42? CEMENT 4 2024 Zoals onder andere omschreven in het tweede artikel in deze serie [1], is in de afgelopen periode aanvullend experimenteel onder- zoek uitgevoerd naar het gedrag van breedplaatvloeren. Het ging hierbij specifiek om de krachtsoverdracht over voegen met koppelstaven met een korte doorsteek door de tralieligger (korte effectie- ve lengte) en kopvoegen. Ook is gekeken of op basis van een be- wezen sterkte analyse, onder bepaalde voor- waarden, de beoordeling van vloeren in CC2- (en CC1-) gebouwen kan worden ver- eenvoudigd. In dit artikel wordt ingegaan op enkele uitgangspunten van de uitgevoerde analyse, die nader is omschreven in het vierde deel in deze serie [2]. Vervormingscapaciteit langsvoegen Voor de bewezen sterkte analyse is inzicht benodigd in de vervormingscapaciteit bij statisch onbepaalde vloervelden, om te be- palen in welke mate herverdeling mogelijk is. Om dit inzicht te verkrijgen, is gebruikge- maakt van de metingen bij de in Nederland uitgevoerde proeven. In het algemeen waren de proeven opgezet zoals weergegeven in figuur 1. Bij het bezwijken van breedplaat- vloeren kan onderscheid worden gemaakt tussen de vier mechanismen zoals omschre- ven in [1]. Bij drie daarvan (1 t/m 3) gaat het om bezwijken van het aansluitvlak. Er is een selectie gemaakt van hiervoor representa - tieve proeven. Per mechanisme is gekeken naar het wel of niet aanwezig zijn van Vereenvoudigde beoordelings procedure bestaande breedplaatvloeren Aanvullende resultaten onderzoek korte koppelstaven en bewezen sterkte analyse constructieve veiligheid CC1 en CC2 utiliteitsgebouwen Naar aanleiding van onderzoek naar bestaande breedplaatvloeren, werd in 2020 door het ministerie van BZK een onderzoeksplicht afgekondigd voor breedplaatvloeren voor CC3-constructies. Om na te gaan of een uitbreiding van deze onderzoeksplicht naar CC2-constructies nodig was, is de invloed van het beschouwen van bewezen sterkte onderzocht. Op basis hiervan is door het ministerie van BZK besloten een onderzoeksplicht af te kondigen voor CC2-constructies met vloeren met een overspanning groter dan 8,5 m. CEMENT 4 2024 ?43 IR. GERRIE DIETEREN TNO PROF.IR. SIMON WIJTE Adviesbureau Hageman / TU/e auteur 1 Proefopstelling met overzicht toegepaste metingen 2 Moment-krommingsgedrag voor verschillende proefstukken Hageman [5] vervormings capaciteit. Voor mechanisme 1, waarbij het ongewapende aansluitvlak be- zwijkt, bleek de vervormingscapaciteit der- mate laag dat herverdelen hier uitgesloten is. Voor mechanismen 2 en 3, waarbij het gewapende aansluitvlak bezwijkt, is dit in detail onderzocht. Voor het vierde mechanisme, waarbij de koppelwapening gaat vloeien, is uitgegaan van de achtergronden bij prEN1992-1-1 [3]. Na het bereiken van de momentcapaciteit voor mechanisme 3 (uittrekken tralieligger) is beperkt sprake van vervormingscapaciteit en kan enige herverdeling optreden. Deze vervormingscapaciteit is per beschouwde proef vastgesteld aan de hand van de be- schikbare metingen. In het hiernavolgende wordt ingegaan op de vervormingscapaciteit bij mechanis- me 2 (afschuiven aansluitvlak) in relatie tot die voor mechanisme 3. In figuur 2 is een overzicht gegeven van het moment-krom - mingsgedrag van verschillende proefstuk - ken in traditioneel beton, met een gelijke totale hoogte van de proefstukken en een variërende lengte van de koppelstaven en dus l eff . Bij de proefstukken T19, T20 en T21 was de druksterkte van het beton van de 1 2 Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren testre sultaa t bi -linea ir el as to-pla stisch 44? CEMENT 4 2024 druklaag meer dan 50% lager dan bij de ove- rige proefstukken waardoor de weerstand lager is. Bij de proefstukken die in figuur 2 zijn weergegeven met een dikke doorgaande lijn, was mechanisme 2 bepalend en is in de re- gel na het bereiken van de top een terugval van het weerstandsniveau zichtbaar naar een niveau dat overeenkomt met het niveau horende bij mechanisme 3. Bij de dunne ge- stippelde lijnen was mechanisme 3 bepalend. In de figuur is te zien dat als mecha - nisme 2 bepalend blijkt te zijn, het gedrag in het begin van de proef stijver is dan de proefstukken waarbij mechanisme 3 bepa - lend is. Wat echter ook te zien is, is dat als mechanisme 2 bepalend is, na het bereiken van de maximale belasting de totale vervor- mingscapaciteit in het algemeen kleiner is dan bij de proefstukken waar mechanisme 3 bepalend was. De ductiliteit van de voeg tussen de breed - platen wordt in de probabilistische analyse [2,4] in rekening gebracht door middel van parameter ?. Deze parameter beschrijft de verhouding tussen de maximaal toelaatbare kromming en de kromming waarbij het lineair-elastisch gedrag overgaat naar plas- tisch gedrag. Het punt waarbij dit gebeurt, is bepaald door een schematisering toe te pas- sen. Per proef is een bi-lineaire beschrijving gefit aan het testresultaat. Echter, in de grens- toestandsfuncties van de voeg tussen de breedplaatvloeren zijn alleen de moment- en rotatiecapaciteit opgenomen ? in lijn met de simpelere elasto-plastische beschrijving (fig. 3). Er moet dus een vertaling plaatsvinden van de bi-lineaire beschrijving zoals gebruikt in [5], naar een elasto-plastische beschrijving aansluitend op de grenstoestandsfuncties. Er is hierbij gekozen om de initiële stijfheid (EI) te behouden en deze eerste tak vervolgens door te trekken tot de momentcapaciteit wordt bereikt. Dit omdat het bij het gedrag van de breedplaten niet zozeer gaat om de energie-equivalentie (bij cyclisch belasten), maar om de uiterste vervormingscapaciteit. De nieuw verkregen 'yield' kromming volgt dan uit: 22 y 11 MM EI M == (1) De uiterste kromming en momentcapaciteit worden direct overgenomen (? u = ? 2 en M = M 2). De bij deze schematisering passende ductiliteit is: ? = ? u / ? y (2) De ductiliteit mag niet kleiner zijn dan 1. Er is zodoende gekozen om ? - 1 als stochasti - sche parameter op te nemen met een log - normale verdeling. Na het voor iedere elasto- plastische curve bepalen van deze waarde (via ? u / ? y - 1), is vervolgens een gemiddelde waarde en de variatiecoëfficiënt berekend. Voor de vervormingscapaciteit van mecha - nisme 4 (vloeien wapening) is gebruikge- maakt van de achtergronddocumenten bij de nieuwe Eurocode prEN1992-1-1 [3]. Op basis van [5] en deze achtergronden volgen per mechanisme de in tabel 1 gegeven waarden. Vloertypologieën voor subpopulaties Voor de probabilistische beschouwing is ge - keken naar een aantal subpopulaties aan toegepaste breedplaatvloeren. Hierbij werd beoogd om het gros van de CC2-gebouwen die moet worden beschouwd, af te dekken. Naast verschillende afmetingen van de over - spanning en de beoogde toepassing van de vloer, was het voegdetail hierbij onderschei - dend. Belangrijke eigenschappen van het voegdetail voor het onderscheiden van sub- populaties zijn: wel of niet doorlopen va de koppelwape- ning tot voorbij de eerste tralieligger; nabewerking van het breedplaatoppervlak: 3 Schematisering van het testresultaat via de bi-lineaire en de elasto-plastische beschrijvingen Voor de bewezen sterkte analyse wordt rekening gehouden met de herverdelings- mogelijkheden in een breedplaatvloer 3 koppelwapening koppelwapening AB CEMENT 4 2024 ?45 wel of niet nabewerkt, dit is van invloed op de weerstand bij mechanisme 1 en 2; betonsoort breedplaat: traditioneel of zelf - verdichtend. De beschouwde gevallen zijn tevens geba - seerd op veel voorkomende overspanningen in gebouwen (5,4 m / 7,2 m en 10 m), met daarvoor gekozen een ontwerp gebaseerd op volgende aannamen: hoogte vloer 1/25 ? 1/30 van de overspan - ning; koppelwapening geoptimaliseerd op h.o.h.-afstand orde grootte 150 mm; lengte koppelwapening gebaseerd op stan - daard ontwerpeisen zoals van toepassing tijdens de bouw; plaatsing eerste tralie op 400 mm vanaf de rand; traditioneel beton zonder gewichtsbespa - rende elementen met nabewerking; zelfverdichtend beton met gewichtsbespa - rende elementen zonder nabewerking. Daarnaast zijn er variaties op deze 'stan - daardgevallen' gedefinieerd om het effect hiervan na te gaan voor vanuit de praktijk bekende afwijkingen (zie [4]). Bij in het verleden gerealiseerde breed - plaatvloeren zijn er wat betreft de plaatsing van de koppelwapening ten opzichte van de aansluitvlak doorkruisende wapening twee situaties te onderscheiden. Dit zijn detaille- ringswijze A, waarbij de koppelwapening doorloopt tot voorbij het hart van de tralie- ligger, en detailleringswijze B, waarbij de koppelwapening niet voorbij het hart van de tralieligger is doorgezet (fig. 4). Detaillerings- wijze B kon ontstaan omdat in het ontwerp de lengte van de koppelstaven was gekop- peld aan eisen voor overlapping van wape- ning zonder rekening te houden met de plaatsing van de tralieliggers. In [4] is aange- geven dat de ontwikkelde rekenregels en be- schouwingen niet geschikt zijn voor vloeren met detailleringswijze B en dat deze vloeren een specifieke beoordeling vereisen. Op basis van info vanuit producenten is ge - concludeerd dat voor vloeren met gewichts - besparende elementen er nagenoeg altijd is uitgegaan van zelfverdichtend beton (ZVB) en er geen nabehandeling van het oppervlak plaatsvond. De reductie door gewichtsbespa - rende elementen bedroeg 22% ? 30%. Alle vloeren zijn beschouwd als kantoorruimte met uitzondering van een vloer met 15 m overspanning. Deze stramienmaat is als par - keerdek beschouwd. Voor de vloer met 7,2 m overspanning is in een tweetal gevallen uitge - gaan van detailleringswijze B (1x ZVB en 4 Detailleringswijzen A en B van de koppelwapening bij een langsnaad Tabel 1?Invoerparameters op basis van elasto-plastisch gedrag mechanisme gemiddelde ? - 1variatiecoëfficiënt 2 afschuiving 2,15 ? 10?30,51 3 uittrekken tralieligger 2,17 ? 10?30,48 4 vloeien van de wapening 4,18 ? 10?30,381 4 Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren 46? CEMENT 4 2024 Het resultaat van de bewezen sterkte analyse is als 3e toets opgenomen in het Stappenplan 2022 1x traditioneel beton). Alle andere gevallen betroffen detailleringswijze A. Het totaal re - sulteerde in twaalf vloertypologieën. Voor de diepte van de onderzijde van de tralieligger in de breedplaat is uitgegaan van d t = 25 mm. Daarnaast is aanvullend een gevoeligheids- studie uitgevoerd, waarbij onder andere is gekeken naar: afwijkende vloerbelastingen; ductiliteit van de voegdetaillering (para - meter waarden eenmaal significant ver- hoogd en verlaagd); het effect van statisch bepaalde vloervelden; voorkomen van meerdere kritische naden in een overspanning; de invloed van niet nabewerken van traditioneel beton (effect in twee cases onderzocht); de mate van herverdeling naar steun- punten; de diameter van de tralieligger; het effect van toepassing 2D-tralieliggers (weerstandsmodel uittrekken tralieligger - mechanisme 3; aangenomen als 0). De resultaten van de gevoeligheidsanalyse zijn meegenomen in het opstellen van de voorwaarden voor toepassing van de 3e toets in het Stappenplan 2022 [7]. Met deze toets kan op basis van een beperkt aantal gegevens relatief eenvoudig worden beoor- deeld of de beschouwde vloer voldoet aan de geldende eisen voor betrouwbaarheid. Bij de evaluatie van de resultaten van de probabilistische analyses is enerzijds geke- ken welke vloeren qua betrouwbaarheid wel of niet voldoen aan het wettelijk minimum voor bestaande bouw (af eurniveau NEN 8700, CC2). Dit wettelijk minimum geeft aan wanneer er directe maatregelen (gebruiks- beperking of versterking) nodig zijn omdat de veiligheid in het geding is. Anderzijds is ook gekeken welke vloeren wel of niet vol - doen aan de eisen op het gebied van lange termijn instandhouding, robuustheid en faalgedrag. Deze eisen zijn niet direct gekop- peld aan een wettelijke betrouwbaar- heidseis, maar zijn gewenst bij een juist en gangbaar constructief ontwerp en verant- woord beheer van de constructie. Deze combinatie heeft geleid tot de in de 3e toets gegeven voorwaarden waarop er kan worden afgezien van een nadere beoorde- ling. Enkele van de belangrijke criteria voor deze 3e toets zullen hierna kort nader wor- den toegelicht. Vereenvoudigde procedure voor CC2 Bij de uitbreiding van de onderzoeksplicht voor breedplaatvloeren naar vloeren in ge- bouwen die volgens NEN 8700 vallen in CC2, neemt het aantal te beschouwen gebouwen en daarmee de benodigde inspanning enorm toe. Daarom is er gezocht naar een vereenvoudigde beoordelingsmethodiek waarbij op basis van enkele voorwaarden kan worden afgezien van een nadere uitge- breide beoordeling van de langsvoegen in een breedplaatvloerconstructie. Deze me- thodiek is gebaseerd op een bewezen sterkte analyse [2]. Het resultaat hiervan is als 3e toets in he t Stappenplan 2022 [7] ingevoegd (fig. 5). Met deze methodiek is dus beoogd om voor een groot deel van de te beschouwen vloeren te voorkomen dat een nadere analy - se noodzakelijk is om de beoogde construc- tieve veiligheid aan te tonen. Dit kan resulte- ren in de conclusie dat voor een geheel bouwwerk geen nadere analyse nodig is, maar kan ook betekenen dat voor een be- perkt aantal delen van een bouwwerk geen nadere beoordeling nodig is. De vereenvou - digde procedure is alleen van toepassing bij gebouwen die mogen worden ingedeeld in CC2 of CC1. Dit betekent dat constructies die in het verleden volgens NEN 6702 werden ingedeeld in veiligheidsklasse 3 alleen hier- mee beschouwd mogen worden als deze vol - gens NEN 8700 vallen onder CC2. Voor de eerste twee eisen, statisch onbe- paalde constructies en detailleringswijze A, is hierna kort aangegeven waarom dit als voorwaarde is opgenomen. Voor de overige voorwaarden geldt: In de meeste breedplaatvloeren zijn 3D- tralieliggers toegepast. Deze zijn daarom ook in de bewezen sterkte analyse aange- houden, waardoor de rekenregels voor mechanisme 3 (uittrekken tralieligger) van Geïsoleerde dakvloer met over- spanning ? 10 m Overspanning ? 8,5 m nee Verdiepingsvloer Nadere beoordeling nodig ja ja Nadere beoordeling niet nodig ja Geïsoleerde dakvloer met overspanning >10m of niet geïsoleerde dakvloer nee Aan boven- staande voorwaarden wordt voldaan ja Nadere beoordeling nodig nee nee Nadere beoordeling niet nodig Start 3e Toets Nadere beoordeling nodig Overspanning ? 10,0 m Nabewerkt oppervlak en geen gewichtsbesparende elementen ja ja nee nee Voorwaarden voor toepassing van criteria: - statisch onbepaalde constructie 1) - koppelwapening met detailleringswijze A 1) - tralieliggers zijn zogenaamde 3D tralieliggers - breedplaten met tralieliggers over de gehele lengte - in de laatste jaren geen gewijzigd gebruik - geen verhinderde vervormingen in axiale richting 1) voor nuancering voorwaarde zie ad a) en ad b) bij de beschrijving van de 3e Toets CEMENT 4 2024 ?47 toepassing waren. Zoals in het tweede artikel van deze serie [1] aangegeven, is dit niet het geval bij 2D-tralieliggers. Als tralieliggers niet over de volledige leng - te van de breedplaat doorlopen, is er over een deel sprake van detailleringswijze B en is toepassing daarom uitgesloten. Dit kan met name het geval zijn bij voorgespannen breedplaten. Als uitgangspunt van het onderzoek is aan - genomen dat het gebruik in de afgelopen vijf jaar niet is gewijzigd. Dit is daarom een voor - waarde voor het toepassen van de 3e toets. Indien er sprake is van een significante belemmering van de axiale vervorming in eindvelden in de richting haaks op de vloerrand, zal de capaciteit van het kritische detail fors beperkt kunnen zijn. 5 5 Stroomschema 3e toets, Stappenplan 2022 In de 3e toets zijn voorwaarden gegeven waarop er kan worden afgezien van een nadere beoordeling Nieuwe rekenregels bestaande breedplaatvloeren 48? CEMENT 4 2024 Het onderscheid tussen verdiepingsvloeren en geïsoleerde dakvloeren, en de wijze van nabewerken voor verdiepingsvloeren is in de toets opgenomen, omdat uit de bewezen sterkte analyse volgde dat - afhankelijk van deze vloerparameters - een optimalisatie naar de gegeven overspanningen gegeven kon worden. Zonder dit zou de toepassing tot vloeren van 8,5 m overspanning beperkt zijn. Statisch systeem? De probabilistische ana - lyse houdt rekening met de mogelijke her- verdeling van krachten in de constructie. Bij een vloerveld dat als statisch bepaalde constructie moet worden beschouwd, zal er geen sprake zijn van waarschuwend gedrag door het ontbreken van een herverdelings- mogelijkheid. Voorwaarde voor statisch bepaalde velden is dan ook dat kan worden aangetoond dat de koppelwapening met voldoende betrouwbaarheid kan worden belast tot vloeien. Dit moet per geval worden beoordeeld, waardoor statisch bepaalde vel - den uitgesloten zijn van de vereenvoudigde toets. Detailleringswijze van de koppelwapening bij langsnaad? Bij detailleringswijze B is sprake van geen of een zeer beperkte ver- vormingscapaciteit van de voeg, een on - wenselijke situatie qua constructief gedrag. Voor het ontwerp van een nieuwe con - structie is dit daarom niet toegestaan. Voor de beoordeling van een bestaande constructie is in [4] voor detaillerings- wijze B uitgegaan van alleen optreden van faalmechanisme 'bezwijken ongewapend aansluitvlak op aanhechting'. Hiermee is er dus uitgegaan van een bros faalmecha - nisme en is ook de mogelijkheid tot her- verdeling zeer beperkt, daar de rotatie- capaciteit lager werd aangehouden. Daarom is in [4] ge adviseerd om vloer- constructies waarin detailleringswijze B voorkomt niet volgens de vereenvoudigde aanpak te beoordelen. Dit omdat er sprake is van een bros be zwijkgedrag. Eventuele consequenties van het bezwijken van een specifieke naad zullen daarom minimaal moeten worden onderzocht. Aanvullend wordt opgemerkt dat in het stappenplan ook rekenregels voor het bepalen van de weerstand van de koppel wapening voor detailleringswijze B ontbreken. Luchtkanalen? Vooral in de laatste jaren zijn regelmatig relatief grote luchtkanalen in breedplaatvloeren opgenomen. Toepas- sen van deze kanalen in de zone waar de koppelwapening achter de tralieligger is verankerd, kan een significante invloed hebben op de weerstand van het detail. Deze situaties zijn niet beschouwd in het voorgaande. De rekenregels voor de weer- stand van het detail en de vereenvoudigde toets zijn in dat geval dan ook niet zonder meer toepasbaar. Tot slot Door het invoeren van de vereenvoudigde procedure als 3e toets in het Stappenplan 2022, is beoogd de benodigde inspanning om de constructieve veiligheid van een be- staande CC2- of CC1-gebouw, met breed - plaatvloeren die een positief moment moe- ten overdragen, in veel gevallen te beperken. Met dit artikel en het vierde artikel in deze reeks [4] wordt de gebruiker van het Stap- penplan 2022 meer inzicht gegeven in de achterliggende berekeningen en gemaakte afwegingen. Om de inspanningen die volgen uit de onderzoeksplicht te beperken, heeft het ministerie van BZK besloten de onderzoeks- plicht te beperken tot vloeren met een overspanning groter dan 8,5 m en/of met niet-geïsoleerde daken uitgevoerd met breedplaten (vooral parkeergarages). Uit de 3e toets blijkt dat niet zonder meer alle vloeren uit CC2-constructies met een over- spanning kleiner dan 8,5 m voldoen aan de eisen voor bestaand bouw. In welke mate bij een onderzoek door de onderzoekers toch wordt gekeken naar vloeren met een overspanning kleiner dan 8,5 m, is een keuze en verantwoordelijkheid van de betreffende onderzoeker. De 3e toets kan hierbij helpen om een verantwoorde keuze te maken. LITERATUUR 1?Dieteren, G., Wijte, S., Update rekenregels beoordeling bestaande breedplaatvloeren. Cement 2024/4. 2?Steenbergen, R., Vrouwenvelder, T., Vries, R. de, Veiligheid bestaande breedplaatvloeren op basis van track record. Cement 2024/4. 3?CEN TC250 SC2, Background document for FprEN 1992-1-1:2023-04 (CEN/TC250/SC2 N2087). CEN, .2023.. 4?Steenbergen, R., Dieteren, G., Vries, R. d., Borsje, H., Vrouwenvelder, T., & Wijte, S., TNO-2022-R10122 Probabilistische kwantificering van de veiligheid van bestaande breedplaatvloeren. Delft: TNO, 2022. 5?TNO 2022-R10320: Bewezen sterkte breedplaatvloeren - Analyse resultaten experimentele onderzoeken. Delft: TNO / Adviesbureau Hageman, 2022. 6?Notitie 20-5-2019 Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren. Rijswijk: Adviesbureau Hageman, februari 2019. 7?Stappenplan beoordeling bestaande gebouwen met breedplaatvloeren 2022. Delft: TNO / Adviesbureau ir. J.G. Hageman, 2022.