Ervaringen bij de toepassing van preflex(ll)*doorir. A. S. G. B r u g g e I i n gU.D.C. 624.072.2'Preflex'liggers 'Preflex'De verbinding van de preflexbalk aan de betonkolomUit de beschrijving van details, die voor verschillende preflex-projecten zijn uitgewerkt, blijkt vooral de verbinding tussenpreflexligger en betonkolom zeer belangrijk te zijn.In de eerste plaats dient deze verbinding zo te worden gedetail-leerd dat de kolomwapening ongehinderd kan doorlopen, ter-wijl het bovendien goed mogelijk moet zijn om zonder bijzon-dere maatregelen de verbinding goed met betonspecie te kun-nen vullen.De belangrijkste vraag is echter op welke wijze de verbindingtussen preflexbalk en betonkolom tot stand komt, met anderewoorden, welke krachtsverdeling daarbij plaatsvindt.Het is duidelijk dat in een gecompliceerd geval als het hier-bedoelde het niet mpgelijk is om op een eenvoudige wijze dejuiste krachtsverdeling t? bepalen, omdat deze krachtsverdelingnauw samenhangt met de vervormingen van de constructie terplaatse van het knooppunt.Het is derhalve noodzakelijk de verbinding preflexbalk--kolomtot een dusdanig eenvoudig systeem te idealiseren, dat men diteenvoudig .kan berekenen. Ten einde het gekozen schema dui-delijk te maken, zal eerst het geval worden besproken waarineen preflexbalk in een brede stijve wand wordt opgenomen.Men kan zich voorstellen dat in deze wand een zodanige uit-sparing is gemaakt dat de preflexbalk daar juist in past (fig. 30).Wanneer de preflexbalk in deze uitsparing wordt gestoken kande aldus ontstane verbinding momenten en dwarskrachten over-brengen. De overdracht van momenten en dwarskrachten vindtdan plaats via druk- en trekkrachten die loodrecht op de as vande preflexbalk worden uitgeoefend.De overdracht van horizontale krachten in de verbinding wordtniet nader besproken. Deze krachten zijn meestal klein en der-halve eenvoudig over te brengen. Het is duidelijk dat de ge-noemde druk- en trekkrachten groter worden naarmate depreflexbalk minder diep in de wand kan worden gestoken. Dehefboomsarm tussen de genoemde trek- en drukkrachten wordtdan te klein, zodat van een eenvoudig en duidelijk krachtenspelgeen sprake meer is.Het hierboven ge?dealiseerde krachtenspel in de verbindingpreflexbalk--kolom geldt dus alleen wanneer de kolom behoor-lijke afmetingen heeft ten opzichte van de inklemming en hoog-te van de preflexbalk.Is dit niet het geval dan wordt de kolom eveneens te ongunstigbelast.Ten einde in een slanke kolom toch voldoende hefboomsarmtussen trek- en drukkrachten te verkrijgen, wordt de preflexbalkaan "het einde van een verticaal hamerstuk voorzien, dat dus inde as van de kolom valt (fig. 31).Wanneer dit hamerstuk voldoende stijf is, kan worden aangeno-men dat de krachtsoverdracht preflexbalk--kolom nu plaatsvindt via een stelsel van horizontale krachten voorde momentenen via een verticale reactie voor de oplegreactie.De eerstgenoemde (horizontale) krachten ontlasten bovendiende in de kolom werkende dwarskrachten. Vanzelfsprekend magde lengte van het hamerstuk niet te klein zijn, ten einde de druk-en trekkrachten binnen de grenzen te houden.De beide hierboven bedoelde ge?dealiseerde verbindingen zul-len hier nader worden besproken.K r a c h t e n s p e l in v e r b i n d i n g p r e f l e x b a l k --b r e d e kolom?. Op het knooppunt zelf werken de volgende krachten enmomenten ten opzichte van het hart van dit knooppunt (fig. 32):a. regel buigend moment Mdwarskracht b. bovenkolom drukkracht Rbbuigend moment Mbc. onderkolom drukkracht R0buigend moment M0* Het eerste gedeelte van dit artikel is gepubliceerd in Cement XV (1963)Nr. 10 op blz. 604-610.fig. 30verbinding preflexbalkmet brede stijve wandfig. 31verbinding preflexbalkmet kolom met behulpvan verticaal aan-gebracht hamerstukfig. 32werkende krachten enmomenten op knooppuntbij verbinding volgensfig. 30Zoals reeds opgemerkt worden dehorizontale krachten in deregel en de dwarskrachten in de kolom niet in deze beschou-wing betrokken.De volgende vergelijkingen kunnen worden opgeschreven:Mb + M0 = M (1)R0-Rb = r (2)2. Op het stalen bint dat op de geschetste ge?dealiseerde wijzein de kolom is ingeklemd werken de volgende krachten en mo-menten (fig. 33, blz. 686):a. Buigend moment M en dwarskracht ten opzichte van hartknooppunt, dat wil zeggen als resultaat een verticaal om-Mlaag gerichte puntlast op een afstand^uit het hart van dekolom op het bint aangrijpend.b. Een trekkracht Na door een aan het bint en in de onderkolomverankerde trekstaaf op het bint uitgeoefend.Drukkracht Nbb' en Nb'0 door het beton van de kolom op hetbint uitgeoefend.Cement XV (1963) Nr. 11 685fig. 33werkende krachten enmomenten op stalen bintbij verbinding volgensfig. 30fig. 35werkende krachten enmomenten op knooppuntbij verbinding volgensfig. 31fig. 36. werkende krachten en momentenop hamerkop bij ver-binding volgens fig. 37Deze dwarskrachten zijn de resultante van drukspanningen ?nhet aanrakingsoppervlak bint--kolom.N'bb is alleen gedacht te werken tussen bovenflens van hetstalen bint en bovenkolom (invloed drukspanningen in onder-flens verwaarloosd).N'bo is alleen gedacht te werken tussen onderflens van hetstalen bint en onderkolom (invloed drukspanningen in boven-flens verwaarloosd).De volgende vergelijkingen kunnen nu worden opgeschreven:Na + N'fab = N'bo-T (3)Na.z, + N'bb.Z2 = T(y-J+d)(moment ten opzichte van A)Na.z, + N'bb.z2 = M-T{?--d) (4)In het bint werkt dus over de zone in de kolom:a. een maximale dwarskracht Na + N'bbb. een moment M -- (-- -- d)3. Op dezelfde wijze beschouwd werken nu de volgende krach-ten en momenten op de kolom (fig. 34):a. Door de bovenkolom wordt op het knooppunt een centrischedrukkracht Rb en een moment Mb uitgeoefend.Door het bint wordt een drukkracht N'bb uitgeoefend.Op de doorsneden N--N werkt dus:drukkracht Rb-- N'bb (5)buigend moment -- N'bb (z2 + d -- -- ) (6)(richting moment zie fig. 34)b. Door de onderkolom wordt op het knooppunt een centrischedrukkracht R0 uitgeoefend en een moment M0.Door het bint wordt een drukkracht N'b0 uitgeoefend en viade trekstang een trekkracht Na.Op de doorsnede N -- N werkt dus op deze wijze:drukkracht R0 + Na -- N'bo (7)buigend moment M0 -- N'bo (w+d) -- Na (z, + d-- --) (8)(richting moment zie fig. 34)K r a c h t s v e r d e l i n g in de v e r b i n d i n g van eenp r e f l e x b a l k op een r e l a t i e f smalleg e w a p e n d - b e t o n k o l o mIn het voorgaande is het geval beschouwd van een relatieflichte preflexbalk en een zware betonk?lom.Hoe kleiner evenwel de afmetingen van de betonk?lom worden,des te moeilijker is het om met een systeem van drukkrachten deinklemming te realiseren.Voor de aansluiting van een preflexbalk op een lichtere beton-kolom wordt daarom aangeraden de balk van een verticaalgerichte hamerkop te voorzien (zie fig. 31, blz. 685).De aansluiting wordt dan ge?dealiseerd, zodanig dat de aldusvoorziene balk nauw past in een uitsparing in de kolom. Dekrachtsoverdracht vindt dan niet meer plaats in een systeem vanverticale drukkrachten, maar van horizontale druk- (c.q. dwars-)krachten.Ook in dit geval geldt dat de krachtsoverdracht in feite gecom-pliceerder is dan hier wordt aangenomen, omdat de balk methamerkop geheel in de betonconstructie is opgenomen. De ge-idealiseerde toestand maakt evenwel de berekening veel een-voudiger en duidelijker.1. Op het knooppunt zelf werken de volgende krachten enmomenten ten opzichte van het hart van dit knooppunt (fig. 35):a. regel buigend moment Mdwarskracht b. bovenkolom drukkracht Rbbuigend moment Mbdwarskracht Tb686 Cement XV (1963) Nr. 11onderkolom drukkracht R0buigend moment M0dwarskracht T0In dit geval worden de dwarskrachten en de kolom mede in debeschouwing betrokken.De horizontale krachten in de regel en hun reacties in de kolomworden buiten beschouwing gelaten.De volgende vergelijkingen kunnen worden opgeschreven,indien wordt aangenomen dat het momenten-nulpunt van dekolom op de halve verdiepingshoogte ( ligt:Mb + M0 = M (1)R0-Rb = T (2)Tb=2Jt (3) = (4)'Indien in het speciale geval dat in beide kolommen het momen-ten-nulpunt op de halve hoogte ligt (| is, in verband met even-wicht van krachten: Tb = T0 en Mb = M0 = JM2. Op het stalen bint dat van een 'hamerkop' is voorzien, wordtaangenomen dat dit op een bepaalde ge?dealiseerde wijze inde kolom is ingeklemd.De hamerkop valt in het hart van de kolom (fig. 36).Op deze hamerkop werken de volgende krachten en momenten:a. Buigend moment M en dwarskracht ten opzichte van hartknooppunt, dat wil zeggen als resultante een verticaal om-Mlaag gerichte puntlast op een afstand--uit het hart van dekolom op het bint aangrijpend.b. Een drukkracht N'bo aangrijpend op de onderzijde van dehamerkop.Opmerking: Deze aanname is alleen in zoverre juist alswordt verondersteld dat de 'hamerkop' aan depreflexbalk nauw passend in de uitsparing vande kolom valt.Horizontaal op de hamerkop aangrijpende drukkrachtenT'bb en T'bo, die door de betonkolom worden uitgeoefend.Deze drukkrachten zijn de resultante van drukspanningen inhet aanrakingsoppervlak hamerkop--kolom.De volgende vergelijkingen kunnen nu worden opgeschreven:M = Tbb ? Z3 = T'bo ? Z3 (5)Tbb = T'bo (6)N'bo= (7)In het preflexbint werkt dus over de zone in de kolom (fig. 37):a. een maximale dwarskracht b. een moment MIn de aansluitingen preflexbint--hamerkop werkt in elke aan-sluiting een schuifkracht T'bo alsmede een moment JAI --? ?hp a's "P de hoogte van het stalen bint is. In de hamer-kopdelen werkt dus een maximaal moment ?M --? ?hp eneen dwarskrachtOp dezelfde wijze beschouwd werken nu de volgende krachtenop de kolom (fig. 38):Door de bovenkolom wordt op het knooppunt een centrischedrukkracht Rb uitgeoefend, alsmede een moment Mb en eendrukkracht Tb.Door het bint wordt een horizontale drukkracht T'bbuitgeoefend.Op de doorsnede N--N werkt dus :a. drukkracht Rb (centrisch) - (8)b. dwarskracht Tb -- T'bbWordt het momenten-nulpunt van de kolom aangenomen opde halve theoretische kolomhoogte /| b kan men beter de constructiedetailleren overeenkomstig geval b.Er bestaan plannen om de hier besproken verbindingen aande hand van proefbelastingen in de praktijk aan een naderonderzoek te onderwerpen.BesluitIn dit artikel is een aantal praktijkervaringen, bij de ontwikke-ling van de preflextechniek opgedaan, in het kort weergege-ven.Speciaal op materiaaltechnisch gebied zijn daarbij ook interes-sante ervaringen verkregen. Elk stalen bint, dat aan een pre-flexbehandeling wordt onderworpen, wordt immers belast toteen stqalspanning van 28-30 kgf/mm2. Bij een dergelijke hogebelasting komen verschillende vervormingen, ten gevolge vaneigen-spanningen, vrij.Bij lange slanke binten kwamen bovendien de problemen vanonstabiliteit tijdens het preflexen 'om de hoek kijken'. Daar-toe immers zijn de nodige knikverbanden enz. tijdelijk nood-zakelijk.De verbinding van versterkingsplaten met stalen binten ?deplaten zijn soms in verband met het draagvermogen nodig)wordt bij het preflexen eveneens zwaar belast.Uit dit alles blijkt, dat men hier wederom door toepassing vande voorspan- (lees voorbelasting-) techniek geconfronteerdwordt met de materiaaleigenschappen van de hier toegepastestalen binten.Uiteraard valt de behandeling van dit onderwerp buiten hetbestek van dit artikel, zodat er hier niet verder op kan wordeningegaan. Deze zelfde opmerking geldt voor de resultaten vaneen uitvoerige beproeving die op een preflexconstructie is uit-gevoerd. Daar het onderzoek naar het gedrag van de preflex-constructie nog niet is afgerond, kon daaraan nog geen be-spreking worden gewijd.De hierboven besproken ervaring heeft geleid tot toepassingvan preflex bij grotere overspanningen, waarvan genoemd kanworden een brug te Amersfoort met een overspanning van 28 men een volledig geprefabriceerde brug met een overspanningvan 32 m te Amsterdam, welke laatste brug in ruim twee wekenna montage van de eerste ligger gereed was voor het verkeer.Wellicht is er gelegenheid tezijnertijd op deze nieuwe ont-wikkeling nader in te gaan.688Cement XV (1963) Nr. 11