Demonteerbaar bouwenVoordracht gehouden tijdens de CUR-VB-dag 1981 teRotterdam, 29 apriljl., door ir. W.J. van den Boogaard, voorzittervan commissie D 7InleidingDe laatste tijd begint het idee veld te winnendat we onze gebouwen wel zo hechten sterktrachten te maken dat ze de eeuwen verdu-ren, maar dat de werkelijkheid is dat gebou-wen om allerlei andere redenen dan de duur-zaamheid van deconstructie, na verloop vanzo'n 50 tot 100 jaar hun tijd gehad hebben enhet veld moeten ruimen. Nu blijkt gewapendbeton een eigenschap te hebben die we vroe-ger natuurlijkwei kenden maardie weniet zoerg in onze beschouwingen opnamen, na-melijk dat het zeer moeilijk te slopen is. Hetgaat in de toekomst over mi Ijoenenm3betondie gesloopt moeten worden.Er zijn cijfers beschikbaar, zowel over degeproduceerde aantallen m3beton, als overde gesloopte m3en over de kosten (fig. 1).Voor de periode tot 2050 zijn verschillenderamingen aanwezig, maar alle geven indruk-wekkende hoeveelheden te zien. Het is dui-delijk dat dit onderwerp te veelomvattend isom door ??n land te kunnen worden aange-vat, laat staan tot een goed einde gebracht.Er is gestreefd naar internationale samen-werking op dit omvangrijke terrein. Wie zichhierover nader wil ori?nteren verwijs ikgraagnaar de uiteenzetting van prof.ir.P.C.Kreij-ger op de Betondag 1979 (zie Cement 1980nr. 4, blz. 214-218). Inmiddels is er een sa-menwerking tot stand gekomen al is het nunog maar tussen drie landen (fig. 2).Duitsland zal zich te zijner tijd vooral bezig-houden met bestudering van nieuwe sloop-methoden, Belgi? en Nederland hebben sa-men twee deelgebieden, te weten demon-teerbaar bouwen en hergebruik. Het onder-zoek in Nederland heeft voor een deel dusbetrekking op hergebruik en voor een be-langrijk deel betrekking op demonteerbaarbouwen.Welnu, op dat laatste gebied van ditomvang-rijke werk is CUR-VB-commissie D 7 werk-zaam en al leen'over het Nederlandse deelvan het onderzoek dat wordt uitgevoerd bijhet Stevinlaboratorium in Delft wordt in ditartikel nader bericht. Bij onderzoekingen ophet gebied van demonteerbaar bouwen komteen groot aantal aspecten aan de orde. Mendient te bedenken dat eigenlijk het gehelebouwwerk geanalyseerd moet worden naaronderdeel en functies om van daaruit naar demogelijkheden van demonteerbaarheid tegaan zoeken.Als belangrijk aspect geldt dat het niet altijdbehoeft te gaan over het volledig slopen vanhet gebouw. Zeer wel kan ook aan de ordekomen een min of meer ingrijpende ver-bouwing bijvoorbeeld in verband met gewij-zigde bed rijfsuitvoering of bestemming vanhet gebouw. Bovendien is er een welhaastoneindig aantal vormen en uitvoeringswij-zen van gebouwen.Keuze gebouwtypeDe commissie had daarom alseerstetaakomuit al deze mogelijkheden een keuze te doenvoor wat betreft het gebouwtype waarmeehet onderzoek zou kunnen worden begon-nen (fig. 3). Het soort gebouwen als weerge-geven in figuur 3e is voor het grootste ge-deelte opgebouwd uit kolommen, balken envloeren. Verder zijn er natuurlijk trappehui-zen en meestal lift- en leidingschachten.Van de trits kolommen, balken en vloerennemen de vloeren het grootste aantal m3beton voor hun rekening, tussen 60 en 70%.Bovendien zijn vloeren door hun uitgebreid-heid ook het meest arbeidsintensief om teslopen.Om deze redenen zijn de vloeren als eersteonderdeel gekozen om op hun demonteer-baarheid te worden onderzocht.Als het zo was dat vloeren alleen zouden die-nen om verticale belasting via de balken naarde kolommen af te voeren, was het probleemeenvoudig op te lossen. Losse vloerplaten,opgelegd op de balken met hier en daar eenverankering zou in de meeste gevallen toteen goede oplossing leiden. Maar vloerenspelen ook een heel belangrijke rol in de sta-biliteit van een gebouw. Horizontale wind-krachten, de eventuele invloed van enigescheefstand van de kolommen en andere ho-rizontale krachten worden door de vloerennaar de kolommen, naar de lift- en leiding-schachten of naar wanden overgebracht.Het onderzoek is in de eerste plaats gerichtop een gebouw met een stijve kern, bijvoor-beeldeen liftschacht of met wanden (fig.3h).Los opgelegde vloerplaten zijn niet in staatom de horizontale belastingen over te bren-gen. Om dit te kunnen moet de vloer als eengeheel gaan werken, ofwel de vloer moet eenstijve schijf zijn. Dat is vrij eenvoudig te be-reiken door op de platen een constructievedeklaag te storten waarin een licht wape-ningsnet wordt aangebracht. Op deze wijzeCement XXXIII (1981) nr.6 363zijn de meeste vloeren die uit platen zijn sa-mengesteld tot dusver uitgevoerd.In de Voorschriften Beton 1974 wordt in detoelichting nog een andere mogelijkheid ge-noemd om een goede schijfwerking van devloer te verkrijgen, namelijk door de voegentussen de afzonderlijke vloerplaten te vullenmet een goede betonspecie en tevens devloerplaten met voldoende koppelwapeningaan de randbalken te verbinden. Echter, zo-wel de vrij sterke voegvulling als de koppel-wapening maar vooral de constructieve dek-laag zijn niet verenigbaar met het strevennaar demonteerbaar bouwen waarbij deonderdelen op eenvoudige wijze gedemon-teerd moeten kunnen worden.Het onderzoek is er daarom in de eersteplaats op gericht om na te gaan of ook zon-der die moeilijk te slopen druklaag een ver-antwoorde vloer kan worden gemaakt, waar-bij tevens de invloed van de kwaliteit van devoegvulling onderzocht moet worden, als-ook de genoemde koppelwapening aan derandbalken. Bij een dergelijk samenspel vaninvloedsfactoren moet men eerst vaststellenhoe het onderzoek uit te voeren. Daarvoorzijn verschillende mogelijkheden aanwezig:Men onderzoekt de karakteristieke eigen-schappen van de materialen en van desterkte-bepalende constructiedetails afzon-derlijk en stelt op theoretische wijze vast hoede constructie als geheel zal werken. In onsgeval betekent dat met name een onderzoeknaar de invloed van de detaillering van deaansluitingenen van de verschillende sterk-tes van voegvullingen. Men kan deze wijzevan onderzoek uitbreiden tot meer parame-ters en dan de computer te hulp roepen, diemen voedt met een groot aantal variabelen,na eerst met behulp van een programma decomputer te hebben ge?nstrueerd hoe hijmet deze variabelen te werk moet gaan.De commissie heeft er de voorkeur aan gege-ven om het onderzoek aan te vangen met eenechte vloer, vooral om ervaring op te doenmet betrekking tot het functioneren van devloer in al de verschillende aspecten.Toen deze keus eenmaal was gedaan, kwamnatuurlijk de vraag aan de orde; welk vloer-systeem wordt gekozen. In figuur 4 is eenbeperkt aantal vloertypen aangegeven vanhet veel groter aantal dat is vergeleken omdaaruit een keuze te maken.Na zorgvuldige overwegingen is gekozenvoor (zie fig. 5):een drie-beukig gebouw, met regelmatigegrondvorm,balken in lengterichting van het gebouw,vloerplaat-overspanningen 6 m, 2,40 m, 6 men als stramienmaat 3,60 mModelonderzoekGekozen is voor een onderzoek op een mo-del met een schaal van 1:5. Weliswaar leidtdeze schaal tot een vrij groot model maar hetvoordeel isdatdeverschillendeeigenschap-pen van materialen en constructiedetailsniet te erg worden be?nvloed door te kleineCement XXXIII (1981) nr. 6 3645Gekozen vloer voor onderzoek7'Koppeling van vloer aan eindwand'afmetingen van de verschillende onderde-len.De platen zijn uitgevoerd als kanaalplatenvan 1,20 m breed, dus in het schaalmodel240 mm met een dikte van 200 mm, dus40 mm. De zijkanten zijn vrij glad en er zijngeen bijzondere voorzieningen getroffenvan nokken of dergelijke. De voegen zijn degebruikelijke kelkvoegen. De balken zijn uit-gevoerd als omgekeerde T-balken.Omdat in dit onderzoek de kolommen alleeneen dragende functie in verticale richtingvervullen is alleen het bovenste deel van dekolommen in de proefopstelling opgeno-men. Dit deel van de kolommen is voorzienvan consoles waarop de balken zijn opge-legd.G rote zorg is besteed aan de wijze waarop dekrachtsoverdracht van de balken op de ko-lommen moest worden nagebootst. Daar ervoor deze proeven van uitgegaan is dat dekolommen geen bijdrage leveren aan het op-nemen van horizontale krachten moest dit inde proeven worden verwezenlijkt. Dit is be-reikt door onder de kolomfragmenten taats-lagersaan te brengen die wel verticale belas-tingen overbrengen maar geen horizontale(fig. 6). Speciale aandacht wordt gevraagdvoor de wijze waarop de medewerkers vanhet Stevinlaboratorium de bevestiging vande vloer aan de stabiliteitswanden hebben'vertaald'. Het is immers niet op voorhandbekend op welke plaatsen de horizontalekrachten door de vloer op de eindwandenworden overgebracht. Met behulp van eenvernuftig uitgedachte koppeling kan zowelter plaatse van een balk als ter plaatse vaneen vloerelement de bevestiging aan de ge-schematiseerde eindwand tot stand wordengebracht (fig. 7). Op deze wijze is het moge-lijk om de krachtsoverdracht te simulerenbij uiteinden van willekeurig gekozen bal-ken of bij vloerplaten of bij combinaties.Na zorgvuldige vervaardiging van alle hiergeschetste samenstellende onderdelen konde proefopstelling gereed worden gemaakten konden alle meetpunten (143 stuks!)worden aangebracht en aangesloten opschrijvende en registrerende apparatuur. Infiguur 8 ?seen samenvatting gegeven van deuitgevoerde proeven.6TaatslagerIn grote lijnen is het onderzoek gericht opdrie aandachtspunten;1. de invloed van de wijze van doorkoppe-len van de balken;2. de invloed van de plaatsen waar de hori-zontale kracht op de eindwanden wordtovergebracht;3. de invloed van de kwaliteit van de voeg-vulling.Voor het doorkoppeien van de balken zijndrie systemen toegepast.Serie A: koppeling dojor middel van een dooralle balken vrij doorgaande staaf die alleenaan de uiteinden van het vloerveld is veran-kerd, en daar al of niet kan worden voorge-spannen.Serie B: een koppeling die bij alle kolommendoor middel van ter plaatse gelaste verbin-dingen is bevestigd.Serie C: een koppeling door middel van eenwartel ter plaatse van elk van de kolommen(fig. 9).Voor de voegvullingen zijn twee kwaliteitentoegepast:a. een mortel meteen kubusdruksterkte van22,5 N/mm2;b. gestabiliseerd zand, waarvan de kubus-druksterkte, als dat nog zo mag heten, onge-veer 3 N/mm2bedraagt.Uit praktische overwegingen is begonnenmet proeven met deze laatste voegvulling,terwijl het voorts in de bedoeling ligt om laterook enkele ori?nterende proeven te doenmet ongevulde voegen.Bijdeopstellingvanhetvloermodeliservoorgezorgd dat het mogelijk is om aan de uitein-den van de vloer trekkrachten in de lengte-Cement XXXIII (1981) nr. 6 36512Overzicht uitbuiging vloeren series , enrichting van de vloer te realiseren, zodat bij-voorbeeld de invloed van temperatuur-wisselingen kan worden onderzocht. Naasthet onderzoeken van de invloed van de trek-krachten werd het ook van belang geacht omna te gaan wat de aanwezigheid van eenscheur aan invloed zou uitoefenen. Bij eenaantal proeven wordt daarom van tevoreneen scheur aangebracht naast de laatstevloerplaten.Op deze wijze werd een groot scala van proe-ven mogelijk. Voor de proevenserie A is infiguur 10 de uitbuiging in het midden van hetvloerveld gemeten bij toenemende horizon-tale belasting op de vloer. Het blijkt dat dewijze waarop de vloer aan de stijfheidswandis bevestigd wel invloed heeft op de doorbui-ging, maar tevens is vastgesteld dat dezeinvloed niet groot is. Het blijkt dat de vervor-mingen van de proevenserieC groterzijn danbij de A-serie (fig. 11). Dit is vooral het gevalaan het begin van de proeven. Voorzichtigzou geconcludeerd kunnen worden dat dewartelconstructie zich eerst wat moet zettenvoordat deze de benodigde doorkoppel-kracht levert.Figuur 12 geeft voor ??n W-kracht, namelijkvan 6 kN een samenvatting van de doorbui-ging in het midden van de vloer voor deverschillende series en voor de verschillendewijzen van bevestiging aan de eindwand. Deproeven leiden tot de volgende conclusies:1. De invloed van de wijze waarop het vloer-veld aan de eindwand is bevestigd is gering.Deze uitkomst is belangwekkend, want ditbetekent voor de praktijk, dat de vloer nietaltijd over de volledige breedte van het ge-bouw aan de stijfheidsconstructie beves-tigd hoeft te worden.2. De doorbuigingen van de A-serie (voor-gespannen balken) en van de B-serie(vastgelaste koppelingen) zijn duidelijkkleiner dan die van de C-serie (met wartelsdoorgekoppelde balken).Dit hangt samen met de wijze waarop devloer als schijf werkt. Er zijn twee uitersten(fig. 13):a. het vloerveld werkt in zijn geheel als ??nhomogene schijf;b. het vloerveld werkt als een samenstelvan drie schijven.11Uitbuiging vloeren serieHet verschil komt met name tot uitdrukkingin de vervormingen nabij de uiteinden vande vloer. Het is duidelijk dat de werkelijkevloer heel goed tussen die beide uiterstenkan liggen wat betreft de samenwerkingtussen de verschillende elementen. De ver-vormingen in het eindveld zullen dan ookeen waarde te zien geven die gelegen is tus-sen de twee extremen.In figuur 14 is van enkele vloeren van deA-serie een gemiddelde lijn van de vervor-ming nabij het einde van het vloerveld uitge-zet. Dat is ook gebeurd bij enkele vloerenvan de C-serie. Er is verschil in gedrag tus-sen de beide series. De vloeren van de A-serie werken vrijwel geheel als een homo-gene schijf terwijl de vloeren van de C-serieook aspecten vertonen van een uit drieschijven opgebouwde vloer. Maar ook bijdeze laatste vloeren domineert het ??n-schijf gedrag.Cement XXXIII (1981) nr. 6 36613Vloer als 1 schijf of als 3 schijven14Vervorming vloereinde series A enRelatie tussen proeven en praktijkHoe liggen nu de uitkomsten van de proevenin vergelijking met een werkelijk gebouw?Geschematiseerd kan de volgende voorlopi-ge conclusie getrokken worden: als men deverdiepinghoogte van het werkelijke gebouwstelt op 3,60 m, dan wordt dat in de schaalvan 1:5dus0,72m. De lengte van het model is9,36 m en het door wind belaste oppervlak isdan 6,74 m2. Stelt men de invloed van windvermeerderd met alle bijkomende factorenop 2 kN/m2dan leidt dat tot een soort ge-bruiksbelasting van 13,5 kN op het vloerveld(fig. 15). Welnu, gevonden is dat bij een totaaldoor de vijzels u itgeoefende kracht van 28 tot32 kN de vloer zodanige vervormingen enscheuren in de voegen vertoonde dat in depraktijk van bezwijken gesproken moet wor-den. Deze proeven, met de nadruk op deze,geven dus een 2-voudige zekerheid ten op-zichte van de gebruiksbelasting.Hoewel het onderzoek nog lang niet is vol-tooid, duiden de tot dusver gevonden uit-komsten er op dat de mogelijkheid aanwezigis om op een eenvoudiger wijze dan nu in devoorschriften is aangegeven, te komen toteen vloerconstructie die zonder veel moeitekan worden gedemonteerd. Maar er zal nogveel onderzocht moeten worden. Zo zal deinvloed van herhaalde wisselbelasting tegenhet gebouw op het gedrag van de voegenonderzocht moeten worden. Voorts zal aande veiligheid van de constructie grote aan-dacht besteed worden. In dit kader past ookdat speciaal het voork?men van voortschrij-dende instorting nauwkeurig onderzochtzalworden.Hoe gaat het nu en hoe zal het in de toekomstgaan met het in de praktijk toepassen vandemonteerbaar bouwen van betonconstruc-ties?Is het terecht om te vrezen dat de voordelenvan demonteerbaar bouwen die pas bij deafbraak evident worden zullen leiden tot ho-gere kosten tijdens de bouw, en dat op-drachtgevers niet geneigd zullen zijn omdaarin geld te investeren?In ons enthousiasme menen wij dat het mo-gelijk zal zijn door ver doorgevoerd speur-werk samenstellende onderdelen en detailsvan aansluitingen zodanig te ontwikkelendat voor grote groepen van gebouwen de-monteerbaar bouwen niet of nauwelijksduurder zal zijn.Inmiddels beginnen de eerste voorbeeldenvan demonteerbaar bouwen in de praktijkzich af te tekenen. In het januari-nummer1981 van Cement is een praktische toepas-sing uitvoerig behandeld, in het maart-nummer gevolgd door wat nadere beschou-wingen.Het proces is op gang gekomen en voor decommissie is dat een stimulans het onder-zoek met enthousiasme voort te zetten.15Sterkte en stijfheid van vloer onderhorizontale belastingCementXXXIII (1981) nr.6367