Parkeergarages

Parking AZ Sint-Lucas Gent by Abscis architecten

Prefab beton is het materiaal bij uitstek voor de bouw van parkeergarages. Niet alleen door de typische indeling van deze gebouwen, maar ook door de vraag naar rendabele, esthetische en comfortabele oplossingen. Bovendien is beton gemakkelijk in onderhoud en heeft het een zeer goede brandweerstand. De producent van de geprefabriceerde elementen speelt een belangrijke rol in het bouwproces. Zijn eigen ontwerpafdeling heeft doorgaans veel kennis in huis om voor ieder project de beste oplossing uit te werken. Meestal zijn dit standaardoplossingen aangepast aan de afmetingen van het gebouw, aangevuld met innovatieve oplossingen om de specifieke wensen van de architect of bouwheer te vervullen. In BETON 233 werden enkele algemene ontwerprichtlijnen voor parkeergarages en voor de toepassing van holle vloerelementen toegelicht. Het onderstaande artikel behandelt de opbouw, de algemene stabiliteit en de brandveiligheid van parkeergarages. Het gaat eveneens dieper in op enkele specifieke aspecten met betrekking tot draagvloeren.

Opbouw en stabiliteit

De draagstructuur van bovengrondse parkeergarages bestaat uit een skeletconstructie van balken, kolommen en vloerelementen. De horizontale stabiliteit van bovengrondse parkeergarages met 3 à 4 verdiepingen kan gerealiseerd worden door de kolommen momentvast te verbinden met de fundering. Deze verbinding gebeurt meestal met wachtstaven in opgiethulzen of met een boutverbinding op een stalen voet. Door het inklemmen van de kolommen spreekt men van ongeschoorde constructies. De kolommen zijn in dat geval uit één stuk gemaakt over de volledige hoogte van het gebouw, waardoor de constructie sneller gemonteerd kan worden. Hogere gebouwen moeten wel geschoord worden. De horizontale stabiliteit wordt dan verzekerd door lift- en trapschachten, eventueel aangevuld met dwarswanden. De lift- en trapschachten kunnen opgebouwd worden met kokervormige elementen, dubbele wanden of massieve wanden (zie artikel BETON 231). Die laatste twee kunnen ook gebruikt worden voor de realisatie van dwarswanden. De kolommen van geschoorde constructies kunnen over meerdere verdiepingen uitgevoerd worden.

Om de constructiehoogte zoveel mogelijk te beperken, worden de balken meestal voorgespannen. De doorsnede is L-vormig of in de vorm van een omgekeerde T, waardoor de flenzen als consoles voor de vloeren kunnen functioneren. De overspanning van de vloeren kan gereduceerd worden door de flenzen een grotere breedte te geven (fig. 1). Op deze manier worden verzwaarde stroken gevormd in de vloer. De prefabrikant kan op verzoek doorvoeropeningen voorzien in de balken om het aanbrengen van leidingen te vereenvoudigen. De balken hebben een lengte van één enkele overspanning (kolom – kolom) en worden scharnierend verbonden met de kolommen door middel van deuvelverbindingen. Wanneer de kolommen doorlopen over meerdere verdiepingen rusten de balken met of zonder tandoplegging op consoles aan de kolommen. De bovenkant van de balken heeft in dat geval meestal dezelfde breedte als de kolommen waardoor de flenzen uitspringen ten opzichte van de kolommen en de vloer voor de kolom passeert. Uitsparingen in de vloerelementen zijn dan niet nodig (fig. 2). Bij verdiepingshoge kolommen rusten de balken meestal op de kolomkoppen zelf. De kolommen zijn rond of rechthoekig en meestal uitgevoerd in gewapend beton, omdat de normaalkrachten relatief groot zijn en de momenten eerder klein. De sectie van de kolommen wordt gereduceerd door gebruik te maken van hogesterktebeton (max. C90/105).

De draagvloeren bestaan vaak uit voorgespannen holle vloerelementen van 32 cm of 40 cm dik, met een ter plaatse gestorte druklaag. Deze constructieve opstortlaag zorgt voor een waterdicht parkeerdek en laat daarenboven toe om eventuele opbuigingsverschillen tussen de vloerelementen op te vangen. Een eventuele druklaag kan ook een belangrijke rol spelen voor het spreiden van mobiele lasten. Wanneer de bouwheer of architect een vlak plafond eist (dus geen onderliggende balken), wordt een vlakke plaatvloer of paddenstoelvloer toegepast. Deze vloer wordt enkel ondersteund door kolommen en draagt in twee richtingen. Voor de constructie van dit soort vloeren worden meestal breedplaten gebruikt, waarop een constructieve opstortlaag wordt aangebracht.

Volgens Eurocode 2 [1], 9.10 moeten constructies, die niet ontworpen zijn om buitengewone belastingen op te nemen, een alternatieve belastingsoverdracht mogelijk maken na het optreden van lokale schade. Deze constructieve integriteit wordt verwezenlijkt door het aanbrengen van horizontale en eventueel verticale trekbanden, ook wel kettingwapening genoemd. Op die manier wordt een goede samenhang tussen alle prefab elementen bekomen. De norm geeft hiervoor enkele ontwerpregels. Zo moeten er horizontale trekbanden voorzien worden langs de omtrek van iedere vloer en binnen iedere vloer, in twee onderling loodrechte richtingen (zie details in het artikel ‘Project: uitbreiding van parkeergebouw P3 op Brussels Airport’). De trekbanden moeten doorlopend zijn en moeten zich zo dicht mogelijk bij de randen van de vloeren en de lijnen van de kolommen bevinden. Kolommen die doorlopen over meerdere verdiepingen kunnen daarvoor uitgerust worden met speciale doorvoeringen (fig. 5).

De balken worden voorzien van uitstekende beugels aan de bovenzijde waarbinnen de trekbandwapening geplaatst wordt. Verder dienen de randkolommen op ieder niveau horizontaal verbonden te zijn met de constructie door extra horizontale trekbanden. Al deze horizontale trekbanden kunnen gecombineerd worden met de wapening voor de schijfwerking. In prefab gebouwen van vijf verdiepingen of meer moeten in de kolommen verticale trekbanden aangebracht worden, om schade door het wegvallen van een kolom te beperken. Deze verticale trekbanden moeten doorlopen vanaf het laagste tot het hoogste niveau. Een alternatief voor de verticale trekbanden is het realiseren van voldoende membraanwerking in de vloeren en de wanden.

De gevels worden meestal open uitgevoerd waardoor een mechanische ventilatie voor het verdrijven van de schadelijke uitlaatgassen overbodig is. Ze bestaan bij voorkeur uit prefab gevelbalken met geïntegreerde randbescherming in industrieel grijs beton, industrieel sierbeton of architectonisch beton, waarop de vloerelementen kunnen gelegd worden.

Ondergrondse parkeergarages zijn doorgaans duurder om te bouwen dan bovengrondse parkeergarages. Alles wat geldig is voor bovengrondse garages, geldt in grote lijnen ook voor ondergrondse garages. De draagstructuur bestaat naast balken, kolommen en vloerelementen ook uit grondkerende wanden, die meestal gevormd worden door een diepwandconstructie of damwandplanken uit staal of beton. Bij ondiepe parkeergarages kunnen eventueel ook prefab dubbele wanden toegepast worden. In de uitvoeringsfase wordt langs de gehele omtrek van de bouwput de diepwand of damwand verankerd door grondankers. In de eindfase dienen de vloerplaten als schoren voor de kelderwanden. Hiervoor moeten de vloeren ook werken als een schijf. Dezelfde vloerelementen als bij bovengrondse garages kunnen toegepast worden, tenzij op het maaiveld rekening gehouden moet worden met een grond- en een verkeersbelasting. Hierdoor krijgt de vloer het karakter van een brugdek waardoor eventueel andere vloerelementen noodzakelijk zijn, zoals bijvoorbeeld voorgespannen TT-elementen of brugliggers.

Brandveiligheid

Volgens een artikel in WTCB-contact [5] vinden veel brandweerdiensten het brandveiligheidsniveau in parkeergarages, gebaseerd op de meest recente versie van het Koninklijk Besluit Basisnormen [6], onvoldoende. Zij zijn van mening dat er meer rekening gehouden moet worden met de oppervlakte en de diepte van parkeergarages, omwille van de interventiemogelijkheden die hieruit voortvloeien. Onder de vleugels van de Federale Overheidsdienst Binnenlandse Zaken, Algemene Directie Veiligheid en Preventie, werd daarom de werkgroep ‘Parkeer­gebouwen’ opgericht. De bevindingen van deze werkgroep werden in 2019 gebundeld in het document HR 1632 N R3 [7] en goedgekeurd door de Hoge Raad voor de Beveiliging tegen Brand en Ontploffing. Dit document zal de basis vormen voor de wijziging van het Koninklijk Besluit Basisnormen. Aangezien het Koninklijk Besluit tot wijziging van het Koninklijk Besluit Basisnormen nog niet gepubliceerd werd in het Belgisch Staatsblad, blijven de huidige eisen in principe van toepassing. In praktijk baseren echter verschillende brandweerdiensten zich al op dit document bij het opstellen van preventieadviezen.

Een parkeergebouw kan zowel een zelfstandig gebouw als een onderdeel van een gebouw zijn. Men spreekt van een open gebouw wanneer elk niveau een open parkeerbouwlaag is. Om hieraan te voldoen moeten de parkeerbouwlagen o.a. beschikken over twee tegenovergestelde gevels die over hun gehele lengte maximaal 60 m uit elkaar staan en die gelijkmatig verdeelde openingen bevatten waarvan de nuttige oppervlakte minstens 1/6de beslaat van de totale oppervlakte van de verticale binnen- en buitenwanden van deze bouwlaag.

De vereiste brandweerstand van de structurele elementen, de vloeren en de hellingen wordt bepaald in functie van de hoogte van het gebouw. In lage en middelhoge gebouwen moeten ze minstens een brandweerstand R 120 hebben. Voor hoge gebouwen geldt R 240 voor de structurele elementen en R 120 voor de vloeren en de hellingen. De structurele elementen van open parkeerbouwlagen in lage gebouwen worden aan geen enkele eis onderworpen inzake brandweerstand, op voorwaarde dat de vloeren en de hellingen tussen beide open parkeerbouwlagen minstens beantwoorden aan de eisen van de klasse REI 60 hebben en dat deze structurele elementen geen ander compartiment dragen. Voor open parkeerbouwlagen in middelhoge gebouwen, die aan dezelfde voorwaarden voldoen, moet de brandweerstand van de structurele elementen R 60 bedragen.

Volgens het document HR 1632 N R3 [7] kan een parkeergebouw één compartiment vormen waarvan de oppervlakte onbeperkt is, zelfs wanneer er meerdere parkeerbouwlagen zijn. Bij brand moet wel het compartiment automatisch verdeeld worden in verschillende deelcompartimenten om de branduitbreiding te vertragen. Een parkeerbouwlaag mag één deelcompartiment vormen, maar een deelcompartiment mag zich niet over verschillende parkeerbouwlagen uitstrekken. De wanden van een deelcompartiment dienen te voldoen aan de eisen zoals voorgeschreven in classificatie EI 60. Elke opening in deze wanden bestemd voor voetgangers is ofwel afgesloten met een sas met wanden EI 60 en zelfsluitende deuren EI1 30, ofwel met een zelfsluitende deur EI1 60. De openingen in de deelcompartimentswanden voor de doorgang van voertuigen zijn uitgerust met een zelfsluitende afsluiting E 60, zoals schuifwanden en rolluiken. Als het parkeergebouw een onderdeel is van een gebouw, moeten beide delen beschouwd worden als verschillende compartimenten. De compartimentswanden tussen het parkeergebouw en de rest van een laag gebouw moeten EI 60 hebben. De verbinding tussen beide compartimenten moet gebeuren door een opening die op dezelfde manier afgesloten wordt als de openingen voor voetgangers in de deelcompartimentswanden. Voor middelhoge gebouwen geldt EI 60 voor de compartimentswanden en moet de verbinding tussen de twee compartimenten bestaan uit een sas met wanden EI 60 en zelfsluitende deuren EI1 30. In geval van hoge gebouwen moeten de compartimentswanden EI 120 hebben en moet de verbinding tussen de twee compartimenten bestaan uit een sas met wanden EI 120 en zelfsluitende deuren EI1 30. In hoge gebouwen mag dit sas niet dienen als sas voor liften.

De trappenhuizen zijn onderdeel van de evacuatieweg. Als ze zich in het gebouw bevinden, moeten de binnenwanden ervan minstens EI 60 vertonen in geval van lage en middelhoge gebouwen. In geval van hoge gebouwen geldt EI 120. De buitenwanden mogen beglaasd zijn als ze voldoen aan bepaalde voorwaarden. De trappen en de overlopen zijn minstens R 30 voor lage gebouwen. Er wordt echter geen stabiliteit bij brand vereist indien de trappen en overlopen uitsluitend zijn samengesteld uit materialen van klasse A1 met een smelttemperatuur hoger dan 727 °C. Voor middelhoge en hoge gebouwen is R 60 van toepassing voor de trappen en overlopen. Voor buitentrappenhuizen gelden minder strenge eisen.

Foto: CRH Structural Concrete Belgium nv

In het document HR 1632 N R3 [7] worden ook brandbeveiligingstypes voorgeschreven in functie van de diepte van de parking en de totale oppervlakte van de parking of van het betreffende deelcompartiment. Drie types worden geïdentificeerd: ventilatieopeningen, sprinklerinstallaties en RWA-installaties (rook- en warmteafvoer). Naast ventilatoren zijn rookschermen een belangrijk onderdeel van een RWA-installatie. Ze zorgen ervoor dat de mensen in geval van brand de parkeergarage veilig kunnen verlaten en de rook zich niet kan verspreiden. Voor de brandweer wordt zo een rookvrije toegang tot de brandhaard gecreëerd. Parkeergebouwen kleiner dan of gelijk aan 250 m² en uitgerust met een autolift vereisen geen van deze beveiligingsmaatregelen. Voor parkeergebouwen zonder een autolift wordt deze grens verhoogd tot 650 m², op voorwaarde dat geen enkel punt van het parkeergebouw zich verder dan 45 m van een ingang bevindt, bestemd voor de tussenkomst van de brandweer. Voor open parkeerbouwlagen van grote of kleine parkeergebouwen, die bovengronds of niet dieper dan 7 m onder de grond liggen, zijn ook geen beveiligingsmaatregelen van toepassing. Ondergrondse parkeerbouwlagen die dieper dan 21 m ondergronds gelegen zijn, hebben zowel een sprinkler- als een RWA-installatie nodig, ongeacht de oppervlakte van het parkeergebouw of het deelcompartiment. Beide installaties zijn ook vereist in parkeerbouwlagen van parkeergebouwen groter dan 60.000 m², tenzij ze open zijn. Bijlage 7 van het document HR 1632 N R3 [7] bevat een uitgebreide tabel met de vereiste beveiligingstypes. 
Alle ondergrondse parkeerbouwlagen, met uitzondering van de open bouwlagen, moeten van hetzelfde beveiligingstype zijn. Dit is ook geldig voor alle bovengrondse parkeerbouwlagen. Het beveiligingstype van de bovengrondse bouwlagen mag wel verschillen van dat van de ondergrondse bouwlagen. De onderverdeling in deelcompartimenten is niet nodig bij open parkeergebouwen, bij parkeerbouwlagen met een sprinkler- en een RWA-installatie, bij parkeergebouwen met een totale oppervlakte kleiner dan of gelijk aan 650 m² (of 250 m² bij aanwezigheid van een autolift) en bij parkeergebouwen met een totale oppervlakte kleiner dan of gelijk aan 2.500 m² met maximum twee bouwlagen.

Op vlak van transport is er naast de opkomst van elektrische voertuigen op batterijen tegenwoordig ook veel beweging op vlak van waterstof-aangedreven elektrische voertuigen. Wanneer gasvormig waterstof onder hoge druk uit de opslagtank ontsnapt, al dan niet in aanwezigheid van een hittebron (brand), kan een fakkel ontstaan met een lengte tot 8 m en een temperatuur tot 2.000 °C. Maar ook de toepassing van batterijen in voertuigen leidt tot andere brandscenario’s. Een batterijbrand leidt niet alleen tot uitstoot van giftige en bijtende gassen, het voertuig kan ook heel lang branden met mogelijk meerdere explosies. Bovendien is heel veel water nodig om een batterijbrand te blussen. Op dit moment is er onvoldoende kennis over het brandverloop in parkeergarages met voertuigen die gebruik maken van alternatieve energiebronnen. Deze kennis is op termijn nodig om de gevolgen voor de constructie en de brandbestrijding te kunnen bepalen en eventueel de wetgeving hieraan aan te passen.

Draagvloeren

Foto: CRH Structural Concrete Belgium nv

Eerder in dit artikel werd al vermeld dat de draagvloeren van parkeergarages meestal bestaan uit holle vloerelementen of breedplaten, voorzien van een constructieve opstortlaag. Deze druklaag wordt gepolierd om een vlak oppervlak te bekomen. De vloeren moeten waterdicht zijn om de duurzaamheid van de onderliggende structuurelementen te vrijwaren, maar ook om schade ten gevolge van doorsijpelend water aan geparkeerde auto’s te voorkomen. Voor de vloeren van parkeergarages is in principe dichtheidsklasse 1 vereist. Volgens Deel 3 van Eurocode 2 [9] zijn in dat geval enkele opper­vlakkige vochtplekken aan de onderzijde toelaatbaar. Volgens TV 247 [10] wordt dichtheidsklasse 1 bekomen met een volledig ter plaatse gestorte vloerplaat van 150 mm dik of een geprefabriceerde vloerplaat van 100 mm dik, op voorwaarde dat de scheurvorming beperkt blijft tot 0,2 mm, en het beton voldoet aan de eisen van de juiste milieuklasse of omgevingsklasse (zie verder) en voldoende nabehandeld wordt. Voor de waterdichting van vloeren met holle vloerelementen, waarop geen waterdichtingslaag wordt voorzien, is dus een opstortlaag noodzakelijk. Dit is meestal het geval bij de verdiepingsvloeren. Tijdens het polieren kunnen kwartskorrels ingestrooid worden om een slijtvast oppervlak te bekomen waardoor verdere afwerking overbodig is. Om de scheurwijdte van krimpscheuren in de opstortlaag te beperken tot 0,2 mm dient men voldoende krimpwapening te voorzien, al dan niet in combinatie met krimpvoegen. Hoe minder krimpvoegen voorzien worden, hoe meer krimpwapening nodig zal zijn. Eurocode 2 [1] geeft richtlijnen om de krimp en de hoeveelheid wapening te berekenen.

Volgens Deel 3 van Eurocode 2 [9] moet bij verhinderde krimp de krimpspanning in het beton begrensd worden tot de treksterkte fctk;0,05. De krimpvoegen worden gezaagd in het harde beton tot een diepte van 1/3 van de dikte van de opstortlaag. In geval van holle vloerelementen laat men de zaagsnedes in de langsrichting best samenvallen met de langsvoegen tussen de elementen. De posities van de zaagsnedes moeten tijdens het ontwerp bekeken worden, omdat dit invloed kan hebben op de dikte van het constructieve opstortlaag. Belangrijk voor de waterdichtheid is dat de krimpvoegen afgedicht worden door een correct aangebrachte en performante flexibele voegvulling. Parkeerdaken worden in vergelijking met verdiepingsvloeren veel meer blootgesteld aan water en worden daarom dikwijls afgewerkt met een rijlaag in beton of asfalt boven op een waterdichtingslaag. Meer en meer echter wordt een vloeibaar aangebrachte kunsthars voorzien op de gepolierde opstortlaag, als waterdichting, waarop nog een slijt- en afwerkingslaag komt. Meer details met betrekking tot de vloeropbouw van parkeerdaken kunnen teruggevonden worden in de TV 253 [11]. Voor holle vloerelementen gelden enkele bijzondere aandachtspunten met betrekking tot de waterdichting waarover meer uitleg gegeven wordt in BETON 233.

Naast water worden de vloeren van parkeergarages vaak ook blootgesteld aan vorst en dooizouten. Aan de onderzijde van de vloeren, het prefab deel, is de blootstelling minder dan aan de bovenzijde, de opstortlaag. De milieuklassen die gelden aan de bovenzijde zijn dus strenger dan aan de onderzijde. Samengevat gelden XC3 en XF1 (omgevingsklasse EE2) voor de vloerelementen, XC4, XD3 en XF2 voor de opstortlaag van de tussenverdiepingen, XC3 en XF1 (omgevingsklasse EE2) voor de opstortlaag van het parkeerdak en XC4, XD3 en XF4 (omgevingsklasse EE4) voor de rijlaag van het parkeerdak. Indien de opstortlaag van de tussenverdiepingen afgewerkt wordt met een scheurvrije coating is hiervoor ook omgevingsklasse EE2 van toepassing. Voor parkeergarages aan de kust moet men bijkomend rekening houden met milieuklasse XS1. (BHE)

Referenties

[1] NBN EN 1992-1-1:2005 + ANB:2010
[2] fib Bulletin 74 – Planning and design handbook on precast building structures, september 2014
[3] NBN EN 1168+A3:2011 en NBN B 21-605:2012
[4] fib Bulletin 6 – Special design considerations for precast prestressed hollow core floors, januari 2000
[5] Brandgevaar in parkeergarages, WTCB-contact, 2019/1
[6] Koninklijk Besluit Basisnormen voor de preventie van brand en ontploffingen in nieuwe gebouwen, 7 december 2016
[7] HR 1632 N R3, Hoge Raad voor de Beveiliging tegen Brand en Ontploffing, revisie 1 oktober 2019
[8] Brandveiligheid van parkeergarages en duurzame brandstoffen, Vexpansie, 1/2019
[9] NBN EN 1992-3:2006 + ANB:2013
[10] TV 247 ‘Ontwerp en uitvoering van vloeistofdichte betonconstructies’, WTCB, november 2012
[11] TV 253 ‘Parkeerdaken – Deel 1: belastingen, ontwerpprincipes en samenstellingen’, WTCB, december 2014

Meer informatie over de horizontale stabiliteit en de constructieve integriteit van prefab gebouwen kan u terugvinden in de modelcursus ‘Prefab Beton’, les 3 (gratis te downloaden op www.febe.be) en in fib bulletin 74 [2]. Richtlijnen met betrekking tot de schijfwerking van holle vloerelementen zijn terug te vinden in bijlage D van de productnorm voor holle vloerelementen [3] en fib bulletin 6 [4].

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *