nieuws

Veiligheid constructies is essentieel in ontwerp-, uitvoering- en gebruiksfase Instortingen buitenland Integrale veiligheidsbeschouwing

bouwbreed Premium

De afgelopen maanden werd de (bouw-)wereld regelmatig opgeschrikt door instortingen van daken, waarbij vele slachtoffers te betreuren vielen. Frans van Herwijnen is van mening dat bepaalde constructies robuuster dienen te worden uitgevoerd, dat door de gebouweigenaren een constructeur voor inspectie en advies moet worden ingeschakeld en dat er specifiek aandacht moet uitgaan naar de aanwezigheid van noodafvoeren bij oudere platte lichte dakconstructies.

In Nederland zijn in november 2005 tientallen daken ingestort na hevige sneeuwval in Twente en Brabant. Gelukkig zijn hierbij geen slachtoffers gevallen. De bouwwereld heeft direct gereageerd op instortingen die al eerder plaatsvonden in Nederland (parkeerdek Motel Tiel, balkons Maastricht en toneeltoren Hoorn) door het instellen van een breed georiënteerde CUR-commissie �Leren van instortingen�. Deze commissie heeft diverse concrete instortingen en calamiteuze schades beschouwd en is op basis daarvan tot voorlopige conclusies en aanbevelingen gekomen. De inzichten geven richting aan vervolgacties om te komen tot een kwaliteitsverbetering van de gehele bouwsector.

Uit onderzoek van VROM-Inspectie in 2004 naar aanleiding van instortingen van daken door wateraccumulatie is gebleken dat ruim 6.000 platte daken van openbare gebouwen met een lichte draagconstructie gevoelig waren voor wateraccumulatie. Bij 1.500 daken werd nader onderzoek verricht en bij de helft daarvan bleek sprake te zijn van instortingsgevaar.

De ONRI heeft een werkgroep van deskundigen geformeerd, waarin ook ABT participeert, die tot de conclusie is gekomen, dat de veiligheid van lichte dakconstructies niet onder alle extreme weersomstandigheden een vanzelfsprekendheid is. VROM- Inspectie onderzocht de recente instortingen van daken in Twente en Brabant weer met een eigen werkgroep van deskundigen. Als ABT pleiten wij voor bundeling van het onderzoek naar instortingen in één onafhankelijke nationale commissie. De Onderzoeksraad voor Veiligheid (OvV) onder voorzitterschap van prof. mr. Pieter van Vollenhoven richt zich tot op heden vooral op de transportsector en defensie, maar wil haar onderzoeksveld verder uitbreiden en zou daarmee die onafhankelijke commissie kunnen worden. Recent is een onderzoek gestart naar het loslaten van gevelplaten bij een aantal gebouwen, waarmee de OvV haar eerste stap in de bouwwereld heeft gezet.

Criterium voor het doen van onderzoek door de OvV is in hoeverre uit een voorval lering kan worden getrokken en daarop aanbevelingen voor maatregelen ter vergroting van de veiligheid kunnen worden gebaseerd. De ingestorte projecten hebben een aantal gemeenschappelijke kenmerken: het betreft in alle gevallen platte of flauw hellende daken; het betreft lichte draagconstructies (staal of hout) en de instorting trad op na zware regen- of sneeuwval.

Lichte draagconstructies worden gekenmerkt door een lage permanente belasting ten opzichte van de veranderlijke belasting. Voor de permanente belasting geldt een belastingfactor van 1,2. Dit betekent een in absolute zin beperkte marge van 20 procent op de permanente belasting. De veranderlijke belasting op platte daken bestaat uit wind-, water- en sneeuwbelasting. De windbelasting geeft opwaartse zuigkrachten en ontlast daarmee de neerwaartse permanente belasting. Windbelasting is voor platte daken dus niet maatgevend. De waterbelasting moet bepaald worden volgens de nieuwe NEN 6702 (Belastingen en vervormingen) en NPR 6703 (Wateraccumulatie). Voor de sneeuwbelasting moet worden uitgegaan van 0,56 kN/m2, overeenkomend met een sneeuwlaag van 35 cm met een dichtheid van 2 kN/m3. (Bij sneeuwophoping gelden uiteraard hogere belastingen). De hoofdliggers van het dak worden hierop berekend. De dakplaten worden berekend op een veranderlijke belasting die genormeerd is op 1,0 kN/m2, voor een oppervlak van maximaal 10 m2.

Voor veiligheidsklasse 3 (kantoorgebouwen en scholen) wordt een belastingfactor van 1,5 gehanteerd voor de veranderlijke belasting. Bij bedrijfsgebouwen (veiligheidsklasse 2) mag deze factor teruggebracht worden tot 1,3. Daarbij kan de belastingfactor nog verder gereduceerd worden in verband met de tijdsduur. Uiteindelijk kan dit resulteren in een totale belastingfactor van 0,87 x 1,3 = 1,13. Bij het dak van een bedrijfshal met een permanente belasting van 0,40 kN/m2 en een sneeuwbelasting van 0,56 kN/m2 (dat wil zeggen voorzien van voldoende afschot, zeeg en noodoverlopen) bedraagt het verschil tussen de karakteristieke waarde van de belasting en de rekenwaarde dan 0,16 kN/m2. Een geringe marge, die helemaal verdwijnt wanneer de constructeur geen rekening heeft gehouden met extra belastingen aan/op het dak ten gevolge van installaties, en/of lokale plasvorming van regenwater (N.B. 0,16 kN/m2 = een waterhoogte van 16 mm).

Wanneer het niet regent of sneeuwt moeten daken alleen maar de permanente belasting dragen. Pas bij regen- of sneeuwval worden platte daken op de proef gesteld. Dit verklaart, waarom veel daken pas bij extreme weersomstandigheden blijk geven over onvoldoende draagkracht te beschikken.

Waarschuwingsplicht

Platte daken die zijn gebouwd op basis van de oude TGB 1972 waren vaak niet voorzien van noodafvoeren. Deze zorgen er voor dat de waterbelasting op het dak niet te groot wordt als de hemelwaterafvoeren door bladeren zijn verstopt. In de TGB 1972 was geen bepalingsmethode gegeven voor het belastingsgeval �wateraccumulatie�.

Gezien een aantal ingestorte platte daken door wateraccumulatie is in 1980 door het Staalbouwkundig Genootschap de publicatie �Het beoordelen van platte daken op wateraccumulatie� uitgegeven. In deze publicatie wordt gewezen op de noodzaak van noodafvoeren en is een rekenkundige benaderingsmethode opgenomen voor wateraccumulatie.

Gezien deze publicatie en overige nadien verschenen artikelen in vaktijdschriften mag worden verwacht dat ieder zorgvuldig handelend en met normale vakkennis uitgerust adviseur, architect of gespecialiseerd aannemingsbedrijf op de hoogte is van de problematiek van platte daken met betrekking tot wateraccumulatie. Het fenomeen wateraccumulatie is niet pas onderkend na de instorting van het dak van de IKEA- vestiging te Amsterdam in 2002. Uit een aantal arbitrages blijkt dat adviseurs en architecten, afhankelijk van feiten en omstandigheden, (mede)aansprakelijk worden gehouden voor het instorten van platte daken met een groot oppervlak, omdat zij bij een intensieve inspectie van de daken hebben verzuimd op te merken dat deze niet waren voorzien van noodafvoeren. Er geldt dus een waarschuwingsplicht om de eigenaar te attenderen op b.v. de noodzaak van nadere voorzieningen of (constructief) onderzoek. Argumenten als “kennelijk waren de afvoeren verstopt” of “het project is gebouwd volgens de toen geldende voorschriften” gaan niet op.

Voorschriften

De vraag doet zich voor of de dakbelastingen (water en sneeuw) zoals voorgeschreven in NEN 6702 (Belastingen en vervormingen) moeten worden verhoogd, ter voorkoming van calamiteiten. Naar onze mening moet de verhoging van de veiligheid niet worden gezocht in verhoging van de belastingen, maar eerder in een gezond constructief ontwerp, een zorgvuldige uitvoering en een verantwoordelijk beheer van met name lichte dakconstructies. In alle gevallen heeft de constructeur de vrijheid om, indien hij dit noodzakelijk acht, hogere belastingen lokaal of over het hele dakoppervlak te rekenen. Dit doet hij dan op basis van zijn eigen verantwoordelijkheid en vakmanschap, waarbij steeds de normen de ondergrens bepalen. Vaak gaat het hier om zaken die normtechnisch niet zijn voor te schrijven omdat ze te specifiek zijn voor een bepaald geval.

De gebruiksvriendelijkheid van de voorschriften, die met de komst van het Bouwbesluit en de Eurocodes bepaald niet verbeterd is, vraagt om heldere, eenduidige en algemeen toepasbare regels. Wij willen hier nog eens nadrukkelijk stellen, dat naar onze mening correcte toepassing van de voorschriften niet automatisch leidt tot een goed constructief ontwerp.

Over één ding zijn alle deskundigen het eens: Er is altijd sprake van een samenspel van factoren en omstandigheden die een rol spelen bij een instorting. Bij alle door de CUR- commissie onderzochte instortingen in Nederland was sprake van fouten in het ontwerp en/of de detaillering. Overbelasting door wateraccumulatie of extreme sneeuwval maken deze fouten manifest.

Opvallend is dat ook beperkt of géén onderhoud en de levensduur van de constructie na een instorting door direct betrokkenen in de media als mogelijke oorzaak worden genoemd. Als ABT pleiten wij voor een integrale veiligheidsbeschouwing voor de totale keten ontwerp – uitvoering – gebruik, zoals hierna toegelicht, om de kans op instortingen te minimaliseren.

Noodafvoeren

In de ontwerp- en uitvoeringsfase houden constructeurs en uitvoerende partijen zich intensief bezig met de constructieve veiligheid. De normen schrijven belastingen voor die met een aanvaardbaar kleine kans onder extreme omstandigheden overschreden kunnen worden. Een constructie zonder reservedraagvermogen zal daarbij bezwijken, een constructie die robuust is en voldoende redundancy heeft, zal langer standhouden. Een gebouweigenaar of facility manager moet deze extreme omstandigheden (storm, hevige regenval, zware sneeuwval) onderkennen en passende voorzorgsmaatregelen treffen. Hiertoe hoort zeker ook inschakeling van een constructeur voor inspectie en advies. Met name geldt dit voor gebouwen met lichte dakconstructies.

Het onderhoud van constructies houdt in dat constructieve onderdelen zorgvuldig geïnspecteerd moeten worden om er zeker van te zijn dat de sterkte van de constructiematerialen, die is aangehouden bij het oorspronkelijke ontwerp, nog steeds gehaald wordt (De delaminatie van de houten spanten van de IJshal in Bad Reichenhall had door zorgvuldige inspectie op tijd gesignaleerd kunnen worden.). Specifiek aandacht behoeft het beoordelen van oudere platte lichte dakconstructies op de aanwezigheid van noodafvoeren, die er voor zorgen dat er geen wateraccumulatie kan ontstaan in geval van verstopte hemelwaterafvoeren.

Prof.ir. Frans van Herwijnen, ABT adviseurs in bouwtechniek, Huissen

f.herwijnen@wxs.nl

– -5 december 2005: instorting dak zwembad in Tchoesovoï in de Oeral (14 doden);

– -2 januari 2006: instorting dak ijsbaan Bad Reichenhall in Beieren (15 doden);

– -29 januari 2006: instorting dak beurshal Chorzov bij Katowice in Polen (65 doden);

– -23 februari 2006: instorting dak markthal in Moskou (66 doden).

Ontwerpfase

l Constructies moeten zo ontworpen worden dat er bij bezwijken van een onderdeel andere onderdelen zijn die na herverdeling van krachten met een eventueel gereduceerde veiligheidsmarge de belasting kunnen afvoeren. We spreken over redundancy en hebben het dan met name over tweede draagweg principes. Uiteraard geldt dit alleen voor onderdelen waarbij een reële mogelijkheid aanwezig is dat deze kunnen bezwijken onder extreme omstandigheden.

l Constructie-elementen en hun verbindingen moeten fors of robuust zijn, zodat bij kleine gebreken daaraan niet direct de grens van het draagvermogen bereikt wordt. We spreken daarbij over robustness van constructies. (Voor ingewijden: houd een unity-check < 0,90 aan!).

l Een constructie is zo sterk als zijn zwakste schakel. Door een risico- analyse van het constructief ontwerp moeten deze �gevoelige onderdelen� van de constructie geïdentificeerd worden, indien mogelijk verbeterd en anders bijzondere aandacht krijgen tijdens de uitvoering en in de gebruiksfase.

Uitvoeringsfase

l Het bewaken van de uitwerking van het constructief ontwerp en de controle op de uitvoering daarvan door de hoofdconstructeur; dit betekent een toename van de werkzaamheden en verantwoordelijkheden van de hoofdconstructeur.

l Bijzondere aandacht besteden aan �gevoelige onderdelen� van de constructie.

l Wijzigingen tijdens de uitvoering zoveel mogelijk voorkomen en in voorkomend geval zorgvuldig beoordelen welke gevolgen een constructieve of bouwkundige wijziging heeft op de betreffende gebouwonderdelen en de wijziging verwerken op de overzichtstekeningen van de hoofddraagconstructie.

l Bij oplevering van de constructie (c.q. het project) een �Facility Managers Checklist� verstrekken, waarin de regelmatig te inspecteren kritische constructieonderdelen en hun verbindingen worden aangegeven.

Gebruiksfase

l op basis van de �Facility Managers Checklist� regelmatig kritische onderdelen (laten) inspecteren door ter zake deskundigen.

In geval van extreme omstandigheden (plasvorming en dikke sneeuwlaag) bij lichte platte daken direct een inspectie laten uitvoeren door een constructeur, waarbij deze moet vaststellen of de water- of sneeuwbelasting significant is, of er zichtbare tekenen van overbelasting zijn, zoals doorbuiging of torsie van liggers, welke maatregelen genomen moeten worden om overbelasting tegen te gaan en hoe de constructie eventueel gestut kan worden.

l door het later toevoegen van dakisolatie, zal sneeuw en ijs minder snel smelten en accumulatie van sneeuw kunnen optreden. Sneeuw blijft ook langer liggen. De soortelijke massa van sneeuw varieert van 1,0 kN/m3 (verse sneeuw) tot 4,0 kN/m3 voor compacte sneeuw van enkele dagen. Inspectie door een constructeur is in dergelijke gevallen van belang.

Zichtbare ravage na instorting dakconstructie van de beurshal bij Katowice (Polen).Foto�s: WFA Reuters

Instorting IJshal Bad Reichenhall, ongeveer 130 km ten zuiden van München.

Reageer op dit artikel