12.Handvatten constructieopbouw buitensportaccommodaties

Klimaatverandering en de grote druk op beschikbare bouwgrond maken dat we steeds vaker op bouwtechnisch uitdagende locaties werken. Dat maakt een stabiele, dragende constructie, extra belangrijk. Met dit kennisdocument bieden we zowel de opdrachtgever als opdrachtnemer de handvatten om de verticale of horizontale afwatering door ongebonden, deels gebonden en gebonden constructies vast te stellen.

Er bestaan verschillende materialen om een constructie voor een sportvloer samen te stellen. We onderscheiden hierin de volgende drie categorieën:

• Ongebonden constructies: constructies waarvan de onderbouw, de fundering en de toplaag uit ongebonden materialen zijn opgebouwd. Ongebonden materialen zijn korrelachtige materialen zoals zand.

• Deels gebonden constructies: constructies waarvan de onderbouw en de fundering uit ongebonden materialen zijn opgebouwd en de toplaag deels uit ongebonden, deels uit gebonden materialen bestaat. Een goed voorbeeld hiervan is een in-situ shockpad.

• Gebonden constructies: constructies waarvan de onderbouw en/of de fundering en/of de toplaag uit gebonden materialen zijn opgebouwd. Goede voorbeelden hiervan zijn asfalt en beton.

Bij maatgevende neerslag, ‘n neerslag die 1x per 10 jaar verwacht mag worden (zie T.A. Buishand en C.A. Velds, Neerslag en Verdaming, hoofdstuk 8) verhoogd met 10% klimaattoeslag, mag de (schijn)grondwaterstand niet ondieper dan 0,50 m onder het maaiveld liggen. Dit om plasvorming te voorkomen.

Laat de kwaliteit van de ontwatering rekenkundig aantonen. Afhankelijk van de verschillende stroomrichtingen van het water in de diverse constructies, kan dat als volgt worden gedaan:

Verticale stroomrichting Bijvoorbeeld door middel van een berekening in het rekenmodel voor verticaal afwaterende sportveldconstructies zoals opgesteld door KIWA-ISA-Sport: “Dimensionering waterafvoer sportvelden modelversie5.xls” of door middel van een gelijkwaardig rekenmodel waarbij, bij dezelfde input, eenzelfde output verkregen wordt.

Noodzakelijke input parameters voor het rekenmodel:

• De waterdoorlatendheid bij een volledige verzadiging. Indien nodig kan dit worden bepaald volgens:
• NEN-EN 5123 of 5124 (grond, zand e.d.) of
• NEN-EN 12616 (sportvloeren) of
• NEN-EN 12697-19 (stijve, doorlatende materialen).
• Het percentage aanwezige holle ruimtes, de vrije ruimte tussen de bestanddelen van een bouwmateriaal uitgedrukt als percentage van het totale volume dat het materiaal inneemt. Indien nodig kan dit als volgt worden bepaald:

n = 100 * (1 – dd / dr).

dd: deeltjesdichtheid, de massa per eenheid van volume van de deeltjes, inclusief de niet toegankelijke poriën in de deeltjes en exclusief vloeistoffen in de open poriën. Indien nodig kan dat bepaald worden volgens NEN-EN 1097-6.

dr: referentie droge dichtheid.

Horizontale stroomrichting Een berekening waaruit blijkt dat het afschot in het sportveld (zoals binnen het sporttechnisch voorschrift is bepaald), de horizontale afvoercapaciteit, gerelateerd aan de bergingscapaciteit in de constructie, minimaal voldoet aan de waarden in tabel D2.

De horizontale afvoercapaciteit is hier de hoeveelheid water die door een drainerend materiaal van één meter breed binnen ’n tijdseenheid wordt afgevoerd. Die bepaling is vastgelegd in EN ISO 12958. Bij die bepaling zouden tenminste de volgende specificaties moeten worden gerespecteerd:

• Het monster dient tenminste 300x200mm te zijn
• De bovenbelasting dient 2 kPa te zijn
• Het waterniveau moet aan één kant gelijk zijn met de bovenkant van het monster
• Het afschot dient overeenkomstig de van toepassing zijnde sporttechnische voorschriften te zijn
• Het afschot dient te worden ingesteld d.m.v.:
• Het verstellen van het afschot van de testkamer waarin het monster zich bevindt of
• Door het waterniveau aan de voorzijde van het monster te verstellen in een horizontaal ingestelde testkamer.

Benodigde input voor de berekening:

• Horizontale afvoercapaciteit (l/m.s)
• Het percentage aanwezige holle ruimtes, de vrije ruimte tussen de bestanddelen van een bouwmateriaal uitgedrukt als percentage van het totale volume dat het materiaal inneemt. Indien nodig kan dit als volgt worden bepaald:

n = 100 * (1 – dd / dr).

dd: deeltjesdichtheid, de massa per eenheid van volume van de deeltjes, inclusief de niet toegankelijke poriën in de deeltjes en exclusief vloeistoffen in de open poriën. Indien nodig kan dat bepaald worden volgens NEN-EN 1097-6.

dr: referentie droge dichtheid.

Bovendien moet rekenkundig worden aangetoond dat de zijwaartse lozing, het systeem dat bij een horizontale afwatering ervoor zorgt dat het totale afwaterende debiet aan de zijkanten van het sportveld kan worden afgevoerd, ook bij ‘n calamiteit voldoende capaciteit bezit om het afstromende totaal-debiet te kunnen verwerken.

Het is raadzaam de constructie uit vorstbestendige componenten op te bouwen. Deze componenten kenmerken zich doordat ze niet beschadigd raken wanneer ze worden blootgesteld aan temperaturen lager dan 0⁰ C.

Goede voorbeelden van vorstbestendige materialen zijn de materialen uit de sportproductenlijst, zoals M3c-zand, M3d-zand, lava e.d.

Daarnaast mag van de constructie verwacht worden dat een maatgevende vorstperiode met een gemiddelde dagtemperatuur van -4⁰ C géén blijvende afwijking van de sporttechnische richtlijnen veroorzaakt.

‘Maatgevende periode’ kan voor de verschillende constructies als volgt worden gedefinieerd:

Een maatgevende vorstperiode mag geen blijvende schade aan de constructie veroorzaken. Dat wordt bereikt door vorstbestendige materialen toe te passen én het realiseren van een constructie die niet bevriest.

Toetsing van de vorstbestendigheid van materialen

Ongebonden- en Deels geboden constructies Constructieonderdelen van ongebonden materialen worden als vorstbestendig beschouwd wanneer:

• het percentage holle ruimte >32 % (volumeprocenten) bedraagt en,
• het aandeel fijne delen (<63 μm) niet hoger is dan 5 % (massaprocenten) en,
• het lutumgehalte (< 2 μm) niet hoger is dan 2 % (op basis van NEN 5753:2006+C1:2009) en,
• het vrije kalkgehalte (massaprocenten) niet meer bedraagt dan:
• Bij M50-cijfer <180 μm < 1 %
• Bij M50-cijfer 180 – 250 μm < 3 %
• Bij M50-cijfer > 250 μm < 5 %

Gebonden verticaal Waterdoorlatende, gebonden materialen worden beschouwd als vorstbestendig wanneer er géén schade zichtbaar is aan het materiaal nadat het onderworpen is aan de vries-dooiproef volgens EN 1367.

Gebonden horizontaal

Ondoorlatende, gebonden materialen worden beschouwd als vorstbestendig wanneer:

• de druksterkte groter is dan 1,5 MPa bij een volumieke massa van < 1.000 kg/m3
• de druksterkte groter is dan 3 MPa bij een volumieke massa van > 1.000 kg/m3

De druksterkte is daarbij de sterkte van een gebonden materiaal en kan bepaald worden volgens NEN-EN-13286-41

Waterdoorlatende, gebonden materialen worden beschouwd als vorstbestendig wanneer er geen schade zichtbaar is aan het materiaal na de vries-dooiproef volgens EN 1367.

Toesting van de vorstbestendigheid van de constructie Dit kan rekenkundig worden aangetoond. Dat kan bijvoorbeeld door middel van een berekening in het rekenmodel “Warmteisolatie berekening modelversie 5.xls” zoals opgesteld door KIWA-ISA-Sport of door middel van een gelijkwaardig rekenmodel waarbij, bij dezelfde input, eenzelfde output verkregen wordt.

Benodigde input parameters voor het rekenmodel:

• Warmtegeleiding. Het vermogen van een materiaal om warmte door te geven. Indien nodig, te bepalen volgens NEN-EN 12664 na voorbereiding volgens EN 12087.

Let op: In tegenstelling tot EN 12087 moet het materiaalmonster na bevochtigen niet 10 minuten maar juist 30 minuten uitlekken. De temperatuur bij de uitvoering van de meting moet 20⁰ C. zijn.

• Warmtecapaciteit. Het vermogen van een materiaal om warmte vast te houden. Te bepalen volgens algemeen geaccepteerde literatuur. Indien daar sprake is van verschillende waarden, wordt aanbevolen om van worst case uit te gaan. Wanneer er geen literatuurgegevens beschikbaar zijn, dan kan het volgens NEN 12667

Vanuit onderhoudsoogpunt en veiligheidsoogpunt (voor de spelers) is het raadzaam dat de constructie het gewicht van ’n voertuig kan weerstaan zonder dat dit leidt tot schade. Vandaar dat aanbevolen wordt de karakteristieke wielbelasting van ‘n specifiek voertuig als ontwerpbelasting te nemen. Op die ontwerpbelasting dient dan een partiële factor van 1,35 te worden toegepast.

De volgende rekenparameters voor de respectievelijke constructie worden aanbevolen:

De draagkracht kan rekenkundig worden aangetoond door, bijvoorbeeld, de ontwerpbelasting te toetsen in een Lineair Elastisch Meerlagenmodel, of in een gelijkwaardig model. Bij een Lineair Elastisch Meerlagenmodel zijn de constructielagen volledig aan elkaar gehecht en horizontaal oneindig uitgestrekt gemodelleerd. De door de spanning veroorzaakte rek is recht evenredig met de aangebrachte spanning.

De grootste berekende elastische verticale vervorming bovenop de ondergrond zou voor de verschillende constructies niet groter mogen zijn dan:

Voor zowel een Gebonden verticale- als Gebonden horizontale constructie zou de grootste berekende elastische horizontale vervorming onderin de fundering niet groter mogen zijn dan de karakteristieke breukrek van het funderingsmateriaal. Breukrek is de rek in een gebonden materiaal onder eenmalige bezwijkbelasting. Indien nodig kan deze worden bepaald volgens:

• NEN-EN 13286-40 (directe trekproef) of,
• NEN-EN 13286-42 (indirecte trekproef) of
• NEN-EN 12697-26 Annex B (buigproef)

Aanbevolen input parameters in het rekenmodel:

• Stijfheidmoduli constructie-onderdelen. Deze geeft het verband aan tussen de verticale spanning onder een belastingplaat en de zakking van de grond als functie van vorm en grootte van het belast oppervlak.
• Poissongetal, ook vaak aangeduid als dwarscontractiecoëfficiënt. Dit is de verhouding tussen de specifieke rekverandering loodrecht op en in de richting van een gegeven axiale spanningsverandering van een materiaal. In de berekening kan worden uitgegaan van een waarde van:
• 0,20 voor cementgebonden materialen
• 0,50 voor rubber
• 0,35 voor alle overige materialen
• Stijfheidmodulus natuurlijke grondslag. Dit is de weerstand tegen vervorming, uitgedrukt als de verhouding tussen belasting en elastische vervorming van een materiaal. In de berekening zou de karakteristieke waarde van de stijfheidsmodulus gedeeld moeten worden door een partiële factor van 1,1. Wanneer er geen literatuurgegevens beschikbaar zijn, dan kan het bepaald worden volgens:
• In geval van gebonden materialen: NEN-EN 12697-26 Annex B
• In geval van ongebonden en zelfbindende materialen: zoals gebruikt in de wegenbouwliteratuur.

Aanbevolen werkmethode bij het bepalen van de draagkracht van de bestaande ondergrond