Rijksmuseum: Overzicht toelaatbare belastingen op daken

Transcriptie

1 ONDERWERP Rijksmuseum Amsterdam: Nieuwe deursparing auditorium/foyer gebied DATUM VAN Pieter Timmerman - ARCADIS AAN Rijksmuseum Amsterdam KOPIEN Dieneke Grimmelius ARCADIS KENMERK A Rijksmuseum: Overzicht toelaatbare belastingen op daken Inleiding: Bij het auditorium en foyer gebied in het Rijksmuseum te Amsterdam is de wens om een nieuwe deursparing te realiseren. In deze memo worden de constructieve aspecten beschouwd. Locatie In onderstaande afbeelding staat de locatie van de nieuwe deursparing weergegeven: Figuur 1: Locatie nieuwe deursparing Arcadis Nederland B.V., Lichtenauerlaan 100 T +31 (0) Arcadis Nederland B.V. - Registered office: Arnhem - Registered number:

2 Archiefonderzoek Om de constructieve situatie te beoordelen zijn in het archief de constructieve stukken opgezocht die betrekking hebben op de nieuwe deursparing. Het betreft de volgende stukken: CW1000 Palenplan Binnenplaats Oost en West CW1803v Plattegrond Kelder ( ) Binnenplaats West - vorm CW1803w Plattegrond Kelder ( ) Binnenplaats West - wapening CW2003v Plattegrond Begane Grond ( ) Binnenplaats West - vorm CW2003w Plattegrond Begane Grond ( ) Binnenplaats West - wapening CW5009v Binnenwanden Binnenplaats West, wand t/m vorm CW5009w Binnenwanden Binnenplaats West, wand t/m wapening BD Betonconstructie westelijke binnenplaats + ontvangstputten Uitgangspunten De volgende uitgangspunten zijn van toepassing: Bestaande constructieve situatie conform archieftekeningen en -berekeningen; Breedte nieuwe sparing in betonwand: 1268 mm; Hoogte nieuwe sparing in betonwand: 2460 mm, zie ook hieronder aangegeven; Figuur 2: Doorsnede nieuwe deursparing In de constructieve beschouwing zal een breedtemaat van 1300 mm worden aangehouden en een hoogtemaat van 2500 mm. Datum: van 7

3 Constructieve uitwerking De nieuwe deursparing komt in betonwand (in de constructieberekening is deze wand overigens genummerd als wand nr. 34). De positie van deze wand staat hieronder weergegeven: Figuur 3: Betonwand Uitgezet in de wandtekening (wapening), is de deursparing ongeveer als volgt gesitueerd. Figuur 4: Deursparing uitgezet in betonwand Datum: van 7

4 In de constructieberekening is de wand als volgt beschouwd: Figuur 5: Betonwand komt overeen met wand nr. 34 in de constructieberekening In de uitvoeringsfase is wand nr. 34 los gehouden van het voorgespannen dek, pas na het aanbrengen van de voorspanning is wand nr. 34 gaan functioneren als ondersteuning voor de dekvloer (tijdelijke ondersteuningen zijn toegepast). Door kruip van het voorgespannen dek en verhinderde vervorming zal de betonwand naderwand naderhand toch worden belast met buigende momenten. Deze waarden zijn als volgt: Figuur 6: Buigende momenten in de betonwand Maar aangezien de nieuwe deursparing is gelegen rechts van str. 21, wordt dit gedeelte van de betonwand niet belast met bovenstaande momenten. Datum: van 7

5 Voor de nieuwe deursparing wordt zodoende enkel de verticale boven belasting uit de vloer beschouwd. Voor de belastingen worden de volgende waarden aangehouden: p.b. = 10 kn/m 2 ; v.b. = 5 kn/m 2 ; Als conservatieve beschouwing wordt aangehouden dat de betonwand boven de deursparing wordt belast met circa 3 meter vloerbreedte conform onderstaande belastingafdracht: Figuur 7: Afdracht vloerbelasting begane grondvloer De belasting op de betonwand wordt zodoende: q g = 3 m x 10 kn/m m x 0,2 m x 25 kn/m 3 (e.g.) = 40 kn/m q q = 3 m x 5 kn/m 2 = 15 kn/m De hoogte H van de betonwand boven de deursparing bedraagt circa 2000 mm en de overspanningslengte L bedraagt circa 1300 mm mm = 1500 mm. De verhouding L /H = 1500 / 2000 = 0,75 -> Gedrongen ligger. Zodoende ontstaat een systeem met drukdiagonalen en een trekband, zie principe hieronder Figuur 8: Krachtsafdracht boven deursparing Datum: van 7

6 De totale belasting bedraagt: F d = 1,5 m x 1,2 x 40 kn/m + 1,5 m x 1,5 x 15 kn/m De kracht in de trekband wordt zodoende: F t;d = 0,75 m / 2,0 m x 0,5 x 106 kn = 106 kn = 20 kn In verband met scheurvorming wordt voor de toelaatbare staalspanning in de betonwand een waarde van 200 N/mm 2 aangehouden. De benodigde hoeveelheid horizontale wapening bedraagt zodoende. A s;ben. = 20 x 10 3 / 200 N/mm 2 = 100 mm 2 De toegepast horizontale wapening bedraagt Ø l/r. Bij een meewerkende breedte van 500 mm, bedraagt de aanwezige wapening in de trekband dus: A s;aanw. = 2 x 0,5 m x 393 mm 2 /m = 393 mm 2 De hoeveelheid aanwezige wapening in de betonwand boven de nieuwe deursparing is dus ruimschoots voldoende. De situatie aan de onderzijde van de sparing is als volgt: Figuur 9: Krachtsafdracht onder deursparing: Links aanzicht en rechts plattegrond De begane grondvloer en de keldervloer zijn beide gekoppeld aan de buitenwand. De funderingspaal aan de rechterzijde van de deursparing zit naast de sparing, dus de belasting in de paal wordt direct de wand in geleid. De funderingspaal aan de linkerzijde zit net onder de nieuwe deursparing. De maximale neerwaartse belasting op deze paal bedraagt ongeveer (bij verwaarlozing opwaartse waterdruk): Figuur 10: Globale paalbelasting op de funderingspaal onder de nieuwe deursparing Bij een extreem lage waterstand (NAP -1,4 meter) bedraagt de opwaartse waterdruk (5,45 m 1,40 m) x 10 kn/m 3 = ca. 40 kn/m 2. Zodoende zal de neerwaartse belasting nog ongeveer gehalveerd worden. Datum: van 7

7 Als conservatieve aanname wordt aangenomen dat de paalbelasting 300 kn bedraagt en via de betonvloer de wand in wordt geleid. Hieronder volgt een globale controleberekening: L overstek = 200 mm mm = 400 mm; H = 300 mm -> gedrongen ligger. Boven elke paal is extra wapening toegepast, zie hieronder. Gezien de gedrongenheid en opgebogen wapening boven de paal blijft controle op dwarskracht achterwege; Figuur 11: Extra wapening boven paal Voor de meewerkende vloerbreedte wordt ca mm aangehouden (219 mm paal + 2 x 1,5 x vloerhoogte); Md = 300 kn x 0,4 m = 120 knm; Toegepast wapening over de gehele vloer: Ø o/b in twee richtingen Mu = 8 x 201 mm2 x 434 N/mm2 x 225 mm = 160 knm; De vloer is dus in staat om de paalreactie over te brengen naar de wand. De situatie aan de onderzijde van de sparing is dus ook akkoord. Conclusie en aanbevelingen De gewenste deursparing kan zonder verdere constructieve voorzieningen worden gemaakt in de betonwand. Om onnodige verzwakking van de bestaande wand te voorkomen dienen bij het zagen van de sparing de hoeken voorgeboord te worden, conform onderstaand principe: Figuur 12: Randvoorwaarde voor zagen deursparing Datum: van 7