themaSluisdeur in hsb7201028themaSluisdeur in hsbDe eerste betonnen sluisdeuren ter wereld bevinden zich in Amster-dam. In sluis 124 op IJburg zijn in oktober 2010 twee deuren vanhogesterktebeton (hsb) geplaatst. Zowel de bouwkosten als de onder-houdskosten zijn veel lager dan die van de tot dusver toegepastestalen of houten varianten. De slechts 100 mm dikke deuren glijdenstraks over een waterfilm van 0,1 mm. Na de primeur van de Diefdijk[1] is de toepassing op IJburg een nieuwe doorbraak in het gebruikvan beton in beweegbare waterkerende constructies wereldwijd.1De eerste betonnen sluisdeuren geplaatst in AmsterdamHet gebruik van beton als waterkerend element is niet nieuw.Al zolang er beton bestaat wordt het bijvoorbeeld gebruikt voorde bouw van dammen. Ook sterkteklassen hoger dan C53/65worden al langer toegepast, veelal voor brugdekken, details ofniet-constructieve toepassingen. Met het sterker worden vanhet beton kunnen constructies lichter worden. Langzamerhandwordt het dan ook interessant om beton toe te passen in debewegende delen. Jaren geleden al is een onderzoek gedaanSluisdeur in hsb 72010 29655043853naar de vervanging van de hefschuiven van de Oosterschelde-kering door deuren van ultra-hogesterktebeton [2]. Op datmoment was deze vervanging niet aan de orde, waardoor dit(nog) niet is uitgevoerd. Verder schreef de Betonvereniging inde aanloop naar haar 80e verjaardag in 2007 een heuseontwerpwedstrijd uit, die de nodige bruikbare inzendingenopleverde [3, 4, 5].Onderzoekstraject AmsterdamIn 2006 is ook IBA begonnen met een onderzoek naar demogelijkheden van hogesterktebeton [6]. Twee afstudeerdersvan de Hogeschool van Amsterdam hebben zich verdiept in hetmateriaal en een ontwerp gemaakt voor een sluisdeur. Dezezou uitwisselbaar moeten zijn met de stalen deur, met mini-male consequenties voor de sluiskolk en het bewegingswerk.Uit het afstudeeronderzoek kwamen twee varianten naar voren:een sandwichvariant en een enkele dunne plaat met balkenlijst.De plaatvariant is gemakkelijker te maken en doordat dezegeen holle ruimtes bevat zijn er geen problemen met opdrijven.De exacte uitwisseling met de stalen deur is voor een groot deelgehaald. Het eigen gewicht van de deur is vrijwel gelijk geble-ven, hoewel de deur daarvoor wel iets smaller is geworden: 400mm in plaats van 600 mm ter plaatse van de drempel en aansla-gen. Dit heeft geleid tot een kleine aanpassing van de kelders endeurnissen.De deur is uitgevoerd als glijddeur met hydrostatische glijdvoe-ten. Eerdere ervaringen met glijdvoeten zonder hydrostatischelagers hebben uitgewezen dat de kunststof delen na verloop vantijd vervuild raken met zand, waardoor de glijdeigenschappenafnemen. Bij hydrostatisch gelagerde deuren (zoals de PrinsWillem-Alexandersluis) is dit probleem niet opgetreden. Naastde reinigende werking van de waterstraal zal zich onder de voeteen waterfilm vormen die de deur een fractie van een millime-ter optilt. Doordat het directe contact tussen de voet en deondergrond afneemt, zullen ook de weerstand, en daarmee deslijtage en het energieverbruik, afnemen.Voor de wateraanvoer naar de voeten zijn twee roestvaststalenbuizen in de balken verwerkt. Aan de achterkant van de deur iseen frame bevestigd waarin twee bronpompen zijn geplaatst(fig. 3). De pompen bewegen dus mee met de deur. Devoedingskabel van de pompen loopt over een rail in de kelder.Chris Hattink, MSEngIBAing. Karel BusHaitsma Beton BV1 De eerste betonnen sluisdeuren ter wereld2 Impressie van de sluisdeur3 Aan de achterkant van de deur is een frame bevestigdwaarin twee bronpompen zijn geplaatst2themaSluisdeur in hsb720103016,5 kN/m?35,1 kN/m? 22,5 kN/m?+2,00 mNAP+1,26 m- 0,60 m+0,00 m-2,25 mUGT1 UGT2-2,25 m4 Maatgevende waterstanden5 Plaatsing van de sluisdeur op15 oktober6 Voor de productie van de deuris uitgegaan van plat storten; ditverbetert de controleerbaarheidvan het stortproc?d?7 De gecompliceerde krachts-werking is gemodelleerd meteen eindige-elementenmodelKrachtsverdelingDe relatief slappe plaat tussen de stijve balken gedraagt zich alseen gecombineerd plaat-/membraamelement; het balkenframeis buig- en torsiestijf. Het geheel is driezijdig opgelegd op degeleidingen, die alleen druk opnemen. De gecompliceerdekrachtswerking is gemodelleerd met een eindige-elementen-model van schaal- en balkelementen en opleggingen die alleendruk opnemen (fig. 7). De invloed van de niet-lineaire opleg-gingen op de krachtswerking blijkt aanzienlijk. Met name dekrachten in de hoeken van de constructie worden veel mindergroot wanneer deze tegen de belastingsrichting in kunnenvervormen. Ook het tweede-orde membraameffect van de plaatis in rekening gebracht. De invloed is niet zo groot als bij deopleggingen (door dit effect worden de vervormingen circa 2%kleiner), maar doordat er trek in het beton komt is dit welbelangrijk voor met name de scheurvorming.De belangrijkste krachten voor de balken zijn trek en buigingin de bovenrand en wringende momenten in de voor- enachterhar.Mengselontwikkeling C90/105 met staalvezelTijdens het voorlopig ontwerp was de insteek vezelversterktultra-hogesterktebeton (druksterkte 200 N/mm2) te gebruiken.Met de grote dichtheid van dit beton kan de dekking wordengereduceerd tot 20 mm. Scheurvorming blijkt echter maatge-vend; de hoeveelheid wapening is nauwelijks afhankelijk van debetonsterkteklasse en het beton wordt niet benut. Met C90/105voldoet de constructie en hoeft in principe geen groteredekking te worden toegepast.De staalvezels zijn gebleven als extra zekerheid. Zij geven hetbeton een groter scheurverdelend vermogen en extra vervor-mingscapaciteit in het geval van calamiteiten zoals aanvaring.Het betonmengsel is speciaal voor deze toepassing ontwikkeld.Het beton krijgt een egaal glad oppervlak (overeenkomstigCUR-Aanbeveling 100, klasse B1), zodat algen zich moeilijkkunnen hechten.Maatgevende waterstandenDe sluis en de deuren zijn ontworpen als primaire waterkeringvolgens de Leidraad Waterkeringen (TAW). De terugkeertijdvan de waterstanden is eens in de 4000 jaar. In de praktijk komtdat neer op een maatgevend hoogwater van NAP +1,26 m eneen maatgevend laagwater van NAP -2,25 m, bij een gemid-delde waterstand van NAP -0,4 m (fig. 4). De deur kan dusvanaf twee kanten worden belast. Bij laag water is het vervalcirca 2,25 m en bij hoogwater circa 1,85 m. De totale hoogtevan de deur is 4,25 m. Het maatgevend hoogwater is het maat-gevende belastinggeval, met name in verband met de bijbeho-rende golfaanval die veel groter is dan bij laagwater.Overige belastingenDe belasting ten gevolge van kruiend ijs bedraagt 50 kN/m? opeen hoogte van NAP (niet maatgevend).De kolk moet voor onderhoud kunnen worden drooggelegd bijeen buitenwaterstand met terugkeertijd van tien jaar (nietmaatgevend).De deur moet kunnen worden gesloten bij een verval van 0,1m. Hierbij mist de deur dus de oplegging bij de deurnis. Ditbelastinggeval is maatgevend voor vervormingen. Ook zijnhierbij de eisen aan de vervormingen het strengst.De deuren zijn niet berekend op een aanvaringsklasse. Alleenkleine pleziervaart passeert deze sluis. Om ervoor te zorgen dater lokaal bij aanvaring geen stukken beton afbreken, zijn vezelstoegepast.54Sluisdeur in hsb 72010 31is gekozen voor een betonmengsel met een niet te grote vloei-maat, zodat een zekere mate van homogeniteit gewaarborgdbleef.De dekking van 20 mm was een uitdaging op zichzelf. Het voorzelfverdichtend beton geschikte type afstandhouder is niet indeze maat te verkrijgen. Plaatselijk is nu de h.o.h.-maat van dewapening aangepast. Door vervolgens de afstandhouders in detweede laag te plaatsen, kon een w?l verkrijgbare afstandhoudervan 30 mm worden toegepast.Lagere onderhoudskostenOpdrachtgever PBIJ (Projectbureau IJburg) heeft bij de uitein-delijke beslissing voor het gebruik van beton nadrukkelijk demarkt betrokken. Partijen konden bij de aanbesteding zowelstalen als betonnen deuren aanbieden. Beton bleek inderdaadzo'n 20% voordeliger. In een eerder stadium had PBIJ debeheerders van de sluis (Dienst Infrastructuur Verkeer enVervoer, stadsdeel Zeeburg en Waternet) al overtuigd van delagere onderhoudskosten van beton. Wapening/stortproced?Voor de productie van de deur is uitgegaan van plat storten; ditverbetert de controleerbaarheid van het stortproc?d? (foto 6).De hoeveelheid wapening ? een dubbel kruisnet ?10-100 ? gafook stof tot nadenken.Een reeks proeven is uitgevoerd op een verkleinde sluisdeur.Hiertoe is in een mal van 2 x 2 m2dezelfde doorsnede van desluisdeur met deze wapening toegepast. Bij de proevenseriewerd met name gekeken naar het vloeigedrag van het beton-mengsel. Het wapeningsnet zou als een `zeef' kunnen gaanwerken, met niet gewenste ontmenging tot gevolg. Uiteindelijk LitEratuur1 Kaptijn, N. & Pluis, M.P.J., Primeur voor deDiefdijk. Cement 2006/6.2 Cheung, C.K., e.a., B200-hefschuiven Storm-vloedkering Oosterschelde. Cement 2002/4.3 Ontwerpwedstrijd B2(80+50)-schuif.Cement 2008/8.4 Linden, Tom van der, e.a., Kansen voorUHPC. Cement 2008/8.5 Boel, Harm, e.a., Feest in de spuisluisdeur.Cement 2008/8.6 Een leven lang bruggen bouwen. Cement2006/6.67