nieuws

Invloed van kunststof in bollenvloeren inderdaad onderschat

bouwbreed Premium 3981

Invloed van kunststof in bollenvloeren inderdaad onderschat

Bij grote temperatuurverschillen kunnen kunststof bollen in betonvloeren inderdaad leiden tot delaminatie. Dat blijkt uit een bacheloronderzoek aan de TU Delft. De bollen kunnen dus een rol hebben gespeeld bij de instorting van de parkeergarage in Eindhoven.

Het onderzoek onderschrijft daarmee de zorgen van werktuigbouwkundig ingenieur Frans Versteeg. Die wees er dit voorjaar in Cobouw op dat de bollen zelf consequent over het hoofd zijn gezien bij alle onderzoeken naar de instorting in Eindhoven. Het hoge dichtheid polyethyleen, hdpe waarvan de bollen zijn gemaakt zet bij opwarming 15 keer sterker uit dan beton. Met een globale berekening liet de gepensioneerd ingenieur zien dat dat krachten tot wel 20 ton per vierkante meter kan opleveren. Meer dan waar de garage op was berekend.  De dakvloer van de parkeergarage werd namelijk gestort bij een temperatuur vlak boven het vriespunt, terwijl hij ten tijde van de instorting tot boven de veertig graden was opgewarmd, door dagenlange zoninstraling. Door al die zachtjes drukkende bollen is de parkeergarage volgens de werktuigkundige misschien wel van binnenuit uit elkaar gedrukt. “Het effect zou op zijn minst onderzocht moeten worden. Betonexperts hebben nu eenmaal weining ervaring met kunststoffen en thermische stress. Veel minder dan werktuigbouwkundigen.”

Voor de afronding van zijn bachelor-studie civiele techniek aan de TU Delft onderwierp Rens van Lierop de suggesties  van Versteeg aan een nader onderzoek. Hij voerde analytische berekeningen uit van de krachten die een bol kan uitoefenen op zijn omgeving. Van Lierop onderschrijft grotendeels de berekeningen van Versteeg en komt tot een drukspanning in het beton door de bollen van 0,45 N/mm2.  Daarnaast  modelleerde hij ook een stukje bollenvloer in een eindige elementenprogramma en keek wat er gebeurde als de temperatuur tot zo’n 40 graden stijgt. Die exercitie liet eenzelfde beeld zien. Er bleek lichte delaminatie op te treden van de prefab onderlaag en het in het werk gestortte beton bovenop. Het effect bleek groter bij een gladde onderlaag, zoals bij platen van zelfverdichtend beton dat niet is opgeruwd.

Het kan het laatste zetje zijn geweest in Eindhoven

Het effect is volgens het onderzoek niet zo groot dat de vloer spontaan zal instorten, maar de uitzettende bollen kunnen volgens Van Lierop de parkeergarage in Eindhoven wel het laatste zetje hebben gegeven. Om dat vast te stellen zijn praktijkproeven nodig in het laboratorium.

Van Lierop kreeg een 9 voor zijn onderzoek en begint nu aan zijn maststerstudie Building Engineering. Toen hij zijn cijfer op zak had stuurde hij zijn scriptie naar de medewerkers van TNO en Hageman die eerder onderzoek deden naar de instorting in Eindhoven.

Zowel TNO als hoogleraar Simon Wijte van  bureau Hageman benadrukten in reactie dat de warmte die vrijkomt bij het uitharden van beton, de hydratatiewarmte een veel grotere rol heeft gespeeld dan blijkt uit de analyse van Van Lierop. Op basis van metingen die BAM tijdens de bouw liet uitvoeren zou de temperatuur kort na het storten rond de 20 graden hebben gelegen. Het temperatuurverschil tussen moment van storten en moment van bezwijken van de parkeergarage zou daarmee dus veel lager liggen. Bij 20 graden temperatuurverschil in plaats van 40 zou er volgens het model van Van Lierop geen schade meer optreden.

Beiden wezen er ook op dat de wanddikte van de bollen in werkelijkheid dunner was dan Van Lierop veronderstelde. In plaats van 5,6 mm zou de gemiddelde waarde eerder liggen rond de 3 mm. Daarmee zouden de bollen bij uitzetting navenant minder kracht op hun omgeving uitoefenen. Ook  de kans op uitknikken van de bollen is daarmee groter, hoewel dit effect in Eindhoven niet is waargenomen.

 

 

Nieuwe bollenplaten liggen klaar voor de nieuwe poging om een parkeergarage te bouwen bij Airport Eindhoven. Ditmaal zijn ze niet afkomstig van Bubbledeck maar van Cobiax. Foto: Bert Jansen

Van Lierop gaat er door de aanvullende informatie vanuit dat de uitzetting van de bollen in Eindhoven toch geen rol heeft gespeeld.  Want er valt ook nog wel wat af te dingen op de manier waarop hij een stukje bollenvloer bouwde in het eindige elementenprogramma Diana. In de tien weken dat hij aan zijn onderzoek werkte moest hij zich eerst de beginselen van het complexe programma eigen maken. Specialisten bij ingenieursbureau’s werken soms al twintig jaar met Diana en kennen alle ins en outs ervan, inclusief de valkuilen bij het bouwen van het model.  De student kon bovendien zijn model niet valideren aan de hand van praktijkproeven waarin de interactie tussen kunststof en beton zijn gemeten. Voor zover hij weet zijn er nooit onderzoeken uitgevoerd waarmee hij zijn model zou kunnen valideren.

Het blijft een onbegrepen factor die een praktijkproef rechtvaardigt

Wat voor de jonge constructeur overeind blijft is dat uitzettende kunststof een nog onbegrepen factor is bij bollenvloeren. Dat rechtvaardigt nog steeds een praktijkproef. Hij voelt zich niet geroepen om die zelf uit te voeren en er ook het eindonderzoek voor zijn masterstudie aan te wijden. “Misschien is er een nieuwe bachelor-student die daar zijn tanden in wil zetten. Praktijkproeven zijn natuurlijk wel erg duur”, waarschuwt hij.

Frans Versteeg wacht nog steeds op overtuigende feiten en onderzoeksresultaten. Alleen die kunnen hem overtuigen dat kunststof geen rol heeft gespeeld in Eindhoven. Hij zou de temperatuurcurves rondom het storten die BAM liet maken graag eens zelf zien. Die zaten namelijk niet in de bijlagen van de rapporten.

Dat de temperatuur in de betonvloer daadwerkelijk twintig graden bedroeg waagt hij te betwijfelen. “Op de dagen na de stort was de lucht helder. De uitstraling van een heldere hemel kan zomaar  -50 graden bedragen. De vloer zal echt razendsnel zijn afgekoeld en de bollen kregen echt de kans niet om tot 20 graden op te warmen. Op veel plaatsen bevindt zich namelijk slechts 4 centimeter beton tussen de bollen.”

De epoxy-hars rondom versterkingsankers hebben eenzelfde desastreus effect

Veel van de ankers die nu worden aangebracht om de zwakke voegen te versterken stellen de werktuigbouwkundige ook niet gerust. Ze zijn vaak omhuld met epoxy-hars. Net als de hdpe van de bollen zet dat veel sterker uit dan het beton, waardoor extra spanningen worden geintroduceerd. Over de bollenankers waarmee gebouw X in Zwolle wordt versterkt maakt hij zich helemaal zorgen. Die bollen worden gevuld met krimparme mortel waarna een ankerstang op spanning wordt gedraaid.

Versteeg heeft zijn bevindingen begin dit jaar al gestuurd naar de Onderzoeksraad voor Veiligheid. Hij heeft ook een mondelinge toelichting gegeven aan de onderzoekers.  Of de raad iets met zijn bevindingen heeft gedaan, weet hij niet.

 


 

Onderzoeksraad is bijna klaar

De Onderzoeksraad voor Veiligheid sloot woensdag de inzage-fase af van haar onderzoek naar de instorting in Eindhoven. In die fase krijgen alle betrokkenen inzage in het concept-rapport en kunnen commentaar geven. Met het verwerken en wegen van het commentaar zijn de onderzoekers volgens een woordvoerder van de raad nog een paar weken zoet. Begin oktober worden de resultaten gepubliceerd.

 

 

Reageer op dit artikel