IVOORSPANELEMENTENVOORSPANNEN METGLASVEZELSTAVENdr.ir.L.Taerwe, Rijksuniversiteit Gent, Laboratorium Magnel voor Gewapend BetonDipl.-Ing.H.J.Miesseler. SICOM GmbH, KeulenVoorspannen met glasvezelstaven vindt steeds meer toepassing in de civieletechniek. Vorig jaar is in het juni-nummer van Cement de ontwikkeling van dit vrijnieuwe materiaal geschetst en werd nader ingegaan op het uitgevoerdeexperimenteel onderzoek. Thans volgt een beknopt overzicht van de belangrijkstekenmerken van glasvezelvoorspanstaven, waarna aandacht wordt besteed aan demeest recente toepassingen.De ontwikkeling van glasve-zelstaven als voorspanelementhangt samen met een aantalmin of meer recente ontwikkelingen:- de steeds frequenter geconstateerdecorrosieproblemen met de gebruike-lijke stalen voorspanelementen;- de sterke vooruitgang op het gebiedvan praktisch toepasbare composiet-materialen;- de ontwikkelingen op het gebied vanoptische sensoren, die in glasvezelsta-ven kunnen worden ingebouwd eneen permanente controle van eenconstructie mogelijk maken.De toepassing van glasvezelstaven alsvoorspanelement werd technisch mo-gelijk dankzij uitgebreid speurwerk aande Universiteit van Stuttgart (prof.Rehm). Vooral de ontwikkeling van be-trouwbare verankeringen bleek ??n vande meest cruciale aspecten te zijn. In1978 werd tussen Strabag Bau AG enBayer AG een joint venture opgerichtvoor de praktische toepassingvande zo-genaamde 'HLV-elementen', die ook als'Polystal' bekend zijn.Bij alle in dit artikel besproken bouw-projecten is dit type glasvezelstaaf(dia-meter 7,5 mm) toegepast. Het is opge-bouwd uit een groot aantal glasvezelsvan het type E, die exact rechtlijnig zijningebed in een matrix van onverzadigdpolyesterhars.Het G-?-diagram is ~uasi rechtlijnig totaan de breuk (fig. 1). De treksterkte isvergelijkbaar met die van voorspanstaal,de elasticiteitsmodulus bedraagt echterslechts 51 000 N/mm2? De ontwikkeldeglasvezelstaaf is corrosiebestendig enbiedtvoldoende weerstand tegenhet al-kalisch betonmilieu. Nadere details zijnvermeld in [1].Cement 1991 nr. 5Proeven op constructie-elementenIn 1985 werden aan de Universiteit vanStuttgart belastingsproeven uitgevoerdop T-balken, voorgespannen met glas-vezelstaven. De elementen, met eenoverspanning van 9 m, bezweken doorverbrijzeling van het beton.De 20 m lange ligger die in 1988 in hetLaboratorium Magnel werd beproefdwas echter zodanig gedimensioneerd,dat de ligger bezweekdoor breukvan deglasvezelvoorspankabel. In het kadervan hetzelfde BRITE-programma wer-den met het oog op het uittesten van desensortechnieken, ook drie balken meteen overspanning van 2 m belast. Overde proeven te Gent is uitvoerig gerap-porteerd in (1].In 1986 werd te Braunschweig eenbrandproefuitgevoerd op eenbetonele-ment, voorgespannen met glasvezel-staven, met een betondekking volgensde huidige betonvoorschriften. Het ele-een lengte tot 50 m eneen diameter van12 tot 25 mmoDe eerste toepassing bij bruggen werdop beperkte schaal gerealiseerd bij debouw van de L?nensche Gassebrug teD?sseldorf in 1980. De brug met eenoverspanning van slechts 7 m werdvoorgespannen met 12 niet-hechtendekabels.Vervolgens werd in 1986, eveneens inD?sseldorf, een brug voor zwaar ver-keer in de Ulenbergstrasse voorgespan-nenmet 59 kabels, die elkeenvoorspan-kracht van 600 kN leveren en zijn sa-mengesteld uit 19 staven van 7,5 mmdiameter (1].Terloops zij vermeld datindeBayerves-tiging te Dormagen het systeem ookwerd toegepast bij een aantal zware bal-ken met twee overspanningen, boveneen pekeltank gelegen. De uitstekendeweerstand van de glasvezelstaven tegenmentbezweekpas na 105 min. blootstel- r------------------1ling aan een temperatuur van 1000 oe.De uitgevoerde proeven tonen aan datbetonelementen die zijn voorgespan-nen metglasvezelstaven, zichvolledig inovereenstemming met de berekeningengedragen. Deze berekeningen wordenop dezelfde wijze uitgevoerd als bij sta-len voorspanelementen, waarbij uiter-aard de van toepassing zijnde materiaal-eigenschappen (G-?-diagram en lange-duur sterkte) worden ingevoerd.Toepassing bij bouwprojectenIn 1980 werden te Munster glasve-zelstaven gebruikt als tuikabels voor hetverankerenvan antennemasten.Bij dezetoepassing was de elektromagnetischeneutraliteit van wezenlijk belang. In to-taalwerden 150 stavenaangebracht, met20001800L5t 1470/16701600 ?11,00polystalfp =1520 N/mm2E :: 51000 N/mm21200Eu= 3,3 %1000800~NE 600E--- S400:z 400-l:::.i20000 2 4 6 8 10 12 14~E(%)1 a-e-diagram van voorspanstaal FeP1670. betonstaal FeB 400 en eenPolystal glasvezelstaaf9116IVOORSPANELEMENTEN2 Toepassing van glasvezelstaven bijde renovatie van het tnetrostationMairie d'Ivry, Parijs (1989)glasvezelvoorspanelementen (werklast 650 kNJ .staven tegende agressieve omgevingwasbepalend voor de keuze.In 1988 werd een voetgangersbrug teBerlijn in gebruik genomen met tweeoverspanningenvan respectievelijk 27,6en 22,9 m, uitgevoerd in gedeeltelijkvoorgespannen beton met 7 uitwendigeglasvezelvoorspankabels [2]. Het is deeerste toepassing van uitwendige voor-spanning in Duitsland sinds 1945,waar-bij bovendien het nieuwe dwarskracht-concept van prof. Specht [3] voor heteerst in de praktijk werd toegepast.In 1989 wist het voorspansysteem doorte dringen tot in Parijs, en wel bij de re-novatie vanhetmetrostationMairie d'I-vry. Tengevolge van een nabij gelegenontgraving vertoonde het 70 jaar oudebetongewelf belangrijke scheuren overeen lengte van ongeveer 110 m. Bij deherstelling werden 36 glasvezelvoor-sgankabels als trekstaven aangebracht(fig. 2).In Leverkussen werd in 1990 begonnenmet de constructievaneenwegbrug metdrie overspanningen (fig. 3). Deze plaat-brug, die gedeeltelijkwerd voorgespan-nen met 27 kabels, is voorzien van ui-terst geavanceerde voorzieningen, die'on-line' waarneming van het construc-tief gedrag mogelijk maakt:- voorspanning met glasvezelstavenmet ingebouwde optische sensoren(zie onder 'Sensoren');- controle van de scheurvorming metbehulp van optische sensoren;- meting van de carbonatatiediepte en,~Jt:::.JIl!!'Cj(' ,'------16,30t______~il~i_____~,jP~;~20'I,() 16,30._3Brug in de Schiessbergstrasse teLeverkussen (1990)122' 'I'IjII-, 7t13,00 ,r 18,00"...,44,00'7---13,004 N?tschbrug in Oostenrijk(1990/1991)9245de chloridepenetratie met in het be-ton aangebrachte chemischesensoren.De signalen van alle sensoren wordengemetenvia een PC;via een telefoonlijnworden de data vanuit de PC doorge-stuurd.Als laatste wordt de bouw van deN?tschbrug in Oostenrijk (Karinthi?)vermeld, waarmee eind 1990 werd be-gonnen. Dit is eveneens een wegbrugmet drie overspanningen (fig. 4).Glasvezelvoorspanstaven kunnen ookbij grondankers worden toegepast,waarvoor in Duitsland twee proefpro-jecten werden gerealiseerd [4].9701200Cement 1991 nr. 5SensorenIn [1] is reeds vermeld dat in de glasve-zelstaven optische sensoren kunnenworden ingebouwd. Als meetsignaalwordt gebruik gemaakt van de intensi-teitsverzwakking van een lichtpuls bijhet doorlopen van de sensor. Deze ver-zwakking is een rechtstreekse functievan de rek in het element [1, 5]. Bijbreuk van de sensor ten gevolge vanscheurvorming kanvia een reflectieme-ting de bewuste doorsnede worden ge-lokaliseerd. Bij alle hiervoor vermeldebruggen werden deze optische sensoreningebouwd en het waargenomen ge-drag beantwoordt volledig aan de ver-wachtingen.De sensoren kunnen ook worden inge-bed in het beton zelfen de techniek kaneveneens worden toegepast bij bestaan-de constructies, door de sensoren aan tebrengeninsleuvendie in de buitenvlak-ken zijn gefreesd.TenslotteAfsluitend kangesteldwordendatvoor-spanning met glasvezelstaven veelbelo-vende toekomstperspectieven inhoudt,vooral in combinatie met ingebouwdeoptische sensoren die een permanentecontrole van de elementen mogelijkmaken.Literatuur1. Taerwe, L., Voorspanning met glasve-zelstaven: ontwikkeling en experimen-teel onderzoek. Cement 1990, nr. 6.2. K?hne,]H., Bouwen voor het milieutroefin Duitsland. Cement 1989, nr. 7/8.3. Specht, M., Zur Querkraft-Tragf:i-higkeit im Stahlbetonbau. Beton- undStahlbetonbau 84 (1989), Heft 8 + 9.4. Wolff, R., enH.-J. Miesseler, Applica-tion and experience with intelligentprestressing systems based on fibrecomposite materials. Proceedings FI-P-IXth International Congress on Pre-stressed Concrete, Hamburg,]une 1990,pp. R 63-R 67.5. Miesseler, H-J., en R. Lessing, Moni-toring ofprestressed concrete structureswith optical fibre sensors. ProceedingsSecond International Symposium onQuality Control ofConcrete (RILEM/CEB), Gent,]une 1991.Cement 1991 nr. 5Bij de brug in de Schiessbergstrasse in Leverknssen zijnglasvezelstaven toegepast als voorspanelementen.foto's: Foto Bayer AG93