De constructie van twee regenwaterbassins van 6000 m3inhoud voor de riolering van 's-Gravenhagedoor W. K. Seyn, chef Waterbouwkunde-Nieuwbouw van Gemeentewerken 's-Gravenhage enJ. J. G. Toutenhoofd, technisch hoofdambtenaar van Gemeentewerken s-GravenhageInleidingIn het kader van de verbetering en de uitbreiding van de Haagseriolering, zijn enige nieuwe rioolgemalen gebouwd, die het riool-water thans nog naar zee, maar later naar de rioolwaterzuiveringaan de Houtrustweg zullen persen. Ten einde in geval van regende aanvoer naar de rioolwaterzuivering te beperken, zijn bij diegemalen regenwaterbassins ontworpen, die bij het gemaal Laak-wijk en bij het gemaal Leyweg elk een inhoud van 6000 m3krijgen.Bij hevige regenbuien zal derhalve een deel van het regenwatertijdelijk naar de regenwaterbassins worden gepompt, van waaruithet na afloop van de bui geleidelijk aan weer kan afvloeien naar dekelder van het rioolgemaal. Om de pompkosten daarbij laag tehouden dient de bodem van deze bassins zo diep mogelijk onderhet maaiveld te zijn gelegen, terwijl de horizontale doorsnedegroot en de hoogte betrekkelijk klein moet zijn. Deze hoogtebleek echter toch nog zodanig groot te worden (6 m), dat eenronde reservoirvorm (met een diameter van 35 m) aantrekkelijkwas. Voeg hieraan toe, dat voor een rustige toestroming van hetwater een centrale aanvoer, die tevens als steunpunt voor het dakkan dienen, gewenst is en een goot langs de rand voor de overloopzorg draagt, dan ontstaat er een vorm als in fig. 1 is aangegeven.ConstructieToen de Dienst van Gemeentewerken in 1956 begon met het ont-werpen van de beide regenwaterbassins en wij ons daarbij in delitteratuur over voorgespannen ronde reservoirs verdiepten,ontdekten wij al spoedig, dat deze bassins tot de grootste reser-voirs van dit type zouden behoren. De hierbij gevoegde staat,waarin de voornaamste gegevens van verschillende van dezereservoirs zijn vermeld, moge dit onderstrepen (zie blz. 638/639).doorsnede A-A632 Cement 13 (1961) Nr. 11U.D.C. 628.13:624.012.46waterreservoir : voorgesp. betonDe bodem van het reservoir kwam in verband met de gewensteligging van de vloer (zoals hiervoren vermeld) met zijn bovenzijdegemiddeld 2 m onder de hoogste grondwaterstand, die tot 1 meteronder N.A.P. reikt (zie fig. 1). Aan de vloer is een zodanige diktegegeven, dat het grootste deel van de grondwaterdruk door hetvloergewicht kan worden opgenomen. De daardoor 1,10 m dikkevloer is aan boven- en onderzijde gewapend met een tangentialeen radiale wapening van ? 16-20 (0,1%) (zie foto 2). Hierdoor isde vloer zodanig buigvast, dat de resterende opwaartse krachtennaar wand en middensteunpunt, waarop het eigengewicht van debovenbouw drukt, kunnen worden overgebracht.De daartoe ingestelde berekening met behulp van de formulesvoor op buiging belaste ronde platen (zie litt.-opg. 1) toondetevens aan, dat de hoekverandering door de buiging van de bodem-plaat ter plaatse van de wand van het kokervormige (en zich dussterk tegen deze hoekverandering verzettende) middensteunpuntuiterst gering zou zijn. Hierdoor kon dit steunpunt buigvast metde bodemplaat worden verbonden; het overgangsmoment bleekte kunnen worden opgenomen door de kokerwand.Een voordeel van de diepliggende dikke vloer was voorts, datdeze op draagkrachtiger lagen kwam te steunen, hetgeen de stand-zekerheid van het geheel ten goede kwam.Wel vormt de 1,10 m dikke vloer een contrast met de elders voorreservoirs ontworpen dikten, die - zoals uit de staat blijkt - van5 tot 25 cm vari?ren (zie blz. 638/639).De wand van een voorgespannen reservoir is in wezen een schaal-constructie. Elke constructeur zal er zich daarbij op toeleggende schaaldikte zo gering mogelijk te doen zijn om de membraan-werking zo groot en de randstoringen zo klein mogelijk te maken.Praktische eisen (uitvoerbaarheid en waterdichtheid) stellen ech-ter een grens aan een te vergaande vermindering van dikte; daar-om werd besloten een dikte van 20 cm aan te houden.Voor de verticale voorspanning viel de keuze op Dywidagstaven0 26 mm, waarvoor omhullingen van 42 mm diameter wordengebruikt. De horizontale Freyssinetkabels 12 ? 5 worden inkabelomhullingen van 32 mm gestoken. Plaatst men logischerwijsfig.1bCement 13 (1961) Nr. 11633foto 2. de bekisting en de onderwapening van de vloer is gesteld;alles wordt in gereedheid gebracht voor het storten van deeerste sector, rechts op de voorgrondde verticale staven in het hart van de wand dan krijgen de hori-Aanvankelijk was overwogen de horizontale voorspanning metbehulp van een spiraalwikkeling aan te brengen.Aangezien bij vorst geen regenval te verwachten is, zullen dereservoirs dan steeds leeg staan, zodat de inhoud nooit kan be-vriezen. Er was dus geen bezwaar tegen het blootstellen van dewanden aan het Hollandse klimaat, mits deze wanden hier ooktegen bestand zouden zijn. De lagen spuitbeton, waarmede wikke-lingen worden afgedekt, staan in dichtheid ten achter bij beton,dat tussen bekistingen gestort en getrild wordt, zodat aan dezelaatste mogelijkheid de voorkeur is gegeven. Het hoogwaardigestaal is in dit wandtype beter beschermd tegen weersinvloedendan onder opgespoten lagen.Dediktevandevloermaakteeninklemming vandewandindevloerongewenst. Daarom is een constructie gekozen, waarbij de verti-caal-voorgespannen wand over de plaatselijk met gebitumineerdglasdoek afgedekte vloer kan schuiven tijdens het aanbrengen vande halve horizontale voorspanning; hierdoor ontstaan ook druk-spanningen in het uiterste benedendeel van de wand. Bij het op-wekken van de tweede helft van de voorspanning is de wand aande binnenzijde gesteund, zodat verschuiving niet meer, maar hoek-verdraaiing nog wel mogelijk is: er is dan een scharnier ontstaan.Ir. G. W. P. van der Heiden beschrijft de voordelen en bereke-ning van deze methode in litt.-opg. 2. Zoals bij alle cirkel-symme-trisch belaste cilinders gaat deze berekening uit van de theorievan de elastisch ondersteunde ligger, die leidt tot de bekendedifferentiaal-vergelijking, zie ook (1):verticale wandco?rdinaten, o is de cilinderstraal en d de wand-dikte). Voor qx is het verloop van de wandbelasting in te vullen,te weten bij vloeistofdruk qx = (1- ), waarin het soortelijkgewicht en / de reservoirhoogte is. Bij voorspanning moet dehierdoor opgewekte druk worden gesubstitueerd. Om praktischeredenen wordt deze voorspanning over het onderste gedeelteconstant gehouden om daarna lineair af te nemen, zoals in fig. 5 isaangegeven. Door dit verloop van de voorspanning ontstaan ookbij vrij bewegende randen momenten in de wand : deze zijn echterverwaarloosd. Voor de berekening van de wandmomenten op-gewekt door het tweede deel van de voorspanning is voor qx bijbenadering de constante waarde (0,28) ingevuld.De voorspanning door horizontale kabels wordt zo groot gemaakt,dat na opheffing van de maximum trekspanningen door water-vulling, een drukspanning van 15 kg/cm2na krimp en kruip in hetbeton aanwezig blijft (zie fig. 6). Doordat bij het aanbrengen vande eerste helft van de voorspanning bij schuivende wand geenmomenten van betekenis ontstaan, blijken de door het tweededeel van de voorspanning opgewekte momenten, ongeveer dehelft van die afkomstig van de waterdruk te zullen worden (fig. 7).In feite is dus het positieve moment door voorspanning ongeveergelijk aan het resterende negatieve moment door voorspanningen waterdruk.In dit geval voegt zich bij het moment door voorspanning en datdoor waterdruk nog het moment opgewekt door grond- engrondwaterdruk (zie fig. 8). Deze laatste momenten zijn berekenddoor de reservoirwand in twee gedeelten te splitsen, die beideeen continue belasting hebben (zie fig. 9), terwijl de resultatenfig-3634 Cement 13 (1961) Nr. 11van deze berekening in fig. 10 zijn verwerkt. Bij de aansluiting vande beide ringen bleek een overgangsmoment van 85 kgcm/cm teontstaan, hetgeen te verwaarlozen klein is ten opzichte van hetmaximum moment, dat op 89 cm boven de bodem komt te liggenen 550 kgcm/cm groot is. De discontinu?teit in de belasting doetgeen grote momenten ontstaan, de randstoring wel!Tegen de hiervoren aangegeven wijze van berekenen zou geenbezwaar behoeven te bestaan, indien er geen kruip in het betonbestond. Het reservoir zal veel leeg staan en dan zal het beton inde wand onder invloed van de voorspanning en de grond(water-)druk gaan kruipen. Dit zou niet tot grotere momenten aanleidinggeven als de voorspanning geheel met gesteunde voet was aan-gebracht. Nu dit voor de eerste helft van de voorspanning niet isgeschied, zal door invloed van de kruip alsnog een deel van demomenten ge?ntroduceerd worden, die zouden zijn ontstaan, doorhet eerste deel van de voorspanning gesteund aan te brengen. Zouonder die omstandigheden een moment Mx worden opgewekt,dan zal zich onder invloed van de kruip alsnog een moment Montwikkelen, dat gelijk is aan Mx (1 --e~9).Deze formule kan als volgt worden afgeleid:De voorspanning, die is aangebracht, zal het beton zowel doenkruipen in de gedrukte verticale doorsneden als in de op buigingbelaste horizontale doorsneden, waardoor in deze laatste door-sneden een moment M ontstaat.De aangroeiing van dit moment (dM) door kruip in de verticaledoorsneden is: Mx dcpfig. 4HORIZONTALE DOORSNEDE VOORGESPANNEN WAND--schaal=1:100[ voor wapening zie details ]Cement 13 (1961) Nr. 11 635Door kruip in de op buiging belaste horizontale doorsnedenneemt het moment weer af met /Vldcp, zodatIn deze berekening is de kruipfactor, die aangeeft hoeveel maalde vormverandering door kruip groter is dan de elastische vorm-verandering. Voor = 2 wordt M = 0,864 M, zodat het effectvan de methode met schuivende reservoirwand door de kruipvoor een groot deel wordt te niet gedaan (zie litt.-opg. 3). HetIngenieursbureau voor Industrie Service, dat de berekeningen opverzoek van de aannemer controleerde, vestigde onze aandachthierop. Het leidt tot een verhoging van de verticale voorspanningom de grotere buigtrekspanningen op te vangen.Voor ongelijke temperatuursverhoging (-verlaging) zijn 3 moge-lijkheden aanwezig:a. verschil in temperatuur in radiale richting;b. verschil in temperatuur in axiale richting;c. temperatuurverschil in horizontale draaizin.Het eerste geval kan zich voordoen als het buiten warmer (kou-der) is dan binnen in de tank, terwijl het tweede geval hier kanoptreden in verband met het gedeeltelijk in en boven de grondgelegen zijn van de tank.636 Cement 13 (1961) Nr. 11Het laatste geval kan ontstaan bij eenzijdige zonbestraling. Voordeze laatste belastingsmogelijkheid is aangenomen, dat de tempe-ratuur van een punt van de tank naar het diametraal gelegen puntverloopt tot een verschil van 20?.Daarbij is de veroorzaakte vormverandering beschouwd als tezijn teweeggebracht door de volgende horizontale belastings-combinatie op de tank (zie ook litt.-opg. 1):Belasting volgens flg. 11 + belasting volgens fig. 12 = belastingvolgens fig. 13.In elk van de drie hiervorengenoemde gevallen bleken de span-ningen ten gevolge van de beschouwde temperatuursinvloedenbeneden de toelaatbare waarden te blijven.Het dak wordt gesteund door geprefabriceerde radiaal lopendebalken. Ze zijn vervaardigd van voorgespannen beton met voor-gerekt staal.Aan ??n zijde dragen ze op de met gebitumineerd glasdoek afge-dekte en afgeronde bovenrand van de wand, aan de andere zijdeop de met hetzelfde materiaal afgedekte sponning van de boven-plaat van het middensteunpunt. Deze plaat is berekend als cirkel-vormige plaat. Bij hun opleggingen worden de balken gekoppelddoor ter plaatse gestorte ringbalken. Op de balken komen ge-prefabriceerde platen, de voegen tussen de platen zijn met asfalt-pasta gevuld. Hierdoor is enige temperatuur-uitzetting van deplaten mogelijk, terwijl uitzetting van de balken moet wordenopgenomen in de gebitumineerde opleggingen, die tevens moetenvoorkomen, dat ?nklemmingsmomenten op de ringbalken zoudengaan werken. Wel zijn de straalbalken in de ringbalken ingeklemd,deze momenten worden met een zacht stalen wapening opge-nomen. De vraag, of de reservoirwand bij gevuld reservoir doorhet dak aan de bovenzijde wordt gesteund, moet ontkennendworden beantwoord. Door een driehoekige belasting (waterdruk)zou de aan de onderzijde niet gesteunde wand de vorm van eenafgeknotte kegel aannemen zonder verplaatsing aan de bovenzijde.Bij de gesteunde wand wordt deze kegelvorm alleen aan de onder-zijde verstoord door de steunkrachten, doch deze verstoringwordt spoedig 'gedempt' in de dunne reservoirwand (zie fig. 14).De bovenrand verplaatst ook dan niet, zodat geen steunkrachtenaan de bovenkant ontstaan.Indien men reservoirs afdekt met een koepel heeft men weinigmoeilijkheden te verwachten door temperatuur-uitzetting. In ditgeval waren de hogere kosten voor een koepelvormige afdekkingten opzichte van een afdekking met geprefabriceerde balken enplaten niet verantwoord door het feit, dat een middensteunpuntaanwezig is.UitvoeringBij de uitvoering is de bodemplaat, die het storten van 1300 m3beton vergde, in twee lagen met verspringende voegen gemaakt;in het midden werd een ronde uitsparing open gelaten. Per dagwerd van iedere laag een sector ter grootte van een kwart vanhet bodemoppervlak gestort. Met een dag voor de vulling van deuitsparing in het midden vereiste de vloer derhalve een stortvan 9 werkdagen (zie foto's 2 en 15).Na de vloer is het middensteunpunt, dat toen nog goed bereik-baar was, gestort. Het steigerwerk voor de bovenplaat is blijvenstaan om het steunpunt ??nzijdig met dakliggers te kunnenbelasten.Voor de wand met zijn diameter van 35 m is op grond van Engelsegegevens (zie litt.-opg. 4) het storten in horizontale lagen vanruim 1,20 m hoog nog aanvaardbaar geacht (foto 16), mits deuiterste zorg zou worden besteed om het kapot springen van denog niet voorgespannen ringen door krimp bij het verharden tevoorkomen. Als voorzorgsmaatregel zijn in de binnenbekistingacht smalle verticale strippen gemaakt, d?e spoedig na het stortenlosgenomen worden, waardoor de gehele binnenbekisting loskomt en het beton vrij kan krimpen.Cement 13 (1961) Nr. 11foto 15. storten van de vijfde vloersector, de wapening is aan-gebracht; in het midden de stekeinden van de wapeningvan het middensteunpuntfoto 16. het monteren van de 15 m lange en 3,2 ton zware dakbalkenmet behulp van een rijdende kraan; rechts op de achter-grond het rioolgemaal met druktoren en ontluchting637Overzicht van reservoirs met cirkelvormige doorsnede in voorgespannen beton in verschillende landenfoto 17. detailopname van de wand tijdens het inbrengen van dekabels; onder: een reeds gestorte ring met rechts de ver-zwaring van de wand voor de verankeringen; daarbovenmet als achtergrond de binnenbekisting, de hulzen voor deverticale en horizontale kabels. Voorts is zichtbaar dezachtstalen wapening bij de conussen voor de verankering.Reservoirs met nog grotere diameters zijn, zoals op de hierbij-gevoegde staat is vermeld, wel in verticale moten gestort, maardeze methode geeft meer kans op lekkage (litt.-opg. 4). Wel is hetmogelijk een wand met verticale moten te prefabriceren.De horizontale stortvoegen zijn onmiddellijk na het opstijven vanhet beton schoongewassen, de volgende ring is hierop gestortzonder dat 'aanbranden' met mortel plaats vond.In deze voegen is een staande stalen band van 2 mm 80 mm in-gestort. Bij het beproeven op waterdichtheid is bij het bassin aande Leyweg gebleken, dat in de stortnaden met een totale lengtevan 550 m geen enkel lek te voorschijn is gekomen. De kubus-sterkte van het beton, die 360 kg hoogovencement klasse A perm3bevat, bedroeg meer dan 300 kg/cm2.Nadat de wand voldoende was verhard, is de verticale voorspan-ning aangebracht door de staven ? 26 mm van staal 80/105, fabri-kaat Rh ei hausen, ruim 2cm uitte rekken. Vervolgens werd dehelft van de Freyssinetkabels van 12 ? 5 staal QP 160 fabrikaatDemka glad aan weerszijden met 11,5 cm verlengd, dus 23 cm perkabel van 58 m lengte. De overblijvende kabels zijn na vastzettingvan de wandvoet gerekt.De injectie van de verticale voorspanstaven geschiedde van be-neden naar boven via te voren ingelaten buisjes. Hierbij bleek datmen deze buisjes niet zorgvuldig genoeg kan aanbrengen en ver-binden met de injectie-openingen in de verankeringsplaten, wilhet injecteren een vlot verloop hebben. Zowel voor de staven als638 Cement 13 (1961) Nr. 11bodem wand dak bijzonder-hedendiktecmwapening diktecmwapening diktecmwapening5 cm spuicbetonop sisalkrafc1.5 kg/cm1gr.dr.1?% in beiderichtingen ;zacht staallagen spuit-beton, dik19/25 mmnagerekt staalvert. 0 4, hor. 0 4 of 5fabr. Roebling5 cmvoorgespannenbetonzacht staal20 cm betonop 15 cmsteenslag ')? 13-20 = 6,7 cm2= 0,33% in beiderichtingen;zacht staal43 cm (voorge-spannen metnagerekt staal)met vloerscharnierendverbondennagerekt staalvert. 12 ? 15-120 cm,120 kg/mm2hor. ? 4,100 kg/mm2in 1-3 lagen6,4 cmvoorgespannenbetonbij inkl. 25 cmzacht staal ') onder wanddik 50 cm over4 m breedte110 cm gew.beton opwerkvloerzacht staal 20 cm (voorge-spannen metnagerekt staal)met vloerscharnierendverbondenvert. ? 26-50,45 kg/mm2hor. 4 tot 8 kabels12 0 5 per m16 cm dikke platen op 55 cmhoge liggers met voorgerektstaal15 cm gew.beton op 10 cmwerkvloer opsteenslag 2)zacht staal bij randboven en onderradiaal ? 12-2525 cm vert. BBRV kabels opafstand 25-50 cmhor. 25-22,5/50 cmonder en boven50 (in het hart wand)2) over 2,25 mlangs rand looptdikte gewapendbeton op tot45 cm20 cm gew.beton in 4 kwa-draten metrubber strippenzacht staal 33 cm (voorge-spannen met na-gerekt staal) in 8vert, delen metrubber strippenvert. dubb. zachte wap.en nagerekt staal? 28-1,83hor. 4,4-1,2 cmtot 4 lagen20 cmgewapendbetonzacht staal wand staat oprubber blokken30x12,5x5h.o.h. 120 cmwand kan 2,54 cm naar binnen en buiten bewegen door voorspanning en druk,buigend moment in wand is daardoor klein10 cm gew.beton op 7,5 cmwerkvloerwapening van zachtstaal in het middenIIvert. 8 ? 7hor. 2 lagen ? 5met spuitbetonafgedekt18 cmgewapendbetonzacht staal wand schuivendmet rubberstrippen enbitumineuzedichting20 cm langs derand, 30 cm inhet middenschuivend overwerkvloer)? 9-10 boven- enonder-voorspanningdoor kabels 12 ? 5 +2 ringkabels30 cm,voorspanning5-70 kg/cm2vert. Baustahlgewebebinnen en buiten hor.nagerekt staal 3 20kabels 12 ?7, 3 11kabels 12 0 5breuksp. 140 kg/mm2gespannen tot 85 kg/mm2wand schuivendmet rubberstripen 2 rubberringen.voor de kabels is als injectie-mortel gebruikt: 4 delen cement : 1deel tras (water-cementfactor ? 0,5).Nadat de wand was voorgespannen en ge?njecteerd, kon de be-proeving op waterdichtheid plaatsvinden. Hiertoe werd hetreservoir vijf dagen lang met water gevuld gehouden.Het monteren van de door de N.V. Liesbosch te Jutphaas gelever-de dakbalken bood geen moeilijkheden, toen de aannemer, deN.V. Panagro te Warmond, de hand wist te leggen op een rijdendekraan (N.V. Blansjaar) met voldoende capaciteit om de 3,2 tonwegende balken van buitenaf op hun opleggingen te plaatsen(foto 17). Doordat deze opleggingen gebitumineerd waren, moestdit bedachtzaam gebeuren daar de liggers ondanks de flauwehelling van 1 : 15,6 nog neiging hadden om af te glijden.Geraadpleegde litteratuur, waarnaar verwezen wordt:1. Fl?chentragwerke von Dr. Techn. Dipl.-lng. . Girkmann.2. Cement 7 (1955) Nr. 7-8.Ir. G. W. P. van der Heiden. Sludge-concentration tanks forthe sewage treatment plant at Zeist.3. Spannbeton f?r die Praxis von Dr.-Ing. F. Leonhardt.Abbau von inneren Kr?ften durch Kriechen, die an einemstatisch unbestimmten Tragwerk durch langsame, lang an-dauernde Auflagerverschiebungen oder dgl. entstehen.4. Proceedings Institution of Civil Engineers, jan. 1958 en juli 1958.L. R. Dreasy, Prestressed concrets cylindrical tanks.foto 18. inbrengen van de horizontale wandkabelsCemeni 13 (1961) Nr. 11 639