Samenvatting

1.1 HET AFSTUDEERONDERZOEK De onderzoeksopdracht voor het afstuderen is: • Onderzoek middels een levensloop analyse hoe het ontwerp van waterdichte ondergrondse betonvloeren verbeterd kan worden. Voor dit onderzoek is een beschrijving gemaakt van het ontwerpen en het berekenen van waterdichtheid in ondergrondse betonvloeren. Waterdichte ondergrondse beton vloeren maken deel uit van ondergrondse constructies. In het onderzoek wordt onderzocht wat men onder waterdichtheid in dit verband verstaat. In de gebruiksfase zal de vloer waterdicht moeten zijn. Daarom is gekozen voor een levensloop analyse die nagaat hoe ontwerp, uitvoering en gebruik de waterdichtheid beïnvloeden. Hiervoor is het nodig om een omschrijving te ontwikkelen van het begrip waterdichtheid van betonvloeren. Ook wordt duidelijk hoe de bouwmethode, de constructieve berekeningen, de uitvoering en het gebruik de waterdichtheid bepalen. Dit onderzoek wordt gedaan aan de hand van gegevens uit de vakliteratuur en enige praktische inzichten uit de ontwerppraktijk van Van Rossum. 1.1.1 BESCHRIJVING VAN ONTWERP EN BEREKENING VAN WATERDICHTE BETONVLOEREN Eerst is onderzocht welke invloed de bouwmethode heeft op het ontwerpen van waterdichte vloeren. Vervolgens is onderzocht welke berekeningen en factoren in een ondergrondse betonvloer de waterdichtheid kunnen vergroten. 1.1.1.1 Bouwmethoden voor ondergrondse constructies Er zijn 8 bouwmethoden onderzocht die toegepast kunnen worden voor bouwkundige ondergrondse constructies. Ze worden onderling vergeleken op wijze van uitvoering, kosten, risico en het waterdicht uitvoeren van de vloer. De uitkomsten van deze vergelijking zijn geordend in een matrix. (zie bijlage 1.1) Wanneer alleen gekeken wordt naar de invloed van een bouwmethode op het waterdicht uitvoeren van de betonvloer is er een duidelijke conclusie. De grootste kans op een goede uitvoering van de vloer is wanneer deze ‘in den droge’ wordt gemaakt. Bij bouwmethoden waarbij gebruik wordt gemaakt van het injecteren van een afsluitende laag of waarbij onderwaterbeton wordt toegepast is de kans op een waterdichte vloer kleiner. 1.1.1.2 Ontwerpfactoren en berekeningen voor waterdichte betonvloeren .. Ontwerpfactoren • Eisen Uit de eisen voor het ontwerpen van waterdichte vloeren blijkt dat een constructie waterdicht is wanneer er geen lekkage door convectie optreedt. Het water kan door de constructie stromen als gevolg van doorgaande scheurvorming. Dit moet dus voorkomen worden. Indien er wel doorgaande scheuren ontstaan zal de scheurwijdte kleiner moeten blijven dan de waarde van wcrit. (critische scheurwaarde). Afstudeerverslag Jaap Grievink De waterdichtheid van betonvloeren in ondergrondse constructies. 7 / 91 “Ontwerp vanuit een levensloopanalyse” Er zijn verschillende factoren die de waterdichtheid van betonvloeren beïnvloeden. In het onderzoek wordt vergeleken hoe de factoren het best toegepast kunnen worden voor het ontwerpen van waterdichte vloeren. De uitkomsten van dit onderzoek zijn geordend in een matrix (bijlage 1.2) Hieronder wordt kort een toelichting gegeven. • Vorm De hoogte van een vloer kan door een constructeur aangepast worden. Een dunne vloer is goed voor de waterdichtheid van betonvloeren. • Betonsamenstelling De kans op scheuring is kleiner wanneer verkorting door krimp zoveel mogelijk beperkt wordt. Hierin speelt de betonsamenstelling een grote rol. Factoren als het cementgehalte, de betonsterkteklasse en de watercementfactor kunnen aangepast worden ten goede van het beperken van krimp. • Wapening Mochten ondanks een krimparme betonsamenstelling toch doorgaande scheuren ontstaan zal het staal de scheurwijdte beperkt moeten houden. De kenmiddellijn en staafafstand kunnen aangepast worden voor het beheersen van de scheurwijdte en voor de optimale verdeling van het ontstane scheurpatroon. • Dilataties Een dilatatie in de vloer kan verkorting als gevolg van krimp opvangen. Helaas is een slecht uitgevoerde of beschadigde dilatatie slechter voor de waterdichtheid dan een doorgaande scheur waarvan de wijdte beperkt wordt. Hierdoor wordt het dilatatievrij construeren van een waterdichte betonvloer aanbevolen. • Nabewerking De eerste krimp zal optreden in de toplagen van de vloer. Door het uittreden van water met een goede nabewerking tegen te gaan kan scheurvorming in deze toplagen worden tegengewerkt. .. Scheurwijdteberekening Bij de berekening van de scheurwijdte wordt onderscheid gemaakt tussen een voltooid en een onvoltooid scheurpatroon en tussen een dikwandige en een gewone gewapend betonconstructie. Voor beide patronen en beide dikten bestaat een rekenmethode om te controleren of de op sterkte berekende wapening voldoet voor het beperken van de scheurwijdte. Indien blijkt dat de scheurwijdteberekening meer wapening adviseert dan de sterkteberekening kan dit advies overgenomen worden. Het verdient echter de aanbeveling om in eerste instantie meer aandacht, en eventueel ook geld, te besteden aan een krimpvrij betonmengsel en een goede uitvoering dan aan het extra toepassen van wapening. Afstudeerverslag Jaap Grievink De waterdichtheid van betonvloeren in ondergrondse constructies. 8 / 91 “Ontwerp vanuit een levensloopanalyse” 1.1.2 UITVOERINGS- EN GEBRUIKSFASE VAN WATERDICHTE ONDERGRONDSE BETONVLOER Aan de hand van de analyse van de tweede en derde fase van de levensloop, namelijk de uitvoering en het gebruik, wordt onderzocht wat de wederzijdse invloed is tussen ontwerp en uitvoering en tussen ontwerp en gebruik. .. Uitvoeringsfase In de matrix met de factoren die de waterdichtheid van een betonvloer beïnvloeden is ook een kolom opgenomen waarin de factoren bekeken worden vanuit het uitvoeringsperspectief. (bijlage 1.2) Hieruit kunnen de volgende conclusies getrokken worden. De factoren van de betonsamenstelling die voor het ontwerp in het voordeel van de waterdichtheid uitvallen kunnen in de uitvoering juist de tegenovergestelde uitwerking hebben. De schoen wringt voornamelijk op het gebied van de verwerkbaarheid van het beton. Een in ontwerp bedachte betonmortel met lage krimp is lastig verwerkbaar en maakt de uitvoering dus moeilijk. Het toepassen van plastificeerder kan de verwerkbaarheid verbeteren, maar maakt het mengsel duurder. Dit leidt tot de volgende kolom in de matrix: de kosten. Iets toevoegen aan of het aanpassen van een standaard betonmengsel brengt extra kosten met zich mee. Een betonsamenstelling met lage krimp zal dus ook duurder zijn vanwege de aanpassingen aan de mortel. Voor de verwerkelijking van een waterdichte betonvloer moeten fouten in de uitvoering worden voorkomen. Daarvoor is een duidelijke communicatie tussen constructeur en uitvoerder van groot belang. Een van de belangrijkste communicatiemiddelen in een bouwproces is het bestek. Hierin worden de verantwoordelijkheden van ontwerper en uitvoerder vastgelegd. Vaak wordt ruimte overgelaten aan de uitvoerder om een aantal factoren zelf te bepalen. Het gaat hier om factoren waarmee de kans op waterdichtheid in de vloer vergroot zou kunnen worden. Wanneer de uitvoerder of zijn betonleverancier niet de kennis in huis hebben om deze factoren goed toe te passen wordt geadviseerd dat de constructeur het initiatief neemt om zijn kennis met de uitvoerder en de betonleverancier te delen. Hiermee kan de kwaliteit van het eindproduct worden vergroot. .. Gebruiksfase In de gebruiksfase moet de waterdichtheid gehandhaafd worden. Door eventueel ontstane scheuren te repareren wordt het water buiten gehouden. Het ontwerp heeft dus wel invloed de waterdichtheid in de gebruiksfase, maar de gebruiksfase levert in principe geen nieuwe randvoorwaarden op voor het ontwerp. Afstudeerverslag Jaap Grievink De waterdichtheid van betonvloeren in ondergrondse constructies. 9 / 91 “Ontwerp vanuit een levensloopanalyse” 1.2 CONCLUSIE Het onderzoek heeft een aantal concrete punten naar voren gebracht die in de ontwerpfase de waterdichtheid van een ondergrondse betonvloer kunnen verbeteren Uit het onderzoek naar het ontwerpen en berekenen van waterdichte ondergrondse betonvloeren zijn de volgende punten naar voren gekomen: 1. Kies voor bouwmethoden waarbij de betonvloer ‘in den droge’ wordt gerealiseerd. 2. Kies voor een krimpvrij betonmengsel dat toch goed verwerkbaar is. 3. Probeer dilataties in de vloer te vermijden. 4. Zorg voor een goede nabewerking van de vloer. Uit de analyse naar de twee overige onderdelen van de levensloop van een ondergrondse betonvloer, de uitvoerings- en gebruiksfase, komen de volgende twee aanbevelingen ter verbetering van het ontwerp: 1. Een goede kenniscommunicatie tussen uitvoerder, betonleverancier en constructeur. Een sterke verbetering kan gehaald worden in het delen van kennis tussen de partijen die verantwoordelijk zijn voor de waterdichtheid van de ondergrondse betonvloer. 2. De uitkomst van de scheurwijdteberekening. Uit de analyse wordt duidelijk dat het toepassen van een goed verwerkbaar, maar toch krimpvrij beton van groot belang is om scheurvorming tegen te gaan. Uit de scheurwijdteberekening kan een hoger wapeningspercentage volgen dan uit de sterkteberekening. Het overnemen van die waarde betekend meer wapening in de vloer die het verwerken van het beton kan bemoeilijken. Daarom wordt aanbevolen om in eerste instantie aandacht (en geld) te besteden aan een goede betonsamenstelling en een goede uitvoering van de vloer. Daarna kan gekeken worden of er ruimte is, zowel financieel als in de uitvoering, om de extra wapening toe te passen. Op sommige andere punten zou verder onderzoek kunnen worden verricht. • Economische kosten reduceren Bij ieder project zal getracht worden de economische kosten over de hele levensloop van een object te minimaliseren. In verder onderzoek zou gekeken kunnen worden naar andere vormen van ontwerp van een ondergrondse betonvloer, waarbij verlaging van investeringskosten in de ontwerpen bouwfase worden afgewogen tegen de te verwachten hogere onderhoudskosten in de gebruiksfase. Hierbij zou uitgegaan kunnen worden van gecontroleerde lekkage of periodieke reparatie. • Toegepaste normen In dit onderzoek is uitgegaan van de normen van het Nederlands Normalisatie instituut (NEN). Vanaf 1 juni 2005 zal in Nederland de euronorm NEN-EN 206 verplicht worden. Dit betekent dat drie maanden daarna alle bestekken met gebruik van deze norm opgesteld moeten worden. Het is interessant om te onderzoeken waaraan een waterdichte vloer dan moet voldoen.