4 minute read
ROBUUSTE STAALCONSTRUCTIES: (G)EEN EVIDENTIE
Staalbouw zit in de lift. De veelzijdigheid en duurzaamheid van stalen constructies maken dat ze almaar meer worden gebruikt in zowel commerciële als residentiële gebouwen. Tegelijk zijn er ook nieuwe Europese regels in de maak voor de stabiliteit van bouwconstructies waarbij sterk gefocust wordt op robuustheid. Over de nieuwe regelgeving en de gevolgen ervan vond op 17 april een forumavond plaats op Campus De Nayer.
De eerste forumavond van de recent geïnstalleerde Stuurgroep Alumni Ingenieurs KU Leuven-Campus De Nayer was een schot in de roos. Coördinator prof. Nico Lambert en zijn team verwelkomden ruim 70 afgestudeerden en geïnteresseerden uit kleine en middelgrote bouwbedrijven maar ook uit grote spelers als Jan de Nul, DEME, Tractebel en Arcelor Mittal voor een paar verhelderende lezingen en een bezoek aan het laboratorium Bouwkunde.
Prof. Tom Molkens, hoofd van de opleiding Bouwkunde, beet de spits af. Als lid van de selecte werkgroep van vijf experten die de nieuwe Ecoregels opstellen, was hij de geknipte persoon om het publiek te introduceren in het thema van de avond.
Onverwacht
In de bouwkunde heeft het begrip ‘robuustheid’ een specifieke betekenis. Het verwijs niet naar het gebruik van extra veel materiaal, grootte of zwaarte maar wel naar het vermogen van een constructie om weerstand te bieden aan onvoorzienbare gebeurtenissen zonder schade op te lopen in een mate die niet in verhouding staat tot de oorzaak. “Het aspect ‘onvoorzienbaar’ is in deze context erg belangrijk”, aldus prof. Molkens. “Daarin schuilt precies het verschil tussen robuustheid en betrouwbaarheid. Bij betrouwbaarheid gaat het om de mate waarin men kan vertrouwen dat een constructie kan weerstaan aan te verwachten belastingen tijdens de levensduur. Van sporthallen of concertzalen is bekend dat er veel mensen over de vloer komen, dus moeten de veiligheidscoëfficiënten daarop berekend zijn. Hetzelfde geldt voor de belastingsfactoren van verkeersbruggen. Onder de robuustheidsregels vallen gebeurtenissen zoals brand, ontploffingen, impact onverwachte stootbelastingen, enz. Schade ten gevolge van terroristische aanslagen komt niet in aanmerking. De instorting van de WTC-torens in New York in 1991 kan bijgevolg niet aan een gebrekkige robuustheid van de constructies toegeschreven worden.”
De nieuwe Eurocodes zijn van toepassing in buitengewone ontwerpsituaties. Daarbij wordt een onderscheid gemaakt tussen strategieën gebaseerd op enerzijds bekende en anderzijds onbekende belastingen. In eerste geval kan de constructie expliciet ontworpen worden om deze belasting te weerstaan, te reduceren of zelfs te voorkomen. In het tweede geval komt het erop aan om de onvermijdelijke schade zoveel mogelijk te beperken.
Tweede draagweg
Hoe in geval van onbekende belasting de schade beperkt kan worden, werd toegelicht door Marc Van Hout, Technical Manager bij de Seco Group. Hij zette drie methoden op een rijtje.
Een veelbeproefde methode is die van de tweede draagweg. Wat gebeurt er wanneer een kolom, een verband of een ligger het begeeft ten gevolge van een brand, explosie of aanrijding?
Daar kun je op anticiperen door bijvoorbeeld de verbanden te ontdubbelen zodat bij het wegvallen van een ervan de belasting kan worden overgenomen door de resterende. Trekbanden in balken en vloeren kunnen eveneens voor zo’n tweede draagvlak zorgen.
Wanneer een tweede draagvlak niet haalbaar is, kan geopteerd worden voor zogenaamde ‘key elements’. Dat is een constructieonderdeel dat bij verwijdering of falen een grote instorting tot gevolg heeft. Zulke sleutelelementen kunnen dan gedimensioneerd worden op extra zware belastingen.
Gevolgschade
De enige methode waarmee de structurele robuustheid kan worden beoordeeld is volgens Marc Van Hout de ‘notional removal method’. “Onderdelen van een constructie worden op hypothetische wijze verwijderd en de gevolgschade wordt in kaart gebracht. Dat laat toe oplossingen te bedenken om de hoeveelheid ‘aanvaardbare’ schade te beperken. De designer kan er dan voor kiezen om de constructie zodanig te ontwerpen dat in geval van het bezwijken van een element de stabiliteit van het hele complex niet in gevaar komt.” In de praktijk is het evenwel niet mogelijk om dat van elk element in een constructie na te gaan. Daarom wordt gewerkt met een steekproef van elementen of worden een of meerdere onderdelen verwijderd. De resterende elementen moeten dan in staat zijn de spanning op te vangen om te voldoen aan de minimale eisen.
Na de lezingen brachten de deelnemers een bezoek aan het laboratorium Bouwkunde. Daar gaven prof. Molkens en zijn collega’s tekst en uitleg over de lopende onderzoeksprojecten in samenwerking met Infosteel. De meeste aandacht ging naar de proefopstellingen waarin de impact van de nieuwe Eurocodes op het ontwerpen van staalconstructies gemeten wordt.
Yves Persoons
