17 okt. 2019
5 minuten
Onlangs is een deel van het dak van het AZ stadion ingestort bij harde wind. In afwachting van het onderzoeksrapport, trekt constructeur Erik van Vliet van Practical Solution alvast een aantal conclusies uit de schade zoals die is te zien op de foto’s.
Op foto 1 (rechtsboven bij dit artikel) is te zien dat het gehele ingestorte dakdeel los is gekomen van zijn verbindingen met de achterliggende staande constructie waaraan het dak bevestigd was. Als je de nog intacte constructie (de achterwand) ziet, zitten daar weinig tot geen plastische vervormingen in (de achterwand is nog netjes gekromd zoals hij was tijdens de montage). Het lijkt er dus op dat het dak slecht verbonden is met de dragende verticale achterwand. Eigenlijk zou het dak op zijn hoogste punt nog (in ieder geval deels) aan de achterwand vast moeten blijven zitten na instorting. Er moet dus sprake zijn van slechte verbindingen.
Foto 2
Het dak bestaat uit een langzaam verjongende vakwerkconstructie die het dak moet dragen. Door de zwaartekracht wordt de bovenste koker (zie de bovenste gele rechthoek in foto 2) op trek belast. Uiteraard wordt de onderste koker van de vakwerkconstructie op druk belast in een statische situatie. We zien ook in het bovenste gele vierkant dat de koker weinig plastisch is vervormd tijdens het bezwijken. Dit kan een slechte las betekenen of een slecht ontworpen constructie.
Foto 3
Als we dan naar foto 3 kijken dan zien we het detail hoe deze bovenste draagkoker (van het vakwerk) is bevestigd aan de verticale wandconstructie. Voor het bevestigen van deze draagkoker aan de verticale draagbuis is waarschijnlijk een stuk I bint als overgang gebruikt. De op trek belaste koker is gelast aan de I bint waarbij de lassen op trek belast worden. Lassen zijn echter veel sterker als je ze op afschuiving belast.
Als je verder inzoomt op het einde van de koker dan zie je in de hoeken van de koker een lasrups zitten. In het midden van de onderzijde van deze koker zie je precies op de aansluiting van koker naar I bint roest zitten en het lijkt erop dat die roest precies in de spleet tussen de koker en de I bint zit. Je ziet daar ook geen bobbelige structuur ten gevolge van het lassen. Die bobbelstructuur zie je wel op de hoeken van de koker. Hieruit kunnen we voorzichtig concluderen dat de koker niet over zijn hele contactvlak aan de I bint is gelast. Het lasoppervlakte van deze verbinding is dus gering en bovendien is deze las dus ongunstig belast (op trek). Daar zit precies de ontwerpfout. Door een windvlaag (en het extra gewicht van de zonnepanelen) is het dak met een dusdanige kracht naar beneden geduwd dat de lassen waarmee de koker op het korte stuk I bint is gelast zijn bezweken op trek. De las tussen I bint en verticale steunbuis is dus sterker dan de las tussen koker en I bint want deze verbinding is nog intact. Het kan ook zo zijn dat het dak door een windvlaag eronder omhoog is gedrukt en daarna naar beneden is geklapt.
Doordat het dak naar beneden bewoog (eerst is de bovenkoker losgebroken op trek) is ook de verbinding van de onderste koker van de vakwerkconstructie met de staande constructie snel afgebroken. Als deze verbinding niet zou zijn afgebroken, zou het dak nog aan de wandconstructie hangen. Ook hier is dus weer sprake van een verbinding waar weinig plastische vervormingen mogelijk zijn net voor het bezwijken.
Wat is de juiste oplossing om de koker aan staande achterwand te lassen?
Schets goed lasdetail door Erik van Vliet
Voor het krachtenspel zou het veel gunstiger zijn om het stukje I bint te vervangen door een tapse koker. Deze produceer je door de koker niet te extruderen maar uit een vlakke plaat te zetten en dan dicht te lassen. De tapse koker heeft bij de verticale draagbuis een breedte gelijk aan de diameter van de buis. Aan het andere einde van deze korte tapse koker is de breedte van de koker gelijk aan de breedte van de koker van de dakconstructie. Vervolgens las je op beide verticale zijden van de koker een strip waarvan de hoogte ongeveer 20% minder is dan de kokerhoogte. Die strip wordt bijvoorbeeld over een lengte van bijvoorbeeld 25 cm rondom aan de draagkoker gelast. Ook wordt deze strip op de tapse koker vastgelast. Uiteraard wordt deze stip op zijn einde krom geslagen/gebogen zodat dit einde op de verticale draagbuis gelast kan worden. De strip kan bij de buis hoger uitgevoerd worden zodat er voldoende lengte is om een degelijke las aan te kunnen brengen. Deze verbinding zou overigens veel sterker en goedkoper te produceren zijn als de verticale buis vervangen zou worden door een verticale koker die bovenin dezelfde afmetingen heeft als de kokers van de dakconstructie. Dan is het maken van de strips en het goed lassen ervan veel eenvoudiger.
Waarom er een dikke schoorplaat (driehoekje van dik staal) onder de I bint gelast is, is mij niet duidelijk. Slap-stijfovergangen zijn in constructies altijd gevaarlijk. Met andere woorden: je moet de stijfheid langzaam laten verlopen, want dan krijg je de meest sterke constructie. De schoor is door zijn dikte in vergelijking met de kokerdikte veel stijver. De schoorplaat diende waarschijnlijk om het gewicht van het dak in verticale zin te dragen. Dit had ook met een dunnere schoorplaat gekund.
Er is ook gesproken over het extra gewicht van de zonnepanelen. Door dit extra gewicht wordt de koker op foto 2 op een hogere trekkracht belast. Door een extra windbelasting, de dakmassa en de extra massa van de zonnepanelen zal de totale trekkracht op de verbinding in foto 3 substantieel hoger zijn als in een statische situatie. De zonnepanelen zullen dus wel effect hebben gehad maar het grootste probleem was de slechte verbinding tussen het dak en de achterwand waar het dak aan vast zit.
Door Erik van Vliet, Practical Solution