De toepassing van vezelwapening bij traditioneel ... · 3 Voor u ligt het hoofdonderzoek van mijn...

Opgesteld door: Tom Godthelp

Studentnummer: 500607673

Opleiding: Bouwkunde Constructie

Bedrijfsbegeleider:

B

Piet Korse Docent-begeleider: Lucie van der Vecht

Datum:

18-06-2014

De toepassing van vezelwapening

bij traditioneel funderingsherstel Afstudeerrapport

Afstudeerrapport

Hogeschool van Amsterdam

Bouwkunde constructie

Datum: 18-06-2014

Versie: DEFINITIEF

Opgesteld door: Tom Godthelp

Kossenland 13

1834 BJ Sint Pancras

06 23 445 613

Begeleiders: Ing. P.G. Korse,

Bouwadviesbureau Strackee BV

Ing. L.A. van der Vecht,


Examinator: Ing. G.J. Bierlaagh,


3

Voor u ligt het hoofdonderzoek van mijn

afstudeerproject. Het afstudeerproject is mijn

afsluitende project voor de opleiding

bouwkunde constructie aan de Hogeschool

van Amsterdam.

Tijdens dit project heb ik onderzoek verricht

naar de toepassing van vezelwapening bij

traditioneel funderingsherstel. Specifiek is in

dit onderzoek onderzocht of traditioneel

funderingsherstel geoptimaliseerd kan

worden door het combineren van

vezelwapening met traditionele wapening in

beton.

Verschillende professionals van bedrijven en

een docent hebben mij tijdens het afstuderen

begeleid. Zonder hen had ik het project

minder professioneel kunnen uitvoeren en

was bijvoorbeeld niet mogelijk om enkele

berekeningen te maken. Voor de begeleiding

ben ik hen erg dankbaar.

Mijn directe begeleider was Piet Korse van

Bouwadviesbureau Strackee. Wekelijks had

ik met hem overleg over de voortgang,

kwaliteit, gaf hij tips, en heeft hij mijn

stukken gecontroleerd. Bedankt hiervoor!

Via deze weg wil ik ook de twee begeleiders

bedanken die mij gedurende het hele

afstudeertraject hebben begeleid. Dit zijn

Anne Hoekstra (begeleider, Bekaert) en Lucie

van der Vecht (docentbegeleider, HvA).

Gedurende het hele afstudeerproject hebben

zij mijn vragen beantwoord, advies gegeven

en stukken gecontroleerd.

Af en toe heb ik ook begeleiding of advies

gekregen van de onderstaande professionals.

Hen wil ik bedanken voor het volgende:

Peter Hoekstra (BWT, A’dam): Voor het

toetsen van de berekening en de

vergadering op kantoor.

Johan Noordenbos (Mebin): Voor het

geven van een rondleiding en het

beantwoorden van vragen via de mail.

Frans Seignette (Fugro): Voor het

controleren van mijn gehele

geotechnische berekening.

Jeroen Smet (Bonar): Voor het

beantwoorden van mijn vragen over

kunststofvezels.

Rob Krijt (Krijt en Zonen): Voor het

opstellen van een wapeningsofferte.

Roland Posthuma (Rotonde), Johan

Doets (Albeton) en Erik Bruin (de Nijs):

Voor de rondleiding bij de nieuwbouw

van Albeton (betoncentrale).

Met de oplevering van dit afstudeerproject

sluit ik een tijdperk van vier jaar af op de

hogeschool. Het is een leuke tijd geweest

waarin ik veel heb geleerd. In deze tijd

hebben mijn ouders mij waar nodig altijd

gesteund en geholpen. Ook zorgden de

avonden stappen met vrienden voor de

nodige afleiding. Bedankt hiervoor!

Volgend jaar ga ik op de TU/e een vervolg

geven aan de studie over het mooie vak

constructieleer.

Tom Godthelp

Sint Pancras, 18 juni 2014

Voorwoord

4

Inhoudsopgave hoofdonderzoek

SAMENVATTING AFSTUDEERONDERZOEK 5

1. SAMENVATTING LITERATUURSTUDIE 6

1.1 Staalvezelbeton 8 1.2 Kunststofvezelwapening 14 1.3 Beton 19 1.4 Funderingsherstel 23 1.5 Conclusies literatuuronderzoek 27 1.6 Bibliografie 28

2. VARIANTENSTUDIE 29

2.1 Randvoorwaarden varianten 31 2.2 Variant 1 36 2.3 Variant 2 38 2.4 Variant 3 40 2.5 Uitvoering varianten en omgevingsvergunning variant 2 42 2.6 Conclusies per variant en geotechniek 47 2.7 Bibliografie variantenstudie 48

3. MULTICRITERIA ANALYSE, CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 49

3.1 Multicriteria analyse 51 3.2 Conclusies 54 3.3 Aanbevelingen 55

Bijlagen:

Bijlagenrapport d.d. 18-06-2014

Tekening V01 d.d. 11-04-2014

Tekening V02 d.d. 08-05-2014

Tekening V03 d.d. 12-05-2014

5

Brosse bouwmaterialen worden al

eeuwenlang verstevigd met vezels. Aan leem

en klei worden al vanaf dat de mens begon

met bouwen vezels toegevoegd. De vezels

zorgen dat het constructieve gedrag van

deze materialen wordt verbeterd. Deze

vezels bestonden en bestaan vaak uit stro.

In de jaren 70 van de 20e eeuw begon men

met onderzoek naar de werking van

staalvezels in beton.

Ongeveer gelijktijdig met de ontwikkeling

van de staalvezels werden nieuwe typen

kunststoffen ontwikkeld. Met deze

kunststoffen werd geprobeerd om beton te

versterken en te wapenen. Dit resulteerde in

de ontwikkeling van vele

kunststofvezeltypen.

Op veel plekken in Nederland bestaan de

bovenlagen van de bodem uit veen en klei.

Proefondervindelijk bleek dat wanneer er

rechtstreeks op deze bodem werd gebouwd,

er verzakkingen optraden. Veel oude panden

in Nederland zijn daarom gebouwd op houten

palen. Paalfunderingen zijn in Nederland

vanaf de 16e eeuw toegepast.

Door paalrot, paalworm, verzadigt bros

metselwerk en vele andere oorzaken zijn veel

houten paalfunderingen niet meer goed in

staat om belasting over te dragen op de

ondergrond. Dit zorgt voor zakkingen wat

kan leiden tot scheurvorming en andere

schadebeelden. Er wordt verwacht dat deze

problemen zullen optreden bij 200.000

bestaande woningen in Nederland in de

komende twintig jaar. Deze woningen zijn

soms monumentaal en beeldbepalend. Sloop

is hier geen optie. De funderingen van deze

woningen moeten worden hersteld.

De oude fundering moet met een nieuwe

fundering worden ontlast. Dit wordt

funderingsherstel genoemd. De nieuwe

fundering wordt vaak gerealiseerd met een

tafelconstructie. Hierbij worden er palen in de

bodem geheid, geschroefd, gepulst of

geboord. Deze palen vormen de poten van de

tafel.

De begane grond- of souterrainvloer vormt

het tafelblad. De vloer wordt uitgevoerd als

een in het werk gestorte betonvloer. De

betonvloer moet de belasting vanuit de

bouwmuren overbrengen naar de nieuwe

palen. In de dragende bouwmuren worden

hiervoor kassen gehakt. In de kassen en in

de vloer wordt traditionele wapening

aangebracht waarna de vloer wordt gestort.

De wapening die wordt aangebracht bij

funderingsherstel wordt vaak geheel in het

werk gevlochten i.v.m. bijvoorbeeld een

beperkte werkruimte. Alleen kaswapening

wordt vaak prefab aangeleverd.

Staalvezelwapening biedt hier een uitkomst.

Met staalvezelwapening kan een deel van de

traditionele wapening achterwege blijven. Dit

zorgt voor een afname van arbeidsloon en

uitvoeringstijd.

Het onderzoek bestaat uit een

literatuuronderzoek en een variantenstudie.

Voor de variantenstudie is een

funderingsherstel op drie verschillende

manieren uitgewerkt. Een traditioneel

gewapend, hybride gewapend en een zoveel

mogelijk met staalvezels gewapend

funderingsherstel zijn voor de

variantenstudie berekend en getekend.

De varianten zijn met elkaar vergeleken

m.b.v. een kosten en Multicriteria analyse.

Deze analyses vormen de basis voor de aan

het eind opgestelde conclusies en

aanbevelingen.

Het funderingsherstel is uitgewerkt voor het

pand aan de Leidsegracht 66 in Amsterdam.

Bij dit pand is funderingsherstel noodzakelijk.

Tijdens dit onderzoek zijn ook de

mogelijkheden onderzocht voor het verlenen

van een bouwvergunning voor een

funderingsherstel dat hybride is gewapend.

Hiervoor is de berekening die is gemaakt

voor het hybride gewapende

funderingsherstel ingediend bij de gemeente

Amsterdam.

Samenvatting afstudeeronderzoek

1. Samenvatting literatuurstudie

In dit hoofdstuk wordt een samenvatting gegeven van de uitgevoerde literatuurstudie. Voor de uitgebreide versie van dit literatuuronderzoek wordt verwezen naar bijlage I. Veel uitleg over beweringen en uitspraken die worden

gedaan staan in deze bijlage. Alle conclusies zijn gebaseerd op het gehele onderzoek. Voor de literatuurstudie is onderzoek verricht naar staalvezelbeton, kunststofvezelbeton, hogesterktebeton, zelfverdichtend beton, beton in het algemeen en naar funderingsherstel. De theorie achter M-kappa diagrammen

en andere rekenmethoden worden alleen in de bijlage besproken. De conclusies aan het eind van dit hoofdstuk vormen de basis van het afstudeeronderzoek.

7

Inhoudsopgave samenvatting literatuurstudie

1.1 STAALVEZELBETON 8

1.1.1 Mechanische eigenschappen 10 1.1.2 Richtlijnen en regelgeving 11 1.1.3 Kosten 12 1.1.4 Conclusies literatuuronderzoek staalvezelbeton 13

1.2 KUNSTSTOFVEZELWAPENING 14

1.2.1 Mechanische eigenschappen 16 1.2.2 Regelgeving 16 1.2.3 Kosten 17 1.2.4 Conclusies literatuuronderzoek kunststofvezelwapening 18

1.3 BETON 19

1.3.1 Vezel (ultra)hogesterktebeton 20 1.3.2 Zelfverdichtend vezelbeton 21 1.3.3 Conclusies literatuuronderzoek beton 22

1.4 FUNDERINGSHERSTEL 23

1.4.1 Funderingsproblemen 23 1.4.2 Herstelmethoden 24 1.4.3 Conclusies literatuuronderzoek funderingsherstel 26

1.5 CONCLUSIES LITERATUURONDERZOEK 27

1.5.1 Algemeen 27 1.5.2 Conclusies 27

1.6 BIBLIOGRAFIE 28

1.6.1 Literatuuronderzoek staalvezels 28 1.6.2 Literatuuronderzoek kunststofvezels 28 1.6.3 Literatuuronderzoek beton 28 1.6.4 Literatuuronderzoek funderingsherstel 28

8

1.1 Staalvezelbeton Staalvezelbeton is beton waaraan staalvezels zijn

toegevoegd om beton te bewapenen.

Staalvezelbeton werd lang gezien als exotisch

bouwmateriaal. De afgelopen decennia zijn

staalvezels geëvolueerd naar een veelgebruikt

bouwmateriaal voor de versterking van beton.

Al in 1874 is het eerste patent verleend om

beton door het toevoegen staalvezels te

versterken. Echter werd pas in de jaren 60 van

de 20ste eeuw gestart met systematisch

onderzoek naar staalvezelwapening.

Staalvezelwapening wordt dan ook pas sinds de

jaren 60 toegepast als wapening in verscheidene

betonconstructies. In het begin leidde het

toepassen van staalvezelwapening tot zowel

positieve als negatieve resultaten. De afgelopen

jaren zijn grote stappen gezet m.b.t. de

ontwikkeling van staalvezelbeton. De positieve

resultaten zijn hiermee sterk toegenomen. Dit is

te danken aan diepgaande onderzoeken

waardoor het gedrag van met staalvezels

gewapende constructies beter valt te bepalen.

Met het verschijnen van CUR aanbevelingen en

KOMO richtlijnen is het gebruik van

staalvezelbeton in Nederland toegenomen.

Staalvezeltypen

Staalvezels kunnen worden onderverdeeld in vijf

typen. Deze vezeltypen worden onderscheiden

door de manier van produceren. We

onderscheiden de volgende vijf soorten:

Vezels van koudgetrokken staaldraad

(draadvezels).

Melt extracted vezels.

Versneden vezels.

Geschaafde koudgetrokken vezels

(draadvezels).

Uit blokken gefreesde vezels.

De draadvezels worden in beton het meest

toegepast. Draadvezels kunnen geproduceerd

worden in hoge sterkte kwaliteiten. Tevens zijn

deze vezeltypen het meest voordelig.

De keuze voor een bepaald vezeltype wordt

bepaald door een aantal factoren. Deze factoren

bepalen de prestatie en werking van de vezels in

het beton. De prestatie en werking van de vezels

in beton worden bepaald door de vorm,

diameter, lengte, maximaal toelaatbare

treksterkte en de wijze van verankering in beton.

Dit onderzoek beperkt zich tot de vezels van

koudgetrokken staaldraad, de draadvezels.

Onderzoek door producenten van staalvezels

heeft uitgewezen dat deze vezels de beste

werking hebben in beton. Het productieproces

van deze vezels is tevens redelijk gemakkelijk

wat leidt tot goedkope vezels. In bijlage I van dit

onderzoek wordt dieper ingegaan op de vezels

van koudgetrokken staaldraad.

Wat is staalvezelbeton?

Staalvezelbeton is een composiet materiaal.

Staalvezelbeton bestaat uit staalvezels die zijn

vermengd in het beton. De staalvezels zitten

willekeurig in het beton verspreid. In

staalvezelbeton bestaat meestal 0,2 – 2,0% van

het totale betonmengsel uit staalvezels. Dit geldt

niet voor (ultra)hogesterktebeton waarin

staalvezels in veel grotere hoeveelheden

toegevoegd worden

Het toevoegen van staalvezels aan het

betonmengsel zorgt ervoor dat enkele

eigenschappen van normaal beton veranderd

worden. Op de volgende pagina (paragraaf

uitvoering) worden deze eigenschappen

besproken.

Staalvezelbeton kan worden gecombineerd met

traditionele wapening. Dit wordt hybride

gewapend beton genoemd. In enkele artikelen

wordt met hybride gewapend beton, beton

bedoeld dat is gewapend met staalvezels in

verschillende lengtes. In dit onderzoek wordt met

hybride gewapend beton, beton bedoeld dat is

gewapend met zowel staalvezels als traditionele

wapening. De eerst genoemde definitie is in dit

onderzoek dus van toepassing.

Afbeelding 1.1: verschillende verschijningsvormen van draadvezels

9

Toepassingen

Zoals al eerder genoemd is staalvezelbeton geen

nieuw product. De afgelopen decennia is

staalvezelbeton al toegepast in de volgende

typen betonconstructies en producten:

Bedrijfsvloeren.

Funderingspalen.

Rioolbuizen.

Tunnels.

Kelders.

Onderwaterbeton.

Schaalconstructies.

Duurzaamheid

Met duurzaamheid wordt in dit

afstudeeronderzoek de levensduur van de

constructie bedoeld. Een ander woord hiervoor is

durability.

De duurzaamheid van een

staalvezelbetonconstructie is relatief groot. Er

zijn enkele zaken afwijkend van een traditioneel

gewapende betonconstructie:

Staalvezels kunnen aan de oppervlakte van

de betonmatrix gaan roesten. Dit heeft

geen invloed op de mechanische

eigenschappen van het totale

staalvezelbeton. Roestvorming wordt niet

naar de rest van de wapening geëvolueerd.

Dit is bij traditioneel gewapende

betonconstructies wel het geval.

Staalvezels kunnen tegen roestvorming

worden behandeld.

Staalvezels werken scheurverdelend. De

ductiliteit van het beton wordt groter (de

vervormingscapaciteit neemt toe). Vocht

kan bij constructies die zijn gewapend met

staalvezels en traditionele wapening, de

traditionele wapening minder makkelijk

bereiken.

Uitvoering

Staalvezelbeton is op dezelfde manier te storten

als normaal beton. Het is mogelijk om

staalvezelbeton te verpompen of te storten met

een kubel. Er zijn echter een aantal zaken waar

rekening mee moet worden gehouden in het

ontwerp en tijdens de uitvoering zodat

staalvezelwapening zonder problemen gestort

kan worden.

Bij de samenstelling van het

staalvezelbetonmengsel moet rekening gehouden

worden met een aantal eigenschappen van

staalvezelbeton in vergelijking tot normaal

beton:

Een langere mengtijd.

Een slechtere verwerkbaarheid.

Een langdurigere verdichtingsfase.

Als staalvezels aan het beton worden toegevoegd

neemt het omhullende oppervlak van het totale

beton toe. De consistentieklasse wordt lager bij

een gelijkblijvende watercementfactor (wcf). Het

toevoegen van een plastificeerder in plaats van

een verhoogde wcf verdient de voorkeur omdat

zo de sterkte eigenschappen van het beton niet

of nauwelijks worden beïnvloed.

Naast dat de verwerkbaarheid van het beton

achteruit gaat zijn er nog andere zaken waar

rekening mee gehouden moet worden:

De vorming van Egels in beton

(samengebalde staalvezels).

Slechte menging van het beton bij oude

truckmixers.

De eigenschappen van staalvezelbeton zijn

niet van toepassing t.p.v. de stortnaden.

De stortrichting.

Als traditionele wapening wordt toegevoegd

mag de maaswijdte niet te klein zijn.

Afbeelding 1.2: uitvoering van een hybride gewapende betonconstructie

10

1.1.1 Mechanische eigenschappen

De werking van staalvezelbeton

De vezels in staalvezelbeton zijn in alle richtingen

georiënteerd. Als een balk gewapend wordt met

staalvezels, tot vloeien wordt belast, worden de

vezels in principe allemaal ongelijk belast. Dit

heeft tot gevolg dat de eerste vezels breken als

de andere vezels het vloeistadium nog niet

hebben bereikt. Dit verschijnsel treedt op als de

vezels dermate goed verankerd zijn zodat ze niet

kunnen slippen. Dit is de reden dat goed

verankerde vezels een lage effectiviteit kennen.

Dit in tegenstelling tot beton dat is gewapend

met traditionele wapening waarbij de wapening

juist wel goed verankerd moet zijn. Het idee van

vezelbeton is dat de staalvezels slippen in plaats

van breken.

Staalvezels kunnen gaan slippen nadat de

toelaatbare betontrekspanning in het beton is

overschreden. In de ongescheurde toestand van

staalvezelbeton is er dan ook geen werking van

de staalvezels te verwachten.

Spanningen en opneembare krachten

Staalvezelbeton is een homogeen materiaal en

kent daardoor in de ongescheurde toestand van

het beton een lineair spanningsverloop. De

optredende spanningen zijn hierdoor gemakkelijk

te bepalen met de formule σ=M/W.

Het spanningsfiguur in de gescheurde fase van

staalvezelbeton is ingewikkelder en wordt

bepaald met de eigenschappen van

staalvezelbeton.

De eigenschappen van staalvezelbeton worden

met enkele discrete punten uit de resultaten van

een buigproef bepaald. Op de afbeeldingen

onderaan deze pagina zijn de verschillende

spanningsfiguren weergegeven. Het diagram van

de hybride gewapende betonconstructie zonder

de kracht van de wapening is het

spanningsdiagram van staalvezelbeton.

Staalvezelbeton kan werken als strain hardening

en als strain softening. Dit is geheel afhankelijk

van het vezeltype, vezeldosering en

betonkwaliteit. Strain hardening betekent dat

staalvezelbeton na het overschrijden van de

betontreksterkte nog een kracht kan opnemen

die groter is dan de betontreksterkte (fctm).

Strain softening betekent dat staalvezelbeton na

het overschrijden van de betontreksterkte een

kracht kan opnemen die lager is dan de

betontreksterkte.

Figuur 1.1: strain hardening en strain softening

Afbeelding 1.3: spanningsverloop staalvezelbeton (ongescheurde toestand) en spanningsverdeling hybride gewapend beton (gescheurde toestand)

11

1.1.2 Richtlijnen en regelgeving

Algemeen

De regelgeving die in Nederland beschikbaar is

m.b.t. staalvezelbetonconstructies is nog zeer

beperkt. Regelgeving wordt in Nederland

aangeboden in de vorm van CUR-aanbevelingen.

Deze CUR-aanbevelingen zijn een aanvulling op

de soms vervallen betonvoorschriften en de

Eurocodes. Naast de CUR aanbevelingen is er

recentelijk een KOMO keurmerk voor

kelderwanden verschenen. Dit KOMO keurmerk

maakt het voor de prefab industrie mogelijk om

kelderwanden uit te voeren in staalvezelbeton.

Nederlandse regelgeving

De volgende regelgeving m.b.t. vezelversterkt

beton is in Nederland beschikbaar:

CUR 35: Deze CUR aanbeveling omschrijft de

bepaling van de buigtreksterkte, de

buigtaaiheid en de equivalente

buigtreksterkte van staalvezelbeton

(vierpuntsbuigproef). Met het verschijnen

van CUR aanbeveling 36 (2011, herzien) is

CUR aanbeveling 35 komen te vervallen. De

herziende verzie van CUR aanbeveling 35 is

opgenomen als bijlage in CUR aanbeveling

36.

CUR 36: Deze CUR aanbeveling omschrijft

het ontwerp van een elastisch ondersteunde

betonvloer en verharding van

staalvezelbeton. De aanbeveling is alleen van

toepassing voor vloeren en verhardingen die

op staal zijn gefundeerd.

CUR 111: Deze CUR aanbeveling omschrijft

het ontwerp voor bedrijfsvloeren op palen

uitgevoerd in staalvezelbeton. Deze

aanbeveling geldt alleen vloeren op palen die

geen deel uitmaken van de

hoofdraagconstructie.

CUR aanbeveling 111 is samengesteld m.b.v. een

document dat is opgesteld door de RILEM

commissie TC 162-TDF [7].

Buitenlandse regelgeving en richtlijnen

In 2010 is in Duitsland een nieuwe richtlijn

uitgekomen (DAfStb:Richtlinie Stahlfaserbeton)

[10]. De DAfStb (Duitse commissie voor

gewapend beton) heeft deze richtlijn opgesteld.

Met het verschijnen van deze richtlijn is het in

Duitsland mogelijk om hoofddraagconstructies uit

te voeren in staalvezelbeton.

Met het verschijnen van deze norm is een grote

stap gezet in de ontwikkeling en toepassing van

staalvezelbeton in hoofddraagconstructies. Echter

is deze norm alleen van toepassing in Duitsland.

In Italië is ook een richtlijn beschikbaar die het

mogelijk maakt om hoofddraagconstructies uit te

voeren in staalvezelbeton. De richtlijn is

opgesteld door de CNR (National Research

Council). De CNR heeft ook meegewerkt aan de

Model Code 2010. De Model Code en CNR

richtlijn voor staalvezelbeton komen daarom op

een aantal punten met elkaar overeen.

De rekenregels die in de Model Code (2010,

volume 1) worden gehanteerd kunnen een basis

vormen voor een nieuw uit te komen Eurocode.

Tot slot

Om het mogelijk te maken dat staalvezelbeton in

Nederland toegepast kan worden in de

hoofddraagconstructie is aanvullende regelgeving

benodigd. Mogelijk komt nieuwe regelgeving uit

bij een herziening van de Eurocode.

Een overzicht van de regelgeving en richtlijnen in

Nederland en het buitenland wordt gegeven in

CUR publicatie 246.

In Rotterdam is het bij toepassingen van

buitenlandse regelgeving en richtlijnen al

mogelijk om een vergunning te krijgen voor een

funderingsherstel dat deels is gewapend met

staalvezels. Tijdens dit afstudeertraject worden

de mogelijkheden in de gemeente Amsterdam

onderzocht.

Afbeelding 1.4: de vier- en driepuntsbuigproef [1]

12

1.1.3 Kosten

Algemeen

De kosten van de staalvezels worden gebruikt in de begrotingen van de variantenstudie. De kosten van de

verschillende vezeltypen zijn opgevraagd bij de volgende leveranciers en producenten van staalvezels en

staalvezelbeton:

Mebin B.V. Amsterdam

Van der Madeweg 36

1114 AM Amsterdam

http://www.heidelbergcement.com/benelux/nl/mebin/home.htm

NV Bekaert SA

Home office

De Lauwers 37

9873 RV Gerkesklooster

www.bekaert.com

Kosten

Bovenstaande leveranciers hebben de volgende (globale kosten) voor staalvezels opgegeven:

Type Toepassing(en) Hoeveelheid Kosten in

€/kg Prijs inclusief arbeidsloon*

Dramix® 3D 65-60 Constructieve

wapening 1 kg 2,15,- ja


wapening 1 kg

1,00,- tot 1,25,-

nee


wapening 1 kg

1,30,- tot 1,50,-

nee


wapening 1 kg

1,70,- tot 1,95,-

nee

Figuur 1.2: kostenindicatie staalvezelwapening

*Arbeidsloon = kosten voor het toevoegen van de vezels aan het betonmengsel


http://www.bekaert.com/

13

1.1.4 Conclusies literatuuronderzoek staalvezelbeton

Algemeen

Op basis van het volledige onderzoek naar de toepassing en werking van staalvezels in beton zijn

conclusies te formuleren. Deze conclusies zijn in deze paragraaf uiteengezet.

Conclusies

Van de vier mogelijke staalvezeltypen zijn vezels van koudgetrokken staaldraad het best toepasbaar

i.v.m. de lage kostprijs en de gunstige sterkte eigenschappen.

Van de vier mogelijke (draad)staalvezeltypen is de werking van de vezel met een gehaakt uiteinde

het best in beton. Tevens is de kostprijs van dit type vezel laag. Met dit type vezel wordt dan ook

verder gewerkt gedurende dit onderzoek.

Staalvezels mogen niet te goed verankerd zijn in het beton. De staalvezels moeten kunnen ‘slippen’.

De werking van staalvezelwapening is effectiever bij een in twee richtingen dragende vloer dan bij

een in één richting dragende vloer.

Het toevoegen van staalvezels aan het betonmengsel verhoogd de weerbaarheid van beton tegen

stootbelasting.

De druksterkte van beton wordt niet beïnvloed door de toevoeging van staalvezels mits niet teveel

vezels worden toegevoegd.

Omdat staalvezels scheurverdelend werken is herverdeling van spanningen mogelijk.

Nadat staalvezelbeton plastisch is bezweken kunnen er nog spanningen worden opgenomen (Fftrep,2,

Fftrep,3 etc.). Bij een berekening in de uiterste grenstoestand wordt staalvezelbeton dan ook plastisch

beschouwd.

Als staalvezelwapening als strain hardening werkt, kunnen staalvezels traditionele wapening (deels)

vervangen.

Staalvezelwapening werkt gunstig bij pons. De gunstige eigenschappen kunnen worden berekend

volgens de CUR 111.

Staalvezelwapening werkt gunstig bij dwarskracht. Deze eigenschappen mogen, mits er geen

dwarskrachtwapening wordt toegepast, gebruikt worden in de berekening. De gunstige

eigenschappen kunnen worden berekend volgens de CUR 111.

Doordat staalvezelwapening de buigtaaiheid van beton vergroot is de weerstand tegen kruip en

vermoeiing bij staalvezelbeton groter dan bij normaal beton.

Bij de betonsamenstelling van staalvezelbeton moet rekening gehouden worden met een langere

mengtijd, slechtere verwerkbaarheid en langdurige verdichtingsfase. Het toevoegen van staalvezels

verhoogd het specifiek oppervlak van beton. Water omhuld de staalvezels. Dit zorgt ervoor dat de

verwerkbaarheid van het beton omlaag gaat.

Doordat gehaakte (draad)staalvezels zijn samengesteld tot plaatjes wordt balling of de vorming van

egels tijdens het mengproces van staalvezelbeton voorkomen.

Het corroderen van staalvezels aan de oppervlakte van beton zorgt er niet voor dat sterkte van het

staalvezelbeton achteruit gaat.

14

1.2 Kunststofvezelwapening In hoofdstuk 1.1 is aangegeven dat beton

gewapend kan worden met staalvezels. Beton

kan ook worden gewapend (versterkt) met

kunststofvezels. De toepassingen en werking van

kunststofvezels in beton worden in dit hoofdstuk

behandeld. Tevens komen andere zaken m.b.t.

kunststofvezels aan bod.

In de jaren vijftig van de vorige eeuw is een

nieuw type kunststof ontwikkeld, polypropyleen.

De ontwikkeling van polypropyleen vezels raakte

in een stroomversnelling door het verbod op

asbestvezels. Polypropyleen wordt ook wel

polypropeen genoemd. De moleculen van dit

type kunststof worden ‘in lijn’ gebracht. Het in

lijn brengen van vezels wordt polymerisatie

genoemd. De mechanische eigenschappen van

een kunststof worden hiermee verbeterd. Na het

verschijnen van dit nieuwe type kunststof wordt

vanaf de jaren 70 geëxperimenteerd voor de

toepassing in beton. Hiermee werd begonnen

door de Nederlander Zonsveld. Voor de

toepassing van de vezels in beton wordt

polypropyleen gefibrilleerd of geëxtrudeerd naar

een rechte vezel. Er zijn verschillende vezeltypen

beschikbaar voor de toepassing in beton. Deze

worden in de volgende paragraaf uiteengezet. De

meest gebruikte kunststofvezels in beton zijn van

polypropyleen. Dit onderzoek beperkt zich dan

ook tot de kunststofvezels die geproduceerd

worden van dit materiaal.

Kunststofvezeltypen

kunststofvezels kunnen worden onderverdeeld in

twee typen. Deze vezeltypen worden

onderscheiden door de manier van produceren.

We onderscheiden de volgende twee soorten:

Geëxtrudeerde vezels.

Gefibrilleerde vezels.

Wat is kunststofvezelwapening

Kunststofvezels worden aan het beton

toegevoegd om het beton te versterken of om

het beter bestand te maken tegen brand of

stootbelasting. Beton versterken met

kunststofvezels heeft alleen zin in de plastische

fase van het beton.

De gefibrilleerde vezels worden het meest

toegepast in beton. Dit vanwege de

eigenschappen van deze vezels. De vezels

verankeren zich met fibrillen in het beton.

Gefibrilleerde kunststofvezels kunnen plastische

krimpscheuren voorkomen of verminderen. Deze

vezels worden dan toegevoegd in de verhouding

0,9 kg/m3.

De geëxtrudeerde vezels worden gebruikt om

beton te bewapenen. Hiervoor zijn deze echter

niet geheel geschikt. In de paragraaf

mechanische eigenschappen wordt hierop

teruggekomen.

Het toevoegen van kunststofvezels aan het

betonmengsel zorgt ervoor dat enkele

eigenschappen van normaal beton veranderd

worden. De toevoeging van kunststofvezels aan

het beton zorgt ervoor dat het beton minder

verwerkbaar wordt. De zaken die worden

besproken in hoofdstuk 1.1 (uitvoering, behalve

vorming van egels) gelden ook voor

kunststofvezels.

Afbeelding 1.5: geëxtrudeerde en gefibrilleerde kunststofvezels [2]

15

Toepassingen

Gefibrilleerde kunststofvezels worden toegepast

in:

Tunnels.

Vloeistofdichte constructies.

Overige constructies waar scheurvorming

door plastische krimp of

brandbestendigheid van de constructie

benodigd is.

Spuitbeton.

Heipalen.

Geëxtrudeerde kunststofvezels worden toegepast

in (niet aanbevolen):

Vloeren ‘op staal’ en betonnen wegen.

Geprefabriceerde gevelelementen.

Duurzaamheid

Zoals al eerder gesteld wordt in dit onderzoek

met duurzaamheid de levensduur van een

materiaal bedoeld.

Scheurvorming in beton t.g.v. plastische krimp

wordt door het toevoegen van gefibrilleerde

vezels aan het beton verminderd of voorkomen.

Het verminderen van scheuren zorgt voor een

verhoging van de duurzaamheid. Door scheuren

kan vocht beton binnendringen en het

wapeningsstaal bereiken waardoor het gaat

roesten. Door roestvorming zet het

wapeningsstaal uit waardoor beton kan afspatten

(betonrot). In moderne betonconstructies wordt

betonrot voor een periode van 50 tot 100 jaar

uitgesloten door de in moderne constructies

gehanteerde dekking op de wapening en door de

eisen m.b.t. scheurwijdte. Betonrot kan worden

uitgesloten als er geen uitvoerings- en andere

fouten worden gemaakt. Tevens zorgt de

afwezigheid van scheuren ervoor dat

beschadigingen minder snel optreden. De

constructie wordt slijtvaster. Beschadigingen

kunnen ontstaan door langdurige

verkeersbelasting of door ander gebruik.

Een scheur is een inleiding voor toekomstige

beschadigingen.

Van polypropyleen is aangetoond dat de

kunststof goed bestand is tegen het alkalische

milieu in beton. Ook is de kunststof goed bestand

tegen andere factoren zoals oxidatie. Dit omdat

de vezel wordt ingekapseld in het beton.

Kunststofvezels gemaakt van polypropyleen

vertonen kruipverschijnselen. Dit is een reden

waarom polypropyleen vezels niet toegepast

kunnen worden als wapening in een constructie.

Kruip is toenemende vervorming van een

materiaal bij gelijkblijvende belastingen en dus

spanningen. De optredende vervorming bij kruip

is blijvend.

Door de gunstige eigenschappen van de

kunststofvezels tijdens brand zorgen de vezels

ervoor dat de samenhang van het beton

gehandhaafd blijft (zie paragraaf 1.2.1). De

eigenschappen van de vezel vallen bij brand weg.

Echter als een vezel wordt toegepast om

scheurvorming bij plastische krimp te

voorkomen, hebben de vezels hun functie al

vervuld.

Uitvoering

Bij de uitvoering van kunststofvezelbeton zijn

geen problemen te verwachten als er niet meer

dan 0.9 kg/m3 gefibrilleerde kunststofvezels aan

het betonmengsel wordt toegevoegd. Als er meer

vezels worden toegevoegd leidt dit tot

verminderde verwerkbaarheid (zie paragraaf

samenstelling).

Tijdens het mengen van gefibrilleerde vezels

door beton worden de vezels uit elkaar getrokken

( ontstaan van extra fibrillen) waardoor de

verankering van de vezels in het beton wordt

verbeterd. Bonar is een fabrikant van

kunststofvezels en adviseert om de menger van

de betoncentrale of de truckmixer minimaal 70

omwentelingen te laten draaien voor een goede

menging van de vezels in het beton.

Afbeelding 1.6: enkele toepassingen voor kunststofvezelversterkt beton (vloeistofdichte constructies en

tunnelelementen)

16

1.2.1 Mechanische eigenschappen

De werking van kunststofvezels in beton

Als gefibrilleerde kunststofvezels worden

toegepast om plastische krimpscheuren te

voorkomen moeten deze worden toegepast in de

verhouding 0,9 kg/m3. Kunststofvezels zijn alleen

effectief in de plastische fase van het beton.

Tijdens de plastische fase van beton kunnen

plastische krimpscheuren ontstaan door te snelle

verdamping van het aanmaakwater (verdampen

van bleedingwater) uit het beton. Deze scheuren

kunnen worden voorkomen met gefibrilleerde

kunststofvezels. Tijdens de plastische fase van

het beton hebben de kunststofvezels een grotere

elasticiteitsmodulus dan het beton zelf. Plastische

krimpscheuren ontstaan als de

verdampingssnelheid van het bleedingwater

groter of gelijk is aan 1 kg/m2 per uur. De

verdampingssnelheid is afhankelijk van de

relatieve vochtigheid de windsnelheid en de

luchttemperatuur. Nadat de elasticiteitsmodulus

van beton hoger is dan die van de vezels (na 24

uur) verliezen de kunststofvezels hun functie. De

kunststofvezels kunnen dan nog wel werkzaam

zijn bij brand.

Polypropyleen vezels hebben een smeltpunt van

160°C. Als de vezels smelten kan expanderend

vocht uit het beton ontsnappen. Als de

temperatuur van het beton toeneemt kan dit

zonder toevoeging van kunststofvezels leiden tot

het afspatten van beton. Het afspatten van beton

kan leiden tot het bezwijken van een constructie.

Vanwege de brandveiligheidseisen in tunnels

worden gefibrilleerde kunststofvezels bijna

standaard toegevoegd in het betonmengsel voor

de tunnelsegmenten of andere onderdelen die

deel uit maken van de hoofddraagconstructie.

Kunststofvezels kunnen niet worden toegepast

als constructieve wapening in beton. Dit om de

volgende redenen:

De elasticiteitsmodulus van polypropyleen

vezels is lager dan die van uitgehard beton.

Het verschil in elasticiteitsmodulus zorgt

voor grote vervorming en scheurvorming

van en in de constructie voordat de vezels

gaan werken.

Polypropyleen vezels vertonen

kruipverschijnselen.

De vezels zijn niet bestand tegen brand. De

vezels smelten en verliezen hun sterkte bij

160°C.

1.2.2 Regelgeving

Algemeen en regelgeving

De werking van gefibrilleerde polypropyleen

vezels bij plastische krimp moet worden bewezen

met de plaatproef. De plaatproef wordt

uitgevoerd conform CUR aanbeveling 42.

CUR aanbeveling 42 omschrijft de werking van

polypropyleen vezels bij plastische krimp. Omdat

polypropyleen vezels niet als constructieve

wapening gebruikt kunnen worden is hier ook

geen regelgeving voor opgesteld. Op de

constructieve toepassingen wordt dan ook niet

verder ingegaan.

Toepassingen

Het advies is om gefibrilleerde polypropyleen

vezels toe te voegen in een verhouding van 0,9

kg/m3 beton als er sprake is van plastische

krimpscheuren. De leverancier moet dan wel

kunnen aantonen (d.m.v. een uitgevoerde

plaatproef) dat de geleverde vezels werken als

plastische krimpwapening in beton.

Figuur 1.3: verloop van deformeerbaarheid van beton in de verschillende fases [2] en verhouding van

elasticiteitsmodulus van beton en polypropyleen in de loop der tijd [3]

17

1.2.3 Kosten

Algemeen

De kosten van de verschillende vezeltypen zijn opgevraagd bij de volgende leveranciers en producenten:

Mebin B.V. Amsterdam

Van der Madeweg 36

1114 AM Amsterdam


Adfill construction fibers (Bonar)

Industriestraat 39, Zone Z2

9240 Zele, België

www.bonar.com

Bouwcenter Eiland de Wild

Laanenderweg 39

1812 PW Alkmaar

http://eilanddewildalkmaar.bouwcenter.nl/

PontMeyer Alkmaar

Professor van der Waalstraat 11

1821 BT Alkmaar

www.pontmeyer.nl

Kosten

Deze leveranciers hebben de volgende (soms globale kosten) voor polypropyleen kunststofvezels

opgegeven:

Type Toepassing(en) Hoeveelheid Kosten/m3

beton Prijs inclusief arbeidsloon**

Propex Fibermesh 12 mm,

gefibrilleerde vezels plastische krimpwapening* 0,9 kg/m3 17,50,- ja

Confiber 660F 6 mm, gefibrilleerde

vezels plastische krimpwapening* 0,9 kg/m3 12,60,- Nee

Weber vezels 12 mm, gefibrilleerde

vezels plastische krimpwapening* 0,9 kg/m3 21,66,- Nee

Adfill Fibrin, gefibrilleerde vezels

plastische krimpwapening* 0,9 kg/m3 2,5-3,0,- Nee

Adfill Durus, geëxtrudeerde

vezels

Vloeren ‘op staal’ of daar waar grote vervorming van de

constructie is toegestaan 3-6 kg/m3 ≈ 20,00,- Nee

Figuur 1.4: kostenindicatie kunststofvezelwapening

*Niet bekend is of de werking van de vezels is aangetoond met CUR aanbeveling 42 en of de vezels

voldoen aan de NEN-EN 14889-2

**Arbeidsloon = kosten voor het toevoegen van de vezels aan het betonmengsel


http://www.bonar.com/

http://eilanddewildalkmaar.bouwcenter.nl/

http://www.pontmeyer.nl/

18

1.2.4 Conclusies literatuuronderzoek kunststofvezelwapening

Algemeen

Op basis van het volledige onderzoek naar de toepassing en werking van kunststofvezels in beton zijn

conclusies te formuleren. Deze conclusies zijn in dit hoofdstuk uiteengezet.

Conclusies

Gefibrilleerde polypropyleenvezels kunnen worden toegepast om plastische krimpscheuren in beton

te voorkomen of te verminderen. De vezels werken niet bij andere vormen van krimp.

Gefibrilleerde polypropyleenvezels zijn alleen werkzaam tijdens de plastische fase van beton. De

elasticiteitsmodulus van de vezels is in dit stadium nog groter dan de elasticiteitsmodulus van beton.

Als de verdampingssnelheid van het water uit beton gedurende de plastische fase van beton groter is

dan 1 kg/m2/uur ontstaan plastische krimpscheuren.

Om plastische krimpscheuren te voorkomen of te verminderen moet 0,9 kg/m3 gefibrilleerde

polypropyleenvezels worden toegevoegd aan het betonmengsel. Aangetoond moet zijn dat de vezels

werkzaam zijn bij plastische krimp. Het aantonen geschied conform CUR aanbeveling 42.

Plastische krimpscheuren kunnen ook worden voorkomen door een goede nabehandeling van het

beton (curing compound) of door het beton nat te houden en af te dekken met speciale folie.

Als er meer dan 0,9 kg/m3 gefibrilleerde polypropyleenvezels aan het beton wordt toegevoegd zorgt

dit voor een mindere verwerkbaarheid van het beton. Tevens heeft het extra toevoegen van

gefibrilleerde polypropyleenvezels geen nut.

Als 0,9 kg/m3 gefibrilleerde polypropyleenvezels aan het beton wordt toegevoegd hoeft het

betonmengsel hier niet op worden aangepast.

Polypropyleenvezels kunnen, en worden bij voorkeur, niet toegepast als constructieve wapening in

beton. Daar waar grote vervormingen of scheurvorming geen probleem is kunnen geëxtrudeerde

polypropyleenvezels als constructieve wapening (niet in vrijdragende constructies) worden

toegepast.

Gefibrilleerde polypropyleenvezels kunnen worden toegepast om de brandwerendheid van een

betonconstructie te verbeteren. Polypropyleen heeft een smeltpunt van 160°C.

Polypropyleenvezels zijn inert. Dit betekend dat de vezels niet of nauwelijks reageren met andere

stoffen in het beton. Omdat de vezels grotendeels worden omkapseld door het beton wordt oxidatie

tegen gegaan. Polypropyleen vezels zijn goed bestand tegen het alkalisch milieu in beton.

Om een goede verdeling van de polypropyleenvezels in beton te garanderen moet de menger van de

betoncentrale of de truckmixer minimaal 70 omwentelingen maken.

19

1.3 Beton Beton is een overkoepelende naam voor

verschillende typen (niet-gebakken) kunststeen.

Dit hoofdstuk behandeld beton waarbij cement

het bindmiddel is.

Samenstelling

Eenvoudig huis tuin en keuken beton bestaat uit

één volumedeel cement, twee volumedelen zand

en drie volumedelen grind. Eén tiende van de

totale hoeveelheid vaste stoffen moet als water

worden toegevoegd om de chemische reactie te

starten.

Het chemisch proces van beton is

oneindig. Dit heeft tot gevolg dat beton steeds

sterker wordt naarmate de tijd vordert. De

cilinderdruksterkte waarmee in

constructieberekeningen wordt gerekend, wordt

bereikt na 28 dagen. Beton heeft dan afhankelijk

van de samenstelling 70 á 90 procent van de

uiteindelijke sterkte bereikt.

Bij de keuze voor een betonsamenstelling moet

rekening gehouden worden met [1]:

Mechanische eigenschappen.

Vervormingsgedrag.

Technische duurzaamheid.

Milieu-impact van de grondstofkeuze.

Watercementfactor

De watercementfactor bepaald in grote mate de

vloeibaarheid, de duurzaamheid en de

uiteindelijke sterkte van beton. De

watercementfactor geeft de verhouding aan

tussen de hoeveelheid water en de hoeveelheid

cement in een betonmengsel.

Er gelden een aantal ontwerpgrondslagen voor

de watercementfactor (wcf) in beton:

Een wcf van minimaal 0,3 is noodzakelijk

voor de hydratatiereactie in beton.

De wcf bepaald voor een groot deel de

permeabiliteit (waterdoorlaatbaarheid van

de constructie.

Hoe hoger de wcf, hoe lager de sterkte en

hoe beter de verwerkbaarheid van het

beton.

Bij een gelijkblijvende wcf kan een

plastificeerder in de verhouding 0,4 – 0,8 %

van het cementgehalte worden toegevoegd.

De verwerkbaarheid wordt hiermee

verbeterd.

Cement

Cement en water vormen de lijm in beton. Zij

zorgen ervoor dat de verschillende bestanddelen

in beton aan elkaar vast gaan zitten en het beton

een drukvast materiaal wordt.

Er zijn verschillende typen cement.

Portlandcement, hoogovencement en vliegas

worden toegepast in beton en hebben elk

eigenschappen die de betonkwaliteit beïnvloeden.

Vliegas kan een deel van Portland- of

hoogovencement vervangen. De toepassing van

een cementsoort is afhankelijk van de gewenste

sterkte, uithardingstijd, bestandheid tegen

aantasting en kleur. Portlandcement wordt vaak

gebruikt als een snelle uithardingstijd wenselijk

is. Hoogovencement wordt gemaakt van een

afvalproduct van de ijzerindustrie en is daardoor

milieuvriendelijker. Hoogovencement wordt

gemaakt van gebroken en verpulverde

ijzerslakken.

Toeslagmaterialen

Beton bestaat voor ongeveer 70 procent uit

toeslagmaterialen. Toeslagmaterialen in beton

zijn zand en grind. De toeslagmaterialen vormen

het dragende skelet in beton. De aanhechting en

de druksterkte van toeslagmateriaal bepalen in

grote mate de uiteindelijke sterkte van beton.

Toeslagmateriaal kan uit de natuur worden

gewonnen of kunstmatig worden geproduceerd.

De toeslagmaterialen worden ingedeeld naar

herkomst, volumieke massa en korrelafmeting.

Bij natuurlijke winning wordt onderscheid

gemaakt tussen de natte en droge winning. De

volgende toeslagmaterialen worden met

natuurlijke winning gewonnen:

Rivier- en zeegrind.

Rivier- en zeezand.

Steen gewonnen uit steengroeven.

Zand gewonnen uit zandgroeven.

Kunstmatige toeslagmaterialen kunnen speciaal

voor de toepassing uit restproducten of nieuw

geproduceerd worden. De volgende kunstmatige

toeslagmaterialen worden in beton toegepast:

Betongranulaat.

Metselwerkgranulaat.

Gesinterd vliegas.

Mijnsteen.

Geëxpandeerde kleikorrels.

20

1.3.1 Vezel (ultra)hogesterktebeton

Algemeen

Hogesterktebeton (HSB) is beton met een

sterkteklasse van C55/67 tot C90/105. Ultra

hogesterktebeton (UHSB) is beton met een

druksterkte vanaf 150 N/mm2 tot 200 N/mm2.

Vanwege ontbrekende regelgeving voor ultra

hogesterktebeton wordt dit type beton nog

amper toegepast in Nederland. Beton vanaf de

sterkteklasse C90/105 en met een druksterkte ≤

150 N/mm2 wordt zeer hogesterktebeton

genoemd.

Samenstelling

Voor ultra hogesterktebeton wordt wel 3 tot 4

keer zoveel cement gebruikt in vergelijking tot

normaal beton [2]. Bij hogesterktebeton is dit

minder. Toch zijn de verschillen met normaal

beton aanzienlijk. Dit zorgt voor een hogere

kostprijs.

Vanwege de brosse eigenschappen worden aan

(ultra)hogesterktebeton aanzienlijke

hoeveelheden staalvezels toegevoegd. Zo wordt

de ductiliteit en taaiheid van het beton groter.

Het type staalvezels dat wordt toegevoegd is

anders dan in normaal beton. Het vezeltype is

recht en er zijn geen speciale verankeringen

toegepast bij de vezels zoals haakjes. Dit is te

verklaren doordat de verankering van de

staalvezels in (ultra)hogesterktebeton wordt

gerealiseerd door dichte omhulling van de vezels.

Door de fijnheid van de cementpasta en de

toeslagmaterialen worden de vezels goed

ingesloten en verankerd in het beton. De

toelaatbare treksterkte van de staalvezels in

(UHS)beton moet hoog zijn (≥ 2000 N/mm2).

Toepassingen

De toepassing van (ultra)hogesterktebeton heeft

vooral zin in constructies waarbij het eigen

gewicht een grote rol speelt in de totale

belasting. Dit is bijvoorbeeld bij bruggen,

trappen, daken en balkons. Een hoger mogelijke

slankheid bij (U)HSB zorgt voor een besparing in

bijvoorbeeld wapenings- of voorspanstaal. Dit

kan zorgen voor een kostenbesparing.

Vanwege de lage watercementfactor in

(ultra)hogesterktebeton moest een oplossing

verzonnen worden om het beton verwerkbaar te

houden. Door het toevoegen van een

(super)plastificeerder wordt het beton vloeibaar

en hoeft het nog amper verdicht te worden. Een

idee hierbij was om deze eigenschappen ook toe

te passen bij lagere betonkwaliteiten. Vanuit

deze gedachte is zelfverdichtend beton ontstaan.

Voor- en nadelen toepassing van (U)HSB

Voordelen

Grote slankheid is mogelijk.

Snelle sterkteontwikkeling.

Verminderde vervorming door krimp en

kruip.

Hoge slijtvastheid.

Betere duurzaamheid dan normaal beton.

Nadelen

Hoge kostprijs.

Brosse eigenschappen.

Geen juridisch geaccepteerde regelgeving

beschikbaar in Nederland (> C90/105).

Grote autogene krimp.

Hoge kwaliteitsbeheersing tijdens de

uitvoering is noodzakelijk.

Afbeelding 1.7: Pont du Diable van Rudy Ricciotti uitgevoerd in voorgespannen prefab UHSB delen

21

1.3.2 Zelfverdichtend vezelbeton

Algemeen

De verwerkbaarheid van beton kan worden

vergroot door het verhogen van de vloeibaarheid

van beton. Zoals eerder gesteld kan dat

geschieden door het toevoegen van een

(super)plastificeerder of door het verhogen van

de watercementfactor. Zelfverdichtend beton

heeft een hoge vloeibaarheid (consistentieklasse

≥ F6, zeer vloeibaar).

Zelfverdichtend beton is beton dat:

Zichzelf, door zijn eigen gewicht verdicht.

Volledig wapening omhult zonder natrillen.

Volledig bekistingen vult zonder natrillen.

Voor- en nadelen toepassing van zelfverdichtend

vezelbeton

Voordelen

De vezeloriëntatie in het beton kan niet

door natrillen worden verstoord.

De homogeniteit van beton is beter dan

dat van normaal beton.

Moeilijk bereikbare plekken kunnen met

het beton makkelijk worden bereikt.

Er is minder personeel betrokken bij de

uitvoering.

Er ontstaan minder snel lekkages in

bekistingen.

Betere duurzaamheid dan normaal beton.

Nadelen

Zelfverdichtend beton is duurder.

Vezels kunnen zich gaan oriënteren in de

stortrichting van het beton.

De kans op chemische en

uitdrogingskrimp is groter dan bij

normaal beton.

Toepassingen

De wijze van storten is bij zelfverdichtend

vezelbeton erg belangrijk. De vezels kunnen zich

oriënteren in de stortrichting van het beton.

Tevens kan te snel storten betekenen dat er

lucht wordt ingesloten in beton. Bij de randen

van bekistingen kunnen vezels zich gaan

oriënteren in een richting die loodrecht op de

wand staat. Het storten van zelfverdichtend

vezelbeton is een bewerkelijke klus.

Daarnaast is het betonmengsel voor

zelfverdichtend beton relatief gevoelig voor

kleine verschillen in de samenstelling. In de

prefab industrie wordt zelfverdichtend beton

daarom voornamelijk toegepast. Dit vanwege de

hoge kwaliteitsbeheersing in de prefab industrie.

Zoals is gebleken uit overleg met een

betoncentrale [4] wordt staalvezelbeton al

standaard aangeleverd in de consistentieklasse

F5 (vloeibaar) en F6 (zeer vloeibaar).

Consistentieklasse F6 benaderd een

zelfverdichtend beton. In consistentieklasse F6

zijn verschillende variaties mogelijk (zie bijlage),

Afbeelding 1.8: uitvoeringsproblemen die met zelfverdichtend beton kunnen worden voorkomen of verminderd [3]

Afbeelding 1.9: zelfverdichtend beton toegepast in de prefab industrie [5]

22

1.3.3 Conclusies literatuuronderzoek beton

Algemeen

Op basis van het volledige onderzoek naar beton zijn conclusies te formuleren. Deze conclusies zijn in dit

hoofdstuk uiteengezet.

Conclusies

Waar vroeger het een-twee-driebeton tot de standaard behoorde, wordt nu gebouwd met beton

dat bestaat uit een complexe samenstelling van stoffen met een scala aan eigenschappen.

Ongeveer 7000 verschillende betonsamenstellingen zijn bij betoncentrales in Nederland

verkrijgbaar.

Als Portlandcement in beton wordt gebruikt kan sneller worden ontkist i.v.m. een grotere

hydratatiewarmte tijdens de uitharding (in vergelijking tot hoogovencement).

Het toevoegen van een (super)plastificeerder is beperkt tot 0,4 tot 0,8 procent van het

cementgehalte.

Vliegas kan een deel van het te gebruiken cement vervangen. De hoeveelheid toe te voegen

vliegas is gebonden aan regelgeving.

Er is een grote variëteit aan toeslagmaterialen beschikbaar welke het dragende skelet in beton

vormen. De sterkte van het dragend skelet wordt vooral bepaald door de aanhechting en de

druksterkte van het toeslagmateriaal.

(Ultra)Hogesterktebeton is vooral geschikt voor constructies waarbij duurzaamheid en een grote

slankheid belangrijk worden geacht. Dit kan een eis zijn bij offshore constructies en bruggen.

De vloeibaarheid van beton is een maat voor de verwerkbaarheid van beton. Alvorens een

betonsamenstelling wordt gekozen (als toepassing bij hybride beton) moet rekening worden

gehouden met de vloeibaarheid van het staalvezelbeton en het vermogen van het staalvezelbeton

om langs obstakels te vloeien (L-box en J-ring test).

Het gebruik van zelfverdichtend beton levert een besparing op in arbeidsloon.

Hoog vloeibaar beton (consistentieklasse F5 en F6), wordt, afhankelijk van de hoeveelheid toe te

voegen staalvezels, al toegepast bij staalvezelbeton.

Vanwege de vergrootte kans op de vorming van (plastische)krimpscheuren bij zelfverdichtend

beton kunnen polypropyleen vezels worden toegepast om de grote en de hoeveelheid

krimpscheuren te beperken of te voorkomen.

Een M-Kappa-diagram voor staalvezelbeton is (gedeeltelijk) anders dan bij traditioneel gewapend

beton.

Bij M-Kappa-diagrammen moet in de bruikbaarheidsgrenstoestand zowel de lange als korte

belastingduur beschouwd worden. Dit i.v.m. kruip.

23

1.4 Funderingsherstel Op veel plekken in Nederland bestaan de

bovenlagen van de bodem uit veen en klei.

Proefondervindelijk bleek dat wanneer er

rechtstreeks op deze bodem werd gebouwd, er

verzakkingen optraden. Veel oude panden in

Nederland zijn daarom gebouwd op houten

palen.

Paalfunderingen of een vereenvoudigde versie

daarvan zijn in Nederland vanaf de 13e eeuw

toegepast. De paalfunderingen in de 13e eeuw

bestonden uit roosters met daarin elzen slieten

(paaltjes die 2 meter diep de grond in werden

geheid). De funderingen van huizen uit de 14e tot

16e eeuw begonnen te lijken op de Amsterdamse

paalfundering. De palen (dennen) werden dieper

geheid (5-7 meter). Deze funderingen werden op

kleef geheid. Vanaf de 17e eeuw wordt de

Amsterdamse paalfundering toegepast in

Nederland. Bij deze fundering werd ‘op stuit’

geheid (heien op de eerste zandlaag).

Door droogstand en/of bacteriële aantasting en

toenemende negatieve kleef zijn veel houten

paalfunderingen niet meer goed in staat om

belasting over te dragen op de ondergrond.

Daarnaast verkeerd het metselwerk soms in

slechte staat (verzadigd metselwerk). Dit zorgt

voor zakkingen wat kan leiden tot scheurvorming

en andere schadebeelden. Er wordt verwacht dat

deze problemen zullen optreden bij 200.000

bestaande woningen in Nederland in de komende

twintig jaar. Deze woningen zijn soms

monumentaal en beeldbepalend. Sloop is hier

geen optie.

De funderingen van deze woningen moeten

worden hersteld. De oude fundering moet met

een nieuwe fundering worden ontlast. Dit wordt

funderingsherstel genoemd.

1.4.1 Funderingsproblemen

Algemeen

De problemen aan houten paalfunderingen

worden vooral veroorzaakt door

schimmelaantasting, bacteriële aantasting en

toegenomen negatieve kleef. Het gevolg van

funderingsproblemen zijn scheefstand,

klemmende deuren en ramen en scheurvorming

in gevels en binnenmuren.

Aantasting van hout

Problemen met het funderingshout wordt

veroorzaakt door schimmelaantasting of

bacteriële aantasting. Schimmelaantasting wordt

ook wel paalrot genoemd. Hierbij wordt het

funderingshout aangetast door een te lage

grondwaterstand. Het funderingshout wordt bij

een te lage grondwaterstand blootgesteld aan

zuurstof waardoor het funderingshout naar

verloop van tijd gaat rotten.

Een te lage grondwaterstand kan ontstaan door:

Een lekkend drainerend riool.

Een te laag afgestelde drainage.

Een verlaging van het grondwater door een

waterschap.

Bemaling van bouwputten.

Afbeelding 1.10: Amsterdamse paalfundering vanaf 17e eeuw

24

Negatieve kleef

Negatieve kleef wordt veroorzaakt door

inklinkende grond die aan de paal gaat hangen.

Hierdoor wordt de paal extra belast. Pas vanaf

1965 wordt in geotechnische berekeningen

rekening gehouden met negatieve kleef.

Negatieve kleef kan veroorzaakt of versterkt

worden door:

Ophogingen van grondlichamen.

Grondwaterstanddaling.

Bodemdaling.

Overige funderingsproblemen

Houtaantasting en een toenemende negatieve

kleef zijn de grootste oorzaken van

funderingsproblemen. De funderingsproblemen

die in deze paragraaf behandeld worden komen

minder vaak voor. Echter kunnen de volgende

funderingsproblemen ook zorgen voor

verzakkingen:

Aantasting van het metselwerk.

Overbelasting.

Uitvoeringsfouten uit het verleden.

Funderingsonderzoek en monitoring

Met metingen kan worden bepaald of

funderingsherstel nodig is. Het object dat wordt

gemonitord, wordt geclassificeerd en ingedeeld in

een categorie. In onderstaande tabel zijn de

verschillende categorieën en classificaties

weergegeven.

1.4.2 Herstelmethoden

Algemeen

Als door het funderingsonderzoek blijkt dat de

huidige fundering niet meer in staat is om de

belasting voldoende af te dragen (code 4), wordt

besloten dat de fundering moet worden hersteld.

Dit kan met een aantal methoden die in dit

hoofdstuk worden besproken. Als blijkt dat de

fundering wordt aangetast door een te laag

grondwaterpeil, kunnen preventieve maatregelen

worden genomen. Voorwaarde hiervoor is dat de

funderingsclassificatie 3 of lager is. De

preventieve maatregel die dan kan worden

genomen is grondwatermanipulatie.

Constructies

Als de fundering wordt gekwalificeerd met code 4

kan de fundering op verschillende manieren

worden vervangen met een nieuwe fundering. De

volgende constructies zijn mogelijk:

De tafelconstructie.

Constructie met randbalken en consoles.

Voorgespannen balkconstructie.

Palen in de bouwmuur.

Paalkopverlaging.

Een fundering van een bouwblok kan per pand,

hersteleenheid, of geheel bouwblok worden

hersteld. De pand(en) waarbij funderingsherstel

wordt uitgevoerd in en bouwblok vormen een

funderingshersteleenheid. Hierbij is er sprake

van partieel funderingsherstel. Partieel

funderingsherstel wordt uitgevoerd als lokaal

funderingsherstel niet mogelijk is. Bij lokaal

funderingsherstel wordt alleen een deel van de

fundering hersteld. Bij partieel funderingsherstel

wordt de fundering van een pand of

hersteleenheid in zijn geheel vervangen.

Het funderingsherstel kan gefundeerd worden op

een groot scala aan paalsystemen en types. De

beschikbare typen worden in de bijlage

uitgebreid besproken.

Code Classificatie Omschrijving Handhavingstermijn

1 Ruim voldoende

Binnen 25 jaar is nauwelijks (extra) scheurvorming of

(extra) scheefstand te verwachten, verhoging belasting

mogelijk (wel reken technisch onderbouwen).

> 25 jaar

2 Voldoende

Binnen 25 jaar zijn geringe onderlinge

zakkingsverschillen te verwachten, geringe verhoging

belasting van 3% tot maximaal 5% mogelijk.

> 25 jaar

3 Matig

Binnen 25 jaar zijn onderlinge zakkingsverschillen te

verwachten (hou rekening met aanvullende zakkingen

en scheurvorming), verhoging belasting niet mogelijk.

10 - 15 jaar

4 Onvoldoende Onderlinge zakkingsverschillen zijn te verwachten die

leiden tot schade aan casco, herstel noodzakelijk. 0 - 5 jaar

Tabel 1.1: Classificaties resultaten funderingsonderzoek [1]

25

Funderingsherstel m.b.v. de tafelmethode wordt

in Nederland het meest toegepast. Bij dit type

funderingsherstel wordt de begane grond- of

souterrainvloer verwijderd. Inkassingen worden

gemaakt in de bouwmuur. Vanuit de kassen

wordt de belasting vanuit de bouwmuren

overgedragen op de nieuw aan te brengen palen.

De kassen worden in de bouwmuur aangebracht

om de halve meter.

Constructiemethoden funderingsherstel

Afbeelding 1.11: funderingsherstel m.b.v. een tafelconstructie (met en zonder constructieve plint), het type zonder

constructieve plint wordt in de variantenstudie toegepast

Afbeelding 1.12: funderingsherstel met randbalken en consoles

Afbeelding 1.13: funderingsherstel met een voorgespannen balkconstructie

Afbeelding 1.14: funderingsherstel d.m.v. palen in de bouwmuur

Afbeelding 1.15: funderingsherstel d.m.v. verlagen van houten paalkoppen en aanbrengen van nieuwe betonbalk

26

1.4.3 Conclusies literatuuronderzoek funderingsherstel

Algemeen

Op basis van het onderzoek naar funderingsherstel zijn conclusies te formuleren. Deze conclusies zijn in

dit hoofdstuk uiteengezet.

Conclusies

200.000 panden met houten paalfunderingen krijgen in de komende twintig jaar te maken met

funderingsproblemen.

Houten paalfunderingen kunnen worden aangetast door bacteriële en/of schimmelaantasting.

De kwaliteit van een houten paalfundering kan worden geclassificeerd in vier

funderingsclassificaties.

Als er sprake is van (dreigende) aantasting van de houten paalfundering met als oorzaak een

verlaagde grondwaterstand, kan een systeem worden geïnstalleerd dat kunstmatig de

grondwaterstand verhoogt. Zo kan aantasting in de toekomst worden voorkomen.

Funderingen kunnen worden hersteld middels verschillende methoden waarvan de tafelmethode de

meest voorkomende is.

Als funderingsherstel wordt uitgevoerd bij een pand met een gemeenschappelijk bouwmuur moet

rekening gehouden worden met bijkomende zaken.

Er zijn speciale paalsystemen ontwikkeld voor funderingsherstel waarmee kan worden voldaan aan

specifieke eisen (bijvoorbeeld eisen m.b.t. trillingen).

De keuze voor een bepaald paalsysteem hangt af van de gekozen funderingsherstelmethode, de

grondgesteldheid, trillingsgevoeligheid van omliggende panden en gewenst paaldraagvermogen.

Alvorens er gestart mag worden met de uitvoering van een funderingsherstel moet een 0-meting

zijn uitgevoerd.

27

1.5 Conclusies literatuuronderzoek

1.5.1 Algemeen

Op basis van het volledige literatuuronderzoek zijn per hoofdstuk (onderwerp) specifieke conclusies

geformuleerd. Dit hoofdstuk geeft conclusies waarbij de uitkomsten van de onderzoeken naar

vezelwapening worden toegespitst op funderingsherstel.

1.5.2 Conclusies

Kunststofvezels zijn goedkoper dan staalvezels. Alleen staalvezels kunnen constructief worden

toegepast.

Staalvezelwapening kan constructief worden toegepast bij funderingsherstel. De meest geschikte

vezel is de 4D en 5D vezel van Dramix® (Bekaert, KOMO certificaat). De 4D vezel moet toegepast

worden in combinatie met traditionele wapening i.v.m. de strain softening eigenschappen. De 5D

vezel kan traditionele wapening (deels) vervangen i.v.m. de strain hardening eigenschappen. De

3D vezel is niet geschikt voor de toepassing bij funderingsherstel.

Staalvezelwapening kan niet in zijn geheel traditionele wapening vervangen. Piekspanningen en

spanningen door verhinderde krimp moeten worden opgevangen met traditionele wapening.

Kunststofvezelwapening kan traditionele wapening niet vervangen en kan alleen worden toegepast

om plastische krimpscheuren te voorkomen of te verminderen.

Een combinatie van gefibrilleerde kunststofvezels en staalvezels is mogelijk bij funderingsherstel.

De gefibrilleerde kunststofvezels zorgen dan voor voorkomen of verminderen van plastische

krimpscheuren. De staalvezels vervangen (deels) de constructieve wapening.

Funderingsherstel dat wordt gewapend met staalvezels moet worden berekend middels CUR

aanbeveling 111 en de Modelcode 2010.

Vanwege ontbrekende regelgeving, de hoge kostprijs, de hoge mate van kwaliteitsbeheersing en

een minimaal verwacht verschil in slankheid (met normaal beton) is (U)HSB niet geschikt voor

funderingsherstel. Om het verschil in slankheid tussen normaal- en (ultra) hogesterktebeton te

bepalen voor de toepassing bij funderingsherstel, is onderzoek benodigd. Dit onderzoek gaat hier

verder niet op in.

28

1.6 Bibliografie

1.6.1 Literatuuronderzoek staalvezels

Bronverwijzingen

[1] BS EN 12390-5:2000: Testing hardened concrete, Part 5: Flexural strength of test specimens,

2000

1.6.2 Literatuuronderzoek kunststofvezels

Bronverwijzingen

[1] www.cemcraft.com

[2] Cement nr. 5, 1991: Kunststofvezels in beton, prof.dr. J.M.J.M. Bijen, Intron BV, Sittard en TU

Delft, faculteit der Civiele Techniek

[3] Dramix® steel and synthetic fiber reinforce concrete – Which fiber to be used for which

application and why? Bekaert

1.6.3 Literatuuronderzoek beton

Bronverwijzingen

[1] Betonpocket 2012, ENCI, Mebin en Sagrex, 2011, ISBN 978-90-812395-0-9

[2] Cement online, 2012: Rekenen aan UHSB, Laurens Bouvy MSc

[3] Technische aandachtspunten bij het toepassen van zelfverdichtend beton, Petra Van Itterbeeck,

WTCB

[4] Verslag bedrijfsbezoek Mebin, Tom Godthelp, 2014

[5] The European Guidelines for Self-Compacting Concrete Specification, Production and Use, The

Self-Compacting Concrete European Project Group, 2005

1.6.4 Literatuuronderzoek funderingsherstel

Bronverwijzingen

[1] F3O richtlijn, Onderzoek en beoordeling van houten paalfunderingen onder gebouwen, versie 1,

2011

Voor een totaal van de gebruikte bronnen zie het hoofdstuk ‘Bibliografie’ in de bijlage literatuuronderzoek.

http://www.cemcraft.com/

2. Variantenstudie

In dit hoofdstuk wordt de uitgevoerde variantenstudie besproken. Het funderingsherstel voor het pand aan de Leidsegracht 66 te Amsterdam is op drie verschillende manieren uitgewerkt. Geheel gewapend met traditionele wapening (variant 1), deels gewapend met traditionele wapening en staalvezelwapening (variant 2) en geheel gewapend met staalvezelwapening (variant 3). Daarnaast

wordt de mogelijkheid tot het verlenen van een bouwvergunning voor hybride gewapend funderingsherstel in de gemeente Amsterdam besproken. Hiervoor is de berekening die is gemaakt voor variant 2 ingediend bij de gemeente (Amsterdam, stadsdeel centrum).

30

Inhoudsopgave variantenstudie

2.1 RANDVOORWAARDEN VARIANTEN 31

2.1.1 Constructieve gegevens pand 33 2.1.2 Geotechniek 34

2.2 VARIANT 1 36

2.2.1 Gegevens en uitgangspunten 36 2.2.2 Overzicht resultaten onderzoek 37

2.3 VARIANT 2 38

2.3.1 Gegevens en uitgangspunten 38 2.3.2 Overzicht resultaten onderzoek 39

2.4 VARIANT 3 40

2.4.1 Gegevens en uitgangspunten 40 2.4.2 Overzicht resultaten 41

2.5 UITVOERING VARIANTEN EN OMGEVINGSVERGUNNING VARIANT 2 42

2.5.1 Funderingsherstel 42 2.5.2 Paalfundering 44 2.5.3 Staalvezelbeton 45 2.5.3 Omgevingsvergunning variant 2 46

2.6 CONCLUSIES PER VARIANT EN GEOTECHNIEK 47

2.6.1 Algemeen 47 2.6.2 Conclusies geotechniek 47 2.6.3 Conclusies Funderingsherstel variant 1 47 2.6.4 Conclusies Funderingsherstel variant 2 47 2.6.5 Conclusies Funderingsherstel variant 3 48

2.7 BIBLIOGRAFIE VARIANTENSTUDIE 48

2.7.1 Bronverwijzingen 48

31

2.1 Randvoorwaarden varianten

Inleiding

Voor het pand aan de Leidsegracht 66 is

funderingsherstel benodigd. De fundering van het

pand is geclassificeerd met code 4. Dit betekent

dat de fundering van het pand hersteld moet

worden binnen 0 en 5 jaar. Het pand heeft

gemeenschappelijke (mandelige) bouwmuren

met Leidsegracht 64 en 68. De fundering van

deze panden is in het verleden niet hersteld en

wordt (voorlopig) ook niet hersteld. De

funderingshersteleenheid bestaat alleen uit

Leidsegracht 66.

De achtergevel van de aanbouw van Leidsegracht

66 is gemeenschappelijk met Leidsegracht 69.

De uitbouw staat constructief geheel los van de

hoofdconstructie van Leidsegracht 66. De

fundering van de uitbouw wordt niet hersteld.

Het pand aan de Leidsegracht 66 is een

Rijksmonument.

Verslag

De fundering van het pand zal worden hersteld

middels de tafelmethode waarvan de

betonconstructie in dit onderzoek op drie

verschillende manieren zal worden uitgewerkt:

1. Geheel gewapend met traditionele

wapening.

2. Gewapend met staalvezelwapening en met

traditionele wapening.

3. Geheel gewapend met staalvezelwapening.

In het hierop volgende hoofdstuk (hoofdstuk 3)

worden conclusies en aanbevelingen gegeven en

wordt met een Multicriteria analyse de meest

geschikte variant bepaald. Hoofdstuk 3 is het

resultaat van dit afstudeeronderzoek.

Het funderingsherstel zal worden uitgewerkt

t.p.v. de begane grondvloer. De bestaande

begane grondvloer wordt verwijderd en

vervangen met een nieuwe betonvloer. De

betonvloer bestaat uit de constructie van de

nieuwe fundering.

Het aanlegniveau van de nieuwe funderings is

1430 mm + NAP. Dit is 1470 mm hoger dan de

laagst gemeten grondwaterstand. Er hoeft

daarom geen waterkerende plint worden

aangebracht. Er zijn dan ook geen problemen

door wateroverlast te verwachten vanwege een

te hoge grondwaterstand.

Voor de berekeningen en rekentechnische

uitgangspunten t.b.v. het onderzoek wordt

verwezen naar de bijbehorende bijlagen.

Het funderingsherstel wordt gefundeerd op

inwendig geheide stalenbuispalen. Voor de

wapeningsberekeningen zijn geotechnische

berekening benodigd. De geotechnische

berekeningen zijn op drie verschillende manieren

uitgewerkt. Zo kan de best geschikte

funderingsmethode worden gekozen. De drie

methoden worden besproken in het hoofdstuk

geotechniek. Van deze drie methoden wordt één

methode gekozen welke gebruikt wordt bij de

varianten. De drie funderingsmethoden

verschillen in paaldiameter en inheiniveau

(eerste of tweede zandlaag).

Als de drie wapeningsvarianten zijn uitgewerkt

wordt gekozen voor een variant. In onderstaand

schema is de werkwijze schematisch

weergegeven.

Op de volgende bladzijde is weergegeven welke

fundering wordt hersteld en welke funderingen

buiten de funderingshersteleenheid vallen.

Figuur 2.1: werkmethode variantenstudie

Funderingsmethode 1

Funderingsmethode 2

Funderingsmethode 3

Keuze voor

funderingsmethode

Variant 1

Variant 3

Keuze voor

Variant

(Ho: 3)

Analyses,

conclusies en

aanbevelingen

Variant 2

32

Bouwkosten

Algemeen

Bij elke (wapenings)variant wordt een

kostenoverzicht gegeven. Deze paragraaf

behandeld de uitgangpunten en voorwaarden die

worden gesteld aan deze overzichten.

Materiaal en materiaalkosten

In dit kostenoverzicht komen de verschillende

materialen en bijbehorende kosten aan bod die

benodigd zijn voor het funderingsherstel.

Materiaalkosten die bij de varianten hetzelfde

zijn worden buiten beschouwing gelaten. Dit zijn

bijvoorbeeld de materiaalkosten van de

werkvloer en stempels. Het kan dat er bij een

variant meer of minder palen benodigd zijn.

Daarom worden de kosten en hoeveelheid

materialen van de palen ook gespecificeerd.

De materiaalkosten zijn opgevraagd of gebruikt

van de volgende leveranciers:

Mebin B.V. Amsterdam (beton).

De Waalpaal (stalen buispalen).

Krijt en Zonen B.V. (wapening).

Hadek beton en vlechtwerk (wapening).

Uitvoeringskosten

In dit kostenoverzicht worden de kosten

gespecificeerd per stap in de uitvoering die in

hoofdstuk 2.4 worden besproken. Per variant

kunnen verschillen ontstaan in uitvoeringsduur.

Om deze verschillen te kunnen benoemen

worden per variant de uitvoeringskosten

uitgewerkt met de bijbehorende manuren. Hieruit

volgen de totale bouwkosten. De totale

bouwkosten zijn bepaald met prijzen van

aannemers [1,2] en van leveranciers (zie

paragraaf materiaal en materiaalkosten).

In de totale uitvoeringskosten worden de

materiaalkosten ook meegenomen. De

uitvoeringskosten worden beperkt tot het

betonwerk, het fundatiewerk en het

controlewerk. Alleen kosten waartussen

verschillen kunnen ontstaan bij de verschillende

varianten worden meegenomen (bouwkosten

literatuuronderzoek 1c t/m 1j worden niet

meegenomen). Alle kosten zijn ex btw.

Afbeelding 2.1: funderingsherstel Leidsegracht 66

33

2.1.1 Constructieve gegevens pand

Constructieve opbouw pand

Het pand bestaat uit vijf verdiepingen. De

begane grondvloer, de 1e t/m 3e verdieping en de

zolder. Het pand heeft aan de achterzijde een

uitbouw. Deze uitbouw is constructief gezien

losgekoppeld van het hoofdgebouw. De fundering

van de uitbouw wordt niet hersteld.

De vloeren zijn houten balklagen met beschot. Er

is geen afwerklaag op de vloeren aangebracht.

De dakconstructie is deels een houten

kapconstructie met beschot en pannen. Het

andere deel van het dak bestaat uit plat dak. Dit

dak bestaat ook uit een houtconstructie met

beschot en een bitumen dakbedekking.

De muren vanaf maaiveldniveau zijn steens

metselwerk (220 mm). De muren onder

maaiveldniveau zijn anderhalf steens metselwerk

(330 mm).

In bovenstaande tabel zijn de gegevens van de

constructieve opbouw weergegeven.

Stabiliteit

De stabiliteit van de bestaande constructie komt

niet in het geding. De dwarsstabiliteit van het

pand wordt ontleend aan de metselwerk

penanten. De langsstabiliteit van het pand wordt

ontleend aan de woning scheidende bouwmuren.

De dwarsstabiliteit van de zolderverdieping wordt

gerealiseerd met een momentvast portaal. De

stabiliteitsvoorzieningen worden niet aangepast.

Onderdeel Constructie Status

Schuin dak Houten kapconstructie met beschot en pannen Bestaand

Plat dak Houtconstructie met beschot en bitumen dakbedekking Bestaand

Verdiepingsvloeren Houten balklagen met beschot Bestaand

Begane grondvloer Houten balklaag Bestaand

Begane grondvloer Bestaat uit de nieuw aan te brengen betonvloer (funderingsplaat op palen) dikte n.t.b.

Nieuw

Constructieve woning scheidende wanden

Steens metselwerk d = 220 mm Bestaand

Voorgevel Steens metselwerk d = 220 mm Bestaand

Achtergevel Steens metselwerk d = 220 mm Bestaand

Muren onder maaiveld Anderhalf steens metselwerk d = 330 mm. Bestaand

Tabel 2.1: constructieve opbouw Leidsegracht 66

Afbeelding 2.2: stabiliteit voor- en achtergevel bij windbelasting, Leidsegracht 66

34

2.1.2 Geotechniek

Algemeen

Het funderingsherstel wordt gefundeerd op

inwendig geheide stalen buispalen. Deze

heimethode is trillingsarm.

Om de locaties en het aantal palen te kunnen

bepalen is het paaldraagvermogen van belang.

Dit is met berekeningen bepaald in de bijlage. De

resultaten van deze berekeningen zijn

weergegeven in de volgende paragraaf.

De veerstijfheid van de palen is van belang voor

de momentenverdeling en de belastingafdracht in

de constructie.

Er zijn drie verschillende funderingsmethoden

voor de inwendig geheide stalen buispaal

berekend:

1. Paal ø219 – 230, geheid op de eerste

zandlaag.

2. Paal ø273 – 290, geheid op de eerste

zandlaag.

3. Paal ø219 – 230, geheid op de tweede

zandlaag.

Van deze drie methoden wordt één methode

gekozen die wordt toegepast bij de

wapeningsvarianten in het volgende hoofdstuk.

Belendende funderingen

Tijdens het heien mag de bestaande fundering

van de belendingen niet worden ondermijnd.

Door het heien van de nieuwe palen kan er

grondtransport plaatsvinden waardoor schade

ontstaat aan de bestaande fundering.

Dit moet worden voorkomen.

De gemeente Amsterdam heeft om dit te

voorkomen richtlijnen opgesteld voor de

maximale afstand tussen de bestaande en

nieuwe heipalen. De richtlijnen zijn weergeven in

onderstaande tabellen. De afstand tussen de

palen is afhankelijk van het inheiniveau. De

richtlijnen zijn alleen geldig voor funderingen die

niet worden hersteld.

I.v.m. confrontatie met de oude fundering is de

minimale paalafstand vanaf de bouwmuur 500

mm. Deze afstand kan met de richtlijnen uit

onderstaande tabel groter worden. Tevens moet

de onderkant van de nieuwe constructievloer 500

mm hoger worden aangebracht dan het

aanlegniveau van de oude fundering.

Afbeelding 2.3: nieuwe en oude fundering

In te brengen paal naar dezelfde zandlaag of hoger dan de belending

Bestaand paaltype In te brengen paaltype

Grondverdringende paal Grondverwijderende paal

Houten palen 2,0 Db + 2,0 Dn 4,5 Db + 1,5 Dn

Overige palen 2,0 Db + 2,0 Dn 4,5 Db + 1,5 Dn

In te brengen paal naar een dieper gelegen zandlaag dan de belending

Bestaand paaltype In te brengen paaltype

Grondverdringende paal Grondverwijderende paal

Houten palen 2,0 Db + 2,0 Dn 4,5 Db + 1,5 Dn

Overige palen 2,0 Db + 2,0 Dn 4,5 Db + 1,5 Dn

Db = equivalente paaldiameter van bestaande paal, Dn = equivalente paalpuntdiameter van de in te

brengen paal. Als de locatie van de palen niet bekend is moet worden gerekend vanaf de binnenkant

van de bouwmuur.

Figuur 2.1: regels voor paalafstand t.o.v. bestaande belendingen voor funderingen die niet worden hersteld [3]

35

Paaldraagvermogens en veerstijfheden

In de bijlage zijn voor drie verschillende

schachtdiameters en inheiniveaus de

paaldraagvermogens en veerstijfheden bepaald.

De resultaten van deze berekeningen zijn

weergegeven in bovenstaande tabel.

De paaldraagvermogens zijn weergegeven als

netto draagkracht (Rc;net;d). Dit betekent dat de

negatieve kleefbelasting van het karakteristieke

paaldraagvermogen is afgetrokken (zie

berekeningen bijlage). De veerstijfheden van de

palen (Kp) worden gebruikt in de EEM

berekeningen van de varianten.

Conclusies en keuze voor funderingsmethode

Uit de berekeningen van de funderingsvarianten

blijkt dat het funderingstype waarbij geheid

wordt op de tweede zandlaag met een

paaldiameter van 219 mm het meest gunstig is.

De volgende redenen bepalen de keuze voor een

funderingsmethode:

Een hoger paaldraagvermogen betekent

dat de h.o.h. afstanden van de palen

groter kunnen worden wat leidt tot

minder palen. Wel nemen de momenten

in de constructie toe waardoor er grotere

hoeveelheden wapening en/of een

dikkere vloer toegepast moeten worden.

Een grote veerstijfheid op de tweede

zandlaag. Dit zorgt voor kleinere

zettingen dan bij fundaties op de eerste

zandlaag. De zettingen beginnen als de

belastingafdracht plaats gaat vinden via

de nieuwe fundering.

Als wordt gefundeerd op de eerste

zandlaag hoeft er tijdens het heien geen

zandlaag gepasseerd te worden. Dit zorgt

voor minder trillingen tijdens de

uitvoering.

De paallengte is bij funderingen op de

eerste zandlaag kleiner dan bij

funderingen op de tweede zandlaag. Dit

zorgt voor een lagere staalprijs en

uitvoeringskosten. Het verschil in

diameter heeft minder invloed op de

staalprijs dan de lengte van de paal.

Echter moeten er bij fundaties op de

eerste zandlaag meer palen worden

toegepast (bij de bekeken methoden).

De ponsweerstand van de betonvloer is

groter bij een grotere paaldiameter. Dit

bij gelijkblijvende constructiediktes.

Als bovenstaande voor- en nadelen tegen elkaar

worden afgewogen is de keuze voor funderen op

de tweede zandlaag met een paaldiameter van

219 mm, in deze situatie, de beste keuze. Deze

keuze wordt ondersteund door de heer F.

Seignette (Fugro).

Sondering Maaiveldhoogte

[m NAP] Paalpuntniveau

[m NAP]

Rc;net;d in kN Inwendig geheide Stalen

buispalen

Kp in N/mm Inwendig geheide Stalen

buispalen

Ø 219/230 mm

Ø 273/290 mm

Ø 219/230 mm

Ø 273/290 mm

DKM2 +0,32 -13,0 78 202 14.400 33.900

DKM2 +0,32 -18,0 299 - 36.100 -

Tabel 2.2: paaldraagvermogens (Rc;net;d) en veerstijfheden (Kp)

Afbeelding 2.4: paaltype en paalpuntniveau stalen buispaal in sondering DKM2

36

2.2 Variant 1

2.2.1 Gegevens en uitgangspunten

Algemeen

Bij variant 1 wordt het funderingsherstel voor de

Leidsegracht 66 uitgewerkt als een

betonconstructie die geheel is gewapend met

traditionele wapening.

Vloerdikte

De vloerdikte van de constructievloer of

funderingsplaat is zo dun mogelijk gekozen. Een

vloerdikte van 350 mm is gekozen als optimale

vloerdikte. De vloerdikte wordt in dit geval niet

bepaald door de ponscapaciteit of

dwarskrachtcapaciteit van de vloer. Als pons of

dwarskracht maatgevend zou zijn dan zou de

vloer dunner uitgevoerd kunnen worden. De

vloerdikte is gekozen vanwege de meest

optimale wapeningspercentages. Bij een

vloerdikte van 300mm worden de

wapeningpercentages dermate hoog dat

staafafstanden voor problemen kunnen gaan

zorgen bij de uitvoering. Dit specifiek in hoeken

waar kaswapening en vloerwapening elkaar

ontmoeten.

Afbeelding 2.5: confrontatielocatie kaswapening met

vloerwapening (plattegrond, kisttekening)

Voor een vloerdikte van 400 mm is niet gekozen

omdat een vloerdikte van 350 mm voldoet. Bij

een vloerdikte van 400 mm moet verder worden

ontgraven wat zorgt voor hogere afvoerkosten

van de grond. Tevens worden de palen in deze

situatie zwaarder belast. Dit zou kunnen zorgen

voor extra palen omdat de palen bij een

vloerdikte van 350 mm al op sommige punten tot

het maximale worden belast.

Rekenmethode

De plaatfundering is berekend met het eindige

elementen programma AxisVM. Voor de

meshwijdte is i een halve meter aangehouden.

Dit zorgt voor resultaten die in dit geval

nauwkeurig genoeg zijn. Er zijn geen grote

verschillen in overgangen t.p.v. de

grensgebieden van de momenten. Het

momentenverloop in de constructie verloopt

geleidelijk.

Met de uitvoer uit AxisVM is het meest optimale

palenplan opgesteld. Hierbij is geprobeerd om de

palen gelijk te belasten. Dit zorgt voor gelijke

vervormingen aangezien de funderingsplaat niet

oneindig stijf is.

Met eigenschappen als betonkwaliteit en

wapeningsstaalkwaliteit zijn vervolgens de

wapeningshoeveelheden in mm2/m uitgerekend.

Met deze waarden is de wapening bepaald.

De berekening is lineair statisch uitgevoerd. Dit

betekend dat er niet plastisch is gerekend en

zaken als vermoeiing niet worden meegenomen

in de resultaten. Dit is ook niet van toepassing.

De wapening is overal minimaal gekozen. Er

wordt i.v.m. de uitvoering praktisch gewapend.

Dit wordt bij alle varianten gedaan. Zo kunnen

de varianten correct met elkaar worden

vergeleken.

Afbeelding 2.6: uitvoer AxisVM

37

2.2.2 Overzicht resultaten onderzoek

Algemeen

De vloer en kaswapening is getekend in tekening V01 d.d. 11-04-2014. Voor deze tekening en de

bijbehorende berekeningen wordt verwezen naar de bijlagen. Op onderstaande afbeelding en tabellen is

tekening V01 te zien (niet op schaal) en zijn de verschillende tabellen met daarin de totale materiaal en

uitvoeringskosten weergegeven.

Afbeelding 2.7: fragment van tekening V01 (wapening)

Bouwkosten

Tabel 2.3: materiaalkosten variant 1

Tabel 2.4: uitvoeringskosten variant 1

Aantal Diameter Dikte Lengte Breedte Aantal Prijs totaal

stuks m m m m kg

1. Palen

Inwendig geheide stalen buispalen 18 0,219 18 € 50,00 /m1 € 16.200,00

€ 16.200,00

2. Funderingsplaat

Beton basis C20/25 XC2 S3 1 0,35 10,23 4,75 € 85,00 /m3 € 1.445,63

Toeslag C30/37 XC2 S3 1 0,35 10,23 4,75 € 8,00 /m3 € 136,06

Citycrete® incl. grind Dmax 16 1 0,35 10,23 4,75 € 10,80 /m

3 € 183,68

Binnenstadtoeslag 1 0,35 10,23 4,75 € 5,00 /m3 € 85,04

Wapening 1 1870 € 0,95 /kg € 1.776,50

€ 3.626,90

Totaal materiaalkosten: € 19.826,90

Prijs per

eenheidOmschrijving

Kosten/ Manuren Uurloon Totaal

eenheid

1. Fundatiewerk

Inwendig geheide stalen buispalen ø219-5 18 stuks € 1.500,00 € 27.000,00

€ 27.000,00

2. Betonwerk

Aanbrengen wapening 1 stuks 32,00 € 38,00 € 1.216,00

Wapeningskeuring 1 stuks 4,00 € 75,00 € 300,00

Aanbrengen betonvloer 1 stuks 6,00 € 40,75 € 244,50

Wapening 1870 kg € 0,95 € 1.776,50

Wapeningsverlies, supporters en

dekkingsblokjes (5% wap.)93,5 kg € 0,95 € 88,83

Beton Constructievloer C30/37 XC2 S3 17 m3 € 108,80 € 1.849,60

Pompmixer 1 stuks € 290,00 € 290,00

Overschrijding lostijd van 1 uur 1 uur € 174,00 € 174,00

Gereedschapshuur (trilnaald, laser)* 1 stuks € 70,00 € 70,00

Verkeersontheffing (vergunning)** 2 uur € 75,00 € 150,00

*Uitgaande van 1 dag huur bij Bo-rent (afwerkspaan + trilnaald) € 6.159,43

**De kosten voor het aanvragen van de vergunning (€ 110,-) zijn niet meegenomen Totaal uitvoeringskosten € 33.159,43

OmschrijvingHoeveelheid

38

2.3 Variant 2


Algemeen

Bij deze variant wordt het funderingsherstel voor

de Leidsegracht 66 uitgewerkt als een

betonconstructie die deels is gewapend met

traditionele wapening en deels met strain

hardening staalvezelwapening (hybride

gewapende betonconstructie). De hoeveelheid

staalvezels in het beton is zo gekozen dat de

hoeveelheid traditionele wapening tot een

minimum wordt beperkt.

Vloerdikte

Ook bij deze variant wordt de vloerdikte tot een

minimum beperkt. De vloerdikte wordt bij deze

variant bepaald door de voor funderingsherstel

geldende eisen m.b.t. maximale wapening en

overige eisen (zie voorgaand hoofdstuk,

confrontatie wapening).

De wapeningspercentages worden hoger

naarmate de vloer dunner wordt (de nuttige

hoogte neemt af, de arm wordt kleiner, M = F .

a). De vloerdikte wordt in dit geval niet bepaald

door pons- en/of dwarskrachtweerstand. Pons-

en/of dwarskrachtwapening is in de vloer, met

uitzondering van de dwarskrachtwapening in de

kassen, niet wenselijk. Als deze wapening

noodzakelijk is wordt de vloerdikte vergroot. De

vloerdikte van variant 2 bedraagt, net als in

variant 1, 350 mm.

Voor de detaillering en uitvoering van hybride

staalvezelbeton gelden specifieke eisen die in het

hoofdstuk uitvoering en op tekening V02 worden

toegelicht.

Rekenmethode

De hoeveelheid wapening voor variant 2 is

bepaald met een Excel sheet. Deze Excel sheet is

opgesteld a.d.h.v. voorwaarden en

uitgangspunten die in de bijlage worden

besproken.

De momentenverdeling in de vloer is net als bij

variant 1 bepaald met het EEM programma

AxisVM. Hybride gewapend beton kan niet met

dit programma worden berekend.

De berekeningen in de bijlage zijn zo opgesteld

zodat lezers van dit onderzoek zelf dergelijke

berekeningen, kunnen uitvoeren (zie berekening

t.b.v. omgevingsvergunning).

Op onderstaande afbeelding is het gehanteerde

spannings- en rekfiguur te zien dat wordt

gebruikt om de momentcapaciteit van een

hybride gewapende betondoorsnede te bepalen.

Staalvezels

De staalvezels die in het beton worden

toegevoegd zijn de Dramix 5D 65/60BG

staalvezels van de firma Bekaert. De vezels

worden toegevoegd aan het betonmengsel in de

verhouding 35 kg/m3. Als deze hoeveelheid

toeneemt, zorgt dit niet voor sterk verbeterende

eigenschappen van het beton wat betreft de

buigtreksterkten. 35 kg/m3 is volgens Bekaert

tevens de meest economische hoeveelheid.

Lagere hoeveelheden zijn goedkoper maar de

toelaatbare buigtreksterkten zijn lager. Tevens

maakt het qua arbeidsloon niet heel erg uit. De

staalvezels moeten toch aan het mengsel worden

toegevoegd.

Afbeelding 2.8: gehanteerd spannings- en rekfiguur voor de bepaling van het opneembare moment van hybride gewapend staalvezelbeton

39

2.3.2 Overzicht resultaten onderzoek

Algemeen



tekening V01 te zien (niet op schaal) en zijn de verschillende tabellen met daarin de totale materiaal- en


Afbeelding 2.9: fragment van tekening V02 (wapening)

Bouwkosten

Afbeelding 2.10: materiaalkosten variant 2

Afbeelding 2.11: uitvoeringskosten variant 2


stuks m m m m kg

1. Palen


€ 16.200,00

2. Funderingsplaat


Toeslag C30/37 XC2 S3 1 0,35 10,23 4,75 € 8,00 /m3 € 136,06


3 € 183,68


Wapening 1 988,6 € 0,95 /kg € 939,17

35 kg/m3 Dramix

® 5D 65/60BG 1 595 € 1,90 /kg € 1.130,50

€ 3.920,07


Prijs per

eenheidOmschrijving


eenheid

1. Fundatiewerk


€ 27.000,00

2. Betonwerk

Aanbrengen wapening 1 stuks 12,00 € 38,00 € 456,00



Wapening 988,6 kg € 0,95 € 939,17



35 kg/m3 Dramix

® 5D 65/60BG 595 kg € 1,90 € 1.130,50

Toevoegen staalvezels aan betonmengsel

(staalvezels.)595 kg € 0,60 € 357,00

Beton Constructievloer C30/37 XC2 S3 17 m3 € 108,80 € 1.849,60








40

2.4 Variant 3


Algemeen

Bij deze variant wordt het funderingsherstel voor

de Leidsegracht 66 uitgewerkt als

betonconstructie die geheel is gewapend met

strain hardening staalvezelwapening.

Het is echter in de praktijk (nog) niet mogelijk

om de constructie geheel in strain hardening

staalvezels uit te voeren. Dit om de volgende

redenen:

Staalvezels kunnen niet (geheel) de

spanningen opnemen die ontstaan bij

verhinderde krimp.

Om de waterdichtheid van de constructie te

kunnen waarborgen moet de constructie

uitwendig beschermd worden (verven,

bitumen) of moet traditionele wapening

worden toegepast.

Op locaties waar een homogene

vezelverdeling in het beton niet

gegarandeerd kan worden moet de

constructie traditioneel worden bewapend.

De waterdichtheid van de constructie komt in dit

geval niet in het gedrang vanwege de grote

constructiedikte en de ligging boven het

grondwaterpeil. T.p.v. de locaties waar

verhinderde krimp kan plaatsvinden (kassen -

vloer) wordt wapening toegepast.

Vloerdikte en kashoogte

De vloerdikte wordt in dit geval bepaald door de

opneembare momentcapaciteit van het

staalvezelbeton. De staalvezel die wordt

toegepast bij deze variant is de Dramix 5D

65/60BG vezel. Deze vezel wordt net als bij

variant 2 toegepast in de verhouding 35 kg/m3

beton. Een hogere dosering van de staalvezels

toepassen heeft geen zin (zie uitleg variant 2).

De constructiehoogte van de vloer wordt bepaald

door het maximaal in de constructie aanwezige

moment. Dit is in dit geval 246 kNm. Dit moment

is maar op enkele plekken in de constructie

aanwezig.

Omdat er in de constructie (met uitzondering van

de randen en kassen) geen traditionele wapening

wordt toegepast, moet de hele vloer op dit

moment worden gedimensioneerd. De

constructiehoogte van de vloer bedraagt daarom

voor deze variant 650 mm.

De kashoogte bedraagt net als bij de andere

varianten 350 mm. Als de kashoogte net zo hoog

wordt als vloerhoogte moet in elke kas een

schroefstempel worden geplaatst. Tevens is een

kashoogte van 650 mm als slecht metselwerk

wordt aangetroffen niet mogelijk. Er kan in de

kassen niet worden gegarandeerd dat de

vezelverdeling homogeen is. Daarom worden de

kassen, net als bij variant 1 en 2, geheel

traditioneel gewapend.

Rekenmethode

De opneembare momentcapaciteit van de

staalvezelbetonconstructie is ook bij deze variant

bepaald met de opgestelde Excelsheet. De

bepaling van de momentenverdeling in de

constructie en de bepaling van de paalreacties is

weer bepaald met AxisVM.

Omdat de vloerdikte bij deze variant enorm is

toegenomen t.o.v. de andere varianten (300

mm) is het van belang om te controleren of de

toelaatbare paalbelasting niet wordt

overschreden. In variant 1 en 2 worden de palen

op sommige punten al bijna tot het maximale

belast. Omdat de vloer dikker is uitgevoerd

vervormd deze ook minder. De stijfheid van de

vloer is aanzienlijk toegenomen. Doordat de

stijfheid van de vloer is toegenomen worden de

palen gelijkmatiger belast dan bij variant 1 en 2.

Dit ondanks de verdeelde belastingen op de

vloer. De stijfheid van de vloer is dermate hoog

zodat het verschil tussen de hoogst en laagst

belaste paal is afgenomen tot 30 kN. Dit terwijl

er bij variant 1 en 2 een verschil zit tussen de

hoogste en laagst belaste paal van 79 kN. De

vloer is in variant 3 bijna twee keer zo dik

uitgevoerd. De stijfheid van de vloer is meer dan

twee keer zo groot geworden. Dit heeft

gelijkmatigere zakkingen tot gevolg. Echter kan

je je afvragen of de constructies die zijn

uitgerekend in variant 1 en 2 in de praktijk

ongelijk zullen gaan vervormen.

41

2.4.2 Overzicht resultaten

Algemeen



tekening V01 te zien (niet op schaal) en zijn de verschillende tabellen met daarin de totale materiaal- en


Bouwkosten

Tabel 2.5: materiaalkosten variant 3

Tabel 2.6: uitvoeringskosten variant 3


stuks m m m m kg

1. Palen


€ 16.200,00

2. Funderingsplaat


Toeslag C30/37 XC2 S3 1 0,65 10,23 4,75 € 8,00 /m3 € 252,68


3 € 341,12


Wapening 1 264 € 0,95 /kg € 250,80

35 kg/m3 Dramix

® 5D 65/60BG 1 1102,5 € 1,90 /kg € 2.094,75

€ 5.782,01


Prijs per

eenheidOmschrijving


eenheid

1. Fundatiewerk


€ 27.000,00

2. Betonwerk

Aanbrengen wapening 1 stuks 8,00 € 38,00 € 304,00



Wapening 264 kg € 0,95 € 250,80



35 kg/m3 Dramix

® 5D 65/60BG 1102,5 kg € 1,90 € 2.094,75

Toevoegen staalvezels aan betonmengsel

(staalvezels.)1102,5 kg € 0,60 € 661,50

Beton Constructievloer C30/37 XC2 S3 31,5 m3 € 108,80 € 3.427,20








42

2.5 Uitvoering varianten en omgevingsvergunning variant 2

2.5.1 Funderingsherstel

Algemeen

Deze paragraaf behandeld d.m.v. verschillende afbeeldingen en beschrijvingen de stappen die tijdens de

uitvoering van het funderingsherstel genomen moeten worden. Tussen de uitgevoerde wapeningsvarianten

verschillen de uitvoeringsmethoden op enkele punten. Deze punten staan onder de afbeeldingen

aangegeven. De afbeeldingen zijn op chronologische weergegeven.

Stappenplan

Afbeelding 2.12

Afbeelding 2.13

1. Verwijderen begane grondvloer (balklaag) en inmeten bestaande constructie (muurdiktes e.d.).

2. Aanbrengen paalfundering (inwendig geheide stalen buispalen) en nivelleren grondniveau (zie paragraaf 2.4.2).

Afbeelding 2.14

Afbeelding 2.15

3. Aanbrengen ongewapende werkvloer in de betonkwaliteit C12/15 (d=50mm) en het volstorten van de stalen buispalen (C20/25). De paalwapening is niet afgebeeld.

4. Kassen hakken en het aanbrengen van sckroefstempels waar nodig. In dit geval worden in alle hoekkassen schroefstempels aangebracht. Deze stempels kunnen na de stort als verloren worden beschouwd.

43

Afbeelding 2.16

Afbeelding 2.17

5. Aanbrengen van de wapening. De kaswapening is niet afgebeeld. Op deze afbeelding zijn de stempels die in de hoekkassen worden aangebracht goed te zien. De kaswapening wordt hier omheen gevlochten. De kaswapening wordt tegenwoordig vaak als prefab wapening aangeleverd. Bij de varianten waarbij de vloer deels of geheel in staalvezelwapening wordt uitgevoerd, is de wapening minder of geheel afwezig. Er worden aanvullende eisen gesteld aan de uitvoering van staalvezelbeton (zie paragraaf 2.5.3).

6. Nadat de wapening is gevlochten wordt de wapening gekeurd. De keuring wordt uitgevoerd door het betrokken adviesbureau. In sommige gevallen wordt de wapening ook nog door de gemeente gekeurd. Nadat de wapening is goedgekeurd wordt het beton gestort. 28 dagen na de stort heeft het beton de ontworpen eindsterkte bereikt.

Afbeelding 2.18

Afbeelding 2.19

7. Nadat het beton voldoende is uitgehard wordt de ruimte in de kassen, tussen de constructieve betonvloer en het metselwerk, aangekauwd met krimparme mortel. Het is van belang dat dit het aankauwen (of ondersabelen) zorgvuldig wordt uitgevoerd. Zo ontstaan geen luchtkamers. Na het optreden van lichte nazettingen wordt de belasting in steeds grotere mate overgedragen op de nieuwe fundering. Bij funderingsherstel waarbij de nieuwe fundering niet op spanning wordt gebracht (d.m.v. voorspanning) zijn dus altijd (lichte) nazettingen te verwachten.

44

2.5.2 Paalfundering

Tijdens het heien van de paalfundering wordt

gekalenderd. Met de kalender kan gecontroleerd

worden of de grondsamenstelling overeenkomt

met de sondering. Tijdens het kalenderen worden

het aantal slagen gemeten die benodigd zijn om

de paal 0,25 meter de grond in te heien. Het

meten herhaald zich totdat de paal het

inheiniveau heeft bereikt.

De hoogte van het valblok wordt zo hoog

mogelijk gekozen. De mogelijke hoogte is

afhankelijk van de werkhoogte en het

inheiniveau van de paal. De werkhoogte moet

ten minste 1,50 à 1,80 meter bedragen. Als

maximale valhoogte wordt vaak 2 tot 3 meter

aangehouden. Grotere valhoogtes kunnen leiden

tot trekspanningen in de paalmantel en paalvoet.

Deze trekspanningen kunnen paalbreuk kunnen

veroorzaken.

Een stalenbuispaal wordt aan de onderzijde

afgesloten met een aangelaste voetplaat. Deze

voetplaat heeft een grotere diameter dan de

buis. De grote van de voetplaat bepaald de

paalvoetvormfactor (β). Bij een grote voetplaat

wordt negatieve en positieve kleef gereduceerd.

Alvorens wordt gestart met heien wordt in de

heipaal een grindprop aangebracht.

Deze grindprop zorgt ervoor dat de heikrachten

worden overgedragen naar de paalmantel en

naar de ondergrond. Als er geen grindprop wordt

toegepast, wordt de paal te direct belast wat kan

zorgen voor het bezwijken van de paal. De

functie van een grindprop kan worden vergeleken

met de houten blokken (heimuts) tussen een

betonnen heipaal en het dieselblok. Doordat de

grindprop door het heien wordt verdicht zijn geen

na-zakkingen te verwachten. Dit nadat de paal is

gevuld met beton.

Tijdens het heien, kan de paal, door objecten in

de grond, een afwijking krijgen. Deze afwijking is

tijdens de eerste twee meter heien meestal nog

te herstellen. De afwijking van de paal is vast te

stellen met een lamp. Deze methode is

weergegeven in onderstaande afbeelding. De

kromming (afwijking) van de paal kan een

horizontaalkracht in de fundering introduceren.

Deze moet opneembaar zijn. Ook kan door een

kromming de krachtsverdeling in de paal

veranderen waardoor de toelaatbare spanningen

in de paal en in het beton worden overschreden.

Dit moet worden gecontroleerd.

Voor de berekeningsmethode wordt verwezen

naar de BRL 1710 [4].

Afbeelding 2.20: meten van de kromming van de paal conform BRL 1710 [4]

45

Afbeelding 2.21: detaillerings- en uitvoeringsvoorschriften

2.5.3 Staalvezelbeton

Algemeen

Aan de uitvoering van staalvezelbeton worden op

enkele punten andere eisen gesteld dan bij

normaal beton. De detaillerings- en

uitvoeringsregels die gelden voor staalvezelbeton

worden in dit hoofdstuk behandeld. De regels zijn

opgesteld m.b.v. de uitgevoerde literatuurstudies

en de verslagen van de gesprekken met

professionals (zie bijlagen).

Detaillerings- en ontwerpregels

De minimale ruimte tussen de

wapeningsstaven bedraagt 100 mm of 1,5 x

lvezel (zie 1a)

o De 5D vezels die worden toegepast

hebben een vezellengte van 60 mm.

De minimale ruimte tussen de

wapeningstaven bedraagt dus 100

mm.

Bij verhinderde krimp moet altijd standaard

wapening worden toegevoegd. Verhinderde

krimp treedt o.a. op bij stortnaden tussen

oud en nieuw beton (zie 1b).

De eigenschappen van staalvezelbeton zijn

niet van toepassing t.p.v. stortnaden (zie

1b).

Bij leidingdoorvoeren moet altijd

traditionele wapening worden bijgelegd.

Hier zitten geen vezels die nuttig werken

(zie 1c).

De minimale betonkwaliteit is C30/37. Bij

lagere betonkwaliteiten wordt de vezel uit

het beton getrokken voordat deze gaat

werken. Deze regel geldt voor de 4D en 5D

vezelfamilies.

Uitvoeringsregels

Vezelbeton kan met een betonpomp en met

een kubel gestort worden.

De orientatierichting van de vezels is

loodrecht op de stortrichting (zie 1d).

De minimale consistentieklasse van

staalvezelbeton bedraagt F4 (vloeibaar) of

F5 (zeer vloeibaar). Dit adviseert Mebin

Amsterdam [5]. Bekaert adviseert een

consistentieklasse van F3 of hoger aan te

houden. Mijn aanbeveling is om het advies

van Mebin aan te houden.

De meest ideale betonsamenstelling wat

betreft granulaatafmetingen is 40-50%

Dmax 16 en 50-60% Dmax 32. Als het beton

wordt verpompt is de maximale

granulaatafmeting Dmax 16.

Segregatie (ontmenging) van beton kan

optreden bij een overmaat aan natrillen van

het beton. Bij segregatie van beton zakken

de zware delen in het beton zoals grind en

staalvezels naar de onderkant van de

betonmatrix. Als er geen segregatie optreed

wordt de vezeloriëntatie in het beton ook

niet verstoort. Staalvezelbeton kan net als

normaal beton worden nagetrild.

Het inmengen van staalvezels in het beton

geschied bij voorkeur met een automatisch

doseringssysteem in de centrale menger

van de betoncentrale. Het leveren van

gecertificeerd staalvezelbeton dat mag

worden toegepast in de

hoofddraagconstructie wordt hiermee

mogelijk. Als de staalvezels in de

truckmixer worden toegevoegd moet de

truckmixer minimaal 10 omwentelingen per

minuut maken om de staalvezels goed te

kunnen mengen. Dit is niet mogelijk bij

hedendaagse truckmixers. Toch gaat bij

90% van de gevallen het toevoegen van

staalvezels in de truckmixers goed en wordt

er een homogeen mengsel verkregen. De

molen van de truckmixer is dan redelijk

nieuw of nieuw en heeft geen afgesleten

schoepen.

Vanuit kwaliteitsoogpunt verdient het

toevoegen van staalvezels op de

bouwplaats niet de voorkeur.

46

2.5.4 Omgevingsvergunning variant 2

In Nederland was het tot voor kort nog niet

mogelijk om een bouwvergunning te krijgen voor

hoofdraagconstructies die hybride of geheel zijn

gewapend met staalvezels. Dit komt door de in

Nederland ontbrekende regelgeving voor dit

soort toepassingen. Het was vanwege deze reden

dan ook niet mogelijk om funderingsherstel uit te

voeren in (hybride gewapend) staalvezelbeton.

Bij de gemeente Rotterdam is hier verandering in

gekomen. Dit komt door de inmiddels, in het

buitenland (Duitsland en Italië) en door

werkgroepen (Model Code 2010) opgestelde

regelgeving en richtlijnen. Er is nu regelgeving

en een richtlijn beschikbaar waarmee

hoofdraagconstructies, uitgevoerd in

staalvezelbeton, uitgerekend kunnen worden. In

Nederland wordt deze regelgeving alleen nog niet

overal erkend. Een samenvatting van deze

regelgeving is te vinden in CUR rapport 246. Als

deze regelgeving en richtlijn in samenwerking

met de Nederlandse regelgeving wordt gebruikt,

mag funderingsherstel, na goedkeuring door

Bureau Hageman, in Rotterdam worden

uitgevoerd in hybride gewapend staalvezelbeton.

Tijdens mijn afstudeertraject wil ik bereiken dat

het ook in de gemeente Amsterdam mogelijk

wordt om funderingsherstel uit te voeren in

hybride gewapend staalvezelbeton. De

berekeningen die ik voor variant 2 heb gemaakt,

heb ik (in een andere vorm) ter goedkeuring

ingediend bij Peter Hoekstra (teamleider

constructie BWT, Amsterdam Stadsdeel

Centrum). Bij het schrijven van dit stuk is nog

niet bekend of de vergunning op de gehanteerde

methode verleend kan worden.

Als de berekening wordt goedgekeurd is het

mogelijk om in Amsterdam en waarschijnlijk

omliggende gemeenten funderingsherstel uit te

voeren in hybride gewapend staalvezelbeton.

Hier is nog overleg voor noodzakelijk.

Het verlenen van de vergunning door de

verschillende stadsdelen en gemeenten is dan

mogelijk doordat de afdelingen bouw en

woningtoezicht van verschillende gemeenten en

stadsdelen zijn overgegaan in één dienst

(Omgevingsdienst Noordzeekanaalgebied). Voor

een overzicht van de deelnemende gemeenten

zie de website van de omgevingsdienst

Noordzeekanaalgebied [6].

47

2.6 Conclusies per variant en geotechniek

2.6.1 Algemeen

Op basis van de voor de varianten gemaakte berekeningen zijn conclusies en opmerkingen geformuleerd.

Deze conclusies en opmerkingen zijn in dit hoofdstuk uiteengezet. Aanbevelingen, conclusies en een

Multicriteria analyse m.b.t. tot de gehele variantenstudie worden in het hierop volgende hoofdstuk

uiteengezet.

2.6.2 Conclusies geotechniek

Als er sprake is van belendende funderingen die niet worden hersteld, moeten de afstanden tussen

de palen en de bouwmuren groter worden dan gebruikelijk wat zorgt voor grotere momenten in de

vloer.

Even zwaar belaste palen zorgen voor gelijke vervormingen van de constructie mits de palen op

dezelfde diepte worden geheid.

De eerste zandlaag is voor dit project, bij palen zonder verbrede voet of een ander paaltype, niet

geschikt om op te funderen. De paaldichtheid wordt te groot als gefundeerd wordt op de eerste

zandlaag met standaard stalen buispalen.

Bij de uitvoering van de gekozen funderingsvariant treden relatief gezien meer trillingen op dan bij

de overige funderingsvarianten. De eerste zandlaag moet namelijk tijdens het heien gepasseerd

worden.

2.6.3 Conclusies Funderingsherstel variant 1

De minimale constructiehoogte van de vloer bedraagt 350 mm.

In AxisVM is een meshwijdte van een halve meter nauwkeurig genoeg om betrouwbare en goed te

gebruiken resultaten te genereren voor de bepaling van de wapening. Dit geldt tevens voor elke

variant.

De hoeveelheid toegepaste wapening bedraagt 1870 kg. Dit is inclusief 7% verlies door

verankeringslengtes. De raming van de wapeningshoeveelheden per m3 beton komt hiermee op

110,4 kg/m3.

De totale materiaalkosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 3.627,-. De totale

uitvoeringskosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 6.159,-.



De onderwapening van de vloer kan geheel worden vervangen met staalvezelwapening. De

staalvezelwapening die wordt toegepast is ongeveer gelijk aan een kruisnet 10-150.

35 kg/m3 5D 65/60BG staalvezels is de meest gunstige verhouding van de strain hardening

staalvezels in het beton. De totale hoeveelheid toegepaste staalvezels bedraagt 595 kg.

De kaswapening kan niet in zijn geheel of deels worden vervangen door de staalvezelwapening.

48

De hoeveelheid toegepaste wapening bedraagt 988,6 kg. De raming van de

wapeningshoeveelheden per m3 beton komt hiermee op 58,4 kg/m3.

De totale materiaalkosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 3.920,-. De totale

uitvoeringskosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 6.008,-.



De spreiding van de belasting over de paalfundering is beter dan bij de overige varianten. Dit is te

verklaren door de grote stijfheid van de vloer (grote constructiehoogte). De maximaal toelaatbare

paalbelasting wordt hierdoor niet overschreden.

De gehele vloer moet met staalvezels worden bewapend op het maximaal in de vloer aanwezige

moment. Dit is ongunstig.

35 kg/m3 5D 65/60BG staalvezels is de meest gunstige verhouding van de strain hardening

staalvezels in het beton. De totale hoeveelheid toegepaste staalvezels bedraagt 1102,5 kg.

De kaswapening kan niet in zijn geheel of deels worden vervangen door de staalvezelwapening.

De hoeveelheid toegepaste wapening bedraagt 264 kg. De raming van de wapeningshoeveelheden

per m3 beton komt hiermee op 8,4 kg/m3.

De totale materiaalkosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 5.782,01,-. De totale

uitvoeringskosten (exclusief funderingskosten) bedragen € 8.135,29,-.

2.7 Bibliografie variantenstudie

2.7.1 Bronverwijzingen

[1] Bouwbedrijf De Vlucht B.V.

[2] Aannemersbedrijf Scheurer B.V.

[3] Aanvullende voorschriften bouwconstructies gemeente Amsterdam.

[4] BRL 1710: Het aanbrengen van stalen buissegmentpalen, 1996.

[5] Verslag bedrijfsbezoek Mebin, Tom Godthelp, 26-02-2014.

[6] http://www.odnzkg.nl/menu/onze-opdrachtgevers/

http://www.odnzkg.nl/menu/onze-opdrachtgevers/

3. Multicriteria analyse, conclusies en aanbevelingen

In dit hoofdstuk wordt met behulp van een Multicriteria analyse een keuze gemaakt voor de meest geschikte variant. Hierop volgend worden conclusies en aanbevelingen gegeven welke het resultaat zijn van dit afstudeeronderzoek.

50

Inhoudsopgave Multicriteria analyse, conclusies en aanbevelingen

3.1 MULTICRITERIA ANALYSE 51

3.1.1 Voorwaarden 51 3.1.2 Resultaat 53

3.2 CONCLUSIES 54

3.3 AANBEVELINGEN 55

51

3.1 Multicriteria analyse

3.1.1 Voorwaarden

Algemeen

De drie wapeningsvarianten die in het vorige

hoofdstuk zijn behandeld worden in dit hoofdstuk

met elkaar vergeleken met een Multicriteria

analyse. Uit deze analyse zal blijken welke

variant het meest geschikt is voor traditioneel

funderingsherstel. Per variant worden punten

toegekend aan de volgende criteria:

Kosten.

Afmetingen (dikte constructie).

Uitvoeringsduur.

Duurzaamheid.

Risico.

De punten die aan elke variant worden

toegekend vormen per variant een balkgrafiek.

De variant die uiteindelijk het hoogste scoort is

de beste variant.

Criteria en wegingsfactoren

Enkele van de hierboven genoemde criteria zijn

belangrijker dan de andere criteria. Het criterium

kosten is het belangrijkste criterium. Dit

criterium bepaald voor de grootste mate de

keuze voor een variant. Om in de verschillende

criteria onderscheid te kunnen maken is aan elk

criterium een maximaal aantal te behalen punten

toegekend (0-10). De wegingsfactor. De hoogte

van de wegingsfactor is bepaald door dhr. P.

Korse (afst. begeleider, expert fund. herstel).

Kosten, 10 punten

Zoals hierboven is omschreven zijn de kosten het

belangrijkste criterium. De kosten die per

variante met elkaar worden vergeleken zijn de

uitvoeringskosten. De materiaalkosten zijn wel

van belang maar worden in de uitvoeringskosten

ook meegenomen. De uitvoeringskosten zijn de

werkelijke kosten die een opdrachtgever heeft

aan de onderdelen die worden begroot.

De te behalen punten worden per variant bepaald

met de formule:

var. 10

laagste uitvoeringskostenaantal punten

werkelijke uitvoeringskosten

Het criterium kosten heeft een wegingsfactor van

10 punten.

Afmetingen, 6 punten

Met de afmetingen van de vloer wordt de

werkelijke constructiehoogte van de vloer

bedoeld. Als de constructiehoogte van de

toeneemt, moet er voor deze specifieke

toepassing funderingsherstel, meer grond

worden afgegraven. Deze grond is vaak vervuild.

Tevens zorgt een grotere constructiehoogte voor

zwaarder belaste palen. Een grote

constructiehoogte is ongunstig.

De constructiehoogte is ook van invloed op de

totale kosten. Dit criterium wordt echter al

behandeld. De te behalen punten worden per

variant bepaald met de formule:

kleinste 6

constructiehoogteaantal punten

werkelijke constructiehoogte

Het criterium afmetingen heeft een wegingsfactor

van 10 punten.

Uitvoeringsduur, 6 punten

Bij het criterium uitvoeringsduur worden de

waarden voor uitvoeringsduur (in dagen) met

elkaar vergeleken die zijn ingevuld bij de

begrotingen voor de uitvoeringskosten.

Een korte uitvoeringsduur is gunstig om de

volgende redenen:

Bewoners ondervinden minder hinder van

de bouwwerkzaamheden. Een kortdurende

uitvoering van het funderingsherstel zorgt

ervoor dat de bewoners, die vaak in het

pand blijven wonen tijdens de uitvoering,

minder lang hinder ondervinden van de

bouwwerkzaamheden.

Mogelijke commerciële activiteiten kunnen

zich weer sneller voortzetten in het pand.

Parkeervoorzieningen en eventueel de

straat zijn minder lang geblokkeerd.

Overlast voor omwonenden en

weggebruikers wordt hiermee beperkt.

De te behalen punten worden per variant bepaald

met de formule:

6

kortste uitvoeringsduuraantal punten

werkelijke uitvoeringsduur

Aan dit criterium kunnen maximaal 6 punten

worden toegekend.

52

Duurzaamheid, 5 punten

Zoals al eerder genoemd is in dit

onderzoeksverslag wordt in dit onderzoek met

duurzaamheid de technische levensduur van de

constructie bedoeld (durability). Als de

verwachting is dat er bij een bepaalde variant na

een aantal jaar al onderhoud aan de constructie

uitgevoerd moet worden scoort de variant bij dit

criterium een laag aantal punten. Duurzaamheid

is een breed begrip. Voor overige zaken m.b.t.

duurzaamheid waar een constructie van

staalvezelwapening mee te maken kan krijgen

wordt verwezen naar het literatuuronderzoek

(hoofdstuk staalvezelwapening, duurzaamheid).

De milieuklasse voor beton bepaald in feite de

duurzaamheidsklasse. Als de betonkwaliteit

voldoet aan de milieuklasse kan voor het beton

worden gegarandeerd dat de constructie ten

minste 50 jaar mee kan gaan. Alle varianten zijn

ontworpen op deze levensduur en moeten hier

dus aan voldoen (scheurwijdte, dekking etc.). Er

wordt dan ook voor elke variant een maximale

hoeveelheid van 5 punten voor het criterium

duurzaamheid toegekend.

Vermoeiing van het materiaal kan ervoor zorgen

dat de ontworpen levensduur niet wordt gehaald.

Vermoeiingsbelasting is bij dit project n.v.t.

Risico, 8 punten

Risico is een criterium waarbij rekening wordt

gehouden met het risico op uitvoeringsfouten. In

onderstaande tabel zijn de uitvoeringsfouten

weergegeven die kunnen voorkomen bij de

onderzochte varianten. Zoals is te zien kunnen

sommige uitvoeringsfouten alleen optreden bij

een bepaalde variant.

Elke uitvoeringsfout staat voor een punt. Als een

uitvoeringsfout mogelijk is bij een variant wordt

deze van de maximale hoeveelheid punten

afgetrokken (8 punten). Zo kunnen de

risicoverschillen tussen de varianten worden

vergeleken.

Bij het staalvezelbeton wordt er van uitgegaan

dat de betoncentrale gecertificeerd

staalvezelbeton levert. Staalvezelbeton mag

anders niet worden toegepast in de

hoofddraagconstructie. De kans dat

gecertificeerd staalvezelbeton niet in de

gewenste hoeveelheid wordt geleverd is al

ingecalculeerd in de berkening. Bij de

uitvoeringsfouten wordt hier daarom geen

rekening mee gehouden.

Uitvoeringsfout Kan optreden ja/nee*

Variant 1 Variant 2 Variant 3

De dekking op de wapening voldoet niet. -0,5 -0,5 +0,5

De wapening is niet gevlochten volgens tekening. -0,5 -0,5 +0,5

De maaswijdte blijkt in de praktijk te klein. Hierdoor kan het (staalvezel)beton niet goed door de wapening vloeien.

-0,5 -0,5 +0,5

De consistentieklasse (vloeibaarheid) van het beton is te laag (de consistentieklasse van normaal beton blijft niet gelijk bij toevoeging van staalvezels aan het beton).

+0,25 -0,5 -0,5

De temperatuur van het beton wordt tijdens het uitharden te hoog waardoor scheurvorming optreedt.

+0,5 +0,5 -0,5

De verankeringslengte van de wapening is niet voldoende. -0,5 +0,5 +0,5

De verankeringslengte van de wapening bevindt zich boven de palen.

-0,5 +0,5 +0,5

Het is niet mogelijk om het staalvezelbeton vanuit de voorkeursrichting te storten.

+0,5 -0,5 -0,5

In te storten leidingen bevinden zich op locaties waar de dwarskracht groot is.

-0,5 -0,5 -0,5

Door het natrillen van beton treedt segregatie op. -0,5 -0,5 -0,5

Het beton wordt niet voldoende verdicht. -0,5 -0,5 -0,5

Totaal aantal punten: 5,25 5,5 7,5

*ja = -0,5; nee = +0,5; ja/nee = +0,25

Tabel 3.1: risicoanalyse m.b.v. uitvoeringsfouten

53

3.1.2 Resultaat

Inleiding

Op onderstaande tabellen en grafieken is een

vergelijking en analyse te zien tussen de

resultaten van de verschillende varianten.

Bespreking kostenvergelijking

De verschillen in uitvoeringskosten tussen

variant 1 en 2 worden veroorzaakt door het

arbeidsloon. De hogere materiaalkosten bij

variant 2 in vergelijking tot variant 1 zijn te

verklaren door de hogere kiloprijs van de

staalvezels in vergelijking tot de kiloprijs van

wapeningsstaal. Toch is te zien dat de hogere

materiaalkosten van de staalvezels niet opwegen

tegen het arbeidsloon. Het verschil is € 150,-.

Variant 3 is bij beide soorten kosten de duurste

variant. Het grote verschil in kosten in wordt

vooral bepaald door de grote hoeveelheid beton

die benodigd is bij deze variant.

Bespreking Multicriteria analyse

De totale scores van de verschillende varianten

liggen niet ver uit elkaar. De criteria verschillen

tussen de varianten aanzienlijk. De kosten zijn

zoals in de kostenvergelijking al is te zien tussen

variant 1 en 2 aardig in evenwicht. Te zien is dat

de criteria kosten, afmeting en uitvoering de

grootste invloed hebben op het totaal. Dit geldt

voor variant 1 en 2. Bij variant 3 bepaald vooral

de afmeting van de vloer het uiteindelijke

resultaat. Te zien is dat variant 2, kijkend naar

de totalen, de gunstigste variant is.

kosten punten kosten punten kosten punten

Materiaalkosten € 3.627 10,0 € 3.920 9,3 € 5.782 6,3

Uitvoeringskosten (materiaal, materieel en manuren) € 6.159 9,8 € 6.008 10,0 € 8.153 7,4

Max. aantal Variant 1 Variant 2 Variant 3

punten 0-10 0-10 0-10

Kosten 10 9,8 10,0 7,4

Afmetingen (dikte constructie) 6 6,0 6,0 3,0

Uitvoeringsduur 6 2,4 4,0 6,0

Duurzaamheid 5 5,0 5,0 5,0

Risico 8 5,3 5,5 7,5

Totaal: 35 28,4 30,5 28,9 6,9% 5,3%

Var. 1-2 Var. 3-2

Verschil in % tussen

varianten

Kostenvergelijking

Multicriteria analyse

Variant 3Variant 1 Variant 2

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0


Kosten

Afmetingen (dikte constructie)

Uitvoeringsduur

Duurzaamheid

Risico

€ 0

€ 1.000

€ 2.000

€ 3.000

€ 4.000

€ 5.000

€ 6.000

€ 7.000

€ 8.000

€ 9.000


Materiaalkosten

Uitvoeringskosten (materiaal, materieel enmanuren)

Tabel 3.2: kostenvergelijking en Multicriteria analyse varianten

54

3.2 Conclusies

Inleiding

De conclusies in dit hoofdstuk zijn het resultaat

van het gehele afstudeeronderzoek. Deze

conclusies gaan niet diep in op technische

aspecten maar geven een beeld van het totale

resultaat van het afstudeeronderzoek.

Conclusies

Hybride gewapend staalvezelbeton is goed

toepasbaar bij funderingsherstel. Het is

realistisch om een traditioneel funderingsherstel

hybride te bewapenen als zaken m.b.t.

vergunningen voor de constructie en certificaten

op staalvezelbeton mogelijk en verleend zijn.

Variant 2 is de meest gunstige variant wat

betreft de uitvoeringskosten en de Multicriteria

analyse. Mijn verwachting is dat bij deze variant

de uitvoeringskosten eerst hoger zullen zijn bij

de eerste projecten die op deze manier

uitgevoerd worden. Praktijkervaring en expertise

bij ontwerpende en uitvoerende partijen kunnen

namelijk ontbreken. Er is tijdens de ontwerp- en

uitvoeringsfase extra controle nodig. Na de

uitvoering van een aantal en misschien al één

project wordt staalvezelwapening door toename

van ervaring en kennis goedkoper. Het verschil in

uitvoeringskosten tussen variant 1 en 2 bedraagt

nu € 150,-. Dit verschil is beperkt en wordt

bepaald door arbeidsloon. Naar verwachting

wordt het verschil groter als de oppervlakte van

het funderingsherstel toeneemt. Het verschil in

kosten tussen variant 1 en 2 is project specifiek.

De kortere uitvoeringsduur van variant 2 kan

grote voordelen opleveren als in het pand waar

funderingsherstel wordt uitgevoerd commerciële

activiteiten zijn gehuisvest. Dit kan bijvoorbeeld

een winkel zijn. Vanwege een hoge omzet en

hoge huurprijzen kan een paar dagen kortere

uitvoering een groot verschil betekenen in de

totale uitgaven van een opdrachtgever.

Variant 3 is in de Multicriteria analyse de twee na

gunstigste variant. Mijn verwachting is echter dat

de totale kosten van deze variant veel hoger

zullen uitvallen dan begroot. Zaken als de afvoer

van vervuilde grond en andere onvoorziene

kosten zijn in de uitvoeringskosten niet

meegenomen. Vanwege de dikte van de

constructie zijn deze kosten hoger dan bij de

andere varianten. Tevens duurt de uitvoering

daardoor langer dan is bepaald.

Voor de uitvoering van staalvezelbeton is het van

groot belang dat er al vanaf de DO (definitieve

ontwerp) fase wordt overlegd met uitvoerende

partijen. Zaken als de mengselsamenstelling van

het beton en het ontwerp van de wapening zijn

van groot belang voor een zonder problemen

verlopende uitvoering van de betonconstructie.

Overleg tussen een betontechnologisch adviseur

van de betonleverancier en het adviesbureau

tijdens de ontwerpfase is noodzakelijk. De in dit

rapport geschreven adviezen kunnen tijdens de

ontwerpfase als richtlijn worden gebruikt.

Staalvezelbeton is in ontwikkeling. Naarmate de

5D vezel meer wordt toegepast in constructies

zal de kostprijs van de vezel afnemen.

Betoncentrales kunnen bij automatisering ook

steeds lagere prijzen gaan rekenen voor het

toevoegen van staalvezels aan het

betonmengsel. De kiloprijs van staalvezels t.o.v.

wapening inclusief arbeidsloon komt dan dichter

bij elkaar in de buurt. Nu is het verschil nog circa

€ 1,- per kilo.

De toepassing van staalvezelbeton in

hoofddraagconstructies komt een stap dichter bij

nu een nieuwe betoncentrale wordt gebouwd in

Amsterdam (Albeton) met een automatisch

doseringssysteem voor staalvezels. Het leveren

van gecertificeerd staalvezelbeton wordt hierdoor

mogelijk. De mogelijkheid tot verlenen van een

vergunning voor variant 2 is op het moment van

schrijven nog niet bekend.

Kunststofvezelwapening is bij de toepassing

funderingsherstel alleen effectief als plastische

krimpwapening. Plastische krimp ontstaat door

het verdampen van bleedingwater. Plastische

krimpscheuren kunnen ook worden voorkomen

door het afdekken van het beton met een folie of

door het nathouden van het beton tijdens de

eerste 8 uur na de stort. De vraag is of het

toevoegen van kunststofvezels voordeliger en/of

effectiever is dan de andere genoemde

oplossingen. Hiervoor is nader onderzoek

benodigd.

Nader onderzoek is ook benodigd om de werking

van staalvezels in de kassen te bepalen

(ontwikkeling materiaalfactoren en bepaling

mechanische werking). Nu wordt de werking van

de staalvezels in de kassen verwaarloosd. Mijn

verwachting is, dat er mechanische werking is

van de staalvezels in de kassen.

55

3.3 Aanbevelingen

Inleiding

De aanbevelingen in dit hoofdstuk zijn het

resultaat van het gehele afstudeeronderzoek en

zijn gebaseerd op de conclusies van hoofdstuk

3.2 . Ook in dit hoofdstuk wordt niet diep

ingegaan op de technische aspecten.

Aanbevelingen algemeen

Geadviseerd wordt om funderingsherstel uit te

voeren in hybride gewapend beton als globaal

duidelijk is dat wordt voldaan aan de volgende

voorwaarden:

De desbetreffende gemeente is bereid om

een vergunning te verlenen.

Er is sprake van een kostenbesparing.

Er is sprake van een noemenswaardig

verschil in bouwtijd (minder vlechtwerk).

De betrokken betoncentrale kan

gecertificeerd staalvezelbeton leveren

(Albeton).

De geselecteerde aannemer heeft ervaring

met staalvezelbeton. Zo niet, is de

aannemer op de hoogte van de

uitvoeringsregels?

Bij twijfel kan een variant gewapend met

traditionele wapening en een variant met

hybridewapening op hoofdlijnen met elkaar

vergeleken worden. Als richtlijn kan hierbij

gehanteerd worden dat staalvezelwapening in de

verhouding 35 kg/m3 beton een kruisnet van

10-150 kan vervangen. De staalvezels die dan

toegepast moeten worden zijn de Dramix 5D

65/60BG staalvezels.

Een betonmengselsamenstelling moet door de

wapening kunnen vloeien zonder dat staalvezels

ophopen achter de wapening. mijn advies is dat

de mengselsamenstelling van het beton getest

moet zijn op het vloeigedrag langs hindernissen.

Op de bouw zullen zich hiermee dan geen

problemen voordoen zolang de uitvoeringsregels

worden gehandhaafd.

Als de wapening is uitgevoerd van een hybride

gewapend funderingsherstel moet deze, net als

bij traditioneel funderingsherstel, gekeurd

worden. Bij de keuring moet extra aandacht

worden besteed aan de controle van de minimale

afstand tussen de wapening.

Een funderingsherstel wapenen zoals bepaald is

bij variant 3 wordt niet geadviseerd.

Als er wordt gekozen voor staalvezelbeton moet

dit goed worden omschreven in het bestek.

Aanbevelingen pons

Als pons maatgevend is bij funderingsherstel

kunnen staalvezels de toelaatbare ponskracht

sterk vergroten. Als pons maatgevend is voor de

bepaling van de vloerdikte wordt dan ook

geadviseerd om staalvezelwapening toe te

passen. De staalvezels werken dan gunstig bij

zowel buiging als afschuiving.

Als achteraf blijkt dat ponswapening noodzakelijk

is wordt ook staalvezelwapening geadviseerd.

Traditionele wapening kan dan worden

gereduceerd en ingewikkelde ponswapening kan

dan achterwege blijven.

Nader aanvullend onderzoek

Bij grote betonstorten in de buitenlucht verdient

het de aanbeveling te controleren of er sprake is

van plastische krimp. Deze controle kan worden

uitgevoerd met het figuur dat is gegeven in de

bijlage (figuur 1.10, Ho. 1.2). Nader onderzoek is

benodigd om te bepalen wat de meest effectieve

methode is om plastische krimpscheuren te

voorkomen. Nader onderzoek is ook benodigd om

de werking van staalvezels in de kassen te

bepalen.

Afbeelding 3.1: Dramix 5D 65/60BG staalvezel (Bekaert)

De toepassing van vezelwapening bij traditioneel ... · 3 Voor u ligt het hoofdonderzoek van mijn...

Documents

Transcript of De toepassing van vezelwapening bij traditioneel ... · 3 Voor u ligt het hoofdonderzoek van mijn...