Schuifweerstand van niet-versterkte metselwerkmuren met deur- en raamopeningen verstevigd met gelast staalgaas

Waarom veiligere bakstenen muren ertoe doen

Veel huizen, scholen en kleine gebouwen wereldwijd zijn opgebouwd uit eenvoudige bakstenen muren zonder interne staalwapening. Deze muren zijn goedkoop en eenvoudig te bouwen, maar ze kunnen bij aardbevingen gevaarlijk kwetsbaar zijn, vooral waar ramen en deuren de muur onderbreken. Deze studie onderzoekt een goedkope manier om dergelijke muren veel steviger te maken door een dunne laag gelast staalgaas onder gewone pleister aan te brengen — een aanpak die levens kan helpen beschermen in aardbevingsgevoelige gebieden zonder dat volledige herbouw nodig is.

Hoe aardbevingen alledaagse muren doen bezwijken

Wanneer de grond trilt, kunnen bakstenen muren op verschillende manieren falen. Een van de meest voorkomende is een diagonale scheur die van hoek naar hoek loopt, vergelijkbaar met het scheuren van een vel papier. Openingen voor deuren en ramen verergeren dit probleem doordat ze spanning concentreren bij hun hoeken en de krachtenstroom door de muur onderbreken. In proeven en bij echte aardbevingen barsten deze zwakke plekken vaak eerst, waarbij stenen en mortel splijten en soms tot gedeeltelijke of volledige instorting leiden. Omdat veel bestaande gebouwen met weinig aandacht voor aardbevingen zijn ontworpen, is het vinden van praktische manieren om deze kwetsbare muren te versterken een urgente veiligheidsvraag.

Een eenvoudige gaasjas voor zwakke muren

De onderzoekers testten een eenvoudige versterkingsmethode: het bevestigen van een dun gelast staalgaas op het oppervlak van de muur en het afdekken met een reguliere mortellaag, vergelijkbaar met pleisteren. Ze bouwden elf kleine bakstenen wandpanelen — sommige massief en sommige met een centrale opening die een deur of raam nabootst — en belasten deze diagonaal om de in-plane krachten van aardbevingen te simuleren. Er werden verschillende lay-outs van het staalgaas uitgeprobeerd: stroken die recht omhoog en overdwars lopen, stroken diagonaal geplaatst, gedeeltelijke bedekking rond de opening, volledige bedekking over de hele muur en gemengde combinaties. Elke uitvoering gebruikte dezelfde basismaterialen die metselaars kennen: holle kleiblokken, standaard cementmortel en een licht diamantpatroon staalgaas.

Wat de proeven lieten zien

De ongewapende muur met een opening presteerde slecht: er ontstonden snel scheuren in de hoeken van de opening en het vermogen om schuifkrachten te dragen was ongeveer de helft van dat van een vergelijkbare massieve muur. Het simpelweg aanbrengen van een gewone mortellaag, zonder gaas, verbeterde al de sterkte en stijfheid doordat het oppervlak werd ingesloten. Het toevoegen van gelast staalgaas onder die laag leidde echter tot duidelijk beter gedrag. Scheuren traden nog steeds op, maar ze waren fijner, breder verspreid en verschenen later in de belasting. Muren met diagonaal geplaatst gaas werkten in het bijzonder goed met het natuurlijke diagonale scheurpatroon: het gaas overspande de scheuren en droeg spanning die ongewapend metselwerk en mortel slecht kunnen opnemen.

De best presterende gaaspatronen

Van alle lay-outs was de meest effectieve een volledige gaasjas die de hele muur rondom de opening bedekte. Deze configuratie verhoogde de uiteindelijke capaciteit met ongeveer 28 procent, verdubbelde ruwweg de initiële stijfheid en vergrootte de energie die de muur kon opnemen vóór falen met meer dan de helft, vergeleken met dezelfde muur zonder gaas. Muren met diagonale gaasstroken, vooral brede stroken, presteerden ook beter dan muren met rechte, orthogonale stroken, omdat hun oriëntatie dichter bij de richting van de schadelijke diagonale spanningen lag. Complexere gemengde patronen boden enige voordelen maar overtroffen de eenvoudige volledige diagonaal bedekking niet. Belangrijk is dat de hechting tussen gaas, pleister en steen in de proeven intact bleef, zodat het systeem als een samenhangende huid werkte die gebarsten metselwerk bij elkaar hield.

Inzicht met computermodellen

Om hun bevindingen verder te reiken dan het beperkte aantal laboratoriummonsters bouwden de auteurs gedetailleerde computermodellen die de muren, het gaas en de belastingscondities nabootsten. Deze simulaties kwamen goed overeen met de testresultaten wat betreft de vorming van scheuren, de draagkracht van de muren en het verzachtende gedrag na pieksterkte. Met het gevalideerde model onderzocht het team ontwerpkwesties die experimenteel moeilijk te bestuderen zijn, zoals hoe het vergroten van de hoeveelheid gaas of het veranderen van de afmetingen van openingen de prestaties beïnvloedt. Ze ontdekten dat een bescheiden gaasverhouding van ongeveer 0,08 procent van de muuropbouw een efficiënt evenwicht bood tussen sterktewinst en materiaalgebruik, en dat grotere openingen de capaciteit sterk verminderden — zelfs wanneer volledig met gaas omwikkeld.

Wat dit betekent voor echte gebouwen

Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat een dun staalgaas verborgen onder gewone pleister de aardbevingsbestendigheid van bestaande bakstenen muren met deuren en ramen aanzienlijk kan verbeteren. Hoewel het geen zwak gebouw in een volledig moderne seismische structuur verandert, kan het het ontstaan van scheuren vertragen, de krachten die een muur kan weerstaan vergroten en helpen dat een muur langer heel blijft tijdens beving. Het werk belicht ook de afwegingen tussen eenvoud, kosten en prestaties: volledige diagonale bedekking werkt het beste maar vergt meer materiaal en arbeid. Al met al suggereert de studie dat gelast staalgaas een praktische, schaalbare tool is in het retrofit-gereedschap — een methode die op veel kwetsbare gebouwen wereldwijd kan worden toegepast om schade en slachtoffers bij toekomstige aardbevingen te verminderen.

Bronvermelding: Ghalla, M., Bazuhair, R.W., Mlybari, E.A. et al. Shear performance of unreinforced masonry walls with door and window openings strengthened using welded steel mesh. Sci Rep 16, 8704 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40618-z

Trefwoorden: niet-versterkt metselwerk, aardbevingsversterking, gelast staalgaas, bakstenen muren met openingen, aardbevingsbouwkunde