50 thema Vooruitblik NEN 8702 1 Invulling betondeel in de NEN8700-serie Werkgroep Bestaande betonconstructies De Werkgroep Bestaande beton constructies bestaat uit: - G.G.A. Dieteren - W. Klaverveld - S. van der Vossen - R. Dalmeijer - C. van der Veen - D.C.W. Bezemer - D.G. Schaafsma - A. Kremer - H.W. Sliedrecht Met de introductie van NEN 8700 in 2009 is voor gebouwen invulling gegeven aan principes, eisen en bepalingsmethoden ten behoeve van de beoordeling van de constructieve veiligheid en bruikbaarheid van bestaande constructies, al dan niet na een verbouwing of wijziging van het gebruik. In 2011 werd deze norm gevolgd door een verdere uitwerking inclusief bruggen [1]. In dat jaar werd ook NEN 8701 uitgebracht, waarin regels zijn opgenomen voor de grootte van belastingen die bij de beoorde- ling van bestaande constructies in acht moeten worden genomen. Daarmee zijn echter alleen principes van de beoor - deling van bestaande bouw en de grootte van het effect van de belastingen geregeld. Voor materiaalgebonden aspecten, zoals het bepalen van de weerstand, moet vooralsnog gebruik worden gemaakt van de relevante delen van de Eurocode. In navolging van NEN 8700 en NEN 8701 wordt nu gewerkt aan NEN 8702. In dit normdeel worden de aspecten bij de beoordeling van de constructieve veiligheid van bestaande bouw die specifiek gelden voor beton nader uitgewerkt. In dit artikel wordt een globaal overzicht gegeven van wat er met deze norm wordt ingevuld. Gelet op de geluiden die regel- matig vanuit de praktijk klinken, zal met de invulling van dit betondeel in de NEN8700-serie duidelijk aan een behoefte vanuit de markt worden voldaan. thema Vooruitblik NEN 8702 3 2016 51 Bij het uitbrengen van NEN 8700 is aangegeven dat materiaal- gebonden aspecten in de toekomst nader kunnen worden uitgewerkt in aparte normdelen. Voor betonconstructies wordt hier momenteel invulling aan gegeven door de Werkgroep Bestaande betonconstructies, die onderdeel is van de normsub- commissie TGB Betonconstructies (zie kader). Als resultaat hiervan zal in de nabije toekomst een ontwerpversie van NEN 8702 worden uitgebracht. De NEN8700-serie is bedoeld om het toetsen van bestaande constructies mogelijk te maken aan de eisen die in het Bouw- besluit 2012 zijn gesteld. In dat kader ligt het zwaartepunt vooral op de weerstand in de uiterste grenstoestand en minder bij eisen die gerelateerd zijn aan de bruikbaarheidsgrenstoestand. Hierbij dient te worden bedacht dat bij een beoordeling van een bestaande constructie de restlevensduur beperkt is tot één jaar. Voor het constructieve ontwerp ten behoeve van verbouw is er sprake van een langere, maar ook relatief beperkte restlevens- duur. Historie Met betrekking tot regelgeving voor bestaande bouw is NEN 8700 de eerste normatieve invulling in Nederland. Als we kijken naar richtlijnen voor het beoordelen van bestaande constructies is de eerste invulling hiervoor al begin van deze eeuw gegeven door Rijkswaterstaat via de Richtlijn Beoordeling Betonnen Kunstwerken (RBBK) [2]. Deze richtlijn was een toevoeging bij de normen van de TGB-series en is na de invoe- ring van de Eurocodes in 2012 vervangen door de RBK 1.0 [3]. Een jaar later is deze door verdere aanvulling vervangen door RBK 1.1 [4]. In deze richtlijn wordt, naast aanvullingen op NEN 8700, NEN 8701 en NEN-EN 1990 en 1991, met name invulling gegeven aan het gebruik van Eurocodes 2 en 3 bij een beoordeling van bestaande bouw. Er wordt daarin bijvoorbeeld beschreven hoe moet worden omgegaan met oude materiaal- soorten en -aanduidingen en oude detailleringseisen. Toen in 2013 werd gestart met het opstellen van NEN 8702, werd in eerste instantie besloten om in de eerste versie met name invulling te geven aan zaken die in het kader van de uitwerking voor de RBK al nader zijn uitgewerkt. Dit mede ingegeven door de financiering voor het project die door Rijkswaterstaat en ProRail beschikbaar is gesteld. Bij het opstellen van de norm werd echter duidelijk dat voor een goede toepassing bij gebouwen en bruggen, ten opzichte van de RBK [4] enkele onderwerpen toch nader moesten worden ingevuld. Hieraan is, voor zover dit mogelijk was met een beperkt onder - zoek, door de werkgroep invulling gegeven. Globale inhoud NEN 8702 Uitgangspunt bij het opstellen van NEN 8702 is dat deze norm alleen de wijzigingen voor bestaande bouw ten opzichte van NEN-EN 1992-1-1 en NEN-EN 1992-2 beschrijft. De indeling op hoofdstukniveau is daarom gelijk aan NEN-EN 1992-1-1. NEN 8702 zal dus in combinatie met de normen voor nieuw- bouw moeten worden gebruikt. Omdat Eurocode 2 is geschreven voor nieuwbouw, is bij het opstellen ervan alleen gekeken naar materialen zoals die nu in de praktijk worden toegepast. Dit betekent dat het toepassings- gebied te beperkt is voor de beoordeling van bestaande bouw. Via NEN 8702 wordt het toepassingsgebied voor bestaande bouw uitgebreid. Daarbij zijn: - eigenschappen van oude materialen vertaald naar de notatie en grootheid volgens de Eurocodes; - eisen en regels geschikt gemaakt voor toepassing op oude materialen (bijv. verankeringslengte voor glad betonstaal); - de toepassingen van diverse modelleringen beperkt bij specifieke detailleringen; - aanwijzingen voor constructieonderzoek (monsterneming, beproeving en statistische verwerking resultaten) toegevoegd; - aangepaste toetsen opgenomen voor dwarskracht 2); - praktische invullingen gegeven aan de toetsen ten behoeve van de bruikbaarheidsgrenstoestand. Nog niet alle onderdelen van de NEN-EN1992-serie kunnen volledig worden ingevuld in NEN 8702 voor de beoordeling van bestaande bouw. Er wordt bijvoorbeeld nog geen of zeer beperkt invulling gegeven aan: - het vaststellen van de invloed van constructieve schades: dat wil zeggen schades die van invloed zijn op de constructieve veiligheid en/of duurzaamheid; - levensduurvoorspelling met inachtneming van (opgetreden) degradatiemechanismen; - brandaspecten. ir. Gerrie Dieteren 1) TNO prof.ir. Simon Wijte 1) Adviesbureau J.G. Hageman B.V. / TU Eindhoven 1 Kraanspoor in Amsterdam: langs de 270 m lange constructie van gewapend beton werden vorige eeuw mammoettankers van de Nederlandse Dok en Scheepsbouw Maatschappij (NDSM) afgebouwd; Architect Trude Hooykaas redde het eind jaren negentig van de sloop met een ontwerp voor het trans- parante gebouw dat nu 3 m boven het oorspronkelijke kraan- spoor lijkt te zweven 1) Gerrie Dieteren is voorzitter van de Werkgroep Bestaande betonconstructies en secretaris van de normsubcommissie TGB Betonconstructies. Simon Wijte is voorzitter van de normsubcommissie TGB Betonconstructies. 2) Ten tijde van het opstellen van dit artikel staat dit onderwerp nog ter discussie, de verwachting is echter dat onder voorwaarden de dwarskrachttoets voor bestaande constructies wordt aangepast ten opzichte van Eurocode 2. Vooruitblik NEN 8702 3 2016 Vooruitblik NEN 8702 3 2016 52 thema Toepassing van NEN-EN 1992 met oudere materialen Zoals gezegd zijn de Eurocodes opgesteld uitgaande van de nu gebruikelijke materialen. Het gedrag van deze materialen kan anders zijn dan het gedrag van in het verleden gebruikelijke bouwmaterialen. Daarom was het van belang het toepassings- gebied van Eurocode 2 uit te breiden. Zo kunnen materialen die in het verleden zijn toegepast ook worden beoordeeld. In NEN 8702 zijn materialen beschreven die in de GBV 1912 tot en met NEN 6720 (VBC) zijn gebruikt. Hiertoe is ? met inacht- neming van de oude aanduidingen, beproevingsmethoden en eisen ? een vertaling gemaakt van de oude materiaaleigen- schappen naar waarden die in Eurocode 2 kunnen worden gebruikt. Zodoende wordt op een eenduidige wijze met verschillende oude materiaalsoorten omgegaan bij het beoor - delen van een bestaande constructie. Hiermee is een praktische invulling gegeven aan artikel 4.2 van NEN 8700 (Materiaal- en producteigenschappen). Daarnaast is er door het uitvoeren van onderzoek natuurlijk de mogelijkheid de daadwerkelijk aanwe- zige sterkte te bepalen. Voor de druksterkte van beton zou dit bijvoorbeeld kunnen worden gedaan volgens NEN-EN 13791. De daarin beschreven methodiek is echter minder geschikt voor aansluiting bij Eurocode 2 [5]. Op dit moment wordt gewerkt aan een revisie van deze norm waarin wordt tegemoet- gekomen aan de genoemde bezwaren. Duurzaamheid en bestaande bouw De eisen voor de duurzame constructieve veiligheid zijn voor nieuwbouw veelal impliciet verwoord met dekkingseisen en scheurwijdte-eisen. In oude normen waren duurzaamheids- eisen niet of anders beschreven. Voldoen aan de huidige eisen is dan ook niet zonder meer mogelijk. Vraag is ook of dit wel nodig is. Hiervoor zijn twee redenen. Ten eerste kan men na jaren van gebruik de eventuele teruggang van eigenschappen of wapeningsdoorsnede beoordelen door middel van een inspectie al dan niet gecombineerd met metingen. Deze resultaten geven een beeld van de huidige conditie die kan worden beschouwd Om aan deze onderdelen invulling te kunnen geven, moet meer uitgebreid onderzoek worden uitgevoerd. Dit ligt voorals- nog buiten de scope van het project. Nederland is niet het enige land waar een nadere invulling wordt gegeven aan de beoordeling van bestaande bouwcon- structies. Naast soortgelijke nationale initiatieven in bijvoor - beeld Oostenrijk en Zwitserland wordt bij de revisie van de Eurocodes dit onderwerp ook meegenomen en zijn er bij fib vergevorderde plannen om de Model Code uit te breiden met de beoordeling van bestaande bouw. Naar verwachting zal dan ook invulling worden gegeven aan de hiervoor genoemde nog in te vullen punten. Gevolgde filosofie NEN 8702 Bij de beoordeling door de werkgroep over het wel of niet aanpassen van eisen uit NEN-EN 1992 is steeds gekeken naar de consequenties voor de constructieve weerstand van het niet voldoen aan een eis. Voor constructies uitgevoerd in materialen die in het verleden gebruikelijk waren voor gewapende of voor - gespannen betonconstructies, moet met de invulling van NEN 8702 de weerstand kunnen worden bepaald op een wijze die aansluit op de in NEN 8700 gegeven grondslagen. Dit houdt onder meer in dat eisen omtrent duurzaamheid (dekking en scheurvorming) en doorbuiging steeds zijn beoordeeld vanuit het effect op de weerstand gedurende de beoogde restlevens - duur. Doorbuigingseisen zijn zodoende niet relevant. Het wel of niet voldoen aan eisen met betrekking tot de dekking of scheurvorming kan in veel gevallen mogelijk worden vervangen door het uitvoeren van inspecties en metingen. Hieruit moet dan blijken dat er nog geen sprake is van achteruitgang van constructie-eigenschappen of dat het gaat om een acceptabele achteruitgang. Hierna wordt beschreven hoe NEN 8702 omgaat met diverse eerdergenoemde uitbreidingen ten opzichte van Eurocode 2. 2 53 3 De bestaande, door vliegtuigen bereden betoncon- structies op Schiphol zijn alle constructief herbeoordeeld ten behoeve van de komst van Airbus A380 foto: Alf van Beem praktijk maken duidelijk dat de dwarskrachtregels zoals gegeven in Eurocode 2 voor nieuwbouw weliswaar veilig zijn, maar ook conservatief kunnen zijn. Toepassing van deze regels bij bestaande bouw zou dan kunnen leiden tot onnodig verster - ken. Het heroverwegen van de regels voor dwarskracht in het geval van een beoordeling van bestaande constructie gebeurt niet alleen in Nederland, de huidige regels staan bijvoorbeeld ook in Duitsland ter discussie [6 en 7]. Bij de onderhanden zijnde revisie van de Eurocode 2 wordt ook gediscussieerd over aanpassing van de dwarskrachtregels (zie ook artikel 'Op weg naar een nieuwe generatie Eurocodes' elders in deze Cement ). Met de nu voorziene aanpassingen zal het in NEN 8700 beoogde veiligheidsniveau gewaarborgd zijn en zal beter worden aangesloten bij de ontwerppraktijk zoals die tot de invoering van de Eurocodes in Nederland gebruikelijk was: dat wil zeggen een combinatie van bijdragen van het beton en de dwarskrachtwapening. Verder zal de ondergrens zoals die nu is gegeven voor v min worden aangepast, zodat deze ook voor oude betonstaalsoorten weer is gekoppeld aan de juiste fysische grootheden. Al met al is het de verwachting dat met de nu voorziene aanpassingen er op een economische en veilige manier kan worden omgegaan met bestaande constructies. Met klem wordt hier gesteld dat hiermee niet wordt beoogd de regelgeving voor nieuwbouw overeenkomstig aan te passen. Detaillering De detailleringseisen in Eurocode 2 zijn alle opgesteld uitgaande van het toepassen van geribd betonstaal dat voldoet aan de hieraan gestelde eisen in de norm. In bestaande constructies is in het verleden lange tijd ook gebruikgemaakt van zogenoemd glad betonstaal. Dit betonstaal gedraagt zich anders als het gaat om de overdracht van de krachten vanuit het staal naar het in de toets van de weerstand. Ten tweede is de beoogde rest- levensduur voor het beoordelen van bestaande bouw zeer beperkt. Er hoeft geen rekening te worden gehouden met een verdere achteruitgang van de situatie. In geval van verbouw is er weliswaar sprake van een langere restlevensduur, maar ook deze zal beperkt zijn. In dat geval kan een extrapolatie van de geconstateerde of de te verwachten schademechanismen worden gemaakt. Omdat hiervoor nog geen eenduidige regels zijn te geven, is in NEN 8702 nog geen invulling gegeven aan de levensduurvoorspelling met inachtneming van degradatie- modellen. Dit wil niet zeggen dat in het gros van de gevallen waar na jaren van gebruik nog geen tekenen van schade aan- wezig is, niet een uitspraak over de weerstand gedurende de restlevensduur kan worden gedaan. Verankering van betonstaal Naast dekkingseisen voor de levensduur zijn er ook eisen aan de dekking in relatie tot de verankering en het overlappen van betonstaal. Daarbij gaat het om de overdracht van krachten van de wapening naar het beton. Deze eisen gelden wel voor bestaande constructies. In NEN 8702 wordt aangegeven hoe, bij het niet voldoen aan de dekkingseisen voor krachtsover - dracht uit het betonstaal, de bijdrage van het betonstaal kan worden gereduceerd. Deze gereduceerde bijdrage kan voldoende zijn om de benodigde weerstand van de constructie aan te tonen en zodoende versterkingen te voorkomen of de omvang van de benodigde maatregelen te reduceren. Dwarskracht Ten tijde van het opstellen van dit artikel wordt er nog druk gewerkt aan aangepaste rekenregels voor de toetsing van bestaande constructies op dwarskracht. Ervaringen uit de 3 2 Het oude kraanspoor, voordat het werd hergebruikt als onderbouw voor kantoorpanden (zie foto 1) Vooruitblik NEN 8702 3 2016 54 4 Bestaande betonconstructie van E-hoog/Potentiaal tijdens de verbouwing van het faculteitsgebouw tot studentenhuisvesting op de campus van de TU/e voorgelegd aan de normsubcommissie TGB Betonconstructies. Daarna zal de norm voor commentaar worden uitgebracht. Dit zal mede via Cementonline kenbaar worden gemaakt. U wordt van harte uitgenodigd om commentaar en voorstellen voor verbetering van deze norm in te dienen. ? ? LITERATUUR 1 NEN 8700 (nl) Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand bouwwerk bij verbouw en afkeuren ? grondslagen, NEN, december 2011. 2 Richtlijn Beoordeling Bestaande Kunstwerken, RBBK 1.01, Bouwdienst Rijkswaterstaat, 1 juli 2004. 3 Richtlijnen Beoordeling Kunstwerken (RBK), Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand kunstwerk bij verbouw en afkeuren, RBK 1.0, RTD 1006:2012, Versie: 1.0, 25 mei 2012. 4 Richtlijnen Beoordeling Kunstwerken (RBK), Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand kunstwerk bij verbouw, gebruik en afkeur, RBK 1.1, RTD 1006:2013, Versie: 1.1, 27 mei 2013. 5 Vervuurt, A., Steenbergen, R., EN 13791 ter discussie. Cement 8/2011. 6 Hveresch, K., Marzahn, G., Praktische Erfahrungen aus der Nachrech- nung von Straßenbrücken und Schlussfolgerungen für die Normungsarbeit. Dresdner Brückenbau Symposium, 2013, pp. 83-97. 7 Teworte, F., Herbrand, M., Hegger, J., Structural Assessment of Concrete Bridges in Germany ? Shear Resistance under Static and Fatigue Loading. Structural Engineering International 3/2015, pp. 266-273. beton. De eisen in Eurocode 2 zijn hierop niet afgestemd maar worden in NEN 8702 op relatief eenvoudige wijze aangepast, zodat deze ook van toepassing zijn op glad betonstaal. Hiermee is niet gezegd dat alle in het verleden toegepaste betonstaalsoor - ten nu eenduidig met NEN 8702 kunnen worden beoordeeld, maar dit geldt wel voor het overgrote deel hiervan. Naast de detailleringseisen die krachtsafdracht gerelateerd zijn, zijn er ook eisen die betrekking hebben op uitvoerbaarheid en een verhoogde kans op ontstaan van onvolledige verdichting. Niet voldoen aan deze eisen zal niet per definitie resulteren in het ontstaan van schade of een kwalitatief mindere uitvoering. Daarnaast zijn dergelijke gebreken bij inspecties van bestaande constructies zichtbaar. In NEN 8702 is ervoor gekozen deze eisen niet per definitie te laten vervallen, maar om deze te koppelen aan het wel of niet voorkomen van gerelateerde schade- mechanismen. Bij het aanwezig zijn van schade moeten de consequenties hiervan op de weerstand (constructieve veilig - heid) worden bepaald en in rekening worden gebracht. Op deze wijze is geprobeerd om zowel de gevolgen van het onnodig vast- houden aan ontwerpregels te beperken alsook het onterecht goedkeuren bij schade tegen te gaan. Tot slot Ten tijde van het opstellen van dit artikel wordt nog gewerkt aan de redactie van NEN 8702 en moet deze norm nog worden 4 thema Vooruitblik NEN 8702 3 2016