nieuws

Een sterke pleister voor de breedplaatvloer

bouwbreed 1773

Een sterke pleister voor de breedplaatvloer

Tegen de intuïtie van menig constructeur in, zijn verlijmde koolstofstrips volgens de ingenieurs van ABT prima in staat een breedplaatvloer te versterken. De proefstukken in de testbank bezweken bij een drie keer hogere belasting dan die van de beruchte parkeergarage in Eindhoven. En dat gebeurde ver uit de buurt van de voeg.

Het is een verleidelijk perspectief: koolstofstrips aan de onderkant plakken over de naad van een verdachte breedplaatvloer. En verder vrijwel niets doen. Niet boren, niet hakken, niet injecteren, alleen die strips aanbrengen over de voeg. Als een soort pleister over een wond.

Net zoals dat bij bruggen en viaducten sinds een jaar of vijftien succesvol gebeurt. Daar is koolstof lijmwapening uitgegroeid tot een beproefde techniek, die door een reeks erkende bedrijven of applicateurs in praktijk wordt gebracht. Van alle beschikbare versterkingsmethoden die tot nu toe zijn ontwikkeld voor de breedplaatvloeren, lijkt dit de meest elegante. De vloer moet ter plekke goed geschuurd worden, de hechtsterkte bepaald met een proefje, maar verder hoeft er niet veel te gebeuren.

De methode ligt niet direct voor de hand erkennen Mark Verbaten en Rudi Roijakkers van ABT. In dat opzicht begrijpen ze de aarzeling bij de methode die Simon Wijte van bureau Hageman uitsprak vanaf het moment dat de breedplaatkwestie losbarstte. Want koolstofstrips zijn weliswaar fenomenaal sterk; de lijm waarmee ze onder het beton worden geplakt is niet goed in het opnemen van de normaalkrachten, haaks op het oppervlak. Schuifkrachten vormen geen enkel probleem, maar die afpelkrachten, daar leek koolstofverlijming niet tegen opgewassen. En daar leek het in de breedplaatkwestie juist voor een belangrijk deel om te gaan.

Koostofstrip werkt als een soort trekband die de breedplaat terugduwt

Na ruim anderhalf jaar modelleren en beproeven weten ze bij ABT dat het subtieler ligt. Die lijm wordt nauwelijks op zo’n ongunstige manier belast. Technisch directeur Roijakkers: “Het effect van een goed verlijmde koolstofstrip is dat die een soort trekband vormt, die de breedplaat terug omhoog duwt als die loskomt van het stortbeton. Dat bleek al gauw in de computersimulaties die we uitvoerden met het programma DIANA.”

Technisch directeur Rudi Roijakkers van ABT

Naarmate ze het computermodel verfijnden pakten de simulaties steeds veelbelovender uit. Toen kwam het moment dat ze besloten om proefstukken te vervaardigen voor tests in het laboratorium van de TU Eindhoven. De proefstukken waren precies zo vormgegeven en gedimensioneerd als die waarmee in hetzelfde lab eerder de oorzaak van de instorting van de parkeergarage in Eindhoven werd achterhaald. Zo konden de meetgegevens goed worden vergeleken.

Bij het lab-onderzoek bezweken die proefstukken al net zo laat als op het computerscherm. Ondanks het feit dat de onderzoekers tussen de breedplaat en de stortlaag een folie hadden aangebracht. Er was dus niet een beperkte aanhechting tussen de twee lagen van de vloer. Er was geen enkele aanhechting. De schuifkrachten konden niet via het scheidingsvlak worden overgedragen.

De bezwijkproef verliep vrijwel wel synchroon aan de simulatie (rechts).

Verbaten laat een montage-filmpje van de simulatie en de praktijkproef zien, die exact synchroon lopen. Twee dingen vallen op. Het eerste is de kracht waarbij de vloer bezweek. Die was met 300 kN drie keer zo hoog als de kracht waarbij de proefstukken voor Eindhoven bezweken. Maar opvallender is dat de vloer niet bezwijkt op de voeg tussen twee platen, maar ver daar vandaan, tot achter de koolstofstrips. Hij bezwijkt daar op dwarskracht en niet op afschuiving. En daarmee is het probleem volgens de specialist koolstof lijmwapening effectief getackled. “Het betekent dat de strips de functies van de koppelstaven effectief overnemen. Het kritische punt is niet langer de voeg waar een moment over staat, maar een gebied ver daar vandaan; een zone waarover geen enkele twijfel bestaat. Dat betekent dus dat de versterkingsmethode voldoet.”

Infrezen koolstofstrips bleek niet nodig

Dat opvallende resultaat werd uiteraard niet in één rechte lijn bereikt, maar was de uitkomst van een uitvoerige zoektocht afgelopen anderhalf jaar. In eerste instantie is gedacht aan koolstofstrips die ingefreesd zouden worden in de breedplaatschil. Hierbij zou de verbinding minder last hebben van het ‘afpel-effect’ van de lijmwapening ter plaatse van de naad. De lijmwapening kon volgens Verbaten echter slechts een beperkte doorsnede hebben, omdat de sleuven niet te diep gefreesd konden worden om de bestaande wapening niet te onderbreken. De stijfheid van de verbinding bleek echter onvoldoende. Daarnaast zou de uitvoering gepaard gaan met veel herrie en stof.Al zoekende en optimaliserend kwamen ze op de huidige methode waarbij de strips dus compleet onder de vloer worden geplakt, die eerst is opgeschuurd en gereinigd en waarop een snelle hechtproef is uitgevoerd. Dat levert volgens de constructeurs een heel werkbaar resultaat op. Zowel de berekeningen als de beproevingen tonen aan dat de lijmwapening de breedplaatschil tegen het opstortbeton aanduwt. Dit verhoogt de capaciteit van de verbinding.

Digitaal armpje drukken voor constructeurs

Hoe betrouwbaar een computersimulatie uitpakt hangt sterk af van hoe een digitaal model is opgebouwd en met wat voor data het wordt gevoed. Bij ABT pretenderen ze meesters te zijn op dit vlak. In de constructeurswereld worden af en toe wedstrijden uitgeschreven om de voorspellende waarde te beproeven. Een soort digitaal armpje drukken voor constructeurs. Bij een recente balk-contest tijdens een internationale DIANA users-conferentie in Trondheim, deed ABT met twee inzendingen mee. Bij de wedstrijd moesten constructeurs het bezwijken van een betonnen ligger onder een puntlast voorspellen. De ligger was nogal ongewoon opgebouwd: aan één kant was hij gewapend met beugels, aan de andere helemaal niet. Nadat de ligger in het lab tot bezwijken was gebracht bleek dat de simulaties van ABT de grootste voorspellende waarden hadden. Ze werden respectievelijk eerste en tweede bij deze internationale prijsvraag. Vergelijkbare voorspellende simulatietechnieken past ABT toe bij het ontwerp van aardbevingsbestendige gebouwen en windturbinefundaties en bij de breedplaatvloeren.

Na de eerste veelbelovende laboratoriumproef werd er in twee vervolgproeven gevarieerd met het aantal en de lengte van de koolstofstrips, om tot een optimaler ontwerp te komen. Een van de proefstukken was voorafgaand aan de versterking met de lijmstrips eerst al flink voorbelast. De proeven worden uitgevoerd in nauwe samenwerking met BAM en toeleverancier S&P. Bij het laatste van de vier proefstukken dat nu nog over is worden de strips in belaste toestand aangebracht. Dat komt nòg dichter in de buurt van hoe het er in de praktijk aan toe zal gaan.

Maar wat Rooijakkers en Verbaten betreft zijn de resultaten ook nu al overtuigend genoeg om de methode meteen toe te passen. Samen met betonreparatiebedrijf Balm gaan ze de techniek uitproberen in het pand in Lelystad dat het Rijksvastgoedbedrijf ter beschikking stelt. Dat moet na de zomer van start gaan. Het gaat bij die proef overigens vooral om het vaststellen van de hinder die de verschillende typen versterkingsmethoden met zich meebrengen.

Iedereen kan nu direct aan de slag met koolstof verlijmen

Volgens Roijakkers hoeft geen opdrachtgever te wachten op de uitkomst daarvan om met koolstof lijmwapening aan de slag te gaan. “ In overleg met bouw-en-woningtoezicht en de constructeur van een opdrachtgever zal dit in veel gevallen als een verantwoorde versterkingsmethode uit de bus komen. Daarvoor zijn de uitkomsten van anderhalf jaar onderzoek overtuigend genoeg. We kunnen voor iedere situatie de versterkte naad in het computermodel controleren. En tegelijkertijd moet je ook zo reëel zijn om te stellen dat het nooit de enige oplossing zal zijn. Soms zul je toch een bollenanker of een andere versterkingsmaatregel moeten aanbrengen. Al was het maar omdat je soms, vanwege leidingen en niet bij een stuk vloer kunt komen om het te schuren en voor te behandelen. Soms zal de uitkomst zijn dat partijen kiezen voor een combinatie van technieken. Omdat er niet één weg is naar Rome. Maar wij verwachten dat koolstof lijmwapening hoe dan ook een grote vlucht gaat nemen bij de versterking van zwakke breedplaatvloeren. Net als in de bruggenbouw afgelopen vijftien jaar is gebeurd. De markt keek daar even de kat uit de boom, maar toen er voldoende projecten waren uitgevoerd, ging iedereen overstag. “

 

Mark Verbaten

 

De kloof tussen theorie en praktijk

De vraag hoe representatief de nieuwe rekenregels zijn voor de praktijk, ontwijken ze bij ABT behendig. “Wij hebben niet het grote onderzoek uitgevoerd en overzien in dat opzicht niet het hele gebied”, stelt technisch directeur Rudi Roijakkers. “De nieuwe rekenregels van bureau Hageman en het aangepaste stappenplan vormen de nieuwe werkelijkheid waarmee we te maken hebben. Binnen groter verband van de beroepsvereniging VN Constructeurs en binnen de adviescommissie van het ministerie is voldoende hoor- en wederhoor georganiseerd, waardoor wij ons niet opnieuw over die vraag”gaan buigen.” In een recent interview in Cobouw veegde CBB-directeur Pieter Plass de vloer aan met de theoretische benadering waarmee in Nederland de breedplaatkwestie wordt aangepakt. Vloeren die niet aan de rekenregels blijken te voldoen, doorstaan volgens hem proefbelastingen in de praktijk vaak met glans.

Proefbelasten kan volgens de aangepaste rekenregels nog altijd, hoewel het stappenplan het afraadt wanneer de belasting dicht in de buurt komt van de kritische grens van de constructie. ABT heeft tot nu toe nergens proefbelastingen uitgevoerd bij de projecten waar het bij betrokken was. Ook niet bij Gebouw X in Zwolle, dat na het losbarsten van de breedplaatkwestie bijna een jaar buiten gebruik was. Na lang studeren en proberen bracht Kreeft Betonrenovatie daar uiteindelijk bollenankers aan. Daarbij werden de bollen rondom de naad gevuld met krimparme mortel dat houvast bood voor een anker dat door het gat werd gestoken dat voor de injectie was geboord.

 

Reageer op dit artikel