Invloed DPC-folie op schuifsterkte1200978Invloed DPC-folieop schuifsterkteVochtschermen in gemetselde wanden worden doorgaansmet een DPC-folie gerealiseerd. De dwarskrachtcapaciteitvan de wand neemt hierdoor echter aanzienlijk af. In Euro-code 6 is voorgeschreven dat de schuifsterkte moet wordenbepaald door middel van proeven. Als alternatief kangebruik worden gemaakt van een formule op basis van deinitiële schuifsterkte fvkoen de Coulombse wrijving. Dewaarde van fvkomoet worden bepaald uit experimenteelonderzoek, uit een database van proefresultaten of uit tabel3.4 in EC6. Of de vereenvoudigde berekeningsmethode ookvan toepassing is op metselwerk met DPC-folie is niet expli-ciet vermeld. Om meer duidelijkheid te brengen in dezeproblematiek is aan de TU Eindhoven een experimenteelonderzoek verricht.Proefresultaten metselwerk geëvalueerdIn het experimentele onderzoek zijn de mechanische eigen-schappen van baksteen metselwerk met en zonder DPC-folieonderling vergeleken. Er werden 6 series van elk 4 kleinemetselwerkproefstukken beproefd respectievelijk volgens EN1052-3 (zonder DPC-folie) en EN 1052-4 (met DPC-folie).Voor seismisch belast metselwerk zijn deze proeven in principeniet van toepassing [2].ProefstukkenDe Europese normen bepalen dat het afschuifvlak tussen de400 en 700 mm lang moet zijn en dat de hoogte-breedtever-houding groter moet zijn dan 2. Bovendien moet minimaal éénstootvoeg per laag aanwezig te zijn. De proefstukken waren 2stenen lang en 5 lagen hoog (430 x 300 x 96 mm3, zie fig. 1). Demortel was een droge pre-mixed mortel van sterkteklasse M 7.5- type II/III, volgens de Nederlandse norm NEN 3835:1991. Deexperimenteel bepaalde gemiddelde druksterkte bedroeg14 N/mm2, wat overeenstemt met een sterkteklasse M10-M20volgens tabel 3.4 in EC6. Voor de gemiddelde treksterkte werdeen waarde van 3,7 N/mm2gemeten.De DPC-folie werd tussen twee lagen mortel gelegd met eentotale dikte van 12,5 mm. Als DPC-folie is een polyethyleenfolie van het type DIBA gebruikt met een dikte van 500 µm eneen breedte van 100 mm. Om de ruwheid van het oppervlak tevergroten had de folie aan beide zijden een gewafelde structuur(ribbels van 40 x 10 mm, zie foto 2). De proefstukken zijndirect na het vervaardigen afgedekt met plastic, om uitdrogentijdens het verharden te voorkomen. Door het aanbrengen vanvier natte stenen bovenop elk proefstuk werd een voorbelastingvan 4,0 x 10-3N/mm2geïntroduceerd.Invloed DPC-folie op schuifsterkte 79300mm430 mm 430 mmDPC-laag1 1 162233536Fpi/21Fpi/2Fi1 231 Proefstukken met voorbelasting(bakstenen: 206 x 96 x 50 mm3)2 Schema van de proefopstelling3 Foto DPC-folie met gewafeld oppervlakProefopstellingDe opstelling werd gebouwd met HE160B staalprofielen ineen Schenk-Trebel 100 kN drukbank. De voordruk werdaangebracht met twee hydraulische cilinders (4 ton, 15 mmuitslag), die werden aangestuurd met een handpomp. Deproefstukken werden 90ogedraaid in de opstelling geplaatst,conform EN 1052-3:2002 (fig. 3 en foto 4 en 5). Ter vergelij-king werden de proefstukken met DPC-folie ook volgens dezenorm beproefd.Uitvoering proevenDe proefstukken zijn tussen de 2 en 38 dagen na vervaardigenbeproefd. Voor drie verschillende voorspanniveaus (ongeveer0,2, 0,6 en 1,0 N/mm2) werd een kracht-vervormingdiagrambepaald (fig. 6). De schuifspanning werd verhoogd met onge-veer 0,2 N/mm2per minuut terwijl de vervorming continuwerd gemeten met een LVDT.Na een aanloopfase neemt de dwarskrachtcapaciteit tot aan deeerste scheurvorming nagenoeg lineair toe. Bij de proefstukkenmet DPC-folie neemt de opneembare schuifkracht niet meertoe na scheurvorming (fig. 6a), wat wijst op een beperkte hech-ting tussen mortel en DPC-folie. In deze fase blijft de belastingconstant bij toenemende vervorming, die overeenkomt met dewrijvingsweerstand tussen de mortel en de DPC-folie. Hetmetselwerk zonder DPC-folie (fig. 6b) laat een verderetoename van de belasting na de eerste scheur zien, tot detweede en derde scheur.ProefresultatenPer proefstuk werd de wrijvingsweerstand (ffriin N/mm2), deschuifsterkte (fviin N/mm2) en de voorspanning (fpiin N/mm2)berekend:ffri =Ffri_____2 · Ai, fvi =Fi;max_____2 · Aien fpi =Fpi___Aiwaarin:Aiis doorsnede van het proefstuk [mm2]Ffriis wrijvingsweerstand gemeten tijdens de proef [kN]Fi;maxis de maximale kracht gemeten tijdens de proef [kN]Fpiis voordruk [kN]In tabel 1 is een overzicht gegeven van de gemiddelde waardevan de gemeten wrijvingsweerstand en schuifsterkte voor deproefstukken met en zonder DPC-folie.ir. Gabi Bertram,Leerstoel SteenconstructiesTU Eindhovenprof.ir.-arch. Dirk MartensLeerstoel SteenconstructiesTU Eindhoven, Bureau DirkMartens bvba, Zingem (B)Tabel 1 Gemiddelde waarde van de schuifsterkte (fv) en dewrijvingsweerstand (ffr)DPC-materiaalvoorspanning fp[N/mm2]schuifsterkte fv[N/mm2]wrijvingsweerstand ffr[N/mm2]#nee 1,0 1,12 2,0 40,6 0,91 1,5 50,2 0,52 0,6 4ja 1,0 0,48 0,9 40,6 0,36 0,6 40,2 0,17 0,2 4Invloed DPC-folie op schuifsterkte12009804 5Deze formule mag worden gebruikt voor metselwerk metmortel voor algemene toepassing, lijmmortel en lichtgewichtmortel voor zover de stootvoegen volledig zijn gevuld. Of dezeformule ook mag worden toegepast voor metselwerk met DPC-folie is niet aangegeven. Wel is vermeld dat voor dergelijkmetselwerk de karakteristieke initiële schuifsterkte moetworden bepaald volgens EN 1052-4 en voor metselwerk zonderDPC-folie volgens EN 1052-3. Bovendien is bepaald dat, bijontbreken van proeven, de initiële schuifsterkte ook magworden bepaald uit een databestand met proefresultaten of uittabel 3.4 van EC6. Ook bij deze methode wordt metselwerk metDPC-folie niet expliciet uitgesloten.In tabel 3.4 van EC6 wordt voor de initiële schuifsterkte (fvko)van baksteen metselwerk met een mortel voor `algemeengebruik' en sterkteklasse M10-20 een waarde van 0,3 N/mm2gevonden, wat resulteert in:fvk= 0,30 + 0,4 · sdIn figuur 8 zijn verschillende relaties voor de karakteristiekeschuifsterkte (fvk) als functie van de voorspanning weergegeven.Zoals mag worden verwacht is voor metselwerk zonder DPC-folie de initiële schuifsterkte (fvko) bepaald uit de tabel in EC6lager dan de experimenteel bepaalde waarde (0,41 N/mm2).Ook de wrijvingscoëfficiënt in de vergelijking van EC6 is eenconservatieve waarde (0,4) vergeleken bij de testresultaten(0,5). Dit geldt niet voor metselwerk met een DPC-folie waarbijde wrijvingscoëfficiënt uit de proeven 0,31 bedraagt. Dit bete-kent dat voor dergelijk metselwerk de formule in EC6 geenveilige benadering is en dus niet mag worden toegepast. Ermoet worden opgemerkt dat voor DPC-materiaal met gladdeoppervlaktestructuur de resultaten nog ongunstiger zullen zijn.Voor de evaluatie van de testresultaten zijn de individueleschuifsterkten voor de verschillende voorspanningen uitgezet(fig. 7) en zijn de trendlijnen bepaald door middel van lineaireregressie-analyse.Volgens NEN 1052-3 en 1052-4 is de karakteristieke waardevan de initiële schuifsterkte fvko:fvko= 0,8 fvoen is de karakteristieke hoek van interne wrijving akbepaalduit:tan ak= 0,8 tan a.waarin:fvkois bepaald uit de trendlijn voor een voorspanning gelijkaan nultan a is de richtingscoëfficiënt van de trendlijnDe karakteristieke waarden en de vergelijkingen van de trend-lijnen zijn weergegeven in tabel 2 en figuur 8.EvaluatieVolgens EC6 moet de karakteristieke schuifsterkte in principeworden bepaald door middel van proeven. Omdat het nietmogelijk is om voor elke situatie proeven uit te voeren is tevensde mogelijkheid geboden om de fvkte berekenen aan de handvan de volgende formule:fvk= fvko+ 0,4 · sd0,065 fben fvltwaarin:fvkois de karakteristieke initiële schuifsterktefvkis de karakteristieke schuifsterktesdis de rekenwaarde van de drukspanning loodrecht op deafschuifrichtingfbis de druksterkte van de stenenfvltis de grenswaarde voor fvkbepaald in de nationale bijlageTabel 2 Trendlijnen voor fven fvk(volgens EN 1052-3 en 1052-4)DPC-materiaal fv0[N/mm2] tan a [-] trendlijn fv[N/mm2] fvko[N/mm2] tan ak[-] trendlijn fvk[N/mm2]nee 0,51 0,63 0,51 + 0,63 · fpi0,41 0,50 0,41 + 0,50 · fpija 0,10 0,38 0,10 + 0,38 · fpi0,08 0,31 0,08 + 0,31 · fpiInvloed DPC-folie op schuifsterkte 12009 810010 20bankverplaatsing [mm]kracht[kN] 204060801000010 20bankverplaatsing [mm]kracht[kN]2040608010000,20,40,60,811,21,40 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2fpi voorspanning [N/mm2]fvischuifsterkte[N/mm2]met dpczonder dpclineair (met dpc)lineair (zonder dpc)fvo;zonderfvo;metaazondermet00,20,40,60,811,21,40 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2voorspanning [N/mm2]schuifsterkte[N/mm2]metingen zonder dpctrendlijn proeven zonder dpcfvk NEN-EN 1052-3 zonder dpcfvk EC6 vergelijking + tabel zonder dpcmetingen met dpctrendlijn proeven met dpcfvk NEN-EN 1052-4 met dpcfvk voorstel ondergrens met dpc6a86b94 Introductie van de voordruk enLVDT in de proefopstelling5 Introductie schuifbelasting inde proefopstelling6 Vervorming van de proefstuk-ken onder afschuivinga proefstuk met DPCb proefstuk zonder DPC7 Grafiek van de individuele testsen de trendlijnen8 Trendlijnen voor de karakteris-tieke schuifsterkte (fvk)Ondergrens met DPC-folieOm niet steeds proeven te moeten uitvoeren voor de bepalingvan de schuifsterkte voor metselwerk met DPC-folie, is het nuttigom een formule op te stellen die een ondergrens vormt voor dewerkelijke schuifsterkte. Op basis van dit onderzoek kan voorDPC-folies van het type DIBA met gewafelde structuur, aange-bracht tussen twee mortellagen met sterkteklasse M10-M20, devolgende ontwerpformule worden voorgesteld (fig. 8):fvk= 0,25 · sdDit betekent dat de initiële schuifsterkte moet worden verwaar-loosd en dat enkel kan worden gerekend op de wrijving tussenmortel en DPC-folie. De waarde van de wrijvingscoëfficiëntmoet voor elk type folie experimenteel worden bepaald voorverschillende mortelsterkteklassen.Om verkeerd gebruik van de ontwerpregels in EC6 te voorko-men, is het aangewezen om bij de eerstvolgende herziening vandeze Europese norm een clausule op te nemen, waarin duide-lijk wordt vermeld dat bij ontbreken van proefresultaten devergelijkingen 3.5 en 3.6 uit de norm niet van toepassing zijnvoor metselwerk met DPC-folie. FI LITERATUUR1 Martens, D.R.W., Chapter 1, Typicalmasonry wall enclosures in Belgiumand the Netherlands. EnclosureMasonry Wall Systems Worldwide,2006.2 CEN, EN 1996-1-1:2005, Eurocode 6- Design of masonry structures - Part1-1: General rules for reinforced andunreinforced masonry structures. 2005.3 Trajkovski, S., Totoev Y.Z., Shear Strengthof Masonry Including Damp Proofcourse: Experimental Determination atDifferent Strain Rates. Proceedings ofthe 6thInternational Masonry Confer-ence, Nº 9, London, November 2002.4 CEN, EN 1052-3:2002, Methods of testfor masonry - Part 3: Determination ofinitial shear strength. 2002 .5 CEN, EN 1052-4:2000, Methods of testfor masonry - Part 4: Determination ofshear strength including damp proofcourse. 2000.6 NEN, NEN 3835:1991, Mortels voormetselwerk van stenen, blokken ofelementen van baksteen, kalkzand-steen, beton en gasbeton. 1991.7 Martens, D.R.W., Bertram G., Shearstrength of clay brick masonry includ-ing damp proof course. Proceedings14thIB2MaC, Sydney 2008.