Eurocodes

Historie

De Eurocodes zijn een reeks Europese normen voor het ontwerp van bouwconstructies. Sinds 1975 wordt er in de EU gewerkt aan de Eurocodes. Het doel van de Eurocodes is het opheffen van technische handelsbarrières door in elk land dezelfde technische specificaties te gebruiken. Om dit doel te bereiken is besloten een serie geharmoniseerde technische normen te ontwikkelen voor het ontwerp van constructies. In 1989 nam de Europese Commissie de richtlijn 89/106/EEC aan over bouwproducten, de zogenaamde Bouwproductenrichtlijn of Construction Products Directive (CPD). Hierin worden de status en randvoorwaarden van de Eurocodes geregeld en de wijze waarop ze in de lidstaten moeten worden ingevoerd.

Essentiële eisen

Volgens de CPD mogen lidstaten alleen eisen stellen aan de technische eigenschappen van bouwproducten die vallen onder een van de zes essentiële eisen:

1. Mechanische weerstand en stabiliteit
2. Brandveiligheid
3. Hygiëne, gezondheid en milieu
4. Gebruiksveiligheid
5. Bescherming tegen lawaai 
6. Energie efficiëntie en warmte terugwinning

Status van de Eurocode

De Eurocodes geven uitsluitend geharmoniseerde beoordelingsmethoden voor bouwconstructies. Het stellen van eisen aan een constructie is een kwestie van veiligheid dat is voorbehouden aan de lidstaten. Hier is dus een duidelijk onderscheid gemaakt tussen enerzijds eisen aan de constructie welke vallen onder de nationale verantwoordelijkheid en anderzijds de bepalingsmethoden welke in de Eurocodes zijn vastgelegd. Als voorbeeld: De Eurocodes geven niet aan in welke brandweerstand een constructie in een bepaald type gebouw moet hebben, maar ze geven wel aan op welke wijze de brandweerstand van een constructie moet worden bepaald.

De bepalingsmethoden van de Eurocodes bevatten een aantal aspecten welke invloed hebben op het veiligheidsniveau, bijvoorbeeld via de partiele veiligheidsfactoren. Op deze aspecten mogen de Eurocodes op nationaal niveau aangepast worden opdat de lidstaten van de EU zelf hun veiligheidsniveau kunnen vaststellen. Deze nationale aanpassing wordt vastgelegd in een zogenaamde Nationale Annex die bij elk deel van de Eurocode wordt gemaakt.

De lidstaten van de EU en de van de Europese vrijhandelszone (EFTA) hebben besloten dat de Eurocodes fungeren als referentiedocumenten

• om aan te tonen dat een gebouw of civieltechnisch bouwwerk voldoet aan de essentiële eisen mechanische weerstand en stabiliteit en brandveiligheid van de CPD.
• om contracten in de bouw op te stellen
• om geharmoniseerde technische specificaties voor bouwproducten op te stellen

De essentiële eisen aan de mechanische weerstand en stabiliteit en aan de brandveiligheid zijn verder uitgewerkt in de CPD en hebben de volgende doelstellingen:

Mechnische weerstand en stabiliteit

De constructies moeten zo worden ontworpen dat de belastingen die tijdens de bouw en het gebruik hoogstwaarschijnlijk kunnen optreden niet leiden tot:

• Bezwijken van het geheel of een gedeelte van de constructie
• Te grote vervormingen
• Schade door vervormingen van de draagstructuur aan andere delen van de constructie of aan installaties
• Te grote schade door een incident in verhouding tot de oorzaak

Brandveiligheid

De brandveiligheid heeft niet alleen betrekking op de constructie maar ook op de indeling van het gebouw, de ligging en de installaties. Lidstaten mogen alleen eisen aan de brandveiligheid stellen op basis van de volgende doelstellingen:

• De draagkracht van de constructie moet gegarandeerd zijn voor een zekere tijd
• De ontwikkeling en verspreiding van rook en brand moet worden beperkt
• De branduitbreiding naar andere gebouwen moet worden beperkt
• Gebruikers moeten het gebouw veilig kunnen verlaten
• De veiligheid van hulpverleners is rekening gebracht

In de Belgische Wet op de preventie tegen brand en ontploffing uit 1979 komen in artikel 1 deze vijf doelstellingen ook terug. Maar er is nog een zesde doelstelling opgenomen:

• De bescherming van de goederen in geval van brand te vergemakkelijken

Echter, in het KB betreffende de voor de bouw bestemde producten uit 1998 wordt aangegeven dat deze producten niet aan deze zesde doelstelling hoeven bij te dragen.

Versies van de Eurocodes

In de jaren 90 zijn de eerste versies van de Eurocodes gepubliceerd. Dit zijn de ENV versies. De invoering van de ENV versies in de lidstaten van de EU verliep met voor elke Eurocode deel een zogenaamde National Application Document (NAD). De invoering liet nog zeer veel ruimte aan de lidstaten om in het NAD parameters en procedures van de Eurocode te weigeren of te wijzigen. Veel landen maakten van deze mogelijkheid gebruik om de gehele norm om te vormen naar de gangbare nationale bouwpraktijk.

In de jaren 2002-2006 zijn de tweede versies van de Eurocodes gereed gekomen. Dit zijn de EN versies. Om te voorkomen dat de EN versies ook nationaal weer grote verschillen zouden gaan vertonen, mogen nog slechts op een zeer beperkt aantal punten nationale aanpassingen worden doorgevoerd. Deze artikelen waar aanpassingen toegestaan zijn, staan opgesomd op een van de eerste bladzijden van elk deel van de Eurocode. Dit zijn de zogenaamde National Determined Parameters (NDP’s). Daarnaast zijn sommige bijlagen van de normen niet normatief maar informatief en kan elke lidstaat zelf beslissen of deze normatief worden gemaakt in dat land.

Voor elk deel van de EN versie van de Eurocode wordt een National Annex gemaakt waarin de NDP’s en de toepassing van de informatieve bijlagen is vastgelegd. In België wordt de National Annex afgekort als ANB: Annexe Nationale - Nationale Bijlage.

In de ANB mag naast de NDP’s en de keuze over de informatieve bijlagen in de Eurocode ook nog extra informatie worden opgenomen die aanvullend is op de Eurocode tekst en niet conflicteert met de Eurocode tekst, de zogenaamde Non Conflicting Complementary Information, afgekort als NCCI. In het ANB bij de Eurocode voor staalconstructies worden bijvoorbeeld formules opgenomen om het elastisch kritisch moment uit te rekenen dat nodig is om de kipstabiliteit te toetsen.

De Eurocodes bestaan uit 58 delen

De Eurocodes bestaan uit 58 delen. De praktische benaming is Eurocode 0 t/m Eurocode 9 volgens de figuur hieronder.

Als referentie hebben de Eurocodes de aanduiding EN 199X meegekregen, dus EN 1990 voor Eurocode 0 en EN 1993 voor Eurocode 3. Deze aanduiding heeft dus niets met het jaartal. Voor staalconstructies zijn van belang de Eurocode 0 – Grondslagen voor het ontwerp, Eurocode 1 – Belastingen en Eurocode 3 – Staalconstructies. Voor staalbetonconstructies is ook Eurocode 4 van belang. In Eurocode 4 wordt bovendien veel verwezen naar Eurocode 2 voor beton en Eurocode 3 voor staal.

Eurocode 1, 3 en 4 bestaan nog weer uit meerdere delen, zie de tabel.

Een actueel overzicht van de status van elk deel van de Eurocode wordt gegeven door CEN.

De toepassing van de Eurocodes vereist het gebruik van een groot aantal delen. Voor het ontwerp van een gebouw zal men al gauw een zevental delen nodig hebben. Om de toepassing van de Eurocodes te vereenvoudigen zijn er een aantal hulpmiddelen op het Internet beschikbaar:

• Access-steel: Deze site biedt in 4 talen (EN, FR, DE, ES) via een gebruiksvriendelijke zoekmachine een aantal richtlijnen voor opdrachtgevers, een groot aantal uitgewerkte stroomschema’s voor het ontwerpen van stalen gebouwen in staal of staal-beton volgens de Eurocode en bovendien uitgewerkte en zelfs interactieve rekenvoorbeelden. Tevens is NCCI beschikbaar bij de Eurocode.
• DIFISEK: Deze site biedt online cursusmateriaal en uitgewerkte voorbeelden voor het ontwerp tegen brand van constructies van staal en staalbeton.

Koud ontwerp

De algemene delen 1-1 van Eurocode 3 en 4 kennen een vergelijkbare opbouw welke enigszins het ontwerpproces volgt:

• Toepassingsgebied en normatieve referenties
• Ontwerpprincipes
• Materiaaleigenschappen
• Voorwaarden voor duurzaamheid
• Aanwijzingen voor het bepalen van de globale krachtsverdeling in de gehele constructie, bijvoorbeeld in welke gevallen een 1e of 2e orde berekening moet worden gemaakt hoe rekening moet worden gehouden met niet-lineair materiaalgedrag en imperfecties. Deze berekening wordt normaalgesproken met een computerprogramma gemaakt.
• Classificatie van de doorsneden van de constructieonderdelen
• Berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestanden
• Berekeningsmethoden voor de bruikbaarheid grenstoestanden
• Bijlagen met voor specifieke constructietypen aanvullende rekenmethoden

Ontwerp tegen brand

Brandmodellen

Deel 1-2 van Eurocode 1 dat gaat over belastingen bij brand voorziet in een aantal niveaus van complexiteit om de brand te schematiseren:

• Nominale brandcurven: Hieronder vallen de standaardbrand volgens ISO834, maar ook de externe brand en de koolwaterstofbrand
• Eenvoudige brandmodellen: Dit zijn een set wiskundige relaties warmee op vereenvoudigde wijze het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd benaderd kan worden in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die de brand berekenen binnen het compartiment als modellen voor vlammen uit ramen buiten het compartiment.
• Geavanceerde brandmodellen: Dit zijn modellen die op basis van fundamentele fysische wetten (massa balans, energiebalans, etc.) het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd berekenen in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die van een uniforme temperatuur uitgaan in het brandcompartiment (1 zone modellen), als modellen die uitgaan van een warme rooklaag en koude onderlaag (2 zone modellen), als modellen die op elke positie in de ruimte de temperatuur berekenen (multi-zone modellen en CFD modellen). Een goed hanteerbaar voorbeeld van zo’n model is OZone dat ontwikkeld is door de Universiteit van Luik en dat bijlage D volgt.

De standaardbrand wordt het meest toegepast. De standaardbrand kenmerkt zich door een continue stijgende temperatuur, terwijl in werkelijkheid de brand uitgaat als de meeste brandstof is verbruikt. In veel praktische situaties is de standaardbrand in combinatie met hogere brandeisen (90-120 minuten) een zwaarder scenario dan op basis van de karakteristieken van het compartiment en de vuurbelasting mag worden verwacht. In dat geval loont het de moeite de brand genuanceerder te beschrijven met bijvoorbeeld OZone. Ook voor staalconstructies die buiten de gevel staan is het raadzaam te werken met het genuanceerde brandmodel van bijlage B.

Constructieve modellen

De delen 1-2 over brand van 3 en 4 kennen beoordelingsmethoden voor de thermisch en mechanisch gedrag van de constructie op drie niveaus van complexiteit.

1.Tabellen en grafieken

Tabellen worden voor staalconstructies niet gebruikt. Wel bestaan er grafieken met temperaturen in het staal na 15, 30 of 60 minuten in functie van de profielfactor. Ook zijn er eenvoudig te gebruiken grafieken van overspanning versus maximaal opneembare belasting voor een groot aantal standaard staalprofielen.

Tabellen worden wel veel gebruikt voor staalbetonconstructies en vooral voor betonconstructies. De tabellen zijn gebaseerd op het temperatuurverloop in de tijd volgens de standaardbrand. Tabellen zijn zeer eenvoudig te gebruiken maar om de tabellen te kunnen toepassen is in principe een berekening nodig van de belastinggraad, zijnde de verhouding tussen het effect van de belastingen bij brand en de draagkracht bij kamertemperatuur. Voor deze berekening is een beschouwing van de krachtswerking van de gehele constructie noodzakelijk. De Eurocode wel richtwaarden voor de belastinggraad, maar deze richtwaarden houden geen rekening houden met eventuele belastingen die volgen thermische vervormingen. Dit is toegestaan voor constructies voor zover deze belastingen komen van aangrenzende constructies. Extra belastingen door 2e orde effecten ten gevolge van de uitbuiging zouden wel in rekening moeten worden gebracht maar de tabellen.

2.Eenvoudige rekenmethoden

De eenvoudige rekenmethoden bestaan uit formules voor bijvoorbeeld het bepalen van de plastische momentcapaciteit van een ligger of de knikstabiliteit van een kolom. De eenvoudige rekenmethoden zijn met de hand toe te passen of nog gemakkelijker met een spreadsheetprogramma. De eenvoudige rekenmethoden grijpen veelal terug op de berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestand en bruikbaarheid grenstoestand van de bijbehorende Eurocode deel 1-1.

De eenvoudige rekenmethoden voor staalconstructies zijn toepasbaar met elk brandmodel. De eenvoudige rekenmethoden voor staalbetonconstructies zijn in principe bedoeld voor de standaardbrand omdat deze methoden veelal gekalibreerde parameters bevatten die gebaseerd zijn op de standaardbrand.

3.Geavanceerde rekenmethoden

De geavanceerde rekenmethoden zijn gebaseerd op de drie fundamentele vergelijkingen van de mechanica (kinematische vergelijkingen, constitutieve vergelijkingen en evenwichtsvergelijkingen) en vereisen normaliter de hulp van een computer om het stelsel vergelijkingen op te lossen.

De geavanceerde methoden kunnen worden gecombineerd met elk brandmodel.

Voor het koude ontwerp is er geen wet die voorschrijft hoe het gebouw moet worden ontworpen. De ontwerper heeft de vrijheid om voor de Eurocode te kiezen maar mag ook een beroep doen op andere normen. Wel zal in geval van schade tijdens de bouw of het gebruik, het ontwerp vaak worden vergeleken met een ontwerp volgens de Eurocodes.

Voor het ontwerp tegen brand ligt dat anders. De brandveiligheid van gebouwen moet voldoen aan de Wet op de preventie tegen brand en ontploffing uit 1979. Deze wet stelt het verplicht dat het gebouw voldoet aan de bijlagen 1 t/m 5 bij het Koninklijk Besluit (KB) van 1994 tot vaststelling van de basisnormen voor de preventie van brand en ontploffing. Dit zijn de zogenaamde basisnormen die in 1997 en 2003 verder zijn aangepast.

Bijlage 1 van het KB stelt dat de weerstand tegen brand moet worden bepaald door

• ofwel een brandproef volgens
• ofwel een berekening volgens een procedure en voorwaarden die de Minister van Binnenlandse Zaken heeft erkend

Met de introductie van de Eurocodes zijn een groot aantal rekenmethoden beschikbaar gekomen. Twaalf jaar na de invoering van het KB zijn er nog geen rekenmethoden door de Minister erkend.

Echter, door de Hoge Raad tegen brand en ontploffing is in de loop van 2006 een besluit genomen over de procedure en voorwaarden waarop deze rekenmethoden van de Eurocodes in België toegepast moeten worden. Het is nu aan de Minister om dit besluit van de HR over te nemen. Naar verwachting zal dit in de loop van 2007 gebeuren.

Het is te voorzien dat de meeste rekenmethoden uit de Eurocode worden toegelaten, maar onder voorwaarde dat de opsteller van de berekening of de controleur van de berekening erkend zijn door BELAC als voldoende deskundig. Een aantal methoden zal in eerste instantie alleen toegelaten worden via de afwijkingscommissie. Als op termijn meer ervaring in de praktijk met deze methoden is opgebouwd zullen naar verwachting ook deze methoden door erkende deskundigen mogen worden gebruikt/gecontroleerd.

Nationale Annex

Voor elk deel van de Eurocode zal een ANB worden geschreven. Deze worden opgesteld BIN commissies. Hierna worden de ANB’s in concept vorm gepubliceerd voor een publiek onderzoek van 3 maanden. De BIN commissie verwerkt hierna het commentaar en stelt de definitieve ANB op. In september 2006 waren alleen de ANB bij EN 1990 en 1991-1-1 formeel beschikbaar. Voor ANB’s bij EN 1991-1-2 en EN 1991-1-3 waren in publiek onderzoek. Commentaar op de concept versie staat open voor alle betrokkenen en belanghebbenden. De andere ANB’s zijn in ontwikkeling of in afwachting van de definitieve versie van de EN. In principe is elke lidstaat verplicht om de ANB’s gepubliceerd te hebben binnen 2 jaar na de publicatie van de EN door het Europese normalisatie instituut CEN.

Infosteel gaf in 2007 vier publicaties uit, twee in het Nederlands en twee in het Frans, over de Eurocodes 3 & 4 met rekenvoorbeelden van staalconstructies en staalbetonconstructies.

De Eurocodes zijn een verzameling van Europese normen over de dimensionering van structuren. Alle Eurocodes zijn momenteel beschikbaar bij het NBN (Bureau voor Normalisatie) in EN-versie. In maart 2010 zullen alle Eurocodes en hun nationale bijlagen officieel de equivalente nationale normen vervangen. Een volledige, actuele situatie van de invoering van de verschillende delen van de Eurocodes kan bekeken worden op de website van het WTCB

Meer info :

• Oefenboek Eurocode 3
• Oefenboek Eurocode 4