Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. rapport 165 Duurzaamheidsmodel voor baksteenmetselwerk

Transcriptie

1 Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving rapport 165 Duurzaamheidsmodel voor baksteenmetselwerk

2 Postbus AK Gouda Tel Fax rapport 165 Duurzaamheidsmodel voor baksteenmetselwerk ONDERZOEK UITGEVOERD DOOR DHV-BOUW

3 Dit rapport is onder de volgende trefwoorden opgenomen in het CUR-infobestand: baksteenmetselwerk degradatiefactor duurzaamheid duurzaamheidsmodel levensduur relatieve conditie schade De CUR en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verwerken van de in deze publikatie vervatte gegevens; deze gegevens geven de stand van de techniek op het moment van uitgifte weer. Nochtans moet niet worden uitgesloten de mogelijkheid dat zich toch onjuistheden in deze publikatie kunnen bevinden. Degene die van deze publikatie gebruik maakt, aanvaardt daarvan het risico. De CUR sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze gegevens. Overnemen (van delen) van deze uitgave is slechts toegestaan met als bronvermelding "Rapport 165 'Duurzaamheidsmodel voor baksteenmetselwerk" CUR Gouda". ISBN X

4 VOORWOORD Door het Koninklijk Verbond van Nederlandse Baksteenfabrikanten (KNB) is in 1986 het grootschalig onderzoeksprogramma BRIK (Baksteen Research Innovatie Kennisoverdracht) gestart met als doel de toepassing van het bouwmateriaal baksteen in de moderne bouwpraktijk te stimuleren. Naar aanleiding van de toegenomen behoefte aan meer kennis over duurzaamheid van baksteenmetselwerk werd in 1990 de onderzoekscommissie B 51,Duurzaamheid baksteenmetselwerk' ingesteld met als taak op basis van het inventarisatierapport,fase 1, kennislacunes', een consistent onderzoeksprogramma te ontwikkelen en de uitvoering hiervan te begeleiden. Onder deze als stuurgroep fungerende commissie zijn inmiddels vier werkgroepen ingesteld: - werkgroep 1,Methode'; - werkgroep 2,Model'; - werkgroep 3,Proeven'; - werkgroep 4,Praktijk'. Door werkgroep 1 was aangegeven dat de duurzaamheid van baksteenmetselwerk beschreven zou moeten worden aan de hand van een mathematisch model. De informatie die benodigd was om de parameters in dat model te kwantificeren diende ontleend te warden aan de kennis van experts, eventueel aangevuld met resultaten. Het doel van het onderzoek van werkgroep 2 was de ontwikkeling van het model. Dit onderzoek is in vier fasen, die alle met werkrapporten zijn afgesloten, uitgevoerd. Het voorliggende rapport is op basis van deze werkrapporten samengesteld en geeft een beschrijving van de onderzoeksresultaten. Gebaseerd op deze resultaten is de eerste versie van het computerprogramma DURABRIK ontwikkeld, wat de gebruiker de mogelijkheid geeft ontwerpkeuzen te toetsen op duurzaamheid. Het programma DURA BRIK is op een diskette geplaatst en voorzien van een handleiding bij dit rapport gevoegd. Op grond van de ervaringen van gebruikers en bij het beschikbaar komen van nieuwe informatie over de duurzaamheid, zal in de toekomst beoordeeld moeten warden ofhet nuttig is om nieuwe versies van DURABRIK te ontwikkelen. De samenstelling van onderzoekscommissie B 51 is als volgt: ir. M. H. M. NIEUWENHUYS, voorzitter ir. 1. G. A. VAN HULST, secretaris prof. dr. ir. P. C. F. BEKKER drs. J. HARD ON ir. G. W. VAN HOOGEVEST ir. J. C. KELLER prof. IR. J. C. M. SCHIEBROEK ir. P. K. VAN DER SCHUIT ir. A. J. M. SIEMES ir. K. J. TONKENS Prof. Dipl.-Ing. 1. N. J. A. VAMBERSKY ing. E. KJAER Msc., corresponderend lid ing. P. KOLE, coordinator prof. ir. P. C. KREIJGER, mentor

5 Het onderzoek en de rapportage van dit onderzoek zijn uitgevoerd door DHV-Bouw en begeleid door werkgroep 2,Model'. Ten tijde van het verschijnen van dit rapport is de samenstelling van werkgroep 2 als volgt: ir. A. 1. M. SIEMES, voorzitter ir. J. P. G. MIJNSBERGEN, secretaris en rapporteur ir. E. C. KLAVER, secretaris en rapporteur prof. dr. ir. P. C. F. BEKKER prof. dr. 1. BIJEN ir. L. PEL ir. K. 1. TONKENS dr. ir. M. H. DE WIT ir. P. A. HAGENAARS, rapporteur dr. 1. ELSEN, corresponderend lid Het rapport is opgesteld door ir. E. C. KLAVER en ir. P. A. HAGENAARs. De dank van de CUR gaat uit naar het Koninklijk Verbond van Nederlandse Baksteenfabrikanten (KNB) voor de financiering die dit onderzoek mogelijk heeft gemaakt. mei 1993 Het bestuur van de CUR

6 INHOUD NOTATIES. 7 BEGRIPPEN 8 Hoofdstuk 1 Hoofdstuk Hoofdstuk INLEIDING DE DUURZAAMHEID VAN BAKSTEENMETSELWERK Inleiding Degradatiefactoren..... Materiaalkundige modellen. Economische aspecten... HET PRINCIPE VAN HET DUURZAAMHEIDSMODEL Inleiding Het concept van de relatieve conditionele teruggang Spreiding en kansuitspraken Invloedsgrootheden voor de relatieve conditie De werking van het duurzaamheidsmodel Hoofdstuk DE UITWERKING VAN HET DUURZAAMHEIDSMODEL Inleiding. Overzicht van de beschouwde degradatiefactoren. Methode om gegevens te verkrijgen.. Overzicht van de verkregen gegevens. AIgemeen. Degradatiefactor 1 : Vorst Degradatiefactor 2 : Zuren en zure regen. Degradatiefactor 3a: Zouten - mechanische schade. Degradatiefactor 3b: Zouten - visuele schade.... Degradatiefactor 4 : Aerosolen en organismen, leidend tot vervuiling Procedure voor de bepaling van degradatiekentallen binnen het model. Verwerking van de verkregen gegevens Praktijkwaarnemingen en materiaalkundige modellen.. Samenvatting van het resulterende duurzaamheidsmodel Hoofdstuk HET WERKEN MET HET DUURZAAMHEIDSMODEL. Inleiding. Computerprogramma Voorbeeld van het gebruik van het computerprogramma

7 Hoofdstuk CONCLUSIES EN AANBEVELlNGEN. Conc!usies.. Aanbevelingen Bijlage VOORBEELD VAN VRAGENLlJST. 65 SAMENVATTING 68 SUMMARY.. 71 LITERATUUR 74 6

8 NOTATIES A waterabsorptiecoeffichsnt volgens NEN 2871 [1] in kgm- 2 s- 112 C totale kosten D schadeomvang F schade F(t) cumulatieve faalkans als functie van de tijd G ci getal waarmee wordt uitgedrukt in welke mate combinatie i van niveaus van invloedsfactoren ongunstig is H{t),integrated hazard' van de Weibull-verdeling als functie van de tijd I investering M(t) kosten van onderhoud en reparatie als functie van de tijd N totale aantal deelzones; totale aantal invloedsfactoren; totale aantal teleenheden o oppervlakte; kosten van onderhoud en heheer p{t) relatieve conditie als functie van de tijd p* bepaalde relatieve conditie Pr kans S (t) overlevingskans als functie van de tijd S stichtingkosten T tijdstip waarop P = 0; tijdstip waarop bij 36,8 % van de p-fractie van de populatie geldt dat P > (T is een karakteristiek voor de levensduur) T so tijdstip waarop bij 50% van de p-fractie van de populatie geldt dat P > a vormparameter van de kromme van het verloop van de relatieve conditie in de tijd gfg gewichtsfactor met betrekking tot het niveau,gunstig' gfo gewichtsfactor met betrekking tot het niveau,ongunstig' element uit populatie; deelzone; invloedsfactor k getal van referentieplaatje n aantal teleenheden die waarneembare degradatie vertonen nfg niveaufactor met betrekking tot het niveau,gunstig' nfn niveaufactor met betrekking tot het niveau,neutraal' nfo niveaufactor met betrekking tot het niveau,gunstig' p fractie van de populatie waarbij degradatie optreedt PO,9 kans dat de relatieve conditie zich bevindt in het interval van 0,9-0,1 = 0,8 tot 0,9 + 0,1 = 1,0 PO,7 kans dat P zich bevindt in interval van 0,6 tot 0,8 Po,s kans dat P zich bevindt in interval van 0,4 tot 0,6 PO,3 kans dat P zich bevindt in interval van 0,2 tot 0,4 Prest restkans = 1 - PO,9 - PO,7 - Po,s - PO,3 t tijd t* bepaald tijdstip f3 vormparameter van Weibull-verdeling voor levensduren f.1. grootteparameter van Weibull-verdeling voor levensduren 7

9 BEGRIPPEN Bedreigde zone: Conditie: Deelzone: Degradatiefactor: Degradatiegevolg: Degradatiekental: Degradatieproces: Duurzaamheid: Gewichtsfactor: Invloedsfactor: Levensduur: Niveau: Niveaufactor: Relatieve conditie: Teleenheid: Zone van metselwerk waarbinnen het beschouwde duurzaamheidsmodel geen onderscheid maakt in kans op en verloop van degradatie (zone waarbinnen een gelijke mate van bedreiging optreedt); de modeluitspraken gelden voor zo'n zone als een geheel. Grootheid waarmee de mate van aantasting wordt uitgedrukt ten opzichte van de initiele situatie (geen aantasting); hoge conditie betekent weinig aantasting (leveren van hoge prestatie), lage conditie betekent veel aantasting (leveren van lage prestatie). Gedeelte van een bedreigde zone waarvan de conditie gelijk wordt gesteld aan de conditie die door een referentieplaatje wordt weergegeven. Potentiele oorzaak van een degradatieproces (bedreiging). Gevolg van een degradatieproces (aantasting, schade). Grootheid die in het model wordt gebruikt bij het vastleggen van de kans op het optreden en verloop van het degradatieproces. Bij de degradatiefactor,zoutkristallisatie - visuele schade' wordt niet het verloop van het degradatieproces vastgelegd, doch de omvang van de maximale degradatie (meestal in het eerste voorjaar optredend). Het proces dat leidt tot het afnemen van de conditie in de tijd. Het vermogen van een constructiedeel om onder bedreiging van bepaalde degradatiefactoren gedurende een beoogde tijd ten minste een vooraf gestelde prestatie te leveren. Relatiefgetal waarmee in het model de grootte van het effect van een verandering van het niveau van een invloedsfactor vanuit de neutrale stand op de degradatiekentallen, wordt uitgedrukt. Interne ofexterne omstandigheid die in het model van invloed is op de degradatiekentallen. De periode waarin onder bedreiging van bepaalde degradatiefactoren ten minste een vooraf gestelde prestatie wordt geleverd, uitgedrukt in een prestatie-eis. In dit rapport wordt voor die prestatie-eis gehanteerd: P z O. Verzameling waarden van een invloedsfactor die in het model een zelfde invloed op de werking van de beschouwde degradatiefactor hebben (namelijk een gunstige, neutrale of ongunstige invloed). Relatief getal, afgeleid uit gewichtsfactoren, waarmee in het model de G ci wordt berekend. Genormeerde conditie die loopt van 1 (initieel; geen aantasting) naar O. Eenheid bij het proces van tellen bij de bepaling van de relatieve conditie. 8