C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH o o g b o u wcement 2004 544Constructies van metselwerk zijner al van v??r het begin van onzejaartelling. De oude Grieken enRomeinen konden reeds zeergrote constructies maken. Dezebouwwerken werden doorgaansin kalksteen, zandsteen of eenander natuursteen opgetrokken.Met vallen en opstaan (lees:instorten en opnieuw bouwen)verlegden de constructeurs degrenzen van het mogelijke. Eenvan de opmerkelijke punten hier-bij was dat ze gebruikmaaktenvan zeer grote blokken, meestalafkomstig van een nabijgelegengroeve. Deze grote blokken wer-den op elkaar gestapeld, waarbijde aansluitvlakken een ongekendkleine tolerantie kenden. De voe-gen konden daardoor een zeerbeperkte dikte hebben. Deze bou-wers hadden waarschijnlijk alondervonden dat dergelijke klei-ne voegdikten een positief effecthebben op de draagkracht van deconstructie.L i j m w e r kHalverwege de jaren `70 van devorige eeuw doet kalkzandsteen-lijmwerk zijn intrede. De kalk-zandsteenindustrie bleek in staatgrote elementen van 600 x 900mm2te vervaardigen met eentolerantie van ?1 mm. Hierdoorwerd het weer mogelijk metsel-werk te maken met zeer dunnevoegen (ca. 2 mm dik). Daarvoorwerd een speciale (lijm)mortelontwikkeld, bestaande uit een fijnzand met een korreldiameter vanmaximaal 1 mm en een fijngemalen (portland-)cement. Doorgebruik te maken van een lijmbakkon een constante mortellaagdikteworden aangebracht. Deze groteelementen (100 tot 300 kg) wer-den met een kraantje geplaatst,waardoor de arbeidsomstandighe-den van de verwerkers sterk ver-beterden.Deze verwerkingsmethode is dui-delijk anders dan het traditionelemetselen, waarbij de stenen in despecie worden gevlijd. De verwer-ker spreekt daarom van lijmwerkin plaats van metselwerk en hijnoemt zich lijmer en niet metse-laar (foto 1).De druksterkte van metselwerkwordt bepaald met NEN 6790 [1].Deze norm biedt daartoe tweemogelijkheden:? door beproeving van een muur-deel met een genormaliseerdetestopstelling;? met behulp van tabellen van desamengestelde onderdelen (ste-nen en mortel).De sterktes die in de tabellen wor-den vermeld, zijn gebaseerd opdrukproeven op metselwerk die inde jaren `60 op uitgebreide schaalplaatsvonden in hetStevinlaboratorium van TNO.Na het verschijnen van de eerstedruk van NEN 6790 zijn inNederland, Duitsland en Belgi? opzeer uitgebreide schaal druksterk-teproeven uitgevoerd met lijm-werkconstructies. Onder meer bijlaboratoria aan de Universiteit vanGent (Magnel), IBAC te Aken, deUniversiteit van Hannover, TNOte Rijswijk en de TU inEindhoven. Veel van deze beproe-vingen zijn uitgevoerd op verdie-pingshoge wanden. De sterkte diehierbij werd gevonden, was bedui-dend hoger dan bij traditioneelmetselwerk. Ook bleek dat desterkte van de lijmvoeg niet meerbepalend was voor de sterkte vande wand (foto's 2 en 3).De resultaten van dit onderzoekzijn daarom meegenomen in deopstelling van Eurocode 6 [2]. Dein deze norm vermelde formulevoor druksterkte is overgenomenin de nieuwe tweede druk vanNEN 6790. Deze verschijnt naaralle waarschijnlijkheid in de twee-de helft van 2004. De sterkte voormetselwerk is daarin met de vol-gende formule opgenomen:f'rep= K ? f'b? f'mwaarinf'repis de representatieve druk-sterkte van metselwerk;K reductiefactor: 0,6 bij met-selwerk, 0,8 bij lijmwerk;f'bis de steendruksterkte;f'mis de morteldruksterkte; en zijn constanten afhankelijkvan de soort steen en dewijze van verwerking (lij-men of metselen).Hoger bouwen metkalkzandsteen-lijmwerking. H. Verkleij, Calduran KalkzandsteenSinds kort zijn zogenoemde kalkzandsteen hoogbouwelementen op de marktgekomen. Met deze elementen worden (woon)gebouwen tot vijftien verdie-pingen hoog realiseerbaar in kalkzandsteen. Om tot toepassing over te gaan,zullen architecten evenwel constructief moeten meedenken!1 |Lijmen van elementenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH o o g b o u wVoor lijmwerk is voor de waarde0 gegeven, zodat de sterkte van demortelvoeg wegvalt.B e p r o e v i n g d r u k s t e r k t eDe steendruksterkte die in de for-mule moet worden ingevuld, iseen genormaliseerde druksterkte.Tot op heden werd de druksterktevan stenen bepaald in een oven-droge toestand. Dat wil zeggen datde producten v??r beproeving ineen oven werden gedroogd. Degenormaliseerde druksterkte gaatuit van een sterkte in een lucht-droge situatie. Droge stenen zijnsterker dan vochtige en daarommoet de ovendroge sterkte wordenvermenigvuldigd met een waarde0,8.Daarnaast wordt onderkend datook de afmetingen van het proef-stuk invloed hebben op de druk-sterkte. Voor beton wordt degenormaliseerde druksterktebepaald aan kubussen van 200 x200 x 200 mm3. Voor kalkzand-steenelementen is gekozen voorgenormaliseerde kubussen van100 x 100 mm2x breedte van hetelement.Het is niet mogelijk om uit stenengenormaliseerde prisma's tezagen en blokken zijn vaak voor-zien van profileringen of perfora-ties. Deze worden daarom in zijngeheel gedrukt en de sterktewordt gecorrigeerd met een zoge-noemde vormfactor naar degenormaliseerde druksterkte(fig. 4, foto 5). Omdat de in NEN-EN-772-1 [3] opgenomenEuropese tabel voor vormfactorente geflatteerde waarden geeft, iseen aangepaste tabel met vormfac-toren in de NEN 6790 opgeno-men. Door deze normaliseringvan de druksterkte zal de hoogtevan de steendruksterkte iets lagerliggen dan de gebruikelijke waar-den.H o o g b o u wDe nieuwe hoogbouwelementenhebben een druksterkte van45 N/mm2. Deze druksterkte valtbuiten de standaardtabellen van dehuidige NEN 6790. Omdat demuurdruksterkte zoals eerdergenoemd ook proefondervindelijkmag worden bepaald, zijn bij TNOdrukproeven uitgevoerd met hoog-bouwelementen. De muurdruk-sterkte is daarbij bepaald op18,6 N/mm2. Deze sterkte ligt veelhoger dan bijvoorbeeld de huidigemuurdruksterkte van 8,5 N/mm2voor klinkerkwaliteit. Deze waardewordt bevestigd door de muur-sterktes volgens Eurocode 6 en detweede druk van NEN 6790.Met deze druksterktes worden(woon)gebouwen tot vijftien bouw-lagen realiseerbaar. De hoogbouw-kwaliteit wordt bereikt door toevoe-ging van een zwaar toeslagmateri-aal tijdens het productieproces.Daarom is de volumieke massavan 2200 kg/m3veel hoger dan dievan de normale kwaliteit. Degeluidsisolatie wordt hierdoorzodanig verbeterd dat met eenwanddikte van 250 mm wordt vol-daan aan de geluidsisolatie-eisenvoor woongebouwen uit hetBouwbesluit (Ilu;k 0 dB en eenIco + 5dB). De binnenspouwbla-den van de voor- en achtergevelmoeten dan wel minimaal 150 mmdik zijn of akoestisch worden los-gekoppeld van de bouwmuur.Doordat het zware toeslagmateriaalin een breukvlak goed zichtbaar is,ontstaat een duidelijke herkenbaar-heid ten opzichte van de standaardkalkzandsteen. Hierdoor wordtongewenste verwisseling van kwa-liteiten uitgesloten.KimBij de hoge druksterktekwaliteitenis het van groot belang dat vol-doende aandacht wordt gegevenaan de kimconstructie. Dit is deTabel 1 | Nieuwe klassenindeling (N/mm2) voor kalkzandsteen-lijmblokken en -elementennormaal klinker hogedruk hoogbouwhuidige druksterktes 15 25 35 45nieuwe druksterktes 12 20 28 362 |Druksterktebepaling aan kalkzandsteenwanden3 |Schuifsterktebepaling aan kalkzandsteenwandencement 2004 5 45C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gH o o g b o u wcement 2004 546eerste laag blokken die nodig isom een vlakke ondergrond te ver-krijgen voor het verlijmen van deelementen. Deze kimlaag wordtvlak en waterpas in de speciegesteld.Het is belangrijk dat dan een spe-cie wordt gekozen met een hogedruksterkte. Hiervoor is een spe-ciale kimmortel of `kimfix' ver-krijgbaar met een druksterkte van25 N/mm2.Om de verwerkingssnelheid tevergroten zijn elementen verkrijg-baar van 1000 x 650 mm2(i.p.v. degebruikelijke 900 x 600 mm2).Deze elementen zijn bovendienvoorzien van een verlengde kop-profilering, waardoor een groterezoeklengte ontstaat bij het plaat-sen en de verwerkingssnelheidwordt verhoogd.T o e k o m s tOm met kalkzandsteen tot grotegebouwhoogtes te komen, is hetwenselijk dat architecten construc-tief meedenken in het ontwerp.De constructeur moet hierbij eengoede raadgever zijn. De vormvrij-heid is groot doordat elke wandtijdens de productie op de fabriekals uniek exemplaar wordt bena-derd. Gebouwen moeten in tweerichtingen voldoende stabiliteits-wanden bezitten die zoveel moge-lijk over de gehele hoogte van hetgebouw worden doorgezet. Bijgebruik van breedplaatvloeren kande stabiliteit ook worden verkre-gen door het raamwerk te sche-matiseren met stijve knopen.De volgende stap naar industriali-sering van metselwerkconstructiesis het prefabriceren van wanden.Technisch is het al mogelijk wan-den kant-en-klaar op de bouw-plaats af te leveren. Bij prefabrica-ge van bouwmuren zijn bouw-snelheden van vier woningen perdag mogelijk. Deze ontwikkelingzal moeten opboksen tegen deflexibiliteit en de lage kosten vanhet huidige elementensysteem.Het feit dat de tekorten op dearbeidsmarkt door de economi-sche ontwikkelingen iets zijn afge-nomen, heeft deze ontwikkelingenigszins vertraagd. De introduc-tie van dit bouwsysteem zal des-ondanks nog slechts een kwestievan tijd zijn. L i t e r a t u u r1. NEN 6790: TGB 1990 ? Steen-constructies: Basiseisen enbepalingsmethoden. NENDelft, 1990.2. NVN-ENV 1996: Eurocode 6 ?Ontwerp en berekening vansteenconstructies. NEN Delft,1996.3. NEN-EN-772-1: Beproevings-methoden voor metselstenen.Deel 1: bepaling van de druk-sterkte. NEN Delft, 2000.5 |Sterktebepaling van eenkalkzandsteen blok4 |Schematisering van deinvloed van de wrijvings-krachten op de drukpla-ten bij verschillendehoogtes van het proef-stuk. Bij lage proefstuk-ken heeft de `zandloper'een kleinere hoek dan bijhoge proefstukken