1

2.1.1 INTRODUCTION & PROPERTIES

Masonry structures

Ir. R.A.J.M. Mom

2.1.1 INHOUD

2.1.1• NEN<->Eurocode• Eurocode 6• Inleiding in Eurocode• Metselsteen• Metselmortel• Metselwerk• Materiaaleigenschappen• Druksterkte

WAT IS ER?

• Maart 2010 invoering EUROCODE• ONTWERP NPR 9096

• April 2012 ingevoerd • September 2012

• 1996-2 & 1996-3 in gebruik• NPR9096

• September 2014• 1996-1-1:2013 in gebruik, NB 2012

TGB’S EN NPR’S

• TGB’s worden wel verkocht maar NIET onderhouden. (status vervallen)

• NPR 6791:2009 nl - Steenconstructies - Eenvoudige ontwerpregels, gebaseerd op NEN 6790:2005; vervallen vervangen NPR 9096

NPR-GELUID

• NPR 5070:2005 nl - Geluidwering in woongebouwen - Voorbeelden van wanden en vloeren in steenachtige draagconstructies;

• Status definitief

CUR46 Diafragmawanden in baksteenmetselwerk

61Het voegen van metselwerk-nieuwe ??????

71Constructieve aspecten bij ontwerp, berekening en detaillering van gevels in metselwerk

73 Stabiliteit van steenconstructies

82Beheersing van scheurvorming in steenconstructies

SBRCUR• Publicatie 629.12

Constructieve Veiligheid bestaande metselwerk buitenspouwbladen• Publicatie 620.11

Constructieve Veiligheid van Gevels• Publicatie 614.09

Duurzame veiligheid van metselwerk• Publicatie 551.06

Gevels van Prefab Metselwerk• Publicatie 638.13

Prestatie-eisen Gevelmw Resultaatgericht Samenwerken

EC’S MATERIALEN ENNEN-EN 413 en

Specificaties voor metselcement

771 en Specificaties voor metselstenen

772 en Beproevingsmethoden voor metselstenen

KOMO EN

EC’S MATERIALEN ENNEN-EN 845 en

Specificaties voor hulpstukken voor metselwerk

846 en Beproevingsmethoden voor hulpstukken voor metselwerk

998 en Specificatie voor metselwerk ; deel2 : metselmortel

1015 en Beproevingsmethoden voor metselwerk ; deel4 : schuifsterkte t.p.v. dampdichte laag

EC6

NEN EN 1996-1-1NEN-EN 1996-1-1+A1:2013 NLEUROCODE 6: ONTWERP EN BEREKENING VAN CONSTRUCTIES VAN METSELWERK – DEEL 1-1: ALGEMENE REGELS VOOR CONSTRUCTIES VAN GEWAPEND EN ONGEWAPEND METSELWERK

NEN EN 1996-1-2NEN-EN 1996-1-2+C1:2011 NLEUROCODE 6: ONTWERP EN BEREKENING VAN CONSTRUCTIES VAN METSELWERK – DEEL 1-2: ALGEMENE REGELS – ONTWERP EN BEREKENING VAN CONSTRUCTIES BIJ BRAND

OVERIG1996-2+C1 Ontwerp, materiaalkeuze

en uitvoering van constructies van metselwerk

1996-3+C1 Vereenvoudigde berekeningsmethoden voor constructies van ongewapend metselwerk

NPRNPR 9096-1-1:2012 Steenconstructies -

Eenvoudige ontwerpregels, gebaseerd op NEN-EN 1996-1-1+C1 (inclusief nationale bijlage)

BENODIGDE NORMEN

• NEN-EN 1996-1-1• Nationale Bijlage 1996-1-1

• NEN-EN 1996-1-2• Nationale Bijlage 1996-1-2

• NPR 9096-1-1

TOEGEPASTE LITERATUUR

• Leveranciers• Europese Eurocode website• Nationale Eurocode website• Kenniscentra (internationaal)

TOEGEPASTE LITERATUUR

• Eurocode websites• http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/• http://www.eurocode6.org/

TOEGEPASTE LITERATUUR

• (Losse)Leveranciers• Wienerberger• Silka/Xella/Ytong• Calduran=bouwtechniekonline=Caliber

• [calduran handboek voor constructeurs]

• murfor.bekaert.com

TOEGEPASTE LITERATUUR

• Kenniscentra• www.knb-baksteen.nl• www.nemo.nl• www.stapelbouw.net• www.baksteen.be• www.bouwtechniekonline.nl• www.brick.org.uk

TOEGEPASTE LITERATUUR• Presentaties online

• eurocodes.jrc.ec.europa.eu• 1996-3• Unreinforced masonry[1996-3]• Etc….List publications 1996

• www.pg.gda.pl/cure/docs/eurocodes/prof_ramm.pdf

INTRODUCTIE OP EUROCODE 6• NEN EN 1996 : Design Principles

• Duurzaamheid (durability)• Grenstoestanden:

• Veiligheid (ultimate);• Gebruik (servicability);

• Gebaseerd op partiele veiligheidsfactoren

LANDELIJKE INVULLING NDP’S

z.o.z. NB2011:CC1 1,5

NL_NATIONALE BIJLAGE(1996-1-1:NB1)

2.4.4 BRUIKBAARHEIDSGRENSTOESTANDEN

• De waarde van γM moet gelijk aan 1 zijn genomen.

PRO MEMORIWAT IS?

• Metselwerk• Categorie i,ii

• 2.5  Ontwerpen ondersteund door proeven• (1)   De constructieve eigenschappen van metselwerk mogen zijn

bepaald door proeven. • OPMERKING • Bijlage D (Informatief) van EN 1990 geeft aanbevelingen voor het

door proeven ondersteund ontwerpen.

PFFFFFFFF1. Resultaten beproeving

2. Komo attest leverancier)

3. 3.6.3 OPMERKING (3) mag tabel

4. NPR-9096-1-1 (tabel3) & NEN-EN 1996-3(nl) (tabel NB2) gevenI. Minimumeis

II. Mogelijke waarde bij besteksomschrijving

PRO MEMORIHOE?

• Wordt de druksterkte van een steen bepaald?

Effect design• Volgens EN 1990 & 1991

Voor metselwerk interessant:

• Robustness

Bijlage A Ontwerp voor de gevolgen van lokaal bezwijken van gebouwen door een

onbekende oorzaak Bijlage A moet als informatief zijn gelezen, met dien verstande dat de uitwerkingen in A.5 tot en met A.7 die betrekking hebben op metselwerkconstructies tot en met acht verdiepingen niet van toepassing zijn.

OPMERKING Bijlage A bevat bruikbare suggesties om tegemoet te komen aan de groeiende behoefte aan concrete aanwijzingen voor een robuust ontwerp. De informatieve status is een uitnodiging deze suggesties, al dan niet in gewijzigde vorm, om te zetten in bruikbare constructieve oplossingen. Enkele expliciete bepalingen voor metselwerkconstructies in het bijzonder zijn nog onvoldoende doordacht. Er is een voornemen de komende jaren met andere en meer bruikbare suggesties te komen. Tot die tijd is het uitgangspunt dat de constructie, waar relevant, is berekend op de in NEN-EN 1991-1-7 genoemde buitengewone belastingen.

Imperfecties

Imperfecties over de hoogte van een wand

BRAND

INTRODUCTIE OP EUROCODE 6• NEN EN 1996 : Design Principles

• Duurzaamheid (durability)• Grenstoestanden:

• Veiligheid (ultimate);• Gebruik (servicability);

BIJLAGE F(NORMATIEF)

• Grenswaarde voor hoogte/dikte verhoudingen en Lengte/dikte verhoudingen voor wanden in de bruikbaarheidsgrenstoestand

INTRODUCTIE OP EUROCODE 6• NEN EN 1996 : Design Principles

• Duurzaamheid (durability)• Grenstoestanden:

• Veiligheid (ultimate);• Gebruik (servicability);

DUURZAAMHEID NEN-EN 1996-2

• Geeft regels voor de keuze van mortels op basis van duurzaamheid• Geeft regels voor materiaalkeuze van ankers• Geeft regels voor uitvoering en bescherming tijdens de bouw• Geeft milieuklassen voor mortels

?

• Hoe wordt de druksterkte van een steen bepaald?• Hoe wordt de keuze van mortel bepaald?• Wat is metselwerk?• Wat zijn metselwerkcategorieen?

?

• Steen + mortel = metselwerk

2.1.1 PROPERTIESMasonry structures

2.1.1

• NEN<->Eurocode• Eurocode 6• Inleiding in Eurocode• Metselsteen• Metselmortel• Metselwerk• Materiaaleigenschappen• Druksterkte

DEFINITIES

• Bestudering van de definities leidt tot inzicht in de achtergronden van de norm:• The Concrete Centre :”Introduction to Eurocode 6” by J.J. Roberts en O.

Brooker• www.eurocode6.org

ENGELS• Category masonry unit?• Designed masonry Mortar?• Prescribed masonry Mortar?• Groups masonry Unit?• Hole?• Shell?• Shell bedded wall?• Thin Layer Masonry Mortar?• Web?

NEDERLANDS• Categorie steen?(i=onderschreidingskans<5%)

• Designed:Prestatiemortel gegarandeerd R door lev.• Prescribed:mortel op samenstelling• Groep:groepsaanduiding voor metselstenen, afhankelijk van het

percentage van de grootte en de richting van de gaten in de stenen als ze zijn gemetseld

• Hole:Gat een gevormde holte die al of niet door de hele metselsteen heen loopt

• Shell:buitenrand/schil

• Shell bedded wall:Shell bedded wand=een wand waarbij de metselstenen zijn gevlijd in twee of meer rupsen van mortel, waarvan er twee zijn aangebracht op de buitenranden van het vlijvlak van de stenen

• Thin Layer Masonry Mortar:Lijmmortel= prestatiemortel met een maximale grootte van het toeslagmateriaal die kleiner is dan of gelijk is aan een vooraf gegeven waarde

• Web:lijf=het vaste materiaal tussen de gaten in een metselsteen

BELGISCH• Categorie steen?(i=onderschreidingskans<5%)

• Designed:Prestatiemortel gegarandeerd R door lev.• Prescribed:mortel op samenstelling• Groep:groepsaanduiding voor metselstenen, afhankelijk van het

percentage van de grootte en de richting van de gaten in de stenen als ze zijn gemetseld

• Hole:Gat een gevormde holte die al of niet door de hele metselsteen heen loopt

• Shell:buitenrand/schil<NL>:Mantel<BE>

• Shell bedded wall:Shell bedded wand=een wand waarbij de metselstenen zijn gevlijd in twee of meer rupsen van mortel, waarvan er twee zijn aangebracht op de buitenranden van het vlijvlak van de stenen

• Thin Layer Masonry Mortar:Lijmmortel= prestatiemortel met een maximale grootte van het toeslagmateriaal die kleiner is dan of gelijk is aan een vooraf gegeven waarde

• Web:lijf<NL>:Rib<BE>

WALL & SHELL

CATEGORIE I-STEEN

• De Nederlandse metselbaksteen wordt als hoogste categorie geproduceerd! : I ; NEN-EN 1996-3+C1:2011/NB:2011 (concept) spreekt van “Voor BESTAAND metselwerk uit categorie-II-stenen moet de waarde van γM gelijk aan 2,2 zijn aangenomen

CATEGORIE I

• Voor categorie I stenen (d.w.z. stenen waarvan de fabriekscontrole op het productieproces nog eens bijkomend door een derde partij wordt nagekeken) geldt dat een lot stenen deze gemiddelde druksterkte met een waarschijnlijkheid van 95% betrouwbaarheid moet behalen. De berekening gebeurt met behulp van de methodes van de statistiek, meestal gebaseerd op de normale verdeling van Gauss.

STEEN GROEP

• Grenzen m.b.t.:• volume van alle gaten• volume per gat• Minimale afmetingen van lijf en buitenrand

STEEN GROEP Materialen en grenzen voor metselstenen

groep 1 (alle materialen1)

groep 2 groep 3 groep 4

Stenen Verticale gaten Horizontale gaten

Volume van alle gaten (% van het brutovolume)

≤ 25 baksteen > 25; ≤ 55

≥ 25; ≤ 70 > 25; ≤ 70

kalkzandsteen > 25; ≤ 55

niet gebruikt

niet gebruikt

beton 2 > 25; ≤ 60

> 25; ≤ 70 > 25; ≤ 50

1 Cellenbeton, gehouwen natuursteen en van speciaalbeton geprefabriceerde bouwstenen zijn als groep 1 aan te merken. De geometrische eisen voor de groepering van de bakstenen, kalkzandstenen en de overige betonstenen zijn gegeven in tabel 3.1.

Tabel 3.1 — Geometrische eisen voor de groepering van metselstenen

VOORBEELDEN GROEP 1 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 1 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 1 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 2 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 2 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 2 VERBANDEN

VOORBEELDEN GROEP 4 VERBANDEN

STEEN(DICHTHEIDS)KLASSE BAKSTEEN?• Lage dichtheid (LD) producten zijn de bakstenen waarvan het droog

volumegewicht kleiner of gelijk is dan 1000 kg/m³, die enkel bedoeld zijn voor gebruik in metselwerk dat beschermd is tegen de weersomstandigheden (bvb. binnenmuurstenen).

• Hoge dichtheid (HD) producten zijn alle bakstenen voor gebruik in onbeschermd metselwerk en alle bakstenen met een droog volumegewicht groter dan 1000 kg/m³.

TOEPASBAAR IN EC6

• Masonry made with the following masonry units:• – clay masonry units• – calcium silicate units• – aggregate concrete units (dense and lightweight aggregate)• – autoclaved aerated concrete units• – manufactured stone units• – dimensioned natural stone units

TOEPASBAAR IN EC6

• Masonry made with the following masonry units:• – clay masonry units = baksteen• – calcium silicate units = kalkzandsteen• – aggregate concrete units (dense and lightweight aggregate) =

beton met toeslagmateriaal• – autoclaved aerated concrete units = gasbeton / cellenbeton• – manufactured stone units = beton lijkend op natuursteen• – dimensioned natural stone units = natuur steen

TOEPASBAAR IN EC6

• laid in:• – general purpose mortar• – lightweight mortar• – thin layer mortar

LIJMMORTEL = THIN LAYER• 3.2.1  Soorten mortel

NL:• (1)   Mortels zijn, overeenkomstig hun samenstelling, gedefinieerd als mortel voor

algemene doeleinden, lijmmortel of lichtgewichtmortel.”

• OPMERKING

• EN 998-2 geeft geen begrenzing voor de dikte van de voeg die met lijmmortel is gemaakt; de begrenzing voor de dikte van de lintvoeg van 0,5 mm tot 3 mm is nodig om zeker te stellen dat de lijmmortel de aangenomen verbeterde eigenschappen heeft die vergelijkingen (3.3) en (3.4) geldig maken. De sterkte van de mortel, fm, is in de vergelijkingen (3.3) en (3.4) niet gebruikt.

GB:”

• 2) Masonry mortar should be classified as general purpose mortar, thin layer mortar or lightweight mortar.

• 3) Thin layer mortar is intended for use in masonry with bed joints with a nominal thickness of 1 mm to 3 mm.

DUNBED ≠ THIN LAYER

ONDERSCHEID IN MORTELS

• toepassing:

1. T:Lijmmortel

2. G:Gewoon gebruik

3. L:Lichtgewicht mortel

• Fabricage1. Geprefabriceerd2. Semi-gepref.3. Op bouwplaats

• Samenstelling1. Prestatiemortel2. Op samenstelling

MILIEUKLASSEN

TOEPASSINGEN VLGS GB

TOEPASSINGSTABEL GB

EC 1996-2

STERKTEKLASSEN MORTEL

STERKTE STEEN

• Onder breukweerstand of druksterkte verstaat men de druk die per vierkante millimeter moet worden uitgeoefend om het materiaal te doen breken. De druksterkte wordt gemeten op de werkelijke (bruto-) oppervlakte (= L x B) ongeacht het percentage perforaties en wordt uitgedrukt in Newton per vierkante millimeter: N/mm².

WTCB_ARTONLINE_2009_4_NR3.PDF

GEMIDDELDE DRUKSTERKTE

EN 772-1: Metselsteenproeven – Deel 1:

De gemiddelde druksterkte wordt bepaald door een geheel aan regels te respecteren:

1. De gemiddelde druksterkte wordt enerzijds bepaald als het rekenkundig gemiddelde van de gemeten individuele druksterkten van minstens 6 bakstenen.

2. Bovendien dienen een aantal bijkomende regels gerespecteerd. Deze hebben als doel om de spreiding te beheersen:

– Geen enkele beproefde baksteen mag een druksterkte hebben die kleiner is dan 80% van dit gemiddelde.

– Voor categorie I stenen (d.w.z. stenen waarvan de fabriekscontrole op het productieproces nog eens bijkomend door een derde partij wordt nagekeken) geldt dat een lot stenen deze gemiddelde druksterkte met een waarschijnlijkheid van 95% betrouwbaarheid moet

behalen.

Het formaat van de baksteen heeft ook hier een belangrijke invloed op het resultaat van de drukproef. De gemiddelde druksterkte wordt genormaliseerd om hiermee rekening te houden:

GENORMALISEERDE (GEM.)DRUKSTERKTE fb

• Deze wordt verkregen door de gemiddelde druksterkte te vermenigvuldigen met een vormfactor δ:

fb = f x δ

VERBAND

VAN INVLOED OP METSELWERKSTERKTE• Treksterkte van de steen

• Gaten, sleuven werken negatief

• Druksterkte van de mortel (sterker reduceert horizontaal uitbuiken)

VAN INVLOED OP METSELWERKSTERKTE(2)

• Verband• Meerdere stenen naast elkaar in de dikte van de wand werkt negatief

• Voegdikte (dikker is meer uitbuiken)• # voegen op de hoogte van de wand• Vulling in de breedte van de voeg

DRUKSTERKTE VAN HET METSELWERK

• fk = Kfbαfm β

K

K

K,α & β IN NLType metselsteen Totaal volume aan perforaties Metselmortel Lijmmortel

K α β Voegdikte K α β

Baksteen ≤ 25 % 0,6 0,65 0,25 a 0,8 0,75 0,1

≤ 55 % 0,5 0,65 0,25 b 0,7 0,7 0

Kalkzandsteen ≤ 25 % 0,6 0,65 0,25 b 0,8 0,85 0

≤ 55 % 0,5 0,65 0,25 b 0,65 0,85 0

Betonsteen ≤ 25 % 0,6 0,65 0,25 b 0,8 0,85 0

≤ 60 % 0,5 0,65 0,25 b 0,65 0,85 0

Cellenbeton ≤ 25 % 0,6 0,65 0,25 b 0,8 0,85 0

a Voegdikte lintvoeg ≥ 0,5 mm en ≤ 5 mm.

b Voegdikte lintvoeg ≥ 0,5 mm en ≤ 3 mm.

KLEINE LETTERS BIJ K

NPR 9096-1-1

AFSCHUIVING

BEZWIJK MECHANISMEN AFSCHUIVING+DRUK

• Kleine σ– Bezwijk stootvoeg

• Middel σ– Bezwijk trek in steen

• Hoog σ– Bezwijk druk metselwerk

AFSCHUIFSTERKTE

• f vk = f vko + 0,4 σ d• maar niet groter dan 0,065 fb of fvlt

fVK = fVK0+0,4σd

BUIGTREKSTERKTE

NPR

102