5 augustus2021 Noorderlijn Antwerpen Veiligheid uitkragende vloeren MFA Best II? CEMENT 5 20 21 GROUP Cement is een kennisplatform van én voor constructeurs. Het platform legt kennis vast over construeren met be- ton en verspreidt deze onder vakgenoten. Om deze kennisdeling te ondersteunen en het belang ervan te onderstrepen, kan een bedrijf partner worden. Een partner geniet een aantal aantrekkelijke voorde- len, zoals zichtbaarheid, flinke korting op lidmaatschappen, gratis plaatsing van vacatures en de mogelijkheid mee te praten over de inhoud van het platform. Heb je ook interesse om partner te wor- den, neem dan contact op met Marjolein Heijmans, m.heijmans@aeneas.nl. Onze partners CEMENTONLINE Meer informatie over deze bedrijven en over het partner schap st aat op www.cementonline.nl/partners. Cement wordt mede mogelijk gemaakt door:  partners CEMENT 5 2021 ?1 2? CEMENT 5 20 21 37 P arametrisch ontwerpen ? de w eg naar succes D igitale vaardigheden behoren steeds mee r tot de basiscompetenties van ee n constructeur. 46 Scheur vorming onder invloed v an afkoeling en krimp V erschil in uitkomsten scheurwijdte- b erekening bij verhinderde opgelegde ve rvorming voor een doorgaand- ge wapende betonverharding. 64 Duurz aamheid als missie Construct eur van het Jaar (3): Arjan Habr aken interviewt prof. Theo Salet. Artikelen 6 B ijzondere uitvoeringstech-nieken in de Noorderlijn Nieuwe tramverbinding verbindt noorden van de stad met centrum van Antwerpen. 16 W andliggers op de wip Schijfwe rking in vloeren bepalend voor stabilit eit in constructief ontwe rp van MFA Dijkstraten Best. 30 10 jaar na inst orten galerij- vloer Ant illenflat Ee n analyse van de resultaten uit onde rzoek naar uitkragende (gale rij)vloeren van woongebouwen. 6 30 Foto voorpagina:?MFA Dijkstraten Best in aanbouw, foto: Giesbers ontwikkelen en bouwen COLOFON Cement, vakblad over betonconstructies, is hét vakblad van en voor constructeurs en verschijnt 8 keer per jaar. Het vakblad is een onderdeel van het kennisplatform Cement, een uitgave van Aeneas Media bv in opdracht van het Cement&BetonCentrum. Uitgave Aeneas Media bv, Veemarktkade 8, Ruimte 4121, 5222 AE 's-Hertogenbosch T 073 205 10 10, www.aeneas.nl Redactie dr.ir. Dick Hordijk (hoofdredacteur), ir. Paul Lagendijk, ir. Marloes van Loenhout, ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter), ir. Paul Berendsen, ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers, ir. Henco Burggraaf, ir. Maikel Jagroep, ir. Ad van Leest, dr.ir. Mantijn van Leeuwen, ing. Michael van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters, ir. Ton Pielken r ood, ir. Kees Quartel, ir. Hans Ramler, ir. Luc Rens, ir. Paul Rijpstra, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop, dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim van Tittelboom, dr.ir. Rutger Vrijdaghs, ing. Henk ter Welle, ing. Jan van der Windt Uitgever / vakredacteur ir. Jacques Linssen j.linssen@aeneas.nl, T 073 205 10 22 Planning en coördinatie Hanneke Schaap h.schaap@aeneas.nl, T 073 205 10 19 Eindredactie Hanneke Schaap Ontwerp Twin Media bv, Miranda van Agthoven Vormgeving Twin Media bv, Maarten Bosch Media-advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl, T 073  205 10 23 Klantenservice abonnementen@aeneas.nl, T 073 205 10 10 Website www.cementonline.nl Overname artikelen Overname van artikelen en illustraties is alleen toegestaan na schriftelijke toestemming. Lidmaatschappen 2021  Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.cementonline.nl/lidworden of neem contact op via abonnementen@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voor- waarden op www.cementonline.nl/algemene- publicatievoorwaarden Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Cement niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslissingen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang - hebbenden kunnen cont act opnemen met de uitgever. ISSN 0008-8811 Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 5 2021 ?3 Afgelopen mei hield ik in Servië een keynote lecture over forensic structural engineering. Vergelijk- baar met wat ik deed in het gelijk- namige college aan de TU Delft, deelde ik vele van mijn ervaringen op dat vlak. Dat leverde en pas- sant een overzicht op van wat er de afgelopen twee decennia zoal aan ernstige instortingen en con- structieve uitdagingen is geweest in Nederland. Hoewel ik lang niet alles had getoond, bleek men enorm verbaasd over wat er in Nederland in de genoemde pe- riode allemaal fout is gegaan: "Hoe kan dat toch?". Toen ik twee weken terug nog contact had met de organisator van het symposi- um, gaf hij aan dat mijn speech velen aan het denken had gezet en dat de nadien opgetreden verschrikkelijke ongevallen in Antwerpen en Miami, de impor- tantie ervan nog eens extra be- nadrukten. ????De reactie van de symposi- umdeelnemers zette mij aan het denken. Is het dan in Nederland zoveel erger dan in andere landen? Ik heb daar niet direct een ant- Hoe erg is het? woord op en als het in andere landen ook slecht of zelfs slechter zou zijn, helpt ons dat niet. Een veel belangrijkere vraag is of we wel voldoende leren van de in- stortingen. Onder de titel 'Leren van instortingen' liep er vele jaren een project bij CUR en bracht mijn oud-collega aan de TU/e, Frans van Herwijnen, een interes- sant boek uit. Het zijn overigens niet alleen de grote instortingen waar we van moeten leren. Scha - des door opgelegde vervormingen komen met de regelmaat van de klok bij ons op kantoor langs. ????Goed is om te zien dat Nebest in dit nummer ervaringen deelt, die zijn opgedaan in 10 jaar onderzoek naar aanleiding van het bezwijken van een galerij- vloer in de Antillenflat. En ook nu is er weer aandacht voor scheurvorming door opgelegde vervormingen. ????Dit voorwoord schrijf ik enkele dagen na de vreselijke overstromingen in Limburg, Bel- gië en Duitsland. Anders dan bij de voorgaande besproken in- storting, gaat het daarbij niet om constructiefouten, maar om aan- houdende extreme weersomstan- digheden. Die kwestie zal velen de komende jaren bezighouden. ????En dan is het nog zo dat door corona velen van jullie ook dit jaar weer niet de gewenste vakantie hebben kunnen vieren. Hoe erg is dat? Ja, weer een van mijn vele uitspraken: "Alles is relatief". Dick Hordijk Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl 54 En verder 28 MKI , MPG, EPD, MRPI, LCA, E TS en IK? Column van D orien Staal. 44 De jonge const ructeur R obin Oonk deelt zijn ervaring als tr ainee bij J.P. van Eesteren en licht zijn r ol bij zijn eerste project toe, de woont oren HAUT in Amsterdam. 54 Deens k ant D e prefab-betonnen gevel van de F aculty of Engineering is dé blik- vange r van de SDU, de Zuid-Deense unive rsiteitscampus in Odense. 60 Gele zen in Structural Concr ete Vol. 22/2 Ee n variatie aan papers over onder mee r verbindingen, dwarskracht e n pons. 4? CEMENT 5 20 21 auteurs ing. Wouter van den Berg Nebest B.V. p. 30 ? 36 ir. Arjan Habraken SIDstudiop. 64 ? 68 Marinus Poelert Nebest B.V. p. 30 ? 36 Brandon van Ostaden ZVIT p. 30 ? 36 ir. Friso Janssen RC Croes Bouwtechnisch Ingenieursbureau p. 16 ? 27 ir. Dorien Staal Voorbij Prefab p. 28 ? 29 ing. Richard Venekamp BAM Infraconsult p. 6 ? 15 dr.ir. Gustaaf Bouquet p. 46 ? 53 ir. Kirsten Hannema Freelance architectuurjournalist p. 54 ? 59 prof.dr.ir. Theo Salet TU Eindhoven p. 64 ? 68 ir. Robin Oonk J.P. van Eesteren p. 44 ? 45 ir. Rick Titulaer Arup p. 37 ? 43 ir. Wim van de Voorde Vadum Consulting bv p. 6 ? 15 Aan dit nummer van Cement werkten mee: HRC Europe NL BV 8211 AD Lelystad +31 320 727030 info@hrc-europe.com HRC T-headed reinforcement ?? robust and flexible design ?? shortest anchorage of ultimate capacity ?? faster construction ?? BIM tools www.hrc-europe.com Supplying high performance products and service since 1985 \037\036\035\034 \024\026 \020\033\030\017\016 \037\036\035\034\033\036\032\033\031\032\030 Bijzondere uitvoeringstechnieken in de Noorderlijn Nieuwe tramverbinding verbindt noorden van de stad met centrum van Antwerpen 1 Links de opgehangen tunnel, boven de prefab dakbalken, rechts gegroefde plaatjes in de wand van de beschoeide sleuven 1 6? CEMENT 5 20 21 Als niets vermoedende bezoeker in Antwerpen heb je het niet direct door, maar onder de straten van de stad bevinden zich de nodige bijzondere bouwwerken: oude stadswallen, toegangspoorten en bruggen uit de 16e eeuw. Ook de Antwerpse ruien, de ondergrondse stads- grachten die oorspronkelijk als open riole- ring fungeerden, werden destijds overkluisd met grote gemetselde gewelven, zodat de stad er bovenop verder kon worden gebouwd. In de jaren 70 werd in de stad een ondergronds netwerk van metrotunnels en stations g erealiseerd. Het werd de premetro genoemd, omdat men in eerste instantie alleen trams wilde laten rijden en het pas later zou worden doorontwikkeld voor metro - verkeer. Bij de opening van de het eerste ondergrondse station in 1975 was het plan v oor die metro reeds verlaten en tot op de dag van vandaag rijden er trams door de tunnel. Project Noorderlijn Recent werd het premetronetwerk uitge- breid met de Noorderlijn, een project dat zorgt voor een verbetering van traminfra - structuur tussen het centrum, het noorden van de stad en de wijk Het Eilandje, via een extra aftakking (fig. 2). Onderdeel van het project was ook het volledig reconstrueren van de aangrenzende wegen, hetgeen veel impact had op de drukke stad. Het meest ingrijpende ? en tevens technisch meest uitdagende ? onderdeel van het project was echter de bouw van de nieuwe tramtunnel, een nieuwe autotunnel, een drielaagse ondergrondse parkeergarage en een extra metrostation. Dat alles in een druk gebied van de stad: onder de Leien (een reeks stra- ten in het centrum), vlak voor het bekende Operagebouw, in de buurt van het Centraal Station en het belangrijke winkelgebied rondom de Meir. De bouw startte in 2016 en de meeste deelprojecten zijn inmiddels geopend en in gebruik genomen. Projectgebied Operaplein Het project Noorderlijn kent diverse project- gebieden waarvan het Operaplein technisch het meest comple x is. Hier ligt ook het reeds bestaande premetrostation Opera, dat in de nieuwe plannen moest worden geïntegreerd. Behalve aanpassing van dit station en de aanleg van de nieuwe tramtunnel, zijn hier een autotunnel, een drielaagse ondergrondse parking en een fietsenstalling aangelegd. Het bestaande premetrostation werd in de jaren 70 gebouwd als kruisstation (fig. 3). Het was destijds de bedoeling hier een station te realiseren voor zowel de noord-zuidrichting als, een bouwlaag dieper, de oost-westrichting. Dit plan is destijds echter niet volledig gerea - liseerd ? alleen het station in oost-westrichting is af gebouwd. Maar er werden wel diverse voorbereidingen op uitbreiding van het pre - metrostelsel getroffen. Het tramstation in oost-westrichting bevond zich op niveau -2 en op niveau -1 bevond zich de lokettenhal en de looptunnel onder de Leien. Ter voorbereiding werd op niveau -3 wel al het noord-zuidstation in ruwbouw gebouwd. Gelijktijdig werden op datzelfde niveau -3 en alvast twee tunnelko- kers voor een autotunnel in noord-zuidrich- ting aangelegd, ter voorbereiding op de ondertunneling van het Operaplein en de Leien. ING. RICHARD VENEKAMP Integraal ontwerpmanager BAM Infraconsult IR. WIM VAN DE VOORDE Ontwerpleider Operaplein ondergrond BAM Contractors / Vadum Consulting auteurs PROJECTGEGEVENS project Noorderlijn Antwerpen opdrachtgever Stad Antwerpen, De Lijn, AWV opdrachtnemer TramContractrs (BAM Contractors, BAM Rail, Fabricom) engineering / constructieadvies TPF Engineering leverancier dakbalken Ergon Recent is het Antwerpse 'premetronetwerk' uitgebreid met de Noorderlijn. In het project moesten de in de ondergrond aanwezige stadswallen, bruggen, ruien en bestaande metrostations worden geïntegreerd. Door deze bestaande bebouwing moest een aantal bijzondere oplossingen worden toegepast, zoals beschoeide sleuven en een opgehangen tunnel. CEMENT 5 2021 ?7 Voor het nieuwe project moest het bestaande premetrostation worden gereconstrueerd en daadwerkelijk als kruisstation gaan func- tioneren. Daartoe werd vanaf het zuiden richting het noorden een nieuwe tramtunnel aangelegd tot aan de reeds bestaande ruw- bouw van station -3. Dit station is afgewerkt tot een volwaardig station. Het aansluiten van de in de jaren 70 aangelegde tunnelkokers op niveau -3 zou een te grote impact hebben op de inmiddels verder ontwikkelde huidige stedelijke omge - ving. Om vanaf nivo -3 tot op maaiveld te komen zou een veel te grote lengte nodig zijn. D aarom werd besloten deze kokers om te bouwen tot een van de lagen van de nieuwe parkeergarage. Vervolgens werd een nieuwe autotunnel aangelegd op niveau -1. De nieuwe tunnelbuizen voor de nieuwe tramtunnel zijn onder de oude gemetselde pijlers van de be - staande 16e eeuwse Kipdorpbrug doorgevoerd ( foto 4). Hier is een archeologische tuin ge - creëerd: de brug is in het zicht gekomen en een deel van de oude stadsomwalling is geïn - tegreerd in een van de tunnelwanden. Het is een pr achtig resultaat van integratie van oude en nieuwe bouwtechnieken. Bijzondere constructies Naast de bijzondere integratie van archeolo- gische bouwwerken in het project, zijn er nog een aantal bijzonderheden te benoe- men. De drie verdiepingen diepe parking met geïntegreerde autotunnel is gebouwd met de wanden-dakmethode. Daarbij is de be- schoeide-sleuventechniek toegepast en wer- den lange prefab-betonbalken gebruikt. Aan die balken werd vervolgens een deel van de tunnel opgehangen zodat deze in de parking zweeft en er meer ruimte in de parking ontstaat. Wanden-dakmethode De aanleg van de tunnel en de parkeergarage, alsmede het aansluiten op de reeds bestaande bouwwerken van het premetrostation, had 2 Overzichtskaart Noorderlijn 3 Impressie kruisstation Opera 1975 2 3 8? CEMENT 5 20 21 een enorme impact op de stedelijke omge- ving. De Leien moesten worden afgesloten om de bouw mogelijk te maken en de bouw- put van bijna 200 m lang en 45 m breed zou het gebied voor het Operagebouw langdurig stremmen. Om de hinder zoveel mogelijk te beperken werd er gebouwd met de wanden- dakmethode, waarbij eerst de wanden (onder- gronds) worden gerealiseerd, waarop, op maaiveldniveau, een dak wordt gebouwd en afgewerkt. Vervolgens is het maaiveld weer beschikbaar. Gelijktijdig wordt onder het dak de grond ontgraven. Dankzij deze me- thode kon, terwijl aan de onderzijde van de dakplaat werd ontgraven naar niveau -3, aan de bovenkant van de dakplaat al worden begonnen met de afwerking van het dak en inrichting van het plein. Beschoeide sleuven Vaak worden de wanden voor dergelijk grote bouwputten gebouwd met diepwanden, combipalen of andere technieken om te boren of te heien. In dit project moesten de wanden op maximaal enkele meters van de bestaande gebouwen worden gemaakt. In hetzelfde gebied moesten kabels en leidin- gen en huisaansluitingen in stand worden gehouden. Bovendien moest het verkeer op de Leien zo lang mogelijk doorgang vinden. Hierdoor was er zeer beperkte werkruimte beschikbaar. Om deze reden is gebruikgemaakt van de beschoeide-sleuventechniek. Deze arbeidsin- tensieve techniek, die van oorsprong uit de mijnbou w komt, bestaat uit het stapsgewijs handmatig ontgraven van een sleuf, met de breedte van de benodigde wanddikte, in dit geval circa 0,9 m. Deze sleuf wordt gestem - peld met prefab-betonplaatjes (circa 150 cm x 4 0 cm x 5 cm met lichte wapening en tralie - liggertjes) aan weerszijden van de sleuf, die met stalen stempels worden gesteund (foto 5). Op deze manier wordt steeds een stuk van circa 40 cm diep ontgraven en gestempeld tot de gewenste diepte is bereikt. Voor het project Noorderlijn moesten sleuven worden uitgegraven tot gemiddeld 15 tot 16 m onder het maaiveld, met uit- schieters naar 23 m. De wanden van beschoeide sleuven zijn berekend als traditioneel grondkerende wand volgens EN 1992-1-1 (en EN-1997-1 voor geotechniek), waarop de dakbalken werden opgelegd. Deze dakbalken fungeerden bij de ontgraving van de parkeergarage ook als horizontaal stempel voor de wanden. Trillingsvrij? Een belangrijk voordeel van beschoeide sleu ven ten opzichte van bij- voorbeeld damwanden of traditioneel diep- wandsysteem is dat het 100% trillingsvrij is. Daarnaast kan vanwege het vele handwerk voorzichtig en dus dichtbij bestaande Om de hinder bij de aanleg van de tunnel en de parkeergarage zoveel mogelijk te beperken, is gebruikgemaakt van de wanden- dakmethode 4 4 16e eeuwse Kipdorpbrug opgevangen door tunneldak, tunnelwand met groene akoestische beplating CEMENT 5 2021 ?9 5 DAKBALKEN Enkele kerngetallen aangaande de langste dakbalken: ? Lengte: maximaal 44,13 m met een totaal gewicht van 111,5 ton ? Betosterkteklasse C50/60 ? 40 strengen T12 (A s = 93 mm² voorspankracht per streng 131 kN) ? Naspanning (voorspanning met nagerekt staal): 4 kabels met telkens 15 strengen T15S (A s = 150 mm²) (spankracht per kabel: 1808 kN; voorspanverlie- zen: 22%), naargelang de posi- tie werden de balken éénzijdig of tweezijdig nagespannen (van- wege beperkte ruimte was het niet altijd mogelijk de balken aan beide uiteinden gelijktijdig na te spannen) kabels en leidingen worden gewerkt zonder deze te hoeven verleggen. Overlappingen wapening? Een nadeel van deze methode was dat, door de aanwezig- heid van vele horizontale stempels (hart op hart 1,0 m) ? de staaflengte van de horizon- tale verdeelwapeningstaven (Ø12 mm) moest worden beperkt tot circa 2,40 m (fig. 6). Tot deze lengtes konden de staven nog verticaal naar beneden worden gestoken en daarna tussen de stempels horizontaal worden ge- bracht. Daarnaast was de mootlengte van één betonstort beperkt tot 6,10 m (een prak- tische maat als veelvoud (4) van 150 cm plus tussenruimte). Hierdoor waren veel overlap- pingen nodig in de horizontale wapening. De verticale wapening (Ø25 tot Ø32 mm) kon onbeperkt naar beneden worden gestoken met behulp van een katrol. Op de segmentovergang kon gemakke- lijk voegband worden aangebracht én ge- controleerd bij het uitgraven van het aan- sluitende segment. Ter plaatse van de segmentovergangen is zoals gebruikelijk een vertanding gerealiseerd, waarmee verschil - vervormingen tussen de segmenten onder- ling worden geminimaliseerd (fig. 6). Uitvoering? Na het wapenen zijn de wanden segment per segment gestort. Het beton (sterkteklasse C30/37 en milieuklasse EE1 (=XC2)) werd met een betonpomp gestort om de valhoogte te beperken. Na uitharding wordt het aansluitende segment uitgegraven en gestort. Omwille van de bouwsnelheid zijn de segmenten veelal niet aansluitend gegraven maar om-en-om, waarna in de vol- gende fase de tussenliggende elementen zijn ontgraven en beschoeid. Verdere vereisten bij deze techniek waren dat er geen grondwater aanwezig is en er mag geen veengrond zijn vanwege de stabiliteit en vanwege de rottingsgassen die daarbij vrijkomen, die de werknemers op grotere diepte zouden kunnen bedwelmen. Omdat de grondwaterstand in het verleden vaker en voor lange tijd werd verlaagd had de benodigde grondwaterverlaging geen im- pact op de bebouwing. 5 Volledig beschoeide sleuf waarin verticale wapening in grote lengtes naar de voet van de sleuf wordt gebracht 10? CEMENT 5 20 21 Bestaande slibwand normale sleufplaatjes 265 170 30 30 90 edletsrednoreVesnaapS eitisop wand 200 365 90 min 7 gegroefde sleufplaatjes normale sleufplaatjes Kopbalk (fase 2) Eerste architectonisch plaatje (fase 1)min. 15cm in beton (fase 1) Beschoeide sleuven (fase 1) 1860 min 15 Gewoon plaatje (fase1), bij uitvoering (fase 2) vervangen door architectonisch plaatje Betonnage (fase 1) peil (var) Aanzet Beschoeide sleuf (fase 1) peil (var) Zaagsnede (var) Architectonisch plaatje van 80cm met dubbele tralieligger onderaan bijplaatsen (fase 2) 100 sleufwand 57.5 00.51- liep peil 0.00 BS10 Afwerking? Omdat de ruimte tussen de wan - den na het aanbrengen van de dakconstruc- tie wordt ontgraven, komt de ruwe betonzijde v an de beschoeide sleuven in het zicht in de parking en tunnel. Bijzonder in dit project is dat deze ruwe binnenzijde van de wand geen afwerking nodig had. Conform het door de architect gewenste beeld werden de prefab plaatjes in de fabriek voorzien van een ge - groefd profiel en gladde afwerking in plaats v an het standaard 'ruwe beton'. Uiteraard werden alleen die plaatjes van deze profile - ring voorzien die in het zicht kwamen (foto 8). Dak De dakplaat, die rust op de beschoeide sleu- ven, heeft een vrije overspanning van ge- middeld 40 m. Direct hieronder bevindt zich de eerste laag van de parking. De bovenbe- lasting bestaat uit een tramlijn, een ventweg en een autoluw plein dat geschikt is voor pu- blieksevenementen. Daarbij is het plein ten behoeve van afschot voor de afwatering uit- gevuld met zand, zodat een patroon van kol- ken en leidingen kon worden aangelegd. Aan de dakplaat is over een lengte van circa 152 m de constructie voor de wegtunnel op- gehangen. Hierdoor ontstond een 'zweven- de' tunnel. Om de vrijdragende dakplaat met deze belastingen te kunnen realiseren, is deze uitgevoerd met prefab-betonnen balken die in het werk zijn nagespannen. De balken zijn 2,1 m hoog en maximaal 42,60 m lang en liggen hart op hart 1,83 m. Op de balken is een druklaag met een afschat van 0,5% en gemiddeld 30 cm dikte gestort (6400 m 2, in meerdere storts gefaseerd). De balken hebben niet alleen een dra- gende functie, ook een architectonische. Daarom zijn ze in spievorm gemaakt, met een smallere onderzijde (fig. 9). De benodigde installaties voor verlichting, brandbestrijding en dergelijken zijn aan de balken bevestigd via ingestorte ankerrails. De ruimte aan de kopse zijde tussen de balken heeft ook een functie in de rook- gasafvoer bij calamiteiten. In de oostelijke kopwand zijn rookluiken aangebracht (fig. 10). Achter de wand is het rookgasafvoerkanaal 6 7 8 Vanwege de beperkte werkruimte zijn de wanden uitgevoerd met de trillingsvrije beschoeide- sleuventechniek, waarbij een sleuf stapsgewijs handmatig wordt uitgegraven en gestempeld 6 Wapeningstekening segment beschoeide sleuf. Maximale lengte horizontale wapening 2,40 m, vertanding tussen de segmenten onderling 7 Doorsnede: gegroefde plaatjes alleen aan de zichtzijde in de parking. Onder de vloerplaten en aan de grondzijde normale sleufplaatjes 8 Zicht op de parking met rechts de geprofileerde plaatjes CEMENT 5 2021 ?11 gebouwd waar met ventilatoren een onder- druk kon worden gecreëerd en rook uit de tunnel of parking, via de ruimte tussen de balken kan worden afgevoerd. Transport dakbalken? Los van de later aan- brachte naspanning, zijn de balken voorge- spannen ten behoeve van het transport van de fabriek naar de projectlocatie. Bovendien werd de esthetische spievorm uitgebreid met een extra verzwaring aan de bovenzijde om kippen van de balken tijdens transport te voorkomen. Iedere balk is met uitzonderlijk vervoer in de nachtelijke uren de stad in gereden. Omdat de opstelruimte voor de uitzonderlijke transporten ter hoogte van de werfzone beperkt was, werd het aantal transporten per nacht beperkt tot drie. In totaal werden op deze manier 89 balken naar het project getransporteerd en ingehesen met een 800 tons kraan. Plaatsing en afmontage dakbalken? De dakliggers rusten op de beschoeide sleuven. Hiertoe werd bovenaan de sleuven een ver- bindingsbalk (kopbalk) gestort met hierop de sokkels voor de oplegblokken. Na de montage van de balken op de opleggingen moesten ze worden nagespannen. De dak- balken werken ook gebruikt als drukschoor tussen de grondkerende wanden in, zodra de bouwput werd ontgraven. Voor de uitvoering was het nodig zo snel mogelijk ná plaatsing ? dus voor het aanbrengen van de voorspanning ? te begin- nen met de uitgraving onder deze balken. Daarom werd er een tijdelijk steunpunt voor de drukkracht gecreëerd tussen dakbalken en grondkerende wanden (fig. 11), zodat de De autotunnel is gedeeltelijk opgehangen aan de onderzijde van de dakplaat en bestaat uit een vloerplaat, die is opgehangen aan een centrale betonnen wand en trekstangen 9 10 11 9 Doorsnede prefab betonbalken 10 3D-model met sparingen voor de rookluiken tussen de balken 11 Doorsnede kopbalk, scheenmuur en tijdelijk steunpunt 12? CEMENT 5 20 21 tijdelijk 'laaggelegen' drukpunt scheenmuur definitief 'centraal' drukpunt kopbalkdakplaat einddwarsdrager tijdelijk 'laaggelegen' drukpunt scheenmuur definitief 'centraal' drukpunt kopbalkdakplaat einddwarsdrager stempelkracht al kon worden gemobiliseerd en er ruimte bleef voor de latere plaatsing van de naspanvijzels. Dat tijdelijk steunpunt is gerealiseerd met platte vijzels die onderaan de eindblok- ken van de dakbalken de kracht afdragen op de scheenmuur (wand opgestort op de be- schoeide sleuf met grondkerende functie). Op deze wijze werd de bovenzijde van de dakbalken vrijgehouden en kon de druk- kracht 'ingeleid' worden vanuit de wanden tussen de dakbalken naar de scheenmuur. De tijdelijke vijzels konden worden weggenomen na realisatie van het definitieve drukpunt. Aangezien de beschoeide sleuven het vloeiend verloop van de tunnel en parking volgen, was er geen haaks vlak voor kracht- overdracht van de balken op de wand. Daar- om kreeg de scheenmuur een zaagtandpro- fiel zodat bij elke balk het voorvlak van de scheenmuur parallel kwam te liggen met het balkuiteinde (fig. 12). Opgehangen tunnel Zoals gezegd is een deel van de tunnel opge- hangen aan de onderzijde van de dakplaat. Deze opgehangen tunnel bestaat uit een vloerplaat ? fungerend als rijweg ? en een centrale betonnen wand, beide in het werk gestort. Hierdoor ontstaat een omgekeerde T (fig. 14, foto 18). De centrale wand heeft meerdere functies. Naast een constructieve functie ? het overbrengen van de verkeerslasten naar de dakbalken ? is de wand over een groot ge - deelte van de opgehangen tunnel onderdeel v an een vluchtgang. Daarom is de wand in twee gescheiden delen uitgevoerd, zodat ertussen een vluchtweg kon worden gereali- seerd. 12 13 14 12 Bovenaanzicht met verspringende scheenmuur 13 Balken geplaatst, kopbalken gestort. Operagebouw op de achtergrond 14 3D-model omgekeerde T als hangende tunnel CEMENT 5 2021 ?13 Daarnaast heeft de wand een functie om krachten te verdelen tussen de opvolgende dakbalken, bijvoorbeeld wanneer bij een evenement een sterk ongelijkmatige belas- ting op het plein ontstaat. Om de ongelijkmatige en incidentele belastingen uit de tunnel zelf op te kunnen vangen, zijn aan de T-vorm stalen trekstan- gen bevestigd, de 'trekkers' (fig. 15). Deze trekkers, hart op hart 1,83 m (overeenkom- stig de h.o.h.-afstand van de balken), dragen de krachten via horizontale ankerstangen over aan de dakbalken. De ankerstangen werden bevestigd aan in de prefab balken ingestorte ankerhulzen (fig. 16). Omdat het horizontaal alignement van de tunnel een aantal bogen bevat, grepen de ankerstangen bij elke balk op een ander punt aan. Door dit voortijdig in het 3D-model te verwerken kon elke afzonderlijke ankerhuls op elke indivi- duele balk op de juiste positie worden inge- stort bij de prefabricage. 15 17 16 15 Doorsnede omgekeerde T, stalen 'trekkers', nagespannen dakbalken opgelegd op wanden van beschoeide sleuven 16 Dwarsdoorsnede over twee balken met trekstang (trekker) op horizontale ankerstang en ingestorte hulzen in de prefab balken 17 3D-model met zicht vanuit parking richting dakbalken; de trekstangen zijn verbonden met de horizontaal verspringende ankerstangen aangrijpend op de dakbalken 14? CEMENT 5 20 21 Tot slot De stad Antwerpen heeft de afgelopen jaren een aantal mooie functionele toevoegingen in het centrum gekregen. Een van de spre- kende voorbeelden is een autoluw Opera- plein met daaronder tramstations, een parkeergarage, een fietsenstalling en auto- tunnels, geïntegreerd in één 'gebouw'. Naast functioneel is het ook bijzonder. Onder ande- re vanwege de grote vrije overspanningen van het dak en de opgehangen tunnel, maar zeker ook vanwege de integratie van archeo- logische constructies uit de 16e eeuw. Dit heeft gezorgd voor een aantal flinke techni- sche uitdagingen in het ontwerp en de uit- voering. Nu ook de laatste werkzaamheden aan het bovengrondse busstation Roosevelt- plaats zijn verricht, is er een project afge- rond waar we trots op kunnen zijn. 19 18 18 Wapenen en bekisten middenwand opgehangen tunnel 19 Rijstrook opgehangen tunnel; links stalen trekankers naar de dakbalken en matglazen wand naar parking, rechts middenwand met akoestisch dempende beplating Tekeningen en modellen door Bart van Doorselaere en Evy Lonkce CEMENT 5 2021 ?15 Wandliggers op de wip Schijfwerking in vloeren is bepalend voor stabiliteit in constructief ontwerp multifunctionele accommodatie in Best 1 MFA Dijkstraten Best, foto: Giesbers ontwikkelen en bouwen 1 16? CEMENT 5 20 21 Op de begane grond van de multi- functionele accommodatie (MFA) bevindt zich de schoolfunctie, een multifunctioneel kindcentrum dat bestaat uit klaslokalen, kinderdag- verblijven en sportzalen. Centraal hierboven bevindt zich een appartementen- blok met 22 appartementen. Het gebouw wordt gekenmerkt door een esthetisch speels en modern uiterlijk dat ontstaat door horizontale belijning en in de gevel versprin- gende balkons (foto 1 en 3). De stramienen van de bovenbouw zijn niet boven de stramienen van de onderbouw geplaatst. De bovenbouw is in twee richtin- gen een half stramien van 7,5 m verschoven. De gevel van de bovenbouw ligt dus 3,75 m terug ten opzichte van de gevel van de begane grond. Opbouw Op iedere verdieping vormen zeven appar- tementen en een bergingenblok tezamen een carré (fig. 4). Op de bovenste verdieping bevindt zich in plaats van een berging een extra appartement. Aan de buitenzijde van het carré bevinden zicht de balkons, aan de binnenzijde ligt een open atrium met een galerij (bouwlaag 2 en 3, foto 5). Op bouw- laag 1 bevindt zich binnen de galerij een plat dak. Dit dak is voorzien van daklichten ten behoeve van daglicht in de ondergelegen aula van de school. De onderwijsfunctie op de begane grond moest bij voorkeur kolomvrij worden uitgevoerd (donkergroen in fig. 6). Vanwege de eisen aan daglicht en spuimogelijkheden zijn deze klaslokalen aan de gevel voorzien. Constructief ontwerp De genoemde eisen moesten worden ver- enigd in een economisch ontwerp van de draagconstructie. Het toepassen van een balkenstructuur had niet de voorkeur. In plaats daarvan is gekozen voor het gebruik van de woningscheidende wanden als een dragende wandstructuur. Het stramienplan is afgestemd op de positie van deze wanden. Op de begane grond konden kolommen worden geplaatst in de lichte scheidings- wanden tussen klaslokalen (donkergroen, fig. 6) en gangzones (lichtgroen, fig. 6). Deze kolomposities vallen in het midden van de bovengelegen wanden. De wandliggers kun - nen dus uitsluitend in het zwaartepunt van de wand worden ondersteund door een 'middenkolom'. Ze gedragen zich zodoende als wipkippen, waardoor een tweede onder- steuning noodzakelijk was om ze stabiel te maken. Dit tweede steunpunt bevond zich bij voorkeur op een zo groot mogelijke af- stand van de middenkolom, om stijfheid te bieden aan de hoger gelegen wanden. De maximale afstand van deze 'binnenkolom' bedraagt in dit ontwerp 3,0 m (fig. 7). Zettingsgedrag Als een steunpunt is geplaatst onder de re- sultante van de belastingen wordt de volledi- ge belasting opgenomen door dat steunpunt. Er ontstaan dan ook alleen zettingen in dat steunpunt. In de onbelaste ondersteu- IR. FRISO JANSSEN RC Raadgevend Ingenieur / Constructief Ontwerper Croes Bouwtechnisch Ingenieursbureau auteur PROJECTGEGEVENS project MFA Dijkstraten Best opdrachtgever Gemeente Best architect Eugelink Architectuur oa constructieadvies Croes Bouwtechnisch Ingenieursbureau aannemer Giesbers ontwikkelen en bouwen leverancier en engineering breedplaatvloeren Atlas Albro Een nieuw gebouw in de wijk Dijkstraten in Best combineert op uitzonderlijke wijze een onderwijsfunctie met een woonfunctie. De versprongen stramienen in de bovenbouw en de vraag naar grote kolomvrije ruimtes in de onderbouw vroegen om een uitgekiende benadering van het evenwicht. CEMENT 5 2021 ?17 2 MFA Best in aanbouw, foto: Giesbers ontwikkelen en bouwen 3 Verspringende balkons, foto: Giesbers ontwikkelen en bouwen 4 Bouwkundige plattegrond bovenbouw, met zeven appartementen per laag 2 3 4 18? CEMENT 5 20 21 De wandliggers kunnen uitslui- tend in het zwaartepunt van de wand worden onder- steund en zijn zonder tweede steunpunt niet stabiel 5 6 5 Impressie binnenzijde open atrium, binnenzijde carré 6 Bouwkundige plattegrond school; donkergroen de kolomvrije klaslokalen, tevens is de bovenbouw geprojecteerd CEMENT 5 2021 ?19 binnenkolom middenkolom ning ontbreekt er immers belasting. Als een veerwaarde wordt toegekend aan de onder- steuning, dan zal als gevolg van zetting een scheefstand ontstaan in de constructie. Het rotatiecentrum bevindt zich in dit geval boven de onbelaste kolom (fig. 8). Deze rotatie leidt naast een verticale component ook tot een horizontale component. De tweede bouwlaag zal ook zijdelings moeten verplaatsen. Spiegelsymmetrie? Op de meeste plaatsen bevindt zich aan de overzijde van het pand een vergelijkbare wand. Als gevolg van spie- gelsymmetrie treedt bovengenoemde zijde- lingse verplaatsing ook daar op. Door de eer- ste en tweede verdiepingsvloeren (bouwlaag 1 en 2) onderling te koppelen, treedt toch evenwicht op, waarbij de tweede verdiepings- vloer als trekring gaat fungeren (fig. 9). Een even zo grote drukkracht treedt op in bouw- laag 1. Het koppel dat ontstaat als gevolg van de hefboom tussen bouwlaag 1 en bouwlaag 2 veroorzaakt een herverdeling van de belas- tingen op de kolommen. Op deze wijze wordt scheefzakken van een wand voorkomen en moeten beide kolommen onder een wand dezelfde verticale zakking ondergaan. Molenwiek? De vloeren in het ontwerp zijn ontworpen als een molenwiek. Dit garan- deert de symmetrische krachtswerking. Per zijde van het bouwwerk draagt een vloerveld van circa 7,50 x 22,50 m² op de betreffende betonwanden (fig. 10). Reverse engineering Door het ontwerp van de fundering als uit- gangspunt te nemen, inclusief veerwaarden, kon de verdeling van belastingen over de palen worden bepaald. Uitgangspunt daarbij was dat iedere paal over een gelijkwaardige veerwaarde beschikt en dat iedere paal De verdeling van de belas- ting over de ko- lommen is be- rekend op basis van reverse en - gineering 7 7 Wandligger als wipkip, alle belasting wordt geconcentreerd in de kolom op as 3 (middenkolom) 20? CEMENT 5 20 21 10 8 9 8 Impressie binnenzijde open atrium, binnenzijde carré?9 Spiegelsymmetrie heft de scheefstand op. Wanden zijn in evenwicht 10 Constructieprincipe; de rode vloerpijlen (lengte 22,5 m) geven de draagrichting van de vier vloeren (molenwieken) aan, in groen aangegeven de penanten voor de ondersteuning van galerijplaten, in blauw het buitenblad van de appartementen, dragend op de eerste verdiepingsvloer CEMENT 5 2021 ?21 bij gelijke zetting een gelijke belasting draagt. Indien 80% van de palen (onder één wand) wordt geconcentreerd onder de middenko- lom, zal die kolom ook 80% van de belasting dragen. Kolombelastingen zijn derhalve in verhouding met de verdeling van het aantal palen onder de kolommen.Nadat een statisch onbepaalde con- structie was ontworpen door toepassing van een trekring in bouwlaag 2 en een drukring in bouwlaag 1, kon op basis van de veerstijf- heden van de funderingen de krachtswerking in de totale constructie worden berekend. Door gebruik te maken van deze ringen kan immers geen sprake meer zijn van zakkings- verschil. Tenzij de wanden in gelijke mate roteren. Echter, door de eerder besproken spiegelsymmetrie is dit tot een minimum beperkt. Dimensionering Vloeren? De overspanningen van de vloeren bedragen maximaal 10 m. De vloeren in bouwlaag 2 t/m 4 zijn uitgevoerd met een dikte van 290 mm. Door de aannemer is, in goed overleg met de constructeur, gekozen voor een breedplaatvloer met achteraf aan- gebrachte voorspanning zonder aanhechting (VZA). Hierdoor zijn overspanningen tot 10 m mogelijk met deze vloerdikte van 290 mm. Bouwlaag 1? Bij de overspanning van 10 m vereisen de relatief zware galerijplaten een extra ondersteuning. Derhalve zijn dragen- de penanten ontworpen aan de galerijzijde. Deze penanten zijn niet gefundeerd; de be- lasting moet worden opgenomen door de vloer van bouwlaag 1. Aan de gevelzijde draagt het buiten- blad op bouwlaag 1. Hierdoor is een relatief hoge lijnlast op de eerste verdiepingsvloer aanwezig. Beide belastinggroepen vereisen een relatief sterke en stijve verdiepingsvloer. Derhalve is bouwlaag 1 uitgevoerd in een dikte van 390 mm. Trekring? De trekring in bouwlaag 2 is bere- kend op een ontwerptrekkracht van 4650 kN (zie ook onder 'Rekenkundige onderbou- wing evenwicht'). Om deze kracht op te nemen zijn extra naspankabels (VZA) voor- zien. Per hoofdrichting zijn circa 54 kabels aangebracht met een werkkracht van 100 kN (totaal 5400 kN). Door de verdiepingsvloer op voorspanning te brengen voordat de be- lastingen daadwerkelijk optreden, werd scheurvorming voorkomen en vervorming van de vloer beperkt. De normaaldrukkrachten in de vloe- ren verdelen zich over de diepte van die vloeren, zijnde tweemaal 7500 mm. Uitgaan- de van een vloerdikte van respectievelijk 290 en 390 mm bedraagt de spanning in de vloer: Uit naspanning tweede verdieping: 54 00 (kN) / [2x 7500 x 290] = 1,24 N/mm² Uit druk eerste verdieping: 4 650 (kN) / [2x 7500 x 390] = 0,80 N/mm² Modellering Onder meer voor het bepalen van het even- wicht zijn eenvoudige controleberekeningen in 2D uitgevoerd (zie ook onder 'Rekenkun- dige onderbouwing evenwicht'). De krachts- afdracht is echter niet volledig te beschou- wen op basis van 2D-rekentechnieken. De benadering van de betonwanden op verende ondersteuningen en de benadering van de krachtsafdracht van penanten in de binnen- ring (galerijzijden) is een relatief grove be- nadering. Derhalve is het bouwwerk door Atlas Albro volledig 3D-gemodelleerd in een rekenprogramma (fig. 11). Het gehele model is nagelopen op de uitkomsten van de 2D-benaderingen. Zowel de krachtswerking in de vloeren als de reac- tiekrachten op de funderingen bleken goed overeen te komen. In het 3D-model zijn de belastingeffec- ten van de beganegrondvloer niet meegeno- men. De lastverdeling van de beganegrond- vloer was immers niet afhankelijk van de bovenbouw. De beganegrondvloer was reeds gebouwd voordat de bovenbouw werd ge- bouwd en verbonden door middel van de druk- en trekringen. Bouwwijze Doordat het statisch systeem pas volledig was na het spannen van de tweede (trekring), is gekozen voor een totale onderstempeling van het bouwwerk. Zowel bouwlaag 1 als bouwlaag 2 zijn Om de trekkrachten in de vloer op te nemen, is voorspanning voorzien 22? CEMENT 5 20 21 volledig onderstempeld uitgevoerd totdat de eerste en tweede verdiepingsvloer zijn uitge- hard en afgespannen (foto 12).Het principe dat het gehele bouwwerk in een gestempelde uitvoering is gebouwd, had direct gevolgen voor de ontwerpuit- gangspunten. De vloerbelasting van de bega- negrondvloer alsmede de funderingsbalken en paalconfiguratie zijn afgestemd op deze bouwfase. 11 12 11 3D-model van het gebouw als een totale constructie 12 Zware stempelramen zijn noodzakelijk voor het dragen van 2 bouwlagen CEMENT 5 2021 ?23 Voor het bepalen van het evenwicht in de draagcon- structie van de multifunctionele accommodatie is een eenvoudige controleberekening uitgevoerd. Uitgangspunten Er is gerekend met de volgende uitgangspunten: wandlengte: 7,5 m, 4 verdiepingsvloeren wanddikte: 250 mm wandhoogte: 9,0 m vloerdikte bouwlaag 1: 390 mm vloerdikte bouwlaag 2: 290 mm h.o.h.-afstand tussen kolommen: 3 m betonsterkteklasse: C30/37 Belasting?De belasting is eerst op een vereenvoudigde manier benaderd. De rekenwaarde van momentane vloerbelasting bedroeg circa 12,5 kN/m² (vloer 290 mm) respectievelijk 15,0 kN/m² (390 mm). Per wand wordt circa 10 m vloerbelasting opgevangen. Rekening houdend met een steunpuntfactor van 1,15 is 11,50 m belastingbreedte aangehouden per beton- wand. De totale belasting uit vloeren: F d = 1,15 ? [12,50 (kN/m²) ? 3 + 15,0 (kN/m²) ? 1] ? 10 (m) ? 7,50 (m) = 4530 kN Eigen gewicht wanden: F d = 9,0 (m) ? 7,50 (m) ? 0,25 (m) ? 25 (kN/m²) ? 1,20 = 506 kN Wandlast: 5036 kN Ondersteuning: 6 palen (4 onder de middenkolom en 2 onder de binnenkolom) Paalbelasting: 839 kN/paal Middenkolom (4 x 839) draagt 3357 kN Binnenkolom (2 x 839) draagt 1679 kN. Lijnlast wanden: 5036 / 7,50 = 671 kN/m Vanwege aanvullende belastingen, die verder niet in dit artikel zijn uitgewerkt, bedraagt de rekenwaarde van de kolomdruk 3840 kN in plaats van 3357 kN, die uit deze vereenvoudigde benadering volgt. Eerste-ordemoment De krachten in de wand kunnen nu eenduidig worden verdeeld over de palen. Door de excentriciteit tussen de paalbelastingen en de resultante van de wandbe- lasting ontstaat een uitwendig eerste-ordemoment in de wand. Dit eerste-orde-effect bedraagt voor twee palen: kolomlast: 1679 kN momentarm: 3,0 m (afstand kolommen) moment per wand: 5037 kNm In de molenwiek draagt per zijde 22,5 m belasting op wanden. Hierdoor is het effect voor de vloer ongeveer een factor 2,0 groter (t.o.v. 11,5 m). Het eerste-ordemoment wordt gecompenseerd door een trekkracht in de tweede verdiepingsvloer en een drukkracht in de eerste verdiepingsvloer. De moment- arm tussen beide bouwlagen bedraagt 3,0 m (verdie- pingshoogte), zodat de horizontale evenwichtskracht 1679 kN bedraagt per wand. Voor de totale molenwiek (factor 2,0) bedraagt de trekkracht in de vloer 3358 kN. Stabiliteit van het evenwicht Formules voor standzekerheid worden relatief weinig toegepast. Voor dit project is voor de meest ongun- stige situatie een vergelijking opgesteld conform NEN-EN 1990, formules 6.10a en 6.10b EQU ( toetsing van statisch evenwicht). Er wordt onderscheid gemaakt tussen gunstig werkende blijvende belasting (0,90 G) en ongunstig werkende blijvende belasting (1,10 G). Voor de veranderlijke lasten zijn uitsluitend de ongun- stige beschouwd (1,5 Q). Door deze controleberekening is aangetoond dat de totale trekwapening in de vloerschijf van de tweede bouwlaag moet zijn ontworpen op een trekkracht van 4650 kN. Rekenkundige onderbouwing evenwicht 24? CEMENT 5 20 21 Rekenkundige onderbouwing wandliggers De wandliggers van de multifunctionele accommoda- tie zijn in het constructiemodel een lijnvormig dragend element. Door de hoogte van de wand fungeert deze wand niet als buigligger, maar als stijve (gedrongen) wandschijf. Tussen twee wanden in overspannen de vloeren; aan de onderzijde de eerste verdiepingsvloer met dikte 390 mm, aan de bovenzijde de tweede verdiepingsvloer met een dikte van 290 mm. Een gewapende verbinding tussen wand en vloer gaat zich gedragen als een volledige inklemming. Hierdoor ontstaan ook krachtswerkingen loodrecht op het wandvlak. Voor de bepaling van de wapening was het derhalve relevant om de grootte van de inklemming als gevolg van ongelijke velden en ongelijke belastin- gen te bepalen, en deze inklemming te voorzien van extra wapening. De reactiekracht uit de eerste verdie- pingsvloer moest worden opgehangen in de wand tot aan de drukboog, directe lastafdracht. De lastafdracht in de wanden is toegelicht in figuur 14. De wandliggers zijn ontworpen op een groot aantal gelijkmatig optredende belastingen en mechanica - modellen: raamwerkberekeningen in dwarsrichting (buigtrek - w apening inklemming vloeren); ophangwapening (reactiekrachten eerste verdiepings- vloer); dwarskrachtwapening (gedrongen liggers); partiële lastinleiding kolommen; momentlasten wandliggers (trekbanden); minimumwapening; afschuifvlak van stortnaden. Onderstaand wordt beknopt toegelicht hoe de wape- ning is bepaald. Deze is per laag en op basis van superpositie berekend. Verticale wapening Buigtrekwapening inklemming vloer-wand (fig 13: 1)? Vanwege de inklemming van wand en vloer (in dwars- richting) moesten effecten van belast/onbelast en ongelijke velden in het rekenschema van vloeren worden beschouwd in de krachtswerking. Het steun- puntmoment van de vloer zal zich naar stijfheden verdelen over: aansluitend vloerveld; ondersteuning (ingeklemde kolom Ø500) onder de vloer; aansluitende betonwand op de vloer. Maximaal inklemmoment in wandvoet: 13 kNm/m (rekenkundige bepaling Atlas, 3D-rekenpakket). Hefboomsarm wand (0,8 H): z = 200 mm M d/z = 65 kN/m A s;ben = 150 mm²/m (per zijde) Deze benodigde hoeveelheid wapening is gecombineerd met andere draagprincipes tot het totaal aan stekwapening/verticale wapening. Ophangwapening vloer eerste verdieping (fig 13: 2)? De reactiekracht uit de vloer: R d = 11,5 (m) ? 15 (kN/m²) = 172,5 kN/m R d/2 = 86,25 kN/m A s;ben = 200 mm² (per zijde) Deze benodigde hoeveelheid wapening is gecombi- neerd met andere draagprincipes tot het totaal aan stekwapening/verticale wapening. Ophangwapening plat dak school (fig 13: 3)? De reactie uit het platte dak van de school (bouwlaag 1) resulteert in een belasting op de uitkraging. Deze last wordt door middel van een trekband opgehangen in de wand. De reactiekracht (niet uitgewerkt): R d = 600 kN Rd/2 = 300 kN A s;ben = 690 mm² (per zijde) (losse staven 3Ø20 = 942 mm², derhalve ook haarspelden Ø20, praktisch over 1 m, zwart in fig. 14) Dwarskracht uit puntlast (plat dak bouwlaag 1) Voor de berekening van de gereduceerde dwarskracht moest de ?-factor worden bepaald. Door een directe belastingafdracht hoefde niet de totale dwarskracht te worden beschouwd. CEMENT 5 2021 ?25 Fd = V d = 600 kN ? = 0,55 V d;red = ? Vd = 0,55 ? 600 kN = 330 kN Dwarskracht ten gevolge van lijnlast (hoger gelegen vloeren en wandgewichten) Q d = 512,5 (lijnlast) + 172,5 (last vloer bouwlaag 1) = 685 kN/m Uitkraging: 3,75 m V d = 685 kN/m ? 3,75 m = 2570 kN ? = 0,28 V d;red = ? Vd = 0,28 ? 2570 = 720 kN Totale dwarskracht V d;totaal = 330 + 720 = 1050 kN A s;ben = V d/2 = 525 kN/zijde = 1206 mm² (per zijde) A s;ben = 322 mm²/m (per zijde, uitkraging 3,75 m) Deze benodigde hoeveelheid wapening is gecombi- neerd met andere draagprincipes tot het totaal aan stekwapening/verticale wapening. Totale verticale wapening?De verticale wapening bedraagt het totaal van de berekende wapening per zijde (superpositie): Buigtrekwapening: 150 mm²/m Ophangwapening: 200 mm²/m Dwarskrachtwapening: 322 mm²/m Totaal: 672 mm²/m (Ø12-150 = 754 mm²/m, groene wapening in fig. 14) Partiële toets (fig 13: 4)?Een fictieve kolom in de wand moet zijn getoetst op normaaldrukkracht. Hiervoor is Technosoft Kolomwapening toegepast. De wapening in de kolom moet minimaal Ø12-150 bedragen om de normaaldrukkracht te kunnen opnemen. De reeds bere- kende wapening volstond als kolomwapening, er was geen extra wapening noodzakelijk in de 'fictieve kolom'. Horizontale wapening Berekening horizontale trekband (fig 13: 5)? Zoals bij dwarskracht reeds is bepaald: M d = F d ? 3,75 = 600 ? 3,75 = 2250 kNm M d = 0,5 q d l2 = 0,5 ? 685 ? 3,75² = 4800 kNm M d = 7050 kNm Hoogte console (gereduceerd): z = 2700 mm M d/z = 2600 kN A s;ben = 6000 mm² (12Ø20 (rode wapening in fig. 14) + 12Ø16 (paarse wapening in fig. 14)). Berekening horizontale wandwapening?De horizontale wapening is bepaald aan de hand van het minimum wapeningspercentage en de eis uit de Eurocode: mini- maal de helft van de trekband moet als flankwapening aanwezig zijn. Minimaal percentage: (C30/37) (NEN-EN 1992-1-1 art. 9.2.1.1): ?min = 0,19% = 475 mm²/m 13 13 Lastafdracht wandligger 26? CEMENT 5 20 21 Minimaal helft van aanwezige wapening in trekband. A s;min = 0,50 ? 6000 mm² = 3000 mm² Wandhoogte: 3,0 m, twee zijden: 500 mm²/m Dit is de maatgevende wapening. Dit komt overeen met Ø10-150 = 524 mm²/m (paarse wapening in fig. 14). Controle afschuifvlak (fig 13: 6)?De resultante normaaldrukkracht (drukdiagonaal) leidt tot een trek- kracht in de trekband van 2600 kN. Om evenwicht te maken, is een equivalente drukkracht noodzakelijk in de eerste verdiepingsvloer. Het stortvlak vloer-wand moet de schuif spanning die hier door wordt veroorzaakt op kunnen nemen. De maximale schuifspanning wordt bepaald door: hechtsterkte beton; wrijving door bovendruk; afschuiven van wapening. In art. 6.2.5. uit Eurocode 2 is dit vertaald in: v Rdi = c f ctd + ? ?n + ? fyd ( ? sin ? + cos ?) ? 0,5 v fcd Wij onderscheiden eerst hechtsterkte en wrijving. Het resterende deel moet worden opgenomen door stekwapening kolom en additionele stekwapening. Afschuifvlak: B = 250 mm L = 1000 mm c = 0,20 f ctd = 1,35 N/mm² ? = 0,60 F d = 3840 kN Stekwapening: gekozen: 4Ø25 (1963 mm²) Betonaandeel: c f ctd B L = 67 kN Bovendruk: ? N d = 0,60 ? 3840 = 2304 kN Bijdrage kolomstekken: (4Ø25) ? A s ? 435 = 0,60 ? 1963 (mm²) ? 435 (N/mm²) = 512 kN Capaciteit doorsnede kolom ? wand: Totale weerstand bedraagt: v Rdi = 67 + 2304 + 512 = 2883 kN (> 2600 kN, dus voldoende) Deze capaciteit wordt begrensd door betonsterkte: H max = 0,5 f cd ? A beton = 0,50 ? 20 ? 250 ? 1000 = 2500 kN (< 2600 kN, dus betondoorsnede te klein) Er is ruim meer oppervlak beschikbaar dan 250 x 1000 voor het opnemen van de horizontaalkracht, op basis van deze toetsing kon worden geconcludeerd dat het afschuifvlak voldoet in combinatie met aanwezige stekwapening. Totale wapening Dit alles leidt tot een wapeningsconfiguratie zoals getoond in figuur 14.? 4414 14 Wandwapening wandliggers CEMENT 5 2021 ?27 28? CEMENT 5 20 21 column Het is enkele maanden na mijn vorige column 'Mevrouw, waar kan ik mijn jas ophangen?'. Die column heeft veel teweeg gebracht en veel mooie gesprekken opgeleverd, waardoor we nog beter ons best gingen doen om elkaar te begrijpen. Niet oordelen, maar wel vragen stellen. Nog steeds komt deze column bijna dagelijks voor in gesprekken. Ook de humor bleef gelukkig; toen ik iemand zijn jas wilde aannemen zei hij met een glimlach en knipoog 'ik zie de kapstok staan, ik hang hem zelf op'. Laten we die humor er vooral in houden, om op een luchtige manier in gesprek te raken over inclusief werken en leven. Vandaag neem ik jullie mee naar een ander belangrijk thema in mijn werk van de afgelopen maanden; de zoektocht omtrent het aantoonbaar maken van de footprint van ons CO?-arme beton. Allereerst viel het me op dat ik maar weinig feitelijke vragen kreeg naar aanleiding van onze 'claim' van de CO?-reductie. Reductie ten opzichte van wat bijvoorbeeld? Dat had mij best wel een logi- sche vraag geleken. Het leerde me dat we allemaal zoeken naar verbeteringen, maar ook nog niet allemaal de kennis hebben om de juiste vragen te stellen. Mijn zoektocht leerde me ook dat er talrijke aspecten van duurzaamheid zijn, waardoor je bijna door de bomen het bos niet meer ziet. Dat gaat bijvoorbeeld over energieverbruik, afvalreductie, hergebruik grondstoffen, reduceren cement en staal enz. Om een Life Cycle Analyse (LCA) te berekenen van een beton- mengsel moet je de milieu-impact van al je materialen kennen. Waar komt het vandaan en hoe komt het naar onze fabriek? Per schip? Per as? Of soms per schip en soms per as? En hoe verhoudt zich dit dan op jaarbasis? Hoeveel wapening gebruiken we per m² wand, gemiddeld op jaarbasis? Hoe verhouden zich de verschil- lende mengsels in de fabriek? Stort je met een weekendmengsel op vrijdag? Hoe vaak stort je met een 'sneller' betonmengsel? Hoeveel regenwater vangen we eigenlijk exact op via onze daken en zetten we in bij de productie? Kunnen we het energieverbruik per hal aflezen? Het is een leerzame oefening om al die data te verzamelen. En als je data hebt, dan heb je dashboards. En als je dashboards hebt, dan ga je natuurlijk direct proberen deze in positieve zin te beïnvloeden. En vooral daar ga je dus weer goede vervolgstappen maken. Door alle inspanningen die we doen, en soms frustraties die we ervaren om al deze data tot achter de komma op tafel te krijgen, weten we nu exact waar nog echte kansen zitten om im- pact te maken. Dus ja, de kachel moet hoger in verband met de MKI, MPG, EPD, MRPI, LCA, ETS en IK? Dorien Staal?is statutair directeur van betonfabriek Voorbij Prefab. Daarnaast vervult ze een bestuurs- functie bij het Netwerk Conceptueel Bouwen en is ze voorzitter van de Betonvereniging. Samen met Sander den Blanken, managing director van BAM Infraconsult en statutair directeur van BAM Infra Assetmanagement, neemt Dorien gedurende twee jaar de column in Cement voor haar rekening. Wil je reageren op deze column, stuur dan een email naar cement@aeneas.nl. CEMENT 5 2021 ?29 alkalische activatie, maar dit energieverbruik staat in geen ver- houding tot de CO?-reductie doordat we minder cement gebrui- ken. En daar gaat het om. Meten is in dit geval ook met zekerheid weten. Dagelijks lees ik de krant en vakliteratuur. Ik lees over het mani- fest ten aanzien van CO?-opslag in hout, ik lees over emissierech- ten in de cementindustrie via het ETS, ik lees over CO?-opslag in de Noordzee, ik luister naar podcasts en volg allerlei seminars en kennissessies. Los van dat het goed is om te weten wat er speelt op dit vlak, geeft het mij ook altijd weer een prikkel om bij mezelf te rade te gaan: Wat kan ík doen en wat helpt echt? Welke stap kan ik extra zetten? Wat mij helpt is de wetenschap dat wat ik (en ook jij) doe(t), altijd impact heeft. Hoe klein de stap ook is. Alhoewel het niet echt stimulerend werkt om door de spreekwoor- delijk tientallen hoepels te springen alvorens je een innovatie gecertificeerd en meetbaar hebt gemaakt, is het wel allemaal de moeite waard. Maar laten we elkaar ook op dit vlak verder helpen door leerervaringen te delen. Laten we elkaar ook de goede vra- gen stellen en de bal spelen en niet de man (of vrouw). En laat je niet verleiden om in discussies te belanden over zaken waar je geen invloed op hebt. Richt je energie op je eigen cirkel van invloed. En die van mij is loud and clear: onze impact zo klein mogelijk maken en zodat we in Nederland huizen bouwen met een zo laag mogelijke footprint.? "We zoeken allemaal naar verbeteringen, maar we hebben nog niet allemaal de kennis om de juiste vragen te stellen" "Wat je doet, het heeft altijd impact. Hoe klein de stap ook is" 10 jaar na instorten galerijvloer Antillenflat Analyse van resultaten onderzoek woongebouwen 1 In mei 2011 stortte een uitkragende galerijvloer van de Antillenflat in Leeuwarden in 1 30? CEMENT 5 20 21 Naar aanleiding van het incident in Leeuwarden en de uitkomsten van het technisch onderzoek, heeft het ministerie van Binnenlandse Zaken, in overleg met diverse par- tijen, in 2012 een CUR-publicatie opgesteld. Het betreft de CUR-publicatie 248 ? Onderzoek naar en beoordeling van de constructieve veiligheid van uitkragende betonnen vloeren van galerijflats. In deze publicatie is een onderzoeksprotocol be- schreven dat is opgesteld door een team van deskundigen van Platform Constructieve Veiligheid, Rijkswaterstaat, ABT, SGS INTRON, Adviesbureau Hageman, EconStruct en Nebest. Dit protocol is mede gebaseerd op ervaringen uit onderzoeken aan de Antillen- flat en 11 andere geselecteerde woongebou- wen in Leeuwarden. Stappenplan Uit het onderzoek bij de Antillenflat kwam naar voren dat de uitkragende galerijvloer is bezweken door een combinatie van te laag liggende bovenwapening, hogere belasting op de galerijvloer en corrosie aan de wapening door ingedrongen chloriden (dooizouten e.d.). Om deze reden omvatten de voorgestelde onderzoeken uit het onderzoeksprotocol de volgende stappen: Stap 1: Verkennend onderzoek vloercon- structie en belastingen Stap 2: Aanvullend onderzoek naar de wapening Stap 3: Constructieve beoordeling Stap 4: Destructief onderzoek naar moge- lijke corrosie aan wapening Stap 5: Aanvullende constructieve beoor- deling Het volledige stappenplan staat in de publicatie van dit artikel op Cementonline.nl. Herziene uitgave en onderzoeks- verplichting Na de eerste ervaringen en uitkomsten van onderzoeken, verscheen er in 2014 een nieu- we uitgave van CUR-publicatie 248. In deze tweede herziene uitgave wordt nadrukkelij- ker onderscheid gemaakt tussen uitkragen- de vloeren aan de galerij- en balkonzijde. Ook zijn nuanceringen aangebracht in het onderzoek naar chloridengehalten (die een minder omvangrijk destructief onderzoek mogelijk maken) en de mogelijke maatrege- len naar aanleiding van een onderzoek en beoordeling zijn benoemd. Iets later besloot het ministerie van BZK een onderzoeksverplichting in te stel - len. Sinds 1 januari 2016 is het wettelijk ver- plicht dat eigenaren, van gebouwen gebouwd v oor 1975, uitkragende betonnen galerij- of balkonvloeren laten controleren op con - structieve veiligheid. De onderzoeksverplich- ting is opgenomen in het nieuwe hoofdstuk 5a, artik el 5.11 'onderzoeksverplichting zorg - plicht'. Voor 1 juli 2017 moest het onderzoek v oor alle galerijflats zijn uitgevoerd. Afstudeeronderzoek Na het verschijnen van de CUR-publicatie zijn verschillende gebouweigenaren in Nederland voortvarend aan de slag gegaan om de uit- kragende (galerij)vloeren van honderden woongebouwen in Nederland te laten onder- zoeken. Ingenieurs- en adviesbureau Nebest onderzocht maar liefst 552 woongebouwen (fig. 3). Brandon van Ostaden, student MARINUS POELERT Senior adviseurNebest B.V. ING. WOUTER VAN DEN BERG Specialist duurzaamheid en innovatieNebest B.V. BRANDON VAN OSTADEN ZVIT 1) 1) Tijdens het schrijven van dit artikel was Brandon van Ostaden student Technische Informatica aan de Avans Hogeschool auteurs In mei 2011 bezweek een uitkragende galerijvloer van de Antillenflat in Leeuwarden (foto 1). Nadien zijn bij honderden woongebouwen in Nederland uit de periode van voor 1975 de uitkragende galerijen en/of balkonvloeren onderzocht en indien noodzakelijk versterkt. Wat hebben de vele onderzoeken en de diverse uitkomsten ons de afgelopen 10 jaar geleerd? CEMENT 5 2021 ?31 229; 41% 158; 29% 165; 30% balkon galerij beide Technische Informatica aan de Avans H ogeschool, analyseerde als onderdeel van zijn a fstuderen de bevindingen uit deze vele onderzoek en. Hieronder worden voor v erschillende onderdelen de resultaten van dat onderzoek besproken. Noodzaak onderzoek balkon- vloeren Over galerijvloeren is de CUR-publicatie ondubbelzinnig; die moeten altijd worden onderzocht. De publicatie gaf echter ruimte voor interpretatie over de noodzaak van onderzoek aan uitkragende balkonvloeren. Reden hiervoor was het lagere risicoprofiel van deze vloeren, gezien het vaak minder intensieve gebruik ten opzichte van galerij- vloeren en hiermee de kans op strooizouten. In mei 2016 wordt opheldering gegeven door de opstellers van de CUR-publicatie waarin de onderzoeksplicht voor balkonvloeren nader is gespecificeerd. Op basis hiervan zijn vier categorieën te onderscheiden: 1 Onderzoekv erplichting bij galerijflats met uitkragende galerijvloeren. 2 Onderzoekverplichting (artikel 2.4) bij gale- rijflats* met uitkragende balkonvloeren die: direct aan de kustlijn liggen (tot 10 km uit de kust); groter zijn dan de galerijvloeren (afwijkende afmetingen en met name groter); onderzocht moeten worden wanneer de galerijvloeren niet voldoen. 3 Zorgplicht en aan te be velen ook te onder- zoeken (geen verplichting): uitkragende vloeren portiekflats/laag- bouw** direct aan de kustlijn (tot 10 km uit de kust); uitkragende vloeren portiekflats/laag- bouw** met uitkraging groter dan 1,0 m en langer dan 3 m; 2 De bezweken plaat van de Antillenflat 3 Verdeling onderzochte woongebouwen met uitkragende balkon- en/of galerijvloeren ONDERZOEKSOPZET Brandon van Ostaden studeerde in 2020 af aan de Avans Hogeschool in de studierichting Technische Informatica. Als afstudeeropdracht analyseerde hij de CUR 248-onderzoeken aan 552 woongebouwen die Nebest de afgelo- pen jaren onderzocht. Hierbij stond de volgende hoofdvraag centraal: 'In hoeverre kan software geschreven worden om op een efficiënte manier alle CUR-publicatie 248-onderzoeken binnen Nebest te ontsluiten uit documenten geproduceerd door middel van de Microsoft Office-suite en te analyseren voor publicatiedoeleinden?' Voor zijn onderzoek maakte hij gebruik van een combinatie aan systemen: Spacy, Python en Power Bi om data snel en adequaat te kunnen analyseren. De resultaten zijn handmatig gecontroleerd. - Spacy: Artificial intelligence technieken om verbanden tussen woorden en samenstelling van teksten te kunnen analyseren. - Python: programmeertaal waarmee data uit individuele rapporten is gehaald en de elementen uit Spacy worden aan- gesproken. - Power Bi: visualisatie van verzamelde data en resultaten. 2 3 32? CEMENT 5 20 21 uitkragende vloeren die permanent zwaar zijn belast, b.v. gemetselde of betonnen borstwering. 4 Alg emene zorgplicht; geen onderzoekver- plichting, wel te allen tijde een wettelijke zorgplicht. Hierbij is aangegeven dat onder een galerijflat wordt verstaan een (flat)gebouw waarin zich twee of meer galerijen boven elkaar bevinden. Onder laagbouw wordt verstaan woongebouw/ woning van twee woonlagen met slechts één galerij- of balkonvloer. Resultaten afstudeeronderzoek? De resulta- ten uit het afstudeeronderzoek laten een ander beeld zien met betrekking tot de noodzaak van onderzoek aan balkonvloeren. Van de in totaal 229 onderzochte woonge- bouwen met enkel balkonvloeren bleken er circa 48 niet te voldoen voor de korte termijn (afkeurniveau conform NEN 8700 voor be- staande bouw) en 61 voor de langere termijn (verbouwniveau). Daarnaast werden bij 38 van de onderzochte woongebouwen met balkonvloeren waar ook chlorideonderzoek werd uitgevoerd chloridegehaltes > 0,4% m/m ten opzichte van de cementmassa aange- troffen. Wapeningsconfiguratie Volgens CUR-publicatie 248 moeten vooraf- gaand aan de metingen, een onderzoek op locatie, een archiefonderzoek en dossierstu- die worden uitgevoerd, met name naar de opgegeven wapening en staalkwaliteit van de wapening in de uitkragende vloeren. Resultaten afstudeeronderzoek? Uit het af- studeeronderzoek kwam naar voren dat het per gemeente verschilt welke informatie er wel of niet beschikbaar is. Wel zijn bij woning - corporaties vaak nog stukken aanwezig, be- halve bij woningbouwverenigingen die zijn samengegaan waar tijdens fusie archief- stukken verdwenen zijn. Uit de door Nebest uitgevoerde onder- zoeken op locatie kwam naar voren dat de bovenwapening veelal laag in de vaak dunne constructievloer ligt, zoals ook al was De resultaten uit het afstudeer - onderzoek laten een ander beeld zien met betrekking tot de noodzaak van onderzoek aan balkonvloeren 4 6 5 4 Onderstempelde balkonvloeren 5, 6 (Put)corrosie op de wapening CEMENT 5 2021 ?33 geconstateerd bij de Antilllenflat. Dit gold met name bij dunne uitkragende vloeren, gerealiseerd begin jaren zestig, met losse staven en enkel bovenwapening, dus zonder onderwapening. Regelmatig werden deze vloeren afgekeurd. Er werd niet voldaan aan het gewenste verbouwniveau en ook niet aan het wettelijk vereiste afkeurniveau. Een van de oorzaken is dat ten tijde van de bouw van de vloeren alleen werd gerekend met een vlaklast van 3,0