themaVeelzijdig voorspannen320126themaVeelzijdigvoorspannenVoorspantechnieken worden in Nederland al meer dan 50 jaar toegepast. Eerstwerden systemen met voorspandraden gebruikt, daarna werden voorspanstavenontwikkeld en rond 1980 zijn enkele systemen op de markt gekomen met kabelsopgebouwd uit 7-draads voorspanstrengen. Voorbeelden tonen aan dat toepassingniet beperkt blijft tot bruggen en viaducten.1Inspirerende voorbeelden van voorspantechniekenVeelzijdig voorspannen 32012 7Tegenwoordig wordt zo'n 90% van de voorspanning uitgevoerdmet behulp van kabels opgebouwd uit 7draads strengen?12,9 mm of ?15,7 mm. In Nederland wordt praktisch alleende kwaliteit FeP1860 gebruikt. De karakteristieke breukkrachtvan deze strengen is 186 kN, respectievelijk 279 kN.De verankeringen voor de strengen zijn al geruime tijd geoptimaliseerd. Er zijn diverse standaard spanverankeringen op demarkt die het leven van ontwerpers een stuk eenvoudigermaken. De detaillering van de spankoppen is immers niet meersterk systeemafhankelijk. Deze verankeringen zijn in de meestevoorspansystemen geschikt voor kabels van 137 strengen(1357912151922273137). De verankeringen wordenniet altijd volledig benut. Dat wil zeggen dat er een kabel met17 strengen in een verankering voor 19 strengen kan wordenverankerdBij de voorspansystemen wordt onderscheid gemaakt tussenoplossingen in VMA (voorspanning met aanhechting) en inVZA (voorspanning zonder aanhechting).Behalve kabels van hoogwaardig staal kunnen ook kunststofkabels worden gebruikt, zoals aramide, glasvezel of koolstofvezelversterkte kabels. Ontwikkelingen op dit gebied zijn echteralleen tot onderzoekslaboratoria en enkele proefprojecten(bijvoorbeeld twee proefkabels in de Dintelhavenbrug) beperktgebleven.Gangbare toepassingenVoorspanning biedt vaak constructief en economisch aantrekkelijke oplossingen. Bekende toepassingen zijn:? langs en dwarsvoorspanning voor bruggen en viaducten(Waalbrug bij Ewijk);? ringvoorspanning voor opslagtanks en silo's (LNGtanksEuropoort, Vliegassilo Electrabel Maasvlakte);? voorspanning voor (afzink)tunnels (De Tweede Coentunnel);? voorspanning voor vloerconstructies in utiliteits en kantoorgebouwen;? voorspanning voor betonconstructies opgebouwd uit prefabelementen (Westrandweg Amsterdam, viaduct Lagewijde met3Psysteem van Spanbeton).In dit nummer van Cement wordt aandacht besteed aan diversevan deze toepassingen.Bijzondere toepassingenVeel minder aandacht krijgen diverse `kleine', zeer uiteenlopende toepassingen zoals:? verankeren van constructies op fundaties;? uitbreiden en versterken van bestaande constructies;? combineren van diverse bouwtechnieken, bijvoorbeeldprefabbetonbouw met naspankabels.VoorbeeldenIn dit artikel worden enkele voorbeelden gepresenteerd die alsinspiratie kunnen dienen voor nieuwe idee?n en toepassingen.Verankering staalconstructiesVoor het verankeren van grote stalen constructies op betonnenfundaties kunnen voorspanstaven worden gebruikt, bijvoorbeeldmet ??n staaf ?36 mm, waarmee een ankerkracht van 700 kN kanworden verkregen. In fundaties worden meestal korte voorspanstaven met `blindankers' ingestort (een anker waarop niet wordtgespannen en die dus in zijn geheel in beton kan wordeningestort). Op de voetplaten van de staalconstructie worden spanverankeringen gemonteerd. De staven kunnen nauwkeurig metbehulp van hydraulische vijzels worden afgespannen, waardooreen momentvaste verbinding ontstaat. De voetplaten blijven altijdvolledig aangedrukt op het beton, waardoor de stijfheid van deconstructie en het vermoeiingsgedrag gunstig wordt be?nvloed.Voorbeelden van soortgelijke oplossingen zijn magazijnen voorCARGOSchiphol en de verankering van de boogconstructiewaarop het dak van het Metrostation Blaak Rotterdam isopgehangen.GeluidsschermenDe brug in de A73 over de Maas bij Venlo is recentelijk voorzien van geluidsschermen. De extra belastingen uit deze scherdr.ir. andrew ZielinskiDywidag-Systems International B.V.1 Voorspanning ten behoeve van de verbreding van hetviaduct over het Zijkanaal-C in de A92 Uitkragende staalconstructie, Faculteit B?tawetenschappenvan de Universiteit Utrecht2themaVeelzijdig voorspannen320128Paleis van Justitie in AmsterdamHet nieuwe Paleis van Justitie in Amsterdam heeft ook eenuitkragend deel waarop meer verdiepingen zijn gebouwd(foto 3). Voorspankabels met 12 en 7 strengen zijn in dewanden dwars op dit 20 m uitkragende deel aangebracht. Zezijn in verscheidene fasen afgespannen om tijdens de bouw enin de definitieve fase te zorgen voor de gewenste afdracht vankrachten naar de hoofddraagconstructie en om vervormingente beperken.Appartementengebouwen VeldhovenIn Veldhoven is een reeks van appartementengebouwen metenorme portalen gebouwd (foto 4). Voor de overkluizing zijnerg slanke 35 m lange en 2,7 m hoge prefab liggers gebruikt, diemen konden door de bestaande brugconstructie niet wordenopgenomen. Daarom is een betonnen balk op de rand van debrug aangebracht waarop de geluidsschermen zijn bevestigd.Om deze nieuwe randbalk momentvast te verbinden met hetdek van de brug zijn verticale voorspanstaven toegepast. Dezestaven zijn door de boorgaten in het brugdek gevoerd en voorzien van spanankers aan de onderzijde van de brug. Deblindankers zijn in de nieuwe randbalk ingestort.Koninklijke Bibliotheek in Den HaagDe uitbreiding van het depot van de Koninklijke Bibliotheek in DenHaag is deels opgehangen aan een stalen vakwerk die boven op hetoude gebouw is geplaatst. De nieuwe hangkolommen zijn voorzienvan voorspanstaven om de vervormingen van de nieuwe samengestelde constructie beter te kunnen beheersen.Faculteit B?tawetenschappenAan de voorzijde van de Faculteit B?tawetenschappen van deUniversiteit Utrecht zijn uitkragende stalen spanten met behulpvan voorspanstaven op de wanden van betonkernen gespannen(foto 2). Deze spanten vormen een basis waarop uitkragendevloeren en de voorgevel zijn opgebouwd, zodat eronder eenkolomvrije entree kon worden gerealiseerd.City Harbour HotelEen uitkragende, enorme betonnen vakwerk op de vierdeverdieping van het City Harbour Hotel in Amsterdam draagtvijftien daarop liggende verdiepingen. Het vakwerk is samengesteld uit prefab elementen. De zwaarst belaste balken zijn vanvoorspankabels met 12 en 15 strengen voorzien. Deze kabelszijn gefaseerd afgespannen om het gewicht van de bijkomendeverdiepingen tijdens de bouw adequaat op te vangen.34Veelzijdig voorspannen 32012 953 Uitkragende constructie, Paleis van Justitie in Amsterdam4 Overkluizingen, appartementengebouw in Veldhoven5 Prefab balkons met spanankers, appartementengebouwDe Vier Werelden in SpijkenisseVerbreding bestaande bruggenSoms moeten bestaande bruggen en viaducten wordenverbreed om extra verkeer op te kunnen nemen. Hierbij kanvoorspanning in de dwarsrichting nuttig zijn. De verbredingvan het viaduct in de A9 over het ZijkanaalC is met prefabliggers aan beide kanten van het bestaande viaduct gerealiseerd.De bestaande staven, gebruikt als dwarsvoorspanning in hetoude viaduct, konden in dit geval worden doorgekoppeld/verlengd naar de nieuwe `vleugels'. Aanvullend daarop zijn inde bestaande constructie 2,7 m diepe gaten geboord waarinvoorspanstrengen met behulp van cementmortel zijn verlijmd.De nieuwe `vleugels' zijn aan de oude constructie aangespannen, zodat volledige samenwerking tussen de oude en nieuweconstructiedelen werd bewerkstelligd (foto 1).Ten behoeve van de aansluitingen op de Tweede Coentunnel ishet bestaande viaduct KW6 in de A10 aangepast. Dit viaductwas gebouwd in ter plaatse gestort beton met langsvoorspanning over verscheidene velden. De aan beide kanten benodigdeverbreding is uitgevoerd met voorgespannen prefab liggers.Allereerst zijn alleen de liggers van de nieuwe `vleugels' ge?ntegreerd met behulp van korte voorspanstaven. Daarna zijn demet vier 19, 15 en 12strengskabels zijn voorgespannen. Hettype kabel is per ligger afgestemd op het aantal daarop rustendeverdiepingen.De Vier WereldenHet appartementencomplex De Vier Werelden in Spijkenisse iseen voorbeeld van gebouwen waar de wanden en vloeren eerstvolgens de tunnelmethode zijn uitgevoerd en later de prefabbalkons met behulp van voorspanankers met strengen zijnbevestigd (foto 5).BruggenEen reeks bruggen over de grote rivieren in Nederland is metbehulp van uitwendige voorspankabels versterkt om extraverkeersbelasting vanuit de spitsstroken op te kunnen vangen.Voorbeelden zijn de Ketelbrug, de IJsselbrug bij Deventer, debrug bij Heteren en de Maasbrug bij Kerkdriel. In deze kokerbruggen zijn voorspankabels met strengen in de lengterichtingaangebracht. Er zijn diverse varianten van uitwendige kabelsbeschikbaar. In het algemeen kan worden aanbevolen om in deontwerpfase samen met voorspanbedrijven projectgericht naarde meest geschikte oplossingen te zoeken.Veelzijdig voorspannen320121066 Voorspantechnieken komen niet alleen inbeton voor, maar ook bijvoorbeeld in dezehouten boogbrug in Sneekzien om de trekkrachten vanuit de bogen op te nemen.Ook bestaat er een toepassing van voorspanning bij houtenbruggen zoals in Sneek (foto 6). Er zijn daar voorspankabels in delangs en dwarsrichting ingebouwd om de trekkrachten tussen deuiteinden van de boogvormige draagconstructie op te kunnennemen.In Delft is een monumentale schoorsteen gerestaureerd, waarbijhet metselwerk in de verticale richting met behulp van staven isvoorgespannen. Voorspanstaven zijn ook gebruikt om stabiliteitvan een vrij hoge, slanke gemetselde muur te waarborgen.In Den Bosch is een horizontaal voorgespannen baksteenliggergebruikt voor de restauratie van de eeuwenoude vestigingswerken rond de stad. Op de uiteinden van de ligger zijn betonkoppen toegepast ten behoeve van de inleiding en spreiding van devoorspankracht.GeotechniekVoorspansystemen worden regelmatig benut in geotechniek,onder andere voor verankering van grondkerende constructies.Combiwanden van de parkeerdokken voor de sluitbogen van deStormvloedkering in de Nieuwe Waterweg bij Rotterdam zijn metbehulp van voorspankabels met strengen verankerd. Ook diversekademuren zijn verankerd met behulp van voorspankabels metstrengen, waarbij meestal de blindankers ter plaatse van de voorwand aan de waterzijde worden aangebracht en de spanankers terplaatse van de schermwand. Recentelijk zijn nieuwe kadeconstructies op Maasvlakte 2 op deze wijze verankerd.Tot slotIn Nederland beschikken we over technisch en economisch geoptimaliseerde voorspansystemen die door betrouwbare, gecertificeerde voorspanfirma's worden geleverd en aangebracht. Uit degetoonde voorbeelden blijkt dat de voorspantechnieken erg veelzijdig zijn en erg breed kunnen worden ingezet, vooral daar waargrote trekkrachten moeten worden opgenomen, of vervormingenproactief moeten worden beperkt.Door de veranderingen in onderwijsprogramma's op technische hogescholen en universiteiten krijgt voorspanning steedsminder aandacht. Het is erg belangrijk dat de nog aanwezigekennis en praktische ervaring niet verloren gaat. De Betonvereniging speelt hierbij een belangrijke rol met het aanbiedenvan de cursussen Voorgespannen Beton voor constructeurs enVoorspantechniek Uitvoering voor mensen die dichterbij debouwplaatsen staan. Goed opgeleide constructeurs en spanmonteurs zijn belangrijk voor het succesvol toepassen vanvoorspantechnieken in de toekomst. De leden van VVbN(Vereniging Voorspanbedrijven Nederland) staan klaar om hunkennis en ervaring in te zetten voor nieuwe projecten. randen van de bestaande velden deels gesloopt. Hierdoorkonden de voorspankabels met `uiankers' (blindankerswerkende op aanhechting) worden ingestort. De spanankerszijn in de buitenranden van de nieuwe vleugels opgenomen.Ter plaatse van de steunpunten zijn gaten geboord waarinstaven met behulp van cementmortel zijn verlijmd. Door hetafspannen van voorspankabels met strengen en staven zijn denieuwe vleugels volledig verbonden met de oude constructie.Versterkingen fundatiesEr zijn diverse versterkingen van fundaties van gebouwen enbruggen uitgevoerd met voorspankabels die in boorgatendwars door de oude poeren zijn aangebracht met spanankers inde nieuwe aangestorte balken.Sint LambertuskerkVoor de monumentale Sint Lambertuskerk in Maastrichtbestond het gevaar van instorten ten gevolge van grote zakkingen. De fundatie moest worden versterkt. Hiervoor zijn extraschroefinjectiepalen aangebracht rondom bestaande poeren enbalken met daarop betonnen ringbalken die in de horizontalerichting zijn voorgespannen. Dankzij de opsluiting vanbestaande fundatie kunnen verticale krachten vanuit de kolommen en wanden via afschuiving naar de nieuwe ringbalken enpalen worden overgebracht.Niet-betontoepassingenDe toepassing van voorspansystemen is niet alleen beperkt tottoepassingen in betonconstructies.Zo worden voorspanstrengen ook gebruikt voor tuikabels(bijvoorbeeld bij de tuibrug Ewijk). De tuistrengen worden alsexterne voorspanelementen gebruikt en daarom fabrieksmatigbeschermd door het verzinken en aanbrengen met PE mantelgevuld met was. De gehele bundel van strengen wordt in ??ngrote PE buis gevoerd.De tuikabels moeten meestal erg grote trekkrachten opnemen.Daarom worden veel strengen per tui gebruikt, tot wel 109. Demarkante stalen IJbrug is van 91strengs voorspankabels voor