlijke staalafname
Oplossing
De betonnen borstweringen zijn tijdelijk met een stalen profiel aan de buitenzijde van de borstweringen en onderzijde van de balkons momentvast gefixeerd.
Voorkomen
Dit soort schades kan worden voorkomen door inwatering in de naad tussen balkon en borstwering te voorkomen. Echter, dat vraagt of een goede detaillering vooraf, of regelmatig onderhoud tijdens gebruik.
Bij woongebouwen is het verstandig na circa 30 jaar een risico-gestuurde inspectie uit te voeren
Case 4: Betonnen privacyscherm valt van flat
In de zomer van 2017 viel een 1000 kg zwaar betonnen privacyscherm van een flat op het dak van een winkelcentrum (foto 16). Dit dak is niet bezweken onder de impact van het beton, waardoor er geen gewonden zijn gevallen. Het gaat om een corridorflat uit 1969, met aan de voorzijde twaalf woonlagen boven een bergingslaag en aan de achterzijde tien woonlagen boven vier lagen winkels en kantoren.
Foto 16. Dak winkelcentrum met zichtbaar een laag kantoren, daarboven bergingen, en daarboven woningen
De hoofddraagconstructie van de woonlagen bestaat uit betonnen wanden en vloeren gemaakt met de tunnelbouwmethode. De balkons aan voor- en achterzijde bestaan uit uitkragende betonvloeren met daartussen 200 mm dikke betonnen gebourchardeerde uitkragende privacyschermen. Ter plaatse van de woningscheidende bouwmuren zijn deze privacyschermen verdiepingshoog en aan de kopgevels 1,7 m hoog. De prefab hoekprivacyschermen zijn met vier wapeningsstaven Ø12 aan de bovenzijde en twee staven aan de onderzijde bevestigd aan de achterliggende in het werk gestorte betonwand (fig. 18).
Figuur 17. Tekening bezweken privacyscherm
Inspectie
Na inspecties en laboratoriumonderzoek is gebleken dat het bezwijken van het hoekelement is veroorzaakt door corrosie van de verankeringsstaven, waarmee het borstweringselement is verbonden aan de betonnen hoofddraagconstructie. De corrosie heeft geleid tot afname van de volledige doorsnede bij drie (van vier) bovenstaven en de twee onderstaven (foto 18). De overgebleven wapeningsstaaf (onder) had ook een ernstige doorsnedereductie en is uiteindelijk gebroken.
De corrosie heeft kunnen optreden door grindnesten in de wand en gebrek aan betondekking op de zware wapening (bij onderste balkons drie stekken Ø25 uit kolom in wand d = 200 mm) op de kop van de wand (foto 19). Hierdoor heeft vocht jarenlang bij de verankeringsstaven van het privacyscherm kunnen komen.
Foto 18. Bezweken element met de twee onder en vier koppelwapeningsstaven boven
Foto 19. Kop van de betonwand ter plaatse van bezweken element met zichtbaar dunne EPS-plaat
Overige elementen
Bij inspectie van de andere balkons bleek bij circa 26% van de 43 hoekbalkons, net als bij het bezweken element, deze ernstige betonschade op de kop van de wand aanwezig. Bij nog eens 11% was de betonschade minder ernstig, maar had deze nog steeds gevolgen voor de betrouwbaarheid van de bevestiging van het privacyscherm. De aanwezigheid van ingemengde chloriden verhoogde het risico op corrosie.
Oplossing
Op basis van bovengenoemde aspecten is de faalkans voor de overige borstweringselementen als reëel beoordeeld (mogelijke tot redelijke kans van optreden). Op basis daarvan heeft de eigenaar besloten alle hoekprivacyschermen af te laten hijsen. Om de steigerconstructie aan de achterzijde van het gebouw boven het winkelcentrum te kunnen plaatsen (geen constructieve gegevens), zijn 2,5 m hoge stalen vakwerken op de derde verdieping geplaatst, die voorgespannen zijn bevestigd op de kolommen (foto 20).
Foto 20. Stalen vakwerken ter ondersteuning stempels balkon en steigerconstructie
Voorkomen
Het bezwijken van het prefab element had voorkomen kunnen worden door een constructeur te laten controleren of overal tussen de wapening beton kan komen en verdicht kan worden, om daarmee grindnesten en holtes te voorkomen. Praktisch betekent dat minder of een kleinere diameter wapeningsstaven toepassen op de kop van de bouwmuren en vanuit de kolommen. Als na ontkisten betonschades zichtbaar waren geworden, had dit uiteraard moeten worden hersteld. Het dunne plaatmateriaal waarmee de koppen van de betonwanden waren afgewerkt, is absoluut geen vervanging van betondekking.
Algemene oorzaken
In de genoemde cases is overal sprake van zogenoemde ‘spleetcorrosie’, ofwel corrosie in een nauwe omgeving zoals tussen prefab element en hoofddraagconstructie. Voor de besproken cases kunnen een aantal algemene oorzaken worden aangewezen:
- te krap constructief ontwerp waarin geen rekening is gehouden met uitvoeringstoleranties (als een verschuiving van 10 mm al betekent dat de krachten niet opgenomen kunnen worden, kunnen er vraagtekens worden gezet bij de ontwerpberekening);
- toepassen van krimparme oplegmortel die niet bestand is tegen vocht en/of dooizouten;
- onjuiste uitvoering (grindnesten, niet herstellen van slechte stukken beton, ombuigen van wapening);
- niet-waterdichte aansluiting van achteraf aangebrachte prefab-betonconstructie.
Voorkomen bij nieuwe constructies
Hoe is de ‘spleetcorrosie’ van prefab-betonconstructies te voorkomen?
- Ontwerp betonconstructies met voldoende dekking volgens bijbehorende milieuklasse (op balkons wordt ook gestrooid).
- Bezuinig niet op toezicht op de uitvoering door deskundig personeel/constructeur. Dit gaat zowel om controle van leverancierstekeningen met het constructief ontwerp of de wapeningstekeningen, als ook om stukken van derden over een toe te passen oplegmortel, of controle van de uitvoering. Uitvoeringsfouten (ook de onzichtbaar afgewerkte) kunnen uiteindelijk leiden tot bezwijken van onderdelen.
- Controleer als constructeur bij de aansluiting van wandliggers op kolommen of overal voldoende beton kan komen.
- Controleer op uitvoeringstoleranties zowel in de berekening als in de uitvoering, zodat een oplegging nog steeds constructief een oplegging is, en een momentarm voor op te nemen moment niet verdwijnt als een staaf door tolerantie verschuift. Dit luistert bij prefab constructies nauw.
Risicogestuurd onderzoek
Aansluitingen van prefab beton in de buitenlucht zijn gevoelig voor spleetcorrosie. Daarom moet met name worden opgelet bij panden van meer dan 25 à 30 jaar oud. Bij woongebouwen is het verstandig na circa 30 jaar een risicogestuurde inspectie uit te voeren. Op basis van een bureauonderzoek wordt daarbij vastgesteld of de volgende onderdelen (steekproefsgewijs) moeten worden onderzocht: galerij- en balkonconstructies, betonnen borstweringen in de buitenlucht, oplegmortels en koppelwapening, gevels met spouwankers, VZA-constructies in woongebouwen.
Herstel
Hoe is dit type schade te verhelpen? Dat is erg afhankelijk van de ernst van de schade. Bij bovenstaande schadegevallen is vanwege de ernst in alle gevallen uiteindelijk gekozen voor vervanging. In een deel van de gevallen is de constructie tijdelijk gefixeerd, tot een herstelplan was uitgewerkt.
Kennissessie 23 november
Wil je meer weten over constructieve veiligheid en restlevensduuranalyse van bestaand vastgoed? Meld je dan aan voor de gratis kennissessie van Nebest op 23 november 2023. Voor meer informatie en inschrijven, kijk op www.nebest.nl.
Reacties
Jaap - Cobra Consultancy 09 september 2023 16:37
Toch geen beton van de fa. Kwaaitaal ( jaren 70) waarin calcium chloriden was verwerkt om in 24 uur 2x zoveel beton te harden? M. vr.gr. Jaap