Steiger- en Stempelwerk Bespreking van het boek R?stungsbau I en II2e druk, 1951 van Prof. H. K i rc h h o f ft enProf. Adolf M?llenhoffdoor C. G. VergeerDe eerste druk van beide delen verscheen inDecember 1923. De nieuwe druk is in overeen-stemming gebracht met de huidige voorschrif-ten en constructiemethoden.Alvorens enkele details van het werk in ditartikel te belichten is het dienstig een kortoverzicht te geven van de inhoud.Onder ,,R?stungsbau" moeten we verstaan aldie hulpconstructies, welke voor het uitvoerenvan bouw- en waterbouwkundige werken nodigzijn, zoals: werk-, montage- en transportstei-gers, stempelconstructies, formelen en bekis-tingen. Het onderhavige boek behandelt alleenhulpconstructies voor het bouwen van rivier-en dalovergangen m.a.w. bruggen en viaducten.De meeste van deze constructies komen in onsvlakke land niet voor.Het eerste deel behandelt de hulpconstructiesvoor het opstellen van stalen bruggen, hettweede deel handelt geheel over bruggen enviaducten in natuursteenmetselwerk en ge-wapend beton. Dat het stempelwerk ca. voorstalen bruggen geheel anders van opbouw isdan voor stenen bruggen, zal zonder meerduidelijk zijn.Wanneer een stalen brug ter plaatse wordtgemonteerd, dient het steigerwerk slechts omde onderdelen van de brug gedurende de uit-voering te ondersteunen.De delen van een stalen brug bezitten in deregel een vrij grote afmeting en stijfheid,zodat deze zichzelf dragen en slechts plaat-selijke ondersteuning behoeven. We sprekendan van montagesteigers. Deze steigers moetenin staat zijn het gewicht van de gehele brugte dragen, totdat deze op de definitieve steun-punten is gebracht.Behalve het dragen tijdens de montage moetde steiger voldoende ruimte bezitten voor denodige montagekranen. Bovendien moet hetwerken door de arbeiders zonder gevaar kun-nen geschieden.De vorm van de brug heeft grote invloed opde vorm van de hulpconstructie, men denkeslechts aan bruggen met een rechte of gebo-gen onderrand, hangbruggen, enz.Geheel anders worden de hulpconstructies,wanneer de gehele brug dwars op, of in delengterichting wordt ingeschoven of inge-varen.Boogbruggen uitgevoerd in metselwerk vannatuursteen, beton of gewapend beton vereisengeheel andere ondersteuningsconstructies. Hetstempelwerk heeft hier tevens de functie vanhet formeel te vervullen.Bij stalen bruggen is de vorm van de draag-constructie nagenoeg onafhankelijk van even-tuele vormverandering der montagesteigers, bijbruggen in steenachtige materialen is dit niethet geval. Elke vormverandering heeft hierinvloed op de uiteindelijke draagconstructie.Het is derhalve bij het bouwen van formelenvan het grootste belang, rekening te houdenmet eventuele zakkingen, zettingen en vorm-veranderingen van het formeel.Worden deze hulpconstructies in hout uitge-voerd, dan zal men bovendien rekening moetenhouden met het werken van het hout.Na het metselen of storten van boogvormigeconstructies zal men de eigenlijke boog totdragen moeten brengen. Hiertoe dient het for-meel in haar geheel los te komen van deboog. Men stelt nu het formeel op wiggen,zandpotten of vijzels; hierdoor is het lossen.vrij eenvoudig.De behandelde constructies zijn nu zo groot,dat het lossen van het gehele formeel nietmogelijk is. Dergelijke grote constructies wor-den dan ook in twee delen uitgevoerd, n.l.een ondersteiger en een bovensteiger metformeel. De ondersteiger heeft meestal eenhorizontale bovenrand. Tussen beide delen be-vinden zich nu de vijzels, waarmede men hetformeel kan laten zakken. Niet altijd wordt deondersteiger over de gehele overspanningdoorgevoerd, maar wordt volstaan met eenpijlerconstructie met overkraging, waarop debovensteiger of het eigenlijke formeel rust(zie fig. 6).Vroeger werd voor het bouwen van deze hulp-constructies, met uitzondering van de verbin-dingsmiddelen, uitsluitend hout gebruikt. Te-genwoordig worden ook staalconstructies(samengesteld uit profielstaal) en stalen buizentoegepast, terwijl voor de fundering naasthouten palen ook gewapend-betonpalen toe-passing vinden.Hout is echter nog steeds het meest gebruiktemateriaal. Staal heeft het voordeel, dat desteunpuntsafstand vrij willekeurig kan wordengekozen en dat de berekening vrij nauwkeurigis op te zetten. Bovendien heeft men bij hetmateriaal staal de doorbuiging voor een grootdeel in de hand.De doorbuigi.ng bij houtconstructies is niet zoeenvoudig van te voren te bepalen. De vorm-verandering bij houtconstructies is o.a. in hogemate afhankelijk van de knooppuntverbindingen het al of niet uitdrogen van het hout. Bijde gebruikelijke toelaatbare spanningen inhout en staal zijn de zuiver elastische vorm-veranderingen bij staalconstructies groter dandie bij houtconstructies ( = /E ). Bij staal-constructies zijn hiertegen eenvoudige maat-regelen te treffen.Montagesteigers voor stalen rivierovergangenworden vaker in staal uitgevoerd dan de hulp-constructies bij boogbruggen over rivieren endalen. Dit vindt zijn oorzaak in het feit, datde laatst genoemde hulpconstructies slechtseenmaal te gebruiken zijn, terwijl de meestevan deze constructies in het bergland uitge-voerd worden, waar hout een voor de handliggend materiaal is.Het grootste deel van de in beide delen be-sproken hulpconstructies is dan ook uitgevoerdin hout. Het is dan ook verklaarbaar, dat in heteerste deel het materiaal hout vrij uitvoerigwordt belicht, waarbij de grondslagen voorde berekening en de constructie van de hulp-steigers niet zijn vergeten.Nu mij via dit tijdschrift, dat bijna uitsluitendaan gewapend-betonconstructies gewijd is, degelegenheid wordt geboden, dit boek ter ken-nis van onze lezers te brengen, komt het mijwenselijk voor, de eisen naar voren te bren-gen, waaraan houtconstructies moeten voldoenen met een enkel voorbeeld het construerenin hout toe te lichten.Mogen deze voorbeelden, vooral bij onzejongeren het verlangen doen opkomen, destudie van het construeren in hout eens gron-dig aan te pakken. Ook onze hulpconstructiesin de gewapend-betonbouw beginnen grotereafmetingen aan te nemen, zodat kennis en in-zicht in deze materie moeilijk gemist kunnenworden.Een goed doordachte houtconstructie moetvoldoen aan de volgende eisen.1? De over te brengen krachten moeten veiligkunnen worden overgebracht.2? De vormveranderingen moeten zo kleinmogelijk zijn.3? Secundaire spanningen moeten zoveel mo-gelijk worden vermeden.4? De verbindingen moeten na het krimpenvan het hout wederom sluitend gemaaktkunnen worden.5? De verbindingen moeten eenvoudig zijn.6? Verbindingen, welke zowel trek- als druk-krachten moeten overbrengen, dienen zorg-vuldig beveiligd te worden tegen vorm-veranderingen.7? Verbindingen, welke krachten moeten over-brengen door middel van de wrijving vanhout op hout, zijn niet toelaatbaar.8? Alle delen van de constructie moeten voorde lucht toegankelijk zijn.9? De vorm van de verbindingen moet zodanigzijn, dat zich nergens water kan verzamelen.De constructies worden zowel in bezaagd alsin rondhout uitgevoerd. Het lassen van eerstaaf, waarin uitsluitend drukspanningen optreden, geschiedt eenvoudig door de beidestaven goed haaks af te zagen en de beidekoppen op elkaar te plaatsen.Bij de vrij hoge belastingen, welke dergelijkestaven moeten opnemen, zal het kopse hout irelkaar grijpen. Met het oog op de vormveranderingen zal de toelaatbare spanning darook moeten worden verlaagd tot 30 kg/cm7terwijl normaal in de vezelrichting 85 kg/cm2wordt toegelaten. De toelaatbare drukspanningop kopshout is te verhogen tot 50 kg/cm2, doorhet tussenplaatsen van dunne plaatjes metaalDe ervaring heeft geleerd, dat een dikte van6--8 mm noodzakelijk is. Men kiest hiervoordikwijls stukken van [- of normaalprofieien.Hiermede wordt het nuttig effect van de ver-binding verhoogd van ca 35 tot 60%Het onderling verschuiven van de beide delenwordt voorkomen door het inslaan van grotekrammen of door het aanbrengen van dokenIn vooraf geboorde gaten. Onze methode omklissen op te spijkeren komt mij echter solidervoor.Behalve de beide genoemde methoden wordtde verbinding ook wel beveiligd door koppel-strippen. Worden de strippen met doorgaandebouten verbonden, dan moeten de boutgateniets groter worden geboord dan de boutdia-meter, opdat de drukkracht niet door de bou-ten, maar direct door de stuiklas wordt over-gebracht.Trekverblndingen in houten staven worden inden regel uitgevoerd door de beide stukkenhout tegen elkaar pas te gaan zagen en onder-ling te verbinden met koppelstrippen en door-gaande bouten. Wanneer door het krimpenvan het hout de wrijving tussen koppelstrippenen hout is opgeheven, wordt de bout op bui-ging belast en de wand van het gat op druk(stuik). Dergelijke verbindingen vereisen veleen bovendien zware bouten.Om buiging in de bouten te vermijden, heeftmen dergelijke lassen wel uitgevoerd zoalsfig, 1 en 2 aangeven.Fig. 1 geeft een constructie weer, waarbij dekoppelstrippen voorzien zijn van opgelastenokken. Pig. 2 stelt een betere constructie voor;hier zijn de nokken vervangen door doorgaandestrippen. De constructie met de nokken is duur,terwijl het Juist passen van de nokken niet iste controleren. Wij noemen dit wel ,,pas opde blinden".Beter is dan ook de constructie volgens lig. 2.De dwarsstrippen zijn niet aan de langsstrippengelast, zodat de trekkracht groot 1/2 in elkelas door de wanden van het gat op debouten en van deze op de . koppelstrippenwordt overgebracht. De bouten worden opdeze wijze bijna uitsluitend op afschuiving enstuik belast.Een berekening van een dergelijke verbin-ding moge het een en ander toelichten (ziefig. 2).De toelaatbare beIasting op een dwarsstripbedraagt: N =d.h.dCement 4 (1952) Nr 21-22375De veel voorkomende scherphoekige ontmoe-ting tussen twee stukken hout wordt eveneensaan een beschouwing onderworpen. De litte-ratuurlijst verwijst bovendien naar bekendeboeken, welke het construeren in hout behan-delen o.a naar Fonrobert , waarin dergelijkeconstructies zeer uitvoerig worden behandeld.Zoals reeds werd opgemerkt, geschiedt hetlossen van een formeel d.m.v. zandpotten ofvijzels; behalve deze algemeen bekende me-thoden geschiedt het lossen ook wel met zg.,,B?gelh?lzer", dit zijn zware zadelvormlgeklossen (zie fig. 3).De drukspanning van de zadels op het door-gaande hout mag volgens de voorschriften vande Oostenrijkse Spoorwegen niet hoger wordendan 30 kg/cm2. Het formeel rust nu op dezadelvormige klossen.Om het formeel langzaam te lossen, wordt hetoplegvlak tot de helft verkleind; hiertoe wordteen schijf volgens zaagsnede I van de klosafgezaagd. Door de spanningverhoging zalhet zadelvormlge oplegvlak een grotere samen-knijplng verkrijgen, m.a.w. door een moedwil-lige vormverandering, zal het formeel los komenvan de boog.Na enige tijd wordt d.m.v. zaagsnede 11 nog-maals het oplegvlak verkleind, waardoorwederom het formeel wat zal zakken.Met behulp van zaagsnede III wordt tenslottede maximum mogelijke zakking van 40 mmbereikt, doordat de zadels van het blok geheelverwijderd zijn.Het eigenlijke formeel voor boogbruggenwordt, zoals reeds werd opgemerkt, uitgevoerdin twee delen. De bovensteiger, welke tevensformeel Is, moet het gewicht van de boogopnemen en op de onderstelger overbrengen,welke op haar beurt de belasting en het eigen-gewicht naar de fundering overbrengt.Teneinde vormveranderingen bij boogconstruc-ties zo klein mogelijk te houden, moet menop buiging belaste delen van de ondersteu-ningsconstructie vermijden. De voornaamstekrachten zal men laten opnemen door regelsaan te brengen In de richting van de krachten,zodat deze alleen op trek en/of druk wordenbelast. Bij grote lengten worden deze regelsgelast op de manier, zoals boven door eencijfervoorbeeld is aangegeven.De bovensteiger met het formeel zal dan ookvolgens een bepaald systeem moeten wordenopgebouwd, wil het aan de gestelde eisenvoldoen. Bovendien zal de constructie vooreen berekening toegankelijk moeten zijn; ditwerd tot nog toe nog maar zelden gedaan.Men ging van het standpunt uit, dat de con-structie zo stijf mogelijk moest zijn en menbeschouwde het niet als een ernstige fout,wanneer enkele delen wat zwaarder uitvielendan volgens een berekening nodig was. Menconstrueerde dus eerst het formeel en contro-leerde daarna enkele belangrijke onderdelen.Deze opvatting leverde een systeem op, datmoeilijk of in het geheel niet voor een be-rekening vatbaar was. Dit was vroeger bij delage houtprijzen niet zulk een bezwaar. Tegen-woordig zal men meer moeten letten op hetsysteem, zodat de afmetingen bepaald moetenkunnen worden aan de hand van een bereke-ning.Men mag evenwel de waarde van een derge-lijke berekening niet overdrijven. Statisch on-bepaalde systemen zal men zoveel mogelijktrachten te vermijden. Maar de factor stijlheiden de onderlinge koppeling der bouwdelenlevert dikwijls moeilijkheden op om de con-structie voor een berekening toegankelijk temaken. Het inzicht, wat men bij de berekeningkan weglaten, is zeer waardevol.Houtconstructies zijn behalve aan elastischevormveranderingen ook onderhevig aan vorm-veranderingen, welke ontstaan door het werkenvan het hout; deze laatste overtreffen meestalde eerste. Hoe groot deze vormveranderingenzijn, is moeilijk te schatten. Bij houtconstructieis het dan ook noodzakelijk, het systeem zoeenvoudig mogelijk te houden.Ontbindt men het gewicht van een boogelementin een richting, welke loodrecht op de krom-fig. 4 en 5. radiaalschoorsysteem resp. van hetviaduct te Deurne-Merxen en van de brug te Piney Creek, Wash.het inlopen van de schoren ondersteund; hier-mede werd het op buiging belasten van deonderrand voorkomen.De kniklengte van de schoren werd door hetaanbrengen van horizontale koppelingen ver-kleind.Fig. 5 stelt het formeel voor van de brug overde Piney Creek te Washington. Hier stonden deschoren niet zuiver radiaal. De niet in derichting van de schoren werkende krachtenwerden door een dubbele bovenrand zwaar7 ? 20 cm opgenomen. De kniklengte van deschoren werd verkleind door dubbele horizon-tale koppelingen, zwaar 10 ? 20 cm.Dat de constructie met normaal- of radiaal-staande schoren ook voor zeer grote bogen376 Cement 4 (1952) Nr 21-22 fig. 3. houten zadels op het doorgaande houtming van de boog staat en In een richtingloodrecht daarop, dan wordt het formeel ten-gevolge van het eigengewicht van de boog Inhoofdzaak radiaal en tangential belast. Hier-uit hebben zich verschillende systemen ont-wikkeld, welke afzonderlijk, maar ook gemengdvoorkomen.Wanneer de normaal op de boogkrommlngwerkende krachten door normaal of bijna nor-maal op de kromming staande schoren wordenopgenomen, spreekt men van het ,,normaal-of radiaalschorensysteem" (zie fig. 4 en 5).De schoren zwaar 18x18 cm volgens de con-structie van flg. 4 werden in een dubbeleonderrand vergaard en met een bout opge-sloten. De onderrand werd ter plaatse vangeschikt is, toont ons fig. 6. Deze constructiewerd toegepast bij de bouw van een viaductover een dal bij Langwies. De hulpconstructiemoest worden geplaatst in een dal dicht bijde samenkomst van een tweetal bergbeken,welke in het voorjaar zeer veel water en rol-gesteenten bevatten. Kans op beschadigingvan de constructie was dan ook niet denk-beeidig. Een doorgaande ondersteiger werddan ook niet aangebracht, maar een constructievolgens het schema zoals fig. 7 aangeeft. Daondersteiger werd vervangen door een middenpijler, bestaande uit een ruimtevakwerk, hoog22 m, breed 12 m, lang 18 m. Het geheel werdnog door diagonalen van rondstaal verstijfd.Nabij de geboorte van de boog werd eenportaalconstructie in gewapend beton gebouwd,welke met stalen balken werd gekoppeld aande aanzet van de boog.De overspanning van de boog, bedraagt theo-retisch 100 m. De onderkant van de kruin vande boog bevindt zich op 66 m boven het dal.Op de genoemde pijlers rusten de formelen.Deze zijn opgebouwd volgens het radiaal-schorensysteem; elke schoor is dubbel en be-staat uit rondhout met een gemiddelde dia-meter van 25 cm.In het midden van de overspanning staan eentweetal schoren vertikaal; door middel vandiagonalen is hier een geweldige toren vanca 40 m hoogte en 6 m breedte ontstaan.Alle schoren zijn in horizontale richting ge-koppeld door dubbel rondhout met een dia-meter van 20 cm.De vierde horizontale koppeling loopt door tottegen de boog, tot zover is de constructieeen zuiver radiaalschorensysteem. Tussen be-kisting en hoogmateriaal ontstaat tijdens deuitvoering wrijving; deze is ooraak, dat krach-ten optreden langs de boogomtrek, dus lood-recht op de schoren. Hierdoor ontstaan vorm-veranderingen, welke nog weer vergrootworden door krachten, welke langs de boog-omtrek werken tengevolge van het niet geheelsymmetrisch aanbrengen van het hoogmate-riaal; deze laatste vormveranderingen zijnhoofdzakelijk van plaatselijke aard.Om de vormveranderingen tengevolge van dekrachten langs de boogomtrek zoveel mogelijkte beperken, is de bovenrand, waarop deeigenlijke bekisting rust, uitgevoerd in devorm van een vakwerkligger. De schoren ein-digen 5 m onder de binnenbooglijn. Over dekoppen van de schoren werd een vakwerk-ligger met een hoogte van 5 m gebouwd. Dbovenrand draagt de eigenlijke bekisting vande boog. Door deze constructie is de duide-lijke statische functie van het radiaalsysteemvoor een groot deel verloren gegaan, maar destijfheid van het geheel is belangrijk grotergeworden. Tussen de houten bovenbouw en degewapend-betonpijlers zijn de vijzels aange-bracht om de constructie te lossen.Wanneer de ondereinden van de schoren vol-gens fig. 4 in twee of meer punten wordenverzameld, waarbij de richting van de schorenmin of meer van de normaal afwijkt, dan ont-staat het waaiersysteem (zie fig. 8).Een geheel andere methode bestaat uit eenstelsel van vertikale stempels, welke de ver-tikale lasten moeten opnemen, terwijl de hori-zontale krachten door horizontale regels wor-den opgenomen. In Amerika is dit systeemnogal veel toegepast. Een voordeel van dezeconstructie is, dat het eenvoudig is op tebouwen.In Europa werd dit systeem tot nu toe bijkleine overspanningen toegepast. Men kanhier spreken van een stempelsysteem (ziefig. 8).De bovengenoemde systemen, waarvan enkelemet voorbeelden werden toegelicht, zijn slechtsde voornaamste uit een grote groep van con-structieve mogelijkheden.Behalve hulpconstructies voor boogbruggen be-handelt deel II van het boek in het kort debekistingen en het stempelwerk voor balk- enplaatbruggen in gewapend beton. In hoofdzaakzijn dit constructies, welke bij ons algemeenbekend zijn en vele malen toepassing hebbengevonden.Tot slot worden nog enkele beschouwingengewijd aan de afstand, welke een formeelhoger moet worden gesteld, teneinde de in-vloed van de vormverandering van de geheleondersteuningsconstructie op de uiteindelijkevorm van de boog zo veel mogelijk te beper-ken.Dit overzicht kan niet alles omvatten, wat erin de beide delen zo uitvoerig is behandeld.Degenen, die er meer van willen weten, kun-nen deze boeken dan ook warm worden aan-bevolen.fig. 8. waaiersysteem van de Lorrainebrug over de Aare bij Bernfig. 6 en 7. radiaalsysteem van het viaduct van de spoorbaan Chur --Arosa;ontwerp en uitvoering van Ir. R. Coray(zie ook Cement 3 (1951) Nr 11-12, blz. 196)Cement 4 (1952) Nr 21-22 377De fig. 1 --8 zijn ontleend aan het besproken boek.
Reacties