Toepassing van voorgespannen beton bij debouw van de SKF-fabriek te Veenendaal (I)door ir A. S. G. BruggelingI. INLEIDINGHet project van de SKF-fabriek ?s in hetbijzonder interessant door de vrij uitge-breide toepassing van voorgespannenbeton. Voordat tot de behandeling ervanwordt overgegaan, zal het nuttig zijn:een algemeen overzicht te geven vanhet project als zodanig ende overwegingen te noemen welke ertoe hebben geleid om een groot deelvan de constructies in voorgespannenbeton uit te voeren.Het typerende van de kapconstructie vandeze fabriek is, dat bij het ontwerp daar-van getracht is een specifiek voorgespan-nen betonconstructie te ontwerpen, waar-bij alle eigenschappen en alle mogelijk-heden van dit materiaal zo goed mogelijktot hun recht zouden komen.Voorgespannen beton wordt reeds veelin de vorm van liggers toegepast bij over-kapping van magazijnen, garages, enz. Detoepassing van voorgespannen betonbalkenechter is zowel economisch als construc-tief interessant. Een dergelijke toepassingis echter niet kenmerkend voor voorge-spannen beton; de liggers zouden ook instaal of gewapend beton zijn te maken.Afgezien van de technisch-theoretischevoordelen van het voorgespannen betonals zodanig, biedt toepassing van voorge-spannen beton de mogelijkheid een con-structie grotendeels te prefabriceren enop het bouwwerk zodanig met behulp vanvoorspanning te assembleren, dat voegenen scharnieren geheel kunnen vervallenen door stijve verbindingen worden ver-vangen. Het name de toepassing daarvanbij de opbouw van statisch onbepaaldeconstructies biedt grote mogelijkheden;Zoals uit de verdere bespreking zal blij-ken, is op dit bouwwerk in grote mategebruik gemaakt van de mogelijkheid vanprefabricage, zodat na het voltooien vande funderingswerkzaamheden een zeersnelle opbouw van de fabriekshal heeftkunnen plaatsvinden door toepassing vanelders geprefabriceerde onderdelen, welkemet behulp van voorspanning op hetbouwwerk tot ??n geheel worden samen-gevoegd.II. INDELING VAN HETFABRIEKSCOMPLEXHet gehele complex bestaat uit een fa-briekshal, overdekt met shedkappen, methieraan aansluitend een magazijn, over-dekt met gewone lichtkappen. Aan deWestzijde worden fabriekshal en magazijngeflankeerd door een vleugel met tweeverdiepingen, waarin beneden kleinewerkplaatsen en magazijnen en boven decantines en wasruimten zijn ondergebracht(tek. 1). Aan de Noordzijde van het ma-gazijn is een kantoorgebouw gelegen meteveneens twee verdiepingen en eenkelder. Geheel vrijstaand van dit complexis het zgn. krachtgebouw geprojecteerdWaarin zich de transformator- en schakel-ruimten bevinden, evenals het ketelhuismet een pompen- en compressorruimteen een ruimte voor olietanks. Tevens ishier een timmermanswerkplaats gepro-jecteerd, welke uit twee verdiepingenbestaat.Cement 4 (1952) Nr 23-24III. BOUWKUNDIGEBIJZONDERHEDENToen destijds de Directie van de SKF,aan de architect Ir. M. C. A. Meischkede opdracht tot bouw van de fabriekverstrekte, werden o.m. onderstaandevoorwaarden gesteld voor de fabriekshal:1. gelijkmatige goede verlichting over hetgehele oppervlak met uitsluiting vandirecte zonverlichting.2. kolomafstanden van 10x10 m,3. vloerbelastingen van 1 000 kg/m2en2 500 kg/m2.Vooral door het gestelde in punt 1, lagde toepassing van shedkappen voor dehand. De gegeven kolomafstand van 10 mhield in, dat deze sheds 10 m zoudenmoeten overspannen, terwijl ook de goot-constructie 10 m overspanning zou heb-ben. Een stalen kapconstructie zo? tech-nisch een goede oplossing hebben ge-geven, doch was veel te duur en vereistte veel onderhoud, speciaal in de harderij.In verband met de:voor de bouw van de fabriek beschik-bare tijd moest de oplossing wordengezocht in de richting van een mon-tagebouw,afmetingen en het gewicht van de temonteren onderdelen lag het voor dehand om na te gaan, of voorgespannenbeton hier de oplossing kon brengen.Bij het uitwerken van de constructie bleekdat de afmetingen van de diverse onder-delen zeer aannemelijk werden en datdaardoor het gewicht vart de te mon-teren onderdelen niet boven 6 ton ging.Nu geeft het maken van shedkappenaltijd problemen met de hemelwateraf-voer. Men moet immers de shedspantenlaten rusten op een draagconstructie!,waarbij veelal de goot op deze draag-constructie rust. Enerzijds heeft dit hetbezwaar, dat de goot betrekkelijk ge-ringe afmetingen krijgt en lekkage, vooralbij sneeuwophoping, niet tot de uitzonde-ringen behoort. Anderzijds beperken degootwanden het lichtoppervlak van deshed (tek. 2). Getracht is daarom deshedspanten tussen de draagconstructiete laten vallen en deze draagconstructiezelf als goot te laten dienen. Op dezewijze kan een diepe brede goot wordentek. 1. schematische plattegrond van hetfabrieksgebouw met lengtedoor-snedeverkregen, terwijl dit niet ten koste vanhet lichtoppervlak gaat. Er wordt dan eenconstructie verkregen, als tek. 3 toont.De beide maatpeilen in de figuren gevenhet verschil in constructiehoogte aan.Men ziet daaruit, dat de goot bestaat uiteen U-vormige gootbalk, waarop de shed'spanten in de langswanden van de gootrusten.Het hemelwater wordt via de goten naarde tweeverdiepingvleugel gebracht,waarbij het door de fabriekshal wordtafgevoerd. Dit systeem is gekozen in ver-band met de mogelijkheid van uitbrei-ding in breedterichting.De glaszijde van de sheds is voorzienvan betonramen met draadglas, terwijlvoor sommige gedeelten van de fabriek,wegens de isolatie, dubbel draadglas istoegepast.Voor de magazijnruimte aan de Noord-zijde van de fabriek zijn geen shedkappentoegepast, omdat een directe inval vanzonlicht voor deze ruimte geen bezwarenoplevert. De kapconstructie bestaat hieruit dakbalken met dakplaten en lantaarns.De constructie is uit losse onderdelenopgebouwd en in het werk zodanig ver-bonden, dat een statisch onbepaald ge-heel ontstaat.Bij de opzet van plan en constructie isgerekend op de mogelijkheid van uit-breiding in twee richtingen, nl. naar hetOosten en het Zuiden. De uitbreidingnaar het Oosten vroeg geen specialevoorzieningen in de bestaande construc-tie; indien de Oostgevel wordt wegge-sloopt, is het zonder meer mogelijk defabriek naar die zijde uit te breiden.Voor de uitbreiding naar het Zuidenmoesten in de bestaande constructie en-kele voorzieningen worden getroffenwegens de horizontale spatkracht van deongekoppelde shedspanten en de excen-trische belasting van de eindkolommen.Ten aanzien van de vloerconstructie vande eerste verdieping van de tweever-diepingsvleugel en de verdiepingsvloervan de timmermanswerkplaats dient desamengestelde constructie met voorge-spannen balken te worden vermeld. Dezevoorgespannen balken, met een lengtevan 10 m en een I-profiel van 48 30 cm,hebben een uitstekende wapening op hetbovenvlak van de balk, voor een goedetek. 2 en 3. Beide gootconstructiesgeven het verschil inlichtinval aan.401foto 4. overzicht van voorgespannenvloerbalken met de reedsgedeeltelijk aangebrachtehoutcementplatenfig. 5. doorsnede over de draagbalk vande tweeverdiepingvleugel metaansluitende gootbalken envloerbalken(samengestelde constructie)tek. 6. doorsnede van deshedkapconstructietek. 7. doorsnede over de daklichtenvan het magazijnverbinding tussen ,bajk en vloer (foto 4en tek. 5). Eerst zijn ze op d? juistehoogte gesteld, waarna de bekisting vande vloer kon worden aangebracht. Dezebekisting kan heel eenvoudig worden ge-dragen op de onderflenzen van de balken.Alleen de balken behoeven een onder-steuning, welke in den regel met eenpaar rondhouten stempels wordt aange-bracht. Deze stempels mogen pas wor-den verwijderd, nadat de opgestorte vloer,die een dikte van 12 cm heeft, goed isverhard, aangezien anders de kans be-staat, dat spanningsverlies in de voorge-spannen balken optreedt door het eigen-gewicht van de opgestorte vloerplaat.Deze constructies zijn, vooral bij over-spanningen groter dan ongeveer 6 m,economischer dan een normale gewa-pend-betonconstructie, temeer omdat hetbekistingwerk hier veel eenvoudigerwordt. Ook blijft het mogelijk onder dete storten vloer nog werkzaamheden teverrichten, hetgeen bij een gewapend-betonconstructie meestal niet mogelijk isdoor de grote hoeveelheid stempels enschoren.Bij de reeds ontkiste gedeelten is ge-bleken, dat deze constructies zeer stijfzijn en geen neiging tot resoneren ver-tonen. Over een gedeelte van deze ver-diepingvloer liggen de balken 2,50 mh.o.h., terwijl zij, in verband met eenandere traveeverdeling van 3,33 m, overeen ander deel 1,67 m h.o.h. liggen. Dein rekening gebrachte nuttige vloerbe-lasting voor deze vloer bedraagt500 kg/m2.Van het kantoorgebouw kunnen in hetraam van dit artikel weinig bijzonder-heden worden vermeld. Het gebouw be-staat uit een ter plaatse gestort beton-skelet. De verstijvingen zijn aangebrachtin het centrum van het gebouw. De wan-?den van de hal zijn als betonwanden uit-gevoerd.Het skelet van dit gebouw met zijn ver-stijvingen verzorgt tevens de stijfheid inlengterichting van de fabriekshal, waaropnog nader bij de bespreking van demontage van de fabriekshal wordt inge-gaan. Uit dien hoofde ware het logischgeweest, indien het kantoorgebouw reedsgebouwd was, voordat met de montagevan d? fabriekshal was begonnen. Inverband met de tijd, welke beschikbaarwas voor het installeren van de fabrieks-hal, was het noodzakelijk, het bouwpro-gramma om te werken en eerst de fa-briekshal te bouwen.Voor het verzekeren van de stabiliteitvan de fabriekshal zijn tijdelijke maat-regelen genomen in de vorm van enkeletrekstangen.Zodra het kantoorgebouw gereed is enis gekoppeld aan de fabriekshal, is destabiliteit van de laatstgenoemde, con-structie geheel verzekerd.IV. STABILITEITDe fabriekshal heeft afmetingen van40x130 m, waarbij in de lengte- enbreedterichting op uitbreiding moest wor-den gerekend. De kolomafstanden zijn10x10 m, waarbij de afmetingen van dekolommen zo gering mogelijk moestenblijven.Door deze uitbreidingsmogelijkheid, deuniformiteit van de (uitgebreide) fabrieks-hal en de geringe kolomafmetingen ishet onmogelijk de fabriekshal tot eenstijve constructie te maken. Daarom isaan de gehele fabriekshal in zijdelingserichting stabiliteit gegeven door dezevast te koppelen aan de met behulp vande trappenhuizen zijdelings stijf gemaaktetweeverdiepingvleugel. In lengterichtingontleent de gehele fabriek haar stijfheidaan het kantoorgebouw.Bij deze beschouwingen is de stijfheidvan tussenwanden, buitenmuren e.d. ver-waarloosd, temeer omdat alle murenslechts als vullingen zijn gedacht.De koppeling van de fabriekshal aan detweeverdiepingvleugel geschiedt via deover de steunpunten doorgaande goot-balkenrij, terwijl de nader te noemenkoppelbalken in de fabriek de lengte-koppeling geven.V. CONSTRUCTIE VANDE FABRIEKSHALTek. 6 geeft een doorsnede over de kapvan de fabriekshal.Op de in het werk gestorte ronde kolom-men met een diameter van 40 cm en eenverzwaarde kop, breed 45 cm en lang144 cm, rusten de gootbalken. Deze be-staan uit twee geprefabriceerde voorge-spannen betonbalken, 1NP 70/28, welkeop het werk met behulp van voorspanningtot doorgaande liggers zijn verenigd. Tus-sen de onderflenzen van deze gootbalkenis de gootbodem ter plaatse gestort, waar-door een goede koppeling van de gootmet de kolommen en van de gootbalkenonderling wordt verzekerd.De shedspanten rusten op consoles aande gootbalken aangebracht. Ter plaatse,waar het shedspant de bovenflens van degootbalk snijdt, is deze bovenflens aan??n zijde weggelaten.Er worden twee soorten onderscheiden:1. shedspanten zonder koppelbalken: inde velden.Deze shedspanten bestaan uit tweeonderdelen, welke naast de bouwplaatsmet kabels tot ??n geheel zijn aan-eengespannen;2. shedspanten met koppelbalk: in despanten, welke de kolommen koppelen.Deze shedspanten bestaan uit drie on-derdelen, welke eveneens naast debouwplaats met kabels zijn aaneenge-spannen. De koppelbalken hadden aan-vankelijk slechts een functie in ver-Cement 4 (1952) Nr 23-24402band met de stabiliteit van de fabrieks-hal. Na overleg zijn zij eveneens be-stemd om lichte kraanbanen, takelse.d. te dragen.De shedspanten zijn door de goot heengekoppeld met ankerstaven 0 25, welkedoor kleine dwarsbalkjes (10x10 cm)lopen. Onderling zijn de shedspanten inde nok gekoppeld met een lengtekoppel-balk. Deze bestaat uit een geprefabriceer-de L-balk, waarin na plaatsing lengte-staven zijn gelegd (tek. 8 en 9). Het ge-hele L-profiel is volgestort tot een recht-hoekige balk.Betonraamkozijnen, dakplaten en dak-pannen voltooien het geheel.VI. CONSTRUCTIE VANHET MAGAZIJNtn het magazijn is het systeem van goot-balken voortgezet (tek. 7). De gootbalkenmet bodem vormen hier een verdieptegoot, welke eveneens het hemelwaternaar de tweeverdiepingvleugel voert. Opde kolommen rusten dwarsbalken van het-zelfde profiel als de gootbalken. Dezedwarsbalken hebben dezelfde functie alsde koppelbalken van de sheds, namelijkde koppeling van de fabriekskap aan hetkantoorgebouw.Evenwijdig aan de gootbalken zijn balkenaangebracht, welke de lichtkap van hetmagazijn dragen, benevens het platte daktussen lichtkap en goot.De gootbalken zijn ook hier weer alsdoorgaande liggers uitgevoerd. Ze be-staan uit onderdelen, welke op het bouw-werk tot doorgaande gootliggers zijnverenigd.VII. BELANGRIJKE PUNTEN UIT DESTATISCHE BEREKENING (I)De shedkapconstructie is berekend opeen belasting t.g.v. dakplaten en dakpan-nen ter grootte van 150 kg/m2op hetdak met 30 ? helling.De sneeuwbelasting van 10 m2dakvlakwordt geheel voor de gootbalken in re-kening gebracht, terwijl voor het liggenddak een belasting van 20 kg/m2wordtgerekend.Uit deze belastingen resulteert een verti-cale oplegreactie per spantbeen van rond4 000 kg en een mogelijke horizontalereactie van 2 600 kg.Deze reacties worden via de consolesaan de gootbalken op de gootconstructieovergebracht.Bij gelijke belasting van twee aansluiten-de shedkappen heffen de horizontalereacties elkaar op en wordt de gootcon-structie alleen door verticale reacties be-last. Een ongelijkmatige belastinq kanhorizontale reacties op de gootbalk ten-gevolge hebben van 150 -- 300 kg perspantpoot. Deze horizontale reactiesworden door de goot, bestaande uit eenhorizontale ligger en twee verticale lig-gers. naar de kolommen en door dezevia het geheel gekoppelde systeem vankoppelbalken naar de fundering overge-bracht. Ogenschijnlijk krijgt men de in-druk, dat de horizontale reacties hetgehele svsteem gootbalk -- gootbodemongunstig belasten.Tek. 10 toont aan, dat de druklijn vanhet shedspant de verticale gootbalk-assnijdt in de horizontale as van de goot-bodem. Hierdoor ontstaan geen wring-momenten in een enkele gootbalk: erkan met een eenvoudig draagsysteemworden volstaan.Cement 4 (1952) Nr 23-24tek. 8. nokconstructie met aangevingvan de ter plaatse te stortenkoppelingsbalk in degeprefabriceerde L-balkenSpeciaal geldt dit voor de gootconstructiein de Zuidgevel van de fabriek, Door demogelijkheid van uitbreiding in dezerichting werd het op prijs gesteld, dezegootconstructie met kolom identiek tehouden aan die in de fabriekshal zelf.Hierdoor ontstaan in deze gootbalk on-gunstige belastingen. De grote horizontalereactie uit de laatste rij shedspanten wordtdoor deze gootbalk, welke hiertoe apartis gewapend, overgedragen naar de kolomen via de gekoppelde kapconstructie naarde fundering.Door excentrische belasting van de goot-constructie wordt daarin evenwel geenwringing opgewekt, omdat de druklijn valtin het snijpunt van gootbalk-as en goot-bodem-as.De eindkolommen worden eveneens ex-centrisch belast en zijn daarom aan detegengestelde zijde met 3 kabels voorge-spannen (tek. 11a en foto 11b).Wat betreft de horizontale krachten ophet systeem moge worden opgemerkt, datvoor een dergelijk systeem de windkrach-ten voor de eerste shedrij het grootst zijnen zij vervolgens sterk afnemen.De horizontale reacties t.g.v. deze wind-krachten worden door de gootbodemnaar de kolommen overgebracht.De gehele shedkapconstructie is tegenschranken in zijdelingse richting (afgezienvan betonramen en dakplaten) stabiel doorde inklemming van de shedspanten in debovenflens van de gootbalken en tevensdoor de koppeling van alle shedspantenvia de nokgording. De kraanbanen, welkeaan de koppelbalken in de fabriek zijnopgehangen, brengen hun remkrachtendirect naar de kolommen en via dezenaar de stijf gemaakte delen van de con-structie.De gootbalken, uitgevoerd als doorgaandeliggers, vormen een interessant onderdeelvan de constructie. Zij bestaan aanvan-kelijk uit liggers van 10 m lengte in deuiteinden opgelegd, welke hun eigen-gewicht dragen. Na montage van de lig-gers worden tussen de koppen van tweeachter elkaar liggende balken de voeqvan 12x19 cm met betonspecie gevuld.Na voldoende verharding van deze voe-gen worden de steunpuntskabels (2 perbalk per steunpunt) aangebracht en aan-gespannen, om zodoende een doorgaandeligger te vormen. Deze doorgaande lig-ger nu draagt de belasting van gootbodemen de gehele kapconstructie.(wordt voortgezet)foto 9. detail van de nokbalk metdoorstekende wapening uitde kop van het shedspanttek. 10. belastingsschemavan een gootbalktek. 11a. krachtverdeling in deexcentrisch belaste eindbalkfoto 11b. afspannen van de verticale403
Reacties