Stubeco Studiecel B 06 Ingelijmde staven als stekwapening. Versie 1.0

Stubeco Studiecel B 06 Ingelijmde staven als stekwapening Versie 1.0

Stubeco Gouda, maart 2003

De Studievereniging Uitvoering Betonconstructies (Stubeco) en degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verwerken van de in deze publicatie vervatte gegevens. Nochtans moet niet de mogelijkheid worden uitgesloten dat er zich toch onjuistheden in deze publicatie kunnen bevinden. Degene die van deze publicatie gebruik maakt, aanvaardt daarvoor het risico. De Stubeco sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze gegevens. Gehele of gedeeltelijke overname van de inhoud is alleen toegestaan met schriftelijke toestemming van het Stubeco-bestuur. Deze publicatie is verkrijgbaar bij: Studievereniging Uitvoering Betonconstructie’s, Postbus 411, 2800 AK Gouda. Stubeco is een bij de Betonvereniging aangesloten vereniging.

VOORWOORD Begin 1982 werd door de Stubeco besloten haar studiegebied te verruimen door ook de wapening van betonconstructies in studies te betrekken. Studiecel 26 is ingesteld om te komen tot een zowel kwalitatief als economisch verantwoorde uitvoeringsmethode voor het inlijmen van stekwapening. In 1986 heeft deze cel haar werkzaamheden afgesloten en is haar verslag is uitgegeven als een interne publicatie van de Stubeco. In 2000 werd binnen de Stubeco de wens geuit om de “oude” publicatie te herzien: materialen zijn verbeterd, methoden aangepast en de berekeningsmethoden zijn duidelijk veranderd. Aan studiecel B-06 werd de volgende opdracht meegegeven: - Beoordeel de actualiteit van de publicatie uit 1986. - Bestudeer recente publicaties en studies m.b.t. ingelijmde staven als stekwapening. Het resultaat van de studiecel moet zijn: een herziene publicatie, een eenvoudig opgestelde werkinstructie (maximum formaat A4), tabellen met diameters, inlijmdiepten e.d. Studiecel B06 is als volgt samengesteld: G.G. van den Berg TBI Beton- en Waterbouw Haverkort BV B. Duyts Soton BV F. Gast (voorzitter) B+Btec BV H.A. ten Hove Jansen Edilon BV J.C. Wesseloo Holland Railconsult BV G. van Roekel (mentor) Holland Railconsult BV Bijzondere dank is de werkgroep verschuldigd aan mevr Ir. M. Pols (Hilti Nederland) en aan de heer Dr. Ir. R. van der Pluijm (TNO Delft). Deze publicatie is in 2002 uitgegeven als interne publicatie van de Stubeco.

%,QJHOLMPGHVWDYHQDOVVWHNZDSHQLQJ_9HUVLHGGPDDUW 3DJLQDYDQ

Inhoudopgave 1

Inleiding )DFWRUHQ $VSHFWHQ 2 Samenvatting 3 De gaten 'LDPDQW +DUGPHWDDO /XFKW 4 Lijmmateriaal .XQVWKDUVPRUWHOV &HPHQWJHERQGHQPRUWHOV 5 De stekwapening 6WDDONZDOLWHLW 'HSURILOHULQJYDQKHWVWDDO 6 Betonkwaliteit van de ondergrond 7 De uitvoering $UEHLGVRPVWDQGLJKHGHQ 6FKRRQPDNHQ 'HJLHWPHWKRGH +HWFDSVXOHV\VWHHP ,QMHFWLHV\VWHPHQ 5HODWLHGLDPHWHUZDSHQLQJVVWHNERRUJDW :HHUVLQYORHGHQ .ZDOLWHLWVERUJLQJ 0LOLHXEHODVWLQJ 8 Proefnemingen 3URHI 3URHI 9 Kostenaspecten 10 Constructieve overwegingen &85 1(19%& 11 Besteks- en contractbepalingen %HVWHNVEHSDOLQJHQ &RQWUDFWEHSDOLQJHQ

Litaratuurlijst Bijlage


,QOHLGLQJ

Ingelijmde staven als stekwapening kunnen om een viertal redenen worden toegepast: - het wijzigen/uitbreiden van bestaande betonconstructies; - het doorkoppelen van wapening ter plaatse van stortnaden; - als vergeten is om stekken in te storten; - om beschadigde stekken te vervangen. Kenmerk van deze methode met ingelijmde stekken is, dat de belastingen diep in de bestaande betonconstructie worden overgebracht. Voor elke stek boort men een gat in de bestaande betonconstructie. In dit gat brengt men een lijmmiddel aan. Daarna wordt de stek of staaf in het gat geplaatst. Het zal duidelijk zijn dat de lijmverbinding in principe even sterk zal moeten zijn als de stek. Van belang voor het verlijmen van stekwapening in beton is ook de Nationale Beoordelingsrichtlijn (BRL 0509) van de KIWA. Deze behandelt het gehele proces van het aanbrengen van constructieve ankers, vanaf het boren tot en met de plaatsing. 1.1

Factoren

De volgende factoren spelen een rol bij de belastingoverdracht van staal naar beton: 1. de staalkwaliteit, 2. de profilering van het staal, 3. het toegepaste bindmiddel, 4. het gat in het beton, met de elementen: - diameter, - lengte, - structuur van de wand van het boorgat, - vochtigheid, 5. de betonkwaliteit van de ondergrond. Al deze factoren zullen in deze herziene uitgave aan de orde komen. 1.2

Aspecten

In het studiewerk zijn de volgende aspecten te onderscheiden: 1. &RQVWUXFWLH - belastbaarheid van de diverse systemen, - wijze van belastingoverdracht aan het beton, - soorten stekwapening, - agressieve stoffen. 2. 2UJDQLVDWLH - toepassingsgebied, - tijdstip van aanbrengen en belasten, - kostenaspect. 3. 8LWYRHULQJ - wijze van aanbrengen, - invloed van vocht en vuil, - plaatsingsnauwkeurigheid, - arbeidsomstandigheden. %HVWHNVEHSDOLQJHQ Een groot aantal van deze aspecten zal in dit rapport worden behandeld.


6DPHQYDWWLQJ

Het uitbreiden of wijzigen van een betonconstructie en/of het doorkoppelen van de wapening bij stortnaden kan heel goed geschieden door middel van het boren van gaten in deze constructie en in deze gaten stekken te verlijmen. Stekwapening kan verlijmd worden door middel van: a. Kunstharsgebonden mortels. Hierbij kunnen drie systemen worden onderscheiden: - roeren/mengen en vervolgens uitgieten (systeem 1); - het gebruik van tweecomponentencapsules (systeem 2); - het gebruik van tweecomponenteninjectie (systeem 3). b. Krimparme cementgebonden gietmortels. Om de stekken in een bestaande betonconstructie te kunnen verlijmen, is het noodzakelijk eerst gaten in deze constructie te boren. Door met diamant te boren, bereikt men goede resultaten, zij het dat het oppervlak van het boorgat glad is, wat nadelig is voor de hechting van het lijmmateriaal. Betere mechanische eigenschappen worden verkregen met de hamerboor en de luchtboor: gaten met een ruw oppervlak. Verlijmingen met kunstharsgebonden mortels zijn toepasbaar tot temperaturen van 50°C. Wanneer in verband met brandveiligheid hogere temperaturen toelaatbaar moeten zijn, moeten de lijmverbindingen zoveel dieper worden aangebracht als nodig is om de gewenste brandvertraging te bereiken (grotere dekking), wordt voor een cementgebonden mortel gekozen, of men zal brandvertragende omhullingen resp. voorzieningen toepassen. Voor het verlijmen met behulp van lijmcapsules bestaan twee mogelijkheden: - Voor verlijming met behulp van tweecomponentencapsules. Deze zogenaamde hamercapsules zijn speciaal ontwikkeld voor het monteren van stekwapening. De montage van de stek, waarvan de onderkant gewoon vlak en haaks dient te zijn, wordt gerealiseerd middels een hamer of een hamerboormachine met uitgeschakeld draaimechanisme. - Bij het tweede systeem wordt met behulp van een hamerboormachine het stekeind al draaiend en kloppend in het boorgat gebracht. Het stekeind heeft aan de onderkant een dakpunt ten behoeve van een goede menging van de componenten. Bij injectiesystemen wordt de kunstharsmortel achterin het boorgat ingebracht en wordt vervolgens het stekeind geplaatst. De cementgebonden gietmortel wordt het meest toegepast, vanwege het relatief lage kosten aspect. Nadeel van deze mortel is dat deze bij horizontaal en boven het hoofd aan te brengen stekwapening moeilijk toepasbaar is. Voor alle types mortels geldt dat men de gebruiksaanwijzing van de leverancier moet raadplegen. Een eenduidige en voor alle systemen bruikbare tabel met diameters en inlijmdiepten is door de diversiteit niet te geven. In het kader van het werk van cel 26 is destijds ook een groot aantal proeven uitgevoerd. Een aantal van deze proeven is ook in deze publicatie opgenomen, vooral omdat deze proeven een goede indruk geven van het gedrag van de stekwapening bij belasting.


'HJDWHQ

Om in een bestaande betonconstructie stekwapening te kunnen aanbrengen, moeten uiteraard eerst gaten worden geboord. Voor het boren van gaten in beton bestaan drie methoden: - het boren met diamant; - het boren met hardmetaal (widia); - het boren met lucht. Van groot belang bij de keuze van één van bovengenoemde methoden is de grootte van het anker en de methode van verlijmen welke men voorstaat. Een bijkomend punt vormen de arbeidsomstandigheden: zie hiervoor hoofdstuk 7. 3.1

Diamant

Met een diamantboor, waarbij het de draaisnelheid afhankelijk is van de boordiameter, wordt een gat in de gewapende of ongewapende betonconstructie geboord. De boor bestaat uit een holle buis, waarbij op de snijrand een diamantkroon of segmenten zijn gesoldeerd. Aan het andere buiseind bevindt zich de aansluiting op de boormachine. Het diamant snijdt door het beton plus de eventuele wapening en door toegevoerd water wordt het boormeel afgevoerd en de snijrand van de boorbuis gekoeld. Het verkregen gat heeft een zeer gladde wand, terwijl de maatvoering van de gaten nauwkeurig kan zijn. Voordeel van de op deze wijze geboorde gaten is een gaaf en vrijwel schoon gat. Het oppervlak van het boorgat is door het gebruik van water nat geworden. 3.2

Hardmetaal

De tweede methode is het boren met de hamerboor. Een van een hardmetalen punt voorziene spiraalboor wordt onder axiale slagen op de boorschacht in het beton gedraaid. Het boormeel wordt door de spiraal van de boor afgevoerd. Dit type boor is niet in staat om staal te doorboren. Stuit de boor op wapening, dan glijdt de boor weg of komt niet verder. Het geboorde gat is droog, de wand van het gat is bedekt met boormeel en is ruw. Door het springen van de boor bij het begin van het boren is de maatvoering van het boorgat minder nauwkeurig. De gaten moeten met lucht schoon geblazen worden. 3.3

Lucht

Als laatste methode wordt het boren met lucht toegepast. De holle boorkop wordt aangedreven door samengeperste lucht en slaat zich in het beton, waarbij het materiaal wordt verpulverd en langs de boor het boorgat verlaat. Door de holle boorkop wordt lucht in het boorgat geblazen. Ook bij deze methode kan wapening een belemmering vormen, is het boorgat droog en de wand bedekt met boormeel. Het oppervlak van de wand is ruw.


/LMPPDWHULDDO

Als ’lijm’ voor de verbinding tussen wapening en beton kunnen diverse materialen toegepast worden, onderscheiden in twee hoofdgroepen: - producten met kunstharsen als bindmiddel, zoals epoxy’s (EP), polyesters (UP), en polyurethanen (PU); - producten met cement als bindmiddel. Zoals bij alle lijmverbindingen dient de lijmlaag dun te zijn voor maximale sterkte. Vooral bij kunstharsen is dit belangrijk, daar het vervormingsgedrag onder belasting anders is dan bij beton en staal. Van belang is de mate van vulling van de kunstharsen met harde vulstoffen als kwartsmeel en zand en de maximale korrelgrootte. Een hooggevulde kunsthars zal beter weerstand bieden tegen vervorming als gevolg van het belasten dan een niet gevulde of met uitsluitend fijne vulstoffen gevulde kunsthars. Er zijn systemen die de toevoeging ’vochtongevoelig’ hebben. Dit wil zeggen dat de betreffende mortel ook hecht op vochtige ondergrond. Bedenk echter dat water veelal een vermindering van kwaliteit zal geven. Voor belangrijke of grootschalige toepassing van een lijm verdient het aanbeveling vooraf een aantal proeven te doen om de bruikbaarheid van de lijm te bepalen. Dit is niet nodig als de leverancier door middel van rapporten kan aantonen dat zijn materialen geschikt zijn. Algemeen kan worden gesteld dat: - de mortels in gemengde toestand gietbaar moeten zijn; - de mortels gevuld zijn met vulstoffen met de juiste korrelgrootte en goede korrelopbouw; - vulstoffen niet mogen uitzakken; - de krimp bij uitharding laag moet zijn; - verwerking in een gesloten omgeving gezondheidsrisico’s kan opleveren, terwijl de verpakkingsmaterialen milieubelastend kunnen zijn. Algemeen geldt dat stek de productinformatie van de leverancier geraadpleegd moet worden voor het bepalen van de verwerkingstijd en de benodigde sterkte op het tijdstip van belasten van de stek. 4.1

Kunstharsmortels

Kunstharsen zijn in het algemeen gesproken gevoelig voor water tijdens het verwerken. De gaten waarin verlijmd wordt, moeten dan ook bij voorkeur droog zijn. Er mag zeker geen water in staan. Van de zogenaamde vochtongevoelige kunstharsen is de sterkte van het uitgeharde product, wanneer water meegemengd wordt, meestal minder dan van een onder droge condities verwerkt product. Ook de indringing van kunstharsen in met water gevulde poriën zal door het water worden verhinderd, zodat de hechting minder goed kan zijn. Er zijn echter speciale samenstellingen van UP en EP die zelfs onder water goede verbindingen geven. Vrijwel alle fabrikanten en verwerkingsbedrijven hebben een product dat toegepast kan worden om wapening en stekwapening in beton te lijmen. Door de grote verscheidenheid aan hars-hardercombinaties is het niet mogelijk een overzicht te geven van deze producten. Capsule ankers worden in de handel gebracht door onder andere B+B Tec, Upat, Fischer, Hilti. Al deze merken hebben een Duitse ' Zulassung' . De onderlinge afstanden van de stekwapening en de maximaal toelaatbare belasting zijn nauwkeurig in de betreffende productinformatie omschreven. Wanneer meerdere capsules boven elkaar in een gat geplaatst zijn, neemt de belastingwaarde als gevolg van een groter verlijmd oppervlak toe. Voorwaarde hierbij is dat de staalkwaliteit van het stekeind wordt aangepast. %,QJHOLMPGHVWDYHQDOVVWHNZDSHQLQJ_9HUVLHGGPDDUW 3DJLQDYDQ

De patronen worden gevuld met een polyesterhars, een polyurethaanhars of een epoxyacrylaathars. Het tijdstip van belasten van de stekwapening is sterk afhankelijk van het toegepaste systeem en de betontemperatuur, en kan variëren van 20 minuten tot 5 uren. Zoals al eerder is vermeld, is de verscheidenheid van toe te passen lijmsoorten zeer groot. De bruikbaarheid van de goede lijmcombinaties verschilt onderling echter niet erg veel. Een lijm bestaat uit een bindmiddel met vulstoffen. De eigenschappen van de vulstoffen zijn bekend uit de betontechnologie. Een goede korrelopbouw geeft een dicht skelet met weinig holle ruimte en dus een goede druksterkte, geringe krimp en hoge E-modulus. De maximale korrel is afhankelijk van de ruimte tussen beton en staal die gevuld moet worden. Voor het inlijmen van stekwapening zal de maximale korrelgrootte meestal niet meer zijn dan 1 mm. Het vervormingsgedrag van kunstharsen is in principe niet anders dan van beton en staal. Vervorming onder hogere belasting is echter gedeeltelijk plastisch en gedeeltelijk elastisch, terwijl de kruip groter is. Deze eigenschappen zijn bovendien sterk temperatuurafhankelijk. Door het vullen van de kunsthars met daartoe geschikte vulstoffen is het vervormingsgedrag te beïnvloeden. De kunsthars dient als bindmiddel tussen de korrels onderling en het staal- en betonoppervlak. Het laat zich verstaan dat een zogenaamde elastische kunsthars een grotere vervorming geeft onder belasting dan een starre. Voor de verlijming van staven in beton moet dan ook een kunstharscomposiet gebruikt worden met een hoge druksterkte, een hoge elasticiteitsmodulus, een lage krimp en een goede hechting aan staal en beton. Bij dit alles moet het materiaal in niet uitgeharde toestand ook nog goed verwerkbaar en oplosmiddelvrij zijn. 4.2

Cementgebonden mortels

Cementgebonden producten zoals de krimparme gietmortels en injectiespecie zijn als lijm te gebruiken. Groot voordeel is dat deze materialen juist een vochtig oppervlak nodig hebben voor een goede hechting. Een bijkomend voordeel is dat de fysieke eigenschappen vrijwel gelijk zijn aan die van het beton. Als cementsoorten kunnen worden toegepast portlandcement, portlandvliegascement en hoogovencement. Voor nadere informatie over cementsoorten zie NEN 3550. Van de toeslagmaterialen mag de grootste korrelafmeting niet groter zijn dan een vierde van de afstand tussen het stekeind en de wand van het boorgat. Voor nadere informatie over toeslagstoffen zie NEN 5905. De verwerkingstijd van de mortel bedraagt gemiddeld 30 minuten. De waterbehoefte varieert per type mortel en is op de verpakking vermeld. Bij de verwerking van de mortel mag geen waterafscheiding plaatsvinden en geen schuimvorming optreden. Water toevoegen om de verwerkbaarheid te verbeteren is niet toegestaan. De sterkteontwikkeling is eveneens typeafhankelijk: het bereiken van de eindsterkte kan variëren van enkele uren tot 28 dagen.


'HVWHNZDSHQLQJ

Voor de stekwapening zijn verschillende opties mogelijk: - Draadeinden, - Wapeningsstaal. Welke optie zal worden toegepast hangt van een aantal factoren af, welke hierna zullen worden besproken. 5.1

Staalkwaliteit

De stekwapening van wapeningsstaal heeft kwaliteit FeB 500. Draadeinden die ingelijmd worden, zijn veelal vervaardigd uit staalkwaliteit 5.8 of 8.8. Speciale stekwapening kan vervaardigd zijn van roestvaststaal. De treksterkten van de diverse soorten kunnen dus nogal uiteen lopen. De E-modulus is echter steeds rond 2,0 x 105 N/mm2 ; zie tevens NEN 6720 (VBC). 5.2

De profilering van het staal

Om een optimale krachtoverdracht te verkrijgen, is het noodzakelijk dat de staven van een profilering zijn voorzien, en wel om twee redenen. In de eerste plaats zal een staaf waaraan getrokken wordt dunner worden. Bij het uitoefenen van grote krachten is dan ook met proeven aangetoond, dat de hechting met het bindmiddel kan worden verbroken en de staaf als het ware los komt te liggen. Door wrijving komt de staaf niet direct uit het gat, maar van een betrouwbare belastingoverdracht is nauwelijks sprake. In de tweede plaats zal een profilering van de staaf de krachten op een andere wijze overbrengen op het omringende bindmiddel en wel in hoofdzaak als schuine drukkrachten. Wil een verbinding bezwijken, dan zal afschuiving in het lijmmateriaal plaats moeten vinden. Met de samenstelling van de lijm kan hier rekening mee worden gehouden door een goede korrelopbouw van het lijmmengsel te kiezen met een zo laag mogelijk bindmiddelgehalte. $IEHHOGLQJ%HSURHIGHVWHN


%HWRQNZDOLWHLWYDQGHRQGHUJURQG

De betonkwaliteit is van invloed op de sterkte van de verlijmde stekwapeningen. Uit proeven is gebleken dat de overgang van kunsthars naar beton eerder bezwijkt dan de overgang van staal naar kunsthars. Over het algemeen ligt de drukvastheid van beton die in de utiliteitsbouw wordt gebruikt, tussen de B 25 en B 45. Bij betonkwaliteiten die onder of boven deze normen liggen, dient de productinformatie van de leverancier te worden geraadpleegd. Het is mogelijk om andere belastingswaarden toe te kennen, indien het beton buiten deze waarden ligt. $IEHHOGLQJEH]ZLMNSDWURQHQ

De grafieken tonen de bezwijkpatronen voor HAC-ankers 16 mm. De ankers zijn ingelijmd in beton B 25 met wapeningsstaal FeB 500. Boorgatafmetingen: diameter 20 mm; diepte 160 mm. De grotere strooiing bij met hardmetaal geboorde gaten komt doordat deze gaten wat onregelmatiger zijn gevormd dan gaten die met diamant zijn geboord. De belastingswaarden liggen voor met diamant geboorde gaten een fractie hoger.


'HXLWYRHULQJ

Voor het boren van verticale gaten in horizontale of ietwat schuin oplopende oppervlakken zijn alle drie de systemen geschikt. Voor het boren in verticale betonoppervlakken is de hamerboor het meest geschikt. Wapening- en ankerstaven die in beton gelijmd worden, moeten altijd geprofileerd zijn om een betrouwbare constructieve verbinding te verkrijgen. De staven moeten absoluut vetvrij zijn en bij verlijming met kunstharsen vrij van roest en walshuid. 7.1

Arbeidsomstandigheden

Bij het aanbrengen van stekwapening kan een aantal risico’s ten aanzien van veiligheid en welzijn optreden. De lichamelijke belasting bij het boren van gaten is hoog bij het volledig handmatig boren, zowel met lucht als hardmetaal. Geheel of gedeeltelijk automatiseren kan een oplossing zijn. Een ander risico vormt kwartsstof. Niet alleen bij het boren van de gaten kunnen verhoogde concentraties van kwartsstof optreden, ook bij het schoon blazen van de gaten en het aanmaken van de mortels kan dit al het geval zijn. Vanaf januari 2001 moet men rekening houden met de bepalingen in de beleidsregels 4.18-3 en 4.18-4 omtrent blootstelling aan kristallijn, respirabel kwarts in de bouw. De grenswaarde voor kwartsstof bedraagt 0,075 mg per m3. Concreet betekent dit dat het seriematig droog boren van gaten zonder aanvullende maatregelen niet is toegestaan. Voor nadere informatie: zie Abomafoon 6.23. Bij het plaatsen van de stek en het boorgat op de capsule is het gebruik van oogbescherming wenselijk in verband met eventuele rondvliegende glassplinters. Ook bij het werken met kunstharsmortels kunnen risico’s optreden, zoals het vrijkomen van oplosmiddelen. Bij elke productinformatie wordt een veiligheidsinformatieblad bijgeleverd met de specifieke kenmerken van het product. 7.2

Schoonmaken

De stekken moeten voor de plaatsing in het boorgat ontdaan zijn van vuil en vet. Roest moet eveneens worden verwijderd. Bij het schoonblazen van de boorgaten met lucht kan het voorkomen dat een zeer dunne film olie zich op de oppervlakte van het boorgat afzet. Moderne compressors zijn in de regel voorzien van olieafscheiders, waarbij zich dit probleem niet meer voordoet. Op de productinformatie zal de leverancier veelal aanwijzigingen vermelden met het oog op schoonmaken van boorgaten en stekken. 7.3

De gietmethode

Bij de gietmethode kan men zowel cementgebonden als kunstharsmortels gebruiken. Men gebruikt deze methode vooral bij het maken van verticale boorgaten. Na het schoonmaken en eventueel droog maken van de gaten wordt de mortel in het gat gegoten. Vervolgens kan de stek in het gat worden geduwd. Hierbij moet erop gelet worden dat er voldoende mortel in het gat aanwezig is: als de stek op diepte zit moet de mortel tot buiten het boorgat komen. Deze methode wordt vooral toegepast bij het maken van opstortingen op een vloer, het maken van overlagingen en bij reparaties. Ook bij verticale betonvlakken is het mogelijk de gaten met mortel te vullen. Voorwaarde is dan wel dat het boorgat onder een neerwaartse helling wordt geboord: het hoogteverschil tussen begin en eind van het boorgat moet dan drie tot vier keer de boorgatdiameter bedragen.


7.4

Het capsulesysteem

De capsules zijn voorzien van twee compartimenten waarin de componenten in de juiste verhouding aanwezig zijn. Na het boren en reinigen van het gat wordt hierin de capsule geplaatst. $IEHHOGLQJ*OD]HQFDSVXOH

Afhankelijk van het gekozen systeem wordt het stekeind volgens de aanwijzing van de leverancier ingebracht. Daarbij wordt de glazen patroon gebroken en de inhoud intensief gemengd. De boorgatdiameter en de diepte van het gat zijn bij deze stekwapening gerelateerd aan de diameter van het anker. Hiervan mag men niet afwijken, omdat anders de menging van de componenten en de vulling van het gat niet optimaal geschieden. $IEHHOGLQJSURFHGXUHDDQEUHQJHQKRUL]RQWDOHVWHNPLGGHOVKDPHUFDSVXOH Boren gat met hardmetaal Boren gat met diamantboor Reinigen boorgat Controleren of de hars nog vloeibaar is Aanbrengen van de capsule(s) Plaatsen stek met “vuistje” Plaatsen stek met boorhamer Ingelijmde stek gereed 7.5

Injectiesystemen

Bij de toepassing van injectieankers wordt de mortel door een buisje helemaal achter in het boorgat ingebracht. Voordeel van deze methode is dat luchtinsluiting kan worden voorkomen.


7.6

Relatie diameter wapeningsstek/boorgat

In principe moet de dikte van het lijmmateriaal zo gering als mogelijk zijn. De maximale afmeting van het eventuele vulmateriaal speelt hierbij een belangrijke rol. In tabel 1 is voor de kendiameters van wapeningsstaal de diameter aangegeven van het boorgat. Let op dat de kendiameter een theoretische maat is: door de profilering is de uitwendige diameter iets groter dan de theoretische. Bij het knippen van staven wordt het einde van de staaf vervormd. Hierdoor kunnen problemen ontstaan bij het aanbrengen van de stekwapening. Het verdient de voorkeur om de stekwapening uit de staaf te zagen.

7.7

Grootste buitenmaat in mm 6 9 11 14 19 23 28 31 36 44

Aanbevolen boorgatdiameter in mm Raadpleeg hiervoor de betreffende productinformatie.

7DEHO Kendiameter staaf in mm 6 8 10 12 14 16 20 25 28 32 40 Weersinvloeden

Er zijn enkele systemen die bij temperaturen tot –40o Celsius toegepast kunnen worden. Bij deze temperatuur zal de verharding van de mortel zal uiteraard meer tijd kosten dan bij hogere temperaturen. Wel moet men erop letten dat zich geen ijs in de boorgaten bevindt. 7.8

Kwaliteitsborging

Hiervoor wordt verwezen naar de Nationale Beoordelingsrichtlijn BRL 0509. 7.9

Milieubelasting

Met betrekking tot het aspect van de arbeidsomstandigheden moet een gebruiker rekening houden met de risico’ s voor gezondheid en welzijn. We beschreven ze hiervoor in paragraaf 7.1. Daarnaast moet de gebruiker extra attent zijn op de milieuaspecten. Bij het niet volledig verbruiken van de aangemaakte hoeveelheid mortel dient men te bekijken of het restant, inclusief de verpakking, bij het reguliere afval mag worden afgevoerd. In veel gevallen dienen restanten als chemisch afval te worden aangemerkt; dan moeten ze ook als zodanig worden afgevoerd. Ook de lege patronen en kokers van mortelinjectiesystemen dienen op dit aspect van de afvalproblematiek kritisch te worden beoordeeld. N.B. Voor het veilig en verantwoord afvoeren van deze materialen adviseren wij om contact op te nemen met de arbeidsinspectie en/of de milieudienst in de regio.


3URHIQHPLQJHQ

In de voorgaande hoofdstukken is aangegeven dat de gladheid/ruwheid van de wand van het boorgat en de profilering van de staaf of stek van grote invloed zijn op de krachtsoverbrenging. Afhankelijk van het gekozen systeem en de daarbij behorende belastingswaarden en veiligheidsfactoren, moeten achteraf beproevingen worden uitgevoerd. Hiervoor zijn in de informatie van de leveranciers en de regelgeving de nodige gegevens opgenomen. Om de invloed van de wandoppervlakte en de profilering te onderzoeken zijn in het kader van het eerste rapport twee proeven uitgevoerd: - proef 1: gaten van verschillende diepten en oppervlakten, staven glad en geprofileerd; - proef 2: het verloop van de schuifspanning over de diepte van het gat. Van deze proeven volgt hierna een korte samenvatting. De resultaten van deze proeven moeten, gezien in het licht van de huidige “state of the art”, worden beschouwd als inzicht in het gedrag van de stekwapening. 8.1

Proef 1

In een funderingsblok van een kunstwerk zijn in totaal twaalf gaten, met een diameter van 38 mm, geboord. Acht gaten (series 1 en 2) zijn geboord met een luchtboor (hamerboor), vier gaten zijn geboord met diamant (serie 3). De diepte van de gaten per serie was achtereenvolgens 300, 500, 700 en 900 mm. In deze gaten werden staven verlijmd met een diameter van 26mm, kwaliteit FeP 835/1030. Voor serie 1 waren de staven glad en gestraald voor het inlijmen. De staven van de series 2 en 3 waren zogenaamde ' gewinde staven'en voor het inbrengen met de staalborstel ontroest. ' Gewinde'staven zijn staven met een opgewalste onderbroken schroefdraad. Dit type staaf behoort bij het voorspansysteem Dywidag en wordt in diverse diameters geleverd. Verdere gegevens: - epoxy gietmortel: druksterkte 95 N/mm2; treksterkte 41 N/mm2; E-mod. 9600 N/mm2 - beton: gewapend beton B 30; hoogovencement 340 kg/m3. De bezwijklasten bij het beproeven van de verbindingen zijn verzameld in tabel 2. 7DEHO Serie Staafvorm

Voorbehande- Boortype ling staaf

300

1

Glad

Gestraald

Hamer

500kN

2

Gewinde

Staalborstel

Hamer

587kN

587kN

587kN

Afschuiving staal/lijm 632kN** Vloeien staal

3

Gewinde

Staalborstel

Diamant

536kN

574kN

588kN

600kN

Diepte boorgat in mm 500 700 900 Bezwijkbelasting 450kN 500kN 500kN

Bezwijkvorm

Afschuiving staal/lijm Opmerking **: staal gebroken.

Conclusies van deze proef: Opvallend, vooral bij de eerste serie, is dat bij een glad aanhechtingsvlak de lengte van de verlijming geen rol meer speelt. Wanneer de maximale aanhechtingspanning wordt overschreden, schiet de verlijming over de volle lengte los. Bij de tweede serie wordt steeds de rekgrens van het staal bereikt. In één geval is doorgetrokken tot breuk van het staal. Ook bij de derde serie, de met diamant geboorde gaten, is de invloed van de lengte van de verlijming zeer gering.


8.2

Proef 2

Om enig inzicht in het verloop te krijgen van de aanhechtsterkte over de diepte van de verlijming is de volgende proef uitgevoerd. In een betonblok met een betonkwaliteit B 45 is een geprofileerd gat gespaard met een diameter 40/48mm en een lengte van 1000 mm. Hierin is een stalen buis gelijmd over een lengte van 950 mm. De diameter van de buis bedraagt 35/16 mm. Op de buis waren om de 100 mm rekstroken aangebracht, zodanig dat de eerste rekstrook 50 mm onder het betonoppervlak zat. In stappen van 20 kN is aan de buis getrokken, waarbij na iedere stap de belasting van de rekstroken is gemeten. De maximale trekkracht op de buis is 180 kN geweest; daarboven begon het staal te vloeien. Na het aanbrengen van de eerste belastingstrap van 20 kN was op de rekstroken 50, 150 en 250 mm diep een spanningstoename te meten. Na de tweede stap, 40 kN, was ook op 350 mm een spanningstoename te meten. De rest van de buis bleef spanningsloos en dit bleef zo tot en met de belasting van 180 kN. Latere metingen toonden aan dat er een herverdeling van de spanningen optreedt. De spanning bij de eerste rekstrook neemt wat af, terwijl de rekstrook op 450 mm diepte wat spanning aangeeft. De resterende 500 mm lengte van de buis blijft spanningsloos. Het diameterverschil tussen buis en gat in het beton was bij deze proef 5 mm, zodat de gemiddelde lijmlaagdikte 2,5 mm was. Daar in het samenspel van staal, lijm en beton de lijm het grootste vervormingsgedrag heeft, moet de lijmlaagdikte zo gering mogelijk gehouden worden. Uit de gemeten waarden van deze proef zijn de gemiddelde aanhechtingspanningen tussen staal en lijm berekend per afstand tussen de meetpunten. De waarden zijn opgenomen in tabel 3. In de tweede kolom zijn de waarden opgenomen van de gemiddelde aanhechtspanning bij een effectieve aanhechtlengte van 450 mm. De werkelijk optredende spanningen zijn een aantal malen groter dan de berekende gemiddelde waarde. 7DEHO Gemiddelde schuifspanning in N/mm2 over traject ..… - ….. mm Staafkracht Gem. sp. bij in kN Leff=450mm in N/mm2 0-50mm 50-150mm 150-250mm 250-350mm 350-450mm 19.62 39.24 59.86 78.48 98.10 117.72 137,34 156.96 176.58

0.40 0.80 1.19 1.58 1.98 2.38 2.78 3.17 3.57

1.34 3.21 4.73 6.68 8.73 8.02 7.31 7.49 6.77

0.89 1.56 2.32 2.72 3.21 4.81 6.42 7.13 8.25

0.15 0.26 0.47 0.78 1.14 1.44 1.84 2.67 3.42

0.07 0.11 0.14 0.18 0.21 0.28 0.43 0.57 0.78

-0.03 0.05 0.07 0.14 0.14 0.14 0.14 0.21

Conclusie van deze proef. Blijkbaar is de lengte van de lijmlas niet bepalend. Het bovenste deel zal het grootste aandeel in de krachtoverbrenging leveren. Hieruit volgt dus dat als de krachten echt diep in de bestaande constructie moeten worden overgebracht er dan maatregelen moeten worden getroffen om het eerste deel niet aan de betonconstructie te laten hechten. Het aanbrengen van bijvoorbeeld een krimpkous kan daarbij soulaas bieden.


.RVWHQDVSHFWHQ

De prijzen van de aan te brengen stekwapening zijn van veel factoren afhankelijk. Te denken valt onder meer aan: - het aantal stekken, - de richting van het boorgat (in een vloer, wand of plafond), - de diameter van het te boren gat (lucht, hardmetaal of diamant) en de boorgatdiepte, - aanwezigheid van wapening in de uit te breiden constructie en de vraag of deze wapening gespaard moet blijven, - droog (met eventueel stofafzuiging) of nat boren, - droog of nat verlijmen, - werkomstandigheden, - afvoer verpakkingsmaterialen. Het is daarom onmogelijk om richtprijzen te geven. In elke situatie zal over de prijs gepraat en onderhandeld moeten worden. Dat de door de constructeur te maken keuze een grote invloed heeft op de totaalprijs moge duidelijk zijn. Een goed overleg tussen constructeur en de uitvoering is daarom van groot belang.


&RQVWUXFWLHYHRYHUZHJLQJHQ Er zijn twee manieren om verlijmde stekken te berekenen, namelijk: - CUR-aanbeveling 25 “Korte ankers in beton; berekening en uitvoering (tweede herziene uitgave)”; - NEN 6720 Voorschriften Beton TGB 1990 (VBC 1995). Daarnaast is het van belang te weten welke eventuele aanvullende richtlijnen en/of bepalingen nog van toepassing zijn gesteld in het contract (bestek). Per geval kan men globaal bepalen welke berekeningsmethode men gaat toegepassen. Als vuistregel kan men aanhouden dat men de CUR 25 toepast bij een inboordiepte van kleiner of gelijk aan twintig maal de diameter; bij grotere inboordiepten gebruikt men de NEN 6720. Te allen tijde moet de betonconstructie worden gecontroleerd op de gewijzigde situatie. Bijvoorbeeld bij het verlijmen van stekken t.b.v. een nieuw te storten console aan een kolom, zal de kolom moeten worden gecontroleerd op het extra moment en normaalkracht. 10.1

CUR 25

In de CUR 25 wordt uitgegaan van ongewapend beton. Er wordt dus geen gebruik gemaakt van bestaande wapening die zich in het verlengde van de ingelijmde stek bevindt. Er is hier dus geen sprake van overlappingslassen met bestaande wapening, zoals omschreven in de toelichting van §9.8.1 van NEN 6720. In de gegeven berekeningsmethode is de capaciteit van de verlijmde staaf afhankelijk van: - betonkwaliteit, - rand- en hart op hart afstanden, - dikte van het betondeel, - inlijmdiepte, - staafdiameter en - bijbehorende uittrekcapaciteit opgegeven door de leverancier van de chemische verankeringen. 10.2

NEN 6720 (VBC)

De NEN 6720 gaat uit van gewapend beton. Er wordt een basisverankeringslengte gegeven die afhankelijk is van - betonkwaliteit, - staalkwaliteit, - staafdiameter, - dekking op de staaf en - profilering. Deze basisverankeringslengte mag in bepaalde gevallen gereduceerd worden.


%HVWHNVHQFRQWUDFWEHSDOLQJHQ 11.1

Besteksbepalingen

In het bestek kunnen naast de resultaatsverplichtingen ook voorwaarden worden opgenomen. Algemeen geldt dat voorzichtigheid geboden is bij het noemen van voorwaarden: ongewild kunnen systemen worden uitgesloten. Het verdient de voorkeur de krachten op te geven die door het complete ankerpatroon moet worden opgenomen. De aannemer zal de berekening, inclusief het bepalen van het toe te passen systeem, (laten) uitvoeren en het geheel in de vorm van een werkplan ter goedkeuring of ter acceptatie indienen bij de directie. Betreft het een D&C-contract, dan moet de aannemer in het kader van het ontwerp ook zelf de krachten bepalen. De volgende teksten moeten meer als een aandachtspunt worden gezien: a. Het systeem van inlijmen is: cementgebonden / kunstharsgebonden. b. De gaten t.b.v. de in te lijmen stekken boren met hardmetaal / lucht / diamant. c. Indien de stekwapening in het bestek wordt bepaald: d. De staalkwaliteit van de in te lijmen stekken is ..... e. Voor aantallen, plaatsing, inlijmdiepte en de daarbij behorende maattolerantie, zie tekening … … … … Indien de aannemer de stekwapening moet berekenen: f. De aannemer toont middels een berekening aan dat de inlijmdiepte van de stekken voldoet aan de eisen van dit bestek. De berekening moet worden uitgevoerd conform … … … … … … … … .. 11.2

Contractbepalingen

Voor de bepalingen voor het aannemen en opdragen van de werkzaamheden aan de onder(aan)nemer wordt verwezen naar de Nationale Beoordelingsrichtlijn BRL 0509.


/LWHUDWXXUOLMVW Stubeco-publicatie nr 3: ,QJHOLMPGHVWDYHQDOVVWHNZDSHQLQJ NEN 6720: 9RRUVFKULIWHQ%HWRQ7*%9%& CUR-aanbeveling nr 25: .RUWHDQNHUVLQEHWRQEHUHNHQLQJHQXLWYRHULQJ. BRL 0509, 1DWLRQDOHEHRRUGHOLQJVULFKWOLMQYRRUKHW.202SURFHVFHUWLILFDDWYRRUKHWDDQEUHQJHQYDQ FRQVWUXFWLHYHDQNHUVLQYHUKDUGHEHWRQFRQVWUXFWLHVXLWJDYH.,:$195LMVZLMN Arbo Informatieblad nr 6: :HUNHQPHWNDQNHUYHUZHNNHQGHVWRIIHQHQSURFHVVHQ. Abomafoon nr 6.23: .ZDUWV


%LMODJHQ

Krimparme cementgebonden gietmortel

Kunsthars tweecomponenteninjectie

Kunsthars tweecomponentencapsules

Aandachtspunt: raadpleeg altijd de productinformatie van de leverancier!!!

Kunsthars gietmortel

2YHU]LFKWV\VWHPHQHQPRJHOLMNKHGHQ

Droog boorgat

++

++

++

--

Vochtig boorgat

+/-

++

+/-

++

Boorgat vol water

--

+/-

--

+/-

Boren met diamant

+/-

++

+/-

++

Boren met hardmetaal

++

++

++

++

Boren met lucht

++

++

++

++

Verlijmen in bovenzijde constructiedeel

++

++

++

++

Verlijmen in zijkant constructiedeel

++

++

++

+/-

Verlijmen in onderzijde constructiedeel

--

++

+/-

--

Verklaring van de tekens: ++ zeer geschikt +/- minder geschikt, productafhankelijk - - niet geschikt


Stubeco Studiecel B 06 Ingelijmde staven als stekwapening. Versie 1.0

Recommend Documents