? ? ? voorspanningprof.dr.ir.A.S.G.Bruggeling en ing.D.C.BinnekampIn :1.977 werd in het centrum van Arnhem een parkeergaragegebouwd, waarbij in de beton-constructie op grote schaal 'voorspanning zonder aanhechting' werd toegepast. In :1.993bleken enige voorspankabels te zijn gebroken, wat een uitgebreid onderzoek tot gevolghad. In dit artikel worden de resultaten hiervan, de daaruit geconcludeerde oorzaken vanhet bezwijken van hetvoorspanstaal, hetreparatieadvies alsmede de ervaringen bij de re-paratiewerkzaamheden besproken.De auteurs hopen daarmee de benodigde informatie te geven om de toestand waarin beotonconstructies met VZA-voorspanningverkeren, te kunnen vaststellen, alsmede over dewijze waarop eventueel onderhoud kan worden gepleegd. Bovendien willen zij duidelijkmaken dat zij menen dat de door hen opgedane ervaring met VZA tot een positieve her-waardering van de bedoelde constructiemethode voert.VZA,EENHERWAARDERINGCD Uit een vloerrand van de gevel stekendestrengeinden54In 1993 werd besloten tot het uitvoeren vaneen opknapbeurtvan de parkeergarage, nietalleen omdat enige uitbreiding van het kan-toorgedeelte nodig was, maar vooral ookomdat het gevelmetselwerk aan een onder-houdsbeurt toe was.Tijdens het opnemen van hetvoegwerk werdvastgesteld dat plaatselijk uiteinden vanvoorspankabels uit de vloerranden staken.Dit versch?nsel werd kennel?k veroorzaaktdoor het breken van de strengen van de VZA-kabels (foto 1).Omdat de constructieve veiligheid van hetgebouw mogel?k in het geding was, werddoor de directie van de parkeergarage, enonder haar leiding, een werkgroep ingesteldwaarvan de auteurs als externe deskundi-gen deel uitmaakten, naast een vertegen-woordiger van het Bouw- en Woningtoezichtvan Arnhem en de raadgevend ingenieurvoor de uitbreiding van de constructie.Door deze werkgroep werd besloten een on-derzoek in te stellen naar:? de mogelijke oorzaken van de veronder-stelde breuken in het voorspanstaal;? de eventuele aanwezigheid van andere -minder duidel?k traceerbare - beschadi-gingen aan voorspanstrengen;? het functioneren van de voorspanelemen-ten in het gehele bouwwerk.Op grond van dit onderzoek is door de werk-groep een reparatieadvies gegeven om hetdraagvermogen van de betonconstructienaar de oorspronkelijke toestand terug tebrengen.CEMENT1995/6b"t kit kUI en ooms fOO IOnen ooms roD~ laag B ~ZUIDlaag 7 Ilaag)NOORDmetselwerk metselwerkkolom kolom kolom kolom@ Dwarsdoorsnede over de twee bovenste lagenBeschrijving van de constructie in de langsrichting van het gebouw. DezeDe parkeergarage is gebouwd volgens het stroken hebben een lengte van circa 67 m enzogenaamde split-level systeem. Hierbij be- zijn voorgespannen met 16 VZA-kabels in destaat iedere verdieping uittwee vloergedeel- buitenstroken en 20 kabels in de binnenstro-ankerplaat te zijn verwijderd. Een bescher-ming door inkapseling zoals nu is vereist opgrond van de VBU, was niet aanwezig (fig. 3).ten -lagen -, die in peil een halve verdiepings-hoogte verschillen. Aan beide einden zijn delagen onderling verbonden met op- en afrit-ten. De bovenste (achtste) laag is geheelblootgesteld aan weer en wind; ook de vloer-rand waarin zich de verankeringen van dedwarsvoorspanning bevinden (fig. 2). Dehooggelegen zevende laag is gedeeltelijkaan weer en wind blootgesteld. De vloerrandwaarin zich de verankeringen van de dwars-voorspanning van deze laag bevinden, ligtmin of meer beschut onder laag 8.ken. De spanankers van deze kabels bevin- Het onderzoekden zich in de beide kopgevels aan de oost- Langskabels in laag 3en westzijde van het gebouw. In laag 3 staken in een buitenstrook tweeDe vloerplaten zijn voorgespannen met strengen uit de vloerrand.dwarskabels, die gelijkmatig over de lengte Uit onderzoek, waarbij alle vullingen van devan een laag zijn verdeeld op onderlinge af- 16 sparingen van deze kolomstrook werdenstand van gemiddeld 0,30 m. Deze dwarska- verwijderd, bleek dat de spanankers aan debels hebben een lengte van circa 16 m. Aan oost- en westzijde kurkdroog waren. Aan dede langsgevelzijde, de noord- en zuidzijde westzijde waren de spanankers iets zwaar-van het gebouw, zijn deze kabels in de vloer- der aangeroest dan aan de oostzijde. Beiderand verankerd met blinde ankers en aan de strengen zijn uitgetrokken. Daarbij bleek datbinnenzijde met spanankers. een streng op 30 m en de andere op 5 m van-De in de kabels toegepaste monostrengen af het spaneind was doorboord.De gevels van hetgebouw bestaan uit dichte hebben een ge?xtrudeerde omhuiiing. Dezewanden van metselwerk met plaatselijk de bleek achteraf, destijds bij het aanbrengen,trappenhuizen en lift. Dat betekent dat de la- over een lengte van circa 0,15 m achter deger gelegen parkeervloeren, behoudens devloerranden in de buitengevels, waar achter ? Detaillering van de verankering, zoals uitgevoerdzich de blinde verankeringen bevinden, nietaan weer en wind zijn blootgesteld.De stabiliteit van de betonconstructie wordtontleend aan stijve kernen bij de dwarsge-vels aan de oost- en westzijde van het bouw-werk.De parkeerlagen zijn uitgevoerd als vlakkeplaatvloeren, dik 0,24 m. Deze vlakke plaat-vloeren rusten elk op twee rijen kolommen inde langsrichtingvan het gebouwen zijn voor-gespannen metVZA-kabels. Behoudens eni-ge wapening in de vloerranden, is in de vloe-ren nagenoeg geen betonstaalwapeningaangebracht.Constructief bestaat de draagconstructieper laag uit twee 'verborgen balken' in delangsrichting van de vlakke plaatvloer - dekolomstroken -en daarop de in dwarsrichtingdragende vloer. De kolomstroken dragen debelasting van de vloer af naar de kolomrijenCEMENT1995/6 55? ?Uit het onderzoek bleek dat hier, na het vol-tooien van de betonconstructie, bouten inhet beton waren aangebracht voor het be-vestigen van geleiderails. E?n streng konworden vervangen en opnieuw voorgespan-nen. De andere streng was niette vervangenzonder ernstig hakwerk aan de betonvloerom de bout te kunnen verwijderen. Aange-zien er voldoende reserve in de veiligheidvan de constructie is, werd vervanging ach-terwege gelaten.Met betrekking tot de langskabels was dusslechts sprake ven een 'incident'.Dwarskabe/s in de lagen 7 en 8De afwerking van de verankeringen bleek opverschillende plaatsen beschadigd te zijn ensoms bruin gekleurd. Op de andere lagen de-den deze verschijnselen zich niet voor. Inlaag 8 bleken een aantal strengen te zijn ge-broken en uit de gevel te steken.Na een vooronderzoekvan deverankeringenin deze twee lagen, waarbij gebruik werd ge-maakt van verschillende technieken enwaarbij tevens toepassing van statistischemethoden werd overwogen, werd beslotentot een pragmatische aanpak. Reden tot dit? voorspanning@ Speciedekse/ op de uit het ankerb/ok stekende streng? Volledig verteerd strengeind in een spanankerdie aanwijzingen konden worden gerekend:? roestvlekken in en om de afwerking van deuitsparingen voor de spanverankeringen;? scheurvorming rond de afwerking van uit-sparingen;? uitgevallen sparingsvullingen;? uit het beton stekende strengeinden.Aan de onderzijde van de vloerplaatvan laag8 werd plaatselijk -waar een aantal strengenwas gebroken -lichte scheurvorming vastge-steld. Hier waarschuwde de constructie dusdat de voorspanning gedeeltelijk was uitge-vallen.Tijdens het onderzoek werden verschillendeplaatsen aangetroffen met de genoemdekenmerken. Deze duidden uiteraard op mo-gelijk verminderde voorspanningter plaatse.De nadruk is dan ook steeds meer komen teliggen op deze wijze van onderzoek.De volgende feiten werden geconstateerd:1. De blinde ankers van de dwarskabels ver-keren in goede staat. Er werd geen corrosievan strengen vastgesteld. Een enkel ankerwas wel enigszins vochtig, maar zonder eni-ge zichtbare vorm van corrosie.ton en de vulling c.q. afwerking te constate-ren. Bij geen van de onderzochte kabels wasechter de uitsparing achter en rondom hetankerblok afdoende gevuld met specie. Insommige gevallen kon worden gesprokenvan een 'speciedeksel' op hetankerblok (fig.4). Als gevolg daarvan waren de ankerblok-jes grotendeels vrij van specie, soms zelfswaren zij geheel onbeschermd.3. Uit een simpele proef bleek dat de vrijge-maakte sparingvullingen sterk wateropzui-gend waren.4. Despanankersvan dedwarskabelsin laag8 bleken in alle gevallen, na verwijdering vande afwerking, sterk tot zeer sterk te zijn aan-geroest.5. In het hooggelegen deel van laag 7 warenniet alle voorspanstrengen geheel vrij vanzichtbare corrosie op het oppervlak. Na ver-wijderingvan de afwerking op de spanankerswas soms sprake van het uittreden van eenslurrie-achtig, met water gecontamineerdvet.In deze laag werden geen gebroken strengenbesluitwas ondermeer dater, in die gevallen 2. De afwerking aan de zijde van de spanan- aangetroffen.waar reeds strengbreuk was vastgesteld, op kers was meestal slechts met moeite te ver-het betonoppervlak bepaalde aanwijzingen wijderen. Aan het betonoppervlak waren de 6. Met betrekking tot de gebroken voorspan-konden worden waargenomen die mogelijk plaatsen van de verankeringen nietaltijd dui- strengen in laag 8 werd vastgesteld dat:kenmerkend waren voor de onvolkomenhe- delijk zichtbaar. Ook waren er vrijwel geen ? het uitgehakte beton plaatselijk vochtigden die tot strengbreuk hadden geleid. Tot ringscheuren tussen het oorspronkelijke be- was;56 CEMENT1995/6? de middendraad ter plaatse van de veran-kering ontbrak. Deze was echter nog welaanwezig in hetoverige deel van de streng;? de streng gebroken was aan de spanzijdedirect achter het ankerblokje. Een grotemate van verteren van strengmateriaalkon worden vastgesteld (foto 5).In viergevallen was de voorspanstreng directachter het ankerblok volledig weggeroest.Dit is dus in de ruimte die wordt gevormddoor het gat in de stalen ankerplaat. Dit gatwas niet gevuld met beton.7. In drie gevallen van ogenschijnlijk gezon-de, vrijgemaakte, kabels in laag 8 werd vast-gesteld dat: ? Proces dat tot verteren van strengeinden leidt? in ??n geval de voorspanstreng vlak achterhet ankerblok zeer ernstige roestvormingvertoonde;? in twee andere gevallen lichte roestvor-ming op de voorspanstrengen zichtbaarwas over een lengte van maximaal 200mm achter het ankerblokje. In ??n gevalwas de gehele voorspanstreng door hetankerblolqe geslipt.Overigens bleek in laag6 in hetoostelijk deeleen streng niet te zijn voorgespannen. Dezestreng kon ten gevolge van de aanwezigheidblokje is van materiaal C45;? aanwezigheid van vocht (water), nodigvoor het vormen van het electroliet en het,met zuurstof, neutraliseren van de e' aande kathode;? aanwezigheid van zuurstof, nodig voor hetvormen van hydroxylionen aan de kathode,die met het in oplossing gekomen Fe++ totroestvorming en uiteindelijk tot het 'verte-ren' van het staal zal leiden.van ongerechtigheden in het spankanaal Kort samengevat kan worden gesteld dat,niet worden vervangen. De veiligheid van deconstructie is hierdoor niet aangetast.Achtergronden van materiaall