Colofon VROM-Inspectie Directie Uitvoering Programma Bouwen aan kwaliteit Nieuwe Uitleg 1 Postbus 16191 2500 BD Den Haag Publicatienummer: Datum: VI-2011-73 September 2011 Deze publicatie is te downloaden via www.vrominspectie.nl Deze handreiking is opgesteld door Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V. in opdracht van en in samenspraak met VROM-Inspectie en in samenspraak met de Rijksgebouwendienst. De handreiking is bedoeld voor: - toezichthouders van het bevoegd gezag; - eigenaren van gebouwen, woningen en beheerders hiervan. Pagina 2 van 24
Inhoud Inleiding... 4 1 VZA, constructies en schade... 5 1.1 VZA in vloerconstructies... 5 1.2 VZA-schade... 7 2 Het VZA-onderzoek... 9 2.1 Aanpak van het onderzoek... 10 2.2 Beoordeling resultaten en herstel... 11 3 Wanneer VZA-constructies onderzoeken... 13 3.1 Aanbevelingen voor eigenaren/beheerders... 13 3.2 Aanbevelingen voor inspecteurs... 14 4 Aanpak van de inspectie... 15 4.1 Dossieronderzoek... 15 4.2 Globale inspectie... 15 4.3 Inspectiemethoden... 15 4.4 Keuze van onderzoeklocatie en steekproefgrootte... 17 4.5 Beoordeling... 18 5 Reparatietechnieken... 19 6 Tot besluit... 21 7 Literatuurverwijzingen... 22 Bijlage... 23 Pagina 3 van 24
Inleiding Als betonconstructies worden voorgespannen dan kan dat op een manier waarbij de voorspankabels direct in het beton of een grout liggen. Er is dan sprake van aanhechting en daarom wordt gesproken over VMA: Voorspanning Met Aanhechting. Er is ook een methode waarbij een met vet omgeven voorspankabel zich in een kunststofomhulling bevindt. In dat geval is er geen sprake van aanhechting en wordt gesproken van Voorspanning Zonder Aanhechting, bekend als VZA. Bij VMA zorgt een alkalisch milieu van het beton, c.q. de grout, voor de bescherming van de voorspankabels tegen corrosie. Omdat bij VZA een dergelijke bescherming ontbreekt, dient voorkomen te worden dat vocht bij de voorspankabels kan komen. Bij de kabels en verankeringen van de VZA-systemen die nu worden toegepast, is de bescherming kwalitatief zo goed dat de duurzaamheid voldoende is gegarandeerd. Echter, in de beginjaren van de VZA-techniek was - vooral tijdens de bouw - de bescherming tegen vochtindringing onvoldoende. Daardoor kan bij VZAbetonconstructies uit die tijd corrosie en breuk van VZA-kabels zijn opgetreden. Omdat het binnen in de betonconstructie plaatsvindt, is een dergelijke aantasting van de VZA-kabels vrijwel nooit voor het oog zichtbaar. Met name in Noord-Amerika is bij diverse VZA-constructies uit de beginjaren (tot het begin van de tachtiger jaren) ernstige schade opgetreden [1]. In Nederland zijn weinig gevallen van VZA-schade bekend (O.a. [2]). Toen bij een uitgebrande woning in Heerhugowaard in 2008 bleek dat enkele VZA-kabels spanningsloos waren, is nader onderzoek uitgevoerd, waarbij uiteindelijk alle woningen van de betreffende wijk zijn beoordeeld [3,4,5,6]. Dat was voor de VROM-Inspectie (VI) aanleiding om in november 2008 het inspectiesignaal Betonvloeren met VZA-wapening uit te brengen [7]. Op verzoek van de VI heeft prof. Hordijk, medeopsteller van deze handreiking, over de problematiek advies uitgebracht [8], dat ook via www.vrominspectie.nl is te downloaden. Zowel in het signaal als het advies wordt aanbevolen om in bepaalde situaties de toestand van de VZA-kabels te inspecteren. Deze publicatie geeft handvatten voor een dergelijke inspectie, richtlijnen voor de beoordeling van de constructie in geval van VZA-corrosieschade en mogelijkheden voor het herstel daarvan. Uitvoering van een inspectie langs deze lijn levert informatie over de staat van de VZAvoorspanning in de constructie, maar niet over de staat van de constructie als geheel. Deze handreiking is bedoeld voor eigenaren en beheerders van woningen en gebouwen en voor (Wabo 1 -) toezichthouders van het bevoegd gezag 2. Alvorens in te gaan op wanneer een onderzoek op zijn plaats is en hoe dat kan geschieden, worden eerst de achtergronden van de problematiek geschetst. 1 Wet algemene bepalingen omgevingsrecht 2 Gemeente, provincie of het rijk. Pagina 4 van 24
1 VZA, constructies en schade 1.1 VZA in vloerconstructies Onderzoek naar het gedrag van en de berekening van betonconstructies met VZA is uitgevoerd in de zeventiger jaren van de vorige eeuw [9]. VZA is het meest toegepast in vloerconstructies in de woning- en utiliteitsbouw. Omdat volstaan kan worden met een geringe dekking (beton is niet bepalend voor de bescherming van de kabels) en in verband met het gunstige effect van de voorspanning op de doorbuiging, kunnen er relatief dunne vloeren mee worden gemaakt. Kenmerkend is dat de voorspankabels veelal over meerdere vloervelden doorlopen, waarbij het kabelverloop van boven in de vloer ter plaatse van de ondersteuning naar een laagste punt in het midden van de overspanning loopt. Figuur 1; Vloerdoorsnede met daarin het verloop van de kabels aangegeven (boven het steunpunt is het verloop niet geknikt maar vloeiend met ten opzichte van het veldmidden een negatieve kromming). Nadat de voorspankabels in de bekisting zijn gepositioneerd, wordt het beton gestort. Als het beton is verhard, wordt met een vijzel de voorspankabel op spanning gebracht, waarna de kabel met wiggen wordt verankerd. Figuur 2 bevat schematische weergaven van de kabelopbouw en de verankering. De VZA-kabels zijn meestal opgebouwd uit zeven draden, waarbij zes draden rond een centrale draad zijn gedraaid. Wereldwijd gezien liep Nederland in de zeventiger jaren van de vorige eeuw voorop bij onderzoek naar de duurzaamheid van VZA en de daarbij toegepaste verankeringen. Eindrapportages daarvan zijn in 1981-1982 uitgekomen [10,11]. Aangenomen mag worden dat na die tijd door verbeterde productie- en uitvoeringsmethoden de kans op corrosieschade in voldoende mate is geminimaliseerd. Pagina 5 van 24
Figuur 2; Opbouw VZA-kabel en verankering. Afhankelijk van de lengte van de voorspankabels, is aan één of beide uiteinden voorgespannen. Bij een kortere kabel en voorspannen aan één zijde, is aan het andere uiteinde een zogenaamd blindanker toegepast (Figuur 3). Bij lange kabels is in de beginjaren ook gewerkt met een tussenspanpunt (Figuur 3). Bijvoorbeeld: bij een blok van zes woningen werden doorgaande kabels toegepast in een vloerconstructie die in twee fasen werd gestort (3 woningen per keer). Het deel van de kabels in de eerste drie woningen werd bij de stortnaad met een tussenspanpunt alvast gedeeltelijk aangetrokken, zodat de ondersteuning kon worden verwijderd. Vervolgens werd het tweede deel gestort. Nadat de totale vloerconstructie over de gehele lengte van het blok van 6 woningen was verhard, werd vervolgens de gehele kabel op de gewenste spanning gebracht. Het werken met een dergelijk tussenspanpunt vergroot de kans op beschadigingen en blootstelling aan vocht (het verplaatsen van kabel bij het tussenspanpunt, de doorlaatbaarheid van een stortnaad en het niet of niet goed beschermende kabeldeel bij de aanhechtingspunten) en derhalve corrosieschade. Figuur 3; Verankering aan spanzijde, blinde verankering en tussenspanpunt. In de beginjaren is ook gewerkt met spanpunten die onder een hoek aan de bovenzijde uit de vloer steken. Dit type spanpunt werd toegepast als er sprake was van een belending waardoor het niet mogelijk was om de kabels op de kop van de Pagina 6 van 24
vloer af te spannen. Op tekeningen is dit vaak aangeduid met de lettercombinatie P.H.B.. Een voorbeeld van een aan de bovenzijde van de vloer afgespannen voorspankabel is zichtbaar in figuur 4. Figuur 4; Een aan de bovenzijde van de vloer afgespannen kabel nabij een belending. In het begin zijn de VZA-vloerconstructies uitgevoerd met weinig additionele betonstaalwapening. In veel gevallen werd naast een voorspankabel, of groep van voorspankabels naast elkaar, wel een wapeningsstaaf aangebracht. Bij latere toepassingen werd het noodzakelijk geacht om een aanzienlijk grotere hoeveelheid betonstaalwapening additioneel toe te passen. Bij de constructies met bijna geen betonstaalwapening werd meestal wel met een calamiteitensituatie gerekend, waardoor bij uitval van een groot aantal kabels (tot wel 2/3 van het aantal kabels), de constructie nog niet zou bezwijken. In dat kader zijn bijvoorbeeld ook bij de buitenste woningen van een woonblok een aantal korte voorspankabels toegevoegd [3]. 1.2 VZA-schade Alvorens in te gaan op de verschijningsvormen en oorzaken van VZA-schade kan worden vermeld dat geen gevallen bekend zijn waarbij het breken van VZA-kabels door corrosieschade heeft geleid tot bezwijken van (een deel van) de constructie. In algemene zin kan voor schadeoorzaken bij VZA-systemen onderscheid worden gemaakt in [8]: schade door waterindringing (corrosieschade) en schade door overige oorzaken. Deze publicatie gaat in hoofdzaak in op VZA-constructies met corrosieschade. Bij overige schades kan worden gedacht aan slippende verankeringen of beschadiging van de kabel door boor- of hakwerkzaamheden. Pagina 7 van 24
Bij schade door waterindringing kan onderscheid worden gemaakt in: a beschadiging van de omhulling tijdens de bouw en voor het betonstorten; b het tijdens de bouw onbeschermd zijn van de uiteinden van de kabels tot aan het moment van aanbrengen van het eindanker en het afspannen; c waterindringing tijdens de bouw ter plaatse van een tussenspanpunt of een P.H.B. ; d waterindringing van buitenaf bij een eindanker in combinatie met een niet voldoende dicht eindanker; e waterindringing ter plaatse van bijvoorbeeld een scheur, stortnaad of dilatatie bij een constructie met regelmatige waterbelasting, zoals onder de grond of in een parkeergarage. Van de vijf onderscheiden schadeoorzaken voor corrosieschade hebben de eerste drie te maken met water dat al tijdens de bouw tussen de kabel en de omhulling is gelopen. Alleen bij de laatste twee (d en e) gaat het om water dat in een later stadium door onvoldoende bescherming bij de kabel kan komen. Bij d is detaillering van de (gevel)constructie bij het eindanker van belang, waarbij vooral eindverankeringen, die blootgesteld zijn aan regen- en/of grondwater, kritisch kunnen zijn. Als er vocht bij de voorspankabel kon komen, dan zal de kabel gecorrodeerd zijn. Dit hoeft echter nog niet te betekenen dat de capaciteit ervan is verminderd. Wel is sprake van een significante reductie van de capaciteit als één of meerdere draden van de 7-draads kabel zijn gebroken. Figuur 5; Gecorrodeerde VZA-kabel met gebroken draad. Pagina 8 van 24
2 Het VZA-onderzoek Deze handreiking geeft een methodiek voor onderzoek naar de conditie van de VZAkabels bij constructies die stammen uit de periode dat door onvoldoende bescherming vocht bij de kabels kon komen. Hoewel een gebouweigenaar er altijd voor kan kiezen de inspectie te laten uitvoeren, wordt dit vooral aanbevolen als er sprake is van een significante wijziging in de draagconstructie en/of de belastingsituatie [7,8]. Zolang de constructie en/of het gebruik niet significant wijzigt en kabels niet worden beschadigd door hak- of boorwerk, wordt de kans klein geacht dat aangetaste VZA-kabels tot problemen leiden. De belangrijkste oorzaak voor meer structurele corrosieschade in een VZA-constructie is als water tijdens de bouw bij de kabels kon komen. Aangenomen mag worden dat het corrosieproces (door vocht dat tijdens de bouw bij de kabels kwam) is gestopt, zodat de draagkracht van die constructies in de jaren daarna niet meer is teruggelopen [8]. In Hoofdstuk 3 worden aanwijzingen gegeven voor de beslissing om een VZAconstructie aan een inspectie te onderwerpen. Figuur 6; Schematische weergave voor veronderstelde afname van het voorspanniveau ten gevolge van corrosieschade door vocht toegetreden tijdens de bouw. De handreiking is er dus vooral op gericht om vast te stellen of er sprake is van een structurele VZA-corrosieschade, waarmee wordt bedoeld dat een groot aantal VZAkabels in de constructie gecorrodeerd is en er ook sprake is van gebroken draden van kabels en/of hele kabels. Het is niet bedoeld om een lokale schade door beschadiging door plaatselijk hak- of boorwerk of een enkel slecht uitgevoerde verankering op te sporen. Plattegrond Plattegrond x x x Gebroken strengen door vocht dat tijdens x de bouw is toegetreden tot de VZA-kabels Lokale beschadiging VZAkabel door boor- of x hakwerk x x Doorsnede x Doorsnede Figuur 7: Schematische weergave van structurele schade (links) en lokale schade door boor- of hakwerk (rechts), getoond aan de hand van een schematische plattegrond voor een rijtje woningen Pagina 9 van 24
Daarbij kan nog worden opgemerkt dat vanwege het incasseringsvermogen van de VZA-constructies het lokaal uitvallen van een kabel vaak weinig constructieve consequenties heeft. Overigens is het natuurlijk wel zo dat bij het onderzoek naar potentiële corrosieschade aangetroffen schade door hak- of breekwerk voor de eigenaar ook nuttige bijkomende informatie over de constructie is. 2.1 Aanpak van het onderzoek Met de voorgestelde inspectie wordt beoogd om met een beperkte, gerichte steekproef te onderzoeken of er sprake is van een structurele corrosieschade in de VZA-constructie. In Hoofdstuk 4 staan voorstellen voor de omvang van een dergelijke steekproef. Met gericht wordt bedoeld dat op die plaatsen de conditie van de VZA-kabels wordt onderzocht, waar op basis van ervaring de kans op corrosieschade het grootst wordt geacht. Daartoe zal een dossieronderzoek met bestudering van de berekeningen en tekeningen, een inventarisatie van eerdere inspectierapporten en eventueel uitgevoerde verbouwingen en een inspectie altijd als eerste uitgevoerd moeten worden. In de voorgestelde onderzoekaanpak wordt gewerkt van een beperkt onderzoek naar, indien nodig, een uitgebreid onderzoek. Als bij de beperkte, gerichte steekproef van VZA-kabels alle kabels in goede conditie blijken te zijn, wordt verder onderzoek niet nodig geacht (figuur 8). De kans op structurele VZA-corrosieschade is dan gering. Echter, als in de eerste steekproef wel bij één of meerdere VZA-kabels Figuur 8; Stroomschema voor de aanpak van het onderzoek op hoofdlijnen. Pagina 10 van 24
sprake is van corrosie en/of gebroken draden of kabels, is er reden het onderzoek verder uit te breiden. Het vervolgonderzoek kan geleidelijk worden uitgebreid. Afhankelijk van de resultaten kan dit vervolgonderzoek beëindigd of vergroot worden. Uiteindelijk zal het onderzoek en de eventueel uit te voeren herstelwerkzaamheden, ertoe moeten leiden dat de VZA-constructie voldoet aan de constructieve eisen van het Bouwbesluit. Als bij de gerichte steekproef blijkt dat één of meer draden van de onderzochte voorspankabels niet meer in tact zijn (geen of verminderde spanning of zichtbaar gebroken), dan zal het vervolgonderzoek inzicht in de conditie van de VZA-kabels in de gehele constructie moeten geven. Dit betekent niet dat alles onderzocht moet worden, maar wel dat op basis van de beschikbare informatie er voldoende vertrouwen dient te zijn, dat een verantwoorde uitspraak over de (resterende) draagkracht kan worden gedaan. Als met het vervolgonderzoek niet aangetoond kan worden dat er voldoende draagkracht aanwezig is, dan zal door trekken aan de VZAkabels aangetoond moeten worden dat de minimaal benodigde voorspankracht aanwezig is. Bij een aantal woonblokken in Heerhugowaard is dat zo ook gedaan. Overigens, als er voor zou worden gekozen om de belastingafdracht op een andere wijze te verzorgen, door bijvoorbeeld een ondersteuningsconstructie, dan is nader onderzoek naar de capaciteit door de VZA-kabels niet meer nodig. 2.2 Beoordeling resultaten en herstel Als uit het onderzoek blijkt dat draden van voorspankabels niet meer op spanning staan, dan is het louter vervangen van die beschadigde kabels niet voldoende. Aangenomen mag worden dat er dan ook beschadigde kabels zitten in de niet onderzochte delen van de VZA-constructie. Dan zal op basis van de beschikbare informatie een inschatting gemaakt moeten worden van het schadebeeld. Figuur 9; Stroomschema voor de aanpak, nadat voldoende inzicht is verkregen in de conditie van de VZA-constructie. Pagina 11 van 24
Dit betekent dat voor de niet onderzochte delen van de VZA-constructie met het aangenomen schadebeeld beoordeeld moet worden of nog wel aan de constructieve eisen van het Bouwbesluit wordt voldaan (figuur 9). Vanwege de doorgaans aanwezige overcapaciteit zal, ondanks de gereduceerde draagkracht, de constructie vaak toch nog aan de constructieve eisen van het Bouwbesluit voldoen. Als met de aanname voor het schadebeeld, en daarmee de aanname voor het restdraagvermogen, niet aan de constructieve eisen volgens het Bouwbesluit kan worden voldaan, dan dienen herstelwerkzaamheden uitgevoerd te worden. Voor de herstelwerkzaamheden kan onderscheid worden gemaakt in: - Vervangen van de VZA-kabels; - Verhogen van de draagkracht door andere maatregelen, zoals het aanbrengen van extra ondersteuning, opgelijmde wapening, enz. Hoofdstuk 5 bevat informatie over verschillende reparatietechnieken. Pagina 12 van 24
3 Wanneer VZA-constructies onderzoeken Aanbevolen wordt om de VZA-constructie aan een inspectie te onderwerpen als de betreffende constructie behoort tot de groep van constructies met potentiële VZAcorrosieschade en er aanpassingen worden gedaan aan de draagconstructie en/of in het gebruik ervan. Het is in eerste instantie de verantwoordelijkheid van de gebouweigenaar in die gevallen actie te ondernemen (3.1). Toezichthouders van het bevoegd gezag 3 wordt aanbevolen om bij een bouwaanvraag na te gaan of er sprake is van een VZA-constructie die behoort tot de groep met potentiële corrosieschade en, indien dat het geval is, de aanvrager daarop te wijzen (3.2). De inspecteur kan handreiking aan de aanvrager aanbieden. In 2008 is door VROM-Inspectie een overzicht gemaakt van VZA-bouwprojecten in de zeventiger jaren, die zijn uitgevoerd door een tweetal VZA-voorspanleveranciers (plaats, gebouw, werknummer en/of jaartal) [12]. 3.1 Aanbevelingen voor eigenaren/beheerders In algemene zin geldt dat een beoordeling van de draagconstructie nodig is als: - ingrijpende werkzaamheden aan de vloeren (hakken, boren) worden uitgevoerd; - er plannen zijn voor het uitvoeren van constructieve aanpassingen (plaatsen van wanden, weghalen van ondersteunende wanden, aanbrengen grote sparingen); - de belasting op de vloer (plaatselijk) aanzienlijk wordt verhoogd door bijvoorbeeld een functiewijziging van het gebouw. Bij een dergelijke beoordeling zal vastgesteld worden of in de (vloer)constructie VZA is toegepast (figuur 10). Zo ja, dan dient vervolgens de vraag beantwoord te worden of de betreffende constructie behoort tot de groep met potentiële corrosieschade. Naar verwachting zal vooral voor VZA-constructies van vóór 1980 gelden dat er een redelijke kans is op corrosieschade. Om een veilige marge in te bouwen,wordt aanbevolen VZA-constructies van vóór 1985 in beschouwing te nemen. Bij werkzaamheden in of aan constructies waar VZA-voorspanning is toegepast, dient vooraf de plaats van de voorspankabels bepaald te worden, zodat bij die werkzaamheden beschadiging van de kabels kan worden voorkomen. Voor het bepalen van de plaats van de VZA-kabels: - kan een wapeningsdetector worden gebruikt; - kunnen tekeningen van de wapening worden bekeken; - kan mogelijk gebruik worden gemaakt van informatie over de plaats van de verankeringen. 3 In de meeste gevallen zal de gemeente het bevoegd gezag zijn die vanuit de publiekrechtelijke verantwoordelijkheid op basis van de Wabo toezicht houdt op bouwactiviteiten, maar dat kan ook de provincie of het rijk zijn. Bij een defensie inrichting of kerncentrale is dat bijvoorbeeld het rijk. Pagina 13 van 24
Maak gebruik van de Handreiking Figuur 10; Schema voor beslissingsproces handreiking toe te passen. 3.2 Aanbevelingen voor inspecteurs Inspecteurs van het bevoegd gezag wordt aanbevolen om bij een aanvraag voor een omgevingsvergunning voor aanpassing van een woning of gebouw van vóór 1985 de aanvrager te wijzen op deze handreiking, tenzij duidelijk is dat in de constructie geen VZA is toegepast (figuur 11). Figuur 11; Schema voor beslissingsproces van de inspecteur van het bevoegd gezag m.b.t. VZA-schade. Ook als blijkt dat de vergunningsaanvraag gaat over een deel van het gebouw zonder VZA-voorspanningen, terwijl dat elders in het gebouw wel is toegepast, wordt aanbevolen om de gebouweigenaar van de VZA-problematiek op de hoogte te brengen via deze handreiking. Pagina 14 van 24
4 Aanpak van de inspectie 4.1 Dossieronderzoek Als een inspectie van de VZA-constructie wenselijk is, dient als eerste een dossieronderzoek uitgevoerd te worden. Daarbij zal moeten worden nagegaan of er van de betreffende VZA-constructie nog tekeningen en berekeningen beschikbaar zijn in de archieven van de gebouweigenaar, de gemeente, architecten, constructeurs, projectontwikkelaars of het voorspanbedrijf dat de VZA-kabels heeft aangebracht. Ook dienen eventueel aanwezige inspectierapporten van de constructie geraadpleegd te worden op mogelijke (VZA-)problemen in het verleden en dient nagegaan te worden of er in de loop der tijd constructiewijzigingen zijn geweest. Belangrijk is om vast te kunnen stellen welke verankeringen zijn toegepast en vooral ook of er gebruik is gemaakt van tussenspanpunten of P.H.B. s. 4.2 Globale inspectie Na het dossieronderzoek wordt de constructie aan een eerste globale inspectie onderworpen. Daarbij moet worden beoordeeld of de constructie overeenkomt met de beschikbare informatie van tekeningen en berekeningen. Met een wapeningsdetector dient steekproefsgewijs te worden nagegaan of het aantal VZAkabels of kabelgroepen overeenkomt met de tekening. Als met deze nietdestructieve methode niet alle kabels volgens tekening kunnen worden gedetecteerd, dan hoeft dat niet te betekenen dat ze niet aanwezig zijn. Bij de globale inspectie moet ook worden nagegaan of er locaties zijn met een potentieel hoog risico op corrosieschade. Hierbij kan worden gedacht aan de aanwezigheid van een scheur aan de bovenzijde van de vloer, in verband met mogelijke toetreding van water, of aan een eventueel aanwezige dilatatievoeg 4. Let er ook op of er sprake is van een verhoogde vochtbelasting op de constructie of tegen de gevel met de spanankers, omdat deze informatie voor de keuze van de gerichte steekproef gebruikt kan worden. 4.3 Inspectiemethoden Voor het onderzoek naar de conditie van de VZA-kabels kunnen in principe de volgende inspectiemethoden worden gebruikt: VZA-kabels vrijhakken 1. met beleid vrijhakken van de VZA-kabels (veelal aan de onderzijde) van de vloerconstructie op de plaats waar de kabels het laagste liggen (het midden van de overspanning); 2. visueel beoordelen op aanwezigheid van corrosie en gebroken draden; 4 Doorlopende voeg in de betonconstructie bestemd om krimpen en uitzetten van grotere muurdelen op te laten treden Pagina 15 van 24
3. met een kleine hamer, koevoet of schroevendraaier proberen vast te stellen of de kabel niet, of slechts gedeeltelijk, op spanning staat. Figuur 12: Voorzichtig aftasten van de spanning Voor de lengte van de inspectieopening in het beton wordt voorgesteld om 250 tot 300 mm aan te houden, omdat bij die lengte alle 6 rond de kerndraad gedraaide draden geïnspecteerd kunnen worden. De locatie van de VZA-kabels kan met een wapeningsdetector worden opgezocht. Verankering vrijmaken 1. vrijmaken van de verankering; 2. visueel beoordelen van de conditie van de afsluitende prop in het anker. Losse betonproppen of aanwezigheid van roestsporen op de betonprop geven al een eerste indicatie dat er mogelijk wat aan de hand is; 3. visueel beoordelen op aanwezigheid van corrosie; 4. de kracht in de VZA-kabel bepalen door aan het kabeluiteinde met een vijzel te trekken. Opgemerkt wordt dat het trekken aan de kabel niet altijd mogelijk is. Dit is bijvoorbeeld het geval als het deel van de voorspanstreng achter het anker te kort is en/of als deze ter plaatse is afgebrand in plaats van afgeslepen. Figuur 13: Vrijgemaakte kabel met verankering (links) en trekken aan het kabeluiteinde met een vijzel (rechts). Opgemerkt wordt dat beide inspectiemethoden door personen met ervaring op het gebied van onderzoeken van betonconstructies uitgevoerd moeten worden. Maar bovenal geldt dat het trekken aan een kabel alleen mag geschieden na beoordeling door een ter zake kundige constructeur en door een persoon die zeer ervaren is met het spannen van voorspankabels. Voorgesteld wordt om bij de eerste steekproef hoofdzakelijk de eerste inspectiemethode toe te passen, tenzij er aanwijzingen zijn dat er sprake is van een Pagina 16 van 24
verhoogd risico van vochtintreding bij de verankeringen. Als op basis van de resultaten van de eerste steekproef aanvullend onderzoek noodzakelijk is, kan worden overwogen het al dan niet op spanning staan van kabels te onderzoeken via de verankering. 4.4 Keuze van onderzoeklocatie en steekproefgrootte Voor de eerste steekproef moeten de plaatsen geselecteerd worden waar de kans op corrosieschade het hoogst wordt geacht. Bij deze keuze speelt de toegankelijkheid van de locatie ook een belangrijke rol. Bij deze keuze zijn de volgende aspecten van belang: Aanwezigheid van tussenspanpunten of P.H.B. s ; De ervaring heeft geleerd dat bij de toepassing van tussenspanpunten of P.H.B. s het risico op corrosieschade groter is dan wanneer hiervan geen gebruik is gemaakt. Water dat tijdens de bouw ter plaatse van de stortnaad, waar zich het tussenspanpunt (vrijwel altijd hoog in de vloer gelegen) bevindt, in de VZA-kabel is gelopen, zal naar een of beide zijden naar de lagere delen van de kabel zijn gelopen en over dat traject tot corrosie hebben geleid. Daarom verdient het aanbeveling te kiezen voor een laagste punt van de kabel direct naast een tussenspanpunt. Tijdens de bouw kan water in de P.H.B. s zijn gelopen en naar de lagere delen zijn gelopen. Ook bij P.H.B. s verdient het daarom aanbeveling te kiezen voor een laagste punt van de kabel direct naast een P.H.B. Mogelijkheid van watertoetreding bij het spananker Bij de uiteinden kan water tot de VZA-kabels zijn doorgedrongen. Dit kan zijn gebeurd bij onbeschermde uiteinden tijdens de bouw, maar het kan potentieel ook opgetreden zijn na de bouw, door een niet waterdichte verankering, en bij aanvoer van water/vocht bij het anker. Om deze reden is het onderzoeken van het eerste laagste punt naast een spananker (eindverankering) ook aan te bevelen. Andere aanwijzingen, zoals de aanwezigheid van een dilatatievoeg Indien er een dilatatievoeg aanwezig is, is de kans op waterindringing groter. Eerder gesignaleerde problemen of lekkages Als bekend is dat bij de constructie zich ergens eerder problemen hebben voorgedaan of als er sprake is geweest van lekkages, dan kan dat ook aanleiding zijn om ter plaatse de conditie van de VZA-kabels te onderzoeken. Geplande wijzigingen in de constructie of belastingen op de constructie Als het onderzoek conform het advies in de handreiking wordt uitgevoerd vanwege een beoogde aanpassing van de constructie of een gewijzigd gebruik, dan zal vooral de plaats in de constructie waar dit speelt, in het onderzoek betrokken dienen te worden. De grootte van de eerste steekproef en de keuze van het aantal te inspecteren locaties zal mede afhangen van: - de aard van de constructie; - de ouderdom van de constructie; - het aantal aanwezige VZA-kabels. Pagina 17 van 24
Voorgesteld wordt om: - het aantal te onderzoeken locaties en de plaats daarvan door een ervaren inspecteur te laten bepalen; - ten allen tijde minimaal op 5 verschillende locaties, waar zich één of meerdere VZA-kabels bevinden, een inspectie uit te voeren. 4.5 Beoordeling Op basis van de bevindingen van de onderzoeken en berekeningen zal de constructieve veiligheid van de VZA-constructie beoordeeld dienen te worden door een ervaren/gekwalificeerde constructeur. Daaruit moet blijken of herstelmaatregelen in de vorm van vervanging van VZA-kabels, of andere maatregelen, nodig zijn. Uiteindelijk zal aangetoond moeten worden dat de constructie, eventueel na het uitvoeren van herstelmaatregelen, voldoet aan de constructieve eisen volgens het Bouwbesluit. Dat mag niet lager zijn dan het minimum niveau voor bestaande bouw. In de bijlage is informatie opgenomen over de wijze waarop VZA-constructies in het verleden werden berekend. Pagina 18 van 24
5 Reparatietechnieken Op hoofdlijnen zijn er twee mogelijkheden voor het herstel van een VZA-constructie met gebroken en/of aangetaste voorspankabels. Deze twee mogelijkheden zijn: 1. het vervangen van de kabels of delen ervan; 2. het aanbrengen van aanvullende constructies. Ad 1: Vervangen van VZA-kabels Het vervangen van gebroken of beschadigde kabels heeft als voordeel dat door het herstel van de constructie het uiterlijk en de functionaliteit van het gebouw, waarin de vloer zich bevindt, niet worden aangetast. Bij het vervangen dient de oude kabel te worden verwijderd. Indien de oude kabel aan één zijde is voorzien van een blindanker, zal dit blindanker moeten worden vrijgehakt. Na het verwijderen van de oude kabel dient de bestaande kabelomhulling grondig te worden schoongemaakt. Indien de kabel vochtig uit de omhulling is gekomen, moet worden nagegaan wat de oorzaak van het vocht is. Als de bron nog aanwezig is, dient deze eerst te worden weggenomen. In de bestaande kabelomhulling wordt daarna vet aangebracht, waarna de nieuwe voorspankabel door de kabelomhulling wordt geduwd. Na aanbrengen van de kabel dient deze met behulp van een vijzel te worden afgespannen en de ankerkoppen dienen corrosiewerend te worden afgesloten. Als bij het vervangen van de kabel de betondekking op de voorspankabel en de kabelomhulling zijn beschadigd, dan dienen deze te worden hersteld. Tijdens het aanbrengen van een nieuwe kabel kan zich een aantal problemen voordoen. Voorbeelden hiervan, met mogelijke oplossingen, zijn: - het doorvoeren van een nieuwe voorspankabel door een tussenspanpunt kan zeer lastig zijn doordat de wiggen, die bij het tussenspanpunt zijn toegepast, de kabel kunnen blokkeren. Door het tussenspanpunt vrij te maken, waarbij de wiggen worden verwijderd, kan de voorspankabel eenvoudig door het tussenspanpunt worden geleid. Als nauwkeurig wordt gewerkt, is een gat met een oppervlak van maximaal ca. 10 10 cm 2 in de boven- of onderzijde van de vloer noodzakelijk. - het doorvoeren van een voorspankabel door de bestaande kabelomhulling kan worden geblokkeerd door een deukje in de omhulling boven een supportstaaf (ondersteuning van de kabel vóór het betonstorten). In dat geval is het noodzakelijk de betondekking en de kabelomhulling plaatselijk te verwijderen, voordat de nieuwe voorspankabel kan worden doorgevoerd. De locatie van het obstakel kan worden bepaald met de lengte waarover de kabel al wel kan worden ingebracht. - er zijn situaties waarbij het onmogelijk is om een blindanker vrij te maken, bijvoorbeeld bij een gebouwdilatatie. In dat geval is het gedeeltelijk vervangen van de kabel een mogelijke oplossing. Hierbij wordt de bestaande voorspankabel in de buurt van het blindanker doorgeslepen en door middel van een doorkoppelanker tot aan de spanzijde verlengd met een nieuwe kabel. In dit geval is dus sprake van een gedeeltelijke vervanging van een kabel. - het doorvoeren van een voorspankabel door de bestaande kabelomhulling kan worden geblokkeerd door een in de vloer aangebrachte leiding of afvoer. In dat Pagina 19 van 24
geval zal de leiding of de afvoer moeten worden verwijderd of omgelegd. Dit probleem treedt op in combinatie met mechanische beschadiging (boor- of hakschade) van de kabel. Voordat kabels worden vervangen, dient een werkplan te worden opgesteld, waarin is aangegeven hoe en in welke volgorde kabels worden vervangen. Na afloop dient in een spanrapport te worden aangegeven welke kabels zijn vervangen, met welke kracht deze zijn voorgespannen en wat de bijbehorende verlenging was. Ook dient vastgelegd te worden hoe de gerepareerde situatie zich verhoudt tot de oorspronkelijke ontwerpsituatie. Ad 2: Aanbrengen van aanvullende constructies Met een aanvullende constructie kan de functie van de gebroken of beschadigde kabels worden overgenomen. Een aanvullende constructie kan bijvoorbeeld bestaan uit een staalconstructie onder de vloer of het aanbrengen van extra (lijm)wapening. Het ontwerp hiervoor dient uitgevoerd te worden door een ervaren/gekwalificeerde constructeur en de uitvoering door een daarvoor gekwalificeerde aannemer. Figuur 14: Vrijgemaakt tussenspanpunt aan de bouwzijde van de muur (links) en doorgekoppelde VZA-kabel (rechts). Pagina 20 van 24
6 Tot besluit Incidenten met VZA betonconstructies kunnen vertrouwelijk gemeld worden bij het ABC meldpunt: http://www.abcmeldpunt.nl Aanpak Bouwincidenten Constructieve Veiligheid (ABC) is een initiatief van het Platform Constructieve Veiligheid. Deelnemers aan het Platform zijn onder andere de brancheorganisaties BNA, Bouwend Nederland, NLingenieurs en de VROM-Inspectie. CUR Bouw & Infra levert het programmamanagement. Binnen ABC worden bouwfouten geregistreerd die betrekking hebben op de constructieve veiligheid. Doel van deze registratie is om te leren van fouten uit het verleden en daarmee zorg te dragen voor veiliger bouwwerken. Door middel van kwartaalrapportages en nieuwsbrieven wordt informatie verstrekt over de opgetreden incidenten en wordt informatie gegeven hoe dit te verbeteren; zie verder www.platformconstructieveveiligheid.nl Pagina 21 van 24
7 Literatuurverwijzingen 1. Harder. J. en Webster, N.R., Durability of post-tensioning tendons: Canadian experience. In fib-bulletin 15, Durability of post-tensioning tendons; Workshop 15-16 november 2001 (Ed. L. Tearwe), Gent, 2001. 2. Bruggeling, A.S.G. en D.C. Binnenkamp. VZA, een herwaardering. Cement 1995, nr. 6. 3. VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Onderzoek naar de oorzaak en omvang van corrosie en breuk. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650, Rapport 6650-1-1, 19 mei 2008. 4. Corrosieschade VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Steekproef in Edelstenenwijk. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650, Rapport 6650-2-1, d.d. 5 november 2008. 5. VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Rekenkundige beoordeling capaciteit van de vloeren. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650, Rapport 6650-3-1, d.d. 5 november 2008. 6. VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Plan van aanpak voor onderzoek en herstel van alle woonblokken in de Edelstenenwijk. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650, Rapport 6650-4-1, d.d. 5 november 2008. 7. Inspectiesignaal; Betonvloeren met VZA-wapening. Publicatie van Ministerie van VROM, november 2008. 8. Corrosieproblematiek bij VZA-kabels; Advies aan VROM ten aanzien van landelijke problematiek. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6843, Notitie 4-11-2008. 9. CUR-rapport 95, Voorspanning zonder aanhechting (deel 1), december 1979. 10. Corrosion protection of unbonded tendons. Heron 1981, no. 3. 11. Corrosiebescherming bij voorspanning zonder aanhechting. CUR-VB-rapport 105, augustus 1982. 12. VZA-lijst Projecten Tolaal oktober 2008, VROM-Inspectie. 13. Kamerling, J.W. Voorgespannen beton met nagerekt staal zonder hechting. Cement XXIII (1971) nr. 5. 14. Spitse, R.J. Voorgespannen vloeren in de woningbouw. Cement XXIV (1972) nr. 11. Pagina 22 van 24
Bijlage Informatie m.b.t. berekening van VZA-constructies In het begin van de zeventiger jaren van de vorige eeuw werd het ontwerp van VZAconstructies mede gebaseerd op de volgende voorschriften: - Richtlijnen Voorgespannen Beton (RVB), 1967. - Gewapend Beton Voorschriften (GBV), 1962. - Technische Grondslagen voor Bouwvoorschriften (TGB), 1972. Deze voorschriften hebben echter geen betrekking op beton met voorspanning zonder aanhechting (VZA). Voor de specifieke toepassing van VZA werd daarom in die tijd in berekeningen vaak verwezen naar, en gebruik gemaakt van, de volgende literatuur: - Tijdschrift Cement 1971 nr. 5 [13]; - Tijdschrift Cement 1972 nr. 11 [14]. In Cement 1972 nr. 11 is een publicatie opgenomen, waarin een berekeningswijze voor VZA-constructies is beschreven. Bij die berekeningswijze zijn 3 situaties beschouwd: 1. het scheurstadium: Hierin werd getoetst of de maximale trek- en drukspanningen bij een belasting gelijk aan 1,1 maal het eigen gewicht en 1,2 maal de nuttige belasting lager zijn dan de voor het beton toelaatbare waarden van de trek- en drukspanning. De spanningen werden bepaald met de evenwichtsbelastingmethode. 2. het breukstadium: Hierin werd de snedemethode gebruikt, waarbij de invloed van zowel de voorspanwapening als het (traditioneel) betonstaal werd meegenomen. Het betonstaal was veelal parallel aan de voorspankabels aangebracht. In het breukstadium werd rekening gehouden met een toename van de voorspankracht. In berekeningen is gezien dat in het breukstadium de constructie volplastisch scharnierend is beschouwd. Of dat altijd zo werd gedaan, is niet bekend. 3. de calamiteitensituatie. Deze werd gebaseerd op een voorlopig rapport van de STUVO werkgroep voorgespannen kabels zonder aanhechting. Bij een belasting gelijk aan 1,2 maal de permanente belasting en 0,3 maal de veranderlijke belasting werd aangetoond dat de constructie voldoende sterkte had als een deel van de kabels zou uitvallen. Mede als gevolg van de beschouwing van een calamiteitensituatie is in VZA-vloeren, die zijn ontworpen in het begin van de zeventiger jaren, een bepaalde hoeveelheid (traditioneel) betonstaal toegepast. Bij in één richting voorgespannen platen, werd de krachtswerking in de dwarsrichting veelal niet beschouwd. Het gevolg is dat in dat type vloeren veelal geen wapening in dwarsrichting van de vloer aanwezig zal zijn. Rondom trapgaten werd lokaal een kruisnet toegepast. Halverwege de zeventiger jaren werden de RVB 1967 en GBV 1962 vervangen door de Voorschriften Beton (VB) 1974. Ook in de VB 1974 waren geen specifieke bepalingen met betrekking tot VZA-constructies opgenomen en de hiervoor Pagina 23 van 24
beschreven berekeningsmethodiek werd ook toen gebruikt. In december 1979 is CUR rapport 95 uitgebracht. Daarin zijn resultaten van experimenteel onderzoek naar het bezwijkgedrag van VZA-constructies opgenomen. Op basis daarvan zijn in CUR rapport 95 aanbevelingen voor het ontwerp en de uitvoering van VZAconstructies gedaan. Het eerste voorschrift waarin specifiek eisen voor VZAconstructies zijn opgenomen, is ontwerpnorm deel H van de Voorschriften Beton (VB) 1974 uit 1981. De in deel H van de Voorschiften Beton (VB) 1984 opgenomen bepalingen komen overeen met de aanbevelingen in CUR rapport 95. Dit geldt op hoofdlijnen ook voor de in de voorschriften voor betonconstructies VBC 1995 (NEN 6720) opgenomen bepalingen voor VZA-constructies. Een herberekening van een VZA-constructie kan worden uitgevoerd met de voorschriften (NEN 6702 en NEN 6720). In die voorschriften zijn over het algemeen meer bepalingen opgenomen dan in de voorschriften, die van toepassing waren ten tijde van het ontwerp van de vloer in de zeventiger jaren. Wezenlijk anders is dat in de uiterste grenstoestand ( breukstadium ) een groot deel van de bijdrage van de voorspanning beschouwd wordt als een belasting die op de vloer uitgeoefend wordt. Door het gekromde verloop van de voorspanning in de vloer ontstaat, als de kabels onder spanning worden gezet, een opwaartse kracht vanuit de kabels tegen het beton. Ook veroorzaakt de voorspanning een drukkracht in de vloer. Figuur 15; Opwaartse belasting ten gevolge van de gekromde voorspanning volgens NEN 6720. In NEN 6720 zijn detailleringseisen opgenomen die bij het ontwerp in de zeventiger jaren nog niet van kracht waren. In art. 9.9.3.2 is onder andere een verdeelwapening van ten minste 0,05 % voorgeschreven. Als de hart-op-hart afstand tussen twee voorspanelementen groter is dan de kleinste waarde van 6 maal de vloerdikte, of 1.000 mm, is in dat artikel aangegeven dat een beschouwing van de vloer in de dwarsrichting noodzakelijk is. Dit is een situatie die, zeker na kabelbreuk, in de praktijk kan voorkomen. Er is in NEN 6720 niet expliciet een methode aangegeven hoe deze beschouwing moet worden uitgevoerd. Een ervaren/gekwalificeerde constructeur zal hiervoor een op de aanwezige situatie toegesneden beschouwing op moeten stellen. Pagina 24 van 24