O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencon s tr uc tiescement 2005 678Het aanpassen van de TGB Steen-constructies [1] is noodzakelijkgeworden door het van krachtworden van de Europese product-normen voor de benodigde mate-rialen voor het vervaardigen vanmetselwerk. Nationale product-normen voor metselwerkstenen,-blokken en -elementen en voormetselmortels moeten, zoals bijde VBT voor betonmortel, wordenteruggetrokken ten faveure vanEuropese productnormen.Hierdoor waren onder meer detabellen die in de TGB warenopgenomen voor het bepalen vande druksterkten van metselwerkop basis van de druksterkten vande samenstellende delen, nietmeer toepasbaar.Omdat de TGB Steenconstructiestoch moest worden aangepast, isdoor de verantwoordelijke norm-subcommissie besloten de inhoudvan de eerste druk van de TGB inzijn geheel opnieuw te beschou-wen. Daarbij zijn de volgendeuitgangspunten aangehouden:? de TGB Steenconstructies moetzo veel mogelijk worden gehar-moniseerd met de VBC 1995(NEN 6720) [2];? daar waar de nieuwe Eurocodevoor het berekenen van steen-constructies (NEN-EN 1996-1-1)[3] een betere methode be-schrijft, zal getracht wordendeze in de nieuwe TGB Steen-constructies over te nemen;? een deel van de inhoud van eenaantal CUR-Aanbevelingen diezijn opgesteld voor het beoorde-len van steenconstructies, kanin de nieuwe TGB Steencon-structies worden opgenomen.M a t e r i a a l e i g e n s c h a p p e nDe nationale productnormenworden vervangen door Europeseproductnormen. Door dezeEuropese productnormen wordenook nieuwe Europese beproe-vingsnormen aangeroepen. In detweede druk van de TGBSteenconstructies worden veelalde Europese beproevingsnormendirect aangewezen voor het bepa-len van de materiaaleigenschap-pen en wordt daar waar mogelijk,geen verwijzing via de Europeseproductnorm toegepast.In de Europese beproevingsnor-men wordt onder meer de druk-sterkte van de metselstenen opeen andere wijze bepaald dangebruikelijk was in de vervallennationale normen. Dit betekentdat bijvoorbeeld voor kalkzand-steenblokken die werden aange-duid met standaardkwaliteit endie een druksterkte hadden van15 N/mm2, de nieuwe druksterktegelijk is aan 12 N/mm2. De kalk-zandsteenindustrie heeft in ver-volg op deze wijziging besloten toteen gewijzigde materiaalaandui-ding. Het kalkzandsteen van blok-ken met een druksterkte van12 N/mm2zal worden aangeduidmet CS 12. De aanduiding CSstaat voor `calcium silicate', deEngelse vertaling van kalkzand-steen.De tabellen voor het bepalen vande druksterkte van metselwerk opbasis van de druksterkte van destenen en de mortel zijn in detweede druk vervallen. Deze tabel-len zijn vervangen door een for-mule waarmee op basis van dedruksterkte van de stenen en demortel, de druksterkte van hetmetselwerk kan worden bepaald:f?rep= K f?bf?mwaarin:f?repis de representatieve druk-sterkte van het metsel-werk;f?bis de druksterkte van destenen bepaald volgensNEN-EN 772-1 [4];f?mis de gemiddelde druk-sterkte van de mortelbepaald volgens NEN-EN1015-11 [5];K, , zijn variabelen.De variabelen K, en wordenbepaald door het type steen, hetmateriaal van de toegepaste ste-nen en het type mortel (metsel-mortel of lijmmortel). Bij het typesteen wordt onderscheid gemaakttussen stenen met geen of nage-noeg geen perforaties en stenenmet veel perforaties. De groottevan K, en zijn in een tabelgegeven. Voor standaardmetsel-werk met massieve baksteenresulteert de formule in:f?rep= 0,6 f?b0,65f?m0,25Voor gelijmd metselwerk vervaar-digd met kalkzandsteen, beton-steen of cellenbeton is = 0. DeOntwerpen en dimensioneren van steenconstructies (23)Een tweede druk voor de`TGB Steen'ir. S.N.M. Wijte, Adviesbureau Hagemandr.ir. R. van der Pluijm, Wienerberger(rapporteurs van NEN 6790)De eerste druk van de TGB Steenconstructies (NEN 6790) dateert van decem-ber 1991, waarna nog enkele wijzigingsbladen zijn uitgebracht. Dit voorjaaris de tweede druk verschenen. Hierin zijn oude nationale productnormenvervangen door nieuwe Europese normen en is op basis van nieuwe inzichteneen aantal rekenregels en bepalingsmethoden gewijzigd.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2005 6 79druksterkte van de mortel heeft indat geval geen invloed op de druk-sterkte van het metselwerk. Dit isin overeenstemming met onder-zoeksresultaten waarbij de druk-sterkte van een stapeling blokkenzonder lijm maar met een zeergoede aansluiting tussen de blok-ken, nagenoeg gelijk is aan dedruksterkte van metselwerk ver-vaardigd met dezelfde blokken,aaneengevoegd met lijmmortel.Voor gelijmd kalkzandsteen resul-teert de volgende formule voor dedruksterkte:f?rep= 0,8 f?b0,85Hoewel de druksterkte van hetmateriaal kalkzandsteen volgensde nieuwe aanduiding lager isdan in de oude norm gebruikelijkwas, is de druksterkte van metsel-werk vervaardigd met kalkzand-steen in de tweede druk van deTGB Steenconstructies iets ver-hoogd ten opzichte van de eerstedruk.In analogie met Eurocode 6 - deEurocode voor het berekenen vansteenconstructies (NEN-EN 1996-1-1) - is ook de afschuifsterkte vanhet metselwerk vergroot. Deafschuifsterkte van het metsel-werk bij afschuiving evenwijdigaan de lintvoeg, wordt in de twee-de druk van de TGB gelijkgesteldaan de buigtreksterkte van hetmetselwerk in de richting lood-recht op de lintvoeg.In de nieuwe TGB worden nieu-we eisen gesteld aan de duur-zaamheid van spouwankers. Dezemoet zijn afgestemd op de voorde gevel geldende referentieperi-ode. Bij het ontbreken van eenondubbelzinnige bepalingsme-thode wordt in de toelichtendetekst voor constructies met eenreferentieperiode van 50 jaaraanbevolen spouwankers in cor-rosievast staal AISI 316 (ofwelA4-kwaliteit) toe te passen.Observaties van de laatste jarenhebben aangetoond dat de duur-zaamheid van spouwankers inspouwen met een slechte ventila-tie vaak te wensen overlaat.H a r m o n i s a t i e m e t d eV B C 1 9 9 5Een deel van de harmonisatie metde VBC was het aanpassen van desymbolen in de TGB Steencon-structies. In de eerste druk werdhet symbool d gebruikt voor dedikte van een wand, in de tweededruk het symbool h. Ook zijn deformules voor de ec-methode diein de TGB Steenconstructies wor-den gebruikt, voorzover van toe-passing, gelijkgemaakt aan die inde VBC. Dit leidde hier en daartot kleine correcties en tot hetinvoeren van de vormfactor voor stabiliteitskernen.Voor het bepalen van de verplaat-singen die in de uiterste grenstoe-stand optreden is de quasi-lineaireelasticiteitstheorie (QLE) verderuitgewerkt. In aanvulling op deeerste druk is een beschrijvingvoor het bepalen van de stijfheidbij relatief grote momenten toege-voegd (fig. 1).In de eerste druk van de TGBSteenconstructies is voor eengeschoorde wand met een over dehoogte van de wand constanteeerste-orde excentriciteit, in tabel7 de grootte van de uiterstopneembare normaalkracht gege-ven. In de tweede druk zijn grafie-ken opgenomen waarmee degrootte van de uiterst opneembarenormaalkracht ook kan wordenbepaald voor lineair over de hoog-te verlopende excentriciteiten.Figuur 2 toont het hierbij vantoepassing zijnde schema enfiguur 3 een voorbeeld van eendergelijke grafiek. Daar waar delijnen in de grafieken recht zijn,wordt de capaciteit van de wandniet be?nvloed door het tweede-orde effect en komt het toetsenvan de wand overeen met hettoetsen van een gelijkvormigedoorsnede.0,80,8QLENLEarctg (El)dMuMMuMuu 2 |Schematisering gesteun-de wand of kolome1e0e0N?u;dN?u;dlbN?u;dh/2hh/21 |M-N--diagram bij nor-maaldrukkracht N?d0,50,40,30,20,10,0-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5e1he0h slankheid = 15=0,025=0,05=0,1=0,2=0,3=0,4=0,5=0,6=0,73 |Grafiek voor het bepalenvan de uiterst opneem-bare normaalkracht bij = 15N?ud= b h f?dO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencon s tr uc tiescement 2005 680De grafieken zijn gebaseerd op degrafieken die in [6] zijn opgeno-men. De grafieken zijn vervaar-digd met behulp van de differen-tiemethode [7]. Bij het opstellenvan de relatie tussen de krommin-gen en de momenten is uitgegaanvan de uitgangspunten die in deTGB zijn beschreven voor de niet-lineaire elasticiteitstheorie. Dat wilzeggen dat de bijdrage van metsel-werk onder trek in zijn geheel isverwaarloosd.A a n p a s s i n g a a nE u r o c o d e 6Een belangrijke aanpassing aanEurocode 6 is de eerder beschrevenbepalingsmethode voor de druk-sterkte van metselwerk. Ook bij hettoetsen van dwarskracht en opleg-gingen is gebruikgemaakt van deinhoud van Eurocode 6.In de eerste druk van de TGBSteenconstructies was het gehan-teerde model voor het toetsen vande dwarskrachtcapaciteit niet con-sistent met de toets van demomentcapaciteit. Bij het beoorde-len van de momentcapaciteitmoest worden uitgegaan van eengescheurde doorsnede. Bij hettoetsen van de dwarskracht werdvervolgens aangenomen dat in hetgescheurde deel van de doorsnedewel een schuifspanning kon wor-den opgenomen. In Eurocode 6 isvoor het toetsen van de dwars-kracht een model beschreven waar-bij uitsluitend het gedrukte deelvan de doorsnede een bijdragelevert aan de weerstand tegenafschuiving. De dwarskrachttoets,die in de tweede druk is overgeno-men, luidt als volgt (fig. 4):Fv;d Fv;u;d+ 0,4 N?vx;dwaarin:Fv;dis de rekenwaarde van dedwarskracht;Fv;u;dis de rekenwaarde van deuiterste opneembaredwarskracht, = fv;dbvx;N?vx;dis de rekenwaarde van denormaaldrukkracht dieaanwezig is in het opper-vlak bv?xx is de lengte van hetgedrukte deel van de door-snede;bvis de minimale breedte vanhet gedrukte deel van dedoorsnede;fv;dis de rekenwaarde van deafschuifsterkte van hetmetselwerk.Ten opzichte van de toets in deeerste druk van de TGB is zowel deafschuifsterkte als de bijdrage vande normaalkracht aan de weer-stand tegen afschuiven vergroot. Inde eerste druk was de bijdrage vande normaalkracht gelijk aan 0,2N?d. In de tweede druk is dezebijdrage, overeenkomstig Eurocode6, verhoogd tot 0,4 N?d.Bij het beoordelen van geconcen-treerde (opleg)lasten op metsel-werk wordt een benadering toege-past die afwijkend is van de bijbetonconstructies gehanteerde.Reeds in de eerste druk van deTGB mocht bij het toetsen vaneen geconcentreerde last wordenuitgegaan van een gemiddeldeoplegdruk. Er hoefde geen reke-ning te worden gehouden met eendriehoekig spanningsverloop.Deze vereenvoudiging kon wor-den toegepast omdat de gemid-delde oplegspanning werd getoetstaan de metselwerkdruksterkte.Deze metselwerkdruksterkte issignificant lager dan de druksterk-te van de stenen of blokken waar-op de last aangrijpt. Als voorbeeldwordt de sterkte van gelijmd,standaardkalkzandsteenmetsel-werk vergeleken met de druk-sterkte van de blokken. De reken-waarde van de druksterkte van hetmetselwerk is 3,7 N/mm2, terwijlde gemiddelde druksterkte van deblokken gelijk is aan 12 N/mm2.In de tweede druk van de TGBworden bij oplegging op stenenmet weinig of geen perforatieshogere oplegdrukken toegelaten.De uiterst opneembare opleg-kracht volgt uit:Fu;d= cbrf?dAbrwaarin:Fu;dis de uiterst opneembareoplegkracht;cbris een vergrotingsfactor;f?dis de rekenwaarde van dedruksterkte;Abris de grootte van het opleg-vlak.De vergrotingsfactor cbrvarieert bijstenen met weinig of geen perfo-raties tussen 1,0 en 1,5. De groottevan cbrwordt bepaald door degrootte van de afstand a1tussende oplegging en de zijkant van dewand en de mogelijkheid van hetspreiden van de oplegkracht (fig.5). Bij stenen met veel perforatiesis cbr= 1.C U R - A a n b e v e l i n g e nVanaf 2000 zijn als resultaat vanonderzoek dat uitgevoerd werd inopdracht van de StichtingStapelbouw en de CUR, enkeleCUR-Aanbevelingen uitgebracht,onder meer CUR-Aanbeving 71[8] en CUR-Aanbeveling 73 [9]. Uitdeze Aanbevelingen zijn enkeleaspecten overgenomen in de twee-de druk van de TGB.In hoofdstuk 11 van de TGB is bijhet toetsen van de combinatie vannormaalkracht en buiging inN?dhxet?4 |Variabelen voor dedwarskrachttoetsO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSteencons tr uc tiescement 2005 6 81geschoorde wanden de bijdragevan de buigtreksterkte gehono-reerd. Dit leidt voor wanden metbeperkte normaalkracht tot eenverhoging van de momentcapaci-teit (fig. 6). Deze benaderings-wijze is reeds in CUR-Aanbeveling 71 toegepast enmaakt het beter mogelijk om dra-gende wanden met relatiefbeperkte normaalkrachten, zoalsbijvoorbeeld bij de oplegging vaneen houten dak, constructief tetoetsen. Uit figuur 6 blijkt dat bijeen beperkte toename van denormaalkracht de gebruikelijketoets, waarbij wordt uitgegaan vaneen gescheurde doorsnede, eengrotere momentcapaciteit geeft.In CUR-Aanbeveling 71 is eenmodel opgenomen voor het bepa-len van het benodigde aantalspouwankers. Dit model is in detweede druk van de TGB overge-nomen en enigszins uitgebreid.Bij het toetsen van de spouwan-kers mag namelijk ook gebruikworden gemaakt van de karakte-ristieke waarden die door de fabri-kant op basis van NEN-EN 846-5[10] of van NEN-EN 846-6 [11] zijnbepaald.Uit CUR-Aanbeveling 73 is eentype-indeling van wanden overge-nomen. Dragende metselwerk-wanden kunnen in de TGB nuworden onderverdeeld in:A ongeschoorde en scho-rende wanden (actievewanden);B geschoorde wanden:B1 aanpendelendegeschoorde wanden(passieve wanden);B2 niet-aanpendelendegeschoorde wanden(neutrale wanden).Neutrale wanden zijn wandenwaarvan voor de statische bereke-ning wordt aangenomen dat zijgeen bijdrage leveren aan de weer-stand tegen de windbelasting,maar dat zij ook niet gaan aanpen-delen. De bijbehorende bereke-ningsmethode is eerder beschre-ven in Cement [12]. Deze bereke-ningsmethode is ook de basis vande rekenregel die in NPR 6791[13] is opgenomen voor de beno-digde gesommeerde breedte vande actieve penanten.T e n s l o t t eDoor het uitbrengen van eentweede druk van de TGBSteenconstructies is de norm voorhet berekenen van steenconstruc-ties geactualiseerd aan het huidigekennisniveau over het gedrag vansteenconstructies en de beschik-bare Europese product- en beproe-vingsnormen. De norm kan dekomende jaren gebruikt gaanworden voor het berekenen vannieuwe steenconstructies waarvande materialen zijn gespecificeerdmet de Europese productnormen,tot dat zijn plaats door Eurocode 6gaat worden ingenomen. L i t e r a t u u r1. NEN 6790, Technische grondsla-gen voor bouwconstructies - TGB1990 - Steenconstructies -Basiseisen en bepalingsmethoden.NEN Delft, 2005.2. NEN 6720, Voorschriften Beton -TGB 1990 - Constructieve eisen enrekenmethoden (VBC 1995). NENDelft, 2004.3. NEN-EN 1996-1-1, Ontwerp enberekening van constructies vanmetselwerk - Gemeenschappelijkeregels voor constructies van gewa-pend en ongewapend metselwerk.NEN Delft, 2005.4. NEN-EN 772-1, Beproevings-methoden voor metselstenen -Bepaling van de druksterkte. NENDelft, 2000.5. NEN-EN 1015-11,Beproevingsmethoden voor mortelvoor metselwerk - Bepaling van debuigtrek- en druksterkte van ver-harde mortel. NEN Delft 1999.6. CUR-rapport 94-13, Achtergrondenbij de VBC 1990. CUR Gouda,1994.7. De Groot, A.K. en A.C. van Riel,De stabiliteit van kolommen enwanden van ongewapend beton.Heron 3/4, 1967.8. CUR-Aanbeveling 71, Construc-tieve aspecten bij ontwerp, bereke-ning en detaillering van gevels inmetselwerk. CUR Gouda, 2000.9. CUR-Aanbeveling 73, Stabiliteitvan steenconstructies. CUR Gouda,2000.10. NEN-EN 846-5, Beproevings-methoden voor nevenproductenvoor steenconstructies - Bepalingvan de trek- en druksterkte en hetlastvervormingsgedrag van muur-ankers (tussen twee metselstenen).NEN Delft, 2000.11. NEN-EN 846-6, Beproevings-methoden voor nevenproductenvoor steenconstructies - Bepalingvan de trek- en druksterkte en hetlastvervormingsgedrag van muur-ankers (eenzijdig bevestigd). NENDelft, 2000.12. Claessens, A.M.H.M.A. en S.N.M.Wijte; Stabiliteit van een rij wonin-gen met kleine penanten volgensNEN 6790 (TGB-Steenconstructies)? deel 1: Berekeningsmethode.Cement 2004, nr. 5.13. NPR 6791, Steenconstructies -Eenvoudige ontwerpregels, geba-seerd op NEN 6790. NEN Delft,1993.5 |Variabelen voor hetbepalen van cbrFdleflf0,5lfa1momentcapaciteitop basis vangescheurde doorsnedemomentcapaciteit op basis vanbuigtreksterkte0,120,100,080,060,040,020,000,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00fmdMubh2 f?dN?dbh f?d6 |Momentcapaciteit opbasis van een gescheurdedoorsnede of op basisvan de buigtreksterkte