Schoorvoorzieningen in laagbouwwoningen 3120/106-C adviesbureau Brekelmans d.d. 11 december 2012

Transcriptie

1 BIJLAGE 9 Schoorvoorzieningen in laagbouwwoningen 3120/106-C adviesbureau Brekelmans d.d. 11 december /C Heembeton casco Constructieve onderbouwing Schoorvoorzieningen in laagbouwwoningen Opdrachtgever: CRH Structural Concrete B.V ZG Nieuw-Amsterdam tel info@alvonheembeton.nl versi datum paraaf omschrijving e A WG ombouw naar EC en recente beproevingen, dit rapport vervangt hierbij /C B WG aanvullende toelichtingen C WG wijzigingen/toelichtingen Adviesbureau Brekelmans, ing. W.L.G. van de Gaar Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 1 van 16

2 Inhoudsopgave 1 Inleiding Uitgangspunten berekening Afmetingen Verankeringsmiddelen Schoorstempels In de wanden In de vloeren Windbelasting & belastingfactoren vlg. Bouwbesluitnormen vlg. Uitvoeringsrichtlijnen Alvon&Heembeton Berekening Berekening respons bij wand A (rechthoekige wand) Gedurende montage-dag: het element is alleen met schoorstempels gesteund Eind montage-dag: het element is met de schoorstempels gesteund en d.m.v. lasverbindingen gekoppeld aan de binnenspouwbladen Eind montage-cyclus: de vloeren zijn gemonteerd en de voegen zijn afgestort en verhard Berekening respons bij wand B (driehoekige topwand) Berekening respons bij wand C (driehoekige, gestapelde topwand) Literatuur/verwijzingen Bijlage 1 - definitie terreincategorie 0 ("kust") bij windgebied I en II Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 2 van 16

3 1 Inleiding In opdracht van CRH Structural Concrete B.V. is door Adviesbureau Brekelmans een rapport opgesteld, waarin de schoorvoorzieningen in laagbouwwoningen zijn berekend. Dit rapport vervangt rapport /C en rapport /A. In dit rapport wordt de berekening van de schoorvoorzieningen voor grondgebonden woningen uitgevoerd op basis van de Eurocodes, stand 2011, zijnde: NEN-EN 1990 grondslagen voor het constructief ontwerp NEN-EN algemene belastingen: eigen gewicht en opgelegde belastingen NEN-EN algemene belastingen: wind NEN-EN betonconstructies: algemeen en gebouwen Bij deze normen is consequent de Nederlandse nationale bijlage (NB) gebruikt. Per project dient door of namens CRH Structural Concrete B.V. te worden gecontroleerd of de elementafmetingen binnen de in dit rapport omschreven grenswaarden vallen. Opmerking: dit rapport is niet van toepassing op casco's in terreincategorie 0 ("kust"). Hiervoor dient per geval een berekening te worden gemaakt. Voor de omschrijving van terreincategorie 0 ("kust") zie bijlage 1. 2 Uitgangspunten berekening 2.1 Afmetingen Bij elementlengte 4,5 m: 2 schoorpunten. Maximale elementafmetingen bij 2 schoorpunten: A 2.7 B C Wanden C35/45. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 3 van 16

4 2.2 Verankeringsmiddelen Schoorstempels De toegepaste schoorstempels moeten in uitgeschoven toestand een minimale drukkracht van 13.0 kn kunnen opnemen zonder uit te knikken In de wanden Fischer schoorpunthulzen, lang 68 mm, met standaard sneldraaibout met Gerrijn-schroefdraad 12,5 (tek. N , indraaidiepte min. 60 mm). De karakteristieke uittrekkracht van deze verankering is bepaald door middel van uittrekproeven (zie rapportage in [1]: F k = 19.6 kn. De in rekening te brengen partiële veiligheidsfactor is volgens ETAG 001 annex C: γ Mc = γ c γ 1 γ 2 = = 1.65 γ c = 1.5 γ 1 = 1.0 (spreiding treksterkte bij prefab beton kleiner dan in situ beton) γ 2 = 1.0 (dwarskracht) / 1.2 (trek) reken hier bij schuine trekkracht γ 2 = 1.1 De hieruit volgende rekenwaarde voor de uittreksterkte is: F Rd = 11.9 kn In het geval dat deze schoorpunthulzen niet of niet goed zijn ingestort, worden MKT16x90 doorsteekankers in de wanden geboord. De karakteristieke uittrekwaarde is bepaald d.m.v. uittrekproeven, zie bijlage 2. De karakteristieke uittrekwaarde onder 45 (// schoor) is: F k = 22.4 kn De in rekening te brengen partiële veiligheidsfactor is volgens ETAG 001 annex C: γ Mc = γ c γ 1 γ 2 = = 1.65 γ c = 1.5 γ 1 = 1.0 (spreiding treksterkte bij prefab beton kleiner dan in situ beton) γ 2 = 1.0 (dwarskracht) / 1.2 (trek) reken hier bij schuine trekkracht γ 2 = 1.1 De hieruit volgende rekenwaarde voor de schuine uittrekkracht is: F Rd;45 = 13.6 kn Ergo: de uittrekkracht van het MKT anker is groter dan die van de Fischer schoorpunthuls. In het geval dat een schoorpunthuls niet (goed) is ingestort, kunnen de MKT 16*90 doorsteekankers in de wand worden toegepast. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 4 van 16

5 2.2.3 In de vloeren Verankering d.m.v. boorankers in de bovenzijde van de kanaalplaatvloer. Volgens [3] is de karakteristieke uittrekwaarde onder 45 (// schoor) van de mogelijke ankers: De minder geschikte ankers (i.v.m. de uittreksterkte bij deze toepassing) zijn in de tabel doorgestreept. Er is een duidelijk verschil zichtbaar tussen ankers die "willekeurig" zijn geplaatst (kanaal) en ankers die in de dam zijn geplaatst. De rekenwaarde voor de uittrekkracht onder 45 (// schoor) is voor de resterende ankers in kanaalplaten minstens: Bij willekeurig geplaatste ankers (kanaal) F Rd;45 = 6.4 kn Bij ankers die in de dam zijn geplaatst F Rd;45 = 9.6 kn Bij de ankers in de dam moet worden opgemerkt, dat de plaatsing kritischer is dan van ankers die willekeurig geplaatst kunnen worden. Door een juiste instructie is een goede en veilige plaatsing echter mogelijk. In verband met de hogere capaciteit en de daarmee samenhangende betere geschiktheid voor deze toepassing (beperking aantal schoorstempels) wordt in de hiernavolgende beschouwingen verder alleen uitgegaan van de ankers die in de dam zijn geplaatst. Uit de vergelijking van de uittreksterkte van de ankers in de wanden en in de kanaalplaatvloeren blijkt dat de ankers in de kanaalplaatvloeren te allen tijde maatgevend zijn. Derhalve wordt hierna alleen maar getoetst aan de boorankers in de vloeren. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 5 van 16

6 2.3 Windbelasting & belastingfactoren Voor de bepaling van het aantal noodzakelijke schoren per wand wordt een onderscheid gemaakt tussen het daadwerkelijke moment van monteren, waarbij als grens windkracht 8 op de schaal van Beaufort wordt aangehouden, en het moment dat de elementen gedurende enkele dagen in de schoren staan. Hierbij moet worden gerekend vlg. de normen die in het Bouwbesluit zijn aangewezen vlg. Bouwbesluitnormen NEN-EN 1990(NB): Gevolgklasse CC1 - volgens tabel NB.4 - A1.2(B) en NB.5 van NEN-EN1990 Blijvende en Blijvende CC tijdelijke belastingen ontwerpsituaties 1 ongunstig gunstig (vlg. 6.10a) 1.20 G k,j,sup 0.90 G k,j,inf (vlg. 6.10b) 1.10 G k,j,sup 0.90 G k,j,inf Overheersende veranderlijke belasting Veranderlijke belastingen gelijktijdig met overheersende Belangrijkste (indien aanwezig) Andere 1.35 ψ 0,1 Q k, ψ 0,i Q k,i (i > 1) 1.35 Q k, ψ 0,i Q k,i (i > 1) Relevante waarden volgens tabel A1.1 van NEN-EN1990 (NB) Belasting ψ 0 ψ 1 ψ 2 Windbelasting NEN-EN (NB): Windgebied I t/m III, onbebouwd, hoogte 10 m Opmerking: voor toepassing in de windgebieden "I en II kust" dient per geval een berekening te worden gemaakt. Voor de omschrijving van terreincategorie 0 ("kust") zie bijlage 1. De waarde van de windbelasting w e volgt uit NEN-EN Meestal kan deze worden gebaseerd op de extreme stuwdruk q p (z) volgens tabel NB.4 (uitgaande van c s c d = 1.0 en c o =1)Extreme stuwdruk q p (z) volgens tabel NB.4 bij c o = 1 en c p c z = 1: Tabel NB.4 (informatief) - Extreme stuwdruk q p (z) in kn/m 2 als functie van de hoogte Hoogte Gebied I Gebied II Gebied III m kust (terreincat. 0) bebouwd kust (terreincat. 0) bebouwd onbebouwd onbebouwd onbebouwd bebouwd Voor constructies tijdens de bouwfase moet volgens A.1.1 (3) ten minste een ontwerplevensduur gelijk aan de bouwtijd zijn aangehouden, met een minimum van 1 jaar. Bij het afschoren van elementen moet dus een ontwerplevensduur van 1 jaar zijn aangehouden. Toelichting: de montagecyclus van de ruwbouwcasco's voor laagbouwwoningen is zeer kort. Na volledige montage van een blok casco's, zijn deze stabiel zonder dat aanvullende voorzieningen als schoorstempels noodzakelijk zijn. De ontwerplevensduur van 1 jaar is voor de bouwfase van de ruwbouwcasco's voor laagbouwwoningen dan ook ruimschoots voldoende. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 6 van 16

7 In A.1.1 (2) wordt gesteld dat de karakteristieke waarde voor de veranderlijke belasting in dat geval mag zijn aangepast, daar deze veranderlijke belastingen immers gebaseerd zijn op een ontwerplevensduur van 50 jaar. Voor windbelasting is hiervoor een bepalingsmethode in 4.2 (4) van NEN-EN gegeven. Hierbij ontbreekt echter de waarde ρ voor 1 jaar. Derhalve wordt vooralsnog de algemene bepalingsmethode volgens A.1.1 (3) gehanteerd: Waarin: F t is de aangepaste extreme waarde van de veranderlijke gelijkmatig verdeelde belasting bij de referentieperiode die hoort bij de gekozen ontwerplevensduur; F t0 is de extreme waarde van de veranderlijke gelijkmatig verdeelde belasting bij de basisreferentieperiode; Hieruit volgt bij wind met ψ 0 = 0 en een ontwerplevensduur van 1 jaar (montage): F t = F to q = q p c p c p = ( ) 0.85 = 1.27 volgens tabel NB.6 en 7.2.2(4) van NEN-EN , waarin c pe,10 = 0.8 (loefzijde) ; c pe;10 = -0.7 (lijzijde bij h/d > 5) ; 0.85 is correctiefactor correlatie drukken Volgens A1.1 van NEN-EN 1990 geldt voor de montage fase: F t = F to De resulterende rekenwaarde voor de windbelasting op het element: q Ed = q p (z) kn/m² Onbebouwd, hoogte 10 m: windgebied q p (z) kn/m² [kn/m 2 ] verhouding tov windgebied I I II III De rekenwaarde voor de windbelasting wordt voor windgebied I: q Ed;norm = = 0.99 kn/m² Opmerking: deze berekening is niet van toepassing voor terreincategorie 0 ("kust"). Hiervoor dient per geval een berekening te worden gemaakt. Voor de omschrijving van terreincategorie 0 ("kust") zie bijlage 1. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 7 van 16

8 2.3.2 vlg. Uitvoeringsrichtlijnen Alvon&Heembeton Gedurende de montage van de casco's zijn de instructies: Bij een weersvoorspelling met windkracht 7 of hoger op de schaal van Beaufort, moeten bij elementen indien nodig extra schoren worden aangebracht. Deze worden in de hiernavolgende berekeningen nader gespecificeerd. Berekening bijbehorende windbelasting: De gemiddelde windsnelheden over 10 min. op 10 m hoogte zijn bij windkracht 6: km/h m/s Berekening van de extreme stuwdruk vlg. NEN-EN (NB) op basis van deze windsnelheid, bij een max. hoogte van 10 m': uitgaande van onbebouwd gebied is z o = 0.2 m' v m (z) = v u10 = 13.8 m/s ρ = 1.25 kg/m 3 lv(z) = 1 / ln(z/z o ) = 1 / ln(10/0.2) = q p (z) = (1+7 lv(z)) ½ ρ v m 2 (z) = ( ) ½ = 332 N/m 2 = 0.33 kn/m 2 Gedurende het moment (de dag) van monteren is de rekenwaarde van de windbelasting op het element maximaal: q Ed;dag = = 0.57 kn/m 2 Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 8 van 16

9 3 Berekening Opmerking: voor toepassing in de windgebieden "I en II kust" (terreincategorie 0) dient per geval een berekening te worden gemaakt. Voor de omschrijving van terreincategorie 0 ("kust") zie bijlage Berekening respons bij wand A (rechthoekige wand) Basisberekening De krachten in de schoorstempels en (boor-)ankers zijn, uitgaande van windbelasting vlg. Bouwbesluit normen in windgebied I onbebouwd en 2 schoorstempels op een wand van 10.2*2.7 m: Q Ed = x 0.99 = 27.3 kn per schoorstempel: Q Ed = 27.2 / 2 = 13.6 kn G d = 0.9 x 10.2 x 2.7 x 2.4 = 59.4 kn (gunstig) G d = 59.4 / 2 = 29.7 kn Q Ed R VEd F Ed ca. 2 m 2.7 m R VEd ca. 2 m = R VEd = (13.6 x 2.7/2) /2.0 = 9.2 kn 2 = = 4.4 kn trekkracht in schoor F Ed = 13.0 kn (per m' wandlengte: F Ed = 2.55 kn/m) Controle verschuiven van het wandelement aan de onderzijde Voorwaarde R H2d / (G d -R VEd ) # f w Reken f w 0,3 (veilige aanname) R HE2d / G d ) = 4.4 / ( ) = 0.22 < 0.30 Dit criterium is niet maatgevend. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 9 van 16

10 Bij de berekening wordt de respons bepaald bij de achtereenvolgende montagefasen Gedurende montage-dag: het element is alleen met schoorstempels gesteund Uitgaande van max. windkracht 6 vlg. de schaal van Beaufort gedurende de dag. F Ed = 13.0 (0.57/0.99) = 7.5 kn Bij toepassing van boorankers in de dam: F Rd;45 = 9.6 kn UC = 0.78 Worden hogere windkrachten verwacht, dan dienen extra schoorstempels te worden bijgeplaatst resp. de verbindingen te worden gemaakt zoals in omschreven Eind montage-dag: het element is met de schoorstempels gesteund en d.m.v. lasverbindingen gekoppeld aan de binnenspouwbladen Maximale windbelasting gebaseerd op de Bouwbesluitnormen. De vloerplaten zijn nog niet gemonteerd. = lasverbinding Rekenwaarde optredende kracht in de schoor in windgebied I: F Ed = 2.55 kn/m' wand Bij plaatsing van de schoren op ca. 1/3 van de wandlengte, zijn de resulterende krachten in de schoren bij een wand van 10,2 m': Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 10 van 16

11 F Ed = 9.5 kn Bij toepassing van boorankers in de dam: F Rd;45 = 9.6 kn Rekenwaarde uittreksterkte FRd;45 = 9,6 kn Rekenwaarde optredende kracht in gebied I FEd = 9,5 kn Windgebied qp(z) FEd UC kn/m2 kn 1.00 I 1,02 9,50 0,99 II 0,85 7,92 0,82 III 0,70 6,52 0,68 De rekenwaarde kracht van 3.5 kn in de aansluiting met het binnenspouwblad kan ruimschoots worden opgenomen door de lasverbinding (zie DV001 in [4]). Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 11 van 16

12 In het geval dat op de uiteinden van het wandelement geen dwars staand binnenspouwblad aanwezig is, dient nabij het wandeinde een extra stempel te worden aangebracht. Denk bijvoorbeeld aan langere wanden met een knip. Hierbij dient nabij de knip een extra schoorstempel te worden geplaatst: extra Eind montage-cyclus: de vloeren zijn gemonteerd en de voegen zijn afgestort en verhard. De schoorstempels zijn verwijderd. Maximale windbelasting gebaseerd op de Bouwbesluitnormen. In deze fase worden de optredende windbelastingen door de vloerschijf overgedragen naar de binnenspouwbladen. De krachtswerking is zoals berekend voor de uiteindelijke gebruikssituatie. Deze voldoet natuurlijk ruimschoots en wordt daarom niet verder berekend. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 12 van 16

13 3.2 Berekening respons bij wand B (driehoekige topwand) Daar deze topwanden in het algemeen gedurende langere tijd (in ieder geval meerdere dagen) in de schoren staan voordat de dakconstructie is aangebracht, wordt hierbij alleen de windbelasting vlg. Bouwbesluit normen gerekend. Uitgaande van windbelasting vlg. Bouwbesluit normen in windgebied I onbebouwd Q Ed = 19.3 x 0.99 = 19.1 kn per schoorstempel: Q Ed = 19.1 / 2 = 9.6 kn G d = 0.9 x 10.2 x 3.8 x 2.4/2 = 44.7 kn (gunstig) G d = 59.4 / 2 = 22.3 kn Q Ed R VEd F Ed ca. 2 m 3.8 m R VEd ca. 2 m = R VEd = (9.6 x 1.26) /2.0 = 6.0 kn 2 = = 3.6 kn trekkracht in schoor F Ed = 8.6 kn Controle verschuiven van het wandelement aan de onderzijde Voorwaarde R H2d / (G d -R VEd ) # f w Reken f w 0,3 (veilige aanname) R H2d / (G d -R VEd ) = 3.6 / ( ) = 0.22 << 0.30 Dit criterium is niet maatgevend. Bij toepassing van boorankers in de dam: F Rd;45 = 9.6 kn Rekenwaarde uittreksterkte FRd;45 = 9,6 kn Rekenwaarde optredende kracht in gebied I FEd = 8,6 kn Windgebied qp(z) FEd UC kn/m2 kn 1.00 I 1,02 8,60 0,90 II 0,85 7,17 0,75 III 0,70 5,90 0,61 Bij driehoeksvormige topmuren en boorankers in de dam, voldoen de ankers met bovenstaande rekenwaarde uittreksterkte. Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 13 van 16

14 3.3 Berekening respons bij wand C (driehoekige, gestapelde topwand) Daar deze topwanden in het algemeen gedurende langere tijd (in ieder geval meerdere dagen) in de schoren staan voordat de dakconstructie is aangebracht, wordt hierbij alleen de windbelasting vlg. Bouwbesluit normen gerekend. 2.0 schoorpunt Uitgaande van windbelasting vlg. Bouwbesluit normen in windgebied I onbebouwd Q Edt = 0.5 x 4.34 x 2.00 x 0.99 = 4.3 kn (z = 0.67 m') Q Ed1 = 0.5 x ( ) x 2.7 x 0.99 = 19.4 kn (z = 1.17 m') Q Edt t t2 F Ed2 Q Ed1 R VEd F Ed1 ca. 2 m 4.7 m R VEd1 ca. 2 m t1 = 0.67*4.3/1.33 = 2.2 kn t2 = = 2.1 kn trekkracht in schoor F Ed2 = 3.1 kn (niet maatgevend) Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 14 van 16

15 1 = (2.1 x x 1.17) / 2.0 = 14.4 kn per schoor: 1 = 14.4/2 = 7.2 kn trekkracht in schoor F Ed1 = 10.1 kn Bij toepassing van boorankers in de dam: F Rd;45 = 9.6 kn Rekenwaarde uittreksterkte FRd;45 = 9,6 kn Rekenwaarde optredende kracht in gebied I FEd = 10,1 kn Windgebied qp(z) FEd UC kn/m2 kn 1.00 I 1,02 10,10 1,05 extra stempel nodig II 0,85 8,42 0,88 III 0,70 6,93 0,72 Bij driehoeksvormige, gestapelde topmuren en boorankers in de dam, zijn alleen in windgebied I 3 schoorstempels nodig voor het onderste element. In windgebied II en III voldoen 2 schoorstempels. Voor het bovenste kleine element volstaat te allen tijde een schoorstempel. 4 Literatuur/verwijzingen [1] Rapport /A - Evaluatie proefbelastingen Fischer schoorpunthulzen met sneldraaibout [2] Rapport /A - Evaluatie proefbelastingen MKT16x90 doorsteekanker in 100 mm [3] Rapport RAP-11-02B - Ankers in jonge vloeren (KPV) van Adviesburo Vogels BV [4] Rapport /B - Constructieve onderbouwing - berekening capaciteit verbindingen Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 15 van 16

16 5 Bijlage 1 - definitie terreincategorie 0 ("kust") bij windgebied I en II Voor de bepaling van de windbelasting op bouwwerken uit richtingen overeenkomend met een sector moet zijn uitgegaan van terreincategorie 0 (Kustzone), indien aan de volgende drie voorwaarden is voldaan: Voor ten minste de helft van de windrichtingen in de desbetreffende sector geldt dat de afstand van het bouwwerk tot open water, met een strijklengte van ten minste 2 km, minder is dan tienmaal de bouwwerkhoogte. OPMERKING 2 Strijklengte is de ononderbroken afstand waarover de wind over het water kan waaien. Het bouwwerk heeft een hoogte die ten minste tweemaal de gemiddelde hoogte is van de gebouwen en andere obstakels die zich in de desbetreffende sector tussen het bouwwerk en het open water bevinden. Het bouwwerk is niet gelegen in windgebied III. OPMERKING 3 Terreincategorie 0 komt met name voor bij de Noordzeekust, aan de Waddenzee, het IJsselmeer en de Zeeuwse meren (zie figuur NB.4). Daar dit uitzonderlijke locaties zijn, zijn deze in dit rapport niet meegenomen. Indien woningen op deze locaties voorkomen, dient per project het benodigde aantal schoorstempels te worden bepaald Veiligheidshandboek Montage CRH Structural Concrete BV Pagina 16 van 16