Resultaten van onderzoek naar het gedrag van breedplaatvloeren zijn recent bekend geworden [1]. Het onderzoek heeft geresulteerd in rekenregels die gebruikt kunnen worden voor de beoordeling van bestaande breedplaatvloeren waarbij sprake is van primaire krachtsafdracht over een doorsnede ter plaatse van de naad tussen twee breedplaten. Dit artikel geeft een samenvatting van het rapport.
Rekenregels
beoordeling bestaande
breedplaatvloeren
Resultaten van onderzoek naar het gedrag van breedplaatvloeren zijn recent
bekend geworden [1]. Het onderzoek heeft geresulteerd in rekenregels die gebruikt kunnen worden voor de beoordeling van bestaande breedplaatvloeren waarbij
sprake is van primaire krachtsafdracht over een doorsnede ter plaatse van de naad tussen twee breedplaten. Dit artikel geeft een samenvatting van het rapport.
Resultaten onderzoek constructieve veiligheid in bestaande utiliteitsgebouwen
30? CEMENT 04 2019
positief
moment positief
moment
breedplaat naad wapening in de breedplaattralieligger
druk
trek druk
trek
druklaag
koppelwapening
Naar aanleiding van de gedeelte-
lijke instorting van de in aan -
bouw zijnde parkeergarage bij
Eindhoven Airport in 2017 is een
onderzoek uitgevoerd naar de
constructieve veiligheid van
bestaande breedplaatvloercon -
structies,
waarbij in de richting haaks op
de naden tussen twee breedplaten sprake is
van een primaire krachtsoverdracht. Er
ontstaat hierbij een kritisch vloerdetail
(fig. 1) als aan beide volgende voorwaarden
wordt voldaan:
1 Er ontstaat een positief moment en een
eventuele dwarskracht bij de naad ten
gevolge van de primaire krachtsafdracht.
2 De weerstand tegen dat moment wordt
ontleend aan koppelwapening die haar
krachten over moet dragen op in de breed -
platen opgenomen wapening.
Mede door de eigenschappen van het aan -
sluitvlak tussen de breedplaat en de dru -
klaag, kan de beoogde overdracht van trek -
krachten tussen de koppelwapening en de
in de breedplaat opgenomen wapening niet
altijd goed plaatsvinden. In die gevallen zal
vloei van de wapening niet worden bereikt.
Het bezwijken ontstaat nadat in het aan -
sluitvlak, tussen beide lagen wapening (kop-
pelwapening en breedplaatwapening), een
horizontale scheur ontstaat. Het niveau van
de bezwijklast van dit mechanisme kan sig -
nificant lager zijn dan de weerstand beno-
digd voor vloeien, waarvan tijdens het ont-
werp van de vloer is uitgegaan.
Experimenteel onderzoek
in de literatuur
In de literatuur zijn verscheidene publica -
ties bekend waarin de momentweerstand
van het eerder beschreven kritische detail is onderzocht. Hieruit blijkt dat het bezwijk
-
mechanisme dat bij de parkeergarage Eind -
hoven Airport is opgetreden, eerder al bij
experimenten is gevonden. Het eerste
onderzoek uit 2003, uitgevoerd op de Tech -
nische Universiteit van Denemarken [2] [3],
is uitgevoerd op breedplaten met gewichts-
besparende elementen van het type Bubble-
Deck. Hierbij zijn tien proefstukken van een
vloer met een hoogte van 280 mm, voorzien
van koppelwapening Ø8-150, met een lengte
van 700 mm, beproefd in een vierpuntsbuig -
proef. Van de vloer zijn twee typen beproefd:
één waarbij op 250 mm vanaf de naad een
ladderligger de breedplaat en de druklaag
verbindt en één waarbij deze ladderligger
wel aanwezig is maar buiten het gebied van
de koppelstaven is geplaatst. Bij beide typen
haalt één van de vijf proefstukken een
niveau dat overeenkomt met het bereiken
van de vloeigrens van de wapening. Bij de
overige proefstukken wordt dat niveau niet
gehaald. Bij alle proefstukken ontbreekt het
aan voldoende ductiel bezwijkgedrag. Bij de
proefstukken met een ladderligger in het
gebied van de koppelstaven, kan na de
terugval van de weerstand nog wel een sterk
gereduceerd niveau worden vastgehouden
(fig. 2). Dit niveau is echter zo laag dat in de
regel dit onvoldoende is om de voorgeschre-
ven belastingen te weerstaan.
1 Kritisch vloerdetail
PROF.IR.
SIMON WIJTE
Directeur
Adviesbureau Hageman T U/e
IR. GERRIE DIETEREN
Senior Adviseur
Constructieve Veiligheid TNO
auteurs
1
CEMENT 04 2019 ?31
0 5
1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
3
5
4
0
4
5
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
midden [mm]
midden [mm]
be\fastnin\b [kN]
Nr. 1N r. 2N r. 3N r. 4N r. 5
0 5
1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
3
5
4
0
4
5
5
0
be\fastnin\b [kN]
Nr. 6
N r. 7
Nr. 8
N r. 9
N r. 1 0
0
5
1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
3
5
4
0
4
5
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
midden [mm]
midden [mm]
be\fastnin\b [kN]
Nr. 1
N r. 2
N r. 3
N r. 4
N r. 5
0 5
1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
3
5
4
0
4
5
50
be\fastnin\b [kN]
Nr. 6Nr. 7Nr. 8Nr. 9Nr. 1 0
2 Last vervormingsgedrag DTUproeven: (a) met ladderligger [2] en (b) zonder?3 (a) Last vervormingsgedrag proefstuk 23,
24 en 25, (b) toename van de wijdte van de scheur in het aansluitvlak bij proefstuk 23 (de positie van de diverse opnemers is in foto 4 weergegeven) en (c) toename van wijdte van de naad tussen de breedplaten van proefstuk 23
Aanvullend experimenteel
onderzoek
Om te komen tot voldoende onderbouwde
rekenregels waarmee bestaande
constructies in Nederland kunnen worden
beoordeeld, was aanvullend experimenteel
onderzoek nodig. Uiteindelijk zijn uit vijf
onderzoeken, waarbij testen zijn uitgevoerd,
resultaten voor nadere analyse beschikbaar
gekomen. Het eerste van deze vijf is al in
2017 uitgevoerd. De overige onderzoeken
zijn allemaal in 2018 uitgevoerd. De vijf
onderzoeken waren:
onderzoek naar de oorzaak van de gedeel -
telijke instorting van de parkeergarage [5];
onderzoek naar het gedrag van
Cobiax-vloeren [6];
Er is ook literatuur beschikbaar, bijvoor-
beeld van Lundgren [4], waarbij wel het
beoogde bezwijkmechanisme (vloeien kop-
pelwapening) wordt gevonden. Het toege-
paste wapeningspercentage was in dat geval
wel lager dan in Nederland in de praktijk
wordt toegepast. Andere onderzoekers
onderzochten ook elementen waarbij tralie-
liggers nabij de naad aanwezig waren. Het
bezwijkgedrag was hierbij in het algemeen
meer ductiel.
Geconcludeerd moet worden dat de
wijze waarop het kritische detail in Neder-
land is uitgevoerd, bijvoorbeeld met relatief
veel koppelwapening maar met tralieliggers
op een grote afstand vanaf de naad, nog
maar beperkt is onderzocht.
2a
3a
2b
3b
32? CEMENT 04 2019
0
51 10
21
300
351
0 54 630 35343 36
789midemn[]b\f
asst\b8kNk9Nn[rr\f
5.
54
51
0
51 10
21
300
351
040 041340341540541 40 41640
789midemn[]b\f
east8\bkNr.mtn[\f
iN9]en3\btasmen3iN9]en5\btasmen5
De proefstukken zijn zo ontworpen dat vloei
van de koppelwapening maatgevend is
boven vloei van de wapening die in de
breedplaten is opgenomen. Als vloei van de
koppelwapening wordt bereikt, gaat ook dit
vaak gepaard met het optreden van scheur-
vorming in het aansluitvlak maar wordt de
tralieligger niet uit de breedplaat getrokken.
gedrag proefstuk 23:
uittrekke\f tralieligg\ier uit
breedplaat
Het verloop van de proeven is
met enige nuance, voor een groot deel gelijk.
Voor het representatieve proefstuk 23 zijn in
figuur 3 grafieken gegeven die het gedrag
van het proefstuk tonen. Uit het last-vervormingsgedrag
(fig. 3a) blijkt dat het lineaire gedrag van het
proefstuk eindigt als een belasting van
40 kN is bereikt. Het proefstuk bezwijkt bij
een vijzellast van 102 kN. Het bezwijkmo-
ment is circa 78% van het bezwijkmoment
waarbij het vloeien van de koppelwapening
wordt bereikt. In de grafiek met het last-ver-
vormingsgedag zijn ook de vervormingen
van de identieke proeven 24 en 25 beschre-
ven. Het blijkt dat het vervormingsgedrag
van de drie proefstukken goed overeen -
komt. Bij het opvoeren van de belasting ont-
staat bij de naad tussen de breedplaten al
snel een scheur in het aansluitvlak. Dit blijkt
onderzoek naar het gedrag van massieve
breedplaten met traditioneel beton [7];
onderzoek naar het gedrag van massieve
breedplaten met zelfverdichtend beton [8];
onderzoek naar het gedrag van versterkte
breedplaten [9].
Er zijn dus verschillende soorten breed -
plaatvloeren onderzocht. In [1] is gerefe-
reerd aan 51 proefstukken die aanvullend
op de beschikbare literatuur zijn beproefd.
Hierbij zijn diverse zaken gevarieerd, zoals:
diameter, hoeveelheid en lengte van de
koppelwapening;
positie en diepte van de tralieligger;
vloerhoogte en dikte van de breedplaat;
druksterkte van het beton (breedplaat en
druklaag);
gebruik van gewichtsbesparende elemen -
ten;
soort beton (traditioneel of zelfverdich -
tend);
afwerking van de breedplaat (wel of niet
bewerkt).
bez\bijkvorme\f Bij de experimenten
zijn twee bezwijkvormen waargenomen:
1 bezwijken van het aansluitvlak tussen de
breedplaat en de druklaag, waarbij uiteinde-
lijk de tralieligger uit de breedplaat wordt
getrokken;
2 vloei van de koppelwapening.
Er zijn twee
bezwijk
vormen: 1) het
bezwijken van
het aansluit
vlak tussen de
breedplaat en
de druklaag,
waarbij de
tralieligger uit
de breedplaat
wordt getrok
ken, of 2) vloei
van de koppel
wapening
3c
CEMENT 04 2019 ?33
fh
fi? ?fh
fb?
fffhfh fffi?
fh fffi fl?
Th
\f
\b\f\b \
\f\b
\f\b \f
uit de toename van de scheurwijdte in het
aansluitvlak dat in figuur 3b zichtbaar is.
Het ontstaan van de scheur valt samen met
de eerste afwijking van het lineaire vervor-
mingsgedrag. Bij het toenemen van de
belasting neemt de wijdte en de lengte van
de scheur toe. De scheurwijdte is bij de
experimenten op twee locaties gemeten,
dicht bij de naad (positie 1) en op een
afstand van circa 400 mm vanaf de naad
(positie 2) (foto 4). Deze laatste locatie is
nabij de eerste tralieligger. Het blijkt dat tij-
dens de toename van de belasting uiteinde-
lijk ook daar een scheur in het aansluitvlak
ontstaat. Proefstuk 23 is uiteindelijk aan de
rechterzijde bezweken, hetgeen mede blijkt
uit de toename van de scheurwijdte bij
rechts 2, de opnemer op 400 mm vanaf de
naad, nabij de tralieligger.De verandering van de wijdte van de
naad tussen de twee breedplaten vertoont
een gedrag dat vergelijkbaar is met de toe-
name van de scheurwijdte (fig. 3c). Net vóór
het bezwijken van het proefstuk is de wijdte
van de naad met bijna 4 mm toegenomen.
Het proefstuk bezwijkt als de tralieligger uit
de breedplaat wordt getrokken en de scheur
in het aansluitvlak zich doorzet tot het einde
van de koppelwapening en daarna verticaal
omhoogloopt.
gedrag proefstuk 50: t\bee mecha -
\fisme\f bij bez\bijke\f aa\fsluitvlak
Bij proefstuk 50 is een specifiek gedrag
zichtbaar dat meer aanwijzingen geeft over
het bezwijkgedrag van het aansluitvlak.
Proefstuk 50 is een proefstuk dat wat betreft
geometrie gelijk is aan de proefstukken die
in het kader van het 'Eindhoven Airport
onderzoek' zijn beproefd.
Het last-vervormingsgedrag van de proef is
getoond in figuur 5a. Het blijkt dat het
proefstuk zich stijf gedraagt en eerst rela -
tief veel weerstand heeft. Na het bereiken
van de maximale last van 227 kN, valt de
weerstand terug tot een niveau van circa
122 kN, het niveau dat ook bij het 'Eindho-
ven Airport onderzoek' werd gevonden. Als
naar het scheurgedrag van het proefstuk
wordt gekeken (fig. 5b), valt op dat de
scheurwijdte tot het bereiken van de maxi -male weerstand, vergeleken met veel
andere proeven, beperkt is. Aan de linker-
zijde van het proefstuk blijft de scheur-
wijdte zelfs nagenoeg gelijk aan nul. De
scheurontwikkeling aan de rechterzijde van
het proefstuk is op enige afstand van de
naad (rechts 2 in fig. 5b) ook beperkt. Het
terugvallen van de weerstand gaat gepaard
met een toename van de scheurwijdte in
het aansluitvlak. Foto 6 toont het proefstuk
ná het terugvallen van de weerstand maar
vóór het feitelijke bezwijken. Het blijkt dat
de scheur in het aansluitvlak al doorloopt
tot voorbij de tralieligger, die op 375 mm
vanaf de naad is aangebracht, en aan het
einde van de koppelwapening zelfs al iets
omhoogloopt. In deze situatie is evenwicht
uitsluitend nog mogelijk als de tralieligger
de druklaag en de breedplaat met elkaar
verbindt. Uiteindelijk bezwijkt het proefstuk
volledig als de tralieligger uit de breedplaat
wordt getrokken.
Uit het gedrag bij dit proefstuk is te herlei
-
den dat er twee mechanismen zijn die opge-
treden moeten zijn voordat het uiteindelijke
bezwijken plaatsvindt, namelijk:
de schuifsterkte van het aansluitvlak
wordt overschreden;
de uittreksterkte van de tralieliggers
wordt overschreden.
Rekenregels
Op basis van de beschikbare experimentele
resultaten zijn voor beide mechanismen
rekenregels afgeleid. Deze rekenregels zijn
zo opgesteld dat een bovengrens voor de
trekkracht in de koppelwapening, die bepa -
lend is voor de momentweerstand van de
beschouwde doorsnede, wordt gevonden. Bij de uitgevoerde proeven, waarbij
de bovenzijde van de breedplaten vaak niet
bewerkt en dus glad was, is het afschuiven
van het aansluitvlak vaak opgetreden vóór-
dat uiteindelijk de tralieliggers uit de
breedplaat werden getrokken. Het bereiken
van de schuifsterkte van het aansluitvlak is
bij de interpretatie van de proefresultaten
gekoppeld aan het plotseling toenemen van
de scheurwijdte van het aansluitvlak en ligt
bij de niet-bewerkte breedplaten in het
algemeen lager dan de uiteindelijke bezwij-
klast.
Op basis van
de beschikbare
experimentele
resultaten
zijn voor
beide bezwijk
mecha nismen
rekenregels
afgeleid
34? CEMENT 04 2019
4 Proefstuk 23 na het bezwijken?5 (a) Lastvervormingsgedrag proefstuk 50 en
(b) toename van de wijdte van de scheur in het aansluitvlak bij proefstuk 50
co\ftrole schuifsterkte aa\fsluit -
vlak
Voor de schuifsterkte van het aan -
sluitvlak zijn de rekenregels (1) en (2) opge-
steld. Deze zijn gebaseerd op de vergelijking
voor de schuifsterkte van een aansluitvlak
volgens een draft van de op dit moment in
ontwikkeling zijnde Eurocode. Uit de ana -
lyse van de proeven bleek dat voor de bepa -
ling van de weerstand, het aansluitvlak
gedefinieerd moet worden als het oppervlak
waarover de koppelwapening achter de eer-
ste tralieligger doorloopt. Dit omdat, zoals eerder beschreven bij proefstuk 23, er al bij
een laag belastingsniveau een scheur tussen
breedplaat en druklaag ontstaat. De tralie
zorgt ervoor dat nabij en achter de tralie de
scheurwijdte beperkt blijft. Met dit geredu
-
ceerde gebied bleek dat de proeven met de
vermelde Eurocode-rekenregel goed voor-
speld konden worden. Het niveau van de
rekenwaarde van de weerstand bij deze
rekenregel is vervolgens afgeleid uit de
proefresultaten. De maximale trekkracht in
de koppelwapening gebaseerd op de schuif -
rechts 2rechts 1links 1 links 2
4
5a 5b
CEMENT 04 2019 ?35
?
?
??? ? ?
???
? ?
? ?ged?? ???g?e?d
rapofstouk23i
\fllbza\bj\bpjukvvi
?
?
??? ? ?
???
? ?
?m? ?m??m?5m?gm? m?
rapofstouk23i
t0chab\b?\fohukvvi
f\bp2tu?bh0cotu?
f\bp2tu?
bh0cotu?
Als de aansluitvlak doorkruisende wapening
uitsluitend wordt gevormd door de diagona-
len van de tralieligger, is A
s gelijk aan het
product van het aantal diagonalen in het
beschouwde oppervlak en het oppervlak
van de doorsnede van een enkele diagonaal -
draad. De reductie van het oppervlak van het
aansluitvlak in de vergelijking heeft geen
gevolgen voor de bijdrage van de wapening,
omdat als het oppervlak kleiner wordt
r
evenredig toeneemt. Een vergelijking met NEN-EN 1992-1-1
(vergelijking 6.25) leert dat de term cos
a
niet in vergelijking (1) is opgenomen. Deze
term heeft betrekking op de horizontaal,
evenwijdig aan het aansluitvlak, ontbondene
van de trekkracht in de diagonalen van de
tralieligger. Bij symmetrische tralieliggers
heffen deze krachten in de twee benen van
de tralieligger elkaar op.
Tabel 1
oppervlakteruwheid c v1 mv
ruw (bewerkt)0,150,7
glad (niet bewerkt) 0,0750,6
co\ftrole uittreksterkte tralie -
liggers
Uit de analyse van de proefresul -
taten bleek een verband tussen de diepte
van de tralieliggers en de treksterkte van het
beton van de breedplaat enerzijds en de
bezwijklast waarbij de tralieliggers uit de
breedplaat werden getrokken anderzijds.
Dit verband is door middel van curvefitten
verder uitgewerkt. Daarbij bleek dat naast
de genoemde variabelen ook de lengte van
de koppelwapening achter de tralieligger en
de diameter van de koppelwapening rele-
vante variabelen zijn. Andere variabelen
zoals de wapeningsverhouding van de kop-
pelwapening, de druksterkte van de druk-
laag en de hoogte van de druklaag hebben
hierop geen invloed. Na het statistisch ver-
werken van de gevonden variatie resul -
teerde dit uiteindelijk in vergelijking (3) voor
de maximale rekenwaarde van de trek -
kracht in de koppelwapening in het geval
uittrekken van de tralieligger bepalend is.
sterkte van het aansluitvlak volgt uit:
F
R,kop,a,d = v Rd,i Aeff (1)
waarin:
F
R,kop,a,d is de maximale trekkracht in de
koppelwapening gebaseerd op de
schuifsterkte van het aansluitvlak
per breedte b
Formule 1
??
? ?? ? ?
??
?
??
??
Formule 2
? ?
Formule 3
?
? ??
(2)
A
eff = b l eff
bij aanwezigheid van gewichtsbespa -
rende elementen moet het deel van
het oppervlak dat hierdoor niet effec-
tief kan zijn, op A
eff in mindering zijn
gebracht
b is de breedte van de beschouwde
doorsnede [in mm]
l
eff is de grootste lengte van de aanwezige
koppelwapening vanaf het hart van de
eerste tralieligger of andere aansluit-
vlak doorkruisende wapening, gezien
vanaf de naad [in mm]
k
1 = 1,1 voor zelfverdichtend beton
= 1,2 voor traditioneel beton
c
v1 is een factor afhankelijk van het wel of
niet bewerkt zijn van het oppervlak
van de breedplaat, volgens tabel 1
f
ck is de kleinste waarde van de karakte-
ristieke betondruksterkte van de
breedplaat en de druklaag [in MPa]
gc partiële factor voor beton
r = A
s/Aeff As is het oppervlak van de doorsnede van
de aansluitvlak doorkruisende wape-
ning
f
yd is de rekenwaarde van de vloeigrens
van de aansluitvlak doorkruisende
wapening [in MPa]
mv is een factor afhankelijk van de ruw -
heid, volgens tabel 1
a is de kleinste hoek tussen de
beschouwde aansluitvlak doorkrui -
sende wapening en het vlak van het
aansluitvlak (fig. 7)
? 45°
? 135°
STAPPENPLAN
Als leidraad bij de beoordeling
van de constructieve veiligheid
van bestaande breedplaat -
vloerconstructies is een nieuw
stappenplan gemaakt [11].
Daarin is aangegeven hoe
breedplaatvloeren kunnen
worden beoordeeld. Dit zoge-
noemde Stappenplan 2019
vervangt het stappenplan uit
2017. Meer informatie staat op
www.cementonline.nl/
nieuw-stappenplan-voor-be-
oordeling-breedplaatvloeren
36? CEMENT 04 2019
6 Proefstuk 50 na het bereiken van de maximale weerstand bij een belasting
van 118 kN en een scheurwijdte nabij de naad gelijk aan 7,7 mm
de dekking op de wapening en de diame-
ter(s) van de wapeningsstaven waarop de
tralieligger is geplaatst. Uit de proeven blijkt
dat bij kleine diepten, de tralieliggers snel
uit het beton worden getrokken en onbe-
doeld voortijdig bezwijken kan optreden.
maatgeve\fde \baarde Omdat het voor
het bezwijken van het kritische detail
noodzakelijk is dat beide eerder beschreven
mechanismen optreden, mag voor het
bepalen van de weerstand van het kritische
detail worden uitgegaan van de hoogste van
de twee gevonden waarden, echter niet
hoger dan de vloeikracht van de
koppelwapening. Als de maximale
trekkracht in de koppelwapening bekend is,
kan de momentweerstand van het detail
worden bepaald met de regels van Eurocode
2, dus uitgaande van een uiterste stuik aan
de bovenzijde van de doorsnede.
Dwarskracht
De in de vermelde literatuur beschreven
experimenten en de in het Structures Labo-
ratory uitgevoerde experimenten zijn nage-
F
R,kop,b,d = 2 f ctd,breedplaat diepte 1,5 k2 k3 (3)
waarin:
F
R,kop,b,d is de maximale trekkracht in de
koppelwapening gebaseerd op het
uittrekken van de tralieligger [in
kN/m]
f
ctd,breedplaat is de rekenwaarde van de trek -
sterkte van het beton van de
breedplaat [in MPa]
diepte is de diepte van de onderzijde van
de tralieligger in de breedplaat
[in mm]
Formule 1
??
? ?? ? ?
??
?
??
??
Formule 2
? ?
Formule 3
?
? ??
Formule 1
??
? ?? ? ?
??
?
??
??
Formule 2
? ?
Formule 3
?
? ??
Ø
koppel is de diameter van de koppelwa -
pening die bepalend is voor l
eff
[in mm]
De diepte van de tralieligger is te bepalen uit
de dikte van de breedplaat, verminderd met
6
CEMENT 04 2019 ?37
1
b
h
S
bela stin gsric h tin g
7 Hoek ? bij een tralieligger?8 Nuttige hoogte d1 bij het toetsen van de dwarskracht
Verder onderzoek
Uit het voorgaande, waar rekenregels voor
het beoordelen van bestaande breedplaat-
vloeren zijn beschreven, is duidelijk dat de
uitvoeringswijze van het kritieke detail ook
bij nieuwbouw meer aandacht behoeft. Er
wordt op dit moment gewerkt aan het
opstellen van duidelijke aanwijzingen voor
nieuwbouw. Het is nadrukkelijk niet de
bedoeling dat de in dit artikel beschreven
rekenregels voor het ontwerpen van nieuwe
vloerconstructies worden gebruikt.
Het uitgevoerde experimentele onder-
zoek heeft zich vooral gericht op koppelwa -
pening met een diameter Ø12 of zwaarder.
Bij veel naden zijn vaak kleinere diameters
noeg allemaal vierpuntsbuigproeven waarbij
het kritische detail is opgenomen in het
gebied met een constant moment waar dus
geen dwarskracht is. In de praktijk zal het
kritische detail ook aanwezig kunnen zijn bij
doorsneden waarin wel een dwarskracht
aanwezig is. Dit heeft twee consequenties
voor het toetsen van het detail. Ten eerste
moet de momentenlijn, zoals voorgeschreven
in NEN-EN 1992-1-1, over de voorgeschreven
afstand zijn verschoven. Bij vloerplaten zon
-
der dwarskrachtwapening is dat de afstand
d . Ten tweede moet de dwarskrachtweer-
stand worden bepaald op basis van de
beschouwde doorsnede bij de naad en is de
effectieve hoogte dus gelijk aan d
1 (fig. 7).
Geconcludeerd
moet worden
dat in het ver
leden vaak het
aansluitvlak
onterecht niet
is getoetst
7
8
38? CEMENT 04 2019
1 1
mechanismen meer werden onderkend.
Alhoewel dit niet meer is te achterhalen, is
het goed mogelijk dat het aansluitvlak in
eerste instantie wel werd getoetst. Omdat bij
de oorspronkelijk toepassing de hierin
optredende krachten beperkt waren, leidde
dit vermoedelijk nooit tot een maatgevende
situatie en is de toetsing zodoende mogelijk
op de achtergrond geraakt.Echter leren de uitgevoerde proeven
ook dat met de in de geldende normen
beschikbare rekenregels men op basis van
een verondersteld groter effectief oppervlak
de aanwezige weerstand overschat. Het
beoordelen op basisprincipes voor ontwerp
van betonconstructies, bijvoorbeeld dat een
mogelijke scheur altijd doorsneden moet
worden door wapening, had een waarschu -
wing moeten zijn dat het aanbrengen van
een tralieligger op een grote afstand zou lei -
den tot een constructief ontwerp van onvol -
doende kwaliteit.
Samenvattend
Het heeft betrekkelijk lang geduurd voordat
na het incident met de parkeergarage in
Eindhoven een goed onderbouwde beoorde-
lingsmethode beschikbaar kwam. Dit kwam
mede doordat er meer onderzoek is uitge-
voerd dan vooraf voorzien en de evaluatie
van de resultaten meer tijd vergde. Op basis
van het uitgevoerde onderzoek moet wor-
den geconcludeerd dat daar waar sprake is
van een primaire krachtsoverdracht over de
doorsnede bij een naad tussen twee breed -
platen die resulteert in een positief moment,
in het verleden het aansluitvlak onterecht
niet is getoetst. En er mag niet zonder meer
worden aangenomen dat breedplaatvloeren
met breedplaten vervaardigd van traditio-
neel beton en breedplaten die aan de boven -
zijde zijn bewerkt, zullen voldoen aan het
vereiste niveau van constructieve veiligheid.
De daaruit volgende noodzakelijke beoorde-
lingen van bestaande constructies zullen de
komende jaren de nodige inzet van con -
structeurs, aannemers en producenten van
breedplaatvloeren vergen.
en dus kortere staven toegepast. Nadat de
afgeleide rekenregels zijn vergeleken met
proefresultaten bij kleine diameters uit de
literatuur, is geconcludeerd dat deze ook
hierbij toegepast kunnen worden. Het is
echter mogelijk dat bij die situaties een rela -
tief hogere weerstand kan worden aange-
toond. Om dit na te gaan, zal in de komende
periode aanvullend onderzoek worden
gedaan. Getracht wordt deze resultaten voor
het einde van 2019 beschikbaar te maken. Tot slot is er bij de beschouwing van
het gedrag van breedplaatvloeren die punt-
vormig worden ondersteund ook gesproken
over het gedrag bij negatieve momenten
eventueel in combinatie met dwarskracht.
Op dit moment loopt op de TU/e al een
onderzoek naar de reductie van de dwars-
krachtweerstand bij breedplaatvloeren die
in CUR-Aanbeveling 99 'Strokenvloeren' [10]
is beschreven en waarvoor een experimen -
tele onderbouwing nog ontbreekt.
Ervaringen delen
De eerder beschreven rekenregels zijn
onderdeel van het aangepaste stappenplan
voor beoordeling van breedplaatvloeren in
bestaande gebouwen [11]. In de komende
periode zal de nodige ervaring met de
nieuwe rekenregels worden opgedaan en zal
duidelijker worden bij hoeveel constructies
maatregelen genomen moeten worden. Het
ministerie van Binnenlandse Zaken en
Koninkrijksrelaties (BZK) heeft daarom
besloten dat de klankbordgroep die het eer-
der beschreven onderzoek heeft begeleid en
beoordeeld, ook de komende periode actief
blijft. Dit mede om de ervaringen te kunnen
delen en evalueren. Het is daarom nuttig als
ervaringen met het toepassen van de reken -
regels in de komende periode met branche-
genoten worden gedeeld, zodat ze door de
klankbordgroep kunnen worden geëvalu -
eerd.
Leerpunten
Uit het uitgevoerde onderzoek en uit met de
praktijk gevoerde discussies blijkt dat het in
oorsprong goed doordachte breedplaat-
vloersysteem door verdere uitbreiding van
het toepassingsgebied, deels werd toegepast
op een wijze waarbij niet alle maatgevende
LITERATUUR
1 Adviesbureau Hageman, Rapport 9780 1
0, Voorstellen voor en achtergronden bij
rekenregels voor beoordeling van
bestaande bouw, Rijswijk, 2019.
2 T. GudmandHøyer, Forsøh vedr.
moment kapaciteten af en samling i
BubbleDeck (vrij vertaald: Experimenten
voor het bepalen van de moment
capaciteit van Bubbledeck platen)
BYG·DTU SR 0320, Technische Universiteit
van Denemarken, december 2003.
3 T. GudmandHøyer, Forsøh vedr.
moment kapaciteten af en samling i
BubbleDeck (vrij vertaald: Experimenten
voor het bepalen van de moment
capaciteit van Bubbledeck platen)
BYG·DTU SR 0321, Technische Universiteit
Denemarken, decembere 2003.
4 K. Lundgren, Lap splice over a grouted
joint in a lattice girder system, Magazine of
concrete research no. 10, pp. 713 727,
december 2007.
5 Adviesbureau Hageman, Rapport 9663
10, Bezwijken parkeergarage Eindhoven
Airport, Analyse naar de oorzaak, Rijswijk,
259 2017.
6 TU/e Bouwkunde ? Structures Laboratory
Eindhoven, Meetrapport betreffende
4puntsbuigproeven van BAMCobiax
breedplaatproefstukken, Eindhoven, 2018.
7 TU/e Bouwkunde ? Structures Laboratory
Eindhoven, Meetrapport 4puntsbuig
proeven voor het Betonhuis ? Test
breedplaatproefstukken, Eindhoven, 2018.
8 Adviesbureau Hageman, Onderzoek
constructieve breedplaatvloeren ? Meet
rapport 4puntsbuigproeven op proef
stukken met breedplaten van zelf
verdichtend beton ? Rapport 9780 20,
Rijswijk, 2018.
9 D. Hordijk, V. v.d. Wal en M. VosPols,
Versterking breedplaatvloeren onderzocht,
Onderzoek naar versterkingen met
ingeboorde korte ankers, Cement 2019/1.
10 CUR, CUR Aanbeveling 99 'Stroken
vloer', Gouda, 2012.
11 Adviesbureau Hageman, Notitie 205
2019 'Stappenplan beoordeling bestaande
gebouwen met breedplaatvloeren', Rijswijk,
2019.
CEMENT 04 2019 ?39
Naar aanleiding van de gedeeltelijke instorting van de in aanbouw zijnde parkeergarage bij Eindhoven Airport in 2017 is een onderzoek uitgevoerd naar de constructieve veiligheid van bestaande breedplaatvloerconstructies, waarbij in de richting haaks op de naden tussen twee breedplaten sprake is van een primaire krachtsoverdracht. Er is sprake van een kritisch vloerdetail (fig. 1) als aan beide volgende voorwaarden wordt voldaan:
- Er ontstaat een positief moment en een eventuele dwarskracht bij de naad ten gevolge van de primaire krachtsafdracht.
- De weerstand tegen dat moment wordt ontleend aan koppelwapening die haar krachten over moet dragen op in de breedplaten opgenomen wapening.
1. Kritisch vloerdetail
Mede door de eigenschappen van het aansluitvlak tussen de breedplaat en de druklaag, kan de beoogde overdracht van trekkrachten tussen de koppelwapening en de in de breedplaat opgenomen wapening niet altijd goed plaatsvinden. In die gevallen zal vloei van de wapening niet worden bereikt. Het bezwijken ontstaat nadat in het aansluitvlak, tussen beide lagen wapening (koppelwapening en breedplaatwapening), een horizontale scheur ontstaat. Het niveau van de bezwijklast van dit mechanisme kan significant lager zijn dan de weerstand benodigd voor vloeien, waarvan tijdens het ontwerp van de vloer is uitgegaan.
Experimenteel onderzoek in de literatuur
In de literatuur zijn verscheidene publicaties bekend waarin de momentweerstand van het eerder beschreven kritische detail is onderzocht. Hieruit blijkt dat het bezwijkmechanisme dat bij de parkeergarage Eindhoven Airport is opgetreden, eerder al bij experimenten is gevonden. Het eerste onderzoek uit 2003, uitgevoerd op de Technische Universiteit van Denemarken [2] [3], is uitgevoerd op breedplaten met gewichtsbesparende elementen van het type BubbleDeck. Hierbij zijn tien proefstukken van een vloer met een hoogte van 280 mm, voorzien van koppelwapening Ø8-150, met een lengte van 700 mm, beproefd in een vierpuntsbuigproef. Van de vloer zijn twee typen beproefd: één waarbij op 250 mm vanaf de naad een ladderligger de breedplaat en de druklaag verbindt en één waarbij deze ladderligger wel aanwezig is maar buiten het gebied van de koppelstaven is geplaatst. Bij beide typen haalt één van de vijf proefstukken een niveau dat overeenkomt met het bereiken van de vloeigrens van de wapening. Bij de overige proefstukken wordt dat niveau niet gehaald. Bij alle proefstukken ontbreekt het aan voldoende ductiel bezwijkgedrag. Bij de proefstukken met een ladderligger in het gebied van de koppelstaven, kan na de terugval van de weerstand nog wel een sterk gereduceerd niveau worden vastgehouden (fig. 2). Dit niveau is echter zo laag dat in de regel dit onvoldoende is om de voorgeschreven belastingen te weerstaan.
2a. Last-vervormingsgedrag DTU proeven met ladderligger [2]
2b. Last-vervormingsgedrag DTU proeven zonder ladderligger [3]
Er is ook literatuur beschikbaar, bijvoorbeeld van Lundgren [4], waarbij wel het beoogde bezwijkmechanisme (vloeien koppelwapening) wordt gevonden. Het toegepaste wapeningspercentage was in dat geval wel lager dan in Nederland in de praktijk wordt toegepast. Andere onderzoekers onderzochten ook elementen waarbij tralieliggers nabij de naad aanwezig waren. Het bezwijkgedrag was hierbij in het algemeen meer ductiel.
Geconcludeerd moet worden dat de wijze waarop het kritische detail in Nederland is uitgevoerd, bijvoorbeeld met relatief veel koppelwapening maar met tralieliggers op een grote afstand vanaf de naad, nog maar beperkt is onderzocht.
Aanvullend experimenteel onderzoek
Om te komen tot voldoende onderbouwde rekenregels waarmee bestaande constructies in Nederland kunnen worden beoordeeld, was aanvullend experimenteel onderzoek nodig. Uiteindelijk zijn uit vijf onderzoeken, waarbij testen zijn uitgevoerd, resultaten voor nadere analyse beschikbaar gekomen. Het eerste van deze vijf is al in 2017 uitgevoerd. De overige onderzoeken zijn allemaal in 2018 uitgevoerd. De vijf onderzoeken waren:
- onderzoek naar de oorzaak van de gedeeltelijke instorting van de parkeergarage [5];
- onderzoek naar het gedrag van Cobiax-vloeren [6];
- onderzoek naar het gedrag van massieve breedplaten met traditioneel beton [7];
- onderzoek naar het gedrag van massieve breedplaten met zelfverdichtend beton [8];
- onderzoek naar het gedrag van versterkte breedplaten [9].
Er zijn dus verschillende soorten breedplaatvloeren onderzocht. In [1] is gerefereerd aan 51 proefstukken die aanvullend op de beschikbare literatuur zijn beproefd. Hierbij zijn diverse zaken gevarieerd, zoals:
- diameter, hoeveelheid en lengte van de koppelwapening;
- positie en diepte van de tralieligger;
- vloerhoogte en dikte van de breedplaat;
- druksterkte van het beton (breedplaat en druklaag);
- gebruik van gewichtsbesparende elementen;
- soort beton (traditioneel of zelfverdichtend);
- afwerking van de breedplaat (wel of niet bewerkt).
Er zijn twee bezwijkvormen: 1) het bezwijken van het aansluitvlak tussen de breedplaat en de druklaag, waarbij de tralieligger uit de breedplaat wordt getrokken, of 2) vloei van de koppelwapening
Bezwijkvormen
Bij de experimenten zijn twee bezwijkvormen waargenomen:
- bezwijken van het aansluitvlak tussen de breedplaat en de druklaag, waarbij uiteindelijk de tralieligger uit de breedplaat wordt getrokken;
- vloei van de koppelwapening.
De proefstukken zijn zo ontworpen dat vloei van de koppelwapening maatgevend is boven vloei van de wapening die in de breedplaten is opgenomen. Als vloei van de koppelwapening wordt bereikt, gaat ook dit vaak gepaard met het optreden van scheurvorming in het aansluitvlak maar wordt de tralieligger niet uit de breedplaat getrokken.
Gedrag proefstuk 23: uittrekken tralieligger uit breedplaat
Het verloop van de diverse proeven is met enige nuance, voor een groot deel gelijk. Voor het representatieve proefstuk 23 zijn in figuur 3 grafieken gegeven die het gedrag van het proefstuk tonen.
Uit het last-vervormingsgedrag (fig. 3a) blijkt dat het lineaire gedrag van het proefstuk eindigt als een belasting van 40 kN is bereikt. Het proefstuk bezwijkt bij een vijzellast van 102 kN. Het bezwijkmoment is circa 78% van het bezwijkmoment waarbij het vloeien van de koppelwapening wordt bereikt. In de grafiek met het last-vervormingsgedag zijn ook de vervormingen van de identieke proeven 24 en 25 beschreven. Het blijkt dat het vervormingsgedrag van de drie proefstukken goed overeenkomt.
Bij het opvoeren van de belasting ontstaat bij de naad tussen de breedplaten al snel een scheur in het aansluitvlak. Dit blijkt uit de toename van de scheurwijdte in het aansluitvlak dat in figuur 3b zichtbaar is. Het ontstaan van de scheur valt samen met de eerste afwijking van het lineaire vervormingsgedrag. Bij het toenemen van de belasting neemt de wijdte en de lengte van de scheur toe. De scheurwijdte is bij de experimenten op twee locaties gemeten, dicht bij de naad (positie 1) en op een afstand van circa 400 mm vanaf de naad (positie 2) (foto 4). Deze laatste locatie is nabij de eerste tralieligger. Het blijkt dat tijdens de toename van de belasting uiteindelijk ook daar een scheur in het aansluitvlak ontstaat. Proefstuk 23 is uiteindelijk aan de rechterzijde bezweken, hetgeen mede blijkt uit de toename van de scheurwijdte bij rechts 2, de opnemer op 400 mm vanaf de naad, nabij de tralieligger.
De verandering van de wijdte van de naad tussen de twee breedplaten vertoont een gedrag dat vergelijkbaar is met de toename van de scheurwijdte (fig. 3c). Net vóór het bezwijken van het proefstuk is de wijdte van de naad met bijna 4 mm toegenomen. Het proefstuk bezwijkt als de tralieligger uit de breedplaat wordt getrokken en de scheur in het aansluitvlak zich doorzet tot het einde van de koppelwapening en daarna verticaal omhoogloopt.
3a. Last-vervormingsgedrag proefstuk 23, 24 en 25
3b. Toename van de wijdte van de scheur in het aansluitvlak bij proefstuk 23
de positie van de diverse opnemers is in figuur 4 weergegeven
3c. Toename van wijdte van de naad tussen de breedplaten van proefstuk 23
4. Proefstuk 23 na het bezwijken
Gedrag proefstuk 50: Twee mechanismen bij bezwijken aansluitvlak
Bij proefstuk 50 is een specifiek gedrag zichtbaar dat meer aanwijzingen geeft over het bezwijkgedrag van het aansluitvlak. Proefstuk 50 is een proefstuk dat wat betreft geometrie gelijk is aan de proefstukken die in het kader van het ‘Eindhoven Airport onderzoek’ zijn beproefd.
5a. Last-vervormingsgedrag proefstuk 50
5b. Toename van de wijdte van de scheur in het aansluitvlak bij proefstuk 50
Het last-vervormingsgedrag van de proef is getoond in figuur 5a. Het blijkt dat het proefstuk zich stijf gedraagt en eerst relatief veel weerstand heeft. Na het bereiken van de maximale last van 227 kN, valt de weerstand terug tot een niveau van circa 122 kN, het niveau dat ook bij het ‘Eindhoven Airport onderzoek’ werd gevonden. Als naar het scheurgedrag van het proefstuk wordt gekeken (fig. 5b), valt op dat de scheurwijdte tot het bereiken van de maximale weerstand, vergeleken met veel andere proeven, beperkt is. Aan de linkerzijde van het proefstuk blijft de scheurwijdte zelfs nagenoeg gelijk aan nul. De scheurontwikkeling aan de rechterzijde van het proefstuk is op enige afstand van de naad (rechts 2 in fig. 5b) ook beperkt. Het terugvallen van de weerstand gaat gepaard met een toename van de scheurwijdte in het aansluitvlak. Foto 6 toont het proefstuk ná het terugvallen van de weerstand maar vóór het feitelijke bezwijken. Het blijkt dat de scheur in het aansluitvlak al doorloopt tot voorbij de tralieligger, die op 375 mm vanaf de naad is aangebracht, en aan het einde van de koppelwapening zelfs al iets omhoogloopt. In deze situatie is evenwicht uitsluitend nog mogelijk als de tralieligger de druklaag en de breedplaat met elkaar verbindt. Uiteindelijk bezwijkt het proefstuk volledig als de tralieligger uit de breedplaat wordt getrokken.
6. Proefstuk 50 na het bereiken van de maximale weerstand bij een belasting van 118 kN en een scheurwijdte nabij de naad gelijk aan 7,7 mm (de foto is genomen aan de achterzijde van het proefstuk, de rechterzijde staat aan de linkerkant van de foto)
Uit het gedrag bij dit proefstuk is te herleiden dat er twee mechanismen zijn die opgetreden moeten zijn voordat het uiteindelijke bezwijken plaatsvindt, namelijk:
- de schuifsterkte van het aansluitvlak wordt overschreden;
- de uittreksterkte van de tralieliggers wordt overschreden.
Op basis van de beschikbare experimentele resultaten zijn voor beide bezwijkmechanismen rekenregels afgeleid
Rekenregels
Op basis van de beschikbare experimentele resultaten zijn voor beide mechanismen rekenregels afgeleid. Deze rekenregels zijn zo opgesteld dat een bovengrens voor de trekkracht in de koppelwapening, die bepalend is voor de momentweerstand van de beschouwde doorsnede, wordt gevonden.
Bij de uitgevoerde proeven, waarbij de bovenzijde van de breedplaten vaak niet bewerkt en dus glad was, is het afschuiven van het aansluitvlak vaak opgetreden vóórdat uiteindelijk de tralieliggers uit de breedplaat werden getrokken. Het bereiken van de schuifsterkte van het aansluitvlak is bij de interpretatie van de proefresultaten gekoppeld aan het plotseling toenemen van de scheurwijdte van het aansluitvlak en ligt bij de niet-bewerkte breedplaten in het algemeen lager dan de uiteindelijke bezwijklast.
Controle schuifsterkte aansluitvlak
Voor de schuifsterkte van het aansluitvlak zijn de rekenregels (1) en (2) opgesteld. Deze zijn gebaseerd op de vergelijking voor de schuifsterkte van een aansluitvlak volgens een draft van de op dit moment in ontwikkeling zijnde Eurocode. Uit de analyse van de proeven bleek dat voor de bepaling van de weerstand, het aansluitvlak gedefinieerd moet worden als het oppervlak waarover de koppelwapening achter de eerste tralieligger doorloopt. Dit omdat, zoals eerder beschreven bij proefstuk 23, er al bij een laag belastingsniveau een scheur tussen breedplaat en druklaag ontstaat. De tralie zorgt ervoor dat nabij en achter de tralie de scheurwijdte beperkt blijft. Met dit gereduceerde gebied bleek dat de proeven met de vermelde Eurocode-rekenregel goed voorspeld konden worden. Het niveau van de rekenwaarde van de weerstand bij deze rekenregel is vervolgens afgeleid uit de proefresultaten. De maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op de schuifsterkte van het aansluitvlak volgt uit:
FR,kop,a,d = vRd,i Aeff (1)
waarin:
FR,kop,a,d is de maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op de schuifsterkte van het aansluitvlak per breedte b
(2)
Aeff = b leff bij aanwezigheid van gewichtsbesparende elementen moet het deel van het oppervlak dat hierdoor niet effectief kan zijn, op Aeff in mindering zijn gebracht
b is de breedte van de beschouwde doorsnede [in mm]
leff is de grootste lengte van de aanwezige koppelwapening vanaf het hart van de eerste tralieligger of andere aansluitvlak doorkruisende wapening, gezien vanaf de naad [in mm]
k1 = 1,1 voor zelfverdichtend beton
= 1,2 voor traditioneel beton
cv1 is een factor afhankelijk van het wel of niet bewerkt zijn van het oppervlak van de breedplaat, volgens tabel 1
fck is de kleinste waarde van de karakteristieke betondruksterkte van de breedplaat en de druklaag [in MPa]
γc partiële factor voor beton
ρ = As/Aeff
As is het oppervlak van de doorsnede van de aansluitvlak doorkruisende wapening
fyd is de rekenwaarde van de vloeigrens van de aansluitvlak doorkruisende wapening [in MPa]
μv is een factor afhankelijk van de ruwheid, volgens tabel 1
α is de kleinste hoek tussen de beschouwde aansluitvlak doorkruisende wapening en het vlak van het aansluitvlak (fig. 7)
≥45°
≤135°
7. Hoek bij een tralieligger
Als de aansluitvlak doorkruisende wapening uitsluitend wordt gevormd door de diagonalen van de tralieligger, is As gelijk aan het product van het aantal diagonalen in het beschouwde oppervlak en het oppervlak van de doorsnede van een enkele diagonaaldraad.
De reductie van het oppervlak van het aansluitvlak in de vergelijking heeft geen gevolgen voor de bijdrage van de wapening, omdat als het oppervlak kleiner wordt ρ evenredig toeneemt.
Een vergelijking met NEN-EN 1992-1-1 (vergelijking 6.25) leert dat de term cos α niet in vergelijking (1) is opgenomen. Deze term heeft betrekking op de horizontaal, evenwijdig aan het aansluitvlak, ontbondene van de trekkracht in de diagonalen van de tralieligger. Bij symmetrische tralieliggers heffen deze krachten in de twee benen van de tralieligger elkaar op.
Tabel 1 Coëfficiënten voor de oppervlakte
Controle uittreksterkte tralieliggers
Uit de analyse van de proefresultaten bleek een verband tussen de diepte van de tralieliggers en de treksterkte van het beton van de breedplaat enerzijds en de bezwijklast waarbij de tralieliggers uit de breedplaat werden getrokken anderzijds. Dit verband is door middel van curvefitten verder uitgewerkt. Daarbij bleek dat naast de genoemde variabelen ook de lengte van de koppelwapening achter de tralieligger en de diameter van de koppelwapening relevante variabelen zijn. Andere variabelen zoals de wapeningsverhouding van de koppelwapening, de druksterkte van de druklaag en de hoogte van de druklaag hebben hierop geen invloed. Na het statistisch verwerken van de gevonden variatie resulteerde dit uiteindelijk in vergelijking (3) voor de maximale rekenwaarde van de trekkracht in de koppelwapening in het geval uittrekken van de tralieligger bepalend is.
FR,kop,b,d = 2 fctd,breedplaat diepte1,5 k2 k3 (3)
waarin:
FR,kop,b,d is de maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op het uittrekken van de tralieligger [in kN/m]
fctd,breedplaat is de rekenwaarde van de treksterkte van het beton van de breedplaat [in MPa]
diepte is de diepte van de onderzijde van de tralieligger in de breedplaat [in mm]
Økoppel is de diameter van de koppelwapening die bepalend is voor leff [in mm]
De diepte van de tralieligger is te bepalen uit de dikte van de breedplaat, verminderd met de dekking op de wapening en de diameter(s) van de wapeningsstaven waarop de tralieligger is geplaatst. Uit de proeven blijkt dat bij kleine diepten, de tralieliggers snel uit het beton worden getrokken en onbedoeld voortijdig bezwijken kan optreden.
Maatgevende waarde
Omdat het voor het bezwijken van het kritische detail noodzakelijk is dat beide eerder beschreven mechanismen optreden, mag voor het bepalen van de weerstand van het kritische detail worden uitgegaan van de hoogste van de twee gevonden waarden, echter niet hoger dan de vloeikracht van de koppelwapening. Als de maximale trekkracht in de koppelwapening bekend is, kan de momentweerstand van het detail worden bepaald met de regels van Eurocode 2, dus uitgaande van een uiterste stuik aan de bovenzijde van de doorsnede.
Dwarskracht
De in de vermelde literatuur beschreven experimenten en de in het Structures Laboratory uitgevoerde experimenten zijn nagenoeg allemaal vierpuntsbuigproeven waarbij het kritische detail is opgenomen in het gebied met een constant moment waar dus geen dwarskracht is. In de praktijk zal het kritische detail ook aanwezig kunnen zijn bij doorsneden waarin wel een dwarskracht aanwezig is. Dit heeft twee consequenties voor het toetsen van het detail. Ten eerste moet de momentenlijn, zoals voorgeschreven in NEN-EN 1992-1-1, over de voorgeschreven afstand zijn verschoven. Bij vloerplaten zonder dwarskrachtwapening is dat de afstand d. Ten tweede moet de dwarskrachtweerstand worden bepaald op basis van de beschouwde doorsnede bij de naad en is de effectieve hoogte dus gelijk aan d1 (fig. 8).
8. Nuttige hoogte d1 bij het toetsen van de dwarskracht
Verder onderzoek
Uit het voorgaande, waar rekenregels voor het beoordelen van bestaande breedplaatvloeren zijn beschreven, is duidelijk dat de uitvoeringswijze van het kritieke detail ook bij nieuwbouw meer aandacht behoeft. Er wordt op dit moment gewerkt aan het opstellen van duidelijke aanwijzingen voor nieuwbouw. Het is nadrukkelijk niet de bedoeling dat de in dit artikel beschreven rekenregels voor het ontwerpen van nieuwe vloerconstructies worden gebruikt.
Het uitgevoerde experimentele onderzoek heeft zich vooral gericht op koppelwapening met een diameter Ø12 of zwaarder. Bij veel naden zijn vaak kleinere diameters en dus kortere staven toegepast. Nadat de afgeleide rekenregels zijn vergeleken met proefresultaten bij kleine diameters uit de literatuur, is geconcludeerd dat deze ook hierbij toegepast kunnen worden. Het is echter mogelijk dat bij die situaties een relatief hogere weerstand kan worden aangetoond. Om dit na te gaan, zal in de komende periode aanvullend onderzoek worden gedaan. Getracht wordt deze resultaten voor het einde van 2019 beschikbaar te maken.
Tot slot is er bij de beschouwing van het gedrag van breedplaatvloeren die puntvormig worden ondersteund ook gesproken over het gedrag bij negatieve momenten eventueel in combinatie met dwarskracht. Op dit moment loopt op de TU/e al een onderzoek naar de reductie van de dwarskrachtweerstand bij breedplaatvloeren die in CUR-Aanbeveling 99 ‘Strokenvloeren’ [10] is beschreven en waarvoor een experimentele onderbouwing nog ontbreekt.
Ervaringen delen
De eerder beschreven rekenregels zijn onderdeel van het aangepaste stappenplan voor beoordeling van breedplaatvloeren in bestaande gebouwen [11]. In de komende periode zal de nodige ervaring met de nieuwe rekenregels worden opgedaan en zal duidelijker worden bij hoeveel constructies maatregelen genomen moeten worden. Het ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties (BZK) heeft daarom besloten dat de klankbordgroep die het eerder beschreven onderzoek heeft begeleid en beoordeeld, ook de komende periode actief blijft. Dit mede om de ervaringen te kunnen delen en evalueren. Het is daarom nuttig als ervaringen met het toepassen van de rekenregels in de komende periode met branchegenoten worden gedeeld, zodat ze door de klankbordgroep kunnen worden geëvalueerd.
Leerpunten
Uit het uitgevoerde onderzoek en uit met de praktijk gevoerde discussies blijkt dat het in oorsprong goed doordachte breedplaatvloersysteem door verdere uitbreiding van het toepassingsgebied, deels werd toegepast op een wijze waarbij niet alle maatgevende mechanismen meer werden onderkend. Alhoewel dit niet meer is te achterhalen, is het goed mogelijk dat het aansluitvlak in eerste instantie wel werd getoetst. Omdat bij de oorspronkelijk toepassing de hierin optredende krachten beperkt waren, leidde dit vermoedelijk nooit tot een maatgevende situatie en is de toetsing zodoende mogelijk op de achtergrond geraakt.
Echter leren de uitgevoerde proeven ook dat met de in de geldende normen beschikbare rekenregels men op basis van een verondersteld groter effectief oppervlak de aanwezige weerstand overschat. Het beoordelen op basisprincipes voor ontwerp van betonconstructies, bijvoorbeeld dat een mogelijke scheur altijd doorsneden moet worden door wapening, had een waarschuwing moeten zijn dat het aanbrengen van een tralieligger op een grote afstand zou leiden tot een constructief ontwerp van onvoldoende kwaliteit.
Geconcludeerd moet worden dat in het verleden vaak het aansluitvlak onterecht niet is getoetst
Samenvattend
Het heeft betrekkelijk lang geduurd voordat na het incident met de parkeergarage in Eindhoven een goed onderbouwde beoordelingsmethode beschikbaar kwam. Dit kwam mede doordat er meer onderzoek is uitgevoerd dan vooraf voorzien en de evaluatie van de resultaten meer tijd vergde. Op basis van het uitgevoerde onderzoek moet worden geconcludeerd dat daar waar sprake is van een primaire krachtsoverdracht over de doorsnede bij een naad tussen twee breedplaten die resulteert in een positief moment, in het verleden het aansluitvlak onterecht niet is getoetst. En er mag niet zonder meer worden aangenomen dat breedplaatvloeren met breedplaten vervaardigd van traditioneel beton en breedplaten die aan de bovenzijde zijn bewerkt, zullen voldoen aan het vereiste niveau van constructieve veiligheid. De daaruit volgende noodzakelijke beoordelingen van bestaande constructies zullen de komende jaren de nodige inzet van constructeurs, aannemers en producenten van breedplaatvloeren vergen.
Literatuur
- Adviesbureau Hageman, Rapport 9780-1-0, Voorstellen voor en achtergronden bij rekenregels voor beoordeling van bestaande bouw, Rijswijk, 2019.
- T. Gudmand-Høyer, Forsøh vedr. momentkapaciteten af en samling i BubbleDeck (vrij vertaald: Experimenten voor het bepalen van de momentcapaciteit van Bubbledeck platen) BYG·DTU SR-03-20, Technische Universiteit van Denemarken, december 2003.
- T. Gudmand-Høyer, Forsøh vedr. momentkapaciteten af en samling i BubbleDeck (vrij vertaald: Experimenten voor het bepalen van de momentcapaciteit van Bubbledeck platen) BYG·DTU SR-03-21, Technische Universiteit Denemarken, decembere 2003.
- K. Lundgren, Lap splice over a grouted joint in a lattice girder system, Magazine of concrete research no. 10, pp. 713-727, december 2007.
- Adviesbureau Hageman, Rapport 9663-1-0, Bezwijken parkeergarage Eindhoven Airport, Analyse naar de oorzaak, Rijswijk, 25-9-2017.
- TU/e Bouwkunde – Structures Laboratory Eindhoven, Meetrapport betreffende 4-puntsbuigproeven van BAM-Cobiax breedplaatproefstukken, Eindhoven, 2018.
- TU/e Bouwkunde – Structures Laboratory Eindhoven, Meetrapport 4-puntsbuigproeven voor het Betonhuis – Test breedplaatproefstukken, Eindhoven, 2018.
- Adviesbureau Hageman, Onderzoek constructieve breedplaatvloeren – Meetrapport 4-puntsbuigproeven op proefstukken met breedplaten van zelfverdichtend beton – Rapport 9780-2-0, Rijswijk, 2018.
- D. Hordijk, V. v.d. Wal en M. Vos-Pols, Versterking breedplaatvloeren onderzocht, Onderzoek naar versterkingen met ingeboorde korte ankers, Cement 2019/1.
- CUR, CUR-Aanbeveling 99 ‘Strokenvloer’, Gouda, 2012.
- Adviesbureau Hageman, Notitie 20-5-2019 ‘Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren’, Rijswijk, 2019.
Reacties