Notitie 4-11-2008
Dossier 6843
Corrosieproblematiek bij VZA-kabels; Advies aan VROM ten aanzien van landelijke problematiek
1
Inleiding In Heerhugowaard is bij inspectie van VZA-kabels na een brand in een woning aan het licht gekomen dat diverse kabels waren gecorrodeerd en gebroken. Op basis van een door Adviesbureau Hageman uitgevoerd onderzoek is vastgesteld dat de schade aan de VZAkabels niets te maken heeft met de brand. Gesteld is dat de oorzaak van de schade naar alle waarschijnlijkheid een gevolg is van de wijze waarop deze techniek in de beginjaren (70’er jaren vorige eeuw) werd toegepast [7]. In het betreffende woonblok zijn in één vloerdeel zoveel kabels geheel of gedeeltelijk gebroken dat niet meer wordt voldaan aan de eisen die daaraan volgens het Bouwbesluit, niveau bestaande bouw, worden gesteld. Gezien de vermoede oorzaak van de schade aan de VZA-kabels kon worden verwacht dat er ook schade aanwezig is in de andere woonblokken van de wijk. Om dit te onderzoeken is in opdracht van de gemeente Heerhugowaard door Adviesbureau Hageman steekproefsgewijs een onderzoek uitgevoerd in een aantal van die woonblokken. De resultaten hiervan hebben bevestigd dat daarin ook corrosie en breuk van kabels voorkomt [8]. De gemeente Heerhugowaard heeft de bewoners van de betreffende wijk op 19 mei 2008 geïnformeerd over de bevindingen van het onderzoek bij het eerste woonblok met de uitgebrande woning. Op 5 november aanstaande zullen de bewoners worden geïnformeerd over de bevindingen van de vervolgonderzoeken. Op basis van de bevindingen in Heerhugowaard mag worden verwacht dat vergelijkbare corrosieproblemen bij VZA-kabels ook voor komen bij andere constructies in Nederland, die in diezelfde periode zijn gebouwd. Om die reden brengt de VROM-Inspectie een zogenaamd “Inspectiesignaal” over deze problematiek uit. Ter voorbereiding daarvan is er op 30 september 2008 bij de Betonvereniging een overleg geweest tussen medewerkers van de VROM-Inspectie en specialisten op het gebied van de VZA-voorspantechniek. Ondergetekende was daarbij aanwezig. In dat overleg en in bilaterale contacten met de heer ir. E.J. Kool van de VROM-Inspectie nadien, heeft ondergetekende er op gewezen het bijzonder belangrijk te vinden dat er een goed beeld is van de problematiek en alles wat ermee te maken heeft, alvorens met een eventueel waarschuwend signaal naar buiten te treden.
Bij Adviesbureau Hageman is ervaring aanwezig met betrekking tot VZA-corrosieschade en ondergetekende heeft in 1996-1997 bij zijn vorige werkgever, TNO Bouw, onderzoek uitgevoerd en herstel begeleid bij een 26 verdiepingen tellend kantoorgebouw met VZAcorrosieschade in Calgary, Canada. Daarnaast is Adviesbureau Hageman volledig op de hoogte van de bevindingen bij het onderzoek in Heerhugowaard. Om te bereiken dat het inspectiesignaal over de VZA-problematiek niet tot onnodige paniek leidt, is het belangrijk om op een zorgvuldig onderbouwde wijze naar buiten te treden. Hierbij kan worden gedacht aan het aanleveren van feiten en beschouwingen zodat een juist beeld van een eventueel risico op bezwijken, wordt geschetst. VROM-Inspectie heeft aan Adviesbureau Hageman gevraagd om ondersteuning te leveren bij het verzamelen van de relevante informatie en het opstellen van beschouwingen die te maken hebben met mogelijke risico’s. Hierbij kan worden gedacht aan beschouwingen over de wijze van bezwijken van dergelijke constructies en de kennis en ervaring die m.b.t. deze schade in de afgelopen decennia is opgebouwd in Nederland en eventueel ook tot op zekere hoogte in Noord-Amerika. Ten aanzien van het bezwijken is het bijvoorbeeld van groot belang dat de constructie waarschuwt voordat hij bezwijkt. In de onderhavige notitie is de informatie weergegeven die naar de mening van ondergetekende relevant kan zijn voor de VROM-Inspectie bij de beoordeling in hoeverre er sprake is van een landelijke problematiek en welke acties aanbevolen worden.
2
Literatuur In deze notitie wordt naar de volgende documenten verwezen: 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. Corrosion protection of unbonded tendons. Heron 1981, no. 3. 3. Corrosiebescherming bij voorspanning zonder aanhechting. CUR-VB-rapport 105, augustus 1982. 4. Hordijk, D.A., J. de Moel en Morris Schupack. Corroded unbonded tendons in a high rise building; from risk management to maintenance issue. In: Proceedings of the XIIIth FIP congres on “Challenges for concrete in the next millenium” (Ed. D. Stoelhorst en G.P.L. den Boer), Amsterdam, p. 803-807. 5. Stuvo-rapport 68, Schadegevallen VZA, april 1983. 6. Bruggeling, A.S.G. en D.C. Binnenkamp. VZA, een herwaardering. Cement 1995, nr. 6. 7. 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. 8. Corrosieschade VZA-voorspankabels in woningen te Heerhugowaard; Steekproef in Edelstenenwijk. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Dossier 6650, Rapport 6650-21, d.d. 5 november 2008.
6843 Notitie 4-11-2008
2
9.
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. 10. CUR-rapport 95, Voorspanning zonder aanhechting (deel 1), december 1979. 11. 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.
3
VZA-techniek en duurzaamheid Een belangrijke reden waarom de samenwerking tussen beton en staal zo goed is, is het feit dat het staal door het beton wordt beschermd tegen corrosie door de alkaliteit van het beton (hoge pH-waarde). Dat is zo bij gewapend beton, maar ook bij voorspanning met aanhechting. Bij Voorspanning Zonder Aanhechting (VZA), waarbij het staal niet direct door beton wordt omhuld, is die bescherming door het beton er niet. Dit betekent dat het zeer belangrijk is dat er geen water bij de voorspankabels kan komen. De VZA-systemen die heden ten dagen worden toegepast, zijn voldoende beschermd tegen vochtindringing, zodat er geen twijfel hoeft te zijn over de duurzaamheid van die systemen. Echter, in de beginjaren van de toepassing van de VZA-techniek was die bescherming tegen vochtindringing veel minder goed. Dat is de reden dat in de loop der jaren een aantal schadegevallen van VZAcorrosieschade aan het licht is gekomen. Om er voor te zorgen dat er geen vocht bij de voorspankabel komt, is het van belang dat (zie ook figuur 1): a) de omhulling van de kabel voor een voldoende afsluiting zorgt; b) bij het anker aan de uiteinden van de kabel de nodige maatregelen worden getroffen om vochtindringing te voorkomen.
corrosiewerend vet
HDPE-buis
draden
Figuur 1 Opbouw VZA-kabel en verankering Het is bekend dat in de beginjaren dat de techniek werd toegepast, aan beide aspecten onvoldoende aandacht is besteed. Voor de omhulling van de strengen is zelfs papier toegepast [1]. Het is bij ondergetekende niet bekend of dat alleen het geval is geweest in Noord-Amerika, waar de techniek vandaan komt, of ook in Nederland. Naar verwachting is in Nederland alleen, of in ieder geval hoofdzakelijk, sprake van toepassingen met een 6843 Notitie 4-11-2008
3
polyethyleen (HDPE) omhulling. Op de foto in figuur 2 zijn VZA-kabels met de omhulling te zien.
Figuur 2 Bekisting van vloer met VZA-kabels (foto uit periode 1974-1976). Ook bij de toepassing met de HDPE-omhulling is er een ontwikkeling geweest. In eerste instantie werd de VZA-kabel op de bouwplaats met vet in de omhulling gedrukt (“Pushthrough systeem” [1]). De omhulling had dan vaak een lijmnaad in lengte richting. Later is men overgegaan op het via een extrusieproces produceren van de VZA-kabels met een naadloze omhulling. Het zal duidelijk zijn dat niet gevulde ruimtes tussen de kabel en de omhulling bij het “push-through”-systeem zeer wel aanwezig kunnen zijn, terwijl die bij het extrusie-systeem vrijwel niet voorkomen, waardoor de bescherming in het laatste geval veel beter is. Dat de verankering een gevoelig punt kan zijn bij de bescherming van de kabels werd in Nederland in een vroeg stadium onderkend. Daarom is in de zeventiger jaren in Nederland zeer uitgebreid onderzoek daarnaar uitgevoerd. Definitieve rapportages daarover dateren van 1981-1982 [2,3], maar tussenrapportages waren er al eerder. In Noord-Amerika was de aandacht voor een zorgvuldige bescherming van de VZA-kabels tegen waterindringing er pas veel later. Ondergetekende weet dat bij diverse rechtzaken in Noord-Amerika het Heron-rapport [2] een belangrijke rol heeft gespeeld, omdat men voor constructies na 1981 dus had kunnen weten dat het fout kan gaan als de bescherming onvoldoende is. In de zeventiger jaren is ook gewerkt met tussenspanpunten, die werden toegepast als de voorspankabel over een grote afstand doorliep. Daarmee kon de betonconstructie in twee delen worden gestort. Na het storten en verharden van het eerste deel werd met een tussen6843 Notitie 4-11-2008
4
verankering een geringe voorspankracht in dat vloerdeel aangebracht, zodat kon worden ontkist. Als vervolgens ook het tweede deel was gestort en verhard werd in de kabel de totale voorspankracht aangebracht. Deze techniek wordt hier genoemd omdat het naar de mening van ondergetekende ook een oorzaak voor waargenomen corrosieschade is. Op basis van het voorgaande mag worden aangenomen dat er een duidelijk verschil in bescherming van de kabels, en dus ook van de duurzaamheid van de kabels, is tussen constructies die zijn gebouwd in de jaren zeventig en constructies die zijn gebouwd nadat systemen waren aangepast naar aanleiding van de onderzoeken, zoals gerapporteerd in [2,3]. Wanneer die omslag precies heeft plaatsgevonden, is bij ondergetekende niet bekend. Wel mag worden aangenomen dat we in Nederland voor liepen ten opzichte van Noord-Amerika.
4
Schadeoorzaken Alvorens in het volgende hoofdstuk in te gaan op een aantal bekende schadegevallen, zal hier eerst onderscheid worden gemaakt in enkele schadeoorzaken bij VZA-systemen. In algemene zin kan onderscheid worden gemaakt in: I
Schade die te maken heeft met waterindringing (corrosieschade);
II
Overige schades.
In deze notitie wordt alleen ingegaan op corrosieschade (I) bij de VZA-kabels. Met betrekking tot overige schades kan worden gedacht aan bijvoorbeeld slippende verankeringen of beschadiging van de kabel door boor- of hakwerkzaamheden. Dat laatste komt best wel regelmatig voor, maar is op zich geen punt van bijzondere zorg. Ten eerste komt het veelal incidenteel (1 of 2 kabels) voor en ten tweede wordt het veelal bij de hak- en boorwerkzaamheden ontdekt, waarna direct ook herstelmaatregelen kunnen worden genomen. Het kan ook voorkomen dat door dergelijke werkzaamheden en een lekkende leiding water bij de kabels komt. Maar ook dat betreft dan een incident. Kijkend naar schade door waterindringing kan onderscheid worden gemaakt in: I-a Waterindringing door beschadiging van de omhulling tijdens de bouw en voor het betonstorten; I-b Waterindringing doordat tijdens de bouw de uiteinden van de kabels onbeschermd waren tot aan het moment van aanbrengen van het eindanker en het afspannen; I-c Waterindringing tijdens de bouw ter plaatse van een tussenspanpunt; I-d Waterindringing door water van buitenaf bij een eindanker in combinatie met een niet voldoende dicht eindanker. Van de vier 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 (I-d) gaat het om water dat in een later stadium door onvoldoende bescher6843 Notitie 4-11-2008
5
ming alsnog bij de kabel kan komen. Eigenlijk zou als vijfde nog genoemd kunnen worden de waterindringing ten gevolge van een scheur in de betonconstructie. Echter, bij toepassing van de HDPE-omhulling zal dat naar de mening van ondergetekende niet zo snel leiden tot ook het scheuren van de omhulling. Ondergetekende heeft vernomen dat bij de bouw er werd gecontroleerd op beschadiging van de omhulling en dat deze werd dichtgeplakt als dit zich voordeed. Vooral kon het voorkomen dat de naad van de omhulling losliet. Naar verwachting zal dit bij de VZAkabels met een naadloze HDPE-omhulling niet zo veel meer voorgekomen zijn. Bij deze schadevorm zal tijdens het storten cementwater in de kabelomhulling kunnen komen. Bij de woningen in Heerhugowaard is bij één kabel waargenomen dat cementresten meekwamen bij het eruit trekken van de kabel. Een voorbeeld van schadeoorzaak I-b heeft ondergetekende meegemaakt bij het kantoorgebouw in Calgary [4]. Foto’s van de bouw waren beschikbaar, waarop duidelijk was te zien dat de kabels aan de uiteinden totaal onbeschermd in de bekisting lagen. Dit, gecombineerd met het feit dat een “push-through”-type was gebruikt, resulteerde erin dat water naar binnen kon dringen. Dat het tussenspanpunt ook een potentiële plaats is voor waterindringing tijdens de bouwperiode is ondergetekende vooral duidelijk geworden bij het onderzoek in Heerhugowaard. Bij het tijdens de bouw op spanning brengen van de totale kabel werden de wiggen bij de tussenverankering losgetrokken, waardoor mogelijk vocht tussen de streng en omhulling kon komen. Verbeterd inzicht hierover heeft waarschijnlijk ook geleid tot de aanbeveling in CUR-VB-rapport 105 uit 1982 [3] waarin staat: • Een tussenverankering dient zodanig te worden uitgevoerd dat geen water tot het voorspanstaal kan toetreden. • Een tussenverankering dient zodanig te worden uitgevoerd dat bij het spannen van de rest van de kabel de wiggen in de tussenverankering niet worden losgetrokken of de klemkracht van de wiggen vermindert. Voor zover bij ondergetekende bekend is, zijn vanaf een bepaald moment ook geen tussenspanpunten meer toegepast. Vanaf wanneer dat precies is geweest, is niet bekend bij ondergetekende. Samengevat zijn er diverse oorzaken voor corrosie die te maken hebben met water dat al tijdens de bouwperiode bij de VZA-kabel is gekomen. Aangenomen mag worden dat het dan hoofdzakelijk gaat om constructies die zijn gebouwd voor eind 70’er of begin 80’er jaren van de vorige eeuw (precieze overgang naar meer duurzame VZA-systemen is niet bekend bij ondergetekende). Dit betekent dat alle constructies waar dit in is opgetreden inmiddels meer dan 25 jaar oud zijn. Er mag ook worden aangenomen dat het vocht dat bij de bouw in de omhulling is gelopen, inmiddels al lang verdwenen is, omdat het al is verbruikt bij de roestvorming en/of is verdampt. Daarmee zal ook het corrosieproces en de achteruitgang van de voorspankracht door draadbreuken inmiddels al lang zijn gestopt. Verder kan worden opgemerkt dat, in ieder geval bij ondergetekende, geen gevallen 6843 Notitie 4-11-2008
6
bekend zijn waarbij het breken van VZA-kabels ten gevolge van corrosieschade, heeft geleid tot bezwijken van (een deel van) de constructie. Voorgaand is ingegaan op de schadeoorzaak met betrekking tot waterindringing. Echter, het feit dat waterindringing plaats heeft kunnen vinden, betekent in eerste instantie alleen nog maar dat corrosie plaatsgevonden zal kunnen hebben. De corrosie leidt tot een doorsnedevermindering, maar dat is meestal niet de reden voor vermindering van de capaciteit van draden en/of gehele kabels. De draden van de VZA-kabels breken vooral ten gevolge van een fenomeen dat bekend staat als spanningscorrosie. Dit kan optreden als sprake is van staal dat gevoelig is voor spanningscorrosie, er water en zuurstof aanwezig zijn en het staal onder spanning staat. Bij voorspanstaal is vrijwel altijd sprake van staal dat gevoelig is voor spanningscorrosie. Dit betekent echter nog niet dat de draden ook altijd breken. Ondergetekende heeft in Canada veel VZA-kabels gezien die gecorrodeerd waren, terwijl ze nog goed op spanning stonden. In het onderzochte gebouw waren 569 kabels onderzocht, waarvan er slechts 9 gebroken draden hadden [4]. Opgemerkt kan worden dat in de zeventiger jaren relatief veel onderzoek, onder andere in STUVO-verband, is uitgevoerd naar de VZA-systemen. Dit betreft zowel onderzoek naar het constructieve gedrag als naar de duurzaamheid.
5
Eerdere corrosieschades met VZA-voorspansystemen
5.1
Schades bekend uit de literatuur Vanuit de literatuur is bekend dat corrosieschade bij VZA-kabels eerder is voorgekomen. In een STUVO-rapport “Schadegevallen VZA” uit 1983 [5] zijn op basis van een inventarisatie van schadegevallen de volgende corrosieschades gerapporteerd: - 1 maal corrosie door vocht bij tussenankers; na enige jaren; - 5 maal corrosie door vocht bij eindverankeringen; na enige jaren. Details van deze schades zijn niet bekend. In [6] is geschreven over een VZA-corrosieschade in een parkeergarage te Arnhem. Tijdens een opknapbeurt in 1993 van de in 1977 gebouwde constructie werd vastgesteld dat plaatselijk uiteinden van voorspankabels uit de vloerranden staken. Het betrof vooral schade ter plaatse van de eindverankering op plaatsen waar veel regenwater tegen de gevel, waar de betreffende eindverankering zich bevindt, kon komen. In literatuur uit Noord-Amerika is ongetwijfeld veel te vinden over corrosieschade bij VZA-systemen (zie o.a. [1]). Dat betreft zowel open constructies, zoals parkeergarages, waar een constante aanvoer is van water, soms in combinatie met dooizouten, als dichte constructies zoals kantoren, waar het vocht tijdens de bouw in de kabelomhulling is gelopen.
5.2
Eigen ervaring met VZA-corrosieschade Zoals voorgaand is vermeld, was ondergetekende in de periode 1996-1997 betrokken bij een VZA-corrosieschade in Calgary [4]. In het kantoorgebouw van 26 verdiepingen zijn 6843 Notitie 4-11-2008
7
zeer veel VZA-kabels geïnspecteerd op de laagste punten. Bij veel kabels was corrosie waar te nemen en bij enkele kabels was sprake van breuk. Alles wijst erop dat de corrosie het gevolg is geweest van water dat tijdens de bouw in de omhulling is gelopen en dat het corrosieproces is gestopt. Het gebouw is geïnstrumenteerd met een akoestische emissiesysteem, waarmee nieuwe breuken konden worden gedetecteerd. Voor zover bekend is, zijn er hiermee na installatie in 1997 geen breuken waargenomen. Ondergetekende is in het archief nagegaan bij welke VZA-corrosieschades Adviesbureau Hageman in het verleden betrokken was. Er zijn drie projecten gevonden, waarvan onderstaand enkele details zijn vermeld onder het kopje dat het jaartal representeert waarin Adviesbureau Hageman bij het project betrokken is geraakt. In een aantal gevallen waren er ook andere (onderzoek)bureaus bij betrokken. 1982 Het betreft een corrosieschade aan een eerste verdiepingsvloer van een aantal woongebouwen (bouwtijd ca. 1974). De verdiepingsvloer is uitgevoerd met VZA in twee richtingen en de vloer wordt gedragen door kolommen. Door Adviesbureau Hageman is onderzocht in welke kabels vocht aanwezig was. Dit is gedaan door de kabel op het laagste punt open te maken en te kijken of er vocht uitlekte en of dat het vet als gevolg van vocht verkleurd was. Vochtige kabels zijn vervangen. In totaal is ca. 20% van de kabels vervangen. Als oorzaken voor de schade is o.a. de aanwezigheid van hemelwaterafvoeren door de vloer genoemd. Als mogelijke andere oorzaken zijn toen genoemd: beschadigingen van de omhulling, opengesprongen naden van de omhulling of scheurvorming van het beton waarbij de omhulling is gescheurd. De tekeningen van de constructie ontbreken in het archief. In een rapport van Adviesbureau Hageman is aangegeven dat gebruik is gemaakt van tussenspanpunten. De vloerconstructie is door Adviesbureau Hageman ook rekenkundig beoordeeld. Er is geconcludeerd dat de vloerconstructie voldoende veiligheid heeft na reparatie. Tevens is gesteld dat de vloer waarschuwend vermogen heeft, ook als diverse kabels niet functioneren. 1983 Het betreft een corrosieschade aan een eerste verdiepingsvloer met VZA van een kantoorgebouw (Bouwtijd 1976/1977). De vloer is in twee richtingen voorgespannen en de vloer wordt gedragen door kolommen. Er zijn geen tussenspanpunten toegepast. In 1983 is een onderzoek naar de staat van de voorspankabels uitgevoerd. Met röntgenapparatuur is de staat van bijna alle ankers en delen van de kabels van de eerste verdiepingsvloer vastgelegd. Op basis hiervan is geconstateerd dat 7 van de 91 onderzochte kabels gedeeltelijk of geheel niet functioneerden. Uit materiaalkundig onderzoek voor één kabel is gebleken dat er sprake was van spanningscorrosie. Er is geconcludeerd dat de schade is ontstaan als gevolg van vocht dat ter plaatse van de ankerplaat en de omhulling in contact is gekomen met het voorspanstaal. Het werd aannemelijk geacht dat dit tijdens de bouw is opgetreden.
6843 Notitie 4-11-2008
8
2004 Het betreft een brandschade aan een VZA-begane grondvloer boven de parkeerkelder in een winkeclentrum (Bouwtijd ca. 1980). De vloer is in twee richtingen voorgespannen, waarbij de kabels in één richting van een tussenspanpunt zijn voorzien. Door Adviesbureau Hageman is geconcludeerd dat de voorspanwapening door de brand niet is aangetast. Bij het onderzoek naar de brandschade is vernomen dat bij de uitbreiding van het winkelcentrum, enkele jaren ervoor, een deel van de voorspankabels met een tussenspanpunt was vervangen, omdat ter plaatse van de stortnaad bij de tussenspanpunten corrosie was opgetreden. Er was ter plaatse sprake van scheurvorming en lekkage van water.
6
Overcapaciteit en bezwijkmechanisme Bij schadegevallen waar VZA-kabels geheel of gedeeltelijk niet meer functioneren, is het belangrijk om te weten wat de consequenties daarvan zijn. Nu is het natuurlijk zo dat het voor iedere constructie verschillend zal zijn. Maar ondergetekende heeft de ervaring dat als geavanceerde rekenmethoden worden gebruikt, veelal goed is aan te tonen dat veel kabels uitgevallen mogen zijn, terwijl dan nog steeds wordt voldaan aan de sterkte eisen die we aan de constructie stellen. Dat was bij de constructie in Calgary zo, maar ook bij de woningen in Heerhugowaard. Veelal wordt gevonden dat voor buiging er sprake is van een zeer grote overcapaciteit. Bij bepaalde constructies zal de dwarskrachtcapaciteit of ponscapaciteit bepalend kunnen zijn. Bij het gebouw in Calgary was met eindige elementenberekeningen gevonden dat bij 30% niet functionerende voorspankabels, en voor bepaalde onderdelen zelfs 45%, nog steeds was voldaan aan de constructieve eisen voor de uiterste grenstoestand. Dit komt bij benadering overeen met wat is gevonden voor de woningen in Heerhugowaard [9]. Het feit dat een VZA-constructie een grote overcapaciteit bezit, kan goed worden gebruikt bij de beoordeling van de consequenties van VZA-corrosieschade. Op basis daarvan en een schatting van de omvang van de uitval van kabels kan veelal al worden besloten of nader onderzoek en eventueel herstel achterwege kan blijven. Bij de beoordeling of nader onderzoek bij een constructie met VZA-corrosieschade noodzakelijk is, speelt ook de vraag hoe de constructie bezwijkt een rol. Dit was overigens ook een belangrijk onderwerp ten tijde dat deze constructies in de zeventiger jaren voor het eerst werden toegepast. Wat niet wenselijk is, is dat een constructie direct bezwijkt, als scheurvorming optreedt. Met andere woorden, een constructie moet bij voorkeur een waarschuwend effect hebben. Aangenomen mag worden dat dit het geval is bij de meeste constructies (ook in de beginperiode) als alle aanwezige kabels goed functioneren. Experimenteel onderzoek waarover in 1979 is gerapporteerd [10], bevestigt dit. Een kenmerk van de VZA-vloeren is dat er sprake is van een zogenaamd “trampoline-effect”. Dit betekent dat als de vloer is gescheurd en doorbuigt, de belasting die de vloer dan kan dragen, toeneemt als de vloer verder gaat doorbuigen. De VZA-kabels werken dan op eenzelfde manier als het zeil bij een trampoline.
6843 Notitie 4-11-2008
9
Het moge duidelijk zijn dat er geen sprake meer kan zijn van waarschuwend effect als alle VZA-kabels gebroken zijn en er bijna geen aanvullende betonstaalwapening in de vloer aanwezig is. Bij de woningen in Heerhugowaard is dit aspect bekeken en is nagegaan bij hoeveel gebroken VZA-kabels er nog steeds sprake is van waarschuwend vermogen [9]. Gevonden is dat ook bij relatief veel uitgevallen kabels dat nog steeds het geval is.
7
Beschouwingen m.b.t. risico’s en mogelijkheden voor onderzoek Uit het voorgaande mag duidelijk zijn dat de corrosieproblematiek bij VZA-kabels niet nieuw is. Door de bevindingen in Heerhugowaard is er sprake van hernieuwde aandacht voor deze vorm van schade. In Heerhugowaard gaat het om een relatief beperkte hoeveelheid woningen en Adviesbureau Hageman heeft een voorstel gedaan voor onderzoek naar de corrosieschade in deze woningen [11]. Zoals in [11] is aangegeven, is ondergetekende van mening dat het voor Heerhugowaard voorgestelde onderzoek geen reden is om direct ook andere vergelijkbare constructies in Nederland te beoordelen. Voor het maken van een inschatting van de risico’s dat een vloerconstructie met VZAkabels in de nabije toekomst bezwijkt, kan gebruik worden gemaakt van de volgende informatie: 1) De constructies met potentiële VZA-corrosieschade zijn meer dan ca. 25 jaar oud en er zijn bij ondergetekende (en bij de geraadpleegde andere deskundigen) geen gevallen bekend, waarbij een degelijke constructie is bezweken ten gevolge van de corrosieschade. 2) De VZA-constructies hebben veelal een grote rekenkundige overcapaciteit en in combinatie met het feit dat de constructie moet voldoen aan de bouwbesluiteisen voor bestaande bouw, zal bij een relatief groot aantal uitgevallen VZA-kabels nog steeds kunnen zijn voldaan aan de constructieve eisen volgens het Bouwbesluit. 3) Aangenomen mag worden dat het corrosieproces, en daarmee het ontstaan van nieuwe breuken in VZA-kabels, ten gevolge van vocht dat tijdens de bouw bij de kabels is gekomen, is gestopt, zodat de draagkracht van die constructies inmiddels al vele jaren niet meer is teruggelopen. 4) Op basis van de voornoemde argumenten kan worden gesteld dat het bezwijken van een vloer met uitgevallen VZA-kabels alleen op zal kunnen treden als de betreffende vloer zwaarder wordt belast dan de maximale belasting gedurende vele voorgaande jaren, terwijl dat dan ook nog precies bij een vloer moet zijn waar veel kabels niet meer functioneren. Aangenomen mag worden dat de kans hierop zeer klein is. 5) Veel vloerconstructies met VZA-kabels zullen eerst waarschuwen dat er iets aan de hand is door het aanwezig zijn van enkele wijde scheuren en het ver doorhangen, ook als relatief veel kabels niet meer functioneren.
6843 Notitie 4-11-2008
10
Het voorgaande laat onverlet dat er natuurlijk constructies kunnen zijn waar zoveel VZAkabels uitgevallen zijn dat niet meer wordt voldaan aan de constructieve eisen volgens het Bouwbesluit. De grote vraag is dan natuurlijk hoe je die vindt. Het feit dat ergens wordt gevonden dat één of enkele kabels gebroken zijn, zegt nog niets over een tekort aan constructieve veiligheid. Die kan nog steeds voldoende zijn. In Heerhugowaard is één plaats gevonden waar de veiligheid onvoldoende was. Op twee andere plaatsen, waar enkele kabels stuk zijn, zou dat ook het geval kunnen zijn, maar dat is nog niet bekend omdat nog niet alle kabels in die vloerdelen beoordeeld zijn. Kortom, als je echt plaatsen wilt vinden waar de veiligheid onvoldoende is dan moet je waarschijnlijk in meer dan de helft van alle voorspankabels de voorspankracht gaan bepalen. Dat zou je kunnen doen voor één specifieke constructie als daar aanleiding toe is. Maar het is volgens ondergetekende onmogelijk, en gezien de beperkte risico’s onnodig, om van alle eigenaren te verlangen dat ze aantonen dat hun constructie voldoet aan de wettelijke eisen.
8
Mogelijkheden voor onderzoek en herstel Indien het voor een VZA-constructie wenselijk wordt geacht om de conditie van de voorspankabels te beoordelen dan is er een aantal mogelijkheden voor onderzoek. Als eerste is het aan te bevelen om de constructie te beoordelen op eventuele indicaties dat er iets met het VZA-systeem aan de hand zou kunnen zijn. Daartoe zou de constructie geïnspecteerd kunnen worden op aanwezigheid van scheurvorming, die qua oriëntatie zou kunnen passen bij een gereduceerde voorspankracht. Een veel toegepaste wijze van onderzoek naar de conditie van de voorspankabels is het op de laagste punten van de kabels, die gebogen door de vloerconstructie lopen, vrijhakken van een deel van de kabel. Vervolgens kan visueel worden beoordeeld of er sprake is van roestvorming en door te proberen of de punt van een schroevendraaier tussen de afzonderlijke draden is te krijgen, kan worden gecontroleerd of de draden op spanningen staan [1]. Bij Heerhugowaard is de voorspankracht in de voorspankabels in hoofdzaak gecontroleerd door bij de kopgevels van de woningen het spananker vrij te maken en met een opzetstuk en vijzel te trekken aan het kabelgedeelte dat buiten het anker steekt. Dit is alleen mogelijk als de kabel voldoende door de verankering steekt, hetgeen niet altijd het geval is. Opgemerkt moet verder worden dat het belangrijk is dat het trekken wordt uitgevoerd door personen die zeer ervaren zijn in het spannen van voorspankabels. Herstel van geheel of gedeeltelijk gebroken voorspankabels is meestal uitgevoerd door de kabel te vervangen. Afhankelijk van de specifieke omstandigheden zal dit meer of minder moeilijk zijn. De toegankelijkheid van het anker (eenvoudig via een kopgevel of moeilijk bij een in het beton meegestort ‘blindanker’) en of tussenspanpunten zijn toegepast, speelt hierbij onder andere een rol.
6843 Notitie 4-11-2008
11
Figuur 3
Controle van de voorspankracht in de VZA-kabel door er bij het spananker aan te trekken.
Het zal duidelijk zijn dat kosten van onderzoek en herstel geheel afhankelijk zijn van de omvang van het onderzoek en de eventuele moeilijkheden bij onderzoek en vervanging van kabels. De navolgende informatie is daarom slechts zeer indicatief. Naar verwachting zullen de kosten van onderzoek van een rijtje woningen een bedrag tussen enkele duizenden en enkele tienduizenden euro’s kunnen belopen. Vervanging van één kabel zal zonder bijkomende kosten, zoals bijvoorbeeld het vrijhakken van een anker en herstel van de vloer en vloerbedekking, en wederom afhankelijk van de specifieke omstandigheden, waarschijnlijk enkele duizenden euro’s kosten.
9
Tot besluit Op basis van het voorgaande is ondergetekende van mening dat er geen noodzaak is om actief alle bestaande woningen/gebouwen met VZA-systemen uit de jaren zeventig van de vorige eeuw te laten onderzoeken en is er geen reden voor paniek of waardedaling van de betreffende panden. Dit laat onverlet dat het wel van belang is dat met het voorgaande in deze notitie rekening wordt gehouden als: A) ingrijpende werkzaamheden aan de vloeren (hakken, boren) worden uitgevoerd; B) er plannen zijn voor het uitvoeren van constructieve aanpassingen (plaatsen van wanden, weghalen van ondersteunende wanden, aanbrengen grote sparingen); C) de belasting op de vloer aanzienlijk wordt verhoogd. Voor het uitvoeren van werkzaamheden aan de vloer (punt A) is het belangrijk om eerst met behulp van bijvoorbeeld een wapeningsdetector de plaats van de voorspankabels te bepalen. Mochten bij werkzaamheden toch één of meerdere kabels zijn beschadigd dan dienen die hersteld te worden.
6843 Notitie 4-11-2008
12
Als wijzigingen in de constructie en/of de belastingen, zoals genoemd onder de punten B en C, aan de orde zijn, dan is het aan te bevelen om de toestand van de VZA-kabels te laten onderzoeken. Mocht uit het onderzoek blijken dat de voorspankracht in de kabels niet geheel in orde is dan dient daarmee in de rekenkundige beoordeling van de constructie rekening te worden gehouden en zal mogelijk herstel uitgevoerd moeten worden. Tenslotte wordt aanbevolen om de constructie te laten beoordelen als er aanwijzingen zijn dat er iets met de vloer aan de hand is (sterke doorbuiging, aanzienlijke scheurvorming). Maar dat geldt natuurlijk in het algemeen, ongeacht of in de constructie een VZA-systeem is toegepast of niet. Ondergetekende heeft vernomen dat de Rijksgebouwendienst in enkele van haar kantoren, waar het VZA-systeem is toegepast, wil onderzoeken of zich daar vergelijkbare problemen voordoen. Ondergetekende adviseert om daarbij ook constructies te onderzoeken waar is gewerkt met tussenspanpunten. Rijswijk, 4 november 2008
Prof.dr.ir. D.A. Hordijk
6843 Notitie 4-11-2008
13
