In dit hoofdstuk wordt op verschillende plaatsen de rol van de verschillende betrokkenen aangegeven. De diversiteit van belangen en de gevolgen die sommige beslissingen met zich brengen, vereist een planmatig omgaan met risico’s. Bevindingen uit de risicoanalyse zoals in paragraaf 1.1.5 is aangegeven, moet de constructeur van hulpconstructies in zijn aanpak en informatie-uitwisseling opnemen.
Hoewel de berekeningen in veel gevallen niet bijzonder complex zijn, is het van groot belang de goede belastingssituatie, het krachtenspel in het te beoordelen constructiedeel en de invloed op gerealiseerde constructiedelen, juist te benaderen. De risico’s betreffen de constructieve uitgangspunten, uitvoeringstechnische (o.a. faseringen) en logistieke uitgangspunten, de juiste berekeningsmethodiek, een uitvoeringsmethode die in overeenstemming met de berekening is en toepassing van materialen die uit berekening en tekening volgen.
Veel fouten met bijbehorende faalkosten ontstaan door onvoldoende afstemming. Vroegtijdige inschakeling van deskundigheid, die is gebaseerd op de combinatie van theoretische kennis, uitvoeringservaring en creativiteit, verhoogt de kans op een beheerste, efficiënte en veilige uitvoering van hulpconstructies.

Klimaatklasse
Een klasse uit de klassenindeling waarmee de invloed van het vochtgehalte en de temperatuur op de materiaaleigenschappen wordt weergegeven.

Sterktemodificatiefactor (k_mod)
Factor waarmee de invloed van de belastingduurklasse en/of de klimaatklasse op de betreffende materiaaleigenschap in rekening wordt gebracht.

Representatieve waarde
Getalswaarde van een belasting, waarbij de veronderstelde onderschrijdingskans 5% bedraagt wanneer de toetsing betrekking heeft op de uiterste grenstoestand, of waarbij de veronderstelde onderschrijdingskans 50% bedraagt wanneer de toetsing betrekking heeft op de bruikbaarheidsgrenstoestand.

Representatieve waarde van de belasting
Voorgeschreven basisbelasting waaruit met behulp van de belastingfactor een rekenwaarde voor de belasting wordt bepaald.

Rekenwaarde van de belasting
Getalswaarde van een belasting die bij de toetsing van een constructie moet worden aangehouden, en die wordt bepaald door de karakteristieke waarde te vermenigvuldigen met een modificatiefactor en een partiële belastingfactor.

F_d = γ_f * F_rep = γ_f * ψ * F_kar

Formule 6.1a en 6.1b

Sterkteklasse
Voor hout: een klasse waarin een partij hout, gelamineerd hout of houtachtig plaatmateriaal op basis van de mechanische eigenschappen wordt ingedeeld.

Rekenwaarde van de materiaaleigenschappen
Getalswaarde van een materiaal die bij de toetsing van een constructie moet worden aangehouden, en die wordt bepaald door de karakteristieke waarde te vermenigvuldigen met een modificatiefactor en te delen door een materiaalfactor.

X_d = η * X_k / γ_m

Materiaalfactor (γ_m)
Factor waardoor de karakteristieke materiaaleigenschappen moeten worden gedeeld om de rekenwaarde van de materiaaleigenschappen te bepalen.

Formule 6.3

Partiële belastingfactor (γ_f;g ; γ_f;q)
Factor waarmee de representatieve belasting moet worden vermenigvuldigd om de rekenwaarde voor de belasting te bepalen.

Grenstoestand
Toestand waarbij het effect van de belastingen en de respons van de constructie de gestelde eisen juist niet overschrijden.

Uiterste grenstoestand
Grenstoestand die wordt gebruikt bij de toetsing aan de eisen ten aanzien van sterkte en stabiliteit.

Bruikbaarheidsgrenstoestand
Grenstoestand die wordt gebruikt bij de toetsing aan de eisen voor gebruik.

Toelaatbare waarde
Waarde voor de materiaaleigenschappen waarbij alle veiligheidsfactoren in de betreffende materiaaleigenschap zijn verwerkt. Deze term kwam voor in de TGB 1972, maar wordt niet meer gehanteerd. Zie ook 1.2.3.

Terminologie voor hulpconstructieonderdelen
De benamingen van onderdelen van veel voorkomende hulpconstructies, zijn gegeven in figuur 1.1. Hierbij is uitgegaan van een ondersteuning van een civiel kunstwerk. In de woning- en utiliteitsbouw is de profilering lichter en kennen we veel meer systemen, maar hebben de basisonderdelen dezelfde benaming.

1.1 Opbouw hulpconstructie van een civiel kunstwerk

Over het algemeen worden hulpconstructies overwegend statisch belast en hiervoor gelden de rekenregels uit Europese normbladen.
Enkele belangrijke en veel toepaste NEN-EN normbladen zijn:

• NEN-EN 1990 “Grondslagen van het constructief ontwerp”.
• NEN-EN 1991-1 “Belastingen op constructies;” Deel 1-1; Algemene belastingen – Volumieke gewichten, eigen gewicht en opgelegde belastingen voor gebouwen. Deel 1-6; Algemene belastingen – Belastingen tijdens de uitvoering.
• NEN-EN 1991-2 “Verkeersbelasting op bruggen”.
• NEN-EN 1992 “Ontwerp en berekening van betonconstructies”.
• NEN-EN 1993 “Ontwerp en berekening van staalconstructies”.
• NEN-EN 1995 “Ontwerp en berekening van houtconstructies”.
• NEN-EN 1997 (NEN 9997-1) “Geotechnisch ontwerp”.
• NEN-EN 1999 “Ontwerp en berekening van aluminiumconstructies”.

Bovenstaande normen moeten worden gelezen inclusief de vigerende correctiebladen en bijbehorende Nationale Bijlage.

Door het tijdelijke karakter van de belasting op hulpconstructies, de bijzondere belastingsituaties, het veelvuldig gebruik van gebruikt materiaal en het feit dat de meeste constructies ‘gestapeld’ zijn, is inzicht in het gedrag van de constructie tijdens de verschillende bouwfasen van groot belang. Mede door het ontbreken van veel grenswaarden van systeemmateriaal wordt veelal gerekend met de elasticiteitstheorie.
Vaak worden door systeemleveranciers ‘toelaatbare belastingen’ (= “safe working load” – EN-13377 “Prefabricated timber formwork beams”) opgegeven. Hiermee bepaalt de leverancier in feite de veiligheid in de constructie, terwijl de constructeur daarvoor verantwoordelijk is. Het is van groot belang dat de constructeur de uitgangspunten kent die aan de opgegeven waarden ten grondslag liggen, zodat hij op de juiste wijze de Eurocode kan toepassen.

In de loop van de tijd hebben enkele grote opdrachtgevers eigen richtlijnen opgesteld. Richtlijnen die vooral zijn ontwikkeld uit het oogpunt van veiligheid en een zo groot mogelijke garantie op een uitvoering die voldoet aan de bestekseisen. Als deze richtlijnen van toepassing worden verklaard, moet de aannemer en dus ook de constructeur van het hulpwerk daarmee rekening houden. De aannemer blijft in alle gevallen verantwoordelijk voor een veilige constructie.

Omdat veel functionarissen betrokken zijn bij de uitvoering van een project en de invloed die hulpwerken daarop hebben, is een goede informatie-uitwisseling van groot belang. Iedere betrokkene moet met de beschikbare informatie in staat zijn de verantwoordelijkheid te dragen die bij zijn rol hoort.
Berekeningen moeten voldoende zijn omschreven, de input moet kunnen leiden tot de vaststelling of alle uitgangspunten zijn verwerkt, de output moet conclusies kunnen opleveren waarmee eisen kunnen worden geverifieerd en gevalideerd.

Betrokkenen die belang hebben bij de uitvoering van hulpconstructies, zijn:

• de opdrachtgever die eindverantwoordelijk is voor de persoonlijke veiligheid bij het object;
• de hoofdconstructeur die verantwoordelijk is voor de veiligheid van de betonconstructie;
• de constructeur van de hulpconstructies die verantwoordelijk is voor berekeningen en tekeningen die voldoen aan eisen uit het contract en de normen, die inzichtelijk zijn en die leiden tot een betonconstructie die voldoet aan besteks- / contracteisen;
• de tekenaar van de hulpconstructies die verantwoordelijk is voor het op tekening aangeven van de juiste informatie bij uitgewerkte detailleringen;
• het bouwplaatspersoneel dat verantwoordelijk is voor een beheerste en controleerbare uitvoering;
• de werkvoorbereider/coördinator die verantwoordelijkheid draagt voor de juiste voorbereiding van de hulpconstructies en zorgdraagt voor coördinatie en voldoende informatie-uitwisseling tussen alle betrokkenen. Aan de hand van opgestelde keuringsplannen levert hij zijn bijdrage aan een beheerste kwaliteitsborging.

De constructeur van de hulpconstructies, de tekenaar en de werkvoorbereider zijn de functionarissen die met hun actieve rol bepalend zijn bij het ontwerp van de hulpconstructies. Door zich deze rol te realiseren en daarmee actief om te gaan, ontstaat de informatie-uitwisseling die voor hulpconstructies noodzakelijk is.

Kwaliteit, arbeidsomstandigheden en milieu (zie ook paragraaf 1.6) houden nauw verband met elkaar. Door kwaliteitsomschrijvingen te koppelen aan gewenste arbeidsomstandigheden ontstaat een beheersbare en controleerbare uitvoering. De kans op afwijkingen en onvoorziene situaties is dan minimaal. Hetzelfde geldt voor milieumaatregelen: rekening houden met milieu brengt ook een bewust omgaan met arbeidsomstandigheden en kwaliteit met zich.
Hulpconstructies die bezwijken hebben vaak menselijk leed, economische schade en vertraging tot gevolg. Bovendien wordt het milieu aangetast als nog niet verharde specie moet worden verwijderd en men deze met water verdunt en wegspoelt.

De veiligheid van hulpconstructies moet worden gewaarborgd. Er kunnen zich vele omstandigheden voordoen die tot onveilige arbeidsomstandigheden kunnen leiden. Een V&G -plan helpt mee om calamiteiten te voorkomen en levert daarmee een essentiële bijdrage aan een veilige werkomgeving op de bouwplaats. Het leidt enerzijds tot hulpconstructies die kunnen worden overgedimensioneerd om er zeker van te zijn dat ze aan de voorschriften voldoen, anderzijds bestaat soms onzekerheid over de constructieve veiligheid. Vooral bij infrastructurele projecten nemen het ontwerp en de uitvoering van hulpconstructies een belangrijk deel van de werkzaamheden in beslag. Het is daarom van groot belang dat maximale zekerheid bestaat over de vormvastheid en het draagvermogen van hulpconstructies.

Er zijn vele aandachtspunten te noemen waarmee een constructeur van hulpconstructies rekening moet houden. Hieronder volgt een niet-uitputtende opsomming, gerangschikt naar onderdeel.
Materialen:

• kans op gebruik/inkoop van inferieur materiaal of B-kwaliteit;
• kans op versleten of beschadigd materiaal (bijvoorbeeld schroefdraden, centerpennen);
• onderdelen die vervormd zijn (bijvoorbeeld liggers, stalen stempels);
• verminderde sterkte van materialen als gevolg van mechanische beschadigingen zoals lasspetters op hoogwaardig staal of gekraakte houten liggers en systeembekistingen.

Aanbrengen van de hulpconstructie:

• het niet-centrisch belasten van constructieonderdelen, wat tot calamiteiten kan leiden. Voorbeelden zijn liggers waarvan de tooglatten c.q. scheggen niet goed zijn aangebracht, spindels en gaffels waarvan de te dragen profielen niet centrisch gefixeerd zijn of moerbalken die zonder centreerstrip zijn uitgevoerd;
• stapeling met ruimte tussen de profielen, wat tot ontoelaatbare inknijping kan leiden;
• ondeugdelijke fundering van stempels als gevolg van gering draagvermogen van de ondergrond, zettingsgedrag of onderspoelen door regen;
• onzorgvuldige uitvoering, wat tot onvoorspelbaar gedrag van de constructie kan leiden.

Krachtenspel in de hulpconstructie:

• op druk en trek belaste schoorconstructies die te grote vervormingen kunnen ondergaan;
• de belasting op centerpennen, stempels en andere in een rij geplaatste constructiedelen, waardoor onder invloed van ongelijk zettingsgedrag, overbelasting kan ontstaan als gevolg van een andere herverdeling van krachten, waarbij bovendien ontoelaatbare toleranties in het betonoppervlak kunnen optreden;
• het ontbreken van stabiliteit als gevolg van stortmethode of opbouw van de hulpwerken, een van de meest voorkomende fouten bij hulpconstructies;
• eenzijdige betonspeciedruk op een hulpconstructie, leidend tot instabiliteit;
• veronachtzamen van de invloed van verkanting, kip, plooi of knik, waardoor inwendig instabiliteit kan ontstaan;
• het niet in rekening brengen van horizontale belastingen (zoals windbelasting, verkantingen, voorspanning en eenzijdige betonspeciedrukken op de hulpconstructie);
• doorbuiging van onderslagprofielen, waardoor excentrische krachtsinleiding in de moerbalken kan ontstaan, die de stabiliteit in gevaar brengt;
• fundaties die afwijkende zettingen vertonen, waardoor overbelasting en herverdeling van belastingen ontstaan. Zo ook door ongelijke inknijping van hout;
• scheefstaande stempels die door de manier van aanbrengen tot horizontale krachten kunnen leiden;
• stempels die niet boven elkaar staan, die momenten en dwarskrachten in soms nog jonge betonconstructies kunnen veroorzaken;
• onjuist doorstempelen, wat tot extreem hoge krachten in vloeren en stempels kan leiden.

Storten van de constructie:

• het belang van een stortplan dat de belasting op de constructie kan beïnvloeden;
• een te grote, niet berekende stijgsnelheid van de betonspecie, wat tot overbelasting of te grote vervorming kan leiden;
• stoten, schokken en trillingen tijdens betonstorten, waardoor de betonspecie weer horizontale kracht gaat uitoefenen en vergrote betonspeciedruk ontstaat;
• aanrijden van steunpunten of schoren waardoor de inleiding tot bezwijken kan ontstaan.

Ontkisten van de hulpconstructie:

• te vroeg ontkisten kan schade aan de definitieve constructie toebrengen;
• te weinig ruimte voor ontkisten, wat geforceerd slopen van de bekisting en ondersteuning met zich kan brengen, leidt tot onveilige situaties;
• de volgorde van ontkisten. Deze moet door de constructeur van de hulpconstructies worden afgestemd met de hoofdconstructeur. Onjuist ontkisten kan tot overbelasting en ontoelaatbare vervorming leiden.

Een groot deel van de aandachtspunten kan worden ondervangen door de berekeningen goed af te stemmen op de omstandigheden waaronder wordt gewerkt en veel aandacht te besteden aan communicatie en informatie-uitwisseling. In dit hoofdstuk en onder meer in CUR-rapport 2006-1 “Veiligheid van hulpconstructies voor de uitvoering van betonwerken”, wordt aandacht besteed aan al deze risico’s.
De constructeur van hulpconstructies moet als voorbereiding op de dimensionering risicoanalyses maken en daarin per geconstateerd risico de mogelijke gevolgen en beheersmaatregelen aangeven en dit als bijlage bij de berekening voegen.

Fundamentele combinaties

De belastingen die op een hulpconstructie werken, volgen uit NEN-EN 1990 art. 6.4.1. en 6.4.3.2. STR/GEO groep B. Deze betreffen de uiterste grenstoestand. Zie ook A1.3.1 (4) en aanvullingen in de Nationale Bijlage

Tabel NB.4 - A1.2(B) - Rekenwaarde van belastingen (STR/GEO) (groep B)

Hierin is:
ψ ₀ : combinatiefactor voor de karakteristieke waarde van de veranderlijke belasting volgens NEN-EN 1990 art. 1.5.3.16;
G _k : karakteristieke waarde van het eigen gewicht van de hulpconstructie (met een boven- en ondergrenswaarde);
Q _k;1 : karakteristieke waarde van de veranderlijke belasting met randgetal 1;
Q _k;i : karakteristieke waarde van de veranderlijke belasting met randgetal i.

NEN EN 1991-1-6 specificeert waarden voor de belastingen tijdens de bouwfase. Voor de combinatiefactor ψ ₀ wordt de waarde 1 aangehouden.
Q _k;1 betreft de overheersende veranderlijke belasting bij het berekenen van de hulpconstructie door het gewicht van de verse, nog niet verharde betonspecie. Nadat de specie is verhard en het een zelfdragende constructie is, wordt gesproken over het eigen gewicht van de constructie. Vers beton wordt daarentegen volgens art. 4.11 van NEN-EN 1991-1-6 gerekend tot de categorie “veranderlijke belasting”.
Q _k;j is een waarde voor de veranderlijke belasting als gevolg van montage-, vloer-, mobiele belasting en belasting door regenwater, sneeuw, (verticale) wind en temperatuur. Het zal duidelijk zijn dat voor deze belasting alleen de montagebelasting als gevolg van uitvoeringshandelingen in rekening wordt gebracht.

Uiterste grenstoestand (bezwijken)
Voor het berekenen van de bezwijktoestand van onderdelen van hulpconstructies moet de volgende formule worden aangehouden:

1,35 (1,20) . G _k + 1,50 . Q _k;1 + 1,50 . Q _k;j
(betreft formule 6.10a of 6.10b)

waarin:
G _k : eigen gewicht van de hulpconstructie;
Q _k;1 : veranderlijke belasting door de betonspecie;
Q _k;j : veranderlijke belastingen door uitvoeringshandelingen en overige belastingen.

Bruikbaarheidsgrenstoestand (doorbuiging)
Dit betreft de toetsing van de bruikbaarheidseisen volgens NEN-EN 1990 art. 6.5.2 Bij het toetsen van de doorbuiging wordt alleen de belasting door de betonspecie in rekening gebracht. Ook de veranderlijke belasting Q _k;j wordt buiten beschouwing gelaten. In de gebruikstoestand moet voor wat de doorbuiging van onderdelen van hulpconstructies betreft de volgende formule worden aangehouden:

1,0 . Q_k;1

Formule 6.14b

(Voor de partiële belastingfactoren wordt 1,0 aangehouden).

Hierin is: Q _k;1 : veranderlijke belasting veroorzaakt door de betonspecie

Zie ook tabel A1.4

Tabel A1.4 - Rekenwaarde van belastingen voor gebruik in belastingscomibinaties

Materiaalfactoren
Voor het berekenen van de rekenwaarde van de materiaalsterkte worden de bepalingen uit de NEN-EN normbladen gehanteerd. In formulevorm:

X_d = η * X_k / γ_m

waarin:
X _d : rekenwaarde voor de materiaalsterkte;
X _k : Karakteristieke waarde voor de materiaalsterkte;
γ _m : materiaalfactor;
η : de gemiddelde waarde van een omrekeningsfactor (NEN-EN 1990 art. 6.3.3).

De norm kent geen onderscheid tussen gebruikt en nieuw materiaal. In principe worden voor beide materialen dezelfde materiaalfactoren toegepast, tenzij dwingend anders is voorgeschreven of nader onderzoek aantoont dat deze factor moet worden aangepast in verband met opgetreden verzwakkingen of slijtage van de gebruikte materialen.

Belastingfactoren
Hoewel in het kader van dit hoofdstuk steeds wordt gesproken over hulpconstructies, moet men wel bedenken dat voor het dragen van de verse betonspecie de hulpconstructie een hoofddraagconstructie is die wordt belast.
In Bijlage B3 van NEN-EN 1990 wordt de betrouwbaarheidsdifferentiatie omschreven. Deze is mede gebaseerd op het definiëren van een gevolgklasse (CC)
Deze zijn gegeven in tabel B1 van bijlage B3.

Tabel B1 - Definitie van gevolgklassen

Volgens de normatieve opmerking bij de eerder genoemde tabel NB4-A1.2(B), wordt – bij gebruik ervan - het beoogde veiligheidsniveau voor gevolgklasse CC2 gerealiseerd.

Opmerking:
Gevolgklasse CC2 levert een hoger veiligheidsregiem, dan de “gangbare” veiligheidsklasse 2 gehanteerd in de normenserie NEN 6700 (komt ongeveer overeen met veiligheidsklasse 3). De meeste van de in dit rapport beoordeelde constructies zullen vallen onder CC2. De vraag is, of voor al deze constructies dit veiligheidsniveau vereist is.
Hierop aansluitend kan het rekenen in CC1 (of CC3) tevens een optie zijn.
Differentiatie heeft plaats door de partiële belastingfactoren te vermenigvuldigen met een aan de gevolgklasse gekoppelde factor K_FI . (de betrouwbaarheidsklassen mogen in één verband worden gezien met de gevolgklassen).

Tabel B3 - K_FI-factor voor belastingen

De keuze van de juiste gevolgklasse blijft de verantwoordelijkheid van de ontwerper van de hulpconstructie.

In het bestek / contract of in voorschriften zal mogelijk een keuze voor de te hanteren betrouwbaarheidsklasse kunnen worden voorgeschreven.
Als belastingfactoren moeten de uiterste grenstoestand en de bruikbaarheidsgrenstoestand worden gehanteerd.

Uiterste grenstoestand
Hanteer volgens NEN-EN 1990 tabel NB5 de volgende partiële belastingfactoren:

Tabel NB.5 - Partiële factoren voor gevolgklassen 1 en 3 voor belastingen (STR/GEO) (groep B)

Bruikbaarheidsgrenstoestand
Hanteer ongeacht de veiligheidsklasse een belastingfactor γ _f;q = 1,0.

De belastingen die op een hulpconstructie werken, kunnen worden ingedeeld in verticale belastingen, horizontale belastingen en overige belastingen.

Verticale belastingen door eigen gewicht
Een hulpconstructie bestaat veelal uit:

• een contactbekisting van multiplex;
• onderliggende kinderbinten van baddinghout;
• ondersteund door stalen en/of aluminium liggerprofielen;
• veelal opgelegd op stempel- en/of steigerconstructies van staal en/of aluminium.

Voor het eigen gewicht van de verschillende onderdelen kan worden aangehouden:

• G _rep contactbekisting: 0,15 kN/m2;
• G _rep contactbekisting + kinderbinten: 0,30 à 0,40 kN/m2, afhankelijk van de hart-op-hartafstand van de kinderbinten. Voor systeembekistingen moeten de door de leverancier opgegeven waarden worden aangehouden;
• G _kar stalen en/of aluminium profielen: de tabelwaarde;
• G _kar stempel- en/of steigerconstructies, hiervoor moet de door de leverancier opgegeven waarde worden aangehouden.

Veranderlijke verticale belastingen
Houd voor het volumegewicht van normaal grindbeton rekening met Q _kar = 24 kN/m3.
Houd voor het volumegewicht van normaal grindbeton met wapening rekening met Q _kar = 25 kN/m3. Deze waarden moeten dan voor andere betonsoorten, zoals lichtbeton en beton met zwaarder grof toeslagmateriaal, worden aangepast.
NEN-EN 1991-1-1, tabel A1 geeft een (informatieve) waarde voor niet-uitgehard beton van 26 kN/m3.
Houd voor de veranderlijke belasting in de vorm van stortbelasting Q _kar = 0,75 of 1,50 kN/m2 aan. Zie NEN-EN 1991-1-6 art. 4.11.2; tabel 4.2:

Tabel 4.2: Recommended characteristic values of actions due to construction loads during casting concrete

Zie ook de toelichting bij belastingen als gevolg van schokken, stoten en/of trillingen.

Horizontale belastingen door wind
Volgens artikel 5.3 van NEN-EN 1991-1-4 moet de windbelasting worden bepaald met:

F_w= c_s c_d.c_f.q_p (z_e ).A_ref

Vergelijking 5.3 waarin:

c_sc_d :de bouwwerkfactor;
c_f :de kracht coëfficiënt voor de constructie;
q_p(z_e) :de extreme stuwdruk op referentiehoogte ze;
A_ref :de referentieoppervlakte van de constructie.

De totale windkracht wordt bepaald door een vectoriële sommatie van de afzonderlijke constructie-elementen. Denk hierbij onder meer aan wrijving.

Ter vereenvoudiging kan over een strookbreedte, gerekend van de onderkant tot de bovenzijde van de constructie, een representatieve waarde qp ter grootte van 1,50 kN/m2 worden gehanteerd, mits deze strook niet te grote open zijvlakken bevat.
Op voorwaarde dat de optredende belastingen geen extreme vormen aannemen kan, in afwijking van het gestelde in de Standaard RAW Bepalingen 2012, de volgende vereenvoudigde benadering van de maatgevende waarde van de op de hulpconstructie werkende totale horizontale belasting worden toegepast:

• een horizontale belasting ter grootte van 2% van de verticale belasting;
• de windbelasting conform NEN EN 1991-1-4 plus 1% van de verticale belasting.

Zie ook het gestelde in NEN-EN 1991-1-6; A1.3, waar voor de horizontale belasting wordt uitgegaan van 3% (aanbevolen waarde).

Verder moet de eventuele verkanting of scheefstand van liggerprofielen bij de toetsing van deze profielen in rekening worden gebracht.

Overige belastingen
De constructeur van een hulpconstructie moet alle optredende belastingsituaties inventariseren om tot de juiste belastingschema’s te komen. De hoofdconstructeur van de definitieve constructie moet ermee rekening houden dat de hulpconstructie van invloed kan zijn op de krachtsafdracht in de betonconstructie. Enkele voorbeelden ter verduidelijking:

• Als gevolg van het voorspannen van definitieve constructies (voorspankabels, tuien) kan de krachtsverdeling over de steunpunten van de hulpconstructie veranderen. Deze belasting (zowel horizontaal als verticaal) kan worden beperkt door de hulpconstructie tussen de verschillende spanfasen te lossen. Hieraan moet in de berekening van de hulpconstructie aandacht worden besteed.
• Het te kiezen stortplan kan van invloed zijn op de hulpconstructie, bijvoorbeeld bij liggers over meer steunpunten.
• Het verwijderen van de hulpconstructie (ontkisten) kan bijkomende belastingen veroorzaken.
• Bij verdiepingsvloeren in hoogbouwconstructies begint men zodra het beton voldoende is verhard, veelal met de voorbereidingen voor een volgend stort. Vaak is het beton dan nog onvoldoende verhard om het eigen draagvermogen te genereren. De hieruit voortvloeiende bijkomende belasting wordt veroorzaakt door afbouwpakketten, intern transport en opbouw van de volgende hulpconstructie.

Bij het ontwerpen en berekenen van hulpconstructies moet de constructeur rekening houden met tijdens de uitvoering optredende vervormingen en verplaatsingen van onderdelen van hulpconstructies. De vervormingen en verplaatsingen kunnen in sommige gevallen extra belastingen of instabiliteit veroorzaken. Ze zijn enerzijds te berekenen en anderzijds te voorzien.
Te berekenen zijn:

• elastische doorbuigingen van liggerprofielen;
• elastische vervormingen van stempels en schoorstaven;
• temperatuurvervormingen (bijvoorbeeld bij stalen bekistingen);
• zettingen van funderingen onder belasting.

Te voorzien zijn:

• vervorming van verbindingen onder belasting;
• verplaatsingen als gevolg van zettingen in stapelconstructies onder belasting;
• knijpen van houtconstructies onder belasting;
• kromtrekken, zwellen en krimpen van hout.

Houd voor veranderlijke verticale belastingen op onderdelen van hulpconstructies door schokken, stoten en/of trillingen, veroorzaakt door het storten van de betonspecie, rekening met:
Q _j;kar = 1,50 kN/m2. (Zie tabel 4.2 hiervoor).

Deze waarde behoeft bij de hulpconstructie alleen in rekening te worden gebracht bij contactbekisting, kinderbinten en onderslagen over een oppervlakte van 3,00 x 3,00 m2.

Belastingen ten gevolge van bouwfouten kunnen onder meer ontstaan door:

• scheefstand (niet te lood staan) van stempel of steunpuntconstructies;
• excentrische opleggingen van onderdelen van hulpconstructies, bijvoorbeeld bij tooglatten op liggerprofielen, bij opleggingen in gaffels van stempelconstructies of bij opleggingen op geheide paalconstructies;
• het niet dragen of aanliggen van onderdelen van de hulpconstructie door onzorgvuldige uitvoering, waardoor andere onderdelen overbelast worden.

Van belang is dat de constructeur in zijn berekeningen met een bepaalde excentriciteit of scheefstand rekening houdt. Bij onderheide steunpuntconstructies moet de constructeur toleranties van de excentriciteit van de oplegging, volgend uit de berekening, duidelijk aan de uitvoerende partijen melden (op tekeningen en/of in werkplannen), zodat bij afwijkingen in overleg met alle partijen tijdig aanvullende maatregelen kunnen worden uitgevoerd.
Verder is het aan te bevelen dat de verantwoordelijke constructeur bij complexe en risicovolle hulpconstructies (gevolgklasse CC2 of 3) op de bouwplaats een toetsing van de uitgangspunten van de berekening uitvoert, vóórdat het storten van de definitieve betonconstructie plaatsheeft.

Betonspeciedrukken bij normaal beton
De horizontale betonspeciedruk die op de contactbekisting van de hulpconstructie wordt uitgeoefend, is afhankelijk van veel factoren. De belangrijkste zijn: de stijgsnelheid, de temperatuur van de betonspecie, de zetmaat van de betonspecie, de eventueel toegepaste hulpstoffen en de wijze van verdichten.
Er zijn nog meer factoren te noemen die van invloed kunnen zijn zoals: de dikte van de betonwand, de stijfheid van de bekisting en de porositeit van de contactbekisting, de zwaarte van de wapening en de buitentemperatuur.
Er zijn veel onderzoeken naar de betonspeciedruk verricht, ongeveer 30 formules bedacht en nog steeds is het moeilijk de werkelijk optredende betonspeciedruk vooraf vast te stellen.

Om tot belastingaannamen te komen die in het merendeel van de situaties met de optredende betonspeciedruk overeenkomen, is rond 1990 in Duitsland een eenvoudige grafiek ontwikkeld die in samenhang met de toepassing van correctiefactoren een goede benadering van de werkelijkheid oplevert. In Nederland is deze methode opgenomen in NEN 6722 (VBU, ingetrokken per 25 september 2013).

Opmerking:
De norm NEN 6722 is vervangen door de NEN-EN-13670 en hierdoor is er een overlap ontstaan. Ontbrekende aspecten en nieuwe kennis worden opgenomen in een “restnorm” NEN 8670, welke momenteel in ontwikkeling is. Onderdelen uit de NEN 6722 kunnen nog wel worden gebruikt. (privaatrechtelijk).

Is sprake van een bijzondere situatie, hoge betonwanden of een afwijkende manier van betonverwerken, dan is het meten van de optredende betonspeciedruk met drukmeters aan de bekisting de enige manier om tot beheersing van de belastingen te komen.

De grafiek in NEN 6722 (figuur 1.2) is gebaseerd op de volgende gegevens:

• de betonspecie wordt verdicht met trilnaalden tot maximaal 1 m diepte onder het betonoppervlak;
• de temperatuur van de betonspecie en de buitentemperatuur zijn op het moment van storten 15 0C;
• hulpstoffen zijn niet toegepast;
• het volumegewicht van normaal beton Qrep = 24 kN/m3.

Indien niet aan de genoemde voorwaarden wordt voldaan, dient men correctiefactoren conform de NEN 6722 (VBU) toe te passen.

1.2a Bepaling van de maximale horizontale belasting als gevolg van de stortsnelheid bij verschillende consistentiegebieden 1.2b Schematisch verloop van de horizontale belasting als gevolg van betonspeciedruk

De begrenzing van de horizontale betonspeciedruk ontstaat door het opstijven van het betonmengsel, waardoor de hydrostatische druk niet meer geheel kan worden uitgeoefend. Zie de uitgangspunten van grafiek 1.2a.
Bij kolombekistingen is de druk lager dan de waarde uit deze grafiek. Voor de berekening van de horizontale betonspeciedruk bij kolommen kan de formule van Ertinghausen worden aangehouden:

P_max = 36 . 4√v

Bij kolomafmetingen kleiner dan 450 x 450 mm2 kan als gevolg van silowerking een reductie worden toegepast die afhankelijk is van de kolomafmetingen.

P_max = 36 . 4√v – 0,1 (900 – b₁ – b₂ )

In beide formules is:
P_max de maximale horizontale betonspeciedruk in kN/m2;
v de stijgsnelheid in m/h;
b₁ en b₂ rechthoekzijden kolomdoorsnede in mm, maximaal 450 mm invoeren.

Voor de maximale horizontale belasting door het betonstorten hoeft echter nooit een grotere waarde dan de hydrostatische druk te worden aangehouden. Deze waarde is vooral van belang bij het toepassen van zelfverdichtende betonspeciemengsels met een hoge vloeimaat, consistentiegebied SF2 en hoger. Veiligheidshalve wordt bij toepassing van deze mengsels aanbevolen de horizontale betonspeciedruk gelijk te stellen aan de hydrostatische druk.

De hydrostatische druk volgt uit de formule:

P = ρ _beton . h

Hierin is:
P de getalwaarde van de hydrostatische druk in kN/m2;
ρ _beton de getalwaarde van het gewicht van de betonspecie in kN/m3;
h de getalwaarde van de hoogte van de te berekenen bekisting in m.

In het algemeen wordt voor het storten van betonnen wanden een hulpconstructie tweezijdig uitgevoerd. De belastingen die het gevolg zijn van horizontale speciedrukken worden dan door de centerpennen op de beide wandbekistingen uitgeoefend. Hierdoor is er uitwendig evenwicht.
Kunnen de vlakken niet met elkaar worden verbonden of ontstaat er verschil in belasting (bijvoorbeeld bij stortvoegen van aansluitende wanden, hoeken van dikke betonwanden of bij het onjuist toepassen van schoorstempels), dan kunnen ongewenste verplaatsingen optreden.
De constructeur moet deze details in zijn berekening opnemen en hiervoor oplossingen detailleren die overeenkomen met de gevolgde rekenmethodiek (figuur 1.3).

1.3 Voorbeeld van een steunconstructie bij een eindwand

Aangezien betonspecie zich tijdens het verdichten als een vloeistof gedraagt, planten de drukken zich in alle richtingen voort, dus ook omhoog. Een verticaal omhoog gerichte betonspeciedruk tegen een horizontaal bekistingsvlak treedt op, wanneer dit vlak lager ligt dan het niveau van de vrije betonspecie (figuur 1.4).
De hydrostatische druk bedraagt: P ₀ = ρ _beton . h ₀

1.4 Opwaarts gerichte betonspeciedruk

In betonspecie ingestorte lichamen, zoals holle sparingkokers in vloeren, moeten degelijk worden verankerd om opdrijven te voorkomen (figuur 1.5). De opdrijvende kracht is volgens de wet van Archimedes gelijk aan het gewicht van de verplaatste betonspecie, verminderd met het eigen gewicht van de holle kokerconstructie.

1.5 Optredende krachten bij ingestorte sparingkokers

Bij hellende hulpconstructies voor het maken van schuine of geknikte betonwanden worden de bovenliggende en onderliggende bekistingsvlakken belast door betonspeciedrukken die loodrecht op deze vlakken werken, terwijl de totale hulpconstructie wordt belast door het eigen gewicht van de betonconstructie, die als verticale belasting werkt.
De betonspeciedruk wordt berekend volgens de grafiek van figuur 1.2, waarbij de hoogte verticaal wordt gemeten tot aan het vrije betonoppervlak.
In de berekening moet aandacht zijn besteed aan zowel het inwendige als het uitwendige evenwicht van de hulpconstructie (figuur 1.6).

1.6 Optredende verticale belastingen

Naarmate de helling van de schuine betonwand minder steil is, wordt de hoogte tot het vrije betonoppervlak kleiner en daarmee ook de betonspeciedruk. Bij een helling kleiner dan 20° is bij een betonmengsel met consistentieklasse C1 of S2, waar de inwendige wrijving van het mengsel de hydrostatische druk overschrijdt, in het algemeen geen bovenliggend bekistingsvlak nodig.

Betonspeciedrukken bij bijzondere betonsoorten
Voor het bepalen van een betonspeciedruk die als belasting kan worden gebruikt bij het dimensioneren van een verticale bekistingsconstructie, geeft NEN 6722 (ingetrokken) een algemeen toepasbare formule voor het berekenen van de hulpconstructies bij gewoon beton. Bij afwijkende omstandigheden die als bijzonder kunnen worden aangeduid, kan de formule niet worden toegepast, omdat daarin de toeslagfactoren niet toereikend zijn. In die gevallen moet ervan worden uitgegaan dat de betonspecie een hydrostatisch gedrag vertoont (zie ook artikel 9.3.2 van CUR-Aanbeveling 93). Als uit de berekening een betonspeciedruk volgt die onrealistisch hoog zou zijn, kan worden getracht de werkelijk optredende betonspeciedruk empirisch te bepalen door condities te stellen aan de wijze van storten, hierbij metingen te verrichten en deze uitgangspunten en omstandigheden bij het bekisten en het betonstorten in acht te nemen.
Tot de bijzondere betonsoorten behoren de hoogvloeibare betonspecies. Hiervoor gelden de volgende consistentiegebieden:
5 – hoogvloeibare betonspecie F4 (uitvloeimaat 490 – 550 mm);
6 – verdichtingsarme betonspecie F5 (uitvloeimaat 560 – 620 mm);
7 – zelfverdichtende betonspecie SF2 (uitvloeimaat 630 – 800 mm).

Aangezien de onbekendheid met de werkelijk optredende betonspeciedruk meer een wetenschappelijk vraagstuk is dan een praktisch probleem, moet onderscheid worden gemaakt tussen de waarde die als belasting in de berekening kan worden aangehouden én de werkelijk optredende belasting. Deze paragraaf betreft de belasting die bij het berekenen van hulpconstructies moet worden aangehouden.
Resultaten van proefondervindelijk onderzoek zoals van de Engelse organisatie CERA, vallen buiten de scope van dit boek; ze worden genoemd voor de volledigheid, maar niet gebruikt. Over onderzoek naar werkelijk optredende betonspeciedrukken wordt gerapporteerd door de eveneens Engelse organisatie CIRIA. De formule uit CIRIA-rapport 108 is ook toepasbaar op hoogvloeibare betonsoorten, mits voor de verschillende betonsoorten een correctiefactor wordt toegepast. Welke factor dat is, wordt niet uitgewerkt.

Stubeco heeft op verschillende bouwplaatsen metingen verricht en resultaten hierover beschikbaar. Aangezien de meetresultaten geen duidelijkheid geven over de invloed van afwijkende omstandigheden, is het niet mogelijk correctiefactoren te bepalen waarmee de basisformule van NEN 6722 (ingetrokken) kan worden aangepast.

Bij toepassing van hoogvloeibare betonsoorten (in de consistentiegebieden hoger dan F4) moet worden uitgegaan van het hydrostatisch drukverloop van de betonspecie en zal bij zeer hoge wanden een reductie kunnen worden toegepast als het mengsel onder een bepaald niveau niet meer in beweging wordt gebracht. De inwendige wrijving in het beton zal dan in staat zijn te voorkomen dat extra horizontale druk wordt uitgeoefend en dus kan worden uitgegaan van een maximaal optredende betonspeciedruk. Waar de grens ligt, zal per geval en per omstandigheid moeten worden bepaald. Een kostenvergelijking tussen verschillende wandbekistingen kan antwoord geven op de behoefte aan reductie van de maximaal optredende betonspeciedruk. Hiertoe kunnen de volgende maatregelen worden genomen:

• beton in de bekisting zo weinig mogelijk in trilling brengen;
• liefst een bekistingsplaat met een poreus (ongecoat) oppervlak toepassen, waardoor er geen verticaal watertransport langs de bekistingshuid kan ontstaan;
• een bekisting toepassen die niet volledig star is, maar een zo maximaal mogelijke doorbuiging ondergaat, waardoor de betonspeciedruk wordt gereduceerd.

Belastingen bij herstempelen en doorstempelen
Betonvloeren of andere constructiedelen ondervinden tijdens de bouwfase vaak een hogere belasting dan zij in dat stadium (van verharding) zelf kunnen dragen. Om overbelasting te vermijden, wordt deze extra belasting met behulp van stempels (deels) op de onderliggende constructie overgedragen. Dit noemt men doorstempelen.
Het maakt verschil of de stempels zijn blijven staan, in welk geval de stempels ook de ondersteunende vloer moeten dragen, of dat ze bij het ontkisten zijn verwijderd en daarna worden herplaatst. In dit laatste geval, dat men herstempelen noemt, draagt de ondersteunende vloer zichzelf en moet de stempeling alleen de bovenbelasting (gedeeltelijk) overdragen.

Jong beton heeft een lage elasticiteitsmodulus en een hoge kruipfactor, zodat een pas verharde vloer, ook al zou deze voldoende sterk zijn om zichzelf te kunnen dragen, ondersteund moet blijven om ontoelaatbare doorbuiging te voorkomen. De bekisting kan in die gevallen worden weggenomen, mits de stempels opnieuw en wel op dezelfde plaats worden aangebracht. Bij de toepassing van speciale bekistingsystemen, de zogenoemde valkopsystemen, is deze herstempeling in het systeem opgenomen.
Duidelijk moge zijn dat de belastingaannamen van grote invloed zijn op de wijze van herstempelen. Inzicht in het gedrag van de definitieve constructie is dus van groot belang en vereist informatie-uitwisseling met de hoofdconstructeur.

Om bij vroegtijdig wegnemen van de vloerbekisting de benodigde door-, c.q. herstempeling vast te kunnen stellen, moet vooraf worden gecontroleerd:

• de draagkracht van de onderliggende vloer;
• de grenswaarden voor optredende pons- en dwarskrachten in de betonconstructie, vooral bij vloeren met grote overspanningen of geringe nuttige belastingen.

De constructeur van de hulpconstructies moet in zijn berekening op de volgende aspecten letten:

• stempels moeten recht boven elkaar worden geplaatst;
• bij een balkenvloer, de balken vóór de vloeren herstempelen;
• controle van de herplaatste stempels op optredende grotere belastingen. Denk ook aan contactoplegdrukken bij hout.

Gezien de verantwoordelijkheid van de hoofdconstructeur is het noodzakelijk dat over het ontwerp van de herstempeling overleg plaatsheeft.

In figuur 1.7 zijn enkele voorbeelden van veelvuldig bij doorstempelen gemaakte fouten in beeld gebracht.

1.7a Doorstempelen van een overstek. De hoofdwapening ligt bovenin, de dragende vloer wordt levensgevaarlijk belast 1.7b Denk om negatieve (steunpunts)momenten bij het doorstempelen. Overleg met de constructeur 1.7c Houd rekening met het doorbuigen van steunende vloeren. Zijn de dragende vloeren sterk genoeg en voldoende verhard? 1.7d Stempelen op zand vertoont een berekenbare zetting

Zachthout
Voor het maken van hulpconstructies wordt overwegend Europees naaldhout gebruikt en wel vurenhout. NEN-EN 1995-1-1 en NEN-EN 338 geven de karakteristieke waarden voor de materiaalsterkte bij verschillende spanningen.
De sterktemodificatiefactor (kmod) is afhankelijk van de klimaatklasse en de belastingduurklasse. Voor hout voor hulpconstructies geldt, in afwijking van het gestelde in Standaard RAW bepalingen 2012, in het algemeen klimaatklasse 2 volgens art. 2.3.1.3 (maximaal randvochtgehalte bepaald volgens 7.2 van NEN 5461 = 20 massaprocent, bij een relatieve vochtigheid gedurende enkele weken per jaar hoger dan 85%) en belastingduurklasse “Kort” volgens art. 2.3.1.2. tabel 2.1.
Bij gebruik van baddinghout worden doorgaans als afmetingen geschaafd b x h = 59 x 156 mm toegepast; bij deelhout past men meestal als afmetingen geschaafd b x h = 96 x 19 mm toe.

Materiaalsterkte van deelhout en baddinghout

Om de rekenwaarde van de weerstand (sterkte) te verkrijgen wordt de karakteristieke sterkte gedeeld door de materiaalfactor γ _M en vermenigvuldigd met de modificatiefactor k _mod.

R_d = k_mod * R_k / γ_M

Vergelijking 2.17

Volgens artikel 3.2 “Gezaagd hout” (3) mogen de karakteristieke waarden f _m;k en f _t;0;k worden vermenigvuldigd met een factor k _h. Dit geldt bij een hoogte (buiging) of trek (breedte) < 150 mm.

Rekenwaarde voor de sterkte

1) De tabel gegeven in de Nationale Bijlage refereert aan trekspanningen loodrecht op de vezelrichting.
2) Zie art 2.4.1 tabel 2.3

Volgens artikel 6.1.5 “Druk loodrecht op de vezelrichting” mag de rekenwaarde van de drukspanning loodrecht op de vezelrichting in de effectieve contactzone vermenigvuldigd worden met de factor k _c;90 = 1,5 voor naaldhout.

Materiaalsterkte baddinghout

*) Voor rekenwaarde E _0;90;d zie art. 2.4.1 (2)
Volgens artikel 6.1.7 mag de dwarskracht naast de opleggingen worden verwaarloosd indien een puntlast aangrijpt binnen een afstand h naast de dag van de oplegging.

Hardhout
Daar waar oplegdrukken in zachthout te hoog worden, wordt hardhout toegepast. En wel in de vorm van uitvulling, ontkistwiggen of flensklossen.
Een veel toegepaste hardhoutsoort is azobé. Deze houtsoort valt in sterkteklasse D70. Rode meranti bijvoorbeeld valt slechts in sterkteklasse C22 en is qua sterkteklasse geen hardhout. De constructeur moet zich bij het voorschrijven van hardhout terdege vergewissen van de toegepaste houtsoort. Het verdient aanbeveling in deze gevallen ook de houtsoort en verdere van belang zijnde kwaliteitsaspecten te omschrijven.

Multiplex en triplex
Plaatmateriaal van contactbekisting bestaat bij een repetitiefactor tot ongeveer 50 keer uit multiplexplaten, voorzien van een gladde phenolcoating. De meest gangbare dikten zijn de nominale dikten 18 en 21 mm. De opbouw van de platen kan zeer divers zijn en sommige platen zijn als handelsnaam een begrip geworden, zoals ‘betonplex’, een geregistreerde naam van een bepaalde betonmultiplex. Gebruikte houtsoort kan zijn: vuren, berken of Aziatische houtsoorten.
De vezelrichting van de buitenste fineerlagen is bepalend voor de sterkte en het vervormingsgedrag van de platen en wordt met de aanduiding van de afmetingen door de producent aangegeven. Vochtgehalte, ondersteuningsrichting en intensiteit van belasten zijn bepalend voor de vermoeiing van de platen en het bijbehorende vervormingsgedrag. De producent moet waarden opgeven die toepasbaar zijn in de situatie waarin het materiaal wordt gebruikt.
Is de repetitie gering en worden er geen eisen gesteld aan het ontkiste betonoppervlak, dan kan gecoat spaanplaat of plaatmateriaal zonder coating worden toegepast (bijvoorbeeld plaatmateriaal van Amerikaans naaldhout).
De materiaaleigenschappen die in de berekening worden gebruikt, moeten worden bepaald volgens NEN-EN 636 “Triplex specificaties”.
Tevens zijn kwaliteitseisen voor plaatmaterialen vastgelegd in NEN-EN 13986 “Houtachtige plaatmaterialen voor gebruik in de bouw” met o.a. een classificatie naar verschillende CE-groepen.
Nogmaals, de producent is verantwoordelijk voor de data.

Als er nog geen keuze is gemaakt, kan in de berekening onderstaande tabel worden gebruikt, waarbij waarden zijn aangegeven waaraan veel plaatmateriaal kan voldoen.

Materiaalgegevens multiplex

1) toegepast voor eenmalig werk
2) toegepast voor repeterend werk
3) een verhoogde waarde (zie richtlijn nr. 1012 NS).

Rekenwaarden multiplex

1) bij de berekening van de doorbuiging de waarde van γ _m verlagen naar 1,0 en k _mod verhogen naar 0,90

Triplex wordt veelal gebruikt in de dikte van 4 mm en wordt veel toegepast bij ronde mallen, als toplaag op een bekisting van deelhout. Het is een goedkope variant op kunststofmallen. Er worden in de praktijk geen sterkte-eigenschappen aan toegekend.

In plaats van een multiplex contactbekisting past men bij sterk repeterende hulpconstructies, waar hogere eisen worden gesteld aan duurzaamheid, soms kunststof bekistingsplaten toe. Het is licht van gewicht en heeft een hoge slijtvastheid. De naam ‘kunststof’ is een verzamelnaam voor alle materialen die een bijzondere chemische samenstelling hebben. De producent moet de materiaaleigenschappen opgeven en het gedrag onder bouwomstandigheden (onder andere temperatuursinvloeden). De constructeur moet zich ervan vergewissen dat de gegevens kunnen worden gebruikt bij de berekeningsmethodiek volgens de Eurocode.

Voor staal zijn de in rekening te brengen materiaalsterkten gegeven in NEN-EN 1993-1-1. De gebruikelijke staalsoort voor hulpconstructies voor betonconstructies is S 235.
Voor staal bedraagt de materiaalfactor γ _m = 1,0. (Artikel 6.1)

Materiaalsterkten van staal

De waarde van E is gegeven in artikel 3.2.6

Sterkteklassen van bouten
De in rekening te brengen materiaalsterkten zijn gegeven in NEN-EN 1993-1-8, artikel 3.1.1

Voor centerpennen geldt dat de leverancier de sterkteklasse moet opgeven.
Voor de bepaling van de trekkracht van de pennen gelden dezelfde formules als voor bouten in staalconstructies.

Aluminium is een verzamelnaam van het materiaal aluminium in alle denkbare legeringen. Elke legering kent eigen materiaaleigenschappen die bepalend zijn voor sterkte en vervormingsgedrag. Het wordt bij hulpconstructies voornamelijk gebruikt voor onderdelen die met de hand moeten worden omgezet. Dus bijvoorbeeld stempels, steigeronderdelen of liggerprofielen van systeembekistingen. Ze moeten soms relatief grote belastingen kunnen opnemen. De constructeur moet zich ervan vergewissen dat hij de juiste informatie beschikbaar heeft, voordat de toets aan NEN-EN 1999 plaatsheeft.

In bijzondere gevallen worden hulpconstructies uitgevoerd in beton. Veelal in de vorm van prefab-betonpalen, soms ook als sloof of in het werk gestorte gordingbalk.
Altijd moet worden afgewogen wat er na het storten van de definitieve constructie met het materiaal gebeurt. Milieueisen kunnen hierin bepalend zijn voor de keuze.
Gangbaar bij in het werk gestort beton zijn de sterkteklassen C20/25 en C30/37; voor prefab beton worden vaak de sterkteklassen C45/55 en C55/67 toegepast.
Voor de berekeningsaspecten van dit soort constructies wordt verwezen naar NEN-EN 1992 en andere literatuur op dit gebied.

Voor hulpconstructies zijn geen specifieke artikelen opgenomen.

Doordat het vervormingsgedrag van hulpconstructies bepalend is voor de toleranties in de definitieve betonconstructie, moet optredende vervorming worden getoetst aan de eisen voor de definitieve constructie. Hierdoor gelden aanvullende regels bij hulpconstructies. Vervormingen ontstaan niet alleen door doorbuiging, maar ook door samendrukking van constructiedelen of door zetting van de ondergrond.
Het totaal aan verplaatsing van de hulpconstructie is bepalend voor de totale vervorming van het betonoppervlak van de definitieve constructie.
Naast toelaatbare toleranties op de doorbuiging per onderdeel geldt dus ook een maximaal toelaatbare verplaatsing van de samengestelde constructiedelen. De totale verplaatsing van de contactbekisting moet worden getoetst aan de eisen die in NEN-EN 13670, NEN 8670 en bijvoorbeeld CUR-Aanbeveling 100 als absolute eisen aan het betonoppervlak worden gesteld.

Voor elke hulpconstructie zal bovendien moeten worden gecontroleerd of de bruikbaarheidsgrenstoestand niet wordt overschreden. Voor alle in rekening te brengen belastingfactoren moet hierbij de waarde 1,0 worden aangehouden.

Vervormingen hebben niet alleen invloed op het uiterlijk van betonconstructies, ze kunnen ook van invloed zijn op de uiterste grenstoestand. Hierbij moet vooral worden gedacht aan de bijkomende doorbuiging die de reeds verhardende betonconstructie tijdens het storten ondergaat. Het jonge beton wordt vroegtijdig belast op trekspanningen, waardoor de kans op scheuren aanwezig is. Afstemming met de hoofdconstructeur is hierin gewenst.

Bij hulpconstructies gelden voor doorbuiging enkele bijzondere uitgangspunten die in de berekening worden opgenomen:

• doordat er sprake is van een gestapelde constructie, waarbij liggers vaak overstekken hebben en uit meer gedeelten bestaan en er bovendien sprake is van tijdelijke belasting die uit stortvolgorde of –methode blijkt, is het van belang dat de berekening is afgestemd op de uitvoeringsmethodiek;
• onderdelen moeten worden getoetst aan de gestelde eisen met betrekking tot de bruikbaarheidsgrenstoestand;
• het aanbrengen van voorspanning in een dekconstructie leidt tot opbuiging van deze constructie en een verplaatsing van de belasting door het eigen gewicht. Daarmee wordt de belasting op de hulpconstructie veranderd en ontstaat een afwijkend vervormingsgedrag, vooral van de liggers. Ook de liggers van de ondersteuning buigen door. De combinatie van de vervorming van hulp- en definitieve constructie kan door middel van tooglatten op de liggers worden geëlimineerd. Door sommatie van de diverse vervormingen kunnen tooglatten worden gezaagd, die ervoor zorgen dat de uiteindelijke vorm wordt bereikt;
• controle van de uiterste grenstoestand van de hulpconstructie door de invloed van de doorbuiging van de onderslagen en moerbalken (torsie) is noodzakelijk.

Nogmaals moet worden benadrukt dat de aangehouden uitgangspunten die van invloed zijn op de wijze van uitvoeren, goed herkenbaar zijn verwerkt.

Aan de doorbuiging gestelde eisen

(L _t = hart op hart afstand van de ondersteuningen)

De volgende verplaatsingen moeten worden getoetst aan de gestelde eisen met betrekking tot de bruikbaarheidsgrenstoestand:

• de ‘inknijping’ van de houten onderdelen;
• de ‘samendrukking’ van een stapeling onderdelen;
• de ‘zakking’ van de oplegging (bijvoorbeeld een zandpot);
• de ‘verlenging’ van op trek belaste onderdelen;
• de ‘verkorting’ van op druk belaste onderdelen;
• de ‘zetting’ van de fundering (op staal, op palen);
• de ‘scheefstand’ en ‘excentriciteiten’ van de onderdelen.

De grootte van de ‘inknijping’ en de ‘samendrukking’ is sterk afhankelijk van de gebruikte materialen. Vuistregel is dat een aangehouden samendrukking van 3 mm in de praktijk voldoende is.
De ‘zakking’ is afhankelijk van het gebruikte systeem en volgt uit de productinformatie. Worden zandpotten als ontkistingsmiddel gebruikt, dan geldt hiervoor een inknijping van circa 1 mm per 200 kN.
De ‘verlenging’, ‘verkorting’ en ‘zetting’ worden rekentechnisch bepaald uit de belasting en de materiaaleigenschappen. De ‘scheefstand’ en ‘excentriciteiten’ kunnen na het opbouwen van de hulpconstructie worden ingemeten en in een berekening worden getoetst op de bijkomende verplaatsingen (tevens toetsen aan de uiterste grenstoestand).
De eisen aan alle bovengenoemde verplaatsingen zijn van esthetische aard, maar bij statisch onbepaalde constructies zijn ze ook van constructieve aard.

De verplaatsing (als gevolg van het eigen gewicht van de hulpconstructie en het beton) wordt gecorrigeerd door de totale verplaatsing als overhoogte in rekening te brengen ter plaatse van de oplegging. Met het in rekening brengen van deze correcties is, na het ontkisten, de beoogde hoogte van de betonconstructie gerealiseerd.

Voor de controle van de bekisting zijn onderstaande gegevens van belang.

Met deze gegevens kan de hulpconstructie worden gedimensioneerd en gedetailleerd. Wel moet vooraf worden geïnventariseerd, welke belastingsituaties maatgevend zijn. Bovendien moet worden vastgesteld of het wenselijk is de uitvoering beperkingen op te leggen om daarmee optredende belastingen te begrenzen.

Berekeningen van ondersteuningsconstructies worden uitgevoerd overeenkomstig de staal- en houtnormen voor definitieve constructies. (zie de betreffende NEN-EN normen). Echter ondersteuningsconstructies voor betonwerken zijn tijdelijk en worden gedimensioneerd op bijzondere tijdelijke belastingen. Daarnaast worden profielen vaak meervoudig gebruikt.
De aannamen in de belastingschema’s en de kans op afwijkende belastingen als gevolg van uitvoeringsmethoden, hebben echter een zodanige invloed dat ten principale berekeningen van ondersteuningsconstructies een ander karakter hebben dan die van permanente constructies.
Daarnaast worden constructies vaak gestapeld, zijn verbindingen veelal scharnierend in plaats van momentvast en bestaat kans op domp en instabiliteit bij een verkeerde volgorde van belasten. Toetsingscriteria die naast sterkte en stijfheid worden belicht:

• Stabiliteit. Beoordeling van stabiliteit van de gehele constructie in opbouwfase, stortfase en verhardingsfase.
• Kipstabiliteit. Beoordelen of er bij liggers die op buiging worden belast, geen kans bestaat dat de gedrukte bovenflens in een ligger zijdelings verplaatst (uitkipt) (zie figuur 1.8)
• Stabiliteit van de oplegging. Lokale toetsing op:
  - knik van het lijf (figuur 1.12). De oplegreactie leidt tot een krachtsinleiding in de vorm van een drukkracht loodrecht op de ligger. Getoetst moet worden of de bovenflens moet worden gesteund om lokale knik te voorkomen;
  - kantelen van de oplegging (figuur 1.13). Als de liggerdoorsnede voldoende stijf is, moet worden getoetst of belastingen bij opleggingen tot kantelen over de rand van de ligger kan leiden;
  - roteren van de oplegging (figuur 1.14). Toetsen of door een excentrisch aangrijpende reactiekracht geen kans op rollen over de oplegging ontstaat doordat de onderflens opbuigt;
  - lokaal of globaal plooien. Toetsing van krachtsinleidingen bij opleggingen en puntlasten op kans op vloeien.
• Aandachtspunt bij kans op zettingen tijdens de stort of verhardingsfase. Steunpuntszettingen of andere vervormingen kunnen tot herverdeling van belastingen leiden en overbelastingen veroorzaken die tot bezwijken leiden (voorbeelden: niet goed uitgevoerde zandpot of onvoldoende draagkrachtige hulppaal).

Stabiliteit
Naast het bepalen van de totale vervorming is het aangeven van de plaats en uitvoering van stabiliteitsverbanden een belangrijk onderdeel van de berekening. Hulpconstructies moeten voor elke belastingssituatie op stabiliteit worden gecontroleerd; dit geldt voor zowel de externe als de interne stabiliteit.

De externe stabiliteit kan op verschillende manieren worden geborgd:

• het horizontale gedeelte van de ondersteuning (de bekistingsconstructie) fixeren aan vaste punten van de definitieve constructie;
• het aanbrengen van schoorverbanden, waardoor de belasting naar de ondergrond wordt geleid;
• gebruik maken van een systeemsteiger die over voldoende inwendige stabiliteit beschikt.

Bij het bepalen van de gewenste stabiliteitsvoorziening geldt als basisregel dat horizontale krachten zo dicht mogelijk bij het aangrijpingsvlak van de kracht moeten worden afgeleid. Fixeren van het bekistingsvlak (omdat dit dan werkt als één geheel) heeft de voorkeur boven het naar de ondergrond leiden van de horizontaalkrachten.
Verder geldt dat schoorverbanden slechts als stabiliteitsverband werken, als de stempels waaraan ze zijn gekoppeld, worden belast. De stortvolgorde is dus bepalend voor de plaats van de schoorverbanden. Hierbij geldt tevens dat de vervormingen van de schoren niet uit het oog mogen worden verloren.

Bij de interne stabiliteitscontrole worden voor lijnvormige constructie-elementen onderscheiden:

• op druk belaste staven;
• op buiging belaste staven;
• op druk en buiging belaste staven;
• op trek en buiging belaste staven.

Bij eenvoudiger constructies kan meestal worden volstaan met de controle van op druk belaste staven. Bij zwaarder belaste constructies, zoals een viaductondersteuning, moet de hulpconstructie ook worden getoetst op ‘buiging belaste staven’ ofwel op de kipstabiliteit.

Kipstabiliteit
Zoals een kolom onder centrische belasting in zijdelingse richting in beweging kan komen (knikken), zo treedt bij een stalen ligger die om de sterke as op buiging wordt belast, eenzelfde mechanisme op, namelijk het zijdelings uitknikken van de gedrukte flens van de ligger (kippen). Kippen is het voortijdig bezwijken als gevolg van extra buig- en wringspanningen die op hun beurt het gevolg zijn van tweede-ordevervormingen (zijdelings uitbuigen en rotatie). Een horizontale belasting veroorzaakt wringende momenten en zijwaartse uitbuiging en is dus kipbevorderend (figuur 1.8).

1.8 Kip van een I-vormig profiel

De stabiliteit van op buiging belaste liggers (kipstabiliteit) is de mate waarin dergelijke liggers weerstand bieden aan instabiliteit als gevolg van een doorgaande buiging en torsie van een op buiging belaste ligger. NEN-EN 1993 behandelt dit onderwerp in art 6.3.2.

De toetsingsregel voor kipweerstand volgens artikel 6.3.2.1:

M_b,Rd = Χ_LT W_y * f_y / γ_M1

1.9a Randvoorwaarden voor een gaffeloplegging 1.9b Praktische detaillering van een gaffeloplegging

Bij de ‘klassieke’ kipberekening gaat men uit van gaffelopleggingen (figuur 1.9a). Bij deze opleggingen wordt de translatie in x- en y-richting verhinderd, evenals de rotatie om de x-as. In de praktijk ontstaat een gaffeloplegging door het inlassen van schotjes of het toepassen van een houten koppelconstructie met trekstaven, of van gekruiste staven die van de bovenflens van de ene onderslag naar de onderflens van de andere onderslag lopen (figuur 1.9b).
Bij een hulpconstructie mogen de onderslagen “koud” (via een centreerstrip) op de moerbalk worden opgelegd en zijn ze gelijkwaardig aan een gaffeloplegging, mits wordt voorkomen dat:

• het lijf boven de oplegging knikt (onderflensinklemming);
• de onderslag met γ=1 kantelt (over de flens);
• de onderslag) met γ=1 roteert (‘afrollen’ over de flens).

1.10 Overzicht belastingen

Stabiliteit opleggingen
Op opleggingen werken de volgende belastingen:

• verticale reactiekracht uit de verticale belastingen (R _Ed;vert = ½ q _v;d.L _t);
• horizontale reactiekracht uit de horizontale belasting (R _Ed;hor = ½ q _h;d.L _t);
• wringend moment uit moment m _x;Ed *) over de ligger om de X-as en uit de verplaatsing van de horizontale belasting van de neutrale lijn naar het oplegpunt van de ligger, zijnde de onderflens (T _Ed;opl = ½ m _x;Ed L _t + ½ R _Ed;hor h).

*) Het moment m _x;Ed (wringing) bestaat uit de volgende belastingen (figuur 1.10):

• de (eventuele) verkanting van de onderslag (m _{x;Ed;verkanting});
• de schegexcentriciteit (m _x;Ed;scheg);
• het verplaatsen van het aangrijpingspunt van de horizontale belasting van de bovenflens naar de neutrale lijn (m _x;Ed;qh);
• het onder meer zijwaarts uitbuigen van de ligger onder de horizontale belasting en andere tweede-orde-effecten (m _{x;Ed;tweede-orde}).

Een balk kan (via een centreerstrip) ‘koud’ worden opgelegd. Een balk kan bovendien zo worden opgelegd dat de onderflens door middel van een klem- of boutverbinding aan de onderliggende constructie wordt gekoppeld. Hierdoor ontstaat een momentvaste verbinding. Ten slotte kan een balk met een gaffeloplegging of een daaraan gelijkwaardige constructie worden opgelegd.
Indien een gaffeloplegging wordt gerealiseerd met een houten koppelconstructie of gekruiste staven, dan moet men de afstand van deze gaffelsteun tot de oplegging proberen te beperken tot maximaal de liggerhoogte. Ter plaatse van de oplegging moet dan wel de krachtsinleiding in de onderslag worden gecontroleerd.

Knik van het lijf
Het lijf wordt belast door de oplegreactie waarbij het profiel ter plaatse van de oplegging kan knikken.

1.11 Knikken van een stalen balk

De voorwaarde N_Ed / N_c,Rd ≤ 1,0

Formule 6.9

voorkomt dat het lijf boven de oplegging gaat knikken (knikstabiliteit). Indien niet aan deze eis wordt voldaan, moeten bij de opleggingen zodanige verstijvingen worden aangebracht dat de opleggingen als gaffelopleggingen kunnen worden beschouwd. Zie ook NEN-EN 1993 art. 6.3.2.5 NB.

Kantelen
Een oplegconstructie wordt belast door een wringend moment, dat kan worden opgenomen door een tegenwerkend moment dat wordt geleverd door de excentrisch aangrijpende reactiekracht. De excentriciteit moet vallen binnen de halve oplegbreedte om kantelen te voorkomen. Aangezien dit bezwijkmechanisme zeer plotseling optreedt zonder dat de balk veel vervormt, moet hier een additionele veiligheidsfactor (modelfactor) van 2 (m) in rekening worden gebracht.

Om kantelen van de onderslag (over de flens) te voorkomen moet aan de volgende voorwaarde worden voldaan

e_ro = T_Ed;opl / R0 ≤ 1/2b_f

Indien niet aan deze eis wordt voldaan, moeten koppelpanelen of een onderflensinklemming worden toegepast.

1.12 Ontstaan van kantelen

Roteren
Ten gevolge van het tegenwerkend moment uit de excentrisch aangrijpende reactiekracht is de onderflens onderhevig aan buiging, waardoor de flens zich in meer of mindere mate als een wiel gaat gedragen (figuur 1.13).

1.13 Onderflens onderhevig aan buiging

Teneinde roteren van de onderslag (‘afrollen’ over de flens) te voorkomen, moet worden voldaan aan de voorwaarde:

e _ro ≤ t _f + r + ½ t _w

Indien niet aan deze eis wordt voldaan, moeten ter plaatse van de opleggingen aan weerszijden van het lijf van de onderslag verstijvingschotten worden aangebracht. Hiervoor kan men hardhouten klossen met verticale vezels gebruiken.

Krachtsinleiding bij opleggingen en puntlasten (plooi)
Krachten die niet in de lengterichting van een staaf aangrijpen, maar er haaks opstaan, veroorzaken veelal hoge lokale spanningen. Indien verstijvingen niet worden toegepast, moet worden aangetoond dat dit ook werkelijk kan. Daartoe moeten drie criteria worden geverifieerd die te maken hebben met de spreiding van de kracht in het liggerprofiel. Deze criteria zijn (figuur 1.14):

• vloeien van het lijf;
• lokaal plooien van het lijf en globaal;
• plooien van het lijf van de ligger.

1.14 Bezwijkvormen bij krachtsinleiding

De toetsingsregels zijn te vinden in NEN-EN 1993-1-1 art 6.3.2.5. Indien niet aan deze voorwaarden wordt voldaan, moet het profiel ter plaatse van de krachtsinleiding worden verstijfd door middel van ingelaste schotten of klossen.

Verplaatsingen
Ter plaatse van de opleggingen optredende verticale (zettingen) verplaatsingen kunnen invloed hebben op de krachtswerking in de totale hulpconstructie, zeker bij statisch onbepaalde systemen. Het is van belang deze verplaatsingen mee te nemen in de mechanicaberekening in de vorm van een daadwerkelijke verplaatsing of bij een oplegging een ‘veerwaarde’ mee te geven, dan wel staven met een bedding in te voeren.

Indien in een hulpconstructie ergens een horizontale belasting of een zetting optreedt, zal ook een horizontale verplaatsing optreden. Door deze horizontale verplaatsing treden er in de constructie extra krachten op, waarop moet worden gecontroleerd. Dit kan in de mechanicaberekening worden meegenomen. Verder moet worden gecontroleerd of deze horizontale krachten door de opleggingen kunnen worden opgenomen.
De horizontale belasting loodrecht op de liggers kan bijvoorbeeld via de moerbalken en schoorwerken worden afgevoerd naar de ondersteuning. De horizontale belasting evenwijdig aan de liggers kan via ‘opsluiting’ tegen de betonconstructie (pijler) worden afgevoerd naar de ondersteuning of moet via de moerbalk en het langsschoorwerk naar de ondersteuning worden afgevoerd.

Om invulling te geven aan de gewenste informatie-uitwisseling en om ervoor te zorgen dat elke functionaris is staat is de resultaten te controleren en van bevindingen te voorzien, moeten alle uitgangspunten voor de dimensionering herkenbaar en herleidbaar worden opgesomd. De berekening moet inzichtelijk zijn. Een opgave van de minimaal benodigde gegevens:

• ­een voorblad, met de naam en situering van het project en van het onderdeel, de naam van de hoofdconstructeur, de naam van de verantwoordelijke constructeur, gegevens omtrent de uit te voeren controles, datering en ruimte om de goedkeuring te vermelden;
• inhoudsopgave met bladnummering en eventueel leeswijzer;
• omschrijving van hetgeen wordt berekend, inclusief de geometrie, de bouwmethode en bijzondere uitgangspunten;
• overzicht van de gehanteerde normen, richtlijnen, specificaties en overige uitgangspunten;
• overzicht van de bij de berekening behorende tekeningenlijst (met per tekening het versienummer, c.q. de datum);
• overzicht van de gebruikte rekensoftware en eventuele kwaliteitsgaranties.

Per onderdeel moet worden aangegeven wat wordt getoetst en waaraan en op welke wijze dit gebeurt. Een toetsing moet worden afgesloten met een conclusie. Gezien de hoeveelheid output die als gevolg van sommige software wordt geproduceerd, moeten voor de inzichtelijkheid, bevindingen en ‘what-if’ statements per onderdeel worden getotaliseerd. Het verdient aanbeveling om per onderdeel de kenmerkende uitgangspunten, de bevindingen, conclusies en ‘what-if’ statements op te nemen.
Voor zover relevant, komen hierbij per onderdeel de volgende punten aan de orde:

• de geometrie en schematisering van het onderdeel;
• de te hanteren veiligheidsklasse en de gestelde eisen aan de vervormingen;
• de berekening cq de herleiding van de grootte van de belastingen en de samenstelling van de belastingcombinaties inclusief de belastingfactoren;
• de in rekening te brengen eisen naar aanleiding van de risicoanalyse;
• de gebruikte materialen met de daaraan gestelde eisen;
• de fundaties (ondersteuningen cq steunpunten);
• de berekening (mechanica) van het krachtenverloop. Gehanteerde formules aangeven of verwijzen naar de berekening m.b.v. een computerprogramma;
• de toetsing van het krachtenverloop aan de gestelde eisen behorende bij het toegepaste materiaal c.q. fundatie, waarbij rekening wordt gehouden met de extra eisen wegens de ‘gestapelde’ constructies;
• de toetsing aan de gestelde eisen van de vervormingen en de toleranties;
• de eindconclusie, waarbij wordt aangegeven wat er minimaal moet worden toegepast, eventueel aangevuld met de extra aan te brengen voorzieningen.

De veelzijdigheid van alle invloedsfactoren op de dimensionering en detaillering van een hulpconstructie, maakt het gebruik van checklijsten zeer gewenst.
Om tot een beheerste en controleerbare uitvoering te komen, moet worden uitgegaan van product, proces en hulpmiddel en de functie van het project; Wat, Hoe en Waarom.
Onderstaande checklijst kan worden gebruikt bij de toetsing van het ontwerp.