MONTAGEBOUWvan een GEWAPEND-BETONKOEPELdoor P. J. J. CollardIn het tijdschrift ,,Beton und Stahlbetonbau" van Juli1950 komt een beschrijving voor over de herstellingvan de ,,Stadtkirche St. Stephan" geschreven doorProf. Dr-Ing. Hubert R?sch, hoogleraar aan deTechnische Hogeschool te M?nchen.De Katholieke ,,Stadtkirche St. Stephan" noemt schrij-ver een der voornaamse bouwwerken van Karlsruhe.Het is een koepelkerk, gebouwd in de jaren 1808-1814,ontworpen door de architect F r i e d r i c h Wein-brenner.Oorspronkelijk was de koepel, die een cirkelvormigeruimte met een diameter van rond 30 m overspande,van hout opgetrokken. Gedurende de bombardementenin de oorlog stortte de koepel in. Na inslag van brand-bommen gingen de 1000 m3hout, waaruit de koepelwas samengesteld, in vlammen opDoor de daarbij optredende hitte werd het muur-werk van zandsteen gedeeltelijk zwaar beschadigd.Spoedig na het be?indigen van de oorlog achtte menhet, voor het behoud van het nog bestaande gedeelte,noodzakelijk direct een nieuwe overkapping te maken,desnoods van tijdelijke aard.Gezien de brandbaarheid van een houten constructie,het gebrek aan geschoolde arbeiders om deze te ma-ken en de onmogelijkheid op korte termijn het nodigehout te verkrijgen, werden andere bouwwijzen voor-gesteld. Aan een staalconstructie was door gebrek aanhet nodige materiaal evenmin te denken.De oplossing moest dus gezocht worden in toepassingvan materiaal, waarbij zo weinig mogelijk bekistings-en steiger hout nodig zou zijn.Aan de firma Dyckerhoff & Wildmann, waar Dr-Ing.Hubert R?sch werkzaam was, werd gevraagd een con-structie-ontwerp te maken, rekening houdende met dena-oorlogse verhoudingen.Met de geringe ten dienste staande middelen moest erworden getracht, een zo goed mogelijk resultaat te be-reiken. De ontwerper koos daarvoor een gewapend-betonkoepel, waardoor een ruimteafsluiting zou wor-den verkregen, die tevens een goede beschermingtegen weersinvloeden bood. Bovendien moest aan deeisen van een goede acoustiek worden voldaan (tek.1 en 2).De buitenmaten van de betonkoepel zijn gelijk gehou-den met die van de verdwenen houten koepel.De koepel is gevormd uit 64 gelijke segmenten, welkev??r de plaatsing in vormen werden gereed gemaakt.De segmenten steunen aan de voet tegen een op hetmuurwerk rustende trekring en aan de top tegen eendrukring, die tevens als sparing voor bovenlicht dienstdoet.Door toepassing van deze te voren gereed gemaakteonderdelen was het mogelijk, het werk uit te voerenmet een gering aantal vakbekwame arbeiders en eenzeer gering houtverbruik.Deze bouwwijze bood bovendien de mogelijkheid, deconstructiedelen een zelfstandige vorm te geven.Het binnenvlak van de vroegere houten koepel was omarchitectonische reden sterker gebogen dan het bui-tenvlak.Bij de betonnen segmenten is er rekening mede ge-houden dat -- zo dit later gewenst wordt -- daaraaneen schijnkoepel kan worden bevestigd. Hierdoor kandus het oude aanzien van binnne uit, weer wordenhersteld.De ontwerper koesterde de hoop, dat de nieuwe vorm-geving van de betonelementen het niet nodig zou ma-ken tot het aanbrengen van een schijnkoepel over tegaan. Dit kan slechts worden beoordeeld, als het ge-bouw geheel gereed is en in gebruik kan worden ge-nomen.Voor het maken van de drukring in de top van detek. 1 en 2. doorsnede en plattegrond van de koepelvan de St. Stephan-kerk te Karlsruhekoepel werd een torensteiger gebouwd (zie foto 3), dieuit hout werd samengesteld.De eenzijdige portaalkraan, waarmede de koepelele-menten werden opgehesen, steunde enerzijds met eenspil op de torensteiger, terwrjl anderzijds aan de voetvan de koepel steun werd gevonden op de ringmuur.De koepelsegmenten werden op de grond binnen hetgebouw vervaardigd en daarna met behulp van dekraan op hun plaats gesteld (fig. 4, z.o.z.).Hierbij diende er op te worden toegezien, dat geen tegrote eenzijdige druk op de bovendrukring en toren-steiger zou worden uitgeoefend. Teneinde dit te voor-komen werden de segmenten, zoals duidelijk uit deafbeeldingen blijkt, paarsgewijze tegenover elkanderopgesteld.108Cement 3 (1951) Nr 5-6foto 3. houten torensteiger voor het maken van de betonnen drukring in de top van de koepelfoto 4De op de grond gemaakte koe-pelsegmenten worden met behulpvan een kraan op hun plaats ge-steld.Cement 3(1951) Nr 5-6 109tek. 6aanzichtenen doorsnedenvan een segmentNa het afstellen van alle segmenten werden de vanwapening voorziene voegsparingen in druk- en trek-ring nauwkeurig met beton aangevuld.Pas na het afbreken van de top der torensteiger en hetdaardoor nazakken van de constructie werd de koe-pelwerking bereikt.Statisch bezien werken de krachten daarbij als bijboogribben, daar schaalwerking -- door de voegentussen de segmenten -- niet optreedt. De ringkrachtenworden geheel door de druk- en trekring opgenomen.Gezien de destijds heersende materiaalschaarste zijnde koepelsegmenten met hun slechts 5 cm dikkeschaalplaat van een zo dichte betonsamenstelling ge-maakt, dat het aanbrengen van een deklaag voor be-scherming tegen hemelwater niet nodig werd geoor-deeld.De randen van de segmentplaten zijn van opstandenvoorzien, waardoor het water, dat op de platen valt,niet tot de voegen.kan doordringen.De voegen zijn, zoals tek, 5 toont, met betonnen vorst-pannen afgedekt.Het binnenaanzicht van de koepel is door de tekeningvan de constructief noodzakelijke verstijvingsribbentek. 5. doorsnede van een betonnen vorstpanzo levendig, dat een verdere afwerking niet nodig is.Bovendien dragen deze ribben veel bij tot een goedeacoustiek in de overspannen ruimte.Tek. 6 geeft een goed overzicht van de vorm der seg-menten. De ribben zijn, met het oog op een goede los-sing uit de bekistingsvorm, naar onder toe dunnergemaakt. Het ondervlak der ribben verloopt gelijk-matig van 12 cm aan de voet tot 8 cm in de top bij dedrukring.Door deze verlopende vlakken wordt de perspectivi-sche werking verhoogd en komt daardoor het gewelfin aanzien de vroegere houten binnenkoepel nabij.Hierbij zij opgemerkt dat de vorm uit de constructievan het gebezigde materiaal volgt, terwijl de houtenkoepel als imitatie van een steenconstructie is te be-schouwen. Het is te begrijpen dat het samenstellenvan een dergelijke koepel uit vooraf gereed gemaaktedelen slechts dan mogelijk is, als de grote stukken zonauwkeurig worden gemaakt, dat de voegen over devolle lengte even smal blijven en een strakke lijn isgewaarborgd. Op de gebruikelijke wijze van bekistenmet houten schotten was dit niet te bereiken.foto 7. gebruikte vorm voor een koepelsegmentDe ontwerper maakte gebruik van een reeds eerderdoor hem toegepaste werkwijze n.l. door de vorm,waarin de boogstukken worden vervaardigd, eveneensvan beton te maken. Daarbij moet het mogelijk zijnde segmenten, na het verharden van het beton, zonderverandering of beschadiging van de bekisting daaruitte lichten. De tapse vorm van de ribben maakte ditdan ook mogelijk. De betonnen vorm kan betrekkelijkeenvoudig op de bouwplaats worden gereed gemaakt.De ruwe vorm kan eerst uit metselwerk van oude ste-nen worden opgebouwd, waarna de afwerking nauw-keurig met gewapendbeton kan volgen.Bij de bouw van de St. Stephans-koepel werden drievan deze vormen binnen het gebouw gelijktijdig ge-bruikt, die elk 21 maal dienst hebben gedaan. Hier-door was het niet nodig, maatregelen te treffen vooreen snellere verharding van het beton. De aanleg vaneen stoomverwarming voor versnelling van de verhar-ding zou meer gekost hebben dan het maken van detwee extra vormen.Foto 7 toont een der gebruikte vormen en foto 8 eenjuist uit de vorm gelicht segment.De ervaring bij deze werkwijze opgedaan toonde aan,110 Cement 3 (1951) Nr 5-6foto 9. kraanconstructie en Herplaatsingdat de kwaliteit van het verharde beton beter was dandie bij toepassing van een houten bekisting. De hoofd-oorzaak daarvan is te zoeken in het feit, dat deze vol-komen dichte vorm bij het porren geen verlies aancementwater of toetreding van lucht, door kieren ennaden, toelaat. De betonvlakken komen dan ook gaafen foutloos uit de vorm.Het afzien van een dakafdekking was mogelijk doorhet dichte betonnen koepelvlak. Niet echter voor denagenoeg horizontaal aansluitende kroonlijst aan devoet van de koepel. Deze met steenplaten afgedektekroonlijst diende wel van een bekleding te wordenvoorzien. Ter voorkoming van inwateren bij de aan-sluiting van deze bekleding aan de koepel, zijn de seg-menten voorzien van een lijst, waaronder de bekledinginwateringsvrij kon worden aangebracht.De kraan, waarmede de segmenten moesten wordengehesen, diende geheel aan de maat van het gebouwaan te passen. Een gewone eenbenige kraan voor ditdoel afzonderlijk te laten maken zou zeer kostbaar zijngeworden. Een uitkomst bleek het gebruik van deMero-stalenpijpsteigerelementen, waaruit de kraankon worden opgebouwd. De te hijsen elementen had-den een gewicht van 4 ton. Na het rechtstandig heffenuit de vorm moesten de segmenten in langsrichtingworden geplaatst en dan schuin worden opgericht;hiervoor werden 2 handlieren gebruikt.Foto 9 geeft duidelijk de kraanconstructie en de plaat-sing van de lieren te zien.Na het gereedkomen van het werk (zie foto 10) wor-den de segmentribben, zelfs bij ongunstige belastingdoor sneeuw en wind, bijna uitsluitend aan drukspan-foto 8juist uit de vormgelicht segment111foto 10De koepelis gereed.ningen onderworpen. Slechts gedurende de bouwpe-riode werden de segmenten sterk op buiging belast,vooral dan, als zij na het plaatsen tussen trek- endrukring hun eigen gewicht plus windkracht als vrijopgelegde balken moeten dragen. Daar deze toestandslechts van tijdelijke aard was, is voor dit belastings-geval, bij gebruik van betonstaal II volgens de Duitsenormen, een staalspanning van 2 000 kg/cm2toegelatenom daardoor staal te sparen.Het beschreven bouwwerk, dat is uitgevoerd door defirma Dyckerhoff & Widmann, is een voorbeeld van demogelijkheden, die met vooruit gereed gemaaktebouwelementen zijn te bereiken.De lantaarn in de koepel ligt 25 m boven de vloer vanhet gebouw, zodat de besparing op het steigerwerk vangrote betekenis was.Door het verdelen van de koepel in 64 gelijke segmen-ten was het mogelijk de gevolgde werkwijze toe tepassen.Dat een zuinig gebruik is gemaakt van het ter beschik-king staande materiaal, blijkt wel uit het feit dat hettotale gewicht van de gewapend-betonkoepel aanzien-lijk lager ligt dan het gewicht van de vroegere houtenkoepel!De fijne geleding, die het binnenaanzicht toont, waszonder veel hogere kosten alleen bij de gevolgde werk-wijze te bereiken. De verkregen verbetering ging bo-vendien gepaard met minder materiaalgebruik en ge-ringe behoefte aan vakbekwame arbeiders.Ofschoon bij het terugkeren naar meer normale toe-standen, wat materiaal en werkkrachten aangaat, teverwachten is dat ook weer meer volgens de traditio-nele bouwwijze zal worden gewerkt, kan het toch blij-ken, dat in speciale gevallen het gebruik van vooruitgereed gemaakte onderdelen is te verkiezen boven deoude bouwwijzen. Vooral zal dit daar gewenst zijn,waar deze werkwijze de kwaliteit in goede zin kanbe?nvloeden en de kosten erdoor worden omlaag ge-bracht.De gelukkige gedachte om de G.B.V. van aantekeningen entoelichtingen te voorzien is van wijlen de heer A. A. van derVoor en, die dit het eerst in 1918 deed, welke uitgave veel opde M.T.S. en in de praktijk werd gebruikt. Het is niet te hopen,dat er naast dit boekje en dat van Ir. Ophorst nog meer zul-len verschijnen, want feitelijk is ??n uitgave voldoende. Hetdoet enigszins vreemd aan, dat ??n lid van de Gewapend-Be-ton-Commissie een toelichting op de voorschriften geeft. Hetware m.i. beter, dat de Commissie dit dan in zijn geheel doet!Het vorenstaande staat los van de geboden inhoud.Het commentaar geeft een helder inzicht aan de lezerin de opbouw van het geheel en in de geschiedenisder Nederlandse G.B.V. vanaf het ontstaan in 1912;het onderstreept de gedachte, dat de voorschriftenbedoeld zijn voor toepassing op normaal voorko-mende constructies, terwijl het bepaalde in afd. VIIin de mogelijkheid van afwijkingen voorziet, om detechniek van het gewapend beton niet in haar ont-wikkeling te belemmeren. Enkele grepen uit de in-houd zullen voldoende zijn, de toegepaste wijze vancommentaargeving aan te tonen.In afd. II, materialen, art. 4. cement. UitdrukkelijkWordt gezegd, dat er buiten de genoemde soorten, nl.portlandcement (P.C.), ijzerportlandcement (IJ.P.C),112hoogovencement (H.C.) en aluminiumcement (A.C.)geen andere soorten worden toegestaan, dus geen tras-portlandcement en geen gesulfateerd cement. Hetin zinsnede 3 bepaalde nl. dat IJ.P.C, H.C. en A.C.alleen zijn toegelaten voor werken, waarbij dit vantevoren is of nader wordt overeengekomen, betekentgeenszins een opzettelijke achterstelling uit kwali-teitsoverwegingen. Integendeel, men geeft voor betononder aggressieve invloeden dikwijls de voorkeur aande andere soorten. Door echter slechts ??n cement-soort toe te laten zonder afspraak, kunnen de voor-schriften eenvoudig blijven; anders zou men immersb.v. de ontkistingstijdstippen voor elk der soortenin art. 18 moeten vaststellen. Bovendien schept mennu een vaste basis voor aanneming (de cementsoortenverschillen nl. in prijs), waartoe portlandcement isgekozen, daar dit het meest voorkomt!Van belang is de kritiek, zinsnede 3. Deze luidt: Voorwerken die met zeewater of ander aggressief waterin aanraking komen of daardoor worden bevochtigd,moet de verhouding tussen de hoeveelheden cementen zand tenminste zijn: 250 kg cement op 3 hl zand.Hierbij merkt de auteur op: ,,Dit lid moet met groteDement 3 (1951) Nr 5-6G.B V. 1950 met toelichtingen door Ir. R. C Ophorst
Reacties