C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 444SPANWAND, de betonnen dam-wand ontwikkeld door SpanbetonB.V., heeft zich sinds de introduc-tie in 1996 in de praktijk bewezen.In meer dan 200 projecten is despanwand toegepast: bij de bouwvan kades, keermuren, landhoof-den, duikers, overkluizingen enparkeergarages. Een voordeel vande spanwand ten opzichte van sta-len damwanden is het grote ver-ticale draagvermogen. Hierdoorkan de spanwand naast grond- enwaterkering tevens fungeren alsfunderingselement. Foto 1 toonteen viaduct waarin de spanwanddeze beide functies uitoefent.Nadat de spanwanden geplaatstzijn en een sloof gestort is,kunnen de betonnen brugliggersgeplaatst worden. Toepassing vande spanwand leidt dus tot eeneenvoudigebouwmethode.Verderheeftdespanwandeenhogeduur-zaamheid, waaruit een langerelevensduur met minder onder-houd volgt.De spanwand wordt op dit mo-ment geleverd in sterkteklasseB 65, met een dikte van 120 mm,in drie profielhoogten: 350, 450en 600 mm, met maximale leng-tes van respectievelijk 15, 18 en23 m. De spanwand is voorge-spannen met voorgerekt staal enlokaal gewapend met betonstaal.V o o r a f g a a n dHet onderzoek naar hogesterktevezelversterkt zelfverdichtend be-ton aan de TU Delft is in 1998gestartdoorDr.Sato[1],eenJapan-segastonderzoeker.Hetdoor hemontwikkelde mengsel is in 2001geoptimaliseerd door Gr?newalden Bolo [2]. Dit heeft geleid tot eenbetonmeteensnelleresterkteont-wikkeling, zodat een eendaagseproductiecyclusmogelijkis.Verderis de grondstofprijs teruggebrachttot minder dan 450,- per m3.Desondanks blijft de grondstof-prijs veel hoger dan bij traditio-neel beton, voornamelijk veroor-zaakt door de prijs van de staal-vezels. Daar het mogelijk isslanker te construeren, is er min-der beton benodigd en als beton-staalwapening achterwege gelatenkan worden, wordt bij productieverder bespaard op materiaal enarbeidskosten. Daarnaast zal eenslankere spanwand voordelen bie-den bij opslag en transport, en zaltijdens installatie sneller gewerktkunnenworden.Echterhetgrond-mechanisch puntdraagvermogenzal afnemen ten opzichte van despanwand van B 65, doch veelhoger zijn dan dat van de stalendamwand. Om antwoord te kun-nen geven op de vraag of de voor-delen opwegen tegen de hogerekosten van het HSVVZVB is hetonderzoek gestart.Bij Spanbeton is een spanwandontworpen waarbij rekening isgehouden met alle handelingendie deze ondergaat tijdens pro-ductie, transport, opslag en in-stalleren. Het concept-ontwerp isvan Van der Kolk [3], dit ontwerpis uitgewerkt en beproefd doorTol [4].Deze spanwand is onderworpenaaneenpraktijkproefindriefasen.Eerst zijn vijf spanwanden bijSpanbeton geproduceerd. Vervol-gens zijn van twee spanwandenproefstukken gezaagd waarop, omde berekeningen te verifi?ren,bezwijkproeven zijn uitgevoerd.Tenslotte zijn installatieproevengedaan met drie spanwanden.H S V V Z V BVan der Kolk heeft de mogelijk-heden van toepassing van nieuwebetonsoorten in een spanwandonderzocht. Geconcludeerd is datNieuwe spanwandR. Tol, dr.ir. W. Jansze, Spanbeton B.V. en dr.ir. C. van der Veen, TU Delft,faculteit CiTG, sectie Betonconstructies.Nieuwe betonsoorten maken nieuwe toepassingen mogelijk en die zijn onmis-baar om onderzoek naar nieuwe betonsoorten te kunnen doen. Vanuit dezefilosofie is, in een samenwerkingsverband tussen Spanbeton en de TU Delft,een hogesterkte vezelversterkt zelfverdichtend beton (HSVVZVB) voor toepas-sing in een spanwand ontwikkeld. Bij Spanbeton zijn recent de eerste prototy-pes geproduceerd en beproefd door eerstgenoemde auteur in het kader vanzijn afstudeeronderzoek.1 | Spanwand als grond-kering en funderings-elementHogesterkte vezelversterkt zelfverdichtend betonC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 4 45de toepassing van het mengselvan Sato, HSVVZVB, het meestaantrekkelijk was. De kostprijsvan het materiaal moest echtermet ongeveer 40% teruggebrachtworden om concurrerend te wor-denmetdehuidigespanwandvanB 65.Dit is bereikt met de optimalisatieaan de TU Delft door Gr?newalden Bolo. Hierbij is een deel vande microsilica vervangen doorfijn zand en is een hoeveelheidportlandcement vervangen doorhoogovencement. Verder is dehoeveelheid staalvezels en super-plastificeerder teruggebracht.Bij de productie van de proef-planken is de sterkteontwikkelingvan het HSVVZVB nauwlettendgevolgd. In de grafiek in figuur 2zijn zowel de gemiddelde druk-als treksterkteontwikkeling weer-gegeven. De gemiddelde druk-sterkte na 28 dagen was 129N/mm2. De voor ontkisten beno-digde druksterkte, 65 N/mm2,werd zonder verwarmen bereiktna 20 ? 22 uur. De 28-daagse trek-sterkte bedraagt gemiddeld 12N/mm2. Verder is de trechtertijdvan het beton ongeveer 7 secon-den en de vloeimaat 800 mm.O n t w e r pVoor de HSVVZVB- spanwand isde profielhoogte 450 mm als uit-gangspunt gekozen. De dikte vande wand ter plaatse van het lijf is45 mm en ter plaatse van de flen-zen 50 mm. Per spanwand zijn 18strengen FeP 1860 ? 12,5 toege-past en geen betonstaal wape-ning. De capaciteiten van dezespanwand zijn berekend en weer-gegeven in figuur 3. De moment-capaciteit is belangrijk aangeziende te keren hoogte grond hiervanafhangt. Het scheurmoment perm breedte (18 strengen) bedraagt235 kNm, iets meer dan hetscheurmoment van de spanwandvan B 65. De opneembare dwars-kracht is 465 kN.De berekening is door een be-zwijkproef geverifieerd en repro-duceerbaar bevonden.P r o e f p r o d u c t i eBijhetmengenvanhetbetoniseentegenstroommenger van Span-beton gebruikt. De mengproce-dure duurde een kleine 10 minu-ten. Voor de proefproductie isgebruikgemaakt van een houtenkist (foto 4). Het mengsel stroomtbij het storten door het lijf naar deonderflens. Ondanks de kleinedoorgang, ongeveer 16 mm terplaatse van de strengen in het lijf,vult de kist zich goed (foto's 5en6).Kenmerkendzijndestrakkeranden van messing en groef.E?n dag na het storten kan ontkistworden.Hetspanblokwordtinge-trokken en de strengen veranke-ren zich zonder scheurvormingin de dunne spanwand. Als hetdeksel van de mal verwijderd iskan de spanwand uit de kist ge-hesen worden. Hiervoor en voorhorizontaal transport, zijn plaat-ankers ingestort waarin een hijs-lusgeschroefdkanworden(foto7).Het gebruikte plaatanker bestaatuit een schroefhuls met daaraanvastgelast een staalplaatje. On-danks de geringe dikte van despanwand ter plaatse van hetanker, is de draagkracht ruim vol-doende, dankzij de strengenwaarachter het staalplaatje is ver-ankerd.0204060801001201400 5 10 15 20 25 30dagen na stortdruksterkte[N/mm2]0481216202428treksterkte[N/mm2]druksterktetreksterkte0,0050,00100,00150,00200,00250,00300,0010 14 18 22 26 30 34aantal strengenmoment[kNm]0,00100,00200,00300,00400,00500,00600,00700,00800,00900,001000,00dwarskracht[kN]Moment SPW450Moment HSVVZVBDwarskracht SPW4502 | Gemiddelde druk-en treksterkte-ontwikkeling3 | Capaciteit van despanwand4 | Proefproductie inhouten kistC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 446T r a n s p o r tBij transport kunnen de span-wanden effici?nt gestapeld wor-den, recht op elkaar en gedeelte-lijkinelkaar(foto8).BijdehuidigespanwandvanB65ishetinelkaarstapelen niet mogelijk en wordende spanwanden als een piramidegestapeld. Per vrachtwagen kun-nen tweemaal zoveel HSVVZVBspanwanden vervoerd worden alshuidige spanwanden van B 65.I n s t a l l a t i eOm het gedrag van de spanwandtijdens het in de grond trillen tetesten, zijn installatieproeven uit-gevoerd. Uit de sondering op deproeflocatie bleek dat de bovenstegrondlagen voornamelijk uit kleien veen bestonden, op 12 m diep-te bevond zich een dikke zand-laag. Gezien de lengte van despanwanden konden deze tot 2 mdiep in de zandlaag ge?nstalleerdworden.De gehele installatieprocedurevandeHSVVZVB-spanwandenisnagenoeg gelijk aan de procedurebij de spanwanden van B 65. Eerstwordt de spanwand verticaal ge-hesen(foto9).Ditgebeurtaaneenhijslus, welke in een M 20-stek-anker geschroefd is. Vervolgenswordt de spanwand in het hei-frame geschoven. Dit geleidt despanwand tijdens het inbrengenover de eerste meters. Daarnawordt het trilblok op de spanwandgeplaatst. Voor het installeren iseen trilblok gebruikt met een va-riabel moment en met een maxi-maal excentrisch moment van400 Nm. De klem zoals normaalvoor spanwanden van B 65 ge-bruikt wordt, is voor de proef aan-gepast. Met een opvulstuk is deklembek teruggebracht van 200mm naar 50 mm. Het totaalge-wicht van het blok met de klem is7ton,ongeveerdriekeerheteigengewicht van de spanwand.Foto 10 toont de spanwanden tij-dens het installeren. De eerstetwee elementen zijn gedeeltelijkge?nstalleerd en staan met de voetop de zandlaag. Het derde ele-ment wordt op het moment vande foto in het heiframe gescho-ven.Foto11toontdespanwandennadat ze op diepte ge?nstalleerdzijn, met de voet 2 m in de zand-laag.De spanwanden waren bestandtegen de optredende krachten.Bij de proef is met toenemendvermogen getrild, wat leiddetot verschillende installatiesnel-heden. De eerste spanwand zaktemet gemiddeld 12 mm/s en delaatste, waarbij met maximaalvermogen is getrild, met gemid-deld 24 mm/s. De spanwandenzijn zonder problemen tweemeter diep in de zandlaag ge?n-stalleerd.Na het inbrengen was nauwelijksscheurvorming in de kop zicht-baar.Hierna zijn de spanwanden ge-trokken en gecontroleerd. Overeen lengte van ongeveer 3 m is demessing beschadigd. Dit is tewijten aan het opvulstuk in deklem, waardoor het aangrijppuntop de spanwand zich niet meer in??n lijn met het zwaartepunt vanhet trilblok bevond. Hierdoor ont-stond een zijdelingse trilling, metgrote krachten ter plaatse van demessing en groef. Het opvulstukheeft waarschijnlijk ook een rolgespeeld bij het uitbreken van hetklemvlak tijdens het trekken vande laatste spanwand. Bij de ande-re spanwanden is dit niet opge-treden.5-6 | Het vullen van de mal7 | Het hijsen uit de mal8 | Opslag van de spanwandenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 4 47V e z e l r i c h t i n gHet bleek dat de staalvezels in despanwanden voornamelijk in delengterichting van de spanwandgeori?nteerd zijn. Dit wordt ver-oorzaakt doordat de specie dezestroomrichting heeft in de kist.Door de vezelrichting zijn desterkte-eigenschappen van hetbetonrichtingsafhankelijk.Deve-zels liggen gunstig om bij te dra-gen aan de sterkte in de hoofd-draagrichting. Loodrecht hieropzal echter gerekend moeten wor-den met een verlaagde treksterk-te. Aan de hand van de resultatenvan de verschillende bezwijk-proeven waarbij de spanwand indwarsrichting is belast, is gecon-cludeerd dat voor een veilige bere-kening van de spanwand indwarsrichting, moet worden uit-gegaan van de treksterkte van hetbeton zonder vezels.C o n c l u s i eUit het onderzoek is gebleken dathogesterkte vezelversterkt zelf-verdichtend beton goede moge-lijkheden biedt om toegepast teworden in een dunnere span-wand. De constructieve eigen-schappen van de spanwand zoalsmoment- en dwarskrachtcapaci-teit,voldoenaaneisendiedeprak-tijk stelt. Ondanks de geringedikte zijn eenvoudige voorzienin-gen toe te passen zoals plaatan-kers, stekankers en messing engroef. Alle handelingen die despanwand ondergaat tijdens pro-ductie, opslag, transport en instal-leren zijn mogelijk. L i t e r a t u u r1. Sato, Y., Van Mier, J.G.M.,Walraven, J.C., Mechanicalcharacteristics of multi-modal fiber reinforcedcement based composites,in: Fibre-reinforced concre-tes (BEFIB 2000), Ed. by:Rossi, P. and Chanvillard,G., RILEM publications,791 800.2. Gr?newald, S., Bolo, T., Vander Veen, C., Walraven, J.C.,Performance-based design ofa high strength self-compac-ting fibre reinforced mortar.Onderzoeksrapport TU Delft,2001.3. Van der Kolk, M., Haalbaar-heid van hoge sterkte vezel-versterkt vloeibeton voorspanwandprofielen. Afstu-deerverslag TU Delft, 2001.4. Tol, R., Spanwand vanHSVVZVB; een nieuwontwerp beproefd. Afstudeer-verslag TU Delft, 2002.9 | De spanwand wordt in het heiframegehesen10 | Het installeren van de spanwand11 | De op diepte ingebrachte spanwanden