C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2001 7 43De slechte staat van de betonnendraagconstructie was bij deGemeente al veel langer bekend.Het toeval wilde namelijk dat ookde ambtenaren van Bouw- enWoningtoezicht in dit `Gemeen-telijkAdministratieGebouw'warengehuisvest.Desalnietteminisher-gebruik van de oude betoncon-structievanafhetbegindebelang-rijkste optie geweest, aangezienslopen en nieuwbouwen eenvou-digweg te duur zou gaan worden.De opdracht aan A+D+P archi-tecten luidde dan ook een nieuwstadskantoor te ontwerpen opbasis van het oude betonskelet;bouwkundig mocht het gebouwdaarentegen volledig worden ge-stript (foto 1).Het geheel in het werk gestortebetonskelet betreft een geschoordraamwerkvannegenverdiepingen,met daaronder een kelderverdie-ping en een fundering op staal.Het raamwerk bestaat uit balkenen kolommen waarop de vloerenzijn gestort. De kern bestaat uitbetonwanden.Eerst wordt stilgestaan bij hetschadebeeldzoalsvoorafzichtbaarwas. Dit wordt beschreven aande hand van het onderzoek datdoor Intron is verricht. Met dezegegevens heeft JVZ een con-structief ontwerp vormgegeven.Vervolgenswordtingegaanophetwerk van TNO Bouw, dat de meet-resultatenvanIntrondoormiddelvan statistische beschouwingenvertaaldeinmateriaaltabellenvoordit beton. Als laatste zal wordengetoond op welke manier JVZdeze materiaaleigenschappen inberekeningen betrok en waarnodig maatregelen nam.DeambtenareninKerkradehebbensindskorteenhypermodernewerkomgeving.En dat nog wel in wat tot voor kort werd bestempeld als `een van de lelijkstegebouwen van de stad'. Toepassing van het flexplek-concept maakte her-gebruik van het uit de jaren zestig daterende stadskantoor economisch enfunctioneel haalbaar. Het bewijs voor de technische haalbaarheid was even-wel minder eenvoudig te leveren; daarvoor verkeerde de betonnen draag-constructie in een te slechte staat. Toch is het gelukt ook een sluitendconstructief ontwerp te realiseren. In dit artikel aandacht voor de wijze waaroponderzoek is gepleegd naar de betonconstructie. Ook de aanpak van deherberekening komt aan bod.1 | Oude stadskantoorvolledig gestriptStadskantoor KerkradeStrippen en opbouwenbinnen een jaarir. M.H.M. Baltussen, JVZ Raadgevend IngenieursbureauC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2001 744O n d e r z o e k I N T R O NIntron werd halverwege 1998ingeschakeld. Allereerst werdonderzoek in het werk verricht.Hiertoe behoorden onder meereen visuele inspectie, monster-namevan23betonkernenverdeeldover de verschillende onderdelen(kolommen, vloeren en balken),bepaling van de carbonatatie-diepte in het werk en de dekking.Daarnaast werd met de terugslag-hamer een indicatieve beton-kwaliteit bepaald en aan de handvan ultrasone geluidsmeting eenindicatieve scheurdiepte.In het laboratorium werden de 23betonkernen vervolgens onder-zocht. Op deze manier werden decarbonatatiediepte, chloridegehalte,schijnbare porositeit en de beton-druksterkte gecombineerd metultrasone metingen bepaald.Conclusies onderzoekSchadebeeld:Indebetonelementendie aan de buitenzijde liggen,komen scheuren voor van 0,2 tot0,5 mm. Oorzaak is verhinderdelengteverandering door tempera-tuur.Plaatselijkwerdenafgedruktebetondekking en roestende wape-ningwaargenomen(foto's2en3).Dezeschadeisontstaanalsgevolgvan door carbonatatie-ge?nitieer-de wapeningscorrosie. Ook zijn2 | Afgedrukte betondekking,waarbij op de achter-grond kalkvoerendescheuren zichtbaar zijn3 | Aangetast beton terplaatse van een leiding-doorvoer4 | Oude basisplattegrond5 | Plattegrond derdeverdieping in nieuweopzetC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2001 7 45scheuren waargenomen die zijnontstaan door ettringietvorming.Betonkwaliteit: In de oorspronke-lijke bouwtekeningen van 1959 isde betonkwaliteit kubusvastheidSk28=250kg/cm2voorgeschreven.Op basis van de onderzoeksresul-tatenheeftIntronvastgestelddatdebetonsterkteklassebeduidendlagerisdanindertijdwasgespecificeerd.Onderhoudstoestand: De beton-dekking op de wapening vertoon-de veel scheuren. Deze scheurenleidden echter niet altijd tot ver-volgschade. De scheuren hebbenin de meeste gevallen een scheur-wijdte < 0,20 mm. Bij dergelijkescheuren is de kans groot dat descheur dichtslibt, waardoor dewapening beschermd blijft.C o n s t r u c t i e f o n t w e r p J V ZNa de presentatie van het onder-zoeksrapport van Intron, werdJVZ door A+D+P Architectengevraagdteadviserenbijdenieuw-bouw-/verbouwplannen van hetstadskantoor. Op een aantalpunten kon toen al direct tijdenshet ontwerp rekening wordengehoudenmetdeslechtetoestandvan het beton.Verticaal transport van mensenen goederen kon zeer moeilijk inde bestaande plattegrond wordeningepast. Daarom zijn het trap-penhuis en de liftkernen buitende bestaande gebouwcontourengeplaatst (fig. 4 en 5). Door denieuwe liftwanden, evenals hetbestaande gebouw op staal gefun-deerd, in het verlengde van deoude kern te plaatsen kon deverzwaktebestaandekernwordenversterkt. Deze verzwakking werdveroorzaakt door de vele deur-sparingen die op basis van hetarchitectonisch ontwerp moestenworden aangebracht.De verticale luchtbehandelings-kanalen zijn buiten de bestaandegevel geplaatst. Door het aan-brengen van een nieuwe gevelv??r de bestaande gevel kwamenalle kolommen, die gedeeltelijkbuiten stonden, binnen te staan.Daardoor was de aanwezigegeringe dekking toch nog vol-doende.De afwerkvloeren zijn alle weg-genomen teneinde ruimte tegeven aan de gewenste lichtecomputervloeren en lichte schei-dingswanden.Op de hoogste verdieping is deopen structuur van kolommen enbalken geheel gesloopt. Dit betonzag er zeer slecht uit, als gevolgvan het buitenmilieu en slechtonderhoud (foto 6). Slopen isnatuurlijkdeeenvoudigstemanierom betonschade weg te werken.Vervolgens is TNO Bouw ver-zocht op basis van het onderzoekvan Intron een advies te gevenover de aan te houden beton-sterkteklasse en betonstaalsoortvoor herberekening van de beton-constructie. Verder is TNO Bouwgevraagd een advies te geven opwelke wijze de constructieveveiligheid van het gebouw moetworden beoordeeld, uitgaandevan de wettelijke kaders die doorhet Bouwbesluit zijn vastgesteld.A d v i e s T N O B o u wBetonsterkteklasse: Eerder is ver-melddatvolgensbouwtekeningenuitgegaan is van Sk= 250 kg/cm2.Dit is echter geen formele aan-duiding. Tijdens de bouw wasde GBV 1950 van toepassing.Sterkteklassen werden niet aan-geduid, maar onderscheid werdgemaakt in betondruksterktenvan 150, 200 en 250 kgf/cm2.Eind jaren vijftig werden dezewaarden in de praktijk aangeduidmet K150, K200 en K250.Bijtwijfelaandebetondruksterktein een bestaande constructiewordt in het algemeen een proce-dure gehanteerd volgens CUR-Aanbeveling 15 `Onderzoek aande betonconstructie. Onderzoeknaar de druksterkte' (red: recent isdeze Aanbeveling vervangen doorCUR-Aanbeveling 74 met dezelfdetitel). De procedure is in wezenopgesteld om bij twijfel en ont-breken van geldige resultaten uitde controleproef, de betonsterkte-klasse vlak na levering te kunnenvaststellen. Een procedure omdruksterkte van ouder beton vastte kunnen stellen bestaat inNedenland niet, maar terugvallenop Aanbeveling 15 (thans Aan-beveling 74) is in de praktijk alge-meen geaccepteerd.Bij de bouw is gekozen voor ??nbetonsamenstelling met aandui-ding Sk= 250 kg/cm2. Alhoewel de23betonkernenuitdiverselocatieszijn geboord, kan over ??n popu-latie beton worden gesproken enkunnendebeproevingsresultatenvan de kernen gezamenlijkworden beoordeeld. Op basis vanTabel 1 | Aan te houden materiaaleigenschappen voor beton B 12,5 en betonstaal QR 24Artikel in VBC 1995 Representatieve waarde Rekenwaarde6.1.1 betondruksterkte f?brep= 9 N/mm2f?b= 7,5 N/mm26.1.2 betontreksterkte fbrep= 1,2 N/mm2fb= 0,84 N/mm26.1.3 Elasticiteitsmodulus E?b= 25400 N/mm2E?b= 25400 N/mm26.1.5 Kruipco?ffici?nt extrapoleer tabel 6 en 8 voorf?ck= 12,5 N/mm26.1.6 krimpverkorting extrapoleer tabel 11 voorf?ck= 12,5 N/mm26.2.1 trek- en druksterkte fsrep= 240 N/mm2fs= 240 N/mm2betonstaal6.2.4 rek bij maximale belasting su= 5 %6 | Ernstig beschadigdedakbalken in dedefinitieve fase geslooptC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2001 746een statische analyse van de druk-sterkteresultaten heeft TNO Bouwde sterkteklasse van het beton inde constructie bepaald op B 12,5.Constructieve veiligheid: De voor-ziene gebruiksperiode na reno-vatie is 50 jaar. Als zodanig moetworden voldaan aan de techni-sche voorschriften van het Bouw-besluit, voorzover van toepassingop nieuw te bouwen kantoor-gebouwen. Betreffende de con-structieve aspecten zijn de artike-len 174, 224 en 225 van belang.Voordeaantehoudenbelastingenverwijzen deze artikelen naarNEN 6702. Voor de bepaling vande sterkte van de betonconstructiewordt naar NEN 6720 (VBC 1995)verwezen.Betreffende brandwerendheid te-gen bezwijken zijn verder vanbelangdeinartikel174genoemdenormen.Het toepassingsgebied van deVBC 1995 betreft formeel beton-sterkteklasses B 15 tot B 65.TenopzichtevandeVB1974/1984is, op basis van pragmatischemotieven, de laagste betonklassein de VBC 1995 verhoogd vanB 12,5 naar B 15. De trend, inge-gaan vanaf de GBV 1950 om bijelke generatie betonvoorschriftende laagste kwaliteitsklasse te ver-hogen, is hiermee voortgezet.Opgemerkt wordt echter dat voorde klasse-aanduiding vanaf de VB1974 is overgegaan van de gemid-delde druksterkte van betonproef-kubussen naar karakteristiekewaarden.De rekenregels in de VBC ver-schillen niet essentieel van die inde VB 1974/1984 en zijn dan ookvan toepassing op betonsterkte-klasse B 12,5. Die lagere sterkte-klasse moet wel worden verwerktin rekenregels en aan te houdenmateriaaleigenschappen.Opbasisvan het onderzoek is geadviseerduit te gaan van betonsterkteklasseB 12,5. Voor de in rekening tebrengen betonstaalsoort is, opbasisvanbeschikbareoorspronke-lijke ontwerpberekeningen entekeningen, geadviseerd uit tegaan van QR 24, waarvan devloeigrens 240 N/mm2bedraagt.In tabel 1 wordt een overzichtgegeven van de aan te houdenmateriaaleigenschappen.H e r b e r e k e n i n gMet behulp van de tabellen vanTNO Bouw is een herberekeninguitgevoerd op alle voorkomendeonderdelen (foto 7). De vloerenzijn veelal met vloeilijnen gecon-troleerd, omdat vervormingengezien de omstandigheden tochminder interessant zijn. De bal-ken zijn nagerekend en behoef-8 | Achteraanzicht nieuwstadskantoor metuitwendig trappenhuisfoto: Harry Noback7 | Gestripte beton-constructie wordtbewerkt voor eenvolgende gebruiks-periode van 50 jaarC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2001 7 47den geen aanpassingen. Slechtsop plaatsen waar de architect eenbestaande kolom weg wilde heb-ben, zijn UNP-profielen tegen debalken aangebracht.Zoals al eerder opgemerkt is in debestaande kern een aantal deur-sparingengezaagd.Omdestabili-teitsfunctie te kunnen handhavenzijn aan weerskanten horizontaalbovendesparingenUNP-profielentoegepast. Om vervormingen teminimaliseren zijn deze metbouten door en door bevestigd,waarnadegatenzijnge?njecteerd.Het zwaartepunt van het werklag in het narekenen van kolom-men. Daartoe is een door JVZontwikkeld M-N-K-programmagebruikt. Zonder deze verfijndeprogrammatuur, waarbij metB 12,5 en FeB 240 kan wordengerekend (iets wat in de GTB-tabellen niet voorkomt), is eendergelijkeherberekeningnietmo-gelijk. Het voordeel van het ont-wikkelde berekeningsprogram-ma is dat de gehele doorsnedevolledig wordt uitgenut. Uitein-delijk behoefden slechts enkelekolommen te worden versterkt.Een misvatting die al snel doorbuitenstaanders wordt gemaaktis, dat enkel de onderste kolomhoeft te worden gecontroleerd.Bij dit project bleek echter eenkolom op de vijfde verdiepingmaatgevend te zijn, door dekleinere afmetingen en het veellagere aanwezige wapenings-percentage. Ook een eerder aan-gedragen voorstel de bovenstedrie verdiepingen te slopen bleekongefundeerd, omdat een grotenormaalkracht natuurlijk ook eengunstig effect kan hebben.C o n c l u s i e sEen toestand als waarin dezebetonconstructie zich bevond,is helaas geen uitzondering.Door schaarste op de markt vanzowel personeel als bouwstoffenzijn niet alle betonconstructies inde jaren zestig even consci?ntieusuitgevoerd. Bovenstaand verhaalmaakt echter duidelijk dat zelfseen betonconstructie die in eersteinstantie heel slecht lijkt, zonderal te veel aanpassingen nog langmee kan (foto 8). Voorwaarde isdat een goed ge?ntegreerd con-structief ontwerp tijdig kan wor-den ingebracht, vooraleer rand-voorwaarden van de architect ditonmogelijk maken.Desalniettemin is het schrijnendom te constateren hoe onthandwe zijn als constructeur meteen beton zonder materiaaleigen-schappen. Pas wanneer we erweer een `tabel aan kunnenhangen', is datzelfde beton voorons alledaags en gaan we er alszodanig mee om. Projectgegevensopdrachtgever:Gemeente Kerkradearchitect en directievoering:A+D+P Architecten, Deventeraannemer:Nelissen van Egteren, Maastrichtadviseur constructies:JVZ Raadgevend Ingenieursburo,Nijmegen9 | Entreefoto: Harry Noback
Reacties