Evolutie in de detaillering van sluizendoor ir. J. P. Josephus JittaDe aanpassing van de detaillering van sluizen aan moderne bouw-wijzen geschiedt altijd schoorvoetend en daardoor uiterst lang-zaam. Dit valt niet te verwonderen, omdat men er veelal tegenopziet om goed gebleken, door de eeuwen heen gegroeide, detailste wijzigen. Tast men nl. door de verandering mis, dan zou datkunnen leiden tot kostbare reparaties en tot het hinderen van hetscheepvaartverkeer en, in sommige gevallen, zelfs tot stremmingdaarvan. Daarbij komt, dat het soms jaren duurt, voordat menweet, of een nieuw detail voldoet, of op welke wijze het in hetvervolg moet worden verbeterd. Ten slotte is het aantal sluizen,dat in de wereld wordt gebouwd, altijd zeer klein, zodat er weinigobjekten zijn, waaraan men zich kan toetsen.Een eeuw geleden werden de sluizen geheel van baksteen ge-maakt. Soms bestonden de muren uitsluitend uit gemetseldebasaltzuilen. Later, toen stampbeton in zwang kwam, is de steengebruikt als bekleding van beton. Hij werd in een latere periodeook wel vervangen door fabriekmatig gemaakte betonsteen vanbizondere vorm (sluizen van het Maas-Waalkanaal in de twintigerjaren van deze eeuw en, na de tweede wereldoorlog, de sluis teDeventer).Bij bedoelde bouwwijzen moeten richtingveranderingen bij uit-springende hoeken, welke bloot staan aan aanvaringen, wordengemaakt van natuursteen, vroeger hardsteen, later het veelsterkere graniet. Bij de sluis te Deventer (foto I) zijn niet-haakserichtingovergangen gemaakt van veel minder hard, brosser enminder op trek belastbare 'geschokte' betonsteen. Het is interes-sant na te gaan, of zulks op de duur zal bevallen. Ook werden enworden wel haakse richtingovergangen gemaakt van betonsteenmet harde buitenkorst (bijv. met pantsering van staalgruis). Zo-dra echter een scherf met pantsering losschiet, komt het onbe-schermde beton aan de oppervlakte. Het staat nog te bezien, ofzulks op de duur zal voldoen. Sierbeton met granietgruis in debuitenkorst is beslist te zacht en te bros gebleken.Waar geen rechtstreekse aanraking met schepen te verwachtenis (bijv. droogdokken), zijn onbeklede betonnen richtingover-gangen echter op hun plaats.Niettemin is onlangs een schutsluis van gewapend beton vol-tooid (in de Oude IJssel, nabij Doetinchem), waarbij alle hoek-bekledingen, zowel vertikale als horizontale, uit bezuinigings-overwegingen achterwege gelaten zijn (foto 2). De sluis zal nietdruk bevaren worden, zodat de mechanische beschadigingen vande richtingovergangen niet frekwent zullen optreden. Men zoukunnen beweren, dat de mate van mechanische beschadiging vande hoeken evenredig is met het aantal geschutte schepen. Moge-lijk zal het bij die vermoedelijk weinig gebruikte sluis z? langduren, voordat zij er door beschadigingen onooglijk zal uitzien,dat tegen die tijd ouderdomsgebreken geoorloofd zijn!Het is interessant het wel en wee van deze revolutionaire schut-sluisconstructie te blijven volgen.Het bekleden van de dagziende betonvlakken met steen geschied"de destijds, omdat men geen vertrouwen had in de weerbesten'digheid van het beton en tevens vreesde, dat het beton zou wor"den beschadigd door scheepsstoten en langsschurende schepen'Men redeneerde, dat de stenen bekleding steeds kan worden ver-nieuwd en dat beschadigd beton niet kan worden hersteld.Inderdaad zijn er in binnen- en buitenland slechte voorbeeldenbekend van onbeklede betonnen sluismuren. Bedoelde murenvraten weg, in hoofdzaak tussen de peilen van de wateren terweerszijde van de sluis. Maar dit beton was niet waterdicht, namwater op, dat bevroor, waardoor het beton werd vernield. Hetbetrof ongewapend beton met niet meer dan 200 kg cement perm3('vetter' beton zou scheuren door krimpen, tenzij aan despecie tras wordt toegevoegd).Tegenwoordig maakt men geen aan de dag komende monolitischeconstructiedelen meer van ongewapend beton; gewapend betonbevat meer cement (bijv. 340 kg per m3beton) en is als voldoendewaterdicht te beschouwen. Bovendien is men thans wel in staatbeschadigd beton te herstellen, nl. met de cementspuit. Er is eenvoorbeeld hierte lande bekend van aldus herstelde weggevretenmuren van een druk bevaren schutsluis, waarvan herstellingenreeds enkele jaren standhouden.Wel begint men het dure graniet, bijv. voor hoekbekledingen,door blokken van goed verzorgd waterdicht in de fabriek ver-vaardigd beton te vervangen. Teveel mechanisch verdicht betonkomt schrijyer te bros voor.Aangezien de uitspringende hoeken niet gaaf zullen blijven, be-kleedt men ze met een kwartrond staalprofiel. Aan beschadigingstaan dan nog de horizontale voegen bloot. Mogelijk doet mengoed deze met hoekstalen langs de dagziende zijde te bekleden.Indien blijkt dat het staal zich in het roestbevorderende zeewatergoed houdt, dan zal het dure graniet wel verdrongen worden.Zelfs zal toepassing van roestvrij staal, als wenselijk, veelal eko-nomisch blijken.Toen bekleed beton werd toegepast, vormde de steen de bekis-ting. Men kon dan ook het beton niet in zeer dikke lagen aan-brengen, zoals tegenwoordig, niet alleen omdat deze wijze vanwerken ekonomischer is, geschiedt, maar ook omdat men stort-lagen boven de laagste waterstand voor de muur wil vermijden(niet-waterdichte discontinui'teit in het betonvlak, onestetisch,beschadiging mogelijk door vorst en scheepsstoten).foto I. stomphoekige overgang in betonsteen (rechts van de lagegeopende deur; dekzerk van betonsteen, slagstijlen vangraniet in de sluis te Deventerfoto 2. schutsluis in de Oude IJssel nabij DoetinchemCement 9 (1957) Nr. 1-2 61foto 3A. muur met wrijfijzers, laddersponningen en dekzerk-porfiel (Prinses Beatrixsluis te Vreeswijk)Vandaar dat de bekleding gedoemd was te verdwijnen bij de over-gang van stampbeton naar monolitisch aangebracht gewapendbeton.Men kan zeggen, dat de betonnen muren van moderne sluizengeen steenbekleding meer bevatten, behalve mogelijk bij de voorschepen of scheepsankers kwetsbare richtingveranderingen vande muren en vloeren. Toch is men nog lange tijd enigszins huiveriggebleven voor eventuele beschadiging door tegen de muren aan-stotende of er langs schurende schepen. Daarom werden tot voorkort veelal ter bescherming van het beton, of liever gezegd terbeperking van de beschadiging daarvan, bij sluizen in zoet watervertikale wrijfijzers aangebracht, welke ongeveer I cm buiten hetbeton uitstaken en om de ca. 4 m voorkwamen (foto 3A). Voorzout water werden de wrijfijzers vervangen door deels ingelatenhardhouten stijlen, waarlangs drijfbalken of -vlotten met hetwater op en neer gaan (bijv. Noordersluis te IJmuiden, 1930,nieuwe schutsluis te Vlissingen, 1954, foto 3B). Hierbij wordtbeschadiging van het beton zelfs voorkomen.Na de oorlog is men steeds meer van het aanbrengen van wrijf-ijzers afgestapt, omdat gebleken was, dat goed beton zich ookhandhaafde bij sluismuren zonder wrijfijzers en minder goedbeton ook beschadigd werd naast wrijfijzers, dus in de zone weikedoor deze laatste rechtstreeks werd beschermd. Bij zeesluizenvoor de grote vaart behoren de wrijfhouten en drijflichamen ge-handhaafd te worden terwille van de bescherming vandescheeps-huid.Niettemin worden drijframen wel eens met opzet achterwegegelaten teneinde aan nuttige sluiswijdte te winnen. Schrijvergeeft evenwel de voorkeur aan een sluis met een weinig kleinerenuttige breedte met drijfschotten dan aan een iets bredere sluiszonder deze, omdat het invaren en aanleggen daarbij zoveel ge-makkelijker en secuurder gaat en de schepen bij zijwind nietlangs de muur aan lager wal zullen glijden. Schrijver constateerde,dat een schip bij een zeesluis zonder drijfvlotten over de voilesluislengte met de muur aan lager wal in aanraking bleef! Hetschip zoog als het ware vast tegen de muur en was daardoor on-bestuurbaar. Drijfvlotten voorkomen, dat vastzuigen voorkomenmoet worden, dat bij het op- en neergaan van de schepen in dekolk bij vullen of ledigen daarvan, de drijfvlotten tenminste halfzo hoog als breed te maken en door te zorgen, dat de wrijvinglangs de muren bij het op- en neergaan gering is, dus niet devlotten langs het ruwe beton laten glijden, maar langs vertikalehardhouten wrijfbalken.Het maken van onbeklede betonmuren heeft het mogelijk ge-maakt stalen hoekbeschermingen toe te passen. In zoet waterworden deze dan ookzeer dikwijls gebruikt. Ten onrechte hebbendeze geen onverdeeld goede naam, welke stamt uit de tijd dat deankers er aan werden vastgeklonken: de klinkerverbinding wasveel zwakker dan de ankers zelf. Langsvarende schepen namen danook wel de stalen bekledingen mee, die dan los kwamen van hetbeton en beschadigden. Bij gelaste ankers heeft men daar geenlast van, aangenomen dat men daar niet te zuinig mee is (bij stijveprofielen bijv. I anker per 0,60 m).foto 3B. muur met vertikale wrijfhouten en drijfbalken (nieuwe sluis te Vlissingen)links de drijfbalken, rechts de vertikale wrijfhouten, stalen dekzerk, granieten slagstijlen en andere hoekbeschermers foto: ir. A. de Graaff62 Cement 9 (1957) Nr. 1-2Verkeerd zijn de platte ankers, die schrijver toepaste (zie tek. 4A),voordat gebleken was, dat ter plaatse beschadigingen voorkwa-men. De hoek a nl. kan uit het beton worden gedrukt bij roestendanker. Immers is ter plaatse de dekking te gering. Betere anker-bevestiging is volgens tek. 4B, C of D: bij a moet de minimumdekking, welke is aangehouden, vrijwel aanwezig zijn. Opgemerktzij, dat de ankers volgens tek. 4B het beste voldoen voor vertikaleprofielen en van tek. 4D voor horizontale (ontwijken van luchtonder de ankers vandaan vlak onder het profiel tijdens het stortenvan betonspecie).Algemeen worden in zoet water stalen slagdrempels vervaardigd(tek. 5 A en B). Deze hebben boven natuurstenen drempels devoordelen beter bestand te zijn tegen omhooggerichte krachten(bijv. bij het 'schrikken' van puntdeuren) en geen sta-in-de-wegte geven voor de betonwapening. Men moet er voor zorgen, datin de hoek A de lucht tijdens het storten van de betonspecie kanontwijken. Men moet en kan de drempel uiterst nauwkeurigstellen, omdat fouten niet (tek. 5A) of zeer moeilijk (tek. 5 B) zijnte herstellen.Voor sluizen in zoet water zijn slagstijlconstructies van staal zeerop haar plaats. Men doet goed bij puntdeursluizen na het inbeton-neren stalen aanslagstrippen aan te brengen, waarin de foutenvan het stellen kunnen worden weggenomen (tek. 6). Deze slijt-Cement 9 (1957) Nr. 1-2 63tek. 7. houten hoekbekledingstukken worden op het ingebetonneerde gedeelte geschroefd enmet een rups vastgelast. Bij te zware las zouden de slagstijlentussen de ankers in los van het beton getrokken kunnen worden.Bij hoge en grote puntdeursluizen zou het stellen van een stalenslagstijl te moeilijk zijn; de deurkrachten zijn bovendien daarbijmoeilijk op te nemen. Vandaar, dat men dan beter graniet toepast(als tek. 10, met wijziging van de spantkrachtaanslag van graniet inmuurstoelen met roestvrij stalen kussens ter hoogte van de deur-regels).Bij hefdeursluizen moeten de overliggende slagstijlen zeer stijfworden gemaakt en gedurende het storten van betonspecie zwaarop elkander worden verankerd en gestempeld. Wanneer de ver-ankering en stempeling onvoldoende zijn, zouden de slagstijlenkrom trekken, omdat de flenzen in het beton bij het verhardenvan het beton warmer worden dan die aan de buitenkant er van.Voor zeewater zijn de stalen profielen, welke in zoet water vol-doen, vooralsnog niet aan te bevelen, vooral indien zij ook tussenwater en wind voorkomen. Overweging verdient het daarvoorroestvrij stalen profielen toe te passen. Deze zijn altijd goedkoperdan graniet, dat anders moet worden toegepast, vooral als men dieprofielen normaliseert (voorlopig kan worden volstaan met kwart-ronde profielen, straal 0,15 m en 0,05 m, dikte 12 resp. 8 mm enmet hoekstaal 80?80 mm, dik 8 mm).Soms zijn tropisch hardhouten hoekbeschermers op hun plaats,bijv. bij de overgang van een door wrijfhouten beschermde stalendamwand op het betonwerk (tek. 7 en 8); tropisch hardhout van-wege de duurzaamheid. De bevestigingsbouten zijn ter vernieu-wing van het hout uitneembaar: zij mogen niet vastroesten. Indienmogelijk waren zij beter loodrecht op het voorvlak van het houtte plaatsen dan, zoals getekend, volgens de diagonaal. De praktijkheeft geleerd, dat dan geen boutrij loodrecht op het zijvlak nodigis. Nadeel van de diagonaalsgewijze plaatsing is de kwetsbaarheidvan de bouten voor berghouten van schepen. Men zal zich moge-lijk afvragen, of de kans op beschadiging nu werkelijk zo groot is.Men denke in dit verband aan een pijnlijke vinger en men ver-wondert zich er over, hoe dikwijls men die stoot. In werkelijkheidstoot men zijn vingers geregeld, alleen bemerkt men er niets vanals zij gezond zijn. Zo gaat het ook met schepen. Zij stolen zichgeregeld, maar laten slechts littekens achter als de plek, waar destoot tegenaan komt, kwetsbaar is.Flauwe richtingsovergangen van betonmuren, bijv. als de murennabij de sluiseinden divergeren, moeten met hout worden be-kleed (tek. 8). Anders schuren de langsvarende schepen op deduur de betonbekleding weg.Granieten slagstijlen, vooralsnog voor zeesluizen de meest aan-bevelenswaardige, zijn tot na de laatste oorlog nimmer geheei losvan baksteen ontworpen (tek. 9). Daarbij was het stuk ab eenbaksteenmaat, bijv. 11 cm. Voor beton is deze constructie minderfraai: onder ab blijft tijdens het storten van betonspecie lucht enschuim vastzitten en verkrijgt men geen fraai beton. De graniet-blokken werden, evenals bij baksteen, in het beton en op elkander(met doken) verankerd. Ankers komen echter in werking, als hetbeton gescheurd zal zijn of het graniet los van het beton is geraakt.Hun verbinding aan het graniet is voorts nimmer fraai te verkrij-gen. Bovendien bemoeilijken zij het stellen van het wapenings-staal, vooral indien zij lang zijn en ondersteuning vereisen; als zijstoten te verduren krijgen, komen ze reeds voor het storten vanbetonspecie los in het graniet te zitten.Beter is de granietvorm zodanig te maken, dat ankers overbodigzijn (tek. 10). Eerst zeer langzaam dringt zulks bij de construc-teurs door. De nieuwe granietvorm wordt veelal aanvaard, maarde vertandingen en de ankers blijven nog gehandhaafd (nieuweCement 9 (1957) Nr. 1-2tek. 8. muurbekleding bij flauwe richtingsveranderingtek. 9. slagstijl in graniet voor roldeur, oude vorm64tek. 10. slagstijl in graniet voor roldeurnieuwe vormfoto I0A. slagstijlen en hoekbekledingen van graniet, Roggebot-sluis Zuiderzeewerken (foto: Directie Wieringermeer)sluis te Vlissingen, zie foto 3 B). Dit is onlogisch. Sommigen moti-veren de vertanding met de bewering, dat een fout in de rechtebegrenzing van het graniet teveel in het oog zou springen. Echterzullen de fouten, die mogelijk aanwezig zijn, in het geheel niet op-vallen (foto I0A).Bij slagstijlen vormen de voegen de zwakke stee: de voegvullinghandhaaft zich niet steeds, zodat lekken ontstaan. Vandaar dat zomin mogelijk voegen mogen worden aangebracht, dus zo hoogmogelijke granietblokken gebruiken.Indien bij slagstijlen voor puntdeuren de eiementen een te grotedwarsdoorsnede moeten verkrijgen, waardoor zij bij behoorlijkehoogte te zwaar zouden worden, splitst men ze wel in een ge-deelte bestemd voor de waterdichte aansluiting van de deur ophet betonwerk en een gedeelte bestemd om de spatkracht op tenemen (nieuwe sluis te Vlissingen, tek. 11).Behalve slagstijlen bestaan er ook andere vertikale hoekbekledin-gen. Daarbij geldt niet, dat het aantal voegen minimaal moet zijn.De modernste vorm is als voor de slagstijlen (tek. 12.) Zij lopenniet tot op de sluisvloer door, maar eindigen even onder delaagst voorkomende waterstand. Bij de verouderde bakstenensluizen of sluizen van stampbeton is het stellen wel zeer eenvoudig:als men het peil van de onderkant van het graniet heeft bereikt,stelt men dit. Maar hoe te werk te gaan bij monolitisch gestortbeton, als geen stortnaad ter plaatse aanwezig is? Welnu, dan isde meest eenvoudige oplossing op de veel lager liggende stort-naad een zuil van bijv. in het werk gestort beton te plaatsen vandezelfde doorsnede als het graniet, zonder ankers (tek. 12). Daar-op is het graniet te stellen. Beschadiging van die zuil door slagzij-makendeschepen is niet erg, omdat hetongewapend beton betreften dit aan het oog onttrokken is.Natuurstenen dekzerkenraken geheel uit de mode. Zij zijn duur,liggen niet stevig en verhinderen daardoor het aanbrengen vanholders langs de voorkant van de muur. Dit laatste is voor grotezeesluizen onbelangrijk, omdat voor deze de holders enkelemeters uit de dag van de sluis moeten liggen in verband met degrote hoogte boven water van de zeeschepen en met demogelijkheid zware trossen aan te slaan, zonder de kans te lopenerdoor in het water te worden getrokken.Stalen dekzerkprofielen zijn gemakkelijk onder de bedrijven doorte onderhouden (fig. 3B en 4). Belangrijk is een afronding langs devoorkant met zo groot mogelijke straal (bijv. >0,IS m), waaropstalen trossen niet knikken. Roest onder de stalen dekzerk van-daan treedt praktisch niet op, ook niet aan zee.De vertikale bekleding van laddersponningen is moeilijk, wanneerdeze niet in staal (fig. 4C) wordt uitgevoerd. Indien drijfbalkenaanwezig zijn, kan een onbeklede sponning op haar plaats zijn,mits voorzien van vellingkanten. Graniet zou een te dure oplos-sing geven en zal de wapening van het beton teveel breken.Tropisch hardhouten richels lijken hier op haar plaats (iets buitenhet beton uitstekend.) Schrijver heeft in zeewater ook welzwaar gegalvaniseerde kwart-buizen toegepast en deze boven-dien geteerd. Het is nog niet bekend, hoe deze zich zullen houden(nieuwe sluizen te Vlissingen).Door het vervangen van baksteen door beton konden beter in desluisvloer verankerde taatsen worden geconstrueerd dan voor-heen. Men kan de taats in de vloer inklemmen (tek. 13). Aangezienvervanging mogelijk moet zijn, is de taats zelf als losse kern in dehouder geplaatst. Mogelijk zal het zeer moeilijk zijn de taats naverloop van tijd te verwijderen, hoewel zulks niet onmogelijk is(bijv. petroleum persen tussen taats en houder). Daarom lijktmijCement 9 (1957) Nr. 1-265de taatsconstructie volgens het beginsel, dat de directie Sluizen enStuwen van de Rijkswaterstaat blijkens het bestek no. 125, dienst1956-1958 heeft gelanceerd, fraai. Kern en houder zijn een geheel(feitelijk een taats met vleugels) en op de kern is een losse kapgemaakt, die door tanden gevrijwaard is voor met de deur mee-draaien (tek. 14). De kap is bij voldoende sterke taats het enigeonderdeel, dat voor vervanging in, aanmerking kan komen. Hij zouvan brons, mangaan- of roestvrij staal kunnen worden vervaardigd.Doordat de taatsen stevig in het beton kunnen worden veran-kerd, is het mogelijk er een grote horizontale trekkracht op uit teoefenen. Hierdoor zouden bijv. puntdeuren averechts kunnenworden belast. Voorbeelden hiervan in Nederland zijn: de Konin-ginnensluis te Vreeswijk, de sluis te Vianen (beide wijd 12 m), dePrinses Margrietsluis te Lemmer (16 m wijd), de nieuwe sluis teVlissingen (wijd 22,50 m.ter wille van desoms hevige deining); inFrankrijk: de onlangs gerestaureerde Ecluse Trystram (25 m wijd)te Duinkerken, waarbij ook ebdeuren aanwezig zijn, die door dedeining (golven tot 2 m amplitude) zwaar averechts kunnen wor-den belast.1)Terwijl bij de nederlandse sluizen het vermogen om averechtsewaterdruk op te nemen wordt verkregen door de deuren uit eenstel op elkander te vergrendelen, worden bij de franse sluis dedeuren door de duwpers gestut. Deze is dan ook nabij de voorharaangebracht.Ook maakt een solide taatsverankering het mogelijk puntdeurenin stromend water te sluiten (schutsluis te Terhorne, Friesland,wijd 16 m, welke normaal open staat en bij voor de schepen te1)Zie 'Travaux', okt. 1956; grootste drukkracht in de duwpers 450 ton.grote stroomsnelheid in stromend water gesloten wordt en danverder als schutsluis wordt gebruikt).Tenslotte nog iets over de vertikale voegen. Deze zijn doorschrijver v66r de oorlog en kort daarna niet goed ontworpen.Wei heeft hij door schade en schande wijs geworden tegen af-springen van schilfers bij grote zonnewarmte aan de voorkant eenstrook vezelstof aangebracht (tek. 15), maar op de duur wordende voegen beschadigd. Dit is ook wel logisch als men bedenkt, datde vellingkanten uitspringende hoeken vormen, die door schepenworden beschadigd. In zoet water beveelt hij daarom aan in deplaats van vellingkanten kwartronde strippen volgens fig. 4C aante brengen (goed verankeren), alleen met kleinere straal dan bijde laddersponningen en bij sluizen aan zee een tropisch hard-houten strook voor de naad. De strook moet weer iets buiten hetbeton uitsteken (tek. 16).Als algemene slotopmerkingen gelden:pas graniet of daarvoor in de plaats tredende betonblokkenslechts toe, als geen andere hoekbekleding kan worden toegepast.Ten eerste hindert het de wapening, die er omheen moet wordengevoerd en ten tweede vordert het brede penanten en dusgrotere sluislengten (tek. 17). Graniet is bovendien duur;neem bij toepassing van stalen hoekbekledingen zware profielenen pas vele er aan gelaste ankers toe die in staat zijn de eventueleop de profielen uitgeoefende krachten over te brengen naar hetinwendig'e van de muren. Plaats de ankers z6, dat de betondek-king er op overal voldoende is;in zeewater is het gebruik van roestvrij stalen profielen te over-wegen. Deze zouden genormaliseerd kunnen zijn (zie boven).Summary -- Sommaire -- Zusammenfassung p. 53ErrataCement 8 (1956) Nr. 17-18 en Nr. 23-24Beoordeling van de te verwachten scheurvorming bij op bulging be-laste liggers van gewapend beton met rechthoekige doorsnede1. In de grafieken 111,2 t/m 111,6 (pag. 587 en 588) is als rekspan-ning yr 2 400 kg/cm2vermeld; yr is echter 4 200 kg/cm2.2. Bij de bepaling van de scheurwijdte S --voorgesteld in degrafieken 1,2 t/m 1,5 (pag. 434 en 436), 111,2 t/m 111,6 (pag. 587 en588) en IV,3, IV,4 (pag. 589)-- moet N = h volgens vergelijking(7a) worden berekend, die luidt: T/I = C2 +