? utiliteitsbouw ? onderzoek?ir.M.Bakker, Technische Universiteit, Delftprof.ir.A.J.Hogeslag, Technische Universiteit, DelftprofJr.J.H. van Loenen, Koninklijke Militaire Academie, BredaZowel aan de Koninklijke Militaire Academie te Breda als aan de faculteit der Bouwkundevan de Technische Universiteit Delft wordt onderzoek verricht naar de werkelijke capaci-teitvan draagconstructies van gebouwen. Bij de KMA staat bij dit onderzoek een prakti-sche benadering voorogen, terwijl bij Bouwkunde ook de theoretische kant wordtbetrok-ken.In april 1.992 werd vernomen dat het ketelhuis van het Sint Ignatiusziekenhuis te Bredazou worden gesloopt. In het kadervan beide onderzoeken werd van de ziekenhuisdirectietoestemming verkregen voor een proefbelasting. Het doel hiervan was inzicht te verkrij-gen in het werkelijke gedragvan de betonconstructie van hetketelhuis, wanneerditgelei-delijk tot bezwijken zou worden belast.BUIGENENGEBARSTENBEZWIJKPROEF OP GEWAPEND-BETONSPANTEN VAN HET KETELHUISSINT IGNATIUSZIEKENHUIS TE BREDA:37680mm: 12 700 mm8180 mm5340mm? hoogte? h.o.h.-afstand spantenHet ketelhuis dateerde uit 1961. Deconstructie was van gewapend beton. De gevels beston-den gedeeltelijk uit glaspuien, gedeeltelijk uit steens metselwerk.Hoofdafmetingen (fig.1):? lengte? breedteQ) Bovenaanzicht ketelhuis --~-~----~ ------~~-- ---------~ ---------- ~--------- --~------- ---~------" P+SSOO "n n n n11 11 11 JIII 11 U 11==========~.~==========;;==========;~==-=.-:.:=====;.~===== =====11 11 I1 11P+ 8800 il il 11 II P+8800u 11 11 III1 11 JI ti==========lr===========Ir============1r==========,;:==========11 11 I1 11I1 11 1I 11U U U U.1--------- ----------- -----_._---De doorsnede van het ketelhuis (fig. 2) laat de bijzonderevorm ervan zien, een trapeziumvor-mige doorsnede. Hierin zijn de volgende elementen te onderscheiden:het dak, gelegen op P + 8800 mm, schuine dakschilden, de gootconstructie op P + 5500mm, spanten en gevelkolommen.De afmetingen van de diverse onderdelen bedroegen:? kolommen : 300 x 500/850 mm2? gevelkolommen : 300 x 290 rnm2? dakbalken : 300x 600 mm2? dikte dakvloer : 100 mm? dikte dakschilden : 150 mm? dikte gootbodem : 150 mm? kinderbinten dak : 250 x 400 mm2CEMENT1994/7/8 49? utiliteitsbouw ? onderzoek?~I,. 1980 ~I,.2508740LIDi3SOJ-5.~~ 1980 k2~ 25 + 2~19C>~2x 2~ 12 ~bgls. 9~B-145@ Doorsnede ketelhuis? In de originele berekening aangehou-den schematisering830012000Het ketelhuis was op staal gefundeerd.Daartoe stonden de spanten op gewapend-betonwanden, hoog 2200 mm, dik 200 mm,die aan de voet waren voorzien van een fun-deringsplaatbreed 1000 mm, in diktevari?"rend van 150 tot 250 mmoDe zuidgevel bestond uit een glaspui, denoordgevel uit steens metselwerk. De oost-en westgevel uit een combinatie hiervan.VoorbereidingsfaseIn de voorbereidingsfase werden de volgen"de activiteiten verricht:? algehele inspectie van het ketelhuis opmogelijke scheurvorming, eventuele ver-zakkingen en/of doorbuigingen;? archiefonderzoek naar en analyse van dewerktekeningen en detailberekeningen;? overleg met de aannemer van de sloop-werken omtrent planning, co?rdinatie ente treffen bijkomende (veiligheids)maatre-gelen;? losmaken van de twee te beproeven span-ten van het overige ketelhuis;? destructief en niet-destructief onderzoekaan de constructie;? analyse van de te verwachten bezwijktrek-kracht;? maken van een draaiboek.Inspectie ketelhuisHet ketelhuis vertoonde geen zichtbare ge-50breken en/of verzakkingen; de twee span-ten geen zichtbare scheurvorming. Het be-ton was van een stuclaag voorzien.Analyse werktekeningen en detailberekenin-genBeschikt kon worden overalle originele werk-tekeningen en detailberekeningen. Hieraankonden voor het onderzoek van belang zijn-de gegevens worden ontleend.Aangehouden normen: TGB 1949 en GBV1950.Als kubusdruksterkte na 28 dagen was 200kgf/cm2(20 N/mm2) aangehouden, voorge-schreven was de staalkwaliteit (betonstaal"soort) QR 24.In de berekening waren de spanten gesche-matiseerd als aangegeven in figuur 3. Dewindbelasting was buiten beschouwing ge-bleven.Voor de kolommen ter plaatse van de dak-schilden en de hoofdliggers in het dak warenvoor het bepalen van de traagheidsmomen-ten (kwadratische oppervlaktemomenten)de T-vormige doorsneden in rekening ge-bracht volgens de doorsneden 4 en 5 van fi-guur 2.Als meewerkende flensbreedte werd voor dedakvloer 1600 mm en voor de dakschilden1000 mm aangehouden.De aangehouden dekking bedroeg:? kolommen: 30 mm? balken : 20 mm? wanden : 15 mm? vloeren : 10 mmBeschrijving van de proefMet een lier, gemonteerd op ?n standaard-onderdeel van een bergingstank van de ge-nie, werd op despanten een trekkrachtuitge-oefend (fig. 4). Deze trekkrachtwerd in fasengeleidelijk van 50 kN tot 90 kN opgevoerd,waarbij synchroon de verplaatsing van hetdak met de daarbij behorende trekkrachtwerden gemeten. Tevens werd de construc-tie in deze fase van de proef aan een nauw-keurige, visuele inspectie onderworpen.Toen besloten werd de trekkrachtvan 90 kNtot 120 kN op te voeren, viel door storing dedraadloze communicatie-apparatuur tus-sen de tankcommandant en de technicusaan de TNO-meetapparatuur uit. Daardoorwerd onbedoeld in ??n keer de trekkrachtvan 90 kN tot 150 kN opgevoerd. Bij het be"reiken van detrekkrachtvan 150 kN kwamende spanten gedurende 25 seconden zicht-baar in beweging. Hierdoor ontspandede ka-bel zich en viel de trekkracht terug.Nadat de spanten tot rust waren gekomen,werd een trekkracht van 102 kN met een bij-behorende verplaatsingvan hetdakvan 505CEMENT1994/7/8........--....,/ ~ \{ a )\'" /.... ,......_--videoploeg bouwkunde TUD....---....,/ \(~ \I ....... :\, .:1..../videoploeg KM?---meetwagen TNOgenietank@ Proefopstellingmm gemeten. Vanaf dit tijdstip werd het nietlanger verantwoord geacht zichnog langer inde directe nabijheid van despanten te bevineden, waardoor de visuele inspectie werd ge"staakt en er geen metingen meeraan de vereplaatsingen van het dak werden verricht.Om inzicht in het bezijkmechanisme te verekrijgen werden de spanten ten slotte zodanigbelast, dat deze uit eigen beweging instorteten. Het geheel werd op foto's en video vastegelegd.Daags na de proef werden met een terugeslaghamer aan de resten van de betoncon-structie alsnog metingen verricht. Tevenswerden hieruit stukken betonstaal gezaagdvoor het uitvoeren van trekpraeven.Resultaten van de proefDe metingen resulteerden in het kracht-ver-plaatsingdiagram van figuur 5 en het kracht-tijddiagram van figuur 6.Resultaten van de visuele inspectie tijdensde proef:? de eerste scheuren in de stuclaag werdenbij een trekkracht van 63 kN waargeno-men;? bij een trekkracht van 63 kN ontstondenals gevolg van het positieve steunpunts-moment in de onderzijde van de rechterbovenhoeken van de spanten scheuren terbreedte van 10 mm, die nadiensteeds gra"ter werden;? rondom de hoofdwapening van de kolom-men werden holle ruimten geconstateerd(fig. 7).Nadat de spanten waren bezweken, bleekop de meest cruciale plaatsen de wapeninguit de betonconstructie te zijn getrokken(foto 8), waardoor- op een enkele staaf012na (foto 9) - de wapening nergens was geevloeid.15 22 29 38~S(mm)?ia ... ??7344"-{:; 100E-'