Naar aanleiding van de gedeeltelijke instorting van de parkeergarage bij Eindhoven Airport zijn in 2019 rekenregels voor de beoordeling van bestaande breedplaatvloeren gepubliceerd. Deze rekenregels zijn nu aangepast, naar aanleiding van aanvullend onderzoek.
32? CEMENT 4 2024
Uit onderzoek naar de oorzaak
van de instorting van de parkeer-
garage bij Eindhoven Airport
blijkt dat vloeren die zijn uitge-
voerd met breedplaten in bepaal -
de gevallen onvoldoende veilig
kunnen zijn.
Voor het beoordelen van
bestaande breedplaatvloeren zijn rekenre-
gels [1] opgesteld, die beschreven zijn in een
stappenplan (hierna Stappenplan 2019 [2]).
Naar aanleiding hiervan is door het ministe-
rie van BZK in 2020 een onderzoeksplicht
afgekondigd voor CC3-constructies waarin
dit type vloeren is toegepast. De betreffende
rekenregels waren gebaseerd op de resulta -
ten van tot dan toe in Nederland uitgevoerd
onderzoek naar het gedrag van het detail bij
de langsnaden tussen twee breedplaten in
een breedplaatvloer, waar sprake is van een
primaire krachtsoverdracht en een optre-
dend positief moment (fig. 1a). Zoals aangegeven in [1] was er be-
hoefte om voor kleinere diameters (korte ver
ankeringslengtes / effectieve lengte, fig. 1b)
aanvullend onderzoek uit te voeren aan
langsnaden. Dit omdat er met de in het ver-
leden toegepaste staaflengte sprake kan zijn
van een relatief korte doorsteek van de kop-
pelwapening voorbij de tralieliggers. Deze
korte lengte kan van invloed zijn op de weer-
stand van het detail en zodoende de aan te
houden rekenregels. Tevens was de afwij-
kende situatie bij kopvoegen, waarbij de tra -
lieliggers niet parallel lopen aan de voeg
maar hier haaks op staan, in het eerder uit-
gevoerde onderzoek niet experimenteel be-
schouwd. Daarom is in de afgelopen periode
aanvullend experimenteel onderzoek uitge-
voerd naar het gedrag bij een korte door-
steek en bij kopvoegen. Daarnaast is geke-
ken of op basis van een bewezen sterkte
analyse [3], onder bepaalde voorwaarden,
de beoordeling van vloeren in CC2- en
CC1-gebouwen kan worden vereenvoudigd. Naar aanleiding van de uitgevoerde
onderzoeken zijn de rekenregels beperkt IR. GERRIE DIETEREN
TNO
PROF.IR. SIMON WIJTE
Adviesbureau
Hageman / TU/e auteurs
Update rekenregels
beoordeling bestaande breedplaatvloeren
Aanpassing op basis van resultaten aanvullend onderzoek
korte koppelstaven en bewezen sterkte analyse
Naar aanleiding van de gedeeltelijke instorting van de parkeergarage bij
Eindhoven Airport zijn in 2019 rekenregels voor de beoordeling van bestaande breedplaatvloeren gepubliceerd. Deze rekenregels zijn nu aangepast, naar aanleiding van aanvullend onderzoek.
druklaag
trekdruk
postitief
moment
breedplaat
trek
druk
positief
moment
wapening in de breedplaat
koppelwapening
diepte van de tralieligger in de breedplaat
leff
CEMENT 4 2024 ?33 1a Kritisch vloerdetail
1b Diepte van de tralieligger en effectieve lengte (l
eff) van de koppelwapening
aangepast en is het Stappenplan 2019 gere-
viseerd tot het Stappenplan 2022 (gepubli -
ceerd begin 2024) [4]. Per 1 juli 2024 is de
onderzoeksplicht uitgebreid naar CC2-con -
structies met een overspanning groter dan
8,5 m. In dit artikel wordt ingegaan op de
aangepaste rekenregels. In een afzonderlijk
artikel wordt een toelichting gegeven op
enkele uitgangspunten van de uitgevoerde
bewezen sterkte analyse [5] en wordt de
doorvertaling hiervan in de beoordelings-
procedure van het Stappenplan 2022 weer-
gegeven.
Achtergrond aanvullend
experimenteel onderzoek
Tijdens alle uitgevoerde experimenten op
naden tussen twee breedplaatvloeren tra -
den er op hoofdlijnen twee soorten bezwij-
ken op: het vloeien van de koppelwapening
werd bereikt of het aansluitvlak tussen de
breedplaten en de druklaag bezweek voor-
dat vloeien van de koppelwapening kon
optreden. Er kan onderscheid worden gemaakt
tussen de volgende bezwijkmechanismen
(zie ook kader 'Wanneer treedt welk mecha -
nisme op?'):
1 Bezwijken ongewapend aansluitvlak op
aanhechting;
2 Bezwijken gewapend aansluitvlak op
afschuiving; 3
Bezwijken gewapend aansluitvlak door
uittrekken van de tralieligger;
4 Bezwijken na vloeien van de koppelwape-
ning.
Om te kunnen spreken van een gewapend
aansluitvlak, zoals bij mechanisme 2 en 3,
moet de koppelwapening doorsteken tot
achter de tralieligger. Bij een proefstuk met
een ongewapend aansluitvlak is tijdens het
opvoeren van de belasting meestal mecha -
nisme 1 maatgevend. In geval van een gewa -
pend aansluitvlak treedt mechanisme 1 wel
op, maar is dit in het algemeen niet het me-
chanisme dat tot bezwijken leidt. Inclusief vloeien van de koppelwape-
ning zijn er dus vier (bezwijk)mechanismen
die kunnen optreden. Welke er optreedt is
onder andere afhankelijk van de effectieve
lengte van de koppelstaven achter de tralie-
ligger (l
eff, fig. 1b), of de positie van de tralie-
ligger (diepte in breedplaat) en de ruwheid
van het aansluitvlak.
In de uitwerking van de proeven is altijd een
analyse voor de verschillende waargenomen
mechanismen uitgevoerd. Bij de in [1] be-
schouwde proeven varieerde de effectieve
lengte (l
eff) van de koppelstaven van 300 tot
750 mm. Dit omdat de focus in eerste in -
stantie lag op koppelstaven met grotere
staafdiameters met bijbehorende grotere
1a
1b
Er is experimen -
teel onderzoek
uitgevoerd naar
het gedrag bij een
korte doorsteek
en naar het
gedrag bij
kopvoegen
Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren
koppelwapening
koppelwapening
AB
Bela stin g o p d e ta il
1
Be zw ijk e n
o ng ew ap e nd d e el
a an sluit vla k doo r
b ezw ij k e n v a n
hech ting
2
Be zw ijk en
g e w ap en d d eel
a a nslu it v la k doo r
b e zw ij k e n o p
a fs ch u iv in g
3
Be zw ijk e n
g ew ape nd deel
a an sluit vla k doo r
uittre kke n
tralie ligger
4
Be zw ijk en
k o p pe lw apeni ng
do or vlo ei
34? CEMENT 4 2024
verankeringslengte. Mechanisme 1 is zo-
doende niet als maatgevend mechanisme
waargenomen in de toen beschouwde proe-
ven. Tevens is in [1] onderkend dat voor
praktijksituaties waarbij de koppelwapening
niet of slechts beperkt doorsteekt tot voorbij
de tralieligger, er in de literatuur slechts en -
kele proefresultaten beschikbaar waren. Dit
is de reden waarom in het Stappenplan 2019
[2] voor toepassing van de daar gegeven re-
kenregels is geëist dat de effectieve lengte ten
minste 100 mm is. Om voor de in Nederland
gebruikelijke detaillering na te gaan of de
rekenmodellen voor relatieve korte effectieve
lengten van de koppelwapening ook toepas-
baar zijn, zijn er aanvullende proeven uitge-
voerd [6]. Onderzoek invloed effectieve
lengte koppelstaven langsnaden
Om na te gaan wat het effect is van een kor-
tere effectieve lengte van de koppelstaven bij
langsnaden zijn er aanvullend vier verschil -
lende proevenseries uitgevoerd met telkens
drie identieke proefstukken per serie. De
belangrijkste parameters per serie zijn in
tabel 1 weergegeven. Hierbij is de effectieve
lengte van de koppelstaven gevarieerd tussen
0 en 200 mm. De breedplaatvloeren waren
uitgevoerd in traditioneel grindbeton C30/37
(breedplaat en druklaag) met een breed -
plaatdikte van 70 mm. Voor de evaluatie van
de proeven is op basis van proef ubussen
voor de breedplaten, alsook de druklaag, de
druksterkte ten tijde van beproeven bepaald.
2 Detailleringswijzen A en B van de koppelwapening bij een langsnaad
3 Schematische weergave combinatie van faalmechanismen van de voeg. De overige faalmechanismen van de
breedplaatvloer zijn afgedekt door een correct ontwerp conform de normen
WANNEER TREEDT WELK
MECHANISME OP?
Afhankelijk van de effectieve lengte
van de koppelstaven (l
eff in fig. 1b)
achter de tralie, ofwel de positie
van de tralie en de ruwheid van
het aansluitvlak, zijn de volgende
bezwijkvormen mogelijk:
- Voor detailleringswijze A (fig. 2):
?alle vier de mechanismen
- Voor detailleringswijze B (fig. 2):
?mechanismen 1 en 4
Het optreden van de mechanismen
1 t/m 3, die alle betrekking hebben
op het aansluitvlak, zullen ieder
afzonderlijk geen aanleiding geven
tot bezwijken van het detail. In de
keten staan faalmechanismen
1 t/m 3 daarom parallel geschakeld
en vervolgens gezamenlijk in serie
met mechanisme 4, het vloeien
van de koppelwapening (fig. 3).
2
3
CEMENT 4 2024 ?35
Bij een deel van de proeven werd waargeno-
men dat er twee weerstandniveaus zijn te
onderscheiden (fig. 4). Nadat de maximale
weerstand wordt bereikt, valt de weerstand
snel terug. Daarna is er een tweede niveau
dat enigszins constant blijft bij een toene-
mende vervorming tot daadwerkelijk be-
zwijken optreedt. Dit gedrag is ook beschreven in [1] en
[8], waarbij is beschreven dat het niveau met
een minder ductiel vervormingsgedrag, hier
het maximale niveau, wordt ontleend aan
mechanisme 2 (afschuifsterkte) en het twee-
de, hier lager gelegen niveau, aan mechanis-
me 3 (uittrekken tralieligger).
Evaluatie proefresultaten voor
langsvoegen
Afschuiven van het aansluitvlak (mecha-
nisme 2)?
Voor de evaluatie van de nieuwe
proeven met de in [1] afgeleide rekenregels, is voor mechanisme 2 (afschuiven van het
aansluitvlak) uitgegaan van de maximaal in
de proef bepaalde optredende kracht in de
koppelwapening. Voor mechanisme 3 (uit-
trekken tralieligger) is in die gevallen waar
een tweede (lagere) niveau werd waargeno-
men, uitgegaan van dit lagere tweede niveau.
Voor de voorspelling van de weerstand voor
beide mechanismen is in eerste instantie
uitgegaan van de rekenregels zoals gegeven
in [1] en [2]. Voor de vergelijking met de
proeven zijn de rekenregels uiteraard aan -
gepast om de gemiddelde waarde van de
weerstand te bepalen. In figuur 5 is de vergelijking tussen de
voorspelling (horizontale as) en de proeven
(verticale as) gegeven voor mechanisme 2.
De nieuwe proeven met een effectieve lengte
van 0, 100 en 200 mm zijn gemarkeerd met
een kruisje. Als de nieuwe proefresultaten
worden toegevoegd aan de dataset van de
4 Last-vervormingsgedrag proefstukken T31 t/m /T33 met een effectieve lengte van 200 mm [7]
Tabel 1?Overzicht van beproefde proefstukken [7]
proefstuk effectieve lengte [mm] nabewerkt oppervlakverdere omschrijving
T25-T27 0 neeh
= 250 mm, druklaag C30/37,
koppelwapening Ø10-75
T28-T30 100 neeh
= 250 mm, druklaag C30/37,
koppelwapening Ø10-75
T31-T33 200 neeh
= 250 mm, druklaag C30/37,
koppelwapening Ø10-75
R4-R6 100 jah
= 250 mm, druklaag C30/37,
koppelwapening Ø10-75
4
De in rekening te
brengen hoeveel -
heid wapening
die het aansluit-
vlak doorkruist
is begrensd
Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren
36? CEMENT 4 2024
5
5 Verhouding voorspelling bezwijkwaarden voor experimenten traditioneel beton voor mechanisme 2,
beschreven in [1] en [8], uitgezet tegen experimentele trekkracht in koppelwapening
in [1] gehanteerde proeven, blijkt dat de ge-
middelde waarde en de variatiecoëfficiënt
met de nieuwe proeven nagenoeg gelijk blij-
ven. Zodoende is geconcludeerd dat ook
voor korte effectieve lengtes van koppelsta -
ven (100 mm < l
eff < 300 mm) de vergelijking
voor mechanisme 2 goed toepasbaar is.
Vervolgens is beoordeeld of ook voor kortere
effectieve lengtes (korter dan 100 mm) de
vergelijking voor mechanisme 2 toepasbaar
is. Hiertoe is gebruikgemaakt van de nieuw
uitgevoerde proeven met een effectieve leng
-
te van 0 mm. Hierbij is rekenkundig uitge -
gaan van een effectieve lengte van 1 mm. Dit
betekent met name dat bij koppelwapening
die net voorbij de tralieligger loopt, een vol
-
ledige bijdrage van het aansluitvlak doorste -
kende wapening (de tralieligger) in de aan -
wezig capaciteit wordt verondersteld. In de
praktijk zal een effect van door het aansluit
-
vlak doorkruisende wapening al merkbaar
zijn bij koppelstaven die op een bepaalde
afstand voor het hart van de tralieligger
stoppen. Welke afstand dat precies is en hoe
deze bijdrage moet worden bepaald, kan op
basis van de beschikbare proeven niet exact
worden aangegeven. Daarom is gekozen
voor een aanpak waarbij mechanisme 2 pas
kan worden toegepast als de koppelstaven (net) voorbij het hart van de tralieligger
doorlopen.
De uitgevoerde vergelijking tussen de proe-
ven en het model maakt duidelijk dat ook
bij een beperkte waarde voor l
eff het model
toepasbaar is. Er is weliswaar een grotere
spreiding in de resultaten, maar zoals in
figuur 5 zichtbaar is, wordt de invloed van
de effectieve lengte l
eff op de voorspelling
voor alle waarden gemiddeld even goed
meegenomen. Op basis van deze vergelij-
king wordt geconcludeerd dat ook voor lage
waarden van l
eff het mechanisme afschui -
ven aansluitvlak toepasbaar is. Bij de beschrijving van dit mechanisme
werd in het Stappenplan 2019 [2] echter geen
bovengrens aan de hoeveelheid verbindings-
wapening (de aansluitvlak doorkruisende
wapening A
sv) gesteld. Ten gevolge daarvan
zou, in het geval van een onbeperkte hoe-
veelheid verbindingswapening, de weer-
stand van het mechanisme onbeperkt kun -
nen worden opgevoerd. In dit mechanisme
zit echter impliciet ook het mechanisme
van de verankering van de koppelwapening
achter de verbindingswapening. Dit is bij
de beproevingen impliciet meegenomen.
Bedacht moet echter worden dat indien de
gevonden relatie voor de afschuifsterkte
Voor het
uittrekken van
de tralieligger is
een bovengrens
gesteld, afhan -
kelijk van de
treksterkte van
het beton
CEMENT 4 2024 ?37
wordt toegepast buiten het domein van de
bij de experimenten beschouwde toegepaste
variabelen, zoals de hoeveelheid verbindings-
wapening, andere mechanismen bepalend
kunnen worden. Daarom is een bovengrens
bepaald voor de bijdrage van aansluitvlak
doorkruisende wapening in de afschuif -
weerstand. De bovengrens is gebaseerd op de
proefstukken T25-T27 en T28-T30 waarbij
geldt l
eff ? 0 mm resp. 100 mm en A s v, ? = 356
mm²/m. Op basis van de maximale span -
ning in de koppelstaven in de proeven is
geconcludeerd dat bij l
eff ? 0 mm de bijdrage
van de tralieligger in de capaciteit 60% be-
draagt en er dus een begrenzing nodig is.
Beschikbare buitenlandse proeven met lage
waarden van l
eff zijn hierbij buiten beschou -
wing gelaten, omdat deze minder represen -
tatief worden geacht voor de Nederlandse
situatie en ook minder goed voorspeld wer-
den met het model.
Voor de grootte van de maximaal in rekening
te brengen aansluitvlak doorkruisende wape -
ning A
sv, is op basis van de proeven T25-T27
en T28-T30 afgeleid dat bij l
eff ? 0 mm, A s v, ?
gelijk moet zijn aan 0,4 × 356 = 142 mm²/m.
Bij een effectieve lengte van 100 mm zou dit 356 mm²/m moeten zijn. Dit leidt tot de
volgende vergelijking:
A
s v, ?,max = 142 + 2,14 l eff [mm²/m] (1)
met l
eff in [mm]
Uittrekken van de tralieligger (mechanisme 3)?
Bij de vergelijking van de proefresultaten
met de voorspelling volgens het mechanis-
me 3 (uittrekken tralieligger) bleek dat voor
de aanvullende proeven de voorspelde weer-
stand sterk kon afwijken van de in de proef
waargenomen waarden (fig. 6). Geconclu -
deerd werd dat een aanpassing van de re-
kenregel nodig was. Een nadere studie van
de variabelen in de weerstandsvergelijking
maakte duidelijk dat de inbeddingsdiepte
van de tralieligger gecombineerd met de
treksterkte van beton weliswaar een bepa -
lende factor is voor het uittrekken van de
tralieligger (grootte en sterkte van de beton -
conus hiervan afhankelijk), maar dat hier
een bovengrens aan moet worden gesteld. Bij enkele proeven bleek dat de tralie-
ligger niet werd uitgetrokken, maar dat er
sprake was van breken van de diagonalen
van de tralieligger. Om dit mee te nemen in
de weerstandsbepaling, is er een boven -
6 Verhouding bezwijkwaarden voor experimenten voorspeld voor mechanisme 3 (uittrekken) en 4 (vloeien van
de wapening), beschreven in [1] en [8], uitgezet tegen het experimenteel gevonden trekkracht in koppelwapening
6
Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren
38? CEMENT 4 2024
grens toegevoegd. Nadere analyse maakte
duidelijk dat met een bovengrens op de fac-
tor d
t, die afhankelijk is van de treksterkte
van beton, dit kan worden ondervangen.
Daarom is aan de vergelijking op basis van
gemiddelde waarden de volgende grens-
waarde voor d
t toegevoegd:
23
t
ctm,bp 750 d f
????????
ck ? 1 v 1 ? yd v c
f
kk c \ff ? ?
?? =+ ??????
23
ctd,bp
350
f
????????
eff 1, 0 600
\b=
koppe\b 56 0 , 9 e n 1, 1 4
Ø
0
=
(2)
Tevens bleek enerzijds dat voor kortere effec-
tieve lengten van de koppelwapening met het
model uit 2019 de weerstand werd overschat
en anderzijds dat deze weerstand altijd lager
was dan de weerstand van mechanisme 2.
Daarom is besloten om de toepassing van het
weerstandsmodel voor uittrekken van de
tralieligger te beperken tot die gevallen waar
geldt l
eff ? 250mm.
In het Stappenplan 2019 [2] was niet expliciet
aangegeven dat de rekenregel voor het uit
-
trekken van tralieliggers gold voor 3D-tralie -
liggers. De proeven waarop de rekenregel is
gebaseerd, waren echter allemaal voorzien
van 3D-tralieliggers. Voor het wel of niet uit
-
trekken van de tralieligger is het aantal onder-
staven in de tralieligger (één bij 2D en twee bij
3D) van belang, daar deze de grootte van de te
activeren betonkegel bepalen. In het Stappen
-
plan 2022 [4] is daarom vereist dat er sprake
moet zijn van tralieliggers met twee onder
-
draden en één bovendraad (3D-tralie).
Noot:
Voor het mechanisme afschuiven van het aan -
sluitvlak geldt weliswaar ook dat de proeven
alleen met 3D-tralieliggers zijn uitgevoerd,
maar in de rekenregel wordt de aansluitvlak
doorkruisende wapening in rekening gebracht.
Hierdoor wordt ook voor 2D-tralieliggers de
weerstand correct bepaald.
Aanpassing semi-probabilistische analyse
op basis van probabilistische analyses?
Op basis van de hiervoor gegeven evaluatie
van de additionele proeven zijn de rekenre-
gels zoals gegeven in Stappenplan 2019 [2]
op enkele punten aangepast (zie verderop
onder 'Aanpassing rekenregels in Stappen -
plan 2022'). Naast de aanpassing op basis van de aanvul
-
lende proeven, is naar aanleiding van een
uitgevoerde probabilistische analyse [9 en 10]
ook gekeken of de semi-probabilistische
analyse zoals gegeven in het Stappenplan
2019, verder kan worden geoptimaliseerd
voor de beschouwing van gebouwen inge-
deeld in CC1 of CC2. Voor een populatie van veel voorko-
mende breedplaatvloerconfiguraties is een
vergelijking gemaakt tussen semi-probabi -
listische beoordeling en een probabilistische
analyse voor dezelfde vloer. Het doel was om
de semi-probabilistische toets volgens NEN
8700 voor de onderhavige toepassing beter
aan te laten sluiten op het bijbehorend pro-
babilistische resultaat. Hiertoe is een (addi -
tionele) correctiefactor afgeleid. Aan de
hand van de in [10] gerapporteerde analyse
is bewezen dat met een correctiefactor van
1,2 een betrouwbaarheid van
? = 2,5 wordt
gevonden bij een Unity Check (UC) = 1,0. Zo-
doende is geconcludeerd dat, indien sprake
is van een ten minste vijf jaar oude con -
structie, bij ongewijzigd gebruik, met een
correctiefactor van 1,2 de weerstand van de
mechanismen 2 en 3 mag worden vergroot
bij een toets van de constructieve veiligheid.
Er is sprake van ongewijzigd gebruik als de
functies op de beschouwde vloer niet wijzi -
gen. In het Stappenplan 2022 [4] is dit resul -
taat verwerkt door de introductie van de
factor k
? in zowel de weerstandsvergelijking
voor afschuiven van het aansluitvlak alsook
voor uittrekken van tralieliggers.
Kopvoegen
De hiervoor omschreven onderzoeken
hadden betrekking op doorsneden met een
positief moment ter plaatse van langsvoegen
tussen breedplaten. Echter, ook in doorsne-
den bij een naad aan het einde van een
breedplaat (korte zijde) kan een positief
moment optreden. Op deze positie, hierna
aangeduid als kopvoegen, zijn tralieliggers
aanwezig in de richting loodrecht op de
naad die doorlopen tot nabij de naad. In
die zin onderscheidt de detaillering bij
kopvoegen zich van de detaillering van het
kritische detail ter plaatse van langsnaden. Het beoordelen van de kopvoegen
maakt strikt genomen geen onderdeel uit
CEMENT 4 2024 ?39
van de stappen in het stappenplan. Wel is in
de beschrijving van het stappenplan aanvul -
lende informatie opgenomen over hoe de
weerstand van kopvoegen kan worden be-
paald. Tot nu toe is in Stappenplan 2019 [2]
voor de weerstandsbepaling aangehaakt bij
de reguliere rekenregels uit NEN-EN 1992-1-1
[11]. De vraag was echter of de afstand tussen
de tralieliggers, bij gewapende breedplaten
maximaal gelijk aan 800 mm, van invloed is
op de weerstand van het aansluitvlak bij toe -
passing van een gelijkmatige verdeling van
de koppelwapening. Het zou mogelijk kun -
nen zijn dat de weerstand van het aansluit-
vlak, en de daarmee samenhangende effec-
tiviteit van de koppelwapening, niet
gelijkmatig over de breedte van de kopvoeg
is verdeeld. Om dit te onderzoeken zijn er
ook experimenten uitgevoerd op kopvoegen.
Dit om meer inzicht te krijgen in het gedrag
van breedplaatvloeren bij kopvoegen in het
algemeen en de invloed van de verdeling van
de tralieliggers in het bijzonder. Er zijn
daarvoor twee typen proefstukken ontwor-
pen die beproefd zijn in een vierpuntsbuig -
proef. Van ieder proefstuktype zijn drie
identieke proefstukken beproefd. De proefstukken KV1-KV3 zijn 1,6 m
breed en hebben tralieliggers met een h.o.h.-
afstand van 800 mm. De hoeveelheid koppel -
wapening is zo gekozen, dat op basis van de
rekenregels in NEN-EN 1992-1-1 [11] bezwijken
van het aansluitvlak mag worden verwacht
voordat de koppelwapening gaat vloeien. De proefstukken KV4-KV6 zijn identiek
aan de proefstukken KV1-KV3, alleen de h.o.h.-
afstand van de vier tralieliggers is 400 mm bij een gelijkblijvende totale hoeveelheid wa
-
peningsdoorsnede van de diagonalen in het
aansluitvlak. Bij deze proefstukken is daar-
toe de helft van de diagonalen weggeknipt.
Alle zes proefstukken zijn bezweken door
het bezwijken van het aansluitvlak tussen de
druklaag en de breedplaat. Het last-vervor-
mingsgedrag van de zes proefstukken is in
figuur 8 gegeven. Uit de figuur blijkt dat de
proefstukken KV1 tot en met KV5 zich rede-
lijk gelijk gedragen. Bij proefstuk KV6 kon
de belasting significant hoger worden opge-
voerd (als gevolg van spreiding in materiaal-
eigenschappen). Deze bereikte het niveau
waarbij de wapening gaat vloeien. Toch is
ook dit proefstuk bezweken door het bezwij-
ken van het aansluitvlak.
Op basis van de rekenregels uit NEN-EN
1992-1-1 [11] is een gemiddelde waarde van
de weerstand per proefstuk voorspeld. De
verhouding tussen de voorspelling van de
rekenwaarde van de opneembare schuif-
spanning en de gemiddelde schuifspanning
in de proeven, is ordegrootte gelijk aan die
voor langsvoegen werd gevonden. Er is ook
geen significant verschil tussen de proeven
met twee tralieliggers en de proeven met
vier tralieliggers.
Op basis van deze waarnemingen is gecon -
cludeerd dat de resultaten van de uitgevoer -
de proeven geen aanwijzing geven dat de
aanwijzingen uit Stappenplan 2019 moeten
worden aangepast. Hierbij moet wel de kant
-
tekening worden geplaatst dat op basis
7 Plaatsing tralieliggers kopvoeg in proefstukken; (a) proefstuk KV2 en (b) proefstuk KV4 voor storten druklaag [7]
7a 7b
Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren
40? CEMENT 4 2024
van de proeven niet kan worden aangegeven
of dit ook nog van toepassing is bij een grotere
h.o.h.-afstand van de tralieliggers dan 800 mm.
Aanpassing rekenregels in
Stappenplan 2022?
In het Stappenplan 2022 [4] zijn de rekenre-
gels voor mechanisme 2 en 3 overeenkomstig
de hiervoor in dit artikel aangegeven wijzi -
gingen aangepast. Bij mechanisme 2 is de
hoeveelheid aansluitvlak doorkruisende wa -
pening begrensd en bij mechanisme 3 is het
effect van de diepte van de tralieligger be-
grensd en is het toepassingsgebied beperkt
tot l
eff groter dan 250 mm en het gebruik van
3D-tralieliggers. Daarnaast is bij beide de
hierboven omschreven factor k
? toegevoegd.
Afschuiven aansluitvlak (mechanisme 2)
De maximale trekkracht in de koppelwape-
ning gebaseerd op de schuifsterkte van het
aansluitvlak volgt uit:
F
R,kop,a,d = v Rd,i Aeff (3)
waarin:
F
R,kop,a,d is de maximale trekkracht in de
koppelwapening gebaseerd op de schuif -
sterkte van het aansluitvlak per breedte b
v
Rd,i =
23
t ctm,bp 750 df ????????
ck ? 1 v 1 ? yd v c
f kk c \ff ? ?
?? =+ ??????
23
ctd,bp
350
f
????????
eff 1, 0 600
\b=
koppe\b 56 0 , 9 e n 1, 1 4
Ø
0
=
(4)
is de schuifsterkte van het effectieve
aansluitvlak in MPa
A
eff = b l eff - A gbe
A
gbe is het deel van het binnen b ? l eff ge-
legen oppervlak waar door de aanwezigheid
van gewichtsbesparende elementen de druk-
laag niet op de breedplaat aansluit
k
? = 1,2 in het geval het beschouwde
gebouw is ingedeeld in CC1 of CC2, waarbij
de te beoordelen vloerconstructie minimaal
vijf jaar functioneert onder de betreffende
gebruikscondities (het gebruik van de vloer-
constructie in de aflopen minimaal vijf jaar
is niet gewijzigd en verandert in de toekomst
niet significant) = 1,0 in de overige gevallen
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 2
f
ck is de kleinste waarde van de karak -
teristieke cilinderdruksterkte van het beton
van de breedplaat en de druklaag, in MPa
?
C = 1,5
?? = A svd,? / A eff
A
svd,? = A sv sin ? ? A s v,?,max
A
sv is het oppervlak van de doorsnede
van de aansluitvlak doorkruisende wapening
? is de kleinste hoek tussen de be-
schouwde aansluitvlak doorkruisende wape-
ning en het vlak van het aansluitvlak (fig. 9)
8
8 Relatie tussen gemiddelde puntlast en doorbuiging van de KV-proefstukken [6]
Tabel 2?Oppervlakte ruwheid afhankelijke
coëfficiënten
oppervlakteruwheid c v1 ?v
ruw1 (bewerkt) 0,150,7
glad1 (niet bewerkt) 0,0750,6
1 Classificaties van oppervlakken
zoals gegeven in 6.2.5 (2) van
NEN-EN1992-1-1+C2/A1:2015 [11]
?
b
h
S
belastingsrichting
CEMENT 4 2024 ?41
? 45°
? 135°
A
s v, ?,max = 142 + 2,14 l eff [mm²/m] met l eff in [mm]
f
yd is de rekenwaarde van de vloeigrens
van de aansluitvlak doorkruisende wapening,
in MPa
?
v is een factor afhankelijk van de
ruwheid, volgens tabel 2
b is de breedte van de beschouwde
doorsnede
l
eff is de grootste lengte van de aanwe-
zige koppelwapening vanaf het hart van de
eerste tralieligger of andere aansluitvlak
doorkruisende wapening, gezien vanaf de
naad (fig. 1)
Uittrekken van de tralieligger (mechanisme 3)
De maximale trekkracht in de koppelwape-
ning, gebaseerd op het uittrekken van tralie-
liggers met twee onderdraden en één boven -
draad (3D-tralie), waarbij l
eff ten minste gelijk
is aan 250 mm (fig. 1), volgt uit:
F
R,kop,b,d = 2 k ? fctd,bp dt1,5 k2 k3
(5)
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,bp is de rekenwaarde van de trek -sterkte van het beton van de breedplaat, in
MPa
d
t is de diepte van de onderzijde van
de tralieligger ten opzichte van de bovenzijde
van de breedplaat in mm (fig. 10)
23
t ctm,bp 750 df ????????
ck ? 1 v 1 ? yd v c
f
kk c \ff ? ?
?? =+ ??????
23
ctd,bp
350
f
????????
eff 1, 0 600
\b=
koppe\b 56 0 , 9 e n 1, 1 4
Ø
0
=
k2 =
23
t
ctm,bp 750 df ????????
ck ? 1 v 1 ? yd v c
f
kk c \ff ? ?
?? =+ ??????
23
ctd,bp
350
f
????????
eff 1, 0 600
\b=
koppe\b 56 0 , 9 e n 1, 1 4
Ø
0
=
k3 =
23
t
ctm,bp 750 df ????????
ck ? 1 v 1 ? yd v c
f
kk c \ff ? ?
?? =+ ??????
23
ctd,bp
350
f
????????
eff 1, 0 600
\b=
koppe\b 56 0 , 9 e n 1, 1 4
Ø
0
=
k? = 1,2 in het geval het beschouwde
gebouw is ingedeeld in CC1 of CC2, waarbij
de te beoordelen vloerconstructie minimaal
vijf jaar functioneert onder de betreffende
gebruikscondities = 1,0 in de overige gevallen
l
eff is de grootste lengte van de aanwe-
zige koppelwapening vanaf het hart van de
eerste 3D-tralieligger, in mm (fig. 1)
Ø
koppel is de diameter van de koppelwape-
ning die bepalend is voor l
eff in mm
De diepte van de 3D-tralieligger, d
t, mag zijn
bepaald uit de dikte van de breedplaat minus
de som van de toegepaste dekking aan de
onderzijde van de breedplaat en de dikte
van de wapening in de breedplaat waarop
de tralieliggers zijn geplaatst.
LITERATUUR
1?Adviesbureau Hageman. (2019-01).
Rapport 9780-1-0, Voorstellen voor en
achtergronden bij rekenregels voor
beoordeling van bestaande bouw.
Rijswijk.
2?Adviesbureau Hageman. (2019-02).
Notitie 20-5-2019 "Stappenplan
beoordeling bestaande gebouwen met
breedplaatvloeren". Rijswijk.
3?Steenbergen, R., & Vrouwenvelder, T.,
Update rekenregels en beoordelings-
procedure bestaande breedplaatvloeren.
Cement 2024/4.
4?Stappenplan beoordeling bestaande
gebouwen met breedplaatvloeren 2022.
Delft: TNO / Adviesbureau ir. J.G.
Hageman (incl. erratum), 2022.
5?Dieteren, G., Wijte, S., Vereenvoudigde
beoordelingsprocedure bestaande
breedplaatvloeren. Cement 2024/4.
6?TNO 2022-R10320: Bewezen sterkte
breedplaatvloeren - Analyse resultaten
experimentele onderzoeken. Delft:
TNO / Adviesbureau Hageman, 2022.
7?TU/e Bouwkunde - Structures
Laboratory Eindhoven. Meetrapport
4-puntsbuigproeven op breedplaat-
vloeren. Eindhoven: TU/e, 2021.
8?Wijte, S., & Dieteren, G., Rekenregels
beoordeling bestaande breedplaat-
vloeren. Cement 2019/4.
9?Steenbergen, R., Dieteren, G., Vries, R.
D., Borsje, H., Vrouwenvelder, T., & Wijte,
S. TNO-2022-R10122 Probabilistische
kwantificering van de veiligheid van
bestaande breedplaatvloeren. Delft: TNO.
10?Steenbergen, R., Dieteren, G., Wijte,
S., Vrouwenvelder, T., & Vries, R. d.
(2022). TNO 2022 R12219 - Aanvullende
achtergrondinformatie bij stappenplan
beoordeling breedplaatvloeren. Delft:
TNO, 2022.
11?NEN-EN 1992-1-1+C2/A1:2015,
Eurocode 2: Ontwerp en berekening van
betonconstructies - Deel 1-1: Algemene
regel en regels voor gebouwen.
9 Hoek ? bij een 3D-tralieligger
10 Diepte van de tralieligger
9
10
Legenda:
? is de kleinste hoek tussen de beschouwde
aansluitvlak doorkruisende wapening en
het vlak van het aansluitvlak
b breedte tussen de traliebenen
S h.o.h.-afstand diagonalen in de
traliebenen in langsrichting van de tralie
h hoogte van de tralie
Legenda
1 = diepte van de tralieligger, d
t
Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren
In het kort
- Er is experimenteel onderzoek uitgevoerd naar het gedrag bij een korte doorsteek en naar het gedrag bij kopvoegen
- Bij het bezwijken van het aansluitvlak kan onderscheid worden gemaakt tussen de drie mechanismen
- Om na te gaan wat het effect is van een kortere effectieve lengte van de koppelstaven zijn er aanvullend op eerder onderzoek vier verschillende proevenseries uitgevoerd
- De in rekening te brengen hoeveelheid wapening die het aansluitvlak doorkruist is begrensd
- Voor het uittrekken van de tralieligger is een bovengrens gesteld, afhankelijk van de treksterkte van het beton
- Om meer inzicht te krijgen in het gedrag van breedplaatvloeren bij kopvoegen en de invloed van de verdeling van de tralieliggers zijn er ook experimenten uitgevoerd op kopvoegen
- Naar aanleiding van een probabilistische analyse, is ook gekeken of de semi-probabilistische analyse zoals gegeven in het Stappenplan 2019, verder kan worden geoptimaliseerd
- In het Stappenplan 2022 zijn de rekenregels voor mechanisme 2 en 3 aangepast
Uit onderzoek naar de oorzaak van de instorting van de parkeergarage bij Eindhoven Airport blijkt dat vloeren die zijn uitgevoerd met breedplaten in bepaalde gevallen onvoldoende veilig kunnen zijn. Voor het beoordelen van bestaande breedplaatvloeren zijn rekenregels [1] opgesteld, die beschreven zijn in een stappenplan (hierna Stappenplan 2019 [2]). Naar aanleiding hiervan is door het ministerie van BZK in 2020 een onderzoeksplicht afgekondigd voor CC3-constructies waarin dit type vloeren is toegepast. De betreffende rekenregels waren gebaseerd op de resultaten van tot dan toe in Nederland uitgevoerd onderzoek naar het gedrag van het detail bij de langsnaden tussen twee breedplaten in een breedplaatvloer, waar sprake is van een primaire krachtsoverdracht en een optredend positief moment (fig. 1a).
Zoals aangegeven in [1] was er behoefte om voor kleinere diameters (korte verankeringslengtes / effectieve lengte, fig. 1b) aanvullend onderzoek uit te voeren aan langsnaden. Dit omdat er met de in het verleden toegepaste staaflengte sprake kan zijn van een relatief korte doorsteek van de koppelwapening voorbij de tralieliggers. Deze korte lengte kan van invloed zijn op de weerstand van het detail en zodoende de aan te houden rekenregels. Tevens was de afwijkende situatie bij kopvoegen, waarbij de tralieliggers niet parallel lopen aan de voeg maar hier haaks op staan, in het eerder uitgevoerde onderzoek niet experimenteel beschouwd. Daarom is in de afgelopen periode aanvullend experimenteel onderzoek uitgevoerd naar het gedrag bij een korte doorsteek en bij kopvoegen. Daarnaast is gekeken of op basis van een bewezen sterkte analyse [3], onder bepaalde voorwaarden, de beoordeling van vloeren in CC2- en CC1-gebouwen kan worden vereenvoudigd.
Naar aanleiding van de uitgevoerde onderzoeken zijn de rekenregels beperkt aangepast en is het Stappenplan 2019 gereviseerd tot het Stappenplan 2022 (gepubliceerd begin 2024) [4]. Per 1 juli 2024 is de onderzoeksplicht uitgebreid naar CC2-constructies met een overspanning groter dan 8,5 m. In dit artikel wordt ingegaan op de aangepaste rekenregels. In een afzonderlijk artikel wordt een toelichting gegeven op enkele uitgangspunten van de uitgevoerde bewezen sterkte analyse [5] en wordt de doorvertaling hiervan in de beoordelingsprocedure van het Stappenplan 2022 weergegeven.
Figuur 1a. Kritisch vloerdetail
Diepte van de tralieligger en effectieve lengte (leff) van de koppelwapening breedplaatvloer
Figuur 1b. Diepte van de tralieligger en effectieve lengte (leff) van de koppelwapening
Er is experimenteel onderzoek uitgevoerd naar het gedrag bij een korte doorsteek en naar het gedrag bij kopvoegen
Achtergrond aanvullend experimenteel onderzoek
Tijdens alle uitgevoerde experimenten op naden tussen twee breedplaatvloeren traden er op hoofdlijnen twee soorten bezwijken op: het vloeien van de koppelwapening werd bereikt of het aansluitvlak tussen de breedplaten en de druklaag bezweek voordat vloeien van de koppelwapening kon optreden.
Er kan onderscheid worden gemaakt tussen de volgende bezwijkmechanismen (zie ook kader ‘Wanneer treedt welk mechanisme op?’):
- Bezwijken ongewapend aansluitvlak op aanhechting;
- Bezwijken gewapend aansluitvlak op afschuiving;
- Bezwijken gewapend aansluitvlak door uittrekken van de tralieligger;
- Bezwijken na vloeien van de koppelwapening.
Om te kunnen spreken van een gewapend aansluitvlak, zoals bij mechanisme 2 en 3, moet de koppelwapening doorsteken tot achter de tralieligger. Bij een proefstuk met een ongewapend aansluitvlak is tijdens het opvoeren van de belasting meestal mechanisme 1 maatgevend. In geval van een gewapend aansluitvlak treedt mechanisme 1 wel op, maar is dit in het algemeen niet het mechanisme dat tot bezwijken leidt.
Inclusief vloeien van de koppelwapening zijn er dus vier (bezwijk)mechanismen die kunnen optreden. Welke er optreedt is onder andere afhankelijk van de effectieve lengte van de koppelstaven achter de tralieligger (leff, fig. 1b), of de positie van de tralieligger (diepte in breedplaat) en de ruwheid van het aansluitvlak.
In de uitwerking van de proeven is altijd een analyse voor de verschillende waargenomen mechanismen uitgevoerd. Bij de in [1] beschouwde proeven varieerde de effectieve lengte (leff) van de koppelstaven van 300 tot 750 mm. Dit omdat de focus in eerste instantie lag op koppelstaven met grotere staafdiameters met bijbehorende grotere verankeringslengte. Mechanisme 1 is zodoende niet als maatgevend mechanisme waargenomen in de toen beschouwde proeven. Tevens is in [1] onderkend dat voor praktijksituaties waarbij de koppelwapening niet of slechts beperkt doorsteekt tot voorbij de tralieligger, er in de literatuur slechts enkele proefresultaten beschikbaar waren. Dit is de reden waarom in het Stappenplan 2019 [2] voor toepassing van de daar gegeven rekenregels is geëist dat de effectieve lengte ten minste 100 mm is. Om voor de in Nederland gebruikelijke detaillering na te gaan of de rekenmodellen voor relatieve korte effectieve lengten van de koppelwapening ook toepasbaar zijn, zijn er aanvullende proeven uitgevoerd [6].
Wanneer treedt welk mechanisme op?
Afhankelijk van de effectieve lengte van de koppelstaven (leff in fig. 1b) achter de tralie, ofwel de positie van de tralie en de ruwheid van het aansluitvlak, zijn de volgende bezwijkvormen mogelijk:
- Voor detailleringswijze A (fig. 2): alle vier de mechanismen
- Voor detailleringswijze B (fig. 2): mechanismen 1 en 4
Het optreden van de mechanismen 1 t/m 3, die alle betrekking hebben op het aansluitvlak, zullen ieder afzonderlijk geen aanleiding geven tot bezwijken van het detail. In de keten staan faalmechanismen 1 t/m 3 daarom parallel geschakeld en vervolgens gezamenlijk in serie met mechanisme 4, het vloeien van de koppelwapening (fig. 3).
Figuur 2. Detailleringswijzen A en B van de koppelwapening bij een langsnaad
Figuur 3. Schematische weergave combinatie van faalmechanismen van de voeg. De overige faalmechanismen van de breedplaatvloer zijn afgedekt door een correct ontwerp conform de normen
Onderzoek invloed effectieve lengte koppelstaven langsnaden
Om na te gaan wat het effect is van een kortere effectieve lengte van de koppelstaven bij langsnaden zijn er aanvullend vier verschillende proevenseries uitgevoerd met telkens drie identieke proefstukken per serie. De belangrijkste parameters per serie zijn in tabel 1 weergegeven. Hierbij is de effectieve lengte van de koppelstaven gevarieerd tussen 0 en 200 mm. De breedplaatvloeren waren uitgevoerd in traditioneel grindbeton C30/37 (breedplaat en druklaag) met een breedplaatdikte van 70 mm. Voor de evaluatie van de proeven is op basis van proefkubussen voor de breedplaten, alsook de druklaag, de druksterkte ten tijde van beproeven bepaald.
Bij een deel van de proeven werd waargenomen dat er twee weerstandniveaus zijn te onderscheiden (fig. 4). Nadat de maximale weerstand wordt bereikt, valt de weerstand snel terug. Daarna is er een tweede niveau dat enigszins constant blijft bij een toenemende vervorming tot daadwerkelijk bezwijken optreedt.
Dit gedrag is ook beschreven in [1] en [8], waarbij is beschreven dat het niveau met een minder ductiel vervormingsgedrag, hier het maximale niveau, wordt ontleend aan mechanisme 2 (afschuifsterkte) en het tweede, hier lager gelegen niveau, aan mechanisme 3 (uittrekken tralieligger).
Figuur 4. Last-vervormingsgedrag proefstukken T31 t/m /T33 met een effectieve lengte van 200 mm [7]
Evaluatie proefresultaten voor langsvoegen
Afschuiven van het aansluitvlak (mechanisme 2)
Voor de evaluatie van de nieuwe proeven met de in [1] afgeleide rekenregels, is voor mechanisme 2 (afschuiven van het aansluitvlak) uitgegaan van de maximaal in de proef bepaalde optredende kracht in de koppelwapening. Voor mechanisme 3 (uittrekken tralieligger) is in die gevallen waar een tweede (lagere) niveau werd waargenomen, uitgegaan van dit lagere tweede niveau. Voor de voorspelling van de weerstand voor beide mechanismen is in eerste instantie uitgegaan van de rekenregels zoals gegeven in [1] en [2]. Voor de vergelijking met de proeven zijn de rekenregels uiteraard aangepast om de gemiddelde waarde van de weerstand te bepalen.
In figuur 5 is de vergelijking tussen de voorspelling (horizontale as) en de proeven (verticale as) gegeven voor mechanisme 2. De nieuwe proeven met een effectieve lengte van 0, 100 en 200 mm zijn gemarkeerd met een kruisje. Als de nieuwe proefresultaten worden toegevoegd aan de dataset van de in [1] gehanteerde proeven, blijkt dat de gemiddelde waarde en de variatiecoëfficiënt met de nieuwe proeven nagenoeg gelijk blijven. Zodoende is geconcludeerd dat ook voor korte effectieve lengtes van koppelstaven (100 mm < leff < 300 mm) de vergelijking voor mechanisme 2 goed toepasbaar is.
Figuur 5. Verhouding voorspelling bezwijkwaarden voor experimenten traditioneel beton voor mechanisme 2, beschreven in [1] en [8], uitgezet tegen experimentele trekkracht in koppelwapening
Voor het uittrekken van de tralieligger is een bovengrens gesteld, afhankelijk van de treksterkte van het beton
Vervolgens is beoordeeld of ook voor kortere effectieve lengtes (korter dan 100 mm) de vergelijking voor mechanisme 2 toepasbaar is. Hiertoe is gebruikgemaakt van de nieuw uitgevoerde proeven met een effectieve lengte van 0 mm. Hierbij is rekenkundig uitgegaan van een effectieve lengte van 1 mm. Dit betekent met name dat bij koppelwapening die net voorbij de tralieligger loopt, een volledige bijdrage van het aansluitvlak doorstekende wapening (de tralieligger) in de aanwezig capaciteit wordt verondersteld. In de praktijk zal een effect van door het aansluitvlak doorkruisende wapening al merkbaar zijn bij koppelstaven die op een bepaalde afstand voor het hart van de tralieligger stoppen. Welke afstand dat precies is en hoe deze bijdrage moet worden bepaald, kan op basis van de beschikbare proeven niet exact worden aangegeven. Daarom is gekozen voor een aanpak waarbij mechanisme 2 pas kan worden toegepast als de koppelstaven (net) voorbij het hart van de tralieligger doorlopen.
De uitgevoerde vergelijking tussen de proeven en het model maakt duidelijk dat ook bij een beperkte waarde voor leff het model toepasbaar is. Er is weliswaar een grotere spreiding in de resultaten, maar zoals in figuur 5 zichtbaar is, wordt de invloed van de effectieve lengte leff op de voorspelling voor alle waarden gemiddeld even goed meegenomen. Op basis van deze vergelijking wordt geconcludeerd dat ook voor lage waarden van leff het mechanisme afschuiven aansluitvlak toepasbaar is.
Bij de beschrijving van dit mechanisme werd in het Stappenplan 2019 [2] echter geen bovengrens aan de hoeveelheid verbindingswapening (de aansluitvlak doorkruisende wapening Asv) gesteld. Ten gevolge daarvan zou, in het geval van een onbeperkte hoeveelheid verbindingswapening, de weerstand van het mechanisme onbeperkt kunnen worden opgevoerd. In dit mechanisme zit echter impliciet ook het mechanisme van de verankering van de koppelwapening achter de verbindingswapening. Dit is bij de beproevingen impliciet meegenomen. Bedacht moet echter worden dat indien de gevonden relatie voor de afschuifsterkte wordt toegepast buiten het domein van de bij de experimenten beschouwde toegepaste variabelen, zoals de hoeveelheid verbindingswapening, andere mechanismen bepalend kunnen worden. Daarom is een bovengrens bepaald voor de bijdrage van aansluitvlak doorkruisende wapening in de afschuifweerstand.
De bovengrens is gebaseerd op de proefstukken T25-T27 en T28-T30 waarbij geldt leff ≈ 0 mm resp. 100 mm en Asv,α = 356 mm2/m. Op basis van de maximale spanning in de koppelstaven in de proeven is geconcludeerd dat bij leff ≈ 0 mm de bijdrage van de tralieligger in de capaciteit 60% bedraagt en er dus een begrenzing nodig is. Beschikbare buitenlandse proeven met lage waarden van leff zijn hierbij buiten beschouwing gelaten, omdat deze minder representatief worden geacht voor de Nederlandse situatie en ook minder goed voorspeld werden met het model.
Voor de grootte van de maximaal in rekening te brengen aansluitvlak doorkruisende wapening Asv, is op basis van de proeven T25-T27 en T28-T30 afgeleid dat bij leff ≈ 0 mm, Asv,a gelijk moet zijn aan 0,4 × 356 = 142 mm²/m. Bij een effectieve lengte van 100 mm zou dit 356 mm²/m moeten zijn. Dit leidt tot de volgende vergelijking:
Asv,a,max = 142 + 2,14 leff [mm²/m] (1)
met leff in [mm]
Bij de vergelijking van de proefresultaten met de voorspelling volgens het mechanisme 3 (uittrekken tralieligger) bleek dat voor de aanvullende proeven de voorspelde weerstand sterk kon afwijken van de in de proef waargenomen waarden (fig. 6). Geconcludeerd werd dat een aanpassing van de rekenregel nodig was. Een nadere studie van de variabelen in de weerstandsvergelijking maakte duidelijk dat de inbeddingsdiepte van de tralieligger gecombineerd met de treksterkte van beton weliswaar een bepalende factor is voor het uittrekken van de tralieligger (grootte en sterkte van de betonconus hiervan afhankelijk), maar dat hier een bovengrens aan moet worden gesteld.
Bij enkele proeven bleek dat de tralieligger niet werd uitgetrokken, maar dat er sprake was van breken van de diagonalen van de tralieligger. Om dit mee te nemen in de weerstandsbepaling, is er een bovengrens toegevoegd. Nadere analyse maakte duidelijk dat met een bovengrens op de factor dt, die afhankelijk is van de treksterkte van beton, dit kan worden ondervangen. Daarom is aan de vergelijking op basis van gemiddelde waarden de volgende grenswaarde voor dt toegevoegd:
(2)
Tevens bleek enerzijds dat voor kortere effectieve lengten van de koppelwapening met het model uit 2019 de weerstand werd overschat en anderzijds dat deze weerstand altijd lager was dan de weerstand van mechanisme 2. Daarom is besloten om de toepassing van het weerstandsmodel voor uittrekken van de tralieligger te beperken tot die gevallen waar geldt leff ≥ 250mm.
In het Stappenplan 2019 [2] was niet expliciet aangegeven dat de rekenregel voor het uittrekken van tralieliggers gold voor 3D-tralieliggers. De proeven waarop de rekenregel is gebaseerd, waren echter allemaal voorzien van 3D-tralieliggers. Voor het wel of niet uittrekken van de tralieligger is het aantal onderstaven in de tralieligger (één bij 2D en twee bij 3D) van belang, daar deze de grootte van de te activeren betonkegel bepalen. In het Stappenplan 2022 [4] is daarom vereist dat er sprake moet zijn van tralieliggers met twee onderdraden en één bovendraad (3D-tralie).
Noot:
Voor het mechanisme afschuiven van het aansluitvlak geldt weliswaar ook dat de proeven alleen met 3D-tralieliggers zijn uitgevoerd, maar in de rekenregel wordt de aansluitvlak doorkruisende wapening in rekening gebracht. Hierdoor wordt ook voor 2D-tralieliggers de weerstand correct bepaald.
Figuur 6. Verhouding bezwijkwaarden voor experimenten voorspeld voor mechanisme 3 (uittrekken) en 4 (vloeien van de wapening), beschreven in [1] en [8], uitgezet tegen het experimenteel gevonden trekkracht in koppelwapening
Noot bij figuur 6:
De met een X gemarkeerde proeven betreffen proeven met een leff = 100 of 200 mm, door de hiervoor omschreven beperking van het toepassingsgebied van de vergelijking geldt hiervoor mechanisme 2 zoals weergegeven in figuur 5.
Aanpassing semi-probabilistische analyse op basis van probabilistische analyses
Op basis van de hiervoor gegeven evaluatie van de additionele proeven zijn de rekenregels zoals gegeven in Stappenplan 2019 [2] op enkele punten aangepast (zie verderop onder ‘Aanpassing rekenregels in Stappenplan 2022’).
Naast de aanpassing op basis van de aanvullende proeven, is naar aanleiding van een uitgevoerde probabilistische analyse [9 en 10] ook gekeken of de semi-probabilistische analyse zoals gegeven in het Stappenplan 2019, verder kan worden geoptimaliseerd voor de beschouwing van gebouwen ingedeeld in CC1 of CC2.
Voor een populatie van veel voorkomende breedplaatvloerconfiguraties is een vergelijking gemaakt tussen semi-probabilistische beoordeling en een probabilistische analyse voor dezelfde vloer. Het doel was om de semi-probabilistische toets volgens NEN 8700 voor de onderhavige toepassing beter aan te laten sluiten op het bijbehorend probabilistische resultaat. Hiertoe is een (additionele) correctiefactor afgeleid. Aan de hand van de in [10] gerapporteerde analyse is bewezen dat met een correctiefactor van 1,2 een betrouwbaarheid van β = 2,5 wordt gevonden bij een Unity Check (UC) = 1,0. Zodoende is geconcludeerd dat, indien sprake is van een ten minste vijf jaar oude constructie, bij ongewijzigd gebruik, met een correctiefactor van 1,2 de weerstand van de mechanismen 2 en 3 mag worden vergroot bij een toets van de constructieve veiligheid. Er is sprake van ongewijzigd gebruik als de functies op de beschouwde vloer niet wijzigen. In het Stappenplan 2022 [4] is dit resultaat verwerkt door de introductie van de factor kγ in zowel de weerstandsvergelijking voor afschuiven van het aansluitvlak alsook voor uittrekken van tralieliggers.
Kopvoegen
De hiervoor omschreven onderzoeken hadden betrekking op doorsneden met een positief moment ter plaatse van langsvoegen tussen breedplaten. Echter, ook in doorsneden bij een naad aan het einde van een breedplaat (korte zijde) kan een positief moment optreden. Op deze positie, hierna aangeduid als kopvoegen, zijn tralieliggers aanwezig in de richting loodrecht op de naad die doorlopen tot nabij de naad. In die zin onderscheidt de detaillering bij kopvoegen zich van de detaillering van het kritische detail ter plaatse van langsnaden.
Het beoordelen van de kopvoegen maakt strikt genomen geen onderdeel uit van de stappen in het stappenplan. Wel is in de beschrijving van het stappenplan aanvullende informatie opgenomen over hoe de weerstand van kopvoegen kan worden bepaald. Tot nu toe is in Stappenplan 2019 [2] voor de weerstandsbepaling aangehaakt bij de reguliere rekenregels uit NEN-EN 1992-1-1 [11]. De vraag was echter of de afstand tussen de tralieliggers, bij gewapende breedplaten maximaal gelijk aan 800 mm, van invloed is op de weerstand van het aansluitvlak bij toepassing van een gelijkmatige verdeling van de koppelwapening. Het zou mogelijk kunnen zijn dat de weerstand van het aansluitvlak, en de daarmee samenhangende effectiviteit van de koppelwapening, niet gelijkmatig over de breedte van de kopvoeg is verdeeld. Om dit te onderzoeken zijn er ook experimenten uitgevoerd op kopvoegen. Dit om meer inzicht te krijgen in het gedrag van breedplaatvloeren bij kopvoegen in het algemeen en de invloed van de verdeling van de tralieliggers in het bijzonder. Er zijn daarvoor twee typen proefstukken ontworpen die beproefd zijn in een vierpuntsbuigproef. Van ieder proefstuktype zijn drie identieke stuks beproefd.
De proefstukken KV1-KV3 zijn 1,6 m breed en hebben tralieliggers met een h.o.h.-afstand van 800 mm. De hoeveelheid koppelwapening is zo gekozen, dat op basis van de rekenregels in NEN-EN 1992-1-1 [11] bezwijken van het aansluitvlak mag worden verwacht voordat de koppelwapening gaat vloeien.
De proefstukken KV4-KV6 zijn identiek aan de proefstukken KV1-KV3, alleen de h.o.h.-afstand van de vier tralieliggers is 400 mm bij een gelijkblijvende totale hoeveelheid wapeningsdoorsnede van de diagonalen in het aansluitvlak. Bij deze proefstukken is daartoe de helft van de diagonalen weggeknipt.
Alle zes proefstukken zijn bezweken door het bezwijken van het aansluitvlak tussen de druklaag en de breedplaat. Het last-vervormingsgedrag van de zes proefstukken is in figuur 8 gegeven. Uit de figuur blijkt dat de proefstukken KV1 tot en met KV5 zich redelijk gelijk gedragen. Bij proefstuk KV6 kon de belasting significant hoger worden opgevoerd (als gevolg van spreiding in materiaaleigenschappen). Deze bereikte het niveau waarbij de wapening gaat vloeien. Toch is ook dit proefstuk bezweken door het bezwijken van het aansluitvlak.
Op basis van de rekenregels uit NEN-EN 1992-1-1 [11] is een gemiddelde waarde van de weerstand per proefstuk voorspeld. De verhouding tussen de voorspelling van de rekenwaarde van de opneembare schuifspanning en de gemiddelde schuifspanning in de proeven, is ordegrootte gelijk aan die voor langsvoegen werd gevonden. Er is ook geen significant verschil tussen de proeven met twee tralieliggers en de proeven met vier tralieliggers.
Op basis van deze waarnemingen is geconcludeerd dat de resultaten van de uitgevoerde proeven geen aanwijzing geven dat de aanwijzingen uit Stappenplan 2019 moeten worden aangepast. Hierbij moet wel de kanttekening worden geplaatst dat op basis van de proeven niet kan worden aangegeven of dit ook nog van toepassing is bij een grotere h.o.h.-afstand van de tralieliggers dan 800 mm.
Foto 7. Plaatsing tralieliggers kopvoeg in proefstukken; (a) proefstuk KV2 en (b) proefstuk KV4 voor storten druklaag [7]
Figuur 8. Relatie tussen gemiddelde puntlast en doorbuiging van de KV-proefstukken [6]
De in rekening te brengen hoeveelheid wapening die het aansluitvlak doorkruist is begrensd
Aanpassing rekenregels in Stappenplan 2022
In het Stappenplan 2022 [4] zijn de rekenregels voor mechanisme 2 en 3 overeenkomstig de hiervoor in dit artikel aangegeven wijzigingen aangepast. Bij mechanisme 2 is de hoeveelheid aansluitvlak doorkruisende wapening begrensd en bij mechanisme 3 is het effect van de diepte van de tralieligger begrensd en is het toepassingsgebied beperkt tot leff groter dan 250 mm en het gebruik van 3D-tralieliggers. Daarnaast is bij beide de hierboven omschreven factor kγ toegevoegd.
Afschuiven aansluitvlak (mechanisme 2)
De maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op de schuifsterkte van het aansluitvlak volgt uit:
FR,kop,a,d = vRd,i Aeff (3)
waarin:
FR,kop,a,d is de maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op de schuifsterkte van het aansluitvlak per breedte b
vRd,i = (4)
is de schuifsterkte van het effectieve aansluitvlak in MPa
Aeff = b leff - Agbe
Agbe is het deel van het binnen b ? leff glegen oppervlak waar door de aanwezigheid van gewichtsbesparende elementen de druklaag niet op de breedplaat aansluit
kγ = 1,2 in het geval het beschouwde gebouw is ingedeeld in CC1 of CC2, waarbij de te beoordelen vloerconstructie minimaal vijf jaar functioneert onder de betreffende
gebruikscondities (het gebruik van de vloerconstructie in de aflopen minimaal vijf jaar is niet gewijzigd en verandert in de toekomst niet significant)
= 1,0 in de overige gevallen
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 2
fck is de kleinste waarde van de karakteristieke cilinderdruksterkte van het beton van de breedplaat en de druklaag, in MPa
γC = 1,5
ρα = Asvd,α / Aeff
Asvd,α = Asv sin α ≤ Asv,α,max
Asv is het oppervlak van de doorsnede van de aansluitvlak doorkruisende wapening
α is de kleinste hoek tussen de beschouwde aansluitvlak doorkruisende wapening en het vlak van het aansluitvlak (fig. 9)
≥ 45°
≤ 135°
Asv,α,max = 142 + 2,14 leff [mm²/m] met leff in [mm]
fyd is de rekenwaarde van de vloeigrens van de aansluitvlak doorkruisende wapening, in MPa
μv is een factor afhankelijk van de ruwheid, volgens tabel 2
b is de breedte van de beschouwde doorsnede
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 (fig. 1)
Figuur 9. Hoek α bij een 3D-tralieligger
Legenda:
α is de kleinste hoek tussen de beschouwde aansluitvlak doorkruisende wapening en het vlak van het aansluitvlak
b breedte tussen de traliebenen
S h.o.h.-afstand diagonalen in de traliebenen in langsrichting van de tralie
h hoogte van de tralie
Uittrekken van de tralieligger (mechanisme 3)
De maximale trekkracht in de koppelwapening, gebaseerd op het uittrekken van tralieliggers met twee onderdraden en één bovendraad (3D-tralie), waarbij leff ten minste gelijk is aan 250 mm (fig. 1), volgt uit:
FR,kop,b,d = 2 kγ fctd,bp dt1,5 k2 k3 (5)
waarin:
FR,kop,b,d is de maximale trekkracht in de koppelwapening gebaseerd op het uittrekken van de tralieligger, in kN/m
fctd,bp is de rekenwaarde van de treksterkte van het beton van de breedplaat, in MPa
dt is de diepte van de onderzijde van de tralieligger ten opzichte van de bovenzijde van de breedplaat in mm (fig. 10)
k2 =
k3 =
kγ = 1,2 in het geval het beschouwde gebouw is ingedeeld in CC1 of CC2, waarbij de te beoordelen vloerconstructie minimaal vijf jaar functioneert onder de betreffende gebruikscondities
= 1,0 in de overige gevallen
leff is de grootste lengte van de aanwezige koppelwapening vanaf het hart van de eerste 3D-tralieligger, in mm (fig. 1)
Økoppel is de diameter van de koppelwapening die bepalend is voor leff in mm
De diepte van de 3D-tralieligger, dt, mag zijn bepaald uit de dikte de breedplaat minus de som van de toegepaste dekking aan de onderzijde van de breedplaat en de dikte van de wapening in de breedplaat waarop de tralieliggers zijn geplaatst.
Figuur 10. Diepte van de tralieligger
Legenda:
1 = diepte van de tralieligger, dt
Literatuur
- Rapport 9780-1-0, Voorstellen voor en achtergronden bij rekenregels voor beoordeling van bestaande bouw. Rijswijk: Adviesbureau Hageman, januari 2019.
- Notitie 20-5-2019 "Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren". Rijswijk: Adviesbureau Hageman, februari 2019.
- Steenbergen, R., & Vrouwenvelder, T., Update rekenregels en beoordelings-procedure bestaande breedplaatvloeren. Cement 2024/4.
- Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren 2022. Delft: TNO / Adviesbureau ir. J.G. Hageman (incl. erratum), 2022.
- Dieteren, G., Wijte, S., Vereenvoudigde beoordelingsprocedure bestaande breedplaatvloeren. Cement 2024/4.
- TNO 2022-R10320: Bewezen sterkte breedplaatvloeren - Analyse resultaten experimentele onderzoeken. Delft: TNO / Adviesbureau Hageman, 2022.
- TU/e Bouwkunde - Structures Laboratory Eindhoven. Meetrapport 4-puntsbuigproeven op breedplaat-vloeren. Eindhoven: TU/e, 2021.
- Wijte, S., & Dieteren, G., Rekenregels beoordeling bestaande breedplaat-vloeren. Cement 2019/4.
- Steenbergen, R., Dieteren, G., Vries, R. D., Borsje, H., Vrouwenvelder, T., & Wijte, S. TNO-2022-R10122 Probabilistische kwantificering van de veiligheid van bestaande breedplaatvloeren. Delft: TNO.
- Steenbergen, R., Dieteren, G., Wijte, S., Vrouwenvelder, T., & Vries, R. d. (2022). TNO 2022 R12219 - Aanvullende achtergrondinformatie bij stappenplan beoordeling breedplaatvloeren. Delft: TNO, 2022.
- NEN-EN 1992-1-1+C2/A1:2015, Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies - Deel 1-1: Algemene regel en regels voor gebouwen.
Reacties