Tot op heden wordt er in de praktijk onvoldoende eenduidigheid ervaren bij het ontwerpen van breedplaatvloeren met een positief moment bij de plaatnaad. Aan de hand van beschikbare voorschriften en kennis geeft dit artikel handvatten om tot een constructief veilig ontwerp te komen. Dit vooruitlopend op toekomstige onderzoeksresultaten.
82
themathema
Detailengineering
plaatnaden
breedplaatvloeren
Handvatten voor een constructief veilig ontwerp
breedplaatvloeren bij nieuwbouw
De capaciteit van het aansluitvlak wordt bepaald door een
wapeningsdeel en een betondeel. De ruwheid van het stortvlak
bepaalt in belangrijke mate het door het beton opneembare
aandeel. Er zijn verschillende onzekerheden omtrent de toe te
kennen capaciteit:
? In de praktijk is de mate van ruwheid lastig vast te stellen of
goed voor te schrijven, omdat niet altijd de juiste definitie
wordt toegepast. Hierdoor hoeft de in de berekening gehan-
teerde ruwheid niet daadwerkelijk aanwezig te zijn in de
gerealiseerde constructie.
? De uitkomst van het productieproces komt niet altijd overeen
met de gekozen uitgangspunten. Zo is bij gewichtsbesparende
elementen het stortvlak veelal niet volledig ruw te maken.
? Tijdens onderzoeken die momenteel nog in uitvoering zijn,
bestaat nog veel onduidelijkheid over welke aspecten van de
productie van de breedplaten impact hebben op de ruwheid.
? Indien delaminatie optreedt, heeft dit invloed op de capaciteit
van het afschuifvlak.
Desondanks zal in nieuw te realiseren breedplaatvloeren (met
eventueel gewichtsbesparende elementen) de momentcapaciteit
bij de plaatnaad moeten worden vastgesteld. Het heeft sterk de
voorkeur de vloer zo te ontwerpen dat na realisatie geen sprake
is van afhankelijkheid van toekomstige onderzoeksresultaten.
Bij twijfel is het dus logisch conservatieve aannamen te doen,
zodat toekomstige herstelmaatregelen worden voorkomen.
Bezwijkmechanisme
Een positief moment bij een plaatnaad in een breedplaatvloer
leidt tot een afschuifkracht in het aansluitvlak tussen breedplaat-
schil en druklaag (fig. 1). Daarnaast ontstaat een intern moment
in de vloer als gevolg van de excentriciteit tussen de wapening
in de schil en de koppelwapening. Dit interne moment heeft een
trekcomponent bij de plaatnaad. Verder geldt dat het krommen
van de vloer leidt tot trekspanningen bij de plaatnaad, doordat
de twee vloeronderdelen ? breedplaatschil en druklaag ? een
gelijke kromming moeten ondergaan maar verschillen in stijf-
heid. Deze trekspanningen in het aansluitvlak kunnen tot dela-
minatie leiden. Delaminatie van het aansluitvlak verlaagt de
afschuifcapaciteit van het aansluitvlak en kan zodoende tot
onvoldoende momentcapaciteit leiden.
Tot op heden wordt er in de praktijk onvoldoende eenduidigheid
ervaren bij het ontwerpen van breedplaatvloeren met een positief
moment bij de plaatnaad. Aan de hand van beschikbare voor -
schriften en kennis geeft dit artikel handvatten om tot een
constructief veilig ontwerp te komen. Dit vooruitlopend op
toekomstige onderzoeksresultaten.
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren
1 2019
83
Regelgeving afschuifvlak
In NEN-EN 1992-1-1 paragraaf 6.2.5 wordt ingegaan op de
afschuiving in het aansluitvlak van op verschillende tijdstippen
gestort beton. De afschuifspanning moet worden getoetst met
de volgende formule.
v
Rdi = c ? f ctd + ? ?? n + ? ? f yd ?(? ?sin ? + cos ?) < 0,5 ? v ? f cd
waarin:
f
ctd is de rekenwaarde van de treksterkte van beton
?
n is de spanning veroorzaakt door de minimale uitwen-
dige normaalkracht loodrecht op het aansluitvlak die
tegelijk met de dwarskracht kan optreden, positief voor
druk, waarbij ?
n < 0,6 ? f cd, en negatief voor trek. Als ?n
een trekspanning is, behoort c ? f
ctd gelijk aan 0 te
worden genomen
? is de verhouding tussen oppervlakte van de wapening
die het aansluitvlak doorkruist (A
s) en de oppervlakte
van de verbinding (A
i); A s/Ai
fyd is de rekenwaarde van de vloeispanning van het wape-
ningsstaal
? is de sterktereductiefactor voor beton gescheurd door
dwarskracht: 0,6 [1?f
ck/250]
c en ? zijn factoren die afhangen van de ruwheid van het
aansluitvlak; de in de norm omschreven classificaties
zijn:
? zeer glad: een oppervlak gestort tegen een bekisting
in staal, kunststof of speciaal bewerkt hout: c = 0,025
tot 0,10 en ? = 0,5
? glad: door een glijbekisting of extrusie gevormd
oppervlak, of een vrij oppervlak zonder verdere
behandeling na het trillen: c = 0,20 en ? = 0,6
? ruw: een oppervlak met ruwheden van ten minste
3 mm en tussenafstanden van ongeveer 40 mm,
verkregen door harken, zichtbaar zijn van toeslag-
materiaal of andere methoden die een soortgelijk
gedrag opleveren: c = 0,40 en ? = 0,7
? geprofileerd: een oppervlak met vertandingen
volgens figuur 6.9: c = 0,50 en ? = 0,9
In de formule uit paragraaf 6.2.5 en de specificatie voor de clas-
sificatie van de ruwheid van het aansluitvlak is geen rekening
gehouden met de delaminatie en excentrische ligging van de
wapening. Om hier op in te spelen, wordt in VARCE-vraag 39
(beschikbaar op Cementonline ) voorlopig geadviseerd de clas-
sificatie van het beton één klasse lager in te schatten en bij zelf-
verdichtend beton voor de classificatie voor het aansluitvlak
van 'zeer glad' uit te gaan.
drs.ir. Sebastiaan van Hellenberg
Hubar RC, ir. Paul Korthagen RC
IMd
ing. Mark Verbaten
1)
ABT
1 Krachten ter plaatse van de plaatnaad van
een breedplaatvloer
2 Mogelijke details bij de plaatnaad
1) Mark Verbaten heeft het artikel namens VNconstructeurs gereviewd.
a) met extra wapeningsstaven opgenomen in het ter plaatse gestorte beton
b) met wapeningsstaven die uitsteken uit de breedplaten
c) met gebogen wapeningsstaven die uitsteken uit de breedplaten
d) met extra, in de breedplaten verankerde wapeningsstaven V + l
0 V + l 0
V + l 0 /2
V + l 0 /2
l
b,rqd
lb,rqd
l0
V
V
Uitvoerbaar in
productieproces.
Toepasbaar mits
uitstekende wape
-
ning als deuvel
wordt gebruikt.
Details bedoeld voor
verdeelwapening.
Uitstekende wape
-
ning is kwetsbaar en
lastig in productie -
proces.
Geen goede
oplossing voor
excentriciteit in
knoop. Daarnaast is
ook hier de uitste -
kende wapening
kwetsbaar en lastig
in productieproces.
2
1
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren1 2019
84
kunnen worden opgenomen. Hiervoor zal de wapening op de
plaat tot voorbij de momentennulpunten moeten doorlopen.
Nadeel bij deze benadering is de geringere hefboomsarm. Dit
heeft tot gevolg meer benodigde wapening en een afname
van stijfheid. De breedplaat wordt eigenlijk als een verloren
bekistingsplaat toegepast.
Een voorbeeld hiervan is het ontwerpen analoog aan een
strokenvloer (fig. 3). Door wapeningsbanen over steunpun-
ten aan te brengen op de plaat kunnen plaatindelingen van
breedplaten zo worden gekozen dat deze van strook naar
strook overspannen. Bij deze benadering moet onderschat-
ting van pons en ongewenste scheurvorming worden
voorkomen. CUR-Aanbeveling 99 'Strokenvloeren' geeft
aanbevelingen hoe hier rekening mee kan worden gehouden.
3. Het gebruik van artikel 6.2.5 (NEN-EN1992-1-1) in
combinatie met verticale wapening (haarspelden) conform
detail d, zorgt ervoor dat de trekcomponent uit het interne
moment ? die tot delaminatie kan leiden ? wordt opgenomen
(fig. 4). Deze uitstekende wapening bij de plaatnaad kan ook
een aandeel hebben in de afschuifcapaciteit. De ruwheid
en classificatie van het aansluitvlak die moet worden aange-
houden, is uiteraard nog steeds punt van discussie en nader
onderzoek. Nadenken over de mogelijke impact van
toekomstige onderzoeksresultaten en een conservatieve
benadering van de afschuifcapaciteit van het beton is
daarom een must. Voor de wapening gelden de volgende
aandachtspunten.
a. De tralieligger moet voldoende diep en goed verankerd zijn
in de schil. Om de tralieligger tot de vloeispanning te kunnen
belasten, zou deze op volledige sterkte moeten zijn gelast.
Veelal worden tralieliggers niet op basis van deze vereisten
gedetailleerd en uitgevoerd. Het is daarom de vraag of de
tralieliggers echt een significante constructieve bijdrage
kunnen leveren. De verankeringslengte van de koppelwape-
ning moet worden afgestemd op de meegenomen compo-
nenten die de afschuifkracht overbrengen. Concreet houdt
dit in: verankeren na de uitstekende wapening. Detaillering plaatnaden
In bijlage F van NEN 13747 worden de mogelijke details bij de
plaatnaad behandeld (fig. 2). Het in Nederland gebruikelijke
detail a wordt, in dit informatieve deel van de norm, omschre-
ven als enkel toepasbaar voor partiële verbindingen. Dit zijn
verbindingen waaraan geen hoofdkrachtswerking kan worden
ontleend. Hieruit volgt dat de standaardtoepassing van detail a
niet zou moeten worden toegepast bij breedplaatvloeren met
positieve momenten bij de plaatnaad.
Zoals in VARCE wordt benoemd, moet voor volledig construc-
tieve verbindingen gebruik worden gemaakt van details b, c of
d. Ervaring uit de praktijk leert dat details b en c lastig toepas-
baar zijn in het normale productieproces van de breedplaat.
Detail d lijkt daarom het meest voor de hand te liggen indien
een afschuifkracht moet worden overgebracht bij de plaatnaad.
Ontwerpstrategieën
Als naar het artikel 6.2.5 (NEN-EN 1992-1-1) wordt gekeken,
lijkt het logisch de capaciteit van het stortvlak te verhogen door
de vloer volledig ruw uit te voeren. Zoals eerder beschreven,
biedt dat echter geen oplossing. Er wordt dan namelijk voorbij-
gegaan aan het interne moment als gevolg van de excentriciteit
tussen de plaatwapening en koppelwapening. Dit interne
moment moet eveneens worden ondervangen om delaminatie
en aldus een reductie van de afschuifcapaciteit te voorkomen.
Om tot een constructief veilige vloer te komen, kan aan de
volgende oplossingsrichtingen worden gedacht:
1. Het voorkomen van veldmomenten ter plaatse van plaatna-
den door een slim gekozen plaatindeling. Let wel, hierbij
moet worden gekeken naar de positie van de plaatnaad in
relatie tot de dwarskracht. Vanzelfsprekend is het niet voor
elk project mogelijk om hiermee positieve momenten bij
plaatnaden te voorkomen.
2. Het toevoegen van wapening op de plaat zodat positieve
momenten bij plaatnaden volledig door deze wapening
3
thema
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren
1 2019
85
3 Ontwerp volgens strokenvloeren
4 Principe doorsnede met extra haarspelden
3. Bepaal de koppelwapening voor deze afschuifkracht
Op basis van de eerder afgeleide afschuifkracht, kan de beno-
digde koppelwapening worden bepaald:
A
s = V Ed.afschuifvlak / fyd
Bij het berekenen van de verankeringslengte van de koppelwa-
pening gelden de volgende aandachtspunten.
? Om tot een goede aanhechting van de wapeningsstaaf te
komen, moet de koppelwapening op dwarsstaven worden
gelegd.
? Bij meerdere componenten (tralie en haarspeld) die de
afschuifkracht overbrengen, zal de verankeringslengte, naast
een toets van de totale verankeringslengte, per component
naar ratio van het aandeel van de afschuifkracht moeten
worden bepaald.
? Ten behoeve van het interne evenwicht zal de verankerings-
lengte beginnen bij de drukcomponent van het interne
moment.
4. Bepaal de afschuifkracht geleverd door het beton
Op basis van een (evt. conservatieve) aanname voor de factor c
(gekoppeld aan de classificatie van het beton), is de afschuifca-
paciteit van het beton te bepalen:
V
Rd.c.afschuifvlak = c ? f ctd ? b ? l
In VARCE-vraag 39 wordt aanbevolen om bij het bepalen van
het oppervlakte van het aansluitvlak voor de verankerings-
lengte geen grotere lengte te hanteren dan de overlappingslas l
volgens 8.7.3 van NEN-EN 1992-1-1 met ?
sd = f yd. In het infor -
matiedocument wordt aangegeven de te rekenen lengte te
begrenzen op 50Ø
3).
Op basis hiervan is te adviseren niet meer dan l ? 50Ø aan
meewerkende lengte mee te nemen.
b.
De verankeringslengte van de koppelwapening moet
beginnen achter het gebied waar het interne moment wordt
opgenomen.
c. Detail d laat een verticale verankering van een schenkel
zien. Beperkte vloerdikten kunnen ertoe leiden dat de
benodigde verankeringslengte enkel met een haarspeld
kan worden behaald.
Controle momentcapaciteit met toevoeging
verticale wapening
Om de veiligheid van de vloeren te kunnen beoordelen, moet
de momentcapaciteit bij de plaatnaad worden gecontroleerd.
Hiervoor moeten de volgende zaken worden bepaald:
1. het optredende moment bij de plaatnaad;
2. de optredende afschuifkracht tussen druklaag en schil;
3. de koppelwapening voor deze afschuifkracht;
4. de afschuifkracht geleverd door het beton;
5. de haarspelden ten behoeve van het interne moment;
6. de wapening die het afschuifvlak doorkruist ten behoeve van
de resterende afschuifkracht;
7. de totaal benodigde haarspelden;
8. toetsing robuustheid.
1. Bepaal het optredende moment bij de plaatnaad
Het optredende moment ter plaatse van de plaatnaad kan op
verschillende manieren worden berekend. Later in dit artikel
wordt de benadering met een FEM-plaatberekening toegelicht.
2. Bepaal de optredende afschuifkracht tussen druklaag
en schil
In het aansluitvlak van de schil en druklaag moet een kracht
worden overgebracht. De over te brengen kracht mag gelijk
worden gesteld aan de kracht die in de wapening in de breed-
plaatschil aanwezig is
2).
V
Ed.adschuifvlak = M Ed / z
2) Als het momenten- en krachtenevenwicht van een mootje nabij de voeg wordt beschouwd, resulteert dat de horizontale kracht in het aansluitvlak wordt bepaald
door de kracht in de wapening in de breedplaat (dus niet door de kracht in de
koppelwapening). 3) De waarde van 50Ø is genoemd omdat er op dat moment geen proefresultaten met meer dan 50Ø bekend waren en er op dat moment minder kennis van de
werking van het detail was. Er is een kans dat in de toekomst bij het beoordelen
van het detail deze grenswaarde wijzigt.
190
35
280 55
4
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren1 2019
86
trek- en drukcomponent van dit verticale koppel is afhankelijk
van een aantal factoren en vraagt nader onderzoek.
Door voor het verticale koppel een arm aan te nemen, kan de
benodigde wapening voor de trekcomponent worden bepaald.
Geadviseerd wordt de hefboom a niet te groot aan te nemen
om een onrealistische (gunstige) krachtswerking te voorkomen.
Gedacht kan worden aan een maximale a ter grootte van de
nuttige hoogte (d) van de vloer.
V
Ed.afschuifvlak ? e = F Ed.plaatnaad ? a
Formule 1:
Ed.afschuifvlak
s.plaatnaad
ydVe A af
=
Tevens moet rekening worden gehouden met de trekcompo-
nent die ontstaat vanuit de kromming van de vloer. Om dit te
doen is het te adviseren voldoende zware haarspelden te
kiezen, zodat de samenhang tussen druklaag en breedplaatschil
is gewaarborgd. Het is de vraag of een tralieligger langs de
vloerrand hier voldoende in voorziet gezien de vaak beperkte
verankering in de breedplaatschil. Indien de wapening in de
breedplaatschil > Ø20 moet conform NEN-EN-1992-1-1
8.7.4.1 lid 3, de hoeveelheid haarspelden gelijk zijn aan de
wapening in de schil. Overwogen kan worden ook bij kleinere
staafdiameters deze richtlijn aan te houden.
Op basis van het betondeel wordt voor de benodigde capaciteit
van het wapeningsdeel gevonden:
V
Rd.s.afschuifvlak = V Ed.afschuifvlak -V Rd.c.afschuifvlak
5. Bepaal de haarspelden t.b.v. het interne moment
De excentriciteit tussen de wapening in de schil en de koppel-
wapening zorgt voor een intern moment dat evenwicht maakt
met een verticaal koppel (fig. 5). De exacte afstand tussen de
190
35
280 55
190
35
280 55
a
e
5
6
7 a
thema
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren
1 2019
87
8. Toetsing robuustheid
Het is aan te bevelen om na bepaling van de afschuifcapaciteit
met een risicoanalyse, de robuustheid van de gekozen uitwer-
king van het afschuifvlak te toetsen. Concreet kan dit inhouden
het beschouwen van het aandeel dat de afzonderlijke compo-
nenten aan de totale afschuifcapaciteit bijdraagt. Deze controle
heeft als doel te voorkomen dat één component (aandeel
afschuifvlak, tralieligger en haarspeld) overheersend is in de
totale afschuifcapaciteit. Indien een van de componenten over -
heersend is, moet kritisch worden gekeken naar de aannamen
die zijn gedaan en de impact indien deze aanname ongunstiger
uitvalt.
Voorbeeldberekening in FEM
Met een rekenvoorbeeld wordt toegelicht hoe de controle van
een breedplaatvloer middels een FEM-plaatberekening in zijn
werk kan gaan.
Het eerder beschreven stappenplan is verwerkt in een spread-
sheet om de momentcapaciteit bij vooraf bepaalde configura-
ties voor de haarspeld te bepalen (fig. 8). Deze
momentcapaciteiten zijn de in de FEM-plaatberekening
gebruikte waarde voor de isolijnen.
Van de tralieligger zijn beide benen meegenomen waarbij de
capaciteit beperkt is tot 50% van de vloeispanning.
In dit voorbeeld is gekozen de factor c op 0 te stellen. Er is dus
geen afschuifcapaciteit tussen de betonnen stortvlakken gere-
6. Bepaal de wapening die het afschuifvlak doorkruist
t.b.v. de resterende afschuifkracht
In de formule uit 6.2.5 (NEN-EN-1992-1-1) fungeren de tralie-
benen als elementen die door de normaalkracht in de benen
een afschuifsterkte hebben. De haarspeld langs de plaatnaad
heeft op dezelfde manier een aandeel (fig. 6). Omdat de haar -
speld een hoek van 90° maakt, wordt de afschuifcapaciteit van
tralieligger en haarspeld als volgt bepaald:
V
Rd.s.afschuifvlak = A st ? fyd ? (? ? sin ? t + cos ? t) + A sh ? fyd ? ?
De index t verwijst naar de tralieligger en h naar de haarspeld.
Let wel, CUR-Aanbeveling 086 voor bollenplaatvloeren schrijft
slechts het gebruik van één van de twee traliebenen voor. Vraag
is of deze traliebenen tot de maximale capaciteit kunnen
worden belast of dat de (las)verbinding tussen diagonaal en
langsstaaf eerder bezwijkt (zie ook de overweging ten aanzien
van de verankering van de tralieligger in het voorgaande).
7. Bepaal de totaal benodigde haarspelden
De totale hoeveelheid benodigde haarspelden wordt gevonden
uit:
A
s.haarspeld = A s.plaatnaad + A sh
Beton en wapeningskwaliteit Betondeel afschuifkracht
fck 30 N/mm ² Betondeel afschuifkracht 0,00 kN
fcm 38 N/mm ²
fctm 2,90 N/mm ² Wapeningsdeel afschuifkracht
fctd 1,35 N/mm ² Atralie 282,8 mm ²
fyd 435 N/mm ² hoek a 60 graden
Ahrsp afschuif 495,0 mm²
Geometrie hoek a ?? P?adv
?o}?d]l? ??? uu
?cZ]oZ}}P? ?? uu Opneembare afschuifkracht
breedte 1000 mm beton deel 0,00 kN
verankeringslengte koppelstaaf ?00 mm tralie deel ??,04 kN
diameter koppelstaaf 12 mm hrsp deel 150,7? kN
diameter hrsp 10 mm totaal 21?,77 kN
d ??? uu
?cv??]c]?]?l}??o?a? ?? uu Intern moment
arm intern moment
204 mm Ahrsp intern moment 130,7mm²
Ahrsp totaal 625,7mm²
Factoren afschuifvlak
classificatie opgeruwd Resultaat
c ? Mopneembaar 40,17 kNm/m
u 0,7 benodigde hrsp Ø10-125
benodigde koppelwapening Ø12-220
Momentcapaciteit schuifvlak dwarsnaden
8
5
Excentriciteit tussen de
wapening in de schil en de
koppelwapening zorgt voor
een intern moment dat even-
wicht maakt met een verticaal
koppel
6 Wapening die het afschuifvlak
doorkruist moet de resterende
afschuifkracht opnemen
7 Fragment plaatindeling
rekenvoorbeeld FEM-
plaatberekening
8 Voorbeeld van spreadsheet-
berekening momentcapaciteit
tralieligger en haarspeld
Ø10-125
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren1 2019
889
Uitvoer FEM-plaatberekening rekenvoorbeeld
in figuur 9 is het optredende moment groter dan opneembaar
met het gekozen maximum van de haarspelden. De plaatnaden
in dit gebied vragen daarom een andere ontwerpstrategie. Het
optredende moment wordt hier bijvoorbeeld opgenomen door
wapening op de schil van momentennulpunt naar momenten-
nulpunt.
Conservatieve houding
Het optredende bezwijkmechanisme voor positieve momenten
bij de plaatnaad van breedplaatvloeren vereist meer controles
dan in het verleden. Rondom deze controles bestaan echter nog
de nodige onzekerheden. In dit artikel zijn de onzekerheden en
overwegingen benoemd om meer inzicht te geven in de
materie. In afwachting van de resultaten uit lopend onderzoek
(en eventuele vervolgonderzoeken), moet bij de detailenginee-
ring van breedplaatvloeren een conservatieve houding in acht
worden genomen en aandacht worden behouden voor de
robuustheid. Dit is nodig om ervoor te zorgen dat de construc-
tieve veiligheid gewaarborgd blijft en uitgebreide herstelmaat-
regelen in de toekomst worden voorkomen.
?
? GERAADPLEEGDE BRONNEN
? Informatiedocument Onderzoek constructieve veilig-
heid breedplaatvloeren in bestaande bouwwerken
opgeleverd na 1999. Rijswijk: Adviesbureau
ir. J.G. Hageman, 5 oktober 2017.
? Rapport 2017 R11127, Onderzoek naar de technische
oorzaak van de gedeeltelijke instorting van de in
aanbouw zijnde parkeergarage P1 Eindhoven Airport.
Delft: TNO, 22 september 2017.
? Rapport 9663-1-0, Bezwijken parkeergarage
Eindhoven Airport ? Analyse naar de oorzaak. Rijswijk:
Adviesbureau ir. J.G. Hageman, 25 september 2017.
? Bouwen aan constructieve veiligheid - Lessen uit
instorting parkeergebouw Eindhoven Airport. Den
Haag: Onderzoeksraad voor Veiligheid, oktober 2018.
? Varce 12 Detaillering aansluitvlak breedplaatvloeren,
Vraag 39 aansluitvlak breedplaatvloeren. Cement
2017/7.
? NEN-EN 1992-1-1:2005 - Eurocode 2: Ontwerp en
berekening van betonconstructies - Deel 1-1: Algemene
regels en regels voor gebouwen.
? NEN 13747:2005 - Vooraf vervaardigde betonproducten
- Breedplaatvloeren.
kend. Deze keuze is gemaakt met het oog op robuustheid en
ingegeven door het volgende:
1. Het interne moment zorgt voor een trekspanning loodrecht
op het aansluitvlak. Opgemerkt wordt dat dit een lokale trek-
spanning is, in tegenstelling tot de resulterende trekspanning
zoals bedoeld in de toelichting van artikel 6.2.5 om c f
ctd op 0
te stellen.
2. De keuze voor de hefboomsarm van het interne moment is
niet onderbouwd met onderzoek.
3. De bijdrage van de trekspanningen als gevolg van het
krommen van de vloer worden niet meegenomen in het
ontwerp van het afschuifvlak.
Berekende momentcapaciteit
De opneembare momentcapaciteit is berekend aan de hand van
een spreadsheet (fig. 8). De uitgangspunten voor de spread-
sheet zijn:
? diameter koppelwapening Ø12
? betonsterkteklasse C30/37
? vloerdikte 280 mm
Bij variatie van de haarspelden wordt aan momentcapaciteit
gevonden:
1. tralieligger met haarspeld Ø8-250 -> 20,0 kNm/m
2. tralieligger met haarspeld Ø10-250 -> 25,3 kNm/m
3. tralieligger met haarspeld Ø10-125 -> 40,1 kNm/m
Uitvoer plaatmodel
De uitvoer van de FEM-plaatberekening met de eerder bere-
kende momenten als isolijnen geeft het resultaat van figuur 9.
Intepretatie
Het kan zijn dat er vanuit productie en/of uitvoering een
maximum bestaat voor de diameter en hart-op-hartafstand
van de haarspelden bij de plaatnaad. In dit voorbeeld zijn
haarspelden Ø10-125 als maximum gesteld. In het witte gebied
haarspelden langs
plaatnaad:
r10 - 125
r10 - 250
r8 - 250
40,1
25,3
20,0
-100
MxD-[kNm/m]
9
thema
Detailengineering plaatnaden breedplaatvloeren
1 2019
- Mark Verbaten heeft dit artikel namens VNconstructeurs gereviewd -
Bezwijkmechanisme
Een positief moment bij een plaatnaad in een breedplaatvloer leidt tot een afschuifkracht in het aansluitvlak tussen breedplaatschil en druklaag (fig. 1). Daarnaast ontstaat een intern moment in de vloer als gevolg van de excentriciteit tussen de wapening in de schil en de koppelwapening. Dit interne moment heeft een trekcomponent bij de plaatnaad. Verder geldt dat het krommen van de vloer leidt tot trekspanningen bij de plaatnaad, doordat de twee vloeronderdelen – breedplaatschil en druklaag – een gelijke kromming moeten ondergaan maar verschillen in stijfheid. Deze trekspanningen in het aansluitvlak kunnen tot delaminatie leiden. Delaminatie van het aansluitvlak verlaagt de afschuifcapaciteit van het aansluitvlak en kan zodoende tot onvoldoende momentcapaciteit leiden.
1. Krachten ter plaatse van de plaatnaad van een breedplaatvloer
De capaciteit van het aansluitvlak wordt bepaald door een wapeningsdeel en een betondeel. De ruwheid van het stortvlak bepaalt in belangrijke mate het door het beton opneembare aandeel. Er zijn verschillende onzekerheden omtrent de toe te kennen capaciteit:
In de praktijk is de mate van ruwheid lastig vast te stellen of goed voor te schrijven, omdat niet altijd de juiste definitie wordt toegepast. Hierdoor hoeft de in de berekening gehanteerde ruwheid niet daadwerkelijk aanwezig te zijn in de gerealiseerde constructie.
- De uitkomst van het productieproces komt niet altijd overeen met de gekozen uitgangspunten. Zo is bij gewichtsbesparende elementen het stortvlak veelal niet volledig ruw te maken.
- Tijdens onderzoeken die momenteel nog in uitvoering zijn, bestaat nog veel onduidelijkheid over welke aspecten van de productie van de breedplaten impact hebben op de ruwheid.
- Indien delaminatie optreedt, heeft dit invloed op de capaciteit van het afschuifvlak.
Desondanks zal in nieuw te realiseren breedplaatvloeren (met eventueel gewichtsbesparende elementen) de momentcapaciteit bij de plaatnaad moeten worden vastgesteld. Het heeft sterk de voorkeur de vloer zo te ontwerpen dat na realisatie geen sprake is van afhankelijkheid van toekomstige onderzoeksresultaten. Bij twijfel is het dus logisch conservatieve aannamen te doen, zodat toekomstige herstelmaatregelen worden voorkomen.
Regelgeving afschuifvlak
In NEN-EN 1992-1-1 paragraaf 6.2.5 wordt ingegaan op de afschuiving in het aansluitvlak van op verschillende tijdstippen gestort beton. De afschuifspanning moet worden getoetst met de volgende formule.
vRdi = c • fctd + μ • σn + ρ • fyd • (μ • sin α + cos α) < 0,5 • v • fcd
waarin:
fctd is de rekenwaarde van de treksterkte van beton
σn is de spanning veroorzaakt door de minimale uitwendige normaalkracht loodrecht op het aansluitvlak die tegelijk met de dwarskracht kan optreden, positief voor druk, waarbij σn < 0,6 • fcd, en negatief voor trek. Als σn een trekspanning is, behoort c • fctd gelijk aan 0 te worden genomen
ρ is de verhouding tussen oppervlakte van de wapening die het aansluitvlak doorkruist (As) en de oppervlakte van de verbinding (Ai); As/Ai
fyd is de rekenwaarde van de vloeispanning van het wapeningsstaal
ν is de sterktereductiefactor voor beton gescheurd door dwarskracht: 0,6 [1 − fck / 250]
c en μ zijn factoren die afhangen van de ruwheid van het aansluitvlak; de in de norm omschreven classificaties zijn:
- zeer glad: een oppervlak gestort tegen een bekisting in staal, kunststof of speciaal bewerkt hout: c = 0,025 tot 0,10 en μ = 0,5
- glad: door een glijbekisting of extrusie gevormd oppervlak, of een vrij oppervlak zonder verdere behandeling na het trillen: c = 0,20 en μ = 0,6
- ruw: een oppervlak met ruwheden van ten minste 3 mm en tussenafstanden van ongeveer 40 mm, verkregen door harken, zichtbaar zijn van toeslagmateriaal of andere methoden die een soortgelijk gedrag opleveren: c = 0,40 en μ = 0,7
- geprofileerd: een oppervlak met vertandingen volgens figuur 6.9: c = 0,50 en μ = 0,9
In de formule uit paragraaf 6.2.5 en de specificatie voor de classificatie van de ruwheid van het aansluitvlak is geen rekening gehouden met de delaminatie en excentrische ligging van de wapening. Om hier op in te spelen, wordt in VARCE-vraag 39 voorlopig geadviseerd de classificatie van het beton één klasse lager in te schatten en bij zelfverdichtend beton voor de classificatie voor het aansluitvlak van ‘zeer glad’ uit te gaan.
Detaillering plaatnaden
In bijlage F van NEN 13747 worden de mogelijke details bij de plaatnaad behandeld (fig. 2). Het in Nederland gebruikelijke detail a wordt, in dit informatieve deel van de norm, omschreven als enkel toepasbaar voor partiële verbindingen. Dit zijn verbindingen waaraan geen hoofdkrachtswerking kan worden ontleend. Hieruit volgt dat de standaardtoepassing van detail a niet zou moeten worden toegepast bij breedplaatvloeren met positieve momenten bij de plaatnaad.
Zoals in VARCE wordt benoemd, moet voor volledig constructieve verbindingen gebruik worden gemaakt van details b, c of d. Ervaring uit de praktijk leert dat details b en c lastig toepasbaar zijn in het normale productieproces van de breedplaat. Detail d lijkt daarom het meest voor de hand te liggen indien een afschuifkracht moet worden overgebracht bij de plaatnaad.
2. Mogelijke details bij de plaatnaad: (a) met extra wapeningsstaven opgenomen in het ter plaatse gestorte beton
(b) met wapeningsstaven die uitsteken uit de breedplaten
(c) met gebogen wapeningsstaven die uitsteken uit de breedplaten
(d) met extra, in de breedplaten verankerde wapeningsstaven
Ontwerpstrategieën
Als naar het artikel 6.2.5 (NEN-EN 1992-1-1) wordt gekeken, lijkt het logisch de capaciteit van het stortvlak te verhogen door de vloer volledig ruw uit te voeren. Zoals eerder beschreven, biedt dat echter geen oplossing. Er wordt dan namelijk voorbijgegaan aan het interne moment als gevolg van de excentriciteit tussen de plaatwapening en koppelwapening. Dit interne moment moet eveneens worden ondervangen om delaminatie en aldus een reductie van de afschuifcapaciteit te voorkomen.
Om tot een constructief veilige vloer te komen, kan aan de volgende oplossingsrichtingen worden gedacht:
- Het voorkomen van veldmomenten ter plaatse van plaatnaden door een slim gekozen plaatindeling. Let wel, hierbij moet worden gekeken naar de positie van de plaatnaad in relatie tot de dwarskracht. Vanzelfsprekend is het niet voor elk project mogelijk om hiermee positieve momenten bij plaatnaden te voorkomen.
- Het toevoegen van wapening op de plaat zodat positieve momenten bij plaatnaden volledig door deze wapening kunnen worden opgenomen. Hiervoor zal de wapening op de plaat tot voorbij de momentennulpunten moeten doorlopen. Nadeel bij deze benadering is de geringere hefboomsarm. Dit heeft tot gevolg meer benodigde wapening en een afname van stijfheid. De breedplaat wordt eigenlijk als een verloren bekistingsplaat toegepast.
Een voorbeeld hiervan is het ontwerpen analoog aan een strokenvloer (fig. 3). Door wapeningsbanen over steunpunten aan te brengen op de plaat kunnen plaatindelingen van breedplaten zo worden gekozen dat deze van strook naar strook overspannen. Bij deze benadering moet onderschatting van pons en ongewenste scheurvorming worden voorkomen. CUR-Aanbeveling 99 ‘Strokenvloeren’ geeft aanbevelingen hoe hier rekening mee kan worden gehouden.
- Het gebruik van artikel 6.2.5 (NEN-EN1992-1-1) in combinatie met verticale wapening (haarspelden) conform detail d, zorgt ervoor dat de trekcomponent uit het interne moment – die tot delaminatie kan leiden – wordt opgenomen (fig. 4). Deze uitstekende wapening bij de plaatnaad kan ook een aandeel hebben in de afschuifcapaciteit. De ruwheid en classificatie van het aansluitvlak die moet worden aangehouden, is uiteraard nog steeds punt van discussie en nader onderzoek. Nadenken over de mogelijke impact van toekomstige onderzoeksresultaten en een conservatieve benadering van de afschuifcapaciteit van het beton is daarom een must. Voor de wapening gelden de volgende aandachtspunten.
a. De tralieligger moet voldoende diep en goed verankerd zijn in de schil. Om de tralieligger tot de vloeispanning te kunnen belasten, zou deze op volledige sterkte moeten zijn gelast.
Veelal worden tralieliggers niet op basis van deze vereisten gedetailleerd en uitgevoerd. Het is daarom de vraag of de tralieliggers echt een significante constructieve bijdrage kunnen leveren. De verankeringslengte van de koppelwapening moet worden afgestemd op de meegenomen componenten die de afschuifkracht overbrengen. Concreet houdt dit in: verankeren na de uitstekende wapening.
b. De verankeringslengte van de koppelwapening moet beginnen achter het gebied waar het interne moment wordt opgenomen.
c. Detail d laat een verticale verankering van een schenkel zien. Beperkte vloerdikten kunnen ertoe leiden dat de benodigde verankeringslengte enkel met een haarspeld kan worden behaald.
3. Ontwerp volgens strokenvloeren
4. Principe doorsnede met extra haarspelden
Controle momentcapaciteit met toevoeging verticale wapening
Om de veiligheid van de vloeren te kunnen beoordelen, moet de momentcapaciteit bij de plaatnaad worden gecontroleerd. Hiervoor moeten de volgende zaken worden bepaald:
- het optredende moment bij de plaatnaad;
- de optredende afschuifkracht tussen druklaag en schil;
- de koppelwapening voor deze afschuifkracht;
- de afschuifkracht geleverd door het beton;
- de haarspelden ten behoeve van het interne moment;
- de wapening die het afschuifvlak doorkruist ten behoeve van de resterende afschuifkracht;
- de totaal benodigde haarspelden;
- toetsing robuustheid.
1. Bepaal het optredende moment bij de plaatnaad
Het optredende moment ter plaatse van de plaatnaad kan op verschillende manieren worden berekend. Later in dit artikel wordt de benadering met een FEM-plaatberekening toegelicht.
2. Bepaal de optredende afschuifkracht tussen druklaag en schil
In het aansluitvlak van de schil en druklaag moet een kracht worden overgebracht. De over te brengen kracht mag gelijk worden gesteld aan de kracht die in de wapening in de breedplaatschil aanwezig is 2).
VEd.adschuifvlak = MEd / z
3. Bepaal de koppelwapening voor deze afschuifkracht
Op basis van de eerder afgeleide afschuifkracht, kan de benodigde koppelwapening worden bepaald:
As = VEd.afschuifvlak / fyd
Bij het berekenen van de verankeringslengte van de koppelwapening gelden de volgende aandachtspunten.
- Om tot een goede aanhechting van de wapeningsstaaf te komen, moet de koppelwapening op dwarsstaven worden gelegd.
- Bij meerdere componenten (tralie en haarspeld) die de afschuifkracht overbrengen, zal de verankeringslengte, naast een toets van de totale verankeringslengte, per component naar ratio van het aandeel van de afschuifkracht moeten worden bepaald.
- Ten behoeve van het interne evenwicht zal de verankeringslengte beginnen bij de drukcomponent van het interne moment.
4. Bepaal de afschuifkracht geleverd door het beton
Op basis van een (evt. conservatieve) aanname voor de factor c (gekoppeld aan de classificatie van het beton), is de afschuifcapaciteit van het beton te bepalen:
VRd.c.afschuifvlak = c • fctd • b • l
In VARCE-vraag 39 wordt aanbevolen om bij het bepalen van het oppervlakte van het aansluitvlak voor de verankeringslengte geen grotere lengte te hanteren dan de overlappingslas l0 volgens 8.7.3 van NEN-EN 1992-1-1 met σsd = fyd. In het informatiedocument wordt aangegeven de te rekenen lengte te begrenzen op 50Ø 3).
Op basis hiervan is te adviseren niet meer dan l0 ≤ 50Ø aan meewerkende lengte mee te nemen.
Op basis van het betondeel wordt voor de benodigde capaciteit van het wapeningsdeel gevonden:
VRd.s.afschuifvlak = VEd.afschuifvlak • VRd.c.afschuifvlak
5. Bepaal de haarspelden t.b.v. het interne moment
De excentriciteit tussen de wapening in de schil en de koppelwapening zorgt voor een intern moment dat evenwicht maakt met een verticaal koppel (fig. 5). De exacte afstand tussen de trek- en drukcomponent van dit verticale koppel is afhankelijk van een aantal factoren en vraagt nader onderzoek.
Door voor het verticale koppel een arm aan te nemen, kan de benodigde wapening voor de trekcomponent worden bepaald. Geadviseerd wordt de hefboom a niet te groot aan te nemen om een onrealistische (gunstige) krachtswerking te voorkomen. Gedacht kan worden aan een maximale a ter grootte van de nuttige hoogte (d) van de vloer.
VEd.afschuifvlak • e = FEd.plaatnaad • a
Tevens moet rekening worden gehouden met de trekcomponent die ontstaat vanuit de kromming van de vloer. Om dit te doen is het te adviseren voldoende zware haarspelden te kiezen, zodat de samenhang tussen druklaag en breedplaatschil is gewaarborgd. Het is de vraag of een tralieligger langs de vloerrand hier voldoende in voorziet gezien de vaak beperkte verankering in de breedplaatschil. Indien de wapening in de breedplaatschil > Ø20 moet conform NEN-EN-1992-1-1 8.7.4.1 lid 3, de hoeveelheid haarspelden gelijk zijn aan de wapening in de schil. Overwogen kan worden ook bij kleinere staafdiameters deze richtlijn aan te houden.
5. Excentriciteit tussen de wapening in de schil en de koppelwapening zorgt voor een intern moment dat evenwicht maakt met een verticaal koppel
6. Bepaal de wapening die het afschuifvlak doorkruist t.b.v. de resterende afschuifkracht
In de formule uit 6.2.5 (NEN-EN-1992-1-1) fungeren de traliebenen als elementen die door de normaalkracht in de benen een afschuifsterkte hebben. De haarspeld langs de plaatnaad heeft op dezelfde manier een aandeel (fig. 6). Omdat de haarspeld een hoek van 90° maakt, wordt de afschuifcapaciteit van tralieligger en haarspeld als volgt bepaald:
VRd.s.afschuifvlak = Ast • fyd • (μ • sin αt + cos αt) + Ash • fyd • μ
De index t verwijst naar de tralieligger en h naar de haarspeld.
Let wel, CUR-Aanbeveling 086 voor bollenplaatvloeren schrijft slechts het gebruik van één van de twee traliebenen voor. Vraag is of deze traliebenen tot de maximale capaciteit kunnen worden belast of dat de (las)verbinding tussen diagonaal en langsstaaf eerder bezwijkt (zie ook de overweging ten aanzien van de verankering van de tralieligger in het voorgaande).
6. Wapening die het afschuifvlak doorkruist moet de resterende afschuifkracht opnemen
7. Bepaal de totaal benodigde haarspelden
De totale hoeveelheid benodigde haarspelden wordt gevonden uit:
As.haarspeld = As.plaatnaad + Ash
8. Toetsing robuustheid
Het is aan te bevelen om na bepaling van de afschuifcapaciteit met een risicoanalyse, de robuustheid van de gekozen uitwerking van het afschuifvlak te toetsen. Concreet kan dit inhouden het beschouwen van het aandeel dat de afzonderlijke componenten aan de totale afschuifcapaciteit bijdraagt. Deze controle heeft als doel te voorkomen dat één component (aandeel afschuifvlak, tralieligger en haarspeld) overheersend is in de totale afschuifcapaciteit. Indien een van de componenten overheersend is, moet kritisch worden gekeken naar de aannamen die zijn gedaan en de impact indien deze aanname ongunstiger uitvalt.
Voorbeeldberekening in FEM
Met een rekenvoorbeeld wordt toegelicht hoe de controle van een breedplaatvloer middels een FEM-plaatberekening in zijn werk kan gaan.
Het eerder beschreven stappenplan is verwerkt in een spreadsheet om de momentcapaciteit bij vooraf bepaalde configuraties voor de haarspeld te bepalen (fig. 8). Deze momentcapaciteiten zijn de in de FEM-plaatberekening gebruikte waarde voor de isolijnen.
Van de tralieligger zijn beide benen meegenomen waarbij de capaciteit beperkt is tot 50% van de vloeispanning.
In dit voorbeeld is gekozen de factor c op 0 te stellen. Er is dus geen afschuifcapaciteit tussen de betonnen stortvlakken gerekend. Deze keuze is gemaakt met het oog op robuustheid en ingegeven door het volgende:
- Het interne moment zorgt voor een trekspanning loodrecht op het aansluitvlak. Opgemerkt wordt dat dit een lokale trekspanning is, in tegenstelling tot de resulterende trekspanning zoals bedoeld in de toelichting van artikel 6.2.5 om c fctd op 0 te stellen.
- De keuze voor de hefboomsarm van het interne moment is niet onderbouwd met onderzoek.
- De bijdrage van de trekspanningen als gevolg van het krommen van de vloer worden niet meegenomen in het ontwerp van het afschuifvlak.
7. Fragment plaatindeling rekenvoorbeeld FEM-plaatberekening
8. Voorbeeld van spreadsheetberekening momentcapaciteit tralieligger en haarspeld Ø10-125
Berekende momentcapaciteit
De opneembare momentcapaciteit is berekend aan de hand van een spreadsheet (fig. 8). De uitgangspunten voor de spreadsheet zijn:
- diameter koppelwapening Ø12
- betonsterkteklasse C30/37
- vloerdikte 280 mm
Bij variatie van de haarspelden wordt aan momentcapaciteit gevonden:
- tralieligger met haarspeld Ø8-250 -> 20,0 kNm/m
- tralieligger met haarspeld Ø10-250 -> 25,3 kNm/m
- tralieligger met haarspeld Ø10-125 -> 40,1 kNm/m
Uitvoer plaatmodel
De uitvoer van de FEM-plaatberekening met de eerder berekende momenten als isolijnen geeft het resultaat van figuur 9.
Intepretatie
Het kan zijn dat er vanuit productie en/of uitvoering een maximum bestaat voor de diameter en hart-op-hartafstand van de haarspelden bij de plaatnaad. In dit voorbeeld zijn haarspelden Ø10-125 als maximum gesteld. In het witte gebied in figuur 9 is het optredende moment groter dan opneembaar met het gekozen maximum van de haarspelden. De plaatnaden in dit gebied vragen daarom een andere ontwerpstrategie. Het optredende moment wordt hier bijvoorbeeld opgenomen door wapening op de schil van momentennulpunt naar momentennulpunt.
9. Uitvoer FEM-plaatberekening rekenvoorbeeld
Conservatieve houding
Het optredende bezwijkmechanisme voor positieve momenten bij de plaatnaad van breedplaatvloeren vereist meer controles dan in het verleden. Rondom deze controles bestaan echter nog de nodige onzekerheden. In dit artikel zijn de onzekerheden en overwegingen benoemd om meer inzicht te geven in de materie. In afwachting van de resultaten uit lopend onderzoek (en eventuele vervolgonderzoeken), moet bij de detailengineering van breedplaatvloeren een conservatieve houding in acht worden genomen en aandacht worden behouden voor de robuustheid. Dit is nodig om ervoor te zorgen dat de constructieve veiligheid gewaarborgd blijft en uitgebreide herstelmaatregelen in de toekomst worden voorkomen.
Geraadpleegde bronnen
- Informatiedocument Onderzoek constructieve veiligheid breedplaatvloeren in bestaande bouwwerken opgeleverd na 1999. Rijswijk: Adviesbureau Hageman, 5 oktober 2017.
- Rapport 2017 R11127, Onderzoek naar de technische oorzaak van de gedeeltelijke instorting van de in aanbouw zijnde parkeergarage P1 Eindhoven Airport. Delft: TNO, 22 september 2017.
- Rapport 9663-1-0, Bezwijken parkeergarage Eindhoven Airport – Analyse naar de oorzaak. Rijswijk: Adviesbureau ir. J.G. Hageman, 25 september 2017.
- Bouwen aan constructieve veiligheid - Lessen uit instorting parkeergebouw Eindhoven Airport. Den Haag: Onderzoeksraad voor Veiligheid, oktober 2018.
- Varce 12 Detaillering aansluitvlak breedplaatvloeren, vraag 39 aansluitvlak breedplaatvloeren. Cement 2017/7.
- NEN-EN 1992-1-1:2005 - Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies - Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen.
- NEN 13747:2005 - Vooraf vervaardigde betonproducten - Breedplaatvloeren.
Reacties
Pim Meij - Meij Consulting Engineers 31 maart 2019 23:43
Overlappingslas ter plaatse van de plaatvoeg van een breedplaatvloer Bij de discussies die ten aanzien van de breedplaat tot nu zijn gevoerd is terecht veel aandacht besteed aan de capaciteit van het stortvlak nabij de voegen tussen de breedplaat en de opstorting waarbij het accent vooral lag op de reeds gerealiseerde breedplaatvloerconstructies. Bij het ontwerp nieuwe constructies dient bijzondere aandacht te worden besteed aan wat volgens de NEN-EN de benodigde lengte van de overlappingslas ter plaatse van de voeg in de breedplaat moet zijn maar ook aan de kanttekeningen die de betreffende norm hierbij maakt. Tot de introductie van de VB 92 werd de benodigde lengte van de overlapping bepaald op 1,25 x de verankeringslengte. In de NEN-EN is de verhoging van de laslengte ten opzichte van de verankeringslengte weer teruggekomen. De mate van de verhoging is afhankelijk van het percentage van het totaal van de aanwezige staven wat in dezelfde snede van een overlapping wordt voorzien. Bij een percentage van 100% is de verhoging van de laslengte ten opzichte van de verankeringslengte 50% (art. 8.7.3). De elkaar overlappende staven dienen dan wel in één en dezelfde laag te liggen (art. 8.7.2(4)). Bij de koppelwapening op een breedplaat is dit echter niet het geval en mag maximaal de helft van de wapening in één snede te worden gelast. Daar de afstand tussen achter elkaar liggende overlappingen 0,3 x lo dient te zijn en aan weerszijden van de voeg twee overlappingen achter elkaar moeten liggen zal de helft van de wapening over een lengte van 1,15 x lo en de andere helft 2,45 lo vanuit de voeg verankerd moeten zijn. lo is hierin de verankeringslengte x 1,4 daar 50% van de wapening op dezelfde plaats overlapt. Hierbij dan wel de overlappingslengte met niet 1x maar 2x de maaswijdte van de wapening verhogen. De krachtsoverdracht vindt ongeacht de lengte van de overlap plaats op beide uiteinden van de overlapping. De NEN-EN gaat uit van 1/3 lo uit het uiteinde gezien dat in dit gebied de dwarswapening aanwezig dient te zijn. In het midden van de overlap hebben beide staven dezelfde staalspanning. Om te voorkomen dat de gebieden van de krachtsoverdracht van beide overlappingen toch samenvallen zou de helft van de wapening in de breedplaat 1,15 x lo voor de voeg moeten stoppen. Voor koppelwapening Ø16 en een maaswijdte van 150 mm, zitten we ondertussen wel op een lengte van (2,45+0,4+1,15+0,4) x 30 x Ø16+2 x (1502+502)0,5 = 2430 mm, verspringend aangebracht. Dit is aanmerkelijk meer dan de benodigde lengte die tot 2012 nodig was. Daarbij gaat de NEN-EN, volgens art 8.7.4.1(2), er van uit dat er, in het vlak van de elkaar overlappende staven, dwarswapening aanwezig is op beide uiteinden van de overlappingslas. Het resultaat geeft aanmerkelijk meer overlappingslengte dan wat we tot 2012 en voor velen tot nu toe, gewend waren. Voordat we roepen dat de eurocode wel erg overdreven is moeten we, gezien wat er gebeurd is in Eindhoven, toch wat voorzichtig zijn. In de NB bij de NEN-EN wordt geen aandacht besteed aan de overlappingslassen, het lijkt erop dat we bij het opstellen van de NB even niet goed hebben opgelet. Wanneer we van mening zijn (kunnen aantonen) dat de overlappingslassen minder lang mogen zijn dan zal dit in de herziene NB moeten worden aangegeven of in de certificaten van de vloeren regels hieromtrent moeten worden opgenomen. In de norm art .8.7.2 worden een aantal kanttekeningen gemaakt die bij het ontwerp nadere aandacht vragen. ? de overdracht van de krachten van de ene staaf naar de volgende verzekerd is; De overdracht vindt plaats doordat de in de ene staaf een drukkegel wordt opgebouwd die haar reactie zoekt in de drukkegel van de andere staaf. De drukkegel wordt rondom de staaf gevormd. Elke onderbreking van de drukkegel heeft invloed op de capaciteit van de overlapping, dus ook bijvoorbeeld leidingen die bovenop de koppelwapening liggen. Indien de elkaar overlappende staven niet naast elkaar ligger zal de drukkegel onder een hoek optreden waardoor een trekkracht in dwarsrichting ontstaat. Bovendien treedt er, door de vorm van de kegel, een splijtkracht op welke of door de treksterkte van het beton of door dwarswapening dient te worden opgenomen. De splijtkracht heeft, uitgaande van een spreiding van de drukkegel onder een hoek van arctan 2/3, een grootte van 1/6 van de kracht in de staaf. Dit is minder dan wat de norm aangeeft als benodigde dwarswapening ? er geen afspatten van het beton in de buurt van de verbindingen optreedt; Voor de koppelwapening op de plaat is dit niet het geval. ? er geen grote scheuren optreden die de prestatie van de constructie nadelig beïnvloeden; Scheurvorming in de snede, waar de krachtsoverdracht plaats vindt, doorsnijdt ook de drukkegel hiervan. Door een scheur kan geen druk worden overgedragen waardoor de drukkegel zich niet volledig kan ontwikkelen hetgeen de capaciteit van de overlapping nadelig beïnvloed. De scheurafstand is hierin bepalend waarop de trekspanning in de wapening in tegenstelling tot de scheurwijdte geen invloed heeft. Dit is dan ook de reden waarom wordt geadviseerd om de overlappingslassen niet ter plaatse van de maximaal optredende momenten aan te brengen. Enig onderzoek naar de invloed van de scheurvorming op de capaciteit van de overlappingslas zal moeten plaats vinden. Als aanzet hiervoor heb ik op Linkedin heb ik enige tijd geleden over de nadelige invloed van de scheuren hierop een bijdrage geplaatst. 31-3-2019, Pim Meij
Sander Pasterkamp - TU Delft / Pieters Bouwtechniek 05 februari 2019 15:18
Een interessant artikel waarin nuttige aanbevelingen worden gedaan. Ik heb er wel een paar opmerkingen op. In bijlage F.2 van NEN 13747 worden de mogelijke details bij de plaatnaad behandeld (fig. 2). In het artikel wordt gesteld dat het in Nederland gebruikelijke detail a in dit informatieve deel van de norm wordt omschreven als enkel toepasbaar voor partiële verbindingen. De letterlijke tekst luidt: "Examples of reinforcement details between adjacent floor plates are shown in Figure F.1. Where partial or total mechanical continuity across the connection is to be relied upon, the relevant details from the design criteria may be adopted and detailed." Dus ook detail b, c en d moesten bij grote buigende momenten al door de ontwerper worden aangepast zodanig dat aan alle normen wordt voldaan. Bij de bepaling van de benodigde koppelwapening in het artikel wordt ervan uitgegaan dat de kracht in de koppelwapening gelijk is aan de kracht in de plaatwapening. Dat klopt niet helemaal: de koppelwapening heeft een kleinere hefboomsarm en dus een grotere kracht. De in het informatiedocument genoemde begrenzing van de verankeringslengte tot 50 ø is gerelateerd aan de toets van 0,4 N/mm² voor de schuifspanning in bestaande breedplaatvloeren volgens het toetsingsprotocol, en komt voort uit de opzet van de proeven bij de TUE in 2017 waar dit de toegepaste verankeringslengte was. De toetsingscriteria bij nieuwbouw met haarspelden en tralieliggers zijn echter anders, zodat de begrenzing tot 50 ø daarvoor niet relevant is. Persoonlijk ben ik een groot voorstander van haarspelden of beugels langs de plaatrand in voorkomende gevallen (al is het vermijden van het probleem door het aanpassen van het legplan nog beter). Leveranciers stribbelen echter nogal eens heftig tegen, omdat dit moeilijk te maken is bij hun huidige productieprocessen. Ik wil de breedplaatleveranciers uitdagen om hier wat meer opbouwend en creatief mee om te gaan. Njet is echt geen optie meer.