Hoogovencementsilo's voor de N.V. Eerste NederlandscheCement-Industrie (E.N.C.I.) te Maastrichtdoor ir. P. M. Knols U.D. 666.94:621.796.6.624.92.012.46InleidingTen behoeve van de nieuwe hoogovencementfabriek werd doorde N.V. ENCI in augustus 1959 begonnen met de bouw van 8cementsilo's.Ontwerp en constructieAfmetingen en constructie vindt men weergegeven in de figuren1-2 en 6, blz. 758.De 8 silo's zijn geprojecteerd op het terrein Zuid, naast eengelijktijdig uitgevoerd pakgebouw, volgens een stramien metregelmatig verspringende systeemlijnen (fig. 2), rekening houdendmet een toekomstige uitbreiding aan de Noord- en Westzijde.De constructie is geheel van beton met uitzondering van desilotrechters. Deze zijn in staal uitgevoerd ten einde wijzigingen?n de uitlaatapparatuur zonder grote kosten mogelijk te maken.De trechters dragen op rondgaande consoles (fig. I en 6a). Dezeconsoles en de hierboven gelegen silowanden zijn zowel horizon-taal als verticaal voorgespannen. Niettegenstaande de hogerekosten bij voorspanning in beide richtingen, in vergelijking meteen constructie waarbij de wanden alleen horizontaal zoudenworden voorgespannen, koos de directie deze oplossing ondermeer om horizontale scheuren ten gevolge van temperatuur-verschillen zoveel mogelijk te vermijden.UitvoeringDe meest rationele werkwijze bleek te zijn de uitvoering in tweeopeenvolgende series van vier silo's, waarbij uit economischeoverwegingen voor de bekisting het systeem van op elkaargeplaatste houten schotten werd gekozen.Een der factoren, die bij deze keuze mede een rol speelde, was deaanwezigheid van bovengenoemde consoles, die nu tegelijk met desilowanden konden worden uitgevoerd. Bovendien is een verticalestortnaad op deze plaats om constructieve redenen niet aan tebevelen.foto 3. uitvoering van de acht funderingenflg. I. doorsneden met aanduiding van de voorspankabelsfig. 2. plattegrond van de acht silo'sCement 12 (1960) Nr. 9757dd. 29-9-1959foto 4. uitvoering van de eerste vier silo's; links zijn enkele funda-menten van de andere vier silo's zichtbaar dd. 28-10-1959De kosten van de bij de gekozen werkwijze noodzakelijke binnen-steiger wegen grotendeels op tegen de nu veel eenvoudigergeworden dakbekisting, terwijl een buitensteiger met het oogop het horizontaal spannen bezwaarlijk gemist kon worden.In principe was de opeenvolging der verschillende werkzaam-heden volgens onderstaand schema gedacht:silo eerste dag tweede dag derde dag vierde dag enz.v.m. .m. v.m. .m. v.m. n.m. v.m. n.m. enz.1234a baCbCdCbCCdbbadCCbCddCbaenz.enz.enz.enz.a= stellen binnenbekisting;b= aanbrengen van zachtstaal-wapening, kabelomhullingen (zo-wel voor horizontale als voor verticale kabels) en horizontalespankabels;c= stellen buitenbekisting;d= betonstorten.Het stellen van de bekisting werd voorafgegaan door het ontkistenvan de voorlaatst gestorte ring.De verticale kabels zijn in het werk gebracht nadat de silowandengeheel waren afgestort.Volgens bovenstaand schema moest de stijgsnelheid voor de vieronderhanden zijnde silo's 1,84 m' (schothoogte) per twee et-malen bedragen ; de totale bouwtijd derhalve 36 werkdagen (metuitzondering van de voor de funderingen en daken benodigdebouwtijd). In werkelijkheid is deze tijd met vier dagen over-schreden als gevolg van het oponthoud bij de consoles en de altijdaanwezige aanlooptijd.foto5. de eerste vier silo's vrijwel voltooid d.d. 14-11-1959De bekisting werd aan de binnenzijde gesteund door buizen(? l?") en aan de buitenzijde door stalen trekbanden 10 ? 50 mm2.Bij een maximale horizontale betonspeciedruk van 2460 kg/m2(zie het artikel van Van Eyle en Boersma in CEMENT II(1959) Nr. 3) en een aantal van 5 ringen per schot zal de staal-spanning in de trekbanden nergens hoger worden dan 850kg/cm2.De betonsamenstelling was 375 kg portlandcement klasse A op770 kg rivierzand (0-5) en 1175 kg riviergrind (5-30.) De beton-specie werd geleverd door de betonmortelfabriek 'Befama' teMaastricht en in het werk verdicht met behulp van bekisting-trillers.Met het spannen van de kabels werd begonnen nadat een druk-sterkte van 300 kg/cm2was bereikt.fig. 6a (links), doorsnede console en bovenzijde wand met ver-ankering6b (midden)6c (rechts), doorsnede wandverzwaring met horizontale voor-spanning758 Cement 12 (1960) Nr. 9VoorspanningDe voorspanning wordt opgewekt door freyss?netkabels 12 ? 5,staalkwaliteit QP 160, koudgetrokken en nabehandeld, fabrikaatDemka.De primaire voorspankracht is gesteld op 0,67 ? de gegarandeer-de breuksterkte (B), de blijvende voorspankracht op 0,55 B.Voor het overwinnen van de wrijving is een tijdelijke verhogingvan de voorspanning aanvaard van 10%.Bij ronde constructies worden de horizontale kabels gewoonlijkverankerd in vier of zes verticale ribben (zie flg. 6c), die gelijkmatigover de omtrek zijn verdeeld. In het geval van vier ribben om-spant elke kabel dan 180?; de gemiddelde effectieve voorspan-kracht is dan over de gehele omtrek bij benadering gelijk, omdatde wrijvingsverliezen halverwege de kabels maximaal zijn.Ten gevolge van de kleine diameter bleek bij de beschreven silo'sde oplossing met twee ribben (waarbij iedere kabel 360? omspant)goedkoper te zijn dan die met vier ribben.De wrijvingsverliezen zijn weliswaar hoger, hetgeen meer hoog-waardig staal en kabelomhulling vereist, maar dit weegt niet optegen de vermindering der kosten van verankeringen en span-werkzaamheden.De wrijvingsverliezen zijn berekend met een wrijvingsco?ffici?ntvan 0,25, hetgeen vrij goed overeenstemt met enkele metingen,die tijdens het spannen werden verricht en waarbij een gemiddel-de wrijvingsco?ffici?nt van 0,27 werd gevonden.Na verrekening van de verliezen door wrijving, relaxatie van hetstaal en krimp en kruip van het beton resulteert een gemiddeldeeffectieve voorspankracht van 16,5 ton per kabel.De verticale voorspanning heeft voornamelijk tot doel, het op-nemen van de temperatuurspanningen en van de secundairemomenten, die optreden bij de horizontale voorspanning enfoto 7. de eerste vier silo's voltooid dd. 4-12-1959foto 8. alle acht silo's voltooid; de dakconstructie wordt uitgevoerddd. 15-2-1960tijdens de vulling van de silo's; verder dient deze voorspanningvoor het opnemen van het verticaal moment in de wand bij deconsole.De verticale kabels zijn aan de onderzijde verankerd in de console,aan de bovenzijde in de 18 cm dikke wand (zie flg. 6a).Enige opmerkingen over de statische berekeningDe berekening moest voldoen aan de volgende bestekseisen :o. Met het oog op het flu?diseren van het cement moet de silo-inhoud als een vloeistof worden beschouwd met een volume-gewicht van 0,9 t/m3.b. Bij bepaling der horizontale voorspanning te rekenen opeen temperatuursval in het beton aan de onderkant van het dak: = 30 ?C, rechtlijnig afnemend tot 0?C bij de console.c. Idem bij bepaling der verticale voorspanning: = 30 ?Cover de gehele hoogte.d. Voor de console te rekenen op een verticale belasting doorniet-geflu?diseerd cement met een s.g. van 1,3 t/m3, onder ver-waarlozing van de wrijving tegen de wand. Hier tevens rekenenmet een geleidelijke afname van de temperatuursval van 30 ?Ctot 0?C.e. Voor de bepaling van de temperatuursinvloeden te rekenenmet een doorsnede, die over ten hoogste 4 cm gescheurd is.Een temperatuurverschil veroorzaakt, zoals bekend is, eenverschil inspanningen CTjj-Gt = (at uitzettingsco?ffi-ci?nt van beton), omdat de silowand noch horizontaal noch ver-ticaal kan buigen.Horizontaal niet omdat de silo rond moet blijven en verticaalniet omdat de silowand dan op halve hoogte een kleinere en bijCement 12 (1960) Nr. 9 759foto 9. het spannen van een verticale kabelde randen een grotere diameter zou krijgen; hiertegen verzetzich de ringstijfheid, zodat de wand verticaal recht blijft, afgezienvan een klein gebied bij de randen.Het volledig wegspannen van de trekspanningen ten gevolge vaneen temperatuurverschil van 30 ?C is een zware eis. Voor hetbepalen van de vereiste voorspanning is daarom de hierboven ge-noemde scheurdiepte van 4 cm toelaatbaar geacht.Het moment bij = 30?C wordt nu:De horizontale en verticale trekspanningen ten gevolge van hettemperatuurverschil treden op aan de buitenzijde van de wand.Men zou dus geneigd zijn, de voorspankabels ook excentrischaan de buitenzijde van de wand te projecteren. Dit heeft echterweinig zin, omdat zoals hierboven is aangetoond, de silowandniet kan buigen en de voorspanning dus toch in het midden van dewand terecht zal komen.De toelaatbare scheurdiepte maakt de voorspanning echtereffectiever; de vervorming door de scheur zal weinig invloedhebben op de druklijn ten gevolge van de voorspanning, die in deresterende 14 cm van de 18 cm dikke wand dus 2 cm excentrischaangrijpt.De vereiste voorspanning voor het opnemen van de tempera-tuurspanningen bij = 30 ?C volgt dus uit:waarin K = buigingsstijfheid van de wand; w = horizontale ver-plaatsing van de wand naar buiten; d = dikte van de wand;Ph = horizontale wanddruk; = volumegewicht van cement.De enige complicatie treedt op bij de console. De verticalemomenten en de horizontale normaalkrachten in de wand bij deconsole kunnen als volgt berekend worden. Aangenomen wordt,dat de console in verticale richting oneindig stijf is tegen buiging.De console wordt eerst onvervormbaar verondersteld, d.w.z.volledige inklemming van de wand boven en onder in de console.De horizontale belasting en het moment om het zwaartepuntvan de console ten gevolge van primaire momenten en dwars-krachten in de overgangen wand/console en ten gevolge vande belasting door de trechter worden bepaald. Geeft men deconsole een verdraaiing om het punt A (zie fig. 6b, blz. 758),dan geeft dit momenten en dwarskrachten tussen de console ?nde wand onder en boven de console.Geeft men de console een horizontale verplaatsing , dan geeftdit eveneens momenten en dwarskrachten tussen wand enconsole.Het totale moment M om punt A en de totale horizontale reactieH door de wand onder en boven de console en door de consolezelf uitgeoefend, bedragen :bij verdraaiing = I :Ic = traagheidsmoment om horizontale as van de consoleFc = oppervlak van de console, M, en H moeten evenwicht maken met de primairebelasting op de console, waaruit en en de uiteindelijkeverticale momenten en horizontale ringspanningen in de wandvolgen.Het ontwerp en de constructie van dit project is afkomstigvan het Studiebureau der N.V. ENCI onder leiding van de herenir. J. J. J. Crul en C. L. de jonge, ing., terwijl het toezicht op deuitvoering geleid werd door de heer J. F. Roosen, ing.De architectonische verzorging geschiedde door ir. P. Dinge-mans, architect B.N.A., te Utrecht.De berekening van het voorgespannen beton is van het Ingenieurs-bureau I.B.I.S. N.V. te Scheveningen, dat tevens de voor het span-nen en injecteren benodigde apparatuur beschikbaar stelde.Het werk werd uitgevoerd door de N.V. Bouw- en Beton Mij.v/h firma P. Knols te Maastricht.foto's: N.V. ENCI/Maastrichtfoto 10a. enkele verankeringen van gespannen horizontale kabels;foto 10b. het afbranden van de draadeinden;foto 10c. enkele verankeringen na het afbranden dd. 28-3-1960760 Cement 12 (1960) Nr. 9dd. 28-3-1960