Staalvezels wapenen betonvloer op palen

De bouw van het nieuwe distributiecentrum voor de sanitaire groep Van Marcke op het industrieterrein LAR-Zuid in Rekkem is één van de grootste projecten in zijn soort in België over de jongste jaren. Enkele cijfers: 40.320 m² vloeren op palen, 5.215 funderingspalen onder de vloer, 8.257 m³ beton, 260 ton Dramix 5D 65/60 BG en 24 ton Dramix 4D 65/60 BG. Alles gebeurde in 29 stortfases. Voor de vloer op palen, een zone van ongeveer 40.000 m², werd geen traditionele netwapening gebruikt, maar Dramix 5D-staalvezels van Bekaert. “Door de combinatie van een ultrahoge treksterkte (2.200 N/mm²), een perfecte verankering en een zeer ductiele staaldraad (meer dan 6% verlenging voor breuk) wordt een ‘bending hardening’ gedrag bekomen. Dit wil zeggen dat wanneer een buigtest wordt uitgevoerd, na het ontstaan van de eerste scheur een kracht kan opgenomen worden die groter is dan de kracht die nodig is voor het vormen van deze eerste scheur. Dit is een groot verschil met het gedrag van klassiek staalvezelbeton, waarbij er een zekere terugval is van de opneembare kracht nadat de initiële scheursterkte is bereikt. Uiteindelijk is dit de reden waarom 5D-staalvezels uiterst geschikt zijn voor het uitvoeren van ‘fiber only’ oplossingen in constructieve applicaties”, meldt Ben Vanheuverzwijn, sales engineer Dramix bij Bekaert.

Test

De reden waarom een hoge treksterkte en verlengingscapaciteit van de draad nodig zijn, kan uitgelegd worden door te kijken naar een pull-out-test van één enkele vezel. “In deze test wordt een axiale trekkracht aangebracht op een staalvezel die aan één kant ingebed is in beton. Dit simuleert de manier waarop de staalvezels een scheur overbruggen in een betonnen element. Door de dubbele eindhaak hebben de 5D-staalvezels een perfecte verankering in het beton. Dit betekent dat de eindhaak zelf niet vervormt tijdens de pull-out-test, wat een groot verschil is met andere types staalvezels. Als gevolg hiervan worden scheuren overbrugd door de verlenging van de draad van de staalvezels. Een betonvloer zonder netwapening biedt heel wat voordelen. Zo kan bijvoorbeeld veel gemakkelijker gewerkt worden met een ‘laser screed’. Deze lasergestuurde machine werkt het beton af op de gewenste dikte door middel van een uitschuifbare arm. Een machinale afwerking en het feit dat op voorhand geen netwapening moet geplaatst te worden, zorgen ervoor dat de werken zeer vlug vorderen met een minimum aan arbeiders op de bouwwerf. Dit leidt tot een zeer hoge efficiëntie bij het storten”, verklaart Vanheuverzwijn. 

Voegarme uitvoering

De ontwerpers kozen voor een zogenaamde voegarme uitvoering voor dit project. Dit wil zeggen dat de betonvloer wordt uitgevoerd in grote panelen, gescheiden door een lastoverdrachtsprofiel. Binnen deze panelen is de vloer niet meer ingezaagd met krimpvoegen. “Het grote voordeel van dit concept is dat heftrucks niet elke paar meter over een zaagsnede rijden, wat telkens een kleine schok geeft. Voegarme vloeren verhogen daarom niet alleen het rijcomfort, ze reduceren ook het onderhoud aan heftrucks en maken komaf met zaagsnedes die door het intensieve heen en weer rijden uitbrokkelen.
Het ontwerp van een betonvloer hangt af van de gewenste belastingscapaciteit. In het nieuwe distributiecentrum van Van Marcke worden rekken geplaatst met pootlasten tot tien ton. Deze rekken worden geplaatst in een rug-aan-rugopstelling, met een gangbreedte tussen de rekken variërend van 2,05 tot 3,5 m afhankelijk van de zone in het gebouw. In het eerste geval spreekt men ook van een ‘smallegangenmagazijn’. Daarnaast werd eveneens rekening gehouden met heftrucks met een maximale aslast van 6 ton”, oppert Vanheuverzwijn.

Palen

Bij het Van Marckeproject werd gekozen voor een vloer op palen. Er werd gebruik gemaakt van palen met diameter van 34 cm die geplaatst werden in een raster van 2,9 bij 2,9 m. De palen werden afgewerkt op 70 cm onder de betonvloer. “Tussen de paalkoppen en de onderkant van de betonvloer werd een laag goed verdichte steenslag aangebracht, die het mogelijk maakte om te rekenen op een zekere spreiding van de lasten doorheen deze laag. Het grote voordeel is dat zo gerekend kon worden met een grotere fictieve paalkop dan de werkelijke paaldiameter van 34 cm, wat een gunstig effect heeft op de dikte van de plaat. Een cruciale factor voor een kostenefficiënte oplossing is het samenspel tussen de funderingspalen en de vloer. Als de palen verder uit elkaar worden geplaatst, zijn er minder palen nodig maar moet de vloer daarentegen wel dikker zijn. Worden de palen echter dichter geplaatst, zijn er wel meer palen nodig, maar kan de vloer dunner. Ook de diameter van de palen speelt een belangrijke rol in het finale kostenplaatje. Zo hebben palen met een grotere diameter of zelfs een verbrede paalkop een positieve invloed op de dikte van de vloer en dus op de hoeveelheid beton. Om de ondermomenten in de randvelden, de zone tussen de laatste twee palenrijen aan de rand van de plaat of aan een lastoverdrachtsprofiel, te reduceren, werden de paalafstanden tussen de laatste twee palenrijen gereduceerd tot 60 tot 80% van de rastermaat. Daardoor was het niet nodig om de plaat dikker te maken of lokaal een netwapening te plaatsen,” stelt Vanheuverzwijn vast.

Diktes

De vloer op palen werd uiteindelijk uitgevoerd met twee verschillende diktes: een zone met een dikte van 21,5 cm en een zone met een dikte van 19 cm. “Deze eerste zone is waar de rekken met smalle gangen worden geplaatst. Voor beide zones werd een dosering van 30 kg/m³ aangehouden, resulterend in een momentcapaciteit van respectievelijk 30,07 en 23,49 kNm/m in uiterste grenstoestand. Voor een vloer op palen is ook het ponseffect een belangrijk gegeven. Pons is een mechanisme waarbij de vloer faalt door lokale hoge afschuifspanning ter plaatse van de palen. De toevoeging van staalvezels verhoogt de opneembare afschuifspanning ten opzichte van ongewapend beton. Het ponsmechanisme werd gecontroleerd op basis van de CUR 111. Aangezien de palen werden afgewerkt op 70 cm onder de betonvloer, wat leidde tot een grotere fictieve paalkop, was pons geen maatgevende factor in het ontwerp”, besluit Vanheuverzwijn.