ISCHADEBOUWSCHADE TER LERING IVir.P.de Jong, Adviesbureau irJG.Hageman, RijswijkTot slot van de bijdragen van de heer De Jong aan de artikelenserie overbouwschade een presentatie van diverse schadegevallen. Diverse ervan zijn curieusen kunnen de constructeur niet worden aangerekend. De artikelenserie zal wordenvoortgezet met bijdragen van anderen. De redactie roept de lezers van Cement opbijdragen hieraan in te zenden.L-vormige keerwandenDe wapening bij de ontmoeting vanwand en vloer ineen keerwand werd opeen foute wijze gedetailleerd (fig. 1).Eenklassieke fout, waarbij de trek in devloer- enwandwapening via de binnen-bocht wordt afgevoerd. Hierdoor ont-staangrote trekspanningen inhetbeton,die hier hebben geleid tot bezwijkenlangs het aangegeven breukvlak. Waar-schijnlijkwasverondersteld datdezebe-zwijkvorm door de schuine staven vol-doende zou worden onderdrukt.De enigjuiste methode is echter het af-voerenvande trekkrachtendoormiddelvan verankering van de wapening in dedrukzone, bijvoorbeeld zoals in het des-betreffende detail is aangegeven.Omgewaaid hekwerkHetwas een curieus geval dat enkeleja-ren geleden in het noorden van ons landtijdens eenstorm een hekwerkvan hon-derden meters omwaaide. Dit voorvalwerd reeds gememoreerd in de derdeaflevering van deze serie onder het kop-je stormschade. Dit om de lezer aan hetdenken te zetten hoe zoiets mogelijk is.De lezer herinnert zich misschien deuitzonderlijke ijzelvorming destijds, incombinatie metstorm. De ijzel had zichook op het gaas van het hek afgezet envormde daardoor eendichtvlakvoor dewind.De claims die naar aanleiding van ditschadegevalontstonden,leidden totdis-cussies over de verantwoordelijkheidvoor de schade. Met name ging het omde vraag in hoeverre hier sprakewas vanovermacht.Ookeen vraagwas in hoeverre een hek-werkvaltonderhetregimevandeTech-nische Grondslagen voor Bouwcon-structies. In de TGB-AIgemeen wordtgewezenop de mogelijke belastingdoorijzel, maar niet op een eventueel daar-mee gepaard gaande windbelasting.Cement 1992 nr. 6$ 9-200$9-100Uit het onderzoek bleek later dat som-mige kabelomhullingen met sterkekromming, ter plaatse van de felsnadenwaren opengesprongen.Bovendien werd geconstateerd dat desparingen ter plaatse van een aantal ka-beleindverankeringen niet of onvol-doende waren afgedicht tegen vocht,waardoor op de uitstekende kabelein-den enop de stalenverankeringen roest-plekken waren ontstaan.De bescherming tegen corrosie werddan ook sterk betwijfeld. Dit te meer,omdatenkele bewoners doffe knalleninhet dek hadden gehoord, die volgenshen werden veroorzaakt door het bre-ken van voorspankabels.Mede met het oog op de duurzaamheidwerd een onderzoek naar het aantal ge-broken kabels en naar het vochtgehaltein de kabels noodzakelijk geacht.t t Om de onderzoekskosten te beperkenis~l~ .1---;. per kabel de omhullingsbuis op ??n laag;lI punt opengemaakt. Indien vocht kon/ bUi~eur worden afgetapt of wanneer druppelszichtbaar waren, werden deze kabels alsonbetrouwbaar bestempeld en moestenbreukvlak d1-----------------1 wor en vervangen.1 Bezwijken L-vormige keerwanddoor verkeerde detaillering van dewapeningVocht in voorspaneletnentenIn een dekvloerconstructie boven gara-ges was vocht in de daarbij toegepasteVZA-kabels gedrongen. Het betrofhiereen parkeerdek dat gedeeltelijk van eenasfaltafwerking was voorzien, waarinlekkages waren opgetreden.Bij de reparatie werd de oude asfaltlaagdoor een nieuwe vervangen. Tijdens hetslopen van de oude laag is op enkeleplaatsen het beton beschadigd, waarbijtevens de kabelomhulling van voor-spankabels is vernield. Zodoende konvocht tussen de kabel en de polyethy-leenomhulling dringen.Waar geen vocht werd aangetroffen, ishetvetop kleurbeoordeeld. Ais eenver-kleuring in het vet werd waargenomen,is een tweede controle op de aanwezig-heid vanvocht uitgevoerd. Het vetwerddan plaatselijkverhit. Het spetteren vanhet vet was daarbij een indicatie voor deaanwezigheid van vocht.In totaal zijn 10 gebroken en 120 ver-dachte kabels vervangen door ge?njec-teerde voorspankabels. Op de reparatie-methode wordt hier verder niet inge-gaan. Het was een zeer arbeidsintensiefkarwei, dat met het nodige hakwerk ge-paard ging.De totale kosten bedroegen circa f 1,2miljoen.15Opblazen van schoorstenenDe schade zit hier niet in het opblazen,maar in het vallen in de verkeerde rich-ting.Het springen van schoorstenen heeftplaats door aan de onderzijde over eenbepaald deel van de omtrek dynamietaan te brengen en dit deel, de zoge-naamde springmond, tot ontploffing tebrengen. De as van de mond wordt ge-lijk gekozen aan de gewenste valrich-ting.Het slopen van bouwwerken door mid-del van springstoffen wordt in Neder-land begeleid door de Afdeling Bouw-veiligheidvanhetDirectoraat-GeneraalvandeArbeidvanhetMinisterievanSo-ciale Zaken en Werkgelegenheid.Een aantaljarengeledenwerd door dezedienst gevraagd of een verklaring konworden gegeven voor het feit dat in eentoenemend aantal gevallen de valrich-ting nietovereenkwam met de geplanderichting. Dit verschijnsel, aangeduidmet zwakwandigheid, werd in Neder-land voor het eerst in 1985 waargeno-men. De schoorsteen komt hierbij nahet uitspringen van de mond niet directmeer tot omvallen, zoals tot dan toe alsvanzelfsprekend werd beschouwd.Eerst treedt, vrijwel direct na het schot,een verticale instorting op over eenhoogte van enkele malen de diameter.Na een korte pauze wordt de kantelingdan alsnog ingezet.Doordeverticale in-storting treedt verbrijzeling van de rest-doorsnede op, waardoor de valrichtingmin ofmeer onbepaald wordt.Uit een dynamische analyse kwam eenduidelijke verklaring naar voren (fig. 2).Door het springenvan de mond valt eendeel van de ondersteuning plotselingweg. Dit leidt tot een stootbelasting opde restdoorsnede, die zowel druk- alsbuigspanningen tot gevolg heeft. De es-sentie hierbij is dat de drukspanningenveel sneller worden ontwikkeld dan debuigspanningen.Dit kan aan de hand van twee eenvoudi-ge modellen worden aangetoond.Uitgegaan wordt van ??n-massa-veer-systemen, ??n voor translatie en ??nvoor rotatie. Beide modellen wordenbelast door een plotseling aangrijpendebelasting direct na het schot.Uit de uitwerking blijkt dat de tijd dienodig is om de maximale indrukking tebereiken, slechts ongeveer een tiende isvan de tijd die nodig is om de maximalerotatie te bereiken. In het algemeengeldt daarom dat de drukspanningenzich veel sneller ontwikkelen dan debuigspanningen.Als de restdoorsnede onvoldoende sterkis (zwakwandig) om deze drukspannin-gen op te nemen, treedt de onbedoelde16ISCHADEwerklijn eigen gewichtschoorsteeni ,_--$ =rotatie (kantelen)+G ~ mond (gesprongen deelx=translatie(=zakkingli van de schacht)A . A.+mondhoogteL._ _.-.JI 1: Yrprimaire excentriciteit eo1 I1+4- II! I IrestdoorsnedeA-A na schot1 i? It:::~\1 bedoelde valrichtingII - -. / I:t:......./i~ F(t)mx0 znJio1,kxtranslatiemodelrotatierotatiemodel-~01GEJtT Ir2 Dynamische analyse bij het springen van schoorstenenverticale instorting op. Als de restdoor-snedewel in voldoende mate drukspan-ningen kan opnemen, zal de schoor-steen de indrukking overleven en ver-volgens een rotatie in de goede richtingontwikkelen.In Nederland zijn de gevolgen vanzwakwandigheid meegevallen. Enkelemalen is een afwijking in de valrichtingvan circa 10? opgetreden. In Duitsland ishet een aantal kerenzodanig misgegaan,datdaar een kostbaaronderzoekvaneenhalfmiljoen DM naar zwakwandigheidvan start ging.Er zijnverschillende mogelijkheden omhet zwakwandig bezwijken te voorko-men. De mond mag niet te groot wor-den gekozen om te voorkomen dat derestdoorsnede te klein zou worden. Omte voorkomen dat de schoorsteen op dewapening blijft staan, moet de wape-ning in de mond worden doorgezaagd.Meestal moet ook de wapening in derestdoorsnede worden doorgezaagd,omdat anders de buigsterkte te grootkan blijven. Door het doorzagen van dewapening ontstaat een verzwakte rest-doorsnede, die het zwakwandig bezwij-ken sterk bevordert. De zaagsnedenmoeten daarom worden opgevuld omvoldoende sterkte op druk te krijgen.Uit het bovenstaande blijkt wel dat hetspringen van schoorstenen, vooral dievan gewapend beton, een lastig vak is.Kleurverschillen in schoon betonBij een grote gevel van geprefabriceerdebetonelementen bleek een aantal ele-menten een duidelijk donkerder aan-zien ie hebben dan de overige.De oorzaken van tintverschillen kun-nen velerlei zijn:- variaties in de kleur van cement enzand;- variaties in dichtheid ten gevolge vaneen niet gelijkmatige water-cement-factor en!ofvariaties in verdichting;- niet-gelijkmatige nabehandeling;- afscheiding van vrije kalk;- bruine verkleuring afkomstig vanontkistingsolie;- variaties in het tijdstip van ontkisten;- variaties in opslagcondities;- weersomstandigheden.Uit de gegevens over de toegepaste be-tonsamenstelling kwamvast te staandatde donkere elementen waren gemaaktvan een mengsel met een water-ce-mentfactor die duidelijk lager was dandievan het mengsel waarmee de overigeelementen waren gemaakt.Cement 1992 nr. 6oorspronkelijke toestand3 Opvriezen van paaloplangers4 Opdrijven van tunnelstuka. het tunnelstuk draagt op zandpottenop de buitenpalenb. principe oppersbare paalkopHet verschil in water-cementfactor wasde hoofdoorzaakvoor het kleurverschil.Omdat er geen concrete eisen met be-trekking tot de esthetische eisen warengesteld, was het moeilijk te bepalen wiede kosten voor de schade moest dragen.De tintverschillen werden weggewerktdoor een coating.Onvoldoende wapening in vloervan parkeergarageHet betrof hier een vloer met verdikterandstroken.Bij de berekening van de krachtsverde-ling was onvoldoende rekening gehou-den met de invloed van deze stroken opde grootte van de buigende momenten;bovendien was op de tekeningen min-ab- damwandzandaanvuIlingtunnelspleetL t binnenpalenbuitenpalentunnelvloerlzandpotderwapening aangegeven dan uit de be-rekening volgde.Direct na het storten werd het verschiltussen tekening en berekening ontdekt.Uit een controleberekening volgde datde veiligheid ver beneden ??n lag, zelfswanneer niet de voorgeschreven maarslechts de re?el aanwezige belasting inrekening werd gebracht.Dat ergeenschade optradwas te dankenaan de treksterkte van beton. Toch werdbesloten direct een onderstempelingaan te brengen.Het definitieve herstel bestond uit eenlaag spuitbeton met extra wapening.Opvriezen paaloplangersBij de bouw van een school trad na hetheiwerk en het stortenvan de werkvloereen periode in van strenge vorst. Doorbevriezing van de bovenste grondlaagonder de werkvloer trad uitzetting vandeze grondlaag op. Door aanhechtingvan deze grondlaag aan de betonop-langersvan de houtenpalenis een aantalvan deze oplangers ongeveer 30 mmmee omhoog gedrukt.Hetwerd geconstateerd aan de handvanhet gedeelte van de palen dat boven dewerkvloer uitstak. Dit bleekop een aan-tal plaatsen duidelijk gewijzigd te zijn(fig. 3).Omdatde standvan de paal tenopzichtevan de werkvloer?uiteraard niet van allepalen bekend was, kon niet op het oogworden vastgesteld welke palen wel enwelke niet waren opgevroren.Besloten is, alle palen met ongeveertweemaal de gebruiksbelasting na tedrukken. Omdat op een gedeelte vanhet scholencomplex de funderingsbal-ken al waren gestort, moesten deze eerstworden gesloopt.De schade werd gedekt door de CAR-verzekering.Opdrijven van een tunnelstukBij de metrobouw in Rotterdam werdde bouwsleuf na het afzinken van detunnelstukken aangevuld metzand.Vanbelang is daarbij hetwatervoor hetzanduit te drijven, waarbij moet wordenvoorkomen dat er te veel water onder detunnel wordt opgesloten.Bij ??n tunnelstuk ging het mis. Er ont-stond bij het aanvullen van het zandnaast de tunnel zo'n grote opwaartsedruk, dat het tunnelstuk enkele centi-meters omhoog kwam. Hierdoor raaktede tunnel los van de palen en kwam bijde buitenrijen zand tussen de paalkopen de tunnelvloer.Bij hetverder aanvullenvan zand op hettunneldakwerd hetzand op depaalkop-pen sterk samengedrukt. Het resultaat5-6 De pier van Scheveningen verkeert in deplorabele toestand, boven- en onderzijde promenadedekCement 1992 nr. 6 17ISCHADE7-8 Verticaal gescheurde palen onder de pier van Scheveningendaarvan was dat de tunnel tenslottewerd gedragen door een beperkt aantalpalen met een zogenaamde zandpot. Debinnenpalen vervulden geen dragendefunctie (fig. 4a).Er kwamen derhalve een aantal vragennaar voren:- in hoeverre was de sterkte van de hier-door zwaarder belaste palen voldoen-de;- zou de zandpot stabiel blijven;- in hoeverre zou de zandpot tot splijt-werking van de paalkop kunnen lei-den.Er zijn een tiental proeven uitgevoerdom inzicht in de sterkte van de paalkop-pen te krijgen. Het ging hierbij om despeciaalvoor de metrobouw ontwikkel-de paal met een door middel van groutoppersbare kop (fig. 4b).Uit de proeven kwam naar voren datzich een niet-aanvaardbare veiligheids-situatie voordeed, zodat besloten moestworden om een aantal niet-dragendebinnenpalen te activeren. Dit werd be-reikt door de spleet tussen paalkop entunnelvloer te injecteren.18De palen onder de Pier vanScheveningenDe pier dateert van 1960. Vanwege te-ruglopende publieke belangstelling enachterstallig onderhoud verkeert hetbouwwerk in een deplorabele toestand(foto's 5 en 6}. sommige balustraden zijndoorgeroest, er is houtrot enhier endaarkomt de wapening in het beton in hetzicht.De belangrijkste constructieve schadebetreft de palen waarop de pier rust. Ditzijn voorgespannen palen met cirkel-vormige holle doorsnede. De kern is ge-vuld met beton van een lagere sterkte.Een aantal palen vertoont ernstigescheurvorming (foto's 7 en 8).De scheuren lopen bijna verticaal enhebben een zichtbare lengte van maxi-maal 8 m. De scheurwijdte bedraagt inenkele gevallen meerdere centimeters.In de betonvulling treft men grote holleruimten aan.Het maximale chloridegehalte, geme-ten aan het paaloppervlak, bedroegruim 5% cl- ten opzichte van het ce-mentgehalte. Ter plaatse van de voor-spanwapening werd 2% gemeten. Uitboorkernen kwam vast te staan dat erondanks deze hoge chloridegehaltengeen corrosie van de voorspanwapeningwas opgetreden.Uit de vele verrichte onderzoekingennaar de schade aan de palen is als hoofd-oorzaakvan de scheuren naar voren ge-komen de zwelling van het vulbeton,mede door vorming van ettringiet.Kennelijk is bij de vulling van de palensterke' ontmenging opgetreden. Hier-door zijn cementrijke gedeelten ont-staan.Uit een chemische reactie van cementen sulfaat uit zeewater is ettringiet ge-vormd. Deze reactie gaat gepaard meteen sterke expansie, waardoor de bui-tenmantel werd stukgedrukt.Door de scheuren kon hetzeewaterver-volgens gemakkelijker totde kern door-dringen, hetgeen het proces versneldheeft en tot de huidige ernstige omvangvan de schade leidde.Uit een onderzoek naar de veiligheidvan de constructie is gebleken dat er opkorte termijn geen instortingsgevaarbestaat.Hierbij is nog wel een detailprobleemaan de orde: door de lange wijde scheu-ren is de paal in omtreksrichting opge-Cement 1992 nr. 6mantel B 45vulling B 25voorspandraden 44 ~ 7(UP 150)spiraalwapening ~ 89 Ringbanden als knikverkortersdeeld in losse niet samenwerkende on-derdelen, waarbij gevaarvanuitknikkenniet denkbeeldig is.In afwachtingvan definitieve maatrege-len bij de algehele renovatie van de pieris nu een noodverband aangelegd in devorm van ringbanden die als knikver-korters dienst doen (fig. 9).Niet gecontroleerdecomputerberekeningEen bordes bleek bij het ontkisten nietsterk genoeg te zijn.De constructie was berekend met eengeavanceerd computerprogramma.Aan dat programma mankeerde niets,maar hetwerd toegepast door een oner-varen constructeur. Bovendien werd dein- en uitvoer niet gecontroleerd. Deuiteindelijke wapening was ongeveereen factor 3 te laag. Dit had met eenhandberekening 'op het randje van dekrant' voorkomen kunnen worden.De laatste tijd ontstaat de tendens omhet analytisch denken achterwege te la-ten en het ontwerpen over te laten aande computer. Hoewel de computer eenuitstekend hulpmiddel is voor het bere-kenen van constructies, moet de con-structeur zich daarbij wel realiseren datde computer niet meer is dan dat en hetvak niet van hem kan overnemen. Ditklinkt misschienvanzelfsprekend, maarer is toch een duidelijke tendens in dierichting. Steeds meer wordt de bereke-ning gezien als doel in plaats van alsmiddel.Omdat de programma's in staat zijncomplexe problemen in korte tijd doorte rekenen, worden eronnodig comple-xe berekeningen gemaakt. In plaats vanhet probleem te reduceren door naar dehoofdzaken te kijken, worden de pro-blemen opgeblazenenwordt onevenre-dig veel aandacht besteed aan verfynin-gen.Ook in het onderwijs is de aandacht teveel gerichtopingewikkeldecomputer-berekeningen. Hierdoor is er te weinigCement 1992 nr. 6ruimte voor het onrwikkelen van con-structief inzicht door middel van een-voudige handberekeningen. De meesteconstructies kunnen met eenvoudigemiddelen worden berekend.In dit verband wordt verwezen naar eenstelling uit het proefschrift 'Local ap-proach to fatique of concrete', waaropdr.irD.A.Hordijk op 29 oktober 1991promoveerde. Deze stelling luidt: 'Pro-movendi moeten zich niet laten verlei-den om bij de bestudering van hun pro-blemen alleen gebruik te maken vangeavanceerde numerieke pakketten.Met een eenvoudig model kan vaakonevenredig veel inzicht worden ver-kregen.'In de stelling zou na promovendi 'enconstructeurs' kunnen worden toege-voegd.Overigens: het bovenstaande moet nietworden opgevat als een pleidooivoor deherinvoering van de rekenlineaal en hetafschaffen van computerberekeningen.wel als een pleidooi voor het gedoseerdtoepassen van hetjuiste programma opde juiste plaats. Natuurlijk moet de in-voer altijd worden gecontroleerd.Het belangrijkste is echter een controleop de orde van grootte van de uitvoermet behulp van eenvoudige handbere-keningen, gemaakt door een ervarenconstructeur.Ten slotteBouwschade kent vele verschijnings-vormen. Het analyseren van schadege-vallen is zowel interessant als gecompli-ceerd.Omdat goed enverantwoord te kunnendoen is veel kennis nodig over mate-rialen, bouwtechniekenen processenenvooral ook over veel constructief in-zicht.Maar het belangrijkste is misschien welhet goed kunnen observeren.Verder is nodig: een onafhankelijke op-stelling en gevoel voor diplomatie.ringband 100x1019