Aardbevingsbescherming

Aardbevingsbescherming volgens TTS, de Ruwbouwgroep en Zonneveld

Logo DRBG_RGB_300 dpi (1)zonneveld_ingenieurs

Het gebied in Groningen wordt door gaswinning de laatste decennia opgeschrikt door aardbevingen. Vanaf eind 2015 zijn richtlijnen actief waardoor nieuw te bouwen woningen ineens aan aardbevingseisen moeten voldoen volgens de nieuwe NPR Richtlijn. De markt vraagt om betaalbare woningen zonder poespas, zonder risico op schade bij regelmatig voorkomende aardbevingen.

De combinatie van TTS, de Ruwbouwgroep en Zonneveld ingenieurs biedt u de juiste oplossing, waarbij u als bouwer volledig wordt ontzorgd. Zowel voor nieuwbouw als bestaande bouw worden oplossingen geboden.

Schadevrij of aardbevingsbestendig bouwen

Bij het totstandkomen van regelgeving bij het voor Nederland nieuwe fenomeen van aardbevingen is hoofdzakelijk de europese methodiek toegepast. De NPR richtlijn voorspelt de zwaarst mogelijke aardbeving die in de komende 1200 jaar op zou kunnen treden. De basis voor acceptabele woningbouw is dan dat er geen menselijke slachtoffers zouden moeten vallen. Concreet houdt dit vervolgens in dat de betreffende woning net niet in mag storten. Dit wordt het zogenaamde Near Collapse (NC) principe genoemd. In deze staat is de betreffende woning dus wel volkomen beschadigd en rijp voor de sloop! Als de woning aan de Near Collapse voorwaarde voldoet, dan mag de woning worden bestempeld als aardbevingsbestendig.

Veel kleine aardbevingen

Het probleem wat hierbij ontstaat is dat er in Groningen veelvuldig (kleine) aardbevingen optreden.

Tot 1986 zijn geen aardbevingen geregistreerd in Noord Nederland. Sinds de eerste aardbeving in Assen zijn er door het KNMI in totaal 1000 aardbevingen geregistreerd, waarvan er 100 een kracht hadden tussen 2 en 3 en 14 stuks een kracht groter dan 3 hadden. De veelvuldige optredende kleinere bevingen hebben de groningers ongewild geconfronteerd met scheuren in hun huizen en waardevermindering. Met vrees wordt uitgekeken wat een echt grotere aardbeving zou veroorzaken.

De maximale ontwerp aardbeving van het NPR (eens per 1200 jaar) heeft een kracht van ongeveer 5.5. De ontwerpmethodiek van het NPR biedt echter geen garanties over schade bij de veelvuldig voorkomende lichtere aardbevingen. De visie van de Ruwbouwgroep/TTS gaat daarom verder en neemt de marktbehoefte als uitgangspunt.

In de visie van TTS en de Ruwbouwgroep moeten woningen schadevrij en daardoor waardevast zijn. Waardevaste en courante woningen ontstaan doordat de woning direct vanaf de fundering wordt beschermd met Earthquake Protection elementen die de aardbevingsbelastingen naar de woning met 85-90% laten afnemen. Deze EQP-elementen zijn door TTS ontwikkeld. De verdere uitwerking en toepassing is uitgewerkt in samenwerking met de Ruwbouwgroep en Zonneveld Ingenieurs. TNO zal deze EQP-elementen beproeven.

De base isolation met EQP-elementen zorgt voor ontkoppeling en demping. Effectief bij zowel grote als zeer kleine bevingen. Het kalkzandsteen casco tezamen met EQP maakt constructief veilig én schadevrij bouwen mogelijk.

Voor nieuwbouw en bestaande bouw

EQP elementen zijn geschikt voor nieuwbouw en bestaande bouw. Bij nieuwbouw zijn de kosten beperkt tot de EQP-elementen en enkele aanpassingen in de fundatie. Vanaf de fundatie kan op traditionele wijze en zonder beperkingen worden gebouwd. Er zijn geen kleinere ramen of extra dikke muren nodig. De grote reductie aan belasingen door de EQP elementen zorgt voor de rest. De meerkosten ten opzichte van gebruikelijke bouw kunnen zeer beperkt zijn als ook van de nieuwbouw regeling van de NAM gebruik gemaakt kan worden.

Bestaande bouw

Ook bij bestaande bouw is het mogelijk om de fundatie aan te passen en de EQP elementen te plaatsen. Het is duidelijk dat de ingreep drastischer en kostbaarder van aard zal zijn. Het voordeel is wel dat karakteristieke cultuurhistorische woningen volledig bewaard blijven en naar hun oorspronkelijke waarde kunnen herstellen. EQP-elementen achteraf aanbrengen reduceert alle belastingen op de gebouwconstructie en de fundatie tot ongeveer 10-15% van de waarden zonder aardbevingsbescherming.

Effectiviteit EQP elementen

Om de effectiviteit van de EQP elementen te laten zien is het zinvol om te kijken naar wat een gemiddelde woning doet als gevolg van een aardbeving. Als gevolg van de vele herhalende bewegingen ontstaat er opslingering in de bouwconstructie, waardoor de bouwconstructie meer gaat bewegen dan de grondversnellingen.

Als dan EQP elementen worden toegevoegd met de juiste eigenschappen en demping ontstaat juist trillingsisolatie zonder opslingering. De uiteindelijke pieken in de versnellingen kunnen rechtstreeks gerelateerd worden aan de belastingen en spanningen in het metselwerk en de fundering.

Simulaties

Een impressie van een EQP-element dat 50 mm vervorming opneemt. De EQP-elementen zijn ontworpen met behulp van moderne ontwerp technieken. Per bouwproject worden uitgebreide simulaties en rapportage verzorgt van de gehele woning.

Aardbevingsberekeningen [1]

Een geavanceerde simulatie van een cataloguswoning gebaseerd op kalkzandsteen. Voor normale grondcondities in Noord-Groningen geldt een PGA=0.18g (herhalingstijd 1200 jaar). Het verschil door toepassing van de EQP elementen is duidelijk zichtbaar. Met EQP elementen kan er veilig en (nagenoeg) schadevrij gebouwd worden. Het model is gebouwd door Zonneveld ingenieurs.

Aardbevingsberekeningen [2]
In Groningen komen veelvuldig kleinere aardbevingen voor. Daarom is de de invloed van de verwachte aardbeving in Loppersum eens per 50 jaar vergeleken, met de ontwerp aardbeving die eens per 1200 jaar kan optreden. Bij een gebruiksduur van 50 jaar is de verwachte schade verwaarloosbaar.

Aardbevingsberekeningen [3]
Zelfs als de aardbeving 2x zo zwaar is, zal door base isolation met EQP elementen de schade aanzienlijk minder zijn.

Hoe werkt het EQP-systeem?

Het EQP systeem is een base isolation systeem. Base isolation wordt veelvuldig in het buitenland met succes toegepast om met name hoogbouw te beschermen tegen aardschokken. De bestaande buitenlandse systemen zijn echter niet geschikt voor de Groningse situatie met laagbouw en onze typische oplossingen met spouwmuur.

Het principe van Base isolation. Links een klassieke starre verbinding met de fundatie. Hierbij worden de bewegingen van de aardbeving versterkt door opslingering. Rechts met base isolation elementen verwerkt in de fundering. Hierbij treedt er juist een vermindering van de doorgegeven belastingen op. De vervormingen treden vooral op in de base isolation elementen (EQP-elementen) die hier speciaal voor ontworpen zijn.

EQP Elementen

De EQP elementen bestaan uit oplegblokken die in beide horizontale richtingen de bewegingen tussen de fundatie en de bovenbouw mogelijk maken. De bijbehorende horizontale belasting is zeer gering om zodoende het bouwwerk te beschermen. Dit principe wordt ontkoppeling genoemd. Bij elke trillende beweging wordt ook veel energie vernietigd. Dit principe wordt demping genoemd. De combinatie van ontkoppeling en demping reduceert de seismische krachten tot slechts 10-15% van de oorspronkelijke waarden. Het resultaat bestaat uit schadevrije en waardevaste woningen.

De EQP elementen bestaan uit stalen platen met daartussen een sterk en zeer flexibel materiaal: EQFlex®. EQFlex® is speciaal ontwikkeld ter vervanging van rubber. EQFlex® kent geen veroudering, hecht uitstekend aan de staalplaten, is praktisch onverwoestbaar en kan zeer grote horizontale vervormingen opnemen. Een uniek systeem zorgt tevens voor veel demping waardoor de krachten naar het bouwwerk nog verder gereduceerd worden.

De eigenschappen van de EQP-elementen worden door TNO bepaald en de gehele woning wordt met een geavanceerde berekening gesimuleerd op alle mogelijke aardbevings scenario’s volgens de NPR–richtlijn. Uw woning is niet alleen aardbevingsbestendig maar ook schadevrij.

Aangepaste details van de fundering worden aangeleverd.

De Ruwbouwgroep werkt samen met partners zoals Zonneveld Ingenieurs en TTS om u maximaal te ontzorgen.