C U R. Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Stabiliteit woningbouw

Transcriptie

1 C U R Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving rapport 94-4 Stabiliteit woningbouw

2 Postbus AK Gouda CU Telefoon STABILITEIT WONINGBOUW Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving

3 Dit rapport is onder de volgende trefwoorden opgenomen in het CUR-infobestand: belastingen aanpendelend bouwfasen gelijkmatig verdeeld berekeningsmethoden kruisjesmethode toeslagexcentriciteit doorbuiging funderingen beddingsconstanten (on)geschoorde raamwerken gietbouw stabiliteit, tweede-orde-effecten stabiliteitsconstructies wand-vloerverbindingen woningbouw draagconstructies eengezinswoningen woningscheidende wanden Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de CUR. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt. " CUR-rapport 94-4 Stabiliteit woningbouw. Stichting CUR, Gouda, december 1994." Aansprakelijkheid De CUR en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en de CUR sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens de CUR en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt.

4 VOORWOORD In de eengezins-woningbouw worden verschillende materialen, al dan niet in combinatie met elkaar, gebruikt voor de draagstructuur. Over de wijze waarop, voor de verschillende bouwsystemen, de schematisatie en aannamen voor stabiliteitsberekeningen moeten worden gedaan bestaan verschillende opvattingen. Een belangrijke factor hierbij is in feite dat de bestaande voorschriften onvoldoende aanwijzingen bevatten voor deze relatief eenvoudige constructies. Reeds in september 1983 heeft Stupré-studiegroep 32 een begin gemaakt met een studie naar de mogelijkheden voor eenvoudige rekenregels en voorwaarden voor de stabiliteitsberekeningen voor eengezinswoningbouw. In 1985 is door het bestuur van de CUR onderzoekcommissie C 51 "Constructief ongewapend beton in de woningbouw" ingesteld. Deze commissie had tot taak een CUR- Aanbeveling op te stellen waarin het toepassen van ongewapende wanden in de woningbouw zou worden geregeld. In dezelfde periode is ook door het "Regionaal Overleg Bouwconstructies Zuid-Oost" het rapport "Stabiliteit eengezinswoningen met stijve kern(en) H < 10 m" uitgebracht. Tenslotte is in 1988 commissie F 3 "Vergelijking stabiliteit woningbouw" ingesteld met als taak: "Op basis van de inmiddels geproduceerde werkrapporten van bovengenoemde commissies en studiegroep een samenvattend rapport op te stellen inzake de stabiliteit van woningen". De invoering van het Bouwbesluit en de inmiddels sterk gewijzigde constructieve bouwvoorschriften en de verscherpte bouwfysische eisen hebben het werk van de commissie in hoge mate beïnvloed. De samenstellling van commissie F 3 is als volgt: ir. C. Gouwens, voorzitter ir. A. Bruijntjes, secretaris en rapporteur ing. A.J. de Baar ing. A.M.H.M.A. Claessens ing. A.J.M. Rasenberg ir. K.A. Sloof ir. P. de Jong, corresponderend lid ing. P. Kole, coördinator prof.dr.ir. A.S.G. Bruggeling, mentor Dit rapport is opgesteld door ir. A. Bruijntjes van Ingenieursbureau Grabowsky & Poort te Eindhoven en ir. P. de Jong en ir. S.N.M. Wijte van Adviesburau ir. J.G. Hageman c.i. B.V. De CUR spreekt haar dank uit aan de Coöperatieve Verkoop- en produktievereniging van Kalkzandsteenproducenten (CVK), het Koninklijk verbond van Nederlandse Baksteenfabrikanten (KNB) en de Hinderwet- en Bouwtoezichtvereniging voor de financiële bijdragen die dit onderzoek mede mogelijk hebben gemaakt. december 1994 Het bestuur van de CUR

5 INHOUD SAMENVATTING 5 SUMMARY 6 Hoofdstuk 1 ONGEWAPENDE WAND OP PALEN 1.1 Algemeen 1.2 Modelvorming Inleiding Bouwfasen Rekenvoorbeeld Algemeen Berekening fase Berekening fase Berekening fase Overzicht van de toegepaste wapening 20 Hoofdstuk 2 STABILITEIT UIT PENANTEN Stabiliteit - algemeen Het neutrale raamwerk Inleiding Bepaling drukpunt Kantelpunt Grenswaarden voor de verplaatsingen Stijfheid en sterkte van de penanten Algemeen M-N-K-diagrammen Dimensionering penant 36 Hoofdstuk 3 STABILITEIT UIT MOMENTSTIJVE WAND-VLOER VERBINDING Inleiding Onderzoek CUR-commissie C Algemeen Aansluiting wand-fundering Conclusies onderzoek CUR-commissie C Rekenmodel 43 BIJLAGE A REKENVOORBEELDEN 46

6 SAMENVATTING De algemene voorschriften (NEN 6720 en NEN 6790) geven regels voor het dimensioneren van betonen steenconstructies. Deze voorschriften geven onvoldoende aanwijzingen op welke wijze de toepassing van ongewapend beton en metselwerk in de woningbouw, onder bepaalde voorwaarden, mogelijk is. De taak van de commissie was op basis van reeds verricht onderzoek een samenvattende rapportage op te stellen waarin de mogelijkheden van ongewapende wanden in de woningbouw worden onderbouwd en beschreven. De commissie heeft hiertoe de krachtswerking in een ongewapende betonnen wand en een gemetselde wand op palen in de verschillende bouwfasen geanalyseerd. Vervolgens is ten behoeve van de controle op stabiliteit nagegaan op welke wijze tweede-orde-effecten en verplaatsingen voor woningbouwconstructies een rol spelen en op welke wijze een veilige schematisering kan worden verkregen. Tenslotte zijn de conclusies opgenomen van het onderzoek van CUR-commissie C 51 ten aanzien van stabiliteit en verplaatsingen, ongewapende wanden en doorgaande vloeren bij geschakelde woningbouw. Het rapport besluit met rekenvoorbeelden van veel voorkomende woningbouwconfiguraties waarbij de vereenvoudigde schematiseringen en uitgangspunten uit het rapport worden toegepast voor de dimensionering en controle op stabiliteit.

7 SUMMARY Construction walls and stability in house construction The general standards NEN 6720 and NEN 6790 include regulations for the dimensioning of concrete and masonry structures. However, these standards insufficiently indicate the way in which plain concrete and masonry walls, under certain conditions, can be applied in house construction. It was the task of the committee to draw up a summarizing report describing and motivating the possibilities of plain concrete walls in house construction on the basis of research that had already been carried out. In order to achieve this the committee has analyzed the forces in a plain concrete wall and a masonry wall on piles in the various phases of construction. Next, on behalf of the control of the stability, it has been investigated in which way secondary effects and displacements play a role in house construction and in which way a safe schematization can be obtained. Finally the report includes the conclusions of CUR Committee C 51 concerning stability and displacements, plain concrete walls and continuous floors in semidetached house construction. The report concludes with calculation examples of often occurring house construction configurations, in which the dimensioning and the stability control are calculated on the basis of this report and its simplified schematization.

8 HOOFDSTUK 1 ONGEWAPENDE WAND OP PALEN 1.1 Algemeen Woningscheidende wanden en eindwanden van eengezinswoningen zijn bijna altijd te schematiseren tot ononderbroken statisch onbepaalde wandliggers op een funderingsbalk. In ononderbroken wanden op een balk mag de belastingsoverdracht worden geschematiseerd tot een drukboog met trekband. Aanwijzingen over de wijze waarop dit kan gebeuren werden gegeven in de oude TGB Algemeen, NEN 3850, In de nieuwe TGB Belastingen en Vervormingen, NEN 6702, wordt in gesteld dat voor de berekening van de buigende momenten en de doorbuiging bij de toepassing van een ononderbroken wand de belastingen mogen worden gereduceerd. Het optreden van gewelfwerking moet worden bepaald volgens de leer van de mechanica. Bij het bepalen van de optredende dwarskrachten is een reductie niet toelaatbaar. Voor traditioneel gestapelde wanden op een funderingsbalk met palen heeft bovengenoemde regelgeving altijd redelijk voldaan. Bij uitvoering van de wand in ongewapend beton kwam toepassing van deze regelgeving in conflict met de betonvoorschriften, de VB 1974/1984, NEN In dit betonvoorschrift wordt in E-710 voor een wandligger een in de praktijk ongebruikelijke wapeningsverdeling voorgeschreven. Om discussies uit de weg te gaan wordt vaak afgezien van de voor de hand liggende schematisering tot drukboog met trekband. De verticale belasting wordt opgenomen door buiging in de funderingsbalk. Men accepteert hierbij de gebrekkige schematisering van de constructie en de extra wapening in de funderingsbalk. Door CUR-onderzoekcommissie C 51 "Constructief ongewapend beton in de woningbouw" is eind jaren tachtig aan de hand van de VB een model ontwikkeld waarin een ononderbroken wand over meerdere palen werd geschematiseerd tot een aantal statisch bepaalde gedrongen liggers opgelegd op twee palen. Deze schematisering had als voordeel dat op deze wijze de volgens het voorschrift hogere dwarskrachtcapaciteit van statisch bepaalde gedrongen constructies kon worden benut. In de VBC 1990 (NEN 6720) zijn wat betreft de dwarskrachtcontrole van gedrongen wanden een aantal toetsen zodanig gewijzigd dat de schematisering tot afzonderlijke statisch bepaalde wandliggers niet meer noodzakelijk is. 1.2 Modelvorming Inleiding Het ontwikkelde model beschouwt de verschillende fasen die gedurende de bouw van de wand optreden. Bij elke fase wordt een draagsysteem gegeven met de bijbehorende te onderzoeken grenstoestanden. Om de resultaten te verifiëren is een lineair elastische schijfberekening gemaakt. De invloed van een eindige paalstijfheid op de resultaten blijkt gering. Trekspanningen loodrecht op de naad tussen funderingsbalk en wand komen niet voor. De voeg tussen de wand en de funderingsbalk is als het ware voorgespannen tijdens de bouwfase. Stekwapening is op grond van deze spanningen dus overbodig. Het aangenomen