Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Proefbelasting bollenplaatvloer

Proefbelasting op basis van stappenplan uit mei 2019 toont veiligheid verdiepingsvloeren aan Petra Kapteijn - van Hennik, Remco van Osch - 30 april 2020

De eigenaar van een kantoorpand in Hardinxveld-Giessendam kreeg in 2017 van de gemeente te horen dat het pand moest worden ontruimd. De reden was dat de veiligheid van de verdiepingsvloeren, die net als bij de ingestorte parkeergarage in Eindhoven zijn vervaardigd uit bollenplaatvloeren, niet kon worden gegarandeerd. Eind 2019 heeft Nebest B.V. een proefbelasting uitgevoerd. Na een positief resultaat kan het pand dit jaar weer in gebruik worden genomen.

Het kantoorgebouw (foto 1) is L-vormig en heeft drie bouwlagen. De verdiepings- en dakvloeren bestaan uit bollenplaatvloeren met een dikte van 280 mm uitgevoerd in C30/35. De grotendeels puntvormig ondersteunde vloer bestaat uit vloervelden van 4,8 x 4,8 m2 en 4,8 x 5,6 m2, met daartussen een smalle gangbeuk met een breedte van 2,4 m (fig. 3. De breedplaten zijn 3 m breed, waardoor de plaatnaden in elke beuk op een andere locatie liggen ten opzichte van de stramienen.

Risico-inventarisatie stappenplan en kritische naden

Op verzoek van de gemeente is een risico-inventarisatie uitgevoerd volgens het eerste én tweede stappenplan (oktober 2017 [1] en mei 2019 [2]). Op basis van het eerste stappenplan bleek op diverse locaties sprake van kritische plaatnaden: er waren positieve momenten aanwezig met een schuifspanning > 0,4 N/mm2. Ook volgens de berekeningen conform het tweede stappenplan (Toets 4) voldoen diverse locaties met positieve momenten ter plaatse van de plaatnaden niet. De momentweerstand van de kritische naden is daar minder dan het optredende moment. Het ging om 18 vloervelden, 9 per verdieping (fig. 2). Verder bleken er weinig delaminaties langs de plaatnaden aanwezig te zijn en geen daaraan gerelateerde schades.

Keuze proefbelasting

Terwijl het pand leeg stond, is een ontwerp gemaakt voor herbestemming tot kantoren in combinatie met wonen op de verdiepingen. Om verder te kunnen met die herbestemming zijn enkele oplossingen nader bekeken, waarbij het versterken van de constructie en het uitvoeren van een proefbelasting de meest voor de hand liggende opties waren. Een proefbelasting maakt het mogelijk om vloeren die volgens het stappenplan rekenkundig zijn afgekeurd, alsnog voldoende veilig te beschouwen. Als de vloer bij een vooraf bepaalde grootte van de proefbelasting niet bezwijkt of geen schade vertoont, wordt deze alsnog voldoende veilig beschouwd conform NEN 8700 Bestaande Bouw.
De voorkeur van het renovatiebouwteam (bestaande uit architect, constructeur en aannemer die ook betrokken waren bij de initiële bouw van het pand) lag bij een proefbelasting. Het belangrijkste argument was dat, als kon worden aangetoond dat de huidige vloer voldeed aan zijn functie, men zeker wist dat de vloer goed was. Ten tijde van de besluitvorming, in de zomer van 2019, was er nog geen grootschalige proefbelasting uitgevoerd vóór en ná een versterking om het daadwerkelijk effect van de versterkingsmaatregel te kunnen beoordelen. Bovendien hadden het team en de eigenaar, op basis van het voormalige gebruik van het kantoor zonder schades (op een van de vloeren heeft diverse jaren een archiefruimte gestaan), voldoende vertrouwen in een positief resultaat van een proefbelasting.

Bij beproeving van slechts enkele vloervelden zou de ontwerpsterkte van de vloer worden overschreden

Uitwerking proefbelasting

Hoewel de verdiepingsvloeren in de nieuwe situatie een woonfunctie krijgen (175 kg/m²), is toch besloten de vloer conform een kantoorfunctie (250 kg/m²) te beproeven. Hierdoor zijn de vloeren ook geschikt voor een eventuele herbestemming van het pand in de toekomst.
De grootte van de aan te brengen proefbelasting is door de hoofdconstructeur bepaald in overeenstemming met bijlage G in het achtergrondrapport van het stappenplan [2]. Daarbij was zowel de stempellast op de begane grond als de bezwijkbelasting van de te beschouwen vloervelden een criterium.
Als de beproeving beperkt moest blijven tot slechts enkele vloervelden (5 stuks), zou 8,49 kN/m² proefbelasting moeten worden aangebracht, zo bleek uit een berekening conform de genoemde bijlage G. Omdat hiermee de ontwerpsterkte van de vloer zou worden overschreden, was het noodzakelijk alle vloervelden te proefbelasten, waarmee de grootte van de proefbelasting kon worden gereduceerd.
De hoogte van de proefbelasting als alle vloeren worden belast, wordt berekend door de toekomstige veranderlijke belasting en toekomstige permanente belasting te vermenigvuldigen met de belastingfactoren voor afkeurniveau en er het tijdens de proefbelasting aanwezige eigen gewicht af te trekken.
De proefbelasting is als volgt door de hoofdconstructeur bepaald (conform bijlage G):

Q         =          n ((γQ c pq,k) + (γG pg,k)) – (γG pg,k)

            =          1,05 • (1,15 • 0,93 • 3,3  + 1,0 • 6,16) – (1,0 • 6,0) = 4,16 kN/m²

waarin:
n is de correctie voor langeduureffect permanente belasting
c is de reductiebelastingsfactor ψT voor een referentieperiode van 15 jaar (in overeenstemming met bijlage G)

Voor het aftrekken van pg,k is het werkelijke eigen gewicht van de vloer aangehouden vermeerderd met de afwerklaag. Plafonds zijn hierbij niet in rekening gebracht (in tegenstelling tot de toekomstige permanente belasting), omdat deze vanwege het stempelen zijn verwijderd. De veiligheidsfactor γG is 1,0 conform bijlage G. Volgens bijlage E.8 van de NEN 8700 wordt het in het werk aanwezige eigen gewicht beproefd, dus zijn er geen onzekerheden zoals wel bij het ontwerp-eigengewicht. Er hoeft verder geen materiaalfactor voor onzekerheden in de sterkte te worden meegenomen in de proefbelasting (indien alle risicovelden worden beproefd), omdat de daadwerkelijke sterkte van het vloerveld wordt beproefd. Er worden alleen conclusies getrokken voor het betreffende vloerveld.

Stempels

Om de gevolgen bij falen van de vloer te beperken en om de veiligheid van de uitvoerenden te waarborgen, zijn onder de te beproeven vloervelden stempels geplaatst tot aan de begane grondvloer. Onder het te beproeven vloerveld zijn de stempels 5 – 10 mm losgehouden van de vloer. Hierdoor kan de vloer wel doorbuigen, maar wordt deze bij grotere dan berekende doorbuigingen of het bezwijken van de vloer opgevangen. Een verdieping lager werden de stempels aangezet, zodat deze bij extra belasting direct dragen. Bij bezwijken draagt de begane grond het gewicht van de proefbelasting en het aanwezige eigengewicht van de bezweken vloer. De tussenliggende, niet-bezweken vloer geeft de belasting slechts door.
Bij bovenstaande belasting bedraagt de stempellast op de begane grond,  bij het bezwijken van de vloer:

p          =          pq,k + Q = 6,0 + 4,16 =  10,16 kN/m2

Onder de vloer zijn baddingen 65 x 165 mm2 hart-op-hart 1,0 m geplaatst met schroefstempels BM300/BM350 maximaal hart-op-hart 0,5 m. 
Het was noodzakelijk voor zowel het stempelen en de capaciteit van de beganegrondvloer, als voor het vervormingsgedrag van de vloer zelf om de proefbelasting gelijkmatig te verdelen.

Onder het te beproeven vloerveld zijn de stempels 5 – 10 mm losgehouden van de vloer

Grenswaarden voor afbreken proef

Een ander onderdeel van het beproevingsplan is het opstellen van grenswaarden waarbij de proef wordt afgebroken. Door de hoofdconstructeur zijn de volgende grenswaarden opgesteld:

  • optredende doorbuiging als gevolg van proefbelasting < berekende doorbuiging als gevolg van proefbelasting;
  • toename plaatnaadwijdte < 2-3 mm (gebaseerd op stappenplan [3]);
  • onthechting tussen breedplaatschil en druklaag < 300 mm (de positie van de tralieligger ten opzichte van de plaatnaad);
  • ontstaan van scheuren > 0,5 mm.

De bijkomende vervorming is op vier manieren berekend, om zo een onder- en bovengrens te bepalen

Benadering bijkomende doorbuiging

Voorafgaand aan de proef is de bijkomende vervorming als gevolg van de proefbelasting benaderd voor elk vloerveld. Deze vervorming is op vier manieren berekend. Op deze wijze is een onder- en bovengrens bepaald.

  1. Vloer beschouwd als volle doorsnede zonder reductie ten gevolge van gewichtsbesparende bollen. Elasticiteitsmodulus is niet gereduceerd.
    Dit is de ondergrens van de vervorming.
  2. Vloer wordt beschouwd als I-vormige doorsnede, waarbij de elasticiteitsmodulus met behulp van rekensoftware is gereduceerd volgens de verhouding van het traagheidsmoment van de I-vormige doorsnede tot een volle doorsnede (fig. 3).
  3. Zelfde als 2, maar dan met gescheurde I-vormige doorsnede
  4. Zelfde als 3, maar elasticiteitsmodulus gebaseerd op NEN 6720 (VBC) tabel 15 van art. 7.2.3. NEN-EN 1992 (EC2) kent een vergelijkbare tabel in art 5.8.5 NB.
    Dit is de bovengrens van de vervorming.

Als de vloer presteert zonder tekenen van bezwijken van uittrekken van de tralie / overschrijden van de schuifspanning op de schil, werd verwacht dat de stijfheid van de vloer het beste zou worden benaderd volgens methode 3. Vanwege de conservatieve benadering van het I-profiel werd verwacht dat de optredende vervorming waarschijnlijk zelfs nog minder zou zijn.
Uiteindelijk is als grenswaarde voor de meting een overschrijding van 10% van berekening 3 aangehouden (tabel 1).

Aanpak proefbelasting

Voorbereiding

Omdat gebruik van het pand in 2017 door de gemeente verboden was, zijn voorafgaand aan de proefbelasting beheersmaatregelen uitgevoerd om het pand veilig te kunnen betreden. Hiertoe is het pand gefaseerd van beneden naar boven ontruimd en zijn alle kritische vloeren onderstempeld. Bij het starten van een proefbelasting werden deze stempels zoals eerder aangegeven eerst 5 tot 10 mm losgedraaid zodat de vloer vrij kon doorbuigen (foto 4). Mocht de vloer te veel gaan doorbuigen zouden de stempels de vloer alsnog gaan dragen.

Door de slangen en tanks te labelen kon de belasting gecontroleerd en verspreid over het vloerveld worden aangebracht

Proefbelasting

De proefbelasting is uitgevoerd met behulp van IBC-watertanks. Er zijn 800L-tanks toegepast, omdat 1000L-tanks niet in de lift of door de deuropeningen pasten. De proefbelasting is per vloerveld uitgevoerd (18 proeven in totaal), waarbij de belasting in de volgende stappen is opgevoerd:

  • nulmeting (geen belasting);
  • 30% van de belasting;
  • 80% van de belasting;
  • 100% van de belasting (4,16 kN/m²);
  • eindmeting (geen belasting).

Het oppervlak van de meeste vloervelden varieerde van circa 23 tot 27 m². Bij drie proeven was sprake van een dubbel vloerveld, waardoor bij de grootste proefbelasting een vloerveld van 48,5 m² is beproefd. De grootste toe te passen belasting bedroeg daarmee (48,5 • 416 =) 20.168 kg.

Om deze belasting toe te kunnen passen is op het parkeerterrein van het pand een trailer met ruim 30 m³ water geplaatst (foto 5). Met behulp van een pomp, een hoofdaanvloerslang van 50 m en voor elke tank een losse slang van 10 m werd het water naar de IBC-tanks gepompt. Door de slangen en tanks te labelen, was precies bekend welke tanks werden gevuld en kon de belasting gecontroleerd en verspreid over het vloerveld worden aangebracht (foto 6 en 7).

Communicatie

Met behulp van een portofoon was er constant contact tussen de meettechnicus onder de vloer, de ‘waterploeg’ op de vloer en de ‘pompman’ bij de trailer. Indien bijzondere afwijkingen werden geconstateerd, werd dit direct gecommuniceerd aan het hele team.

De volgende metingen zijn uitgevoerd: doorbuiging, plaatnaadwijdte, onthechting en scheurvorming

Metingen

Nadat een belastingstap was afgerond werd circa 10 minuten gewacht voordat de volgende metingen werden uitgevoerd:

  • doorbuiging vloer;
  • plaatnaadwijdte;
  • onthechting tussen breedplaatschil en druklaag;
  • visuele inspectie waarbij scheuren > 0,5 mm wijdte werden vastgelegd en gemonitord.

Doorbuiging vloer

De doorbuiging is op minimaal tien locaties per vloerveld gemeten met behulp van een tachymeter (total station) (foto 8 en fig. 9), vijf maal aan elke zijde van de plaat­naad, te weten:

  • twee keer ter plaatse van oplegging bij de gevel;
  • twee keer op ¼, ½ en ¾  van de overspanning;
  • twee keer ter plaatse van de oplegging bij de gang.

Daarnaast is de doorbuiging gemeten rondom de locatie waar de grootste doorbuiging wordt ver­wacht op basis van de doorbuigingsberekening (dit is niet altijd ter plaatse van de plaatnaad). De doorbuiging is hier op drie locaties gemeten, te weten:

  • één keer in het hart van de locatie waar de grootste doorbuiging wordt verwacht;
  • één keer 1 m naar de gevel verschoven evenwijdig aan de plaatnaad;
  • één keer 1 m naar de gang verschoven evenwijdig aan de plaatnaad.

Tijdens het geleidelijk aanvullen van de tanks, is de doorbuiging aan de onderzijde van de vloer, in het hart van de locatie waar de grootste doorbuiging wordt verwacht, volcontinu gemeten.

Plaatnaadwijdte

De plaatnaadwijdte (naad tussen twee breedplaatschillen) is gemeten met behulp van de hoeklijnen die zijn gebruikt voor het meten van de doorbuiging van de vloer (foto 10 en 11). Deze hoeklijnen bevinden zich aan weerszijden van de plaatnaad, waardoor bij een verandering van de plaatnaadwijdte deze te meten valt aan de hoeklijnen. De plaatnaadwijdte is gemeten met behulp van een digitale schuifmaat.

Onthechting

Bij elk vloerveld is de onderzijde van de plaatnaad afgeklopt om onthechting tussen de breedplaatschil en de druklaag vast te stellen (foto 12). Bij vaste (niet onthechte) delen klinkt de vloer massief tijdens het afkloppen, terwijl bij onthechte delen de vloer hol klinkt. Met ver­schillende kleuren vetkrijt is tijdens elke belastingstap de grens tussen vastklinkend en holklinkend gemarkeerd (foto 13). Hierna is de afstand van deze grens tot aan de plaatnaad opgemeten met een rolmaat.

Visuele inspectie (scheuren)

De onderzijde van elk vloerveld is (globaal) visueel geïnspecteerd, waarbij in het bijzonder kenmerken in relatie tot het bezwijken van de constructie zijn vastgelegd. Hierbij zijn eventuele afwijkingen en scheuren met een scheurwijdte > 0,3 mm vastgelegd. Ook eventueel nieuw ontstane scheuren tijdens de proefbelasting zijn vastgelegd.
Uitzondering hierop was het eerst beproefde vloerveld. Volledigheidshalve zijn bij dit vloer­veld alle scheuren in de breedplaatschil vastgelegd en gemonitord tijdens de proefbelasting.
Na het proefbelasten van dit vloerveld bleek dat de wijdtes van de scheuren in de breedplaatschil niet of nauwelijks toenamen tijdens het opvoeren van de belasting. Bij de overige vloervelden is daarom besloten alleen scheuren met een wijdte > 0,3 mm vast te leggen.

Resultaten en interpretatie

De resultaten van de metingen staan vermeld in tabel 2. Hieronder zijn deze resultaten alsmede de interpretatie toegelicht.

Doorbuiging

Tijdens de proefbelasting is een maximale doorbuiging van de vloer gemeten van 1,0 mm bij 100% van de proefbelasting. Hoewel dit absoluut gezien de grootst gemeten doorbuiging is, is de werkelijke doorbuiging vermoedelijk kleiner. Door de ingetreden vorst gedurende het weekend tussen de 30%-meting en de 100%-meting van dit vloerveld is het gebouw enkele tienden mm gekrompen. Dit heeft met name plaatsgevonden aan de koude zijde van het pand, nabij de gevel. Doordat het gehele gebouw aan de gevelzijde licht gekrompen is, lijkt de doorbuiging groter dan deze in werkelijkheid is.
Bij alle overige beproefde vloervelden was de maximaal gemeten doorbuiging ten hoogste 0,7 mm tijdens de 100%-belastingstap. De berekende grenswaarde van deze vloervelden is 2,8 en 3,6 mm (tabel 1).
De gemeten doorbuigingen bij de eindmeting (na het weghalen van de proefbelasting) waren doorgaans kleiner dan 0,2 mm. Met een meetafwijking van de meetapparatuur van + 0,1 mm is aangenomen dat de vloer zich volledig elastisch gedraagt, zonder blijvende vervormingen.

Bij geen van de beproefde vloervelden is een overschrijding van de vooraf berekende grenswaarde voor de doorbui­ging bereikt gedurende de proefbelasting. Gemiddeld over alle beproefde vloervelden, bedraagt de tijdens de proefbelasting maximaal gemeten doorbuiging niet meer dan 20% van de vooraf verwachte maximale doorbuiging.

Plaatnaadwijdte

De maximaal gemeten toename van de plaatnaadwijdte tijdens de proefbelasting is 0,3 mm en blijft dus onder de toelaatbare grens­waarde van 3,0 mm.

Onthechting

De maximaal gemeten onthechtingsbreedte tussen de breedplaatschil en de druklaag (fig. 15) is 260 mm. De uiterste grenswaarde is vooraf vastgesteld op 300 mm. Hoewel tijdens het opvoeren van de proefbelasting een toename van de onthech­ting werd waargenomen, is nergens de grenswaarde van 300 mm bereikt of overschreden. Verder bleek dat in veel gevallen één zijde van de plaatnaad onthechting vertoonde en de andere zijde nauwelijks of uitsluitend lokale onthechting.

Conclusie en aanbeveling voor andere proefbelastingen

Op basis van het uitgevoerde onderzoek blijkt dat de bollenplaatvloer in Hardinxveld-Giessendam met vloervelden van 4,8 m x 4,8/5,6 m voldoet aan de eisen van bestaande bouw volgens NEN 8700 en bijlage G van het achtergronddocument [3]. Opvallend is dat de beproefde vloeren in dit pand stijver reageerden dan vooraf werd verwacht. Aan de hand van het beschreven onderzoek blijkt dat de vloeren in dit pand in de praktijk veiliger zijn dan op basis van de huidige rekenregels in het stappenplan kan worden aangetoond.
Na beoordeling van de resultaten door de hoofdconstructeur heeft de eigenaar dan ook besloten de renovatie door te zetten zonder verdere versterking.

Opgemerkt wordt dat de resultaten van dit onderzoek niet een-op-een toepasbaar zijn op alle ‘theoretisch onveilige’ breedplaatvloeren in Nederland. Dit pand heeft kleine overspanningen (minder dan 5 m) en meestal maar één plaatnaad per overspanning. Veel in Nederland toegepaste breedplaatvloeren met gewichtsbesparende elementen hebben grotere overspanningen van 10 – 12 m met meerdere plaatnaden in diverse richtingen en reageren wellicht anders.
Voor de inschatting of een proefbelasting soelaas kan bieden zijn naast overspanningen ook de overschrijdingen van de momentcapaciteit ter plaatse van kritische plaatnaden van belang. Bij Nebest B.V. was voor dit project de mate van deze overschrijdingen niet bekend.

Voor gebouweigenaren zijn de volgende zaken relevant om mee te wegen wanneer een proefbelasting wordt overwogen:

  • Enkele vloervelden belasten levert vaak een proefbelasting op die hoger is dan de bezwijkbelasting van de vloer.
  • Kan er gestempeld worden op de onderliggende vloer of is een dure overdrachtsconstructie nodig?

De resultaten van dit onderzoek zien er rooskleurig uit voor gebouweigenaren. Het zou mooi zijn als de resultaten van alle proeven op vloeren met verschillende configuraties worden verzameld en met elkaar worden gedeeld, zodat een realistisch vergelijk van resultaten kan plaatsvinden.

Het zou mooi zijn als de resultaten van alle proeven met elkaar worden gedeeld

Literatuur

[1] Onderzoek constructieve veiligheid breedplaatvoeren in bestaande bouwwerken opgeleverd na 1999, Adviesbureau  ir. J.G. Hageman, Rijswijk, 5 oktober 2017.
[2] Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren. Adviesbureau  ir. J.G. Hageman, Rijswijk, 20 mei 2019.
[3] Rapport 9780-1-0 Voorstellen voor en achtergronden bij rekenregels voor beoordeling van bestaande bouw (dossier Onderzoek Constructieve Veiligheid breedplaatvloeren in bestaande utiliteitsgebouwen). Adviesbureau ir. J.G. Hageman, Rijswijk, 20 mei 2019.
[4] NEN 8700:2011 Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand bouwwerk bij verbouw en afkeuren – Grondslagen.
[5] 200121 37523 RapDef Hardinxveld-Giessendam proefbelasting Rijnstraat 1. Vianen: Nebest B.V., 21 januari 2020.
[6] Berekening Proefbelasting verdiepingsvloeren kantoor, 8-10-2019.

In deze video laat Nebest stapsgewijs zien hoe de proefbelastingen zijn uitgevoerd

Reacties

x Met het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2021. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren