Beproevingen op voorgespannen betondoor Ir. G. BaarDaar in verscheidene laboratoriareeds veelvuldig beproevingen opvoorgespannen betonbalken werdenuitgevoerd, leek het ons aanbeve-lenswaardig na te gaan, in hoe-verre, op normale wijze op eenbouwwerk vervaardigde voorge-spannen balken diverse proefbelas-tingen konden weerstaan. Een gun-stige gelegenheid bood hiertoe devervaardiging van 400 stuks vloer-balken, welke momenteel door deN.V. Betonbouw DURA te Heerlent.b.v. een zakenpand voor de N.V.Vroom en Dreesmann aldaar wordenvervaardigd.1)Voor het ondergaan van de hier-onder nader te beschrijven beproe-vingen werd een geheel willekeurigebalk van de op dat tijdstip reedsvervaardigde 150 stuks uitgekozen.Deze balk werd gestort op 26 Maarten voorgespannen op 19 April 1949.In de statische berekening waren devolgende toelaatbare spanningenaangenomen:1) Zie voor het bedoelde bouw-werk het artikel in ,,Cement" 5--6,blz. 94--97 van dezelfde schrijver.De samenstelling van het in stalenbekistingen met behulp van Vibrogirtrilmachines gestorte beton was alsvolgt:1 dl cement (Encielite) : 1 dl Waal-zand : 3? dln Maasgrind.De gebruikte watercementfactorwas 0,4.Teneinde de verankeringsorganen,welke bij het voor deze balken toe-gepaste systeem Blaton-Magnelbuiten de balk uitsteken, ook tijdensde proefnemingen te kunnen obser-veren, waren de betonomhullingenom deze spieblokken heen, bij deproefbalk weggelaten.De proefbalk werd opgesteld als infig. 1 is aangegeven. Deze opstellingkomt ongeveer overeen met de op-legging van de balk in werkelijk-heid; daar ontbreekt de rolopleggingen is de ondersteunende strip in despantbalk ingebetonneerd.Aan een zich naast de proefbalkbevindende kolom werd een hori-zontale vaste meetstaaf aangebracht,ca 10 cm boven een op de balk aan-gebrachte stalen strip. Om rekeningte kunnen houden met een kleinekanteling van de balk tijdens de be-lasting, werd de doorbuiging in hetbalkmidden steeds aan de tweezijden van de ca 50 cm brede balkgemeten en hiervan het gemiddeldegenomen. Zettingen van de balk-opleggingen, tengevolge van de toe-nemende totale belasting, werdenaan beide balkeinden gemeten enhet gemiddelde in mindering ge-bracht van de doorbuiging in hetbalkmidden.Achtereenvolgens werd voor de on-derhavige balk gemeten of onder-zocht:A. de doorbuigingen bij verschillen-de uitwendige belastingen, totdatde eerste scheuren zichtbaarwerden;B. de gedragingen van de balk bijbelasting door een vallend ge-wicht uit verschillende hoogten;C de gedragingen van de balk tij-dens grote plaatselijke verhitting;D. de doorbuigingen en gedragingenbij zodanige uitwendige belastin-gen, dat breuk van de balkvolgde.De beproevingen sub A vondenplaats op 13 Mei 1949, die van sub Bop 5 Juli 1949 en die van sub C enD op 6 Juli 1949.Alle hieronder volgende metingenwerden verricht door deskundigenen met behulp van instrumentaria,van het Centraal Proefstation vande Staatsmijnen in Limburg.fig. 1. situatie en oplegdetails van de proefbalkfig. 2. aanzicht en middendoorsnede van de balk voor proef a251fig. 3. doorbuiging tot eerste scheurvorming fig. 8. doorbuiging toi breuka. BUIGPROEF METUITWENDIGE BELASTINGENDe belasting tengevolge van de rus-tende belasting (d.i. het eigen ge-wicht van balk, vloerplaten, vloer-afwerking en plafond) alsmede denuttige belasting (voor deze balk400 kg/m2d.i. 600 kg/m1balk) werdnagebootst door een gelijkmatigover de balk verdeelde stapeling vande later voor de vloeren te gebrui-ken betonplaten, elk met een ge-wicht van 58 kg (zie fig. 2).In het balkmidden werd een kleineruimte opengelaten voor het opstel-len van een hydraulische vijzel,welke tegendruk vond tegen de on-derzijde van het zich boven deproefbalk bevindende portaalspant.Met deze vijzel werd op de balk eenpuntlast uitgeoefend, nadat met debetonplaten reeds de gehele rusten-de en 1 x de nuttige belasting wasaangebracht.Achtereenvolgens werden nu dedoorbuigingen gemeten, t.g.v. derustende belasting, verhoogd metenkelvoudige, anderhalfvoudige,tweevoudige en bijna twee en eenhalfvoudige nuttige belasting. Dezebelastingen resp. de hierdoor ver-oorzaakte buigende momenten inhet balksmidden en de bijbehoren-de doorbuigingen zijn in de grafiekvan fig. 3 weergegeven.Bij de laatste belasting ontstonden252de eerste zichtbare scheuren in detrekz?ne van de balk, verdeeld overca 2 m1lengte van het balkmidden.In de balk, welke bij enkelvoudigenuttige belasting aan de onderzijdeslechts zeer geringe trekspanningenbezat, werden door deze belastingkennelijk de trekspanningen dus-danig opgevoerd, dat deze niet meerdoor het beton konden worden op-genomen. Onmiddellijk na het ver-wijderen van de vijzeldruk slotenzich de gevormde scheurtjes geheel;zij waren op het witgekalkte beton-oppervlak niet meer te constateren.Ook de doorbuiging tengevolge vande toen nog resterende belastingwerd na het verwijderen van deplaten geheel opgeheven. Dit ge-beurde echter niet onmiddellijk, zo-als de grafiek aantoont. Kennelijkis voor het herstel van de oude toe-stand een geruime tijd nodig vooralwat betreft de laatste millimeters.Met behulp van de zeer nauwkeuriggemeten doorbuigingen (tot op1/100 mm) kon, bij de volledigenuttige belasting, voor het beton eenelasticiteitsmodulus cb = 350 000kg/cm2worden berekend.In foto 4 is de opstelling van de balk,het aanbrengen van de belastinggevende betonplaten, de bevestigingvan een der meetklokjes bij eenbalkeinde en de vijzel in het balk-midden nogmaals te zien.b. BELASTING DOORVALLENDE LASTAls vallende last werd gebruik ge-maakt van een stalen heiblok, zwaar1200 kg, dat, enigszins uit het balk-midden, hierboven kon worden op-getakeld en in een haak werd opge-hangen, welke door een lichte ha-merslag kon worden gelost, zodatdan een vrije val van het blok ont-stond (zie fig. 5).Als valhoogte werd de eerste maal0,50 m en de tweede maal 1,00 maangenomen. Daar door deze be-lasting een vrij grote en plotselingedoorbuiging te verwachten viel, konmen nu voor het meten van de door-buigingen geen gebruik maken vanmeetklokjes (voor de balkeinden)of een mikrometerschroef (voor hetmidden), doch moesten zij op eenge?mproviseerde wijze worden vast-gesteld. Onder de balk (naast debeide opleggingen en in het balk-midden) werden zacht-houten blok-jes geplaatst. De bovenzijde vandeze blokjes was voorzien van eenstalen stift; de bovenzijde van dezestift raakte tegen de onderkant vande balk. Het verschil in lengte vandeze stift, gemeten v??r en na deval, gaf de grootste zetting ter plaat-se van deze blokjes aan. Opgemerktmoet worden, dat de nauwkeurigheidvan deze metingen niet meer be-droeg dan een halve millimeter.Behalve het genoemde valblok wastijdens de beproevingen de rustendebelasting op de balk aangebracht.De resultaten van de metingenwaren als volgt:1e valhoogte (0,50 m):doorbuiging in het midden: 19,2 mm,2e valhoogte (1,00 m):doorbuiging in het midden: 32,5 mm.Hoewel reeds bij de eerste val dedoorbuiging groter was dat die t.g.v.de max. belasting (beschreven inproef a) en waarbij dan ook kenne-lijk reeds aan de onderzijde van debalk scheurvorming moet zijn opge-treden, was dit tijdens het korteogenblik van de val niet te constate-ren, hetgeen aan het snelle herstelna het tot rust komen van het blokmoet zijn toe te schrijven. Bij devalhoogte van 1,00 m waren dezescheurtjes duidelijk te zien, welkeoverigens hetzelfde beeld vertoon-den als die van de eerste belasting-proef, met dit verschil echter datzij direct na het tot rust komen vanhet blok alweer gesloten waren.Noch aan het betonoppervlak vanhet balkeinde, noch aan de opleg-gingen of verankeringen van destaaldraden viel tijdens deze beproe-vingen iets te constateren.Nemen wij de gemeten doorbui-gingen t.g.v. van de onder A. be-schreven belastingen als maatstaf,dan moeten de opgetreden balkmo-menten tijdens de val ca 36 t/m en42 t/m zijn geweest (resp. voor eenvalhoogte van 0,50 m en 1,00 m).Voor deze laatste hoogte komt ditovereen met het effect van een ruim2-voudige totale belasting.c. VERHITTING VAN DE BALKOp de wijze als aangegeven in fig. 6werd, over een lengte van ca. 1,50 mfoto 4. opstelling van de proefbalkfig. 5. opstelling van het gewicht van 1 200 kg voor de valproeffig. 6. verhitten yan de balkin het balkmidden tegen de onder-zijde van de balk, een cokesvuuraangebracht.Terwijl reeds van te voren op debalk de totale nuttige belasting wasgeplaatst, werd op verschillendetijdstippen, met behulp van tweethermo-elementen op de in de schetsaangegeven plaatsen, de tempera-turen en de daarbij behorende door-buigingen met behulp van de mikro-meterschroef gemeten. De resulta-ten zijn in onderstaande tabel weer-gegeven:tijdstiph mintempera uur aanonderkant balkin ?Cdoorbuiging inbalkmiddenin mm8 14 vuur --9 05 aangemaakt --9 23 865 3,349 33 853 3,809 45 469 3,4210 00 315 2,1510 15 179 1,0510 45 116 0,4311 15 82 0,2511 45 72 0,02 fig. 7. breuk en elasticiteitsgrens, insnoering en rek vanhoogwaardig staal bij verschillende temperaturen253foto 9. het balkmidden na de breukbelastingfoto 10. De gebroken balk toont bij de opleggingen geen beschadiging ofvervorming; evenmin aan de kabelverankeringen.fig 11. spanningsdiagram van hoogwaardig staalAlvorens met de vuurproef werdbegonnen, werd wederom eerst debalkdoorbuiging gemeten t.g.v. devolledige nuttige belasting.Bedroeg deze bij beproeving a7,35 mm, thans was deze 7,22 mm;een bewijs temeer dat de balk doorde val niets had geleden.Gezien de slechts zeer geringe door-buigingen tijdens de verhitting enhet volledige herstel na de afkoe-ling, moet de betondekking, endaarmede de isolatie van de span-kabel, zeer goed zijn geweest.Hiertoe zal in niet geringe mate deuitstekende cemeninjectie van hetkabelkanaal hebben bijgedragen. Bijde later veroorzaakte balkbreukviel dan ook de te verwachten al-gehele omsluiting van alle staal-draden te constateren. Wel bleek,dat over de balklengte, welke aanhet vuur was blootgesteld, de in-jectie was verkleurd. Ook de balkzelf was aan de onderzijde doorde directe aanraking met het vuurover een vrij grote lengte verpul-verd en afgebrokkeld, zonder datnochtans de kabel (met de cement-omhulling) zichtbaar werd.Interessant is het, hier de onderzoe-kingen te vermelden, welke over deinvloed van hoge temperaturen ophoogwaardig staal beschreven wor-den in het boek ,,Principles andpractice of pre-stressed concrete"van Dr. P. W. Abeles. Deze geeftdaarbij een grafiek (overgenomenen aangevuld in fig. 7), waarbij desamenhang tussen belasting en de-formatie wordt weergegeven vanZweeds hoogwaardig staaldraad van4 mm diameter, welk staal tegelij-kertijd aan hoge temperaturen werdblootgesteld.Het door ons, voor voorgespannenbalken, toegepaste hoogwaardigstaal van een diameter van 5 mm isvan het fabrikaat B?kaert, Belgi?.Blijkens een door het Centraal La-boratorium van de Staatsmijnen inLimburg op twee proefstaven inge-steld onderzoek vertoont dit staalbij verhitting dezelfde verschijnse-len als het genoemde Zweedse staal.Niet zo uitvoerig als de door Abelesvermelde beproeving2) werden voorhet B?kaert ? 5 mm staal de trek-sterkte bij breuk, de rek in %(L/D = 5) en de insnoering, ook in% bepaald bij kamertemperatuur(23 ?C), bij 300 ?C en 500 ?C.Deze resultaten zijn met een --.--lijn in de grafiek van fig. 7 bijge-tekend.d. BELASTING VAN DEBALK TOT BREUKDeze beproeving werd geheel over-eenkomstig uitgevoerd als genoemdonder a met dien verstande echter,dat thans de puntlast in het middenachtereenvolgens zo hoog werd op-gevoerd, dat breuk van de balkvolgde. De resultaten van deze be-lasting zijn in de grafiek van fig. 8(zie blz. 252) weergegeven.Opgemerkt moet worden, dat medetengevolge van de reeds hiervorenbeschreven beproevingen de balk,2)Rapport van M. P. R?s vanhet Zwitserse Materiaalbeproevings-instituut (EMPA), 1946.264vooral aan de onderzijde, beschadi-gingen vertoonde en dus allang nietmeer de betondoorsnede bezat,waarvan oorspronkelijk was uitge-gaan. De doorbuigingen van de balkwaren thans dan ook iets groter danbij de overeenkomstige belastingentijdens de eerste beproevingen (ziefig. 3). Opmerkelijk is echter, datook thans bij het telkens verwijde-ren van de belasting de ,,elasticiteit"van de balk nog zeer groot was en,vooral in het begin, de blijvendedoorbuiging vrijwel nihil bleek.Tenslotte begaf de balk het bij eenbelasting, welke een moment in hetmidden veroorzaakte, dat 3 x zogroot was als het moment, tenge-volge van het eigen gewicht van debalk en rustende en nuttige belas-ting tezamen. Zoals te verwachtenwas, trad de balkbreuk niet op doorbreuk van de draden, maar doorhet verbrijzelen van de drukz?nevan de balkflens. Zeer duidelijk isdit te zien in foto 9, welke eenoverzicht geeft van het breukbeeld.Tevens zijn hier goed de onderlingeligging van de staaldraden en de, dekabel omsluitende, cementinjectiezichtbaar. De wapening, welke uitde gebroken flens te voorschijntreedt, is slechts een wapening vanzacht staal, aangebracht om even-tuele puntlasten Op het vrij groteoverstek van de balkdoorsnede tekunnen opnemen.Foto 10 toont nogmaals de gehelebalk, welke zojuist gebroken werd.Aan de balkeinden viel aan de ka-belverankeringselementen, de op-legconstructie en het balkoppervlakgenerlei beschadiging of vervormingwaar te nemen.Dat de balkbreuk ook niet werd in-geleid door het overschrijden vande staaldraad-vloeigrens, bleek uitde volgende slotbeproeving. Nadatde balk was gesloopt, waarbij dezeer gesloten structuur van het be-ton opviel, werd uit het kabelmid-den een proefstaaf genomen enwerd hiervan, wederom op het Cen-traal Laboratorium van de Staats-mijnen in Limburg, de treksterkteen de o,2 -grens bepaald. Zoals infig. 11 is te zien, is er practisch geenverschil tussen de materiaaleigen-schappen van de staaf, welke reedsin de tot breuk toe belaste balk haddienst gedaan en die van 5 proef-staven, genomen uit de voorraadstaaldraad. Ons inziens zou danook het reeds gebruikte staal weervoor nieuwe balken kunnen wordentoegepast.Resumerende mag worden gezegd,dat de balk de opeenvolgende be-proevingen zeer goed heeft door-staan en dat bijkomstige of toeval-lige belastingen aan een voorgespan-nen balk weinig of geen schade be-rokkenen. Abnormaal en extra ver-zwarend was bij deze balkbeproe-ving bovendien, dat de beschrevenbeproevingen steeds op dezelfdebalk werden uitgevoerd, zodat dusde schade, ontstaan door een voor-gaande belasting, bij de daarop-volgende medewerkte. Dit allesweegt nog zwaarder, indien menweet, dat de betrokken balk tijdenshet transport naar de ,,proefstand"op een gegeven moment verkeerdwerd ondersteund, waardoor ca 1 muit het midden in de bovenflens eenverticale scheur, ongeveer 30 cmdiep, ontstond. Deze scheur sloot zichechter bij de volgende bovenbelas-tingen, en is ook tijdens het verdereverloop geen aanleiding of inleidinggeweest tot verdere scheurvormingof verbrijzeling van het beton.Het zou alleszins interessant zijneveneens de resultaten te vernemenvan soortgelijke beproevingen, alshierboven vermeld, van anderebouwwerken. Een verqelijking vanzoveel mogelijk praktijkgevallen zalde ontwikkeling van het voorge-spannen beton ongetwijfeld tengoede komen3).8) Deze wens dient zo spoedig moge-lijk in vervulling te gaan, wil Ne-derland niet achterbleven bii hetbuitenland doch zelf weer mee gaanspreken. (Red.)Ervaringen met de Rubora-schaarbekistingdoor P. W. ScharrooElke nieuwe vinding van enige be-tekenis op bouwkundig-technischgebied maakt dezelfde ontwikke-lingsgang door. Aanvankelijk wor-den de voordelen, welke aan hetnieuwe kunnen zijn verbonden, vanalle kanten bestudeerd. Veelal leidthierbij een zekere neiging om vastte houden aan het oude, tot eenenigszins critisch oordeel en wordthet goede, dat door het nieuwe kanworden gebracht, slechts schoor-voetend aanvaard en erkend.Wordt de mogelijke betekenis vande nieuwe vinding niet zonder meerverworpen, dan wordt door enkele,,vooruitstrevende" ingenieurs enaannemers overgegaan tot de toe-passing bij het uitvoeren vankleine werken. De voorgespiegeldeen te verwachten voordelen kunnendan worden getoetst aan de practijken de vinding zelf kan worden ge-nezen van de kinderziekten, welkezich nu eenmaal altijd voordoen bijhet in de practijk ontwikkelen vanhetgeen theoretisch werd gevonden.Eerlijke opbouwende critiek, welkemet waardering van het reeds be-reikte, kan leiden tot verbetering,is hierbij van grote betekenis. Ookhier geldt: ,,Pourvu qu'on parle, lesilence c'est la mort!"Zijn de eerste resultaten gunstig,dan brengt gezonde durf van eenenkeling de eerste toepassing bijeen werk van grotere omvang, zo-dat in de practijk op grote schaalhet voor en tegen wordt ervaren.Heeft hierbij het ,,voor" de over-hand en blijkt, dat met minder kos-ten betere resultaten worden ver-kregen dan met de vroeger gebrui-kelijke constructiewij zen, dan kandit eerste grote werk worden ver-geleken met een ,,vetvlek", welkezich snel uitbreidt.Een dergelijke ontwikkelingsgangheeft ook de rubora-schaarbekistingdoorgemaakt. Nadat deze vinding-- waarvan men terecht grote ver-wachtingen mocht hebben, aange-zien zij een zo belangrijke omkeeren vooruitgang brengt in het bekis-tingsvraagstuk -- van alle zijdenwas bestudeerd, werd het rasterbeproefd bij de bouw van hetnieuwe Stadhuis te 's-Gravenhage.Hierna volgden tal van toepassingenop kleine schaal bij het maken vangarages, vloeren en kelders in wo-ningen, enz.De hierbij verkregen gunstige re-sultaten leidden tot het gebruikenvan de schaarbekisting door de Kon.Rotterdamsche Beton- en Aan-nemingmij v.h. Van Waning & Co.(foto 1) bij de uitbreiding van deGemeentelijke Electrische Centraleaan de Galile?straat te Rotterdam(1 500 m2vloeroppervlak).Dit werk werd gevolgd door de uit-breiding van de fabriek van P. deGruyter en Zn. N.V. aan de Vee-markt te 's-Hertogenbosch (7 000 m2vloeroppervlak en de overkapping)door de Firma Van der Plas te Ros-malen (foto 2); het maken van een120 m lange tunnel en een kelder ophet terrein van het Sint ServatiusGesticht te Venray door de Gebr.Janssen aldaar (foto 3), bij welkwerk het raster met goed gevolg ookvoor het bekisten van wanden werdgebruikt; de bouw van de Huis-houdschool te Nijmegen door hetBouwbedrijf G. de Groot te Ooster-beek (foto 4) en voorts tal van an-dere grote werken, welke kortheids-halve niet zullen worden vermeld.De gunstige resultaten, welke bijal deze werken werden verkregen,bleven ook in het buitenland nietonopgemerkt. Op het ogenblik, datdit artikel wordt samengesteld,wordt deze Nederlandse vindingreeds toegepast in Canada, Belgi?,Frankrijk, Denemarken en West-Duitsland, terwijl toepassing in an-dere landen spoedig is te wachten.Het heeft dan ook alle zin de voor-delen, welke theoretisch aan dezenieuwe wijze van bekisten werdentoegeschreven, te toetsen aan de er-varingen, welke hiermede bij debovengenoemde werken werden op-gedaan.Wat is de rubora-schaarbekisting ?Volledigheidshalve wordt in herin-nering gebracht, dat de rubora-schaarbekisting bestaat uit rasters,welke worden vervaardigd van zo-veel mogelijk kwastvrij hout, dat235
Reacties