C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gSchade32 cement 2007 4De Campus Kerkrade is een initia-tief van de Gemeente Kerkradevoor het huisvesten van technischVMBO onderwijs, een HAVO enalgemene maatschappelijke orga-nisaties voor kunst en cultuur in??n groot gebouw. Het gebouw isontworpen door Joost Ector vanHoogstad Architecten. VanHeugten verzorgde het ontwerpvoor de installaties en Royal Has-koning de constructies. Het ont-worpen gebouw bestaat feitelijkuit meerdere bouwdelen van 3 ? 4lagen hoog die rond vides zijngegroepeerd. De stramienen van debouwdelen zijn ten opzichte vanelkaar licht versprongen en gero-teerd. Het geheel vormt een aan-eengesloten bouwmassa met eenplattegrond van circa 120 x 50 m.Het gebouw is traditioneel aanbe-steed waarbij de constructie enhet bouwkundig bestek samenge-nomen zijn in ??n perceel. Degebouwinstallaties en de terreinin-richting zijn aanbesteed in afzon-derlijke percelen. De bouwkun-dige aannemer was co?rdinerendaannemer. Het werk is aangeno-men door Laudy Bouw te Sittarden de prefab-betonkolommen zijngeleverd door Marmorith uitBelgi?. De start bouw was in mei2003 en het gebouw zou opgele-verd worden in de zomer van2004. De uiteindelijke opleveringwas in het voorjaar van 2005.C o n s t r u c t i e f o n t w e r pHet ontwerp van de constructiewas in hoge mate gebaseerd ophet realiseren van een snellebouwtijd en lage directe kosten.De hoofddraagconstructie bestonduit prefab-betonkolommen, stalenge?ntegreerde liggers (type THQ)Schade kolomkoppenCampus Kerkradeir. D.J. Peters en ing. H.W. Reitsma, Royal HaskoningIn het onderwijscomplex Campus Kerkrade ontstond tijdens de constructiescheurvorming in de kolomkoppen. Alle betrokken partijen verleenden hunmedewerking aan het onderzoek naar de gebreken en dat leidde tot verras-sende conclusies. Deze open samenwerking droeg bij aan het herstellen vanhet (vertrouwen in het) bouwwerk.1 |Campus Kerkrade naoplevering(foto: HoogstadArchitecten)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gSchadecement 2007 4 33en betonnen kanaalplaten. Deliggers waren uitgevoerd door-gaand over de kolommen. Dekanaalplaten waren overwegendvan de dikte 200 mm, maar diktesvan 320 en 400 mm kwamen ookvoor. Op sommige plaatsen warende kanaalplaten voorzien van con-structieve druklagen, op demeeste plaatsen echter niet. Ditveroorzaakte verschillen in dehoogtepositie van de kanaalplaten.Incidenteel komen in het gebouwzware dubbelwandige metselwerk-wanden voor die zogenoemdedoos-in-doosconstructies cre?renten behoeve van geluidsisolatie.Het gebouw telt in totaal circa 350prefab-betonkolommen. Deze zijnoverwegend circa 3500 mm langen hebben een diameter van 300mm. De kolommen met dubbelelengte hebben een diameter van350 mm. De betonsterkteklassewas B65. De kolommen zijn, omarchitectonische redenen, voor-zien van een verjonging aan deboven- en aan de onderzijde. Dediameter was daar 260 mm.S c h a d e g e v a lk o l o m k o p p e nToen de ruwbouw gevorderd wastot ongeveer het dak, deed zichscheurvorming voor in de kolom-koppen. Er traden verticale scheu-ren op in het verjongde deel en deranden van de kolommen brokkel-den af.Uit onderzoek aan de kolommenbleek een aantal zaken:? de kolommen waren in defabriek verticaal gestort, dehoofdwapening liep niet door inhet verjongde deel en er waseen kopnet met haarspelden enbeugels voorzien;? het kopnet is direct na stortenvan de kolom in het verse betongedrukt en dat heeft ontmen-ging veroorzaakt; de 28-daagsesterkte van het beton in dekolomkop was geen B65, dochslechts ongeveer B40 en inci-denteel nog lager;? de beugel in het verjongde deelzat in een aantal onderzochtegevallen te laag;? de hoofdwapening in de kolom-men kwam in een aantal geval-len niet overeen met de tekenin-gen: incidenteel was ? 12toegepast in plaats van ? 16;De schade is opgetreden op eenplaats waar de kolommen hetzwaarst belast waren. De reken-waarde van de belasting was daarcirca 2000 kN. Schade is opgetre-den bij een aanwezige belastingvan circa 1200 kN.Los van de gebreken aan dekolommen bleken er ook enkeleandere problemen rond de kolom-men. Als gevolg van tekortkomin-gen in de afstemming van vloer-hoogtes en kolomlengtes, warende kolommen op diverse plaatsen2 |Oorspronkelijke kolom-men met stempels3 |Testen van de kolomkop4 | De kolomkoppen na herstel (foto: HoogstadArchitecten)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gSchade34 cement 2007 45 cm te kort. Dit is in het werkopgelost door de ruimte tussen dekolomkop en de onderzijde van destalen ligger te voorzien van eenvierkante stalen plaat. De maatvan deze plaat was kleiner dan dediameter van de kolom, waardoordeze bijdroeg aan het ontstaanvan splijtspanningen in de kolom-kop.V e r b i n d i n g k o l o m - l i g g e rBij een grondige beoordeling vanhet ontwerp van de verbindingvan kolom en ligger, bleek dat erhier ook enkele vragen te stellenwaren. Het ontwerp van de voor-zieningen in de stalen ligger, teweten de eventueel benodigde ver-stijvingen om de kracht van dekolommen van de bovenliggendeverdieping door het lijf van deligger heen te leiden, behoorde totde verantwoordelijkheden van destaalconstructieleverancier. Dezekon naar keuze schetsplaten toe-passen op ??n centrale positie, ofbijvoorbeeld op twee posities. Opdeze wijze werd de verdeling vande spanningen op de bovenzijdevan de kolomkop be?nvloed.De stijfheid van de stalen liggeren van de kanaalplaten veroor-zaakt rotatie van de ligger endaarmee een kopmoment in dekolom. Dit geeft hogere spannin-gen op de rand van de aansluitingtussen staal en beton. Het toege-paste detail was minder geschiktvoor deze excentrische belastin-gen.Het doorgaand uitvoeren van deliggers over meerdere kolommen,faciliteert een optimale stijfheidvan de liggers, maar be?nvloedtook de verdeling van de belastingover de kolommen. Het bleek dater na afronding van de gewichts-berekeningen nog met de positievan de scharnieren in de Gerber-liggers is geschoven. Ook bleek dathet bedoelde verspringen van depositie van de scharnieren over deverdiepingen niet was toegepast,waardoor de rekenwaarde van dekolombelastingen incidenteelopliep tot circa 120% van de waardedie in de gewichtsberekening wasaangehouden. Dit correspondeerdeuiteraard met posities waar de wer-kelijke kolombelasting kleiner wasdan in de berekeningen was aange-houden.A a n p a s s i n g e nDirect na het ontstaan van deschade zijn er bij de zwaarstbelaste kolommen op de beganegrond stalen stempels geplaatst inde vorm van zware HE profielen.De bouw kon op deze wijze door-gang vinden. Er is een onderzoekgestart waarbij, naar aanleidingvan de bevindingen met dekolommen, de gehele constructieis onderzocht,. Het onderzoekwerd geleid door prof. ir. C.S.Kleinman. Alle bij de bouwbetrokken partijen namen co?pe-ratief deel aan het onderzoek.Zowel ontwerp als uitvoering isuitvoerig gescreend. Op enkelepunten leverde dit bevindingen opdie geleid hebben tot aanpassin-gen aan de constructie.Over het oplossen van het kolom-koppenprobleem is lang nage-dacht. Vervangen was geen optie.Uiteindelijk is gekozen voor ver-sterking met een stalen ring. Hetbeoogde verjongde uiterlijk van dekolom veranderde daardoor in dewat meer solide ogende verbredekop van een zuil. De ring bestonduit twee schaaldelen van 8 mmdik staal die met twee lasnaden toteen ring werden samengesteld.De ring werd aan de onderzijdevan de stalen liggers vastgelast.Voordat dat gebeurde, was hetbeton van de kolomkop ter plaatsevan de `richel' van de verjongingweggekapt, waardoor de kolom-kop over een hoogte van circa 250mm een opgeruwde, conischevorm kreeg. De ruimte tussendeze conische kop en de stalenring is gevuld met krimpvrijehogesterktemortel. Het toege-voegde element is ongewapend,en werd ook niet verbonden metde aanwezige wapening. Het ont-werpidee van de modificatie is datde mortelkop nu een lageresterkte mag hebben omdat hetbeton perfect ruimtelijk is opge-sloten. Bij axiale belasting kan demortelkop vanwege zijn vorm nietzakken. De ruimtelijke opspan-ning geeft voldoende schuifsterkteop het verbindingsvlak van deoude en nieuwe betonmortel. Bijbelasting door rotatie van dekolomkop moet bedacht wordendat de nieuwe verbinding weinigrotatiecapaciteit heeft. Echter eendeel van de rotatie van de vloerlig-gers was reeds opgetreden. Hetnog op te nemen momentbepaalde de hoogte van de ring.De verankeringslengte van dehoofdwapening in de kop wasdaarvoor bepalend. Van de kolom-kopmodificatie zijn gedetailleerdeberekeningen gemaakt met eeneindige-elementenmodel (fig. 5).Ook is de kolomkop beproefd inhet Van Musschenbroek-laborato-rium van de TU Eindhoven.T e n s l o t t eEen ervaring als deze hebbenbouwpartijen bij voorkeur niet.Het vervelende bij dit project wasdat het belangrijkste gebrek letter-lijk onzichtbaar was, en bij regu-liere controles niet aan het licht isgekomen en ook nooit aan hetlicht zou zijn gekomen. Pas nadater, gelukkig feitelijk zeer beperkte,schade was, is het probleem bijonderzoek duidelijk in beeld5 |Kolommen volgens heteindige-elementenmodelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gSchadecement 2007 4 356 |De Campus in gebruik(foto Hoogstad Architecten)gekomen. In eerste instantiehadden veel partijen en betrokkenpersonen daarom het gevoel dathen niets verweten kon worden.De ervaring van alle partijen wasechter dat een dergelijke gebeurte-nis het vertrouwen schaadt. Ditgeldt zowel voor professionele`bouwers' onderling als voor deopdrachtgever en de gebruiker vanhet gebouw. Als gevolg hiervan wilmen zeker weten dat alles goed is.Er wordt dan meer onderzochtdan in een gebruikelijk bouwpro-ces, en daardoor is het mogelijkdat men kleine en grote afwijkin-gen gaat vinden die het vertrou-wen verder schaden. Het is zaakom dit proces in de hand tehouden. Het is gebleken dat bijeen goede en open samenwerkinghet vertrouwen het snelst weerkan worden herwonnen. Het ver-trouwen in veilige constructieswordt in een dergelijk proces nietalleen bepaald door (extra) bereke-ningen en probabilistiek, maarook door de inzet en de attitudevan de betrokken personen en desamenwerkingsfilosofie. n