Proefbelasting textielfabriek5201364ProefbelastingtextielfabriekAan de Merwedestraat in Arnhem stond een oudetextielfabriek uit 1937. Door een brand medio 2012is de bovenbouw geheel verwoest. Alleen de bega-negrondvloer en fundering zijn behouden gebleven.De vraag rees of de fundering kon worden herge-bruikt voor een nieuw te bouwen stalen hal.1Hergebruik fundering van oud fabriekspand in Arnhem onderzochtBestaande situatieDe oude textielfabriek is gefundeerd op palen en was oorspron-kelijk niet onderkelderd. In de Tweede Wereldoorlog is eenkelder onder de beganegrondvloer gegraven ten behoeve vanchampignonteelt. Bijzonder is dat er gebruik is gemaakt vanprefab funderingspalen, wat in die tijd niet gebruikelijk was.Bij het zien van de `overblijfselen' van het pand zou de conclu-sie kunnen worden getrokken, dat sloop de beste optie zou zijn.Een troosteloze aanblik van een donkere, natte kelder, waar degevolgen van de brand nog duidelijk zichtbaar zijn (foto 1).De beoogde nieuwe hal bestaat uit drie kleine bedrijfsunits meteen licht industri?le functie. De ontwerpeis van de bestaandefundering is, dat deze de belasting van de nieuwe hal moetkunnen dragen plus een variabele vloerbelasting van 3 kN/m2.De capaciteit van de bestaande vloer bleek te moeten wordenversterkt met een druklaag. De capaciteit van de funderingsbal-ken en de funderingspalen is nader onderzocht om na te gaanof deze kon worden hergebruikt.Proefbelasting textielfabriek 52013 65Van het pand zijn geen gegevens meer beschikbaar. Van deoorspronkelijke liggers (funderingsbalken) kon slechts deonderwapening met zekerheid worden bepaald, omdat dezealleen zijn te benaderen vanuit de kelder. De dwarskrachtwape-ning was zeer grillig verdeeld. Wat betreft het draagvermogenvan de funderingspalen was er nog meer onzekerheid. Wat ishet draagvermogen? Wat is het paalpuntniveau? Is er eenverzwaarde voet toegepast (wat niet ongebruikelijk was voordie tijd)?Bij een verkennende berekening, gemaakt volgens NEN 6702en conservatieve aannamen van staalkwaliteit en betonsterkte-klasse (FeB220 en B25), was de conclusie dat er anderhalf keerzoveel hoofdwapening dan nu aanwezig moest worden toege-past om de liggers te laten voldoen. Slopen zou in dat geval eenbetere optie zijn.Plan van aanpakOm na te gaan of sloop kon worden voorkomen, is onderzochtwat de mogelijkheden waren de fundering te hergebruiken. Eris een plan van aanpak opgesteld dat erop was gericht terplaatse onderzoek te doen naar de materiaalkundige eigen-schappen van de liggers. Op grond van de gemeten materiaal-eigenschappen zijn nieuwe controleberekeningen gemaakt.Voor de constructieve controleberekeningen is NEN 8700(Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaandbouwwerk bij verbouw en afkeur ? Grondslagen) toegepast incombinatie met de Eurocode. De fundering is getoetst op`verbouwniveau' als omschreven in NEN 8700. Om de resulta-ten die uit de herberekening volgden te bevestigen, is er tot sloteen proefbelasting uitgevoerd. Deze proefbelasting werd nood-zakelijk geacht, omdat de materiaalkwaliteiten en toegepastewapening niet volledig en met zekerheid konden worden vast-gesteld. Het aantal meetgegevens was te beperkt voor een regu-liere statistische interpretatie.De proef is tevens ingezet om een bevestiging te krijgen van deaanname dat de draagkracht van de palen voldoende is voor denieuwe situatie. Door het uitvoeren van de proefbelasting wasnader onderzoek naar de draagkracht van de ondergrond envaststellen van paalspecificaties niet meer noodzakelijk.Voor aanvang van het onderzoek en de beproeving is degenoemde aanpak besproken met de goedkeurende instantie.Zij hebben direct bij aanvang aangegeven open te staan vooreen toepassing van NEN 8700. Deze houding heeft bijgedragenaan een goed verloop van deze onderzoeksaanpak.Onderzoek en controleberekeningEerst is onderzoek verricht naar de kwaliteit van het beton enhet wapeningsstaal. De betonsterkteklasse is door middel van19 ? 9 schiethamermetingen vastgesteld. Hieruit volgde eenbetonsterkte van C28/35. E?n en ander is weergegeven intabel 1. Op ??n staaf zijn hardheidsmetingen verricht waaruiteen staalkwaliteit FeB400 werd bepaald.Vervolgens zijn controleberekeningen opgesteld met als basisNEN 8700. Deze norm voor de beoordeling van bestaandebouw, moet worden gebruikt in combinatie met de Eurocode.De norm is geschreven om het mogelijk te maken constructiesvan bestaande gebouwen in bijzondere situaties te hergebrui-ken. Dit in het geval dat er niet kan worden voldaan aan deeisen uit het Bouwbesluit en bijbehorende Eurocodes die voorchristiaan van Dijk,ing. Jan Weernink RoBartels Ingenieursbureau B.V.1 De kelder van de oude textielfabriek na de brand in 20122 Voor de proefbelasting werd gebruikgemaakt van 160 mmhoge stelconplaten van 1520 kg per stukVeiligheidsfilosofiebestaande bouwIn 2012 is het Cementartikel`Veilig-heidsfilosofie bestaande bouw'verschenen. Hierinwordt dieper ingegaan op NEN 8700. Dit artikel iste raadplegen op www.cementonline.nl.Tabel 1 Schiethamermetingenaantal metingen gemiddelde[N/mm2]mediaan[N/mm2]standaarddeviatie[N/mm2]225 46 47 92Proefbelasting textielfabriek5201366Eind december 2012 is in Arnhem op de bestaande constructieeen proefbelasting uitgevoerd, waarbij twee liggers en eenfunderingspaal zijn belast. Uitgangspunt was een variabelevloerbelasting van qrep= 3,0 kN/m2. Tevens moest de funde-ringsconstructie het gewicht van een stalen hal en een druklaag(om de vloer te versterken) kunnen dragen.Voor de proefbelasting is gebruikgemaakt van 160 mm hogestelconplaten van 1520 kg per stuk (foto 2). Berekend is dat er18 stelconplaten moesten worden geplaatst (3 m hoog) terplaatse van de funderingspaal. Ter plaatse van de liggers isberekend dat bij 6 stelconplaten een dwarskracht en maximaalmoment zouden optreden vergelijkbaar met de waarden die inde controleberekening zijn getoetst en zijn bepaald op basis vanverbouwniveau (tabel 4).Als te beproeven ligger is gekozen voor de ligger aan een rand-veld. Dit was immers de meest ongunstige ligger met betrek-king tot de draagkracht. In dit veld zijn ook de palen beproefd(fig. 3).De proefbelasting heeft gedurende drie dagen op de funde-ringspaal gestaan. De vervorming van de funderingspaalmoest gedurende de proefbelasting constant zijn. Voor degehele funderingsconstructie gold, dat de vervorming van deconstructie elastisch moet zijn en dus na het verwijderen vande belasting weer terug moet komen in de oorspronkelijkesituatie.Alvorens de belasting op de fundering van de oude textielfa-briek te plaatsen, is eerst een nulmeting verricht. Hierna is debelasting op de liggers en de funderingspaal geplaatst metbehulp van een mobiele kraan (foto 4). Vervolgens zijn dage-lijks de vervormingen gemeten (tabel 5).ResultatenNa drie dagen is de proefbelasting van de fundering verwij-derd. De liggers en de funderingspaal keerden vervolgens inhun oorspronkelijke positie terug. Er is dus geen blijvendevervorming opgetreden. Vastgesteld kon worden dat degemeten zetting van de funderingspaal slechts de elastischeverkorting van de paal is geweest en er geen plastische vervor-ming onder het puntniveau heeft plaatsgevonden.Daarbij komt dat het gebouw gedurende zeventig jaar in dezenieuwbouw van kracht zijn. Er wordt in NEN 8700 onder-scheid gemaakt in een `verbouwniveau' en een `afkeurniveau'.Omdat het in dit geval hergebruik voor langere termijn betreft,is voor de toetsing het verbouwniveau van kracht.Voor de controleberekening zijn de volgende specificaties vangebruik en gevolgklasse vastgesteld:- Gebruiksfunctie: Industriegebouw ??n verdieping- Gevolgklasse: CC1Op grond van deze niveaus kon worden gerekend met belas-tingsfactoren uit NEN 8700 (tabel 2). Op basis van ditverbouwniveau en de gemeten materiaaleigenschappen zijnberekeningen gemaakt waaruit bleek dat de hoofdwapeningvoldoet (tabel 3).ProefbelastingEr bleef onzekerheid bestaan over de dwarskrachtcapaciteit vande liggers. Daarom is besloten deze capaciteit te toetsen doormiddel van een proefbelasting, een mogelijkheid die inNEN 8700 is opgenomen (bijlage E.8). Zo kon tevens wordengetoetst of de aannamen in de berekeningen juist waren. In deproef is ook een opstelling opgenomen waarbij de draagkrachtvan de funderingspalen wordt getoetst, door de volledige belas-ting uit de bovenbouw op ??n funderingspaal te plaatsen. Er isvoor slechts ??n paal gekozen, omdat de aard en de lay-out vanhet oorspronkelijke gebouw geen aanleiding gaf te veronder-stellen dat er destijds verschillen tussen onderlinge funderings-palen zijn toegepast. De mate van proefbelasten is van tevorenaan de toetsende instantie voorgelegd.Tabel 2 Belastingscombinaties blijvende en tijdelijke ontwerpsituatiesveiligheidsniveau klasse ongunstig gunstig bel. andersdan windvar. bel. windmaatgevendnieuw CC1 (6.10a) 1,20 Gk0,9 Gk1,35 Qk,11,35 Qk,windnieuw CC1 (6.10b) 1,10 Gk0,9 Gk1,35 Qk,11,35 Qk,windverbouw CC1 (6.10a) 1,15 Gk0,9 Gk1,10 Qk,11,20 Qk,windverbouw CC1 (6.10b) 1,05 Gk0,9 Gk1,10 Qk,11,20 Qk,windTabel 3 Berekeningen volgens TGB en verbouwniveau NEN 8700toegepaste normen staalkwaliteit betonsterkte benodigde hoofd-wapening [mm2]aanwezig hoofd-wapening [mm2]voorafgaand aan onderzoek:TGB 1990 +NEN 6702FeB220 B25 1571(?220/400=864)942berekening met onderzoeks-gegevens:Eurocode + NEN 8700FeB400 C28/35 670 9423A BCProefbelasting textielfabriek 52013 6743 Locatie proefbelasting opligger (A en B) en funde-ringspaal (C)4 Plaatsing van de belastingop de liggers en de funde-ringspaalhoedanigheid heeft gestaan en voor diverse doeleinden isgebruikt. Tijdens zijn gebruik is de fundering dus al op allerleimogelijke wijzen `proefbelast'. Zo hebben gietijzeren weefgetou-wen en textielbalen op de constructie gestaan en is er tijdens desloop een mobiele kraan van 8 ton overheen gereden. Er zijn inde huidige situatie geen tekenen van bezwijken of overbelastinggeconstateerd. Dit duidt erop dat de belasting kon wordenopgenomen. Zeker als in acht wordt genomen dat de nieuweontwerpbelasting van qrep=3,0 kN/m2relatief laag is voor eenindustri?le functie. De aanwezige belasting in de periode vangebruik als textielfabriek was zeer waarschijnlijk hoger.Conclusie: geen sloop nodig!Door het proefbelasten van de funderingsconstructie, incombinatie met de controleberekening volgens NEN 8700 enhet materiaalkundig onderzoek, is aangetoond dat de funde-ringsconstructie geschikt is voor hergebruik. Dit is naast eenforse kostenbesparing voor de opdrachtgever ook een duur-zame oplossing, omdat er geen sloop en nieuwbouw van defundering nodig is.Gezien de beperkte omvang van het project was het econo-misch en praktisch gezien niet mogelijk om het materiaalon-derzoek voor het volledige gebouw uit te voeren. Eveneens zoueen 100%-beproeving een dusdanig omvangrijke en kostbarezaak worden, dat dit hergebruik zou uitsluiten. Door de gege-vens ? die volgen uit voormalig gebruik van het oorspronke-lijke gebouw, een beperkt materiaalonderzoek, de herbereke-ning volgens NEN 8700 en de proefbelasting ? gezamenlijk teinterpreteren, is de conclusie gerechtvaardigd dat hergebruikvoor de gegeven situatie verantwoord is.De gekozen aanpak heeft het mogelijk gemaakt om met beperktfinanci?le middelen voldoende inzicht te krijgen in de draag-kracht van de funderingsconstructie, waardoor hergebruik istoegestaan. pRoJectgegevensproject textielfabriek Arnhemopdrachtgever Kuijpersbouw Heterenconstructeur Bartels Ingenieurs voor Bouw & Infratoetsende instantie Gemeente ArnhemTabel 4 Tabel ter vergelijking daadwerkelijke belasting bij verbouwniveauen bij proefbelastingverbouwniveau proefbelastingMmax[kNm] 79 91Fmax[kN] 158 166vervorming [mm] -8,5 -11,6hoofdwapening Ab[mm2] 670 784Tabel 5 Gemeten vervorming gedurende de proefbelasting24 uur 48 uur 72 uur onbelastligger A -2 mm -2 mm -2 mm 0 mmligger B -2 mm -2 mm -2 mm -1 mm 1)funderingspaal C -2 mm -2 mm -2 mm 0 mm1) De gemeten vervorming valt binnen de foutmarges van de meting.