C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD et ail l er ing42 cement 2008 7Hoewel het voor buitenstaanderspraktisch niet mogelijk is om terplekke onderzoek te doen ? hetgebied is door de overheid afge-sloten en onderzoek naar detechnische achtergronden van deinstortingen wordt beschouwdals politiek gevoelig ? valt er opbasis van de vele foto's die deeerste weken gemaakt zijn, tochwel wat te zeggen. Er is namelijkeen aantal factoren dat op diefoto's opvallend vaak terugkomt.Het was zeker niet de eerste aar-beving in China. Van 1966 tot1976 is het land getroffen doormaar liefst negen grote en veletientallen kleine aardbevingen.Op 28 juli 1976 vond bij de stadTangshan in de provincie Hebeieen aardbeving plaats met eenkracht van 7,8 op de schaal vanRichter. Hierbij kwamen250 000 mensen om en 90% vanalle gebouwen in de stad werdvernietigd. Vooral na die verwoes-tende aardbeving hebben Chineseingenieurs de bouwkundige scha-de uitgebreid bestudeerd. Eengroot hotel in Tangshan, uitge-voerd in metselwerk, was blijvenstaan. Dat hotel was gebouwd in1975, vlak na een eerdere aardbe-ving in Haicheng met een krachtvan 7,2. De buitenmuren van dehoogste, middelste vleugel vandit hotel waren versterkt metkolommen van gewapend beton.Dit deel met zes verdiepingenbleef ? weliswaar zwaar bescha-digd ? staan, terwijl de zijvleugelsvan vier en vijf verdiepingen zon-der de betonkolommen volledigzijn ingestort.M e t s e l w e r kMetselwerk is al duizenden jareneen populair bouwmateriaal inChina. Tegenwoordig wordt nogVeel scholen in China onvoldoende robuust uitgevoerdExtra wapening voorkomtschade bij aardbevingenir. S. Pasterkamp, TU Delft, fac. CiTGOp 12 mei 2008 werd de Chinese provincie Sichuan getroffen door eenaardbeving met een kracht van 7,9 op de schaal van Richter. Volgens offi-ci?le cijfers vielen 87 000 doden en 374 000 gewonden. Daarnaast raakten4,8 miljoen mensen dakloos. Wat opvalt, is het grote aantal scholen dat bijde aardbeving is bezweken. De schattingen lopen uiteen doordat deChinese overheid op dit punt niet erg open is. Maar er zijn minstens 1000scholen verwoest, waarbij een groot aantal schoolkinderen is omgekomen.Is dit grote aantal verwoeste schoolgebouwen simpelweg het gevolg vaneen te zware aardbeving, of is er meer aan de hand?1 |Een ingestorte school inDujiangyan. Alleen destabiliteitskernen staannog overeind. Er is geendruklaag en dus (bijna)geen bovenwapening,schijfwerking of samen-hangC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD et ailler ingcement 2008 7 43steeds 80% van de nieuwbouw uit-gevoerd in metselwerk. De rede-nen voor die populariteit zijn deruime beschikbaarheid van degrondstoffen, de lage kosten en deeenvoudige verwerkbaarheid. Deaardbeving van 1976 heeft de Chi-nezen echter op een ruwe manieralert gemaakt op de kwetsbaarheidvan metselwerk bij aardbevingen.Het is in principe mogelijk metsel-werk veilig toe te passen in aardbe-vingsgebieden, maar het is dan welbelangrijk dat het gebouw voldoen-de constructieve samenhang heeft,en bovendien voldoende incasse-ringsvermogen door plastische ver-vormingscapaciteit. Na 1976 zijnveel bestaande Chinese overheids-gebouwen met metselwerk wan-den versterkt met externe beton-nen kolommen en ringbalken(fig. 3). Het doel van de gewapendbetonnen trekbanden ? want daarkomt het feitelijk op neer ? is hetmetselwerk zodanig binnen eenraamwerk op te sluiten, dat zichhierbinnen drukdiagonalen in hetmetselwerk kunnen ontwikkelenen de afschuifsterkte wordt ver-groot (fig. 2).R e g e l g e v i n gNa de slechte ervaringen heeftChina bouwregelgeving ingevoerdmet betrekking tot aardbevingsbe-stendigheid van metselwerkge-bouwen. In 1982 publiceerde hetMinisterie van Bouw de normJGJ13-82 `Asysmic Technical Spe-cification for Multistory MasonryBuildings with RC Tie Columns',gevolgd door een verbeterde versieJGJ13-94 in 1994. Ook een kaartmet te verwachten grondversnel-lingen is onderdeel van de bouw-regelgeving. Volgens deze kaart(de laatste versie dateert van 2001)moet op 80% van het Chinesegrondgebied aardbevingsbelastingworden meegenomen in het ont-werp. De provincie Sichuan is opdeze kaart een belangrijk aardbe-vingsgebied, en ook voor dehoofdstad Chengdu worden ver-snellingen van meer dan 0,1 Gaangegeven.K a n a a l p l a t e nSinds de introductie van de voorge-spannen kanaalplaat in de jaren`70 heeft dit vloertype ook in Chinaeen grote populariteit verworven.De uitvoering van voorgespannenkanaalplaten is zodanig dat slechtseen gering inklemmingsmomentkan worden opgenomen. Dit is eenvoortvloeisel uit het productiepro-ces. Veelal wordt geen of slechtseen beperkte hoeveelheid bovenwa-pening ter plaatse van de opleg-ging toegepast. Zolang de liggereen zodanige belasting krijgt dathij min of meer als een ligger optwee steunpunten werkt, is ditgeen probleem.De situatie wordt anders wanneereen kanaalplaat deel gaat uitma-ken van een portaal (fig. 4). Alseen stabiliteitswand van versterktmetselwerk scheurt, behoudt hijweliswaar nog een zekere sterkte,maar de stijfheid gaat hard achter-uit. De stabiliteitselementen vanhet gebouw vervormen en leggendaarmee ook een vervorming opaan de aanpendelende gebouwde-len. Dit heeft tot gevolg dat deinklemmingsmomenten in dekanaalplaat veel groter wordendan die waarop de platen ontwor-pen zijn. Hierdoor scheuren dezeplaten. En aangezien er in eenkanaalplaat nauwelijks bovenwa-pening aanwezig is, loopt eengapende scheur direct door tot opde onderwapening. Hierdoor ver-liezen de dammetjes in de plaatbij de oplegging hun dwarskracht-capaciteit. De voorspanstrengenvan de onderwapening hebbendaar nog slechts een verankerings-lengte ter grootte van de opleg-breedte, meestal zo'n 100 mm.Daar moet dan ook nog eens eenwisselende druk-trekkracht door-heen. Het mag geen verbazingwekken dat een kanaalplaatvloeronder dergelijke omstandighedensnel beneden ligt.metselwerkbetonkolom1000mm300mm300mm60mmbalk2 ? 6@ 500wapeningwapeningFFbetonkolommetselwerk2 | Drukdiagonalen binnende betonnen raam-werken3 |Met gewapend betonversterkt metselwerkC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD et ail l er ing44 cement 2008 7O p l o s s i n gDe betreffende Chinese scholen,zo blijkt uit vele gepubliceerdefoto's, zijn veelal uitgevoerd metkanaalplaatvloeren zonder bijleg-en bovenwapening. Een opleg-gingsdetail zonder deze wapeningis alleen geschikt voor gebouwenin niet-aardbevingsgebieden, endan nog alleen voor woonhuizenmet lage vloerbelastingen totmaximaal drie verdiepingen metoverspanningen van maximaal6 m. Klaslokalen hebben bijnaaltijd een grotere overspanning.Het was met relatief simpele mid-delen mogelijk geweest om devloeren van de betreffende scho-len veel robuuster uit te voeren.Bovenwapening had kunnen wor-den aangebracht door middel vaneen doorlopende gewapende druk-laag. De hoeveelheid bovenwape-ning moet daarbij in de eersteplaats zodanig zijn dat brosse buig-breuk voorkomen wordt. De wape-ningshoeveelheid moet dus bovenhet minimumwapeningspercenta-ge liggen. Bovendien moet dewapening zodanig zijn, qua hoe-veelheid en uitvoering, dat descheurwijdte beperkt blijft. Door descheurwijdte te beperken blijft dedwarskrachtcapaciteit in iedergeval deels behouden door aggre-gate interlock. Op verhoging vande dwarskrachtcapaciteit door devoorspanning kan in deze situatieniet meer worden gerekend, doorde herhaalde plastische vervormingzal de voorspanning in deze zonespraktisch verdwenen zijn.De onderwapening van de platenhad met koppelwapening doorlo-pend kunnen worden gemaakt.Hierdoor wordt het probleem vande korte verankeringslengte vande voorspanstrengen bij de opleg-ging opgelost. Door boven- enonderwapening over de opleggingdoor te laten lopen, wordt boven-dien voorkomen dat de platen vanhun oplegging (de wand) kunnenglijden, wat vooral bij de dakver-dieping zou kunnen gebeuren.Het is jammer dat de Chinese over-heid de situatie van de onveiligescholen niet eerder heeft opgepakt.Binnen het systeem circuleerdenwel rapporten over de slechte tech-nische staat van de schoolgebou-wen, maar daar is weinig mee ge-daan. Gezien de actuele Chinesenormen kunnen we er in ieder ge-val vanuit gaan dat de benodigdekennis wel degelijk aanwezig was.Op 4 september vond een perscon-ferentie plaats van een Chinees na-tionaal comit? van specialisten, datde gevolgen van de aardbevingmoet evalueren. Op een vraag vanjournalisten gaf de voorzitter, de ge-oloog Ma ZongJin, toe dat de slech-te kwaliteit van de schoolgebouweneen belangrijke oorzaak van de veleinstortingen was. Het ontbrekenvan wapening was volgens hem in-derdaad ??n van de hoofdoorzaken.Het is te hopen dat de Chineseoverheid de regelgeving met betrek-king tot constructieve samenhangvan kanaalplaatvloeren in aardbe-vingsgebieden verder zal aanscher-pen, en in de toekomst beter toe zalzien op het naleven van de bouwre-gelgeving. nL i t e r a t u u r1. Wei, Hu and Xu, Xiangdong,`Composite masonry buildingsin China'. Building Research& Information, 25:1, p. 15-17,19972. Cai Xianhui, Wu Ruifeng, `Stu-dies of Masonry Structures andIts Design Code in China', TheSecond International ScienceForum at Honjo Campus. AkitaPrefectural University, RecentAdvances in Architecture &Building Technology, Novem-ber 6-8, 2002, Honjo, Akita,Japan, p. 55-60inklemmingsmomentin kanaalplatenFFFFkoppelwapening inopengehakte kanalengewapende druklaagkanaalafdichtingkoppelwapeningevenwijdig aan opleggingkoppelwapeningevenwijdig aan oplegging4 |Momenten in een portaaltijdens een aardbeving5 |Een oplegging zoals veeltoegepast in Chineseschoolgebouwen (boven)en de versterkte variant(onder)