Over de 'veiligheid' van onzeconstructiesVerslag van de 'Veiligheidsdag', 7 april 1970 te UtrechtUD.C. 624.046.5De veiligheid van bouwwerkenHet onderwerp 'veiligheid' heeft de laatstetijd steeds meer belangstelling gekregen. Inbinnen- en buitenland wordt op verschillendeniveaus de veiligheid van onze constructiester discussie gesteld. Daarbij komen nieuweinzichten naar voren, die een sterk filoso-fisch karakter bezitten. Dat 'nieuwe denken',waarmee wij ons vertrouwd dienen te maken,zal uiteindelijk ge'integreerd moeten wordenin nieuwe voorschriften die op een geheelnieuwe ontwerpfilosofie zijn gebaseerd.De bezinning op de veiligheid van beton-constructiesis sterk gestimuleerd door hetComit? Europ?en du B?ton (CEB), die daar-toe Commission VI 'S?curit?'heeft ingesteld.In navolging daarvan heeft de Commissievoor Uitvoering van Research (CUR) reedsin 1966 de CUR-commissie A-16 'Veiligheid'ingesteld, als een zgn. schaduwcommissievan de genoemde CEB-commissie en boven-dien belast met de taak om de nieuweveiligheidsinzichten in ons land ingang tedoen vinden,In verband met deze taak achtte CUR-com-missie A-16 het gewenst om een 'Veilig-heidsdag' te organiseren, waar de filosofie?nover en de ontwikkelingen van het begrip'veiligheid' op ontwerpers en constructeursovergedragen zouden kunnen worden.Het CUR-bestuur heeft de organisatie vaneen dergelijke studiedag overgedragen aanWat is de waardevan voorschriften?prof.ir.D.DickeIn een gebouw als waar wij nu zijn, voelenwij ons veilig. Na deze constatering kunnenwij ons afvragen, of de mensheid altijd zo'ngevoel van veiligheid heeft gekend. Tege-lijkertijd rijst de vraag, of dat gevoel altijdgerechtvaardigd is.Cement XXII (1970) nr. 10de Betonvereniging. De nieuwe ontwerp"filosofie, waarvan de bedoelde veiligheids"beschouwingen een essentieel onderdeelzijn, beperkt zich echter niet tot betoncon-structies. De nieuwe inzichten hebben na-melijk betrekking op alle soorten civiele enbouwkundige constructies (en hun onder-delen), onverschillig uit welke materialendie constructies zijn samengesteld.De op 7 april jJ. te Utrecht gehouden 'Veilig-heidsdag', met als thema 'Kritische be-schouwing van de ontwerpfilosofie', is danook georganiseerd door de Betonvereniging,in samenwerking met het StaalbouwkundigGenootschap alsmede de Sectie Utiliteits-bouw van het Koninklijk Instituut van Inge-nieurs.Op deze 'Veiligheidsdag', onder voorzitter-schap van BV-bestuurslid ir.L.P.Sikkel, heb-ben drie leden van CUR-commissie A-16een inleiding gehouden.Prof.irDDicke, hoogleraar in de ToegepasteMechanica aan de Afdeling Bouwkunde vande T.H. Delft sprak over de waarde vanvoorschriften, de ontoereikendheid van be-rekeningen en voorschriften, over de con-structeursintu?tie en over de vraag of onzevoorschriften veilig zijn. Hij eindigde metde oproep aan de 'voorschriften-makers' omons tijdig voor te bereiden op ingrijpendewijzigingen en nieuwe ontwikkelingen.Aanvankelijk bouwde de mens op zijn er-varing. Zie bij voorbeeld de eenvoudige con-structie van twee zuilen met daarop eenbalk. De ervaring had geleerd dat zoietsbleef staan.Maar naast die ervaring ging weldra deintu?tie een rol spelen, althans bij hen diewij met recht 'pioniers' kunnen noemen. Zijkwamen tot constructies als die van de graf-ruimten in een grote piramide. Een zeer bij-zondere 'ontdekking' was zonder twijfel deboog. Daarmee zijn inderdaad 'hoogtepunten'in het menselijk bouwen bereikt: gothischebogen, luchtbogen e.d. Hun bijzonderheid is,dat zij werden gebouwd Van materialen dievrijwel uitsluitend druk kunnen opnemen.420Ir.l.Kuipers, lector in de Bouwmaterialen aande Afdeling Weg- en Waterbouw van de T.H.Delft, zette uiteen hoede veiligheid vanverschillende materialen en constructies tevergelijken is. Daarbij maakt hij gebruik vaneen statistische benadering, die hij al jarengeleden in het Stevin-Iaboratorium heeft ont-wikkeld voor de beoordeling van bepaaldehoutverbindingen.Ir.F.K.Ligtenberg, directeur van het InstituutTNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstruc-ties (IBBC-TNO), belichtte op de van hembekende wijze een aantal aspecten van deveiligheidsproblematiek, zoals de kans opbezwijken (zowel door overbelasting alsdoor andere oorzaken) en de evaluatie vanhet risico.De discussies, onder leiding van BV-secre-taris A.M.Witte, ing., maakten duidelijk dater ook in ons land veel belangstelling voorhet onderwerp 'Veiligheid' bestaat, maarleverden tegelijkertijd het bewijs dat er opdit gebied nog heel wat gestudeerd ?nvoorgelicht moet worden alvorens er vaneen algemene aanvaarding der nieuweveiligheidsbeschouwingen sprake kan zijn.Als een bijdrage aan de noodzakelijke voor-lichting bevat dit artikel een samenvattingvan de eerste twee lezingen (prof.Dicke enir.Kuipers). Ir.Ligtenberg's lezing zal in hetkomende novembernummer van Cement wor-den samengevat. Red.In die tijd was een constructie dus 'goed'als deze niet bezweek. Volgens onze be-grippen zal de veiligheidsco?ffici?nt toenongeveer 1,1 zijn geweest.In de loop der eeuwen deed zich bij hetbouwen een verandering voor doordat we-tenschap en onderzoek steeds meer be-tekenis kregen en nieuwe materialen hunintrede deden. Deze ontwikkeling vereisteop den duur een 'vastlegging', zodat menkon lezen wat mogelijk was en wat niet.Dat is misschien altijd wel gebeurd, of-schoon in onze ogen nogal primitief. Hoehet ook zij, met het voortschrijden der ont-wikkeling werd de behoefte aan voorschrif-ten en richtlijnen alsmaar groter.schakels gemiddelde standaard- gemiddelde standaard-sterkte afwijking sterkte afwijking2000 kgf 200 kgf 2000 kgf 150 kgfTabel 2A Bkettingen van gemiddelde standaard- gemiddelde standaard-10 schakels sterkte afwijking sterkte afwijking1700 kgf 120 kgf 1760 kgf 90 kgfTabel 3gemiddelde standaard-afwijkingsterkte kettingen 1700 kgf 120 kgfgewicht blokken 1300 kgf 50 kgfverschil 400 kgf 130 kgf *(* s = V1202+ 502= 130 ** s = Y902+ 50' = 100)BBstandaard-afwijking90 kgf50 kgf100 kgf **1760 kgf1300 kgf460 kgfgemiddeldeZie de samenvatting van ir.Ligtenberg'svoordracht 'Veiligheidsproblematiek; relatievan sterkten, risico en kosten'in het komen-de november-nummer van 'Cement'.~bijv. een per Jaar. Zij zullen het gevolg zijnvan andere oorzaken dan het overschrijdenvan de sterkte door de belasting (bIokge-wicht > kettingsterkte).Die andere oorzaken ;zijn bij voorbeeld:? een verkeerd gebruik van de ketting? iemand gaat in de ketting ;zagener ontstaat brand? er treedt corrosie open;z.Bij het bezwijken of onbrtJikbaar worden vangebotJwen blijken de gevallen van 'normalebretJk' (belasting > sterkte) slechts eenklein deel van de oorzaken te vormen ~.Desondanks hebben onze voorschriftenhoofd;zakelijk betrekking op het voork?menvan breuk door overbelasting. Voor al dieandere oorzaken bestaan in het geheel geenvoorschriften, of er ;zijn zeer tJiteenlopendevoorschriften met een ;zekere 'willekeur',bijv. ten aan;zien van de brandpreventie. c ?DiscontinuOn;ze botJwvoorschriften zijn discontintJ en;zij ;zullen dat misschien wel altijd moetenblijven. Een duidelijk voorbeeld van diediscontintJiteit vinden wij in de TGB. Dehuidige editie dateert van 1955 eri als allesnaar wens verloopt, ;zullen wij hinnenkortover de editie 1970 beschikken. In de afge-lopen 15 jaar was de TGB 1955 een 'star'voorschrift, ofschoon na 1955 de ontwikke-ling niet heeft stilgestaan.Van die ontwikkelfng ;zal pas' in de editie1970 het een en ander zichtbaar worden.In voorgaande Jaren is daar echter nietsvan doorgedrongen, althans niet tot de of"fici?le voorschriften. Dat is wel in de niet"offici?le of semi-offici?le voorschriften ge"beurd. Een bekend voorbeeld hiervan' is de;zgn. 1V2%-regel, die indertijd door de bouw-en woningtoe;zichten van de drie grote ge-Adus minder dan 2000 kgf bedragen. Bij deverwerking van schakels A is de kans opzeer zwakke schakels het grootst, vandaardat zij kettingen met de kleinste gemiddeldesterkte zullen oph:weren (tabel 2).Stel ntJ dat wij aan dergelijke kettingenblokken willen hangen, bijv. ;zgn. statusblok-ken. Stel nu eens dat de veiligheidsco?ffi-ci?nt 1,5 (TGB 1970) wordt betrokken op degemiddelde sterkte van de proefstukken(schakels) dan mag het biokgewicht 2000/1,5= (afgerond) 1300 kg hedragen. In dat ge-wicht zal natutJrlijk ook een zekere spreidingvoorkomen; de betreffende standaardafwij-king stellen wij 50 kg (tabel 3).AZolang de sterkte groter is dan de belasting(= gewicht), zal er niets gebeuren.Indien wij een normale verdeling aannemen,dan iS de kans op bezwijken bij A-kettingen1 : 1000 en bij B-kettingen 1 : 600 000.Als A en B ieder per jaar 100000 kettingenvervaardigen, zal A 100 bretJken per jaarhebben en B een breuk per 6 jaar.Voor de A-kettingen blijkt de veiligheids-co?ffici?nt van 1,5 dus niet juist te . zijn.Indien wij in dat geval het toelaatbare blok-gewicht op 1200 kg stellen, dan vermindertde kans op breuk reeds tot 1 : 30000 (inplaats van 1 : 1000).Uit dit voorbeeld blijkt dUidelijk, dat 'veilig-heid' ~ want daar gaat het hier om! - niethetzelfde is als het delen door een getal,i.c. een veiligheidsco?ffici?nt. Wij ztJllensteeds twee factoren in onze beschotJwingmoeten betrekken, namelijk de belasting ende sterkte, en daarbij dienen wij te letten opde spreiding die in elk van deze twee fac-toren voorkomt.Andere oorzakenIn het voorgaande voorbeeld zijn wij tot deconcltJsie gekomen, dat de B-kettingen bijeen normale verdeling slechts een maal perzes jaar een geval van breuk zuIlenopleve-ren. Het is echter niet onmogelijk dat zichveel meer bretJkgevalien ztJllen voordoen,Tabel 1Let op de spreiding!Het is overigens raadzaam om van veilig-heidsco?ffici?nten evenals van toelaatbarespanningen en gemiddelde sterkten de be-trekkelijkheid in te zien. Een eenvoudigvoorbeeld kan dat verduidelijken.A en B zijn twee fabrikanten van metalenschakels (schalmen). Hun schakels zijn evensterk, d.W.Z. zij bezitten dezelfde gemiddeldesterkte. Maar omdat B iets zorgvuldigerwerkt, bezitten zijn schakels een kleinerestandaardafwijking (tabel 1).Als wij nu kettingen gaan maken, dan heb-ben schakels met een sterkte groter dan2000 kgf en die met een kleinere sterkteeven veel kans om daarin terecht te komen.De gemiddelde sterkte van de kettingen zalZiehier in enkele woorden de voorgeschie-denis van de offici?le bouwvoorschriften,waarmee wij thans te maken hebben. Datzijn de TGB 1955, de GBV 1962 en nogenkele andere, zoals de RVB 1967.GeneraliserendDe bestaande voorschriften zijn in hogemate generaliserend. Zij maken immersnauwelijks onderscheid, want beton = beton,betonconstructies = betonconstructies enstaal == staal. Daarom zal ook een zeersimpele betonconstructie eerst na 3 wekenontkist mogen worden, tenzij er proefkubus-sen zijn gemaakt alsof het om een zeerbelangrijke constructie zou gaan. En daaromook moet bij voorbeeld een kippenhok aanvrijwel dezelfde voorschriften voldoen alseen concertzaal.Het hier bedoelde en alleszins gewensteonderscheid zal alleen worden gemaakt in-dien de bQuwersen de controlerende in-stanties op eigen gezag een sttJk verant-woordelijkheid durven te nemen. In veelgevallen gebeurt dat niet, zoals het volgendepraktijk-geval duidelijk maakt.Op de begane-grond moest een eenvoudigterras worden vergroot. Volgens de inge-diende berekening zOtJ daardoor de 'veilig-heid' van een bestaande balk iets afnemen,namelijk van 1,8 tot 1,76. De betreffendeconstructeur diende daarom een nieuw ont-werp te maken waarin die 'onveiligheid' nietzou voorkomeri. En dan te weten, dat ditzich misschien heeft afgespeeld in een ge-meente, waar hoge woongebouwen met eenveiligheid van 1,6 of nog? minder wordengebouwd!NoodzakelijkDat voorschriften noodzakelijk zijn, zien wijreeds in het wegverkeer, waar zonder voor-schriften een complete chaos zou ontstaan.Het wegverkeer maakt ons trotJwens ookduidelijk, dat een teveel aan 'regels' onge-wenst is.Het is dus goed dat wij over diverse bouw-voorschriften beschikken. Op sommige deel-gebieden zijn er kennelijk nog niet voldoen-de. Denken wij alleen maar aan verschillenin de toelaatbare paalbelasting of in deminimtJm paalwapening tussen verschillendegemeenten. Ook bij het grondmechanischonderzoek blijkt er nog niet voldoende een-heid te bestaan.Cement XXII (1970) nr. 10 421meenten is gegeven voor de berekening vanhoge gebouwen.Toen die regel werd gesteld, was dat be-slist een belangrijke verbetering, die tot eengrotere veiligheid heeft bijgedragen. Maarde ontwikkeling ging door: wij wilden hogerbouwen en ook slanker, en wij wilden ookongewapend beton toepassen. In het beginheeft men ook voor deze gevallen de 11/2%-regel toegepast, maar was dat wel verant-woord?Enkele jaren geleden is er over dit onder-werp uitvoerig gepolemiseerd, voornamelijkin het tijdschrift 'Cement'. Te zelfder tijdis door de GBV-commissie de sub-commis-sie 'Ongewapend beton', ingesteld en dezeheeft in samenwerking met anderen, O.m.CUR-commissie C-1O 'Ongewapend beton',nieuwe voorschriften voor de berekeningvan hoge gebouwen van ongewapend betonopgesteld *. Dat gedetailleerde (niet-offi-ci?le) voorschrift blijkt thans te worden toe-gepast naast de eenvoudige 11/2%-regel.Wanneer het laatste gebeurt, rijst dikwijlsde vraag of dat nu nog wel verantwoord is.'Openheid baart belangstelling'Het maken van voorschriften is beslist geeneenvolJdige zaak; de opstellers ervan staandan ook altijd voor een moeilijke taak. Devoorschriften moeten immers aan verschil"lende eisen voldoen: eenvoud, duidelijk,eenduidig enz. Vandaar dat zij slechts metzeer veel moeite tot stand komen.De gang van zaken bij de totstandkomingvan voorschriften doet enigszins denkenaan die van de parlementaire democratie:'je bent er niet direct bij betrokken, en tochgaat het je aan'. Soms worden wij in degelegeneid gesteld om achter de schermente kijken. Dat is bij voorbeeld een aantaljaren geleden gebeurd bij de introductie Vande Nederlandse vertaling 'Practische Richt-lijnen CEB (Comit? Europ?en du B?ton)'.Op zo'n manier wordt de 'discontinu?teit' inde voorschriften enigszins doorbroken.Steeds meer raken wij ervan overtuigd, dathet zinvol is om tussentijds op de hoogtete worden gehouden. En tegelijkertijd ont-staat het besef, dat er tussentijds wijzigin-gen mogelijk moeten zijn, indien daar be-hoefte aan bestaat.Wij herinneren ons allemaal nog goed, hoede verschijning van de GBV 1962 een soort'chaos' heeft verwekt, voornamelijk door deinvoering van de breukmethode. Dat wasniet nodig geweest en het zal waarschijnlijkook niet meer gebeuren als de nieuwe be-tonvoorschriften worden gepubliceerd. Want'openheid baart belangstelling', in de politiekevenzeer als bij voorschriften!*'Voorlopige Richtlijnen voor constructievewanden van in het werk gestort ongewapendbeton (met toelichting)', bijlage (27 blz.) van'Cement' XX (1968) Nr. 4.Veiligheid bijverschillendematerialen enconstructiesir,J.Kuip~rsv
Reacties