O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteenconstr uc tiescement 2005 3 87De buitenwanden van de Wolfswaardwoning zijn ont-worpen als ge?soleerde spouwmuren. De buitenspouw-bladen bestaan uit baksteenlijmwerk van mechanischgevormde handvormstenen, Terca Lingebont, breed100 mm, met gedeeltelijk open stootvoegen en zijngedeeltelijk als klamp verlijmd, breed 50 mm (foto 3).De binnenspouwbladen zijn uitgevoerd met verlijmdegeperforeerde baksteenblokken met open stootvoegen,Terca Poro Light 140 mm (foto 4). De spouw is 95 mmbreed, waarvan 55 mm is gevuld met glaswolisolatie.M e t i n g e nOm de invloed van de temperatuurvariaties op de ver-vormingen van de spouwmuur te evalueren werdenOntwerpen en dimensioneren van steenconstructies (20)Onderzoek op locatie:de Wolfswaardwoning1 |`Jas of Harnas' onder-zoeksprojectverhogen van de capaciteit omde trekspanningen op te nemenverhogen van de capaciteit omde scheurwijdte te beperkenparameterstijdsafhankelijkeeigenschappen van deafzonderlijke materialentijdsafhankelijkeinteractie tussende verschillende materialentijdsafhankelijkeuitvoeringsmethodetijdsafhankelijkeomgevingsfactorendetaillering(bouwkundig ontwerp)sterktestijfheidtijdsafhankelijke vervorming(krimp, kruip,hygrische vervorming,thermische vervorming,elastische vervorming)steen, mortel, wapening(spouw)ankers, consoles,...afstand en type dilatatie-voegen verbindingen metandere bouwelementen(binnenspouwblad, funde-ring, draagconstructie,...)materiaalinhomogeniteitenen anisotropie?n geome-trische inhomogeniteiten(hoeken, dikteverschillen,...)experimenteelonderzoeken modelleringanalytisch + numeriekexperimenteelonderzoeken simulatiemodellenanalytisch + numeriekbouwkundig ontwerpanalystische + numeriekemodelleringaanbevelingen aanbevelingenaanbevelingenontwerpregels aanbevelingenontwerpregelsnormvoorschriftenvochttransportwarmtetransportmassatransporthechting steen, mortel,wapening, ankers,...traditioneel metselwerklijmwerk in situprefab metselwerkprefab lijmwerkgewapend metsel/lijmwerkvoorgespannen metsel/lijmwerkmortelloze stapelingdoorstrijkwerk-navoegwerkopen/gesloten stootvoegentemperatuurvochtigheidwindluchtdrukori?ntatiebezonningexperimenteelonderzoeken modelleringanalytisch + numeriekexperimenteelonderzoeken modelleringanalytisch + numeriekbeheersen van scheurvormingin buitenspouwbladenharnasstarre gefragmenteerde wandmet dilatatievoegenjassoepele continue wandzonder dilatatiesbeperken van de trekspanningenin het buitenspouwbladindirecte belastingentijdsafhankelijkdirecte belastingentijdsafhankelijkExperimenteel onderzoek op bouwconstructies heeft totdoel het evalueren van de respons van de constructie opde externe en interne belastingen. Een van de moeilijksteaspecten hierbij is het correct simuleren van de re?lebelastingen, zeker in geval van klimatologische belastin-gen veroorzaakt door variaties in temperatuur, vochtig-heid, wind en bezonning in combinatie met krimp enkruip van metselwerk en lijmwerk. Experimenteel onder-zoek op locatie biedt in dit geval de beste garanties opbetrouwbare resultaten.In het kader van het onderzoeksproject `Jas of Harnas'van de leerstoel Steenconstructies van de TU/e inzakescheurbeheersing van buitenspouwbladen in metsel-werk en lijmwerk (fig.1), is in maart 2003 op initiatiefvan en in samenwerking met Wienerberger Bricks BVeen experimenteel onderzoek opgestart aan een nieuweconci?rgewoning bij de baksteenfabriek De Wolfswaardin Opheusden (foto 2) [1]. Het doel van het TU/e-onder-zoek was het in situ meten van de temperatuurvariatiesen vormveranderingen in spouwmuren, alsmede hetdetecteren van mogelijke regendoorslag bij lijmwerkmet open en gesloten stootvoegen. Parallel met hetonderzoek werd door TNO-Bouw een nieuw ventilatie-concept uitgetest en werden metingen verricht om dedrukvereffening in de spouw te evalueren. In ditartikel wordt enkel verslag gedaan van de resultatenvan de temperatuur- en vervormingsmetingen op deZW-gevel.ir. G. Bertram, TU-Eindhoven, leerstoel Steenconstructiesprof. ir.-arch. D.R.W. Martens, TU-Eindhoven, leerstoel Steenconstructies, Studiebureau Dirk Martens bvba, Zingem (B)O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteenconstr uc tiestemperatuurmetingen uitgevoerd aan de binnen- enbuitenzijde van respectievelijk het binnen- en buiten-spouwblad. Op de als klamp verlijmde ZW-gevel(gesloten stootvoegen) werden deze metingen uitge-voerd op 0,70 m (T5-1 t.m. T5-4) en ongeveer 2,15 mboven het maaiveld (T6-1 t.m. T6-4) (fig. 5 en 6).Op dezelfde plaatsen werd de verschilvervorminggemeten tussen het binnenspouwblad en het buiten-spouwblad (V5 en V6) door middel van LVDT-meet-apparatuur (fig 7).M e e t a p p a r a t u u r o p l o c a t i eBij experimenteel onderzoek in situ is het essentieelom voorafgaand goede afspraken te maken omtrentde gewenste metingen en de in te bouwen meetappa-ratuur. Bij de Wolfswaardwoning waren de omstan-digheden hiertoe optimaal. Alle betrokken partnerswerden reeds vanaf het architectonisch voorontwerpbetrokken bij de uitwerking van het project. Op deuitvoeringsplannen werden de wachtbuizen voor debekabeling van de meetapparatuur keurig uitgete-kend. Een goede communicatie tussen de aannemeren de onderzoeksinstituten was absoluut noodzake-lijk aangezien het inbouwen van gevoelige en kwets-bare apparatuur gelijktijdig met de ruwbouwwerkendiende te worden uitgevoerd. Door de goede co?rdi-natie door de opdrachtgever is dit alles nagenoegvlekkeloos verlopen (foto 8).O p p e r v l a k t e t e m p e r a t u u rb u i t e n s p o u w b l a dOm een globaal beeld te krijgen van de minimale enmaximale oppervlaktetemperatuur van het buiten-spouwblad die gedurende ??n jaar optreden, is hetgemiddelde van de gemeten waarden bovenaan enonderaan de wand berekend (fig. 9). De gemiddeldeen de extreme waarden per maand zijn gegeven intabel 1. Het absolute minimum en maximum over degehele meetperiode is respectievelijk -5,8 ?C (op 8december 2003) en 49,2 ?C (op 6 augustus 2004). Opjaarbasis is dit een temperatuurverschil van 55,0 ?C,terwijl het maximaal maandelijks temperatuurver-cement 2005 3882 |Wolfswaardwoning ZW-gevel3 |Gewoon lijmwerk (links)en als klamp verlijmdestenen (rechts)4 |Lijmwerk van snelbouw-baksteenblokkenO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteenconstr uc tiesschil 42,0 ?C bedroeg (september, 47,5 ? 7,4). Demaximale dagschommeling werd op 22 mei 2004gemeten en bedroeg 35,8 ?C.T e m p e r a t u u r g r a d i ? n t s p o u w m u u rOp een analoge manier is voor het temperatuurver-loop over de spouwmuur het gemiddelde berekendvan de temperaturen boven en onder in de wand(fig. 10).Figuur 11 geeft het temperatuurverloop bij drie`extreme' perioden:? 8-10 december 2003: minimale temperatuur vanhet buitenspouwblad;? 5-7 augustus 2004: maximale temperatuur van hetbuitenspouwblad;? 8-10 oktober 2004: extreem dagelijks temperatuur-verschil van het buitenspouwblad.De binnentemperaturen in de winter blijken niet veelte vari?ren zoals gebruikelijk indien een goede ver-warmingsinstallatie is ge?nstalleerd. Op zonnigeherfst- en winterdagen kan de temperatuur van hetbuitenspouwblad oplopen tot 40 ?C bij buitentempe-raturen die lager liggen dan 15 ?C. Opvallend is even-eens het relatief grote temperatuurverschil tussen detemperatuur van het buitenspouwblad aan de buiten-zijde en de spouwzijde. In extreme omstandighedenkan er een temperatuurverschil van nagenoeg 10 ?Cworden vastgesteld.In de zomer loopt de binnentemperatuur op tot onge-veer 30 ?C. Dit is nauwelijks minder dan de gemetenbuitentemperatuur. Op het buitenspouwblad werdenhierbij temperaturen tot bijna 50 ?C gemeten, terwijlde temperatuurgradi?nt over het buitenspouwbladbeperkt bleef tot maximaal 7 ?C.De faseverschuiving tussen de buitentemperatuur ende binnentemperatuur varieert tussen 4 en 6 uur. Bijhet buitenspouwblad is een faseverschuiving voor deoppervlaktetemperatuur aan de spouwzijde tenopzichte van de buitenzijde gemeten van 10 minutenin de winter tot bijna 1 uur in de zomer.V e r v o r m i n g s v e r s c h i l l e nTijdens de meetperiode werden de verschilvervormin-gen tussen het binnen- en buitenspouwblad gemetenop de hoeken van het gebouw (zie fig. 7). Tabel 2 geefteen overzicht van de gemiddelde en de extreme waar-den van de verschilvervorming tussen de spouwbladenper maand.7 |Positie vervorming-sensoren in plattegrond8 |Wachtbuizen in despouw voor meetappara-tuur5 |Wolfswaardwoninga. plattegrond beganegrondb. detail westhoek metsensorposities6 |Doorsnede spouwmuur;positie temperatuursen-sorengem. temperatuur bui-tenblad Tbu= gemiddeldevan T5-1, T5-2, T6-1 enT6-2gem. temperatuur bin-nenblad Tbi= gemiddeldevan T5-3, T5-4, T6-3 enT6-41,6bijkeukenluikV5 - H=0,7 mV6 - H=2,15 mbuitenblad binnenbladT5-1 - T5-2T6-1 - T6-2T5-3 - T5-4T6-3 - T6-4a. b.buiten binnenT5-1 T5-4T6-1 T6-2 T6-3 T6-4T5-2 T5-3Tbu Tbibuiten binnenV5 en V6cement 2005 3 89O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteenconstr uc tiesOver de totale meetperiode werd een maximaal ver-schil van 1,28 mm gemeten. Het grootste maande-lijks verschil bedroeg 0,85 mm, terwijl de maximaledagelijkse differenti?le vervorming opliep tot0,66 mm.Opvallend is het verschijnsel dat de vervorming vanafhet begin van de metingen continu oploopt tot okto-ber. Pas dan is een eerste lichte daling zichtbaar. Ditkan erop wijzen dat de vervorming gedeeltelijk irre-versibel is. Om dit fenomeen te kunnen bevestigenzijn extra meetperioden ingepland (winter 2004-2005en zomer 2005).T e m p e r a t u r e n i n C U R - A a n b e v e l i n g 8 2In tabel 7 van CUR-aanbeveling 82 [2] zijn reken-waarden opgenomen voor de temperatuur van bui-ten- en binnenspouwbladen in metselwerk. Om eenvergelijking te kunnen maken met deze waardenzijn de gemeten waarden van beide oppervlakkenvan de spouwbladen gemiddeld (zie fig. 6).Tabel 3 geeft een overzicht van de gemiddelde en deextreme waarden van deze temperatuur per maand.Een vergelijking van deze meetwaarden met derekenwaarden uit CUR-Aanbeveling 82 (tabel 4)toont aan dat de CUR-richtwaarden goed overeen-stemmen met de werkelijkheid. Enkel de extremenzijn minder extreem, wellicht ten gevolge van derelatief korte meetperiode.Hiermee is aangetoond dat een aanpassing van dewaarden in tabel 12 van NEN 6702 gerechtvaardigd is[3].V e r v o r m i n g e n C U R - A a n b e v e l i n g 8 2Voor de evaluatie van mogelijke scheurvorming inmetselwerk of lijmwerk is vooral de differenti?le ver-vorming tussen verschillende bouwdelen van belang.De verschilvervorming tussen binnen- en buiten-spouwblad kan volgens CUR-Aanbeveling 82 wordenberekend op basis van de gemiddelde waarden van detemperaturen, ervan uitgaande dat de vervorming inhet midden van de wand nagenoeg gelijk is aan nul.Aangenomen wordt dat de uitzettingsco?ffici?nt (a)van zowel binnen- als buitenblad 0,006 mm/m/?C is(volgens NEN 6790 [4]). Tbuis de laagste temperatuurvan het buitenblad en Tbiis de hoogste temperatuurvan het binnenblad op de `extreme' dag. De tempera-tuurverschillen voor zomer en winter zijn overgeno-men uit tabel 3.dagelijks verschil (9 december 2003):T;dag= bu? Tbu- bi? Tbi- Tmetsel(bu- bi)= 0,006 ? -3,125 - 0,006 ? 15,8 - Tmetsel?(0,006 - 0,006)= -0,11 mm/mcement 2005 390buiten binnenT5-1T6-1Topvlbuiten binnenT5-1 T5-4T6-1 T6-2 T6-3 T6-4T5-2 T5-3TbubuTbuspTbispTbibiTabel 1| Gemiddelde en extreme oppervlaktetemperaturen in ?Cmaand oppervlaktetemperatuurbuitenbladmin. gem. max.dec. 2003 -5,8 4,1 28,8jan. 2004 -3,8 3,3 20,0feb. 2004 -3,9 5,9 25,2maart 2004 -2,8 7,4 35,8april 2004 1,9 12,9 38,3mei 2004 4,8 15,4 40,2juni 2004 7,5 17,6 45,7juli 2004 10,1 19,0 44,6aug. 2004 10,8 21,0 49,2sept. 2004 7,4 18,2 47,5okt. 2004 2,7 13,0 38,9Tabel 2 | Gemiddelde en extreme differenti?le maandvervormin-gen in mmmaand vervormingmin. gem. max.dec. 2003 -0,41 -0,06 0,37jan. 2004 -0,27 -0,01 0,31feb. 2004 -0,15 0,11 0,38maart 2004 -0,12 0,18 0,73april 2004 0,07 0,30 0,68mei 2004 0,17 0,36 0,72juni 2004 0,25 0,42 0,76juli 2004 0,31 0,46 0,81aug. 2004 0,22 0,46 0,78sept. 2004 0,27 0,51 0,87okt. 2004 0,23 0,47 0,829 |Verticale wanddoorsne-de met temperatuursen-sorengem. oppervlaktetempe-ratuur buitenblad Topvl=gemiddelde van T5-1 enT6-110 | Positie temperatuur-sensoren in doorsnedegem. temperatuur bui-tenblad aan buitenzijdeTbu;bu= gemiddelde vanT5-1 en T6-1gem. temperatuur bui-tenblad aan spouwzijdeTbu;sp= gemiddelde vanT5-2 en T6-2gem. temperatuur bin-nenblad aan spouwzijdeTbi;sp= gemiddelde vanT5-3 en T6-3gem. temperatuur bin-nenblad aan binnenzijdeTbi;bi= gemiddelde vanT5-4 en T6-4O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteenconstr uc tiesEr is 0,66 mm vervorming gemeten over de helft vande ZW-gevel van 11 m wat resulteert in:T;dag= -0,66 / 5,5 = -0,12 mm/mzomer-winter verschil:Temperaturen uit tabel 3:T;seizoen= bu(Tbu;zomer- Tbu;winter) - bi(Tbi;zomer-Tbi;winter)= 0,006 ? (46,0 - -5,5) - 0,006 (30,2 - 18,4)= 0,24 mm/mEr is 1,28 mm vervorming gemeten over de helft vande ZW-gevel van 11 m wat resulteert in:T;dag= 1,28 / 5,5 = 0,23 mm/mBeide berekende waarden komen goed overeen metde gemeten waarden.C o n c l u s i e sIn dit artikel is slechts een beperkt aantal aspectenvan het in situ onderzoek aan de Wolfswaardwoningbelicht. Hierbij werd enkel aandacht besteed aan hetgedrag van de spouwmuur in de ZW-gevel. Op basisvan de metingen op deze gevel kan worden geconclu-deerd dat de richtwaarden die in CUR-Aanbeveling82 zijn opgenomen voor de buitentemperaturen vanbuitenspouwbladen een realistischer weergave zijnvan de werkelijkheid dan de waarden die in NEN6702 zijn vermeld. Tevens kan worden vastgesteld datde maximale gemiddelde temperatuur van het bui-tenspouwblad aanzienlijk kleiner is dan de extremeoppervlaktetemperatuur aan de buitenzijde. Bij hetvervolgonderzoek zal meer in detail worden onder-zocht in hoeverre de verschilvervorming tussen beidespouwbladen al dan niet reversibel is. L i t e r a t u u r1. Bertram G., Martens D.R.W., Rapport: Metingenaan de Wolfswaardwoning. TU/e, 2004.2. CUR-Aanbeveling 82, Beheersing van scheurvor-ming in steenconstructies. CUR, Gouda, 2001.3. NEN 6702, Technische grondslagen voor bouw-constructies - Belastingen en vervormingen. 2001.4. NEN 6790, Steenconstructies - Basiseisen enbepalingsmethoden. 1991.cement 2005 3 9111 | Temperatuurverloopover de ZW-gevel(spouwmuur) in drie`extreme' periodena. 8 t.m. 10 december2003; geen buitentem-peratuur gemetenb. 5 t.m. 7 augustus2004c. 8 t.m. 10 oktober2004Tabel 4 | Vergelijking temperatuurmetingen met waarden uit CUR-Aanbeveling 82(winter: december t.m. februari; zomer: juli en augustus)situatie momentaan/gemiddeld extreemCUR Wolfswaard CUR Wolfswaardzomer-buiten 17 19,8 30-53 46,0zomer-binnen 17 22,4 25 30,2winter-buiten 4 4,4 -25 -5,5winter-binnen 17 14,8 20 18,4Tabel 3 | Gemiddelde en extreme maandtemperaturen in ?Cmaand buitenblad binnenbladmin. gem. max. min. gem. max.dec. 2003 -5,5 4,1 25,6 10,0 14,7 18,1jan. 2004 -3,7 3,4 18,0 10,3 14,4 17,9feb. 2004 -3,8 5,8 22,3 9,2 15,2 18,4maart 2004 -2,2 7,3 33,4 10,9 15,5 19,8april 2004 2,3 12,6 35,5 12,8 17,6 21,8mei 2004 5,2 15,1 36,9 14,9 19,3 23,0juni 2004 7,8 17,4 43,2 16,0 20,6 26,3juli 2004 10,3 18,7 41,6 18,0 21,6 26,3aug. 2004 11,0 20,8 46,0 17,8 23,1 30,2sept. 2004 7,6 17,8 44,3 16,2 20,5 25,3okt. 2004 3,0 12,8 34,7 14,3 17,9 21,050403020100-100:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00tijd (h)temperatuur(?C)50403020100-100:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00tijd (h)temperatuur(?C)50403020100-100:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00tijd (h)temperatuur(?C)buitenblad buiten binnenblad binnenbuitenblad spouw buiten temperatuurbinnenblad spouwa.b.c.