VZA-vloeren met corrosieschade8201140VZA-vloeren metcorrosieschadeToen in maart 2008 de betonconstructie van een uitgebrandeeengezinswoning in Heerhugowaard werd gecontroleerd opaanwezige schade, bleek een aantal voorspankabels in deverdiepingsvloeren spanningsloos te zijn. In dit artikel wordtteruggekeken op de manier waarop deze problematiek isaangepakt [1]. Op de vraag welke consequenties de bevindin-gen zouden moeten hebben voor vele andere VZA-constructiesin Nederland uit dezelfde periode, wordt in een tweede artikel[2] in deze editie van Cement aandacht besteed.1Problemen met VZA-kabels in woonwijk Heerhugowaard opgelostDe schade betrof een tussenwoning van een rijtje van zes. Dezewoningen waren in 1975 gebouwd met de voor die tijd relatiefnieuwe, maar wel al veelvuldig toegepaste techniek van voor-spanning zonder aanhechting (VZA). Snel was duidelijk dat devoorspankabels niet waren gebroken door de brand, maar dooreerder opgetreden corrosie. De bevindingen plaatsten bewo-ners, eigenaren en de gemeente voor lastige vragen. Hoe ernstigis het, hoe beoordeel je de constructieve veiligheid van de 199woningen in de wijk, welke mogelijkheden zijn er voor herstelen wie moet voor de kosten van onderzoek en herstel opdraai-en? Inmiddels zijn die vragen beantwoord, is herstel uitgevoerden hebben alle woningeigenaren een brief van de gemeenteVZA-vloeren met corrosieschade 82011 411 Onderzoek naar conditie van VZA-kabels inuitgebrande woning2 Schematische opbouw van VZA-kabel (a) enverankering (b)3 Detail uit oude VZA-vloertekening4 Bekisting van vloer met VZA-kabels (foto uitperiode 1974-1976)ontvangen. In die brief is gesteld dat mag worden aangenomendat de verdiepingsvloeren van hun woning voldoen aan dedaaraan te stellen constructieve eisen volgens het Bouwbesluit.Voorspanning zonder aanhechtingBij VZA bevindt de voorspankabel, meestal een zevendraadsstreng, zich in een kunststofomhulling. Tussen de kabel en deomhulling wordt vet toegepast (fig. 2a). Naast het feit dat ergeen sprake is van aanhechting, is de bescherming van de voor-spankabel tegen corrosie anders dan bij voorspankabels diedirect in het beton zijn toegepast. Daar waar in het laatste gevalde alkaliteit van het beton voor de bescherming zorgt, mits ervoldoende dekking is, moeten bij VZA de omhullingsbuis enhet vet ervoor zorgen dat vocht niet bij de kabels kan komen.Dit vergt vanzelfsprekend ook passende maatregelen bij deverankeringen (fig. 2b).VZA is het meest toegepast in vloerconstructies in de woning-en utiliteitsbouw. Omdat kan worden volstaan met een geringedekking en vanwege het gunstige effect van de voorspanningop de doorbuiging, kunnen er relatief dunne vloeren meeworden gemaakt. Daarnaast was het systeem aantrekkelijkomdat het ten opzichte van gewapend beton aanzienlijk minderarbeidsintensief was. Kenmerkend is dat de voorspankabelsveelal over verscheidene vloervelden (woningen) doorlopen(fig. 3 en foto 4). Het kabelverloop loopt van boven in de vloerter plaatse van de ondersteuning naar een laagste punt in hetmidden van de overspanning.Nadat de voorspankabels in de bekisting zijn gepositioneerd,wordt het beton gestort. Als het beton is verhard, wordt meteen vijzel de voorspankabel in fasen op spanning gebracht.Daarna wordt de kabel met wiggen verankerd. Afhankelijk vande lengte van de voorspankabels, is aan ??n uiteinde voorge-spannen of aan beide uiteinden. Bij lange kabels is in de begin-jaren ook gewerkt met een tussenspanpunt. Dit was mogelijkals bijvoorbeeld voor een blok van zes woningen doorgaandekabels werden toegepast, en de vloerconstructie in twee keerwerd gestort. In dat geval kon, door het gedeeltelijk aanspan-nen bij de stortnaad, bij de eerste drie woningen de onderstem-peling worden verwijderd, terwijl het tweede deel nog niet wasgestort en/of verhard. Nadat de totale vloerconstructie wasgestort en verhard, werd vervolgens de gehele kabel op degewenste spanning gebracht.VZA-corrosieproblemenOmdat bij VZA het voorspanstaal niet wordt beschermd dooralkalisch beton, is het zeer belangrijk dat wordt voorkomen datvocht bij de voorspankabels komt. Bij de huidige VZA-syste-men is dat in voldoende mate gewaarborgd na uitvoerigeprof.dr.ir. Dick HordijkAdviesbureau ir. J.G. Hageman B.V./TU Eindhovenir. Jan MeesterAdviesbureau ir. J.G. Hageman B.V.ing. Nico Koenis en Laurens CommandeurGemeente Heerhugowaardcorrosiewerend vetHDPE-buis dradenvochtafsluitend middelop alle stalen delenhechtmiddelop betonvlak2a 2b34VZA-vloeren met corrosieschade82011425 Eindverankering bij kopgevel6 Verdiepingsvloer7 Met een vijzel trekken aan een VZA-kabel8 Breukvlak van strengen van gecorrodeerdeen gebroken voorspankabelsOm de schade aan de VZA-kabels in beeld te brengen, zijn dekabels ter plaatse van de uitgebrande woning en de eindveran-keringen bij de kopgevel ge?nspecteerd. In de woning zijnkabels in het midden van de overspanning (laagste punt) vrij-gehakt en beoordeeld op corrosie en het al dan niet op span-ning staan (foto 1). Bij gebroken VZA-kabels is de plaats van debreuk bepaald door deze uit de kabelomhulling te trekken.Voor het beoordelen van de eindverankeringen zijn in hetmetselwerk van de kopgevels openingen gemaakt (foto 5).Omdat in dit geval de VZA-kabel achter de verankering nogenkele centimeters uitstak (dat is zeker niet altijd zo), was hetmogelijk met een vijzel aan de kabel te trekken (foto 7). Dit iseen risicovolle werkzaamheid die alleen door, met de techniekonderzoeken eind jaren 70 [4]. In de beginjaren van de tech-niek was de bescherming tegen vochtindringing beduidendminder goed. Corrosieproblemen bij VZA-constructies uit dieperiode (tot ca. het begin van de jaren 80) zijn vooral uitNoord-Amerika bekend. Maar ook in Nederland zijn voorenkele projecten eerder dergelijke problemen gerapporteerd[2]. De grote vraag bij de betreffende problematiek is hoe deveiligheid van de constructie kan worden beoordeeld als moetworden aangenomen dat VZA-kabels spanningsloos kunnenzijn en niet bekend is hoeveel en waar dat het geval is.Onderzoek woonblok met uitgebrande woningOm na te gaan of de brand gevolgen heeft gehad voor de VZA-voorspanning, is in opdracht van de gemeente Heerhugowaardeen onderzoek uitgevoerd door het, in VZA gespecialiseerde,bedrijf Atlas Bouwtechnisch Adviesburo. Daaruit kwam naarvoren dat diverse VZA-kabels waren gecorrodeerd en eenaantal kabels niet op spanning stond. Daarop zijn direct deverdiepingsvloeren van alle woningen van het betreffendewoonblok onderstempeld. De navolgende onderzoeken enherstelwerkzaamheden zijn uitgevoerd door en/of onderleiding van Adviesbureau Hageman [1]. Hierbij heeft Atlas allewerkzaamheden met betrekking tot de voorspanning uitge-voerd, zoals het vrijhakken en vervangen van kabels en hettrekken aan kabels om de voorspankracht te bepalen.Het eerste uitgebreide onderzoek (rapport 6650-1-1 [1]) wasgericht op het vaststellen van de oorzaak en de omvang van decorrosie en de breuk van de VZA-kabels. Dat er geen enkelerelatie was met de brand was evident en had Atlas ook al aange-geven. Onvoldoende bescherming van de kabels tegen indrin-ging van vocht tijdens de bouw is een oorzaak voor corrosie enbreuk, die voor `vroege' VZA-systemen al enige tijd bekend is.In 1996 was Hordijk, toen als medewerker van TNO Bouw, ookal geconfronteerd met dit fenomeen bij een hoogbouw inCalgary, Canada [3].56VZA-vloeren met corrosieschade 82011 43Hoe verder?Het was duidelijk dat bij het onderzochte woonblok herstel-maatregelen nodig waren. Hoe en in welke mate moest nognader worden bepaald. Veel lastiger was de vraag wat de bevin-dingen zouden betekenen voor de overige 193 woningen meteenzelfde constructiemethode. Gezien de oorzaak van decorrosieschade mocht worden aangenomen dat de problemenzich bij meer woningen zouden voordoen. Om dat te bevesti-gen en de gegevens over de schade verder uit te bouwen, is eensteekproef bij een aantal andere woonblokken uitgevoerd(rapport 6650-2-1 [1]). Alvorens dat te doen, zijn tijdens eenzeer druk bezochte informatieavond op 19 mei 2008 alle bewo-ners van de in totaal 199 woningen van de wijk door burge-meester van Heerhugowaard Ter Heegde en Hordijk vanAdviesbureau Hageman uitgebreid ge?nformeerd over debevindingen van het onderzoek en de plannen voor hetvervolgonderzoek. Parallel aan het uitvoeren van de steekproefzijn uitgebreide rekenkundige beoordelingen van de vloerenuitgevoerd om vast te stellen bij welke uitval van voorspanka-bels nog steeds kan worden voldaan aan de constructieve eisenvolgens het Bouwbesluit (rapport 6650-3-1 [1]).Steekproef bij andere blokkenIn de steekproef zijn de kabels in acht blokken onderzocht. Hetwas niet goed mogelijk en ook niet noodzakelijk om in dezeblokken alle kabels te onderzoeken. Het onderzoek is bij ??nvan de twee kopgevels uitgevoerd, alwaar met een vijzel aan devoorspankabels is getrokken. De resultaten zijn gepresenteerdop een manier zoals in figuur 10 weergegeven. Bij alle onder-zochte woonblokken was in meer of mindere mate vastgestelddat de conditie van de VZA-kabels niet helemaal goed was. Datvan het voorspannen, ervaren mensen moet worden uitge-voerd. Voor het trekken aan de kabels is een procedure ontwik-keld, waarmee zo goed mogelijk een indicatie over de groottevan de aanwezige voorspankracht werd verkregen, rekeninghoudend met wrijving in het anker.De VZA-kabels in de verdiepingsvloeren bevinden zich in hetdeel voor en achter het trapgat (fig. 6). Het gedeelte naast hettrapgat is alleen voorzien van traditionele wapening. De VZA-kabels zijn in de lengterichting van het woonblok aangebracht.De meeste kabels (aangeduid met `lang') lopen over het geheleblok van zes woningen door. Er zijn ook kabels toegepast(aangeduid met `kort') die alleen vanaf de kopgevel in de eerstetwee woningen aanwezig zijn. Gevonden was dat van de intotaal 22 onderzochte lange kabels er 12 (55%) geheel ofgedeeltelijk gebroken waren of om een andere reden niet opspanning stonden. In een aantal gevallen is ook corrosie waar-genomen op kabels die nog op spanning staan. En er is bij eenaantal gebroken kabels ook breuk van een enkele draad waarge-nomen op een andere locatie dan waar die kabel geheel wasdoorgebroken.Het merendeel van de breuken was het gevolg van opgetreden(spannings)corrosie (foto 8), maar in enkele gevallen moest debreuk van de kabel worden toegeschreven aan de gevolgen vanhak- en/of breekwerk (foto 9). Omdat bij vijf kabels de breukwas opgetreden in de nabijheid van het tussenspanpunt, leekdaarin ook een belangrijke, maar niet de enige, oorzaak teliggen voor de corrosieproblemen. Klaarblijkelijk kon tijdensde bouw ter plaatse water tot de kabels doordringen. Overigenszijn, in het in 1982 uitgebrachte CUR-VB-rapport 105 [4] overcorrosiebescherming bij VZA, ook aanbevelingen bet betrek-king tot de toepassingen van tussenspanpunten gegeven.78VZA-vloeren met corrosieschade8201144Niet onderzochtOnderzocht, gebrokenOnderzocht, akkoordOnderzocht, gedeeltelijk op spanningtrapgat18814 20 19 13 18 12 11 10 9 8 7 6 17 5 16 4 15 3 2 118 20 17 16 15 14 12 11 10 913 68 7 5 4 19 3 2 1OKtrapgatBlok van 5 woningenOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKOKCa.27%5dradenstuk56%tussenspanpunttussenspanpunt67%OKbeschouwingen die hiervoor zijn gemaakt, was het feit dat in1979 is gerapporteerd [5] over een experimenteel onderzoek.Hierin zijn vloerplaten, die vrijwel overeenkomen met devloeren die in de woningen zijn toegepast, tot aan bezwijkenbelast. Daaruit blijkt dat de vloeren in zeer grote mate waar-schuwen, als alle kabels nog functioneren. In dat geval wordtvolledig gebruikgemaakt van het feit dat bij dergelijke vloereneen zogenoemd `trampoline effect' optreedt. Hiermee wordtbedoeld dat bij toenemende belasting de vloer verder doorzakt(met minimaal drie wijd openstaande scheuren), waarbij tengevolge van het doorzakken de belasting die kan worden opge-nomen toeneemt. Op basis van de uitgevoerde analyses konworden gesteld dat waarschuwend vermogen ook nog aanwezigis als relatief veel kabels zijn uitgevallen.kon worden geconstateerd omdat in de kabel niet de juistevoorspankracht aanwezig was of omdat de kabel gebroken wasen eruit kon worden getrokken. Nergens was er sprake van eenacuut constructief gevaar. Op minimaal twee plaatsen was desituatie zo afwijkend dat waarschijnlijk de vloer niet meervoldeed aan de constructieve eisen uit het Bouwbesluit.Rekenkundige beoordeling van de verdiepingsvloerenBerekeningen zijn uitgevoerd om inzicht te krijgen in de draag-kracht van de vloeren als VZA-kabels geheel of gedeeltelijk nietmeer functioneren en de relatie daarvan met de constructieveeisen volgens het Bouwbesluit. Daarnaast is gekeken naar demate waarin de vloerconstructie nog een zogenoemd `waar-schuwend vermogen' heeft, voordat daadwerkelijk bezwijkenoptreedt. Voor de beoordeling van de benodigde constructieveveiligheid is uitgegaan van de bepalingen voor bestaande bouwin het Bouwbesluit. Met geavanceerde berekeningen is aange-toond dat ook als relatief veel kabels zijn gebroken nog steedsvoldaan kan worden aan de constructieve eisen. In de wonin-gen is gemiddeld per VZA-kabel ook ??n staaf betonstaaltoegepast. Omdat die staven niet doorlopen over het tussen-spanpunt, zijn vloervelden naast het tussenspanpunt maatge-vend. In Tabel 1 is aangegeven welk percentage van de kabelsmaximaal mocht zijn uitgevallen bij respectievelijk woonblok-ken met en zonder tussenspanpunt, waarbij nog steeds werdvoldaan aan de constructieve eisen voor Bestaande Bouw.Naast de beoordeling van de draagkracht van de vloerconstruc-ties op basis van de constructieve eisen in het Bouwbesluit ishet voor de beoordeling van de vloeren met gebroken kabels inhet algemeen belangrijk inzicht te hebben in het bezwijkge-drag. Het gaat daarbij dan met name om de vraag in hoeverrede constructie in staat is om te waarschuwen dat er iets mis is,alvorens te bezwijken. Een belangrijk hulpmiddel bij deTabel 1 Percentage gebroken lange kabels waarbij nog juist wordt voldaanaan de constructieve eisen Bestaande bouwstrook woonblok mettussenspanpuntwoonblok zondertussenspanpunt1e, voor trapgat 25% 45%1e, achter trapgat 40% 55%zolder, voor trapgat 25% 45%zolder, achter trapgat 35% 50%910VZA-vloeren met corrosieschade 82011 459 Gebroken voorspankabel met zichtbarehakschade10 Resultaten van de steekproef voor ??n vande onderzochte woonblokken11 Een voorgespannen reparatiekabel metnieuwe ankerplaatvan de visuele inspectie schade aan de eerste twee kabels aanweerszijden van het trapgat werd verwacht, werd de kracht indie kabels bepaald. Uit de rekenkundige beoordeling bleeknamelijk dat in die twee kabels minimaal een voorspankrachtvan ??n functionerende kabel aanwezig moest zijn.Voor de woonblokken met tussenspanpunten bleek uit desteekproef dat als de kracht in de eerste drie lange kabels aanweerszijden van het trapgat niet of nauwelijks een afwijkingvertoonde, de kans dat het vloerveld niet voldoet aan deconstructieve eisen uit het Bouwbesluit verwaarloosbaar kleinis. Bleek dit niet het geval te zijn, dan werd voor de overigelange voorspankabels van het beschouwde vloerveld nagegaanof werd voldaan aan de in Tabel 1 genoemde percentages.Aanpak van en ervaringen met onderzoek en herstelOp basis van de uitgevoerde steekproef en de rekenkundigebeoordeling is voor het onderzoek naar de nog niet eerderonderzochte woonblokken het stroomschema in figuur 12opgesteld. Voor iedere woonblok is nagegaan of verbouwingenhebben plaatsgevonden, die tot beschadiging van VZA-kabelskunnen hebben geleid, en zijn de vloeren ge?nspecteerd opscheurvorming. In het stroomschema is onderscheid gemaakttussen woonblokken van vijf of meer woningen en korterewoonblokken. De reden hiervoor is dat bij de laatstgenoemdewoonblokken geen tussenspanpunten zijn toegepast en de kansop structurele corrosieschade bij kabels zonder tussenspanpuntrelatief gering bleek te zijn. Als tijdens de visuele inspectie geenbijzonderheden werden geconstateerd, was het onderzoek vooreen woonblok zonder tussenspanpunten afgerond. Als op basis11VZA-vloeren met corrosieschade8201146N E EN E EN E EJ AOnderzoek en e.v.t. herstel vannog niet onderzochte woonblokkenin de EdelstenenwijkWoonblokken van4 woningenWoonblokken van5 of meer woningenInventarisatie vanverbouwingen en controle opscheurvorming in vloerenInventarisatie vanverbouwingen en controle opscheurvorming in vloerenGerede kans datbeide kabels direct naasttrapgat stuk zijn?Resultaten gebruiken bijbeoordeling van resultatenvan controle voorspankrachtBij kopgevel voorspankrachtin de 2 lange kabels naasttrapgat controlerenDe kracht in de eerste 3 langekabels naast het trapgatcontroleren.Totale krachtminder dan van 1 func-tionerende kabelMax. afwijkingis 25% reductie vankracht in 1 kabelOnderzoek en/of vervangzoveel lange kabels dat in detotale vloerstrook het minimaalbenodigde aantal (4,5voor en 5,5 achter trapgat)aanwezig is met min. 1 directnaast trapgat.1 van beide kabels vervangenEinde EindeNEENEENEEJAJAJA12 Stroomschema vooronderzoek en herstel vanniet eerder onderzochtewoonblokkenVerklaringNadat het onderzoek bij een woonblok was uitgevoerd, eneventuele herstelwerkzaamheden waren afgerond, zijn doorAdviesbureau Hageman voor de betreffende woningen verkla-ringen opgesteld. Die verklaringen waren gericht aan de burge-meester. Als bijlage werd de rapportage van onderzoek enherstel voor het betreffende woonblok bijgevoegd. In dieverklaring is geconcludeerd dat mag worden aangenomen datde vloeren van de eerste en de tweede verdieping voldoen aande daaraan te stellen constructieve eisen volgens het Bouwbe-sluit. De eigenaren hebben de verklaring met bijlage van degemeente ontvangen en kunnen dit overleggen bij bijvoorbeeldverkoop van de woning.Tot besluitOp basis van het uitgevoerde onderzoek en herstel zijn twijfelsover de constructieve veiligheid van alle woonblokken in debetreffende wijk van Heerhugowaard weggenomen. In hetonderhavige geval heeft de gemeente Heerhugowaard de kostenvan onderzoek op zich genomen. Als in een woonblok VZA-kabels moesten worden vervangen, waren de kosten voor reke-ning van de woningeigenaren. De reparatie van de vloeren bestond uit het vervangen vangecorrodeerde kabels door, ten opzichte van de originelekabels, iets dunnere reparatiekabels (foto 11). Voordat de repa-ratiekabels werden aangebracht, zijn de gecorrodeerde voor-spankabels verwijderd, de omhullingsbuizen goed drooggemaakt en de reparatiekabels ingevet. Bij het vervangen vanVZA-kabels vinden de werkzaamheden met name bij de eind-verankeringen plaats, dus bij de kopgevels van een woonblok.Hierdoor kon de overlast voor de bewoners zeer beperktblijven. Bij de tussenspanten was het echter nodig in de betref-fende woning een gaatje in de vloer te maken om de bestaandewiggen te kunnen verwijderen, waardoor het mogelijk was dereparatiekabel voorbij het tussenspanpunt te drukken. Literatuur1 VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Adviesbureauir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650:? Rapport 6650-1-1: Onderzoek naar de oorzaak en omvang vancorrosie en breuk, 19 mei 2008;? Rapport 6650-1-2: Steekproef in Edelstenenwijk, 5 november 2008;? Rapport 6650-1-3: Rekenkundige beoordeling capaciteit van devloeren, 5 november 2008;? Rapport 6650-1-4: Plan van aanpak voor onderzoek en herstel vanalle woonblokken in de Edelstenenwijk, d.d. 5 november 2008.2 Hordijk, D.A. & Meester, J.J. Handreiking voor VZA.Cement 2011/8.3 Hordijk, D.A., Moel, J. de & Schupack, M. Corroded unbonded tendonsin a high rise building; from risk management to maintenance issue.In: Proceedings of the XIIIth FIP congress on`Challenges for concretein the next millennium'(Ed. D. Stoelhorst en G.P.L. den Boer), Amster-dam, p. 803-807.4 CUR-VB-rapport 105, Corrosiebescherming bij voorspanning zonderaanhechting, augustus 1982.5 CUR-rapport 95, Voorspanning zonder aanhechting (deel 1), decem-ber 1979.12