TU Delft en TNO Bouw ontwikkelen unieke renovatiemethode; Houten vloer met laagje beton drie keer zo sterk

Houten vloeren die niet meer voldoen aan brandwerendheidseisen of waarvan het draagvermogen onvoldoende is, hoeven in het vervolg niet meer te worden vervangen. Dit dankzij een renovatie-methode die door onderzoekers van de TU Delft en TNO Bouw is geïntroduceerd en geoptimaliseerd. Een deklaag van 5 cm beton op de houten vloerdelen is voldoende.

Essentieel is de koppeling tussen de betonlaag en de houten draagbalken. Deze verbinding kan tot stand komen met schroeven, stalen deuvels of bouten. Ze worden in de balken bevestigd en meegestort in de betonnen deklaag. Door de verbinding gaan beton en balken samenwerken. Het beton vormt de nieuwe drukzone en ontlast daarmee grotendeels de houten balklaag. Het resultaat is een vloer die twee à drie keer zo sterk is.

Voldoende draagvermogen

Vooral woningscheidende vloeren in oude monumentale panden voldoen vaak niet meer aan de bouwvoorschriften. Soms zijn ze doorgezakt of door houtrot aangetast. De vloer zou dan moeten worden vervangen door een betonvloer of door een nieuwe stijvere balkenvloer, wat meestal erg duur is. Bij dit nieuwe renovatiesysteem blijft de hele vloer, inclusief de vloerdelen, intact.

Een belangrijk voordeel van de hout-betonvloer is dat het gewicht lager is dan van een betonnen vloer. Bovendien is de renovatie minder ingrijpend. De kosten blijven beperkt tot het aanbrengen van de verbindingsmiddelen en het storten van de betonlaag. Het draagvermogen van de fundering is meestal wel voldoende om het extra gewicht van het beton op te nemen.

Ook is het verhoogde eigen gewicht van de vloer voor de balken eronder geen probleem. Door de koppeling vormt het beton geen dood gewicht, maar gaat het samenwerken met de vloerbalken. Van tevoren is het wel nodig eventuele slechte plekken in de vloer, zoals die bijvoorbeeld vaak bij muuraansluitingen voorkomen, te vervangen.

Ook is het nodig een voorziening te treffen om wegvloeien van het cementwater uit het beton tegen te gaan. Het water zou dan door de kieren van de vloerdelen naar beneden kunnen sijpelen. Dit kan worden voorkomen door een folie over de houten vloer te leggen. Daarna kunnen de verbindingsmiddelen door de vloerdelen heen in de balken worden aangebracht en kan vervolgens het beton worden gestort. Na uitharding van het beton is het vloersysteem klaar. Omdat beton goed druk kan opnemen, is een dunne betonlaag van 5 cm vaak al voldoende.

Bij grote overspanningen is een tijdelijke ondersteuning noodzakelijk. Eventueel kunnen de vloeren voor het storten in het midden worden opgevijzeld. Doordat de opwaartse spanning gedeeltelijk in de betonlaag blijft zitten, buigt de vloer niet door. Houten vloeren die doorhangen kunnen op deze manier worden gecorrigeerd.

Als verbindingsmiddel kan een schroefsysteem worden gebruikt. Maar ook bouten,deuvels en zelfs betonstaal komen hiervoor in aanmerking. Het type verbindingsmiddel is afhankelijk van de afmetingen van de vloerbalken. Bij dunne vloerbalken zullen kleine schroeven worden gebruikt, bij zware balken zijn grotere verbindingsmiddelen nodig. Het aantal verbindingsmiddelen kan worden berekend en hangt af van de vloerbelasting. Technisch gezien maakt het niet uit of er een groot aantal kleine of een kleiner aantal grote verbindingsmiddelen worden gebruikt. In de praktijk zal een aannemer kiezen voor het systeem dat zo weinig mogelijk arbeid vergt. Veelal zullen de verbindingsmiddelen op een onderlinge afstand van 30 à 50 cm worden geplaatst. Kleine verbindingsmiddelen, zoals schroeven, staan op een onderlinge afstand van ongeveer 10 cm.

Wanneer bij zwaardere vloerbalken betonstaal als verbindingsmateriaal wordt gebruikt, is het nodig om rond het staal betondeuvels te maken. Zonder de deuvels is de kracht die het staal op het hout uitoefent, te groot. Er bestaat dan kans dat het hout gaat splijten. De betonnen deuvels komen tot stand door op de plekken waar het betonstaal komt 2 à 3 cm diepe gaten in de balken te boren met een diameter van 5 tot 7 cm. De gaten lopen bij het storten van de beton vol en vormen betonnen deuvels die de kracht uit het gewapend beton overdragen op het hout.

Nieuwbouw

Het hout-betonvloersysteem kan als nieuwbouw-systeem ook in combinatie met platen van Laminated Veneer Lumber (LVL) worden gebruikt. De LVL-platen zijn zo sterk dat ze zonder vloerbalken kunnen worden gebruikt. LVL is een plaatmateriaal dat zijn sterkte ontleent aan dunne lagen fineer. Bij een dikte van 2,7 cm LVL en 11 cm beton kunnen gemakkelijk overspanningen van 4,5 m worden bereikt. Bij gebruik van LVL in een hout-betonvloer zonder balklaag worden als verbindingsmiddel betonnen nokken toegepast. De nokken komen tot stand door, tot ongeveer de helft van de plaatdikte, gaten in de LVL-platen te frezen. Ze hebben een diameter van 12 cm. Bij het storten lopen de nokken vol met beton. Hierdoor ontstaat een afdoende verankering tussen beton en plaatmateriaal. Om het afschuiven van het beton te voorkomen worden de nokken voorzien van een lichte wapening.

Economische oplossing

Vooral voor renovatie van woningscheidende houten vloeren is de hout-betonvloer een goede technische en economische oplossing. Door ze te verstevigen met een betonlaag kunnen deze vloeren aan de hedendaagse eisen voldoen. Zo zullen onder andere de luchtgeluidsisolerende eigenschappen van de vloer aanmerkelijk verbeteren. De betonlaag zorgt voor extra massa voor het dempen van geluidstrillingen. Maar zonder aparte voorzieningen zal het contactgeluid ten opzichte van de bestaande vloerconstructie nauwelijks verbeteren. Daarvoor is nog een geluiddempende laag nodig.

Een nadeel van het systeem is dat het zicht op de houten vloer dan verdwijnt. Vooral in historische panden kan dat een bezwaar zijn. Daartegenover staat dat het gevaar voor brandoverslag kleiner wordt. Een betonlaag op een vloer vermindert het gevaar voor branddoorslag en verhoogt daarmee de brandveiligheid in een pand.

Het ontwikkelingsproject van de hout-betonvloeren verrichten TU Delft en TNO Bouw in samenwerking met de Technische Universiteit van Karlsruhe. Aan het eind van het jaar verwacht Van der Linden het systeem volledig aan de bouwwereld te presenteren. Dan zullen voor enkele standaard vloersystemen de wenken en rekenregels worden geïntroduceerd. Op dit moment worden computersimulaties uitgevoerd, waarmee het constructiegedrag van de hout-betonvloersystemen kan worden bepaald. Over anderhalf jaar moet het ontwikkelingsproject zijn afgerond.