ir.H.A.L.BoonekampBouwcentrum, afd. Metrologie, RotterdamGrote maatvastheidbij bouw windtunnelInleidingWat de bouw van dew indtunnel onder meer onderscheidt van de meeste bouwwerken in Nederlandis, dat in het bestek eisen zijn opgenomen over maatnauw keurigheid. Door de opdrachtgever wareneisen gesteld aan de maatvastheid van de inwendige doorsnede van de windtunnel en aan degladheid van het tunneloppervlak, om verzekerd te zijn van een voldoende ongestoorde luchtstroom.In verband met de gekozen constructie waren er ook door de bouwkundige ontwerpers eisen gesteldaan de maatvastheid van de betonplaten die de tunnelhuid zouden vormen.Vanwege de constructievorm en de omvang van het bouwwerk meenden de bouwpartners dat hetniet eenvoudig zou zijn aan deze maattoleranties te voldoen. Een goede maatbeheersing werd danook noodzakelijk geacht om de risico's van het niet passen van betonnen huidplaten aan de stalenspanten en het niet voldoen aan de gestelde toleranties verantwoord klein te houden. De hierbijgevolgde werkw ijzewordt in dit artikelweergegeven.De bouwmetrologische werkwijzeDe maatbeheersing bij de bouw van de windtunnel is een methodiek welke door de projectgroepbouw metrologie is ontwikkeld. Bouw metrologie pretendeerteen praktische hulpwetenschap voordebouw te Worden. In het kort houdt bouw metrologische methodiek het volgende in:? formulering van maattoleranties voor gebouwafmetingen en voor de aansluitingen tussen bouwde-len;? vaststelling van een maatvoerings- en montageplan;? bepaling van toleranties voor maatvoering, montage en afmetingen van bouwdelen met behulp vanstatistische kansberekeningen;? opstelling van controles om tijdig maatafwijkingen groter dan de vastgestelde toleranties te signale-ren.De methodiek heeft de meeste kans te leiden tot een bevredigende maatbeheersing als alle bij debouw betrokken partijen bereid zijn mee te werken. Pas dan kunnen de afmetingen en bijbehorendetoleranties en de werkmethoden optimaal op elkaar worden afgestemd, dat wilzeggen 'het gewensteresultaat tegen zo laag mogelijke kosten*. Dank zij het goede samenw erkingsverband bij de bouwvan de windtunnelwas het mogelijk op grote schaal bouw metrologie toe te passen.Formulering van de maattoleranties voor het gebouw en voor de aansluitingenDe opdrachtgever eiste de volgende maatnauw keurigheid om verzekerd te zijn van een voldoendeongestoorde luchtstroom;? afstand theoretisch middelpunt tot betonoppervlak: ? 3% met een maximum van ? 30 mm;? oneffenheden op de tunnelwand mogen niet groter zijn dan 4 mm;? de helling van de tunnel mag niet meer afw ijken van de theoretische helling dan 1 op 300.Uit de constructieve verbindingen tussen de platen onderling en tussen de platen en het spant volgende volgende toleranties:? de langsvoeg = 20 ? 8 mm;? de dwarsvoeg = 30 ? 15 mm;? de speling in de bevestiging van de plaat op het spant ? 8 mm.Deze toleranties vormen het programma van eisen voor de maatbeheersing.De maatvoering, de montage en de nauw keurigheid van de prefab-bouwdelen dienen zo op elkaar tezijn afgestemd dat aan deze tolerantieswordt voldaan.De keuze van maatvoerings-en montagemethodeOm de toleranties voor de tunnelplaten, spanten, maatvoering en plaatsing te kunnen vaststellen,moet de montagemethode bekend zijn. Voor de bouw van het circuit zijn verschillende montageme-thoden te gebruiken. Elk van deze methoden zal tot andere toleranties leiden. De juiste montageme-thode is die waarbij de som van de kosten van de montagemethode en de kosten om binnen detoleranties te produceren minimaal is.Op grond van deze gedachtengang is gekozen voor een montage- en maatvoeringsmethodewaarbijCement XXX (1978) nr. 10 447de spanten nauw keurig op hun plaats komen te staan, zodat voor het afhangen van de betonnenhuidplaten niet gemaatvoerd behoeft te worden. De huidplaten kunnen dan ten opzichte van destalen spanten en ten opzichte van elkaarworden gesteld. Het zal duidelijk zijn dat dit alleen mogelijkis als zowel de stalen spanten als de betonnen huidplaten maatvast zijn.De motivering voor deze keuze is dat? de maatvoering van referentievlakken in de tunnel ten behoeve van het afhangen van de huidplateneen tijdrovend karweizou zijn, dat alleen door specialisten uit te voeren is;? uit passingsberekeningen volgde dat de afmetingen van de tunnel binnen de gestelde tolerantiekonden blijven bij deze montagemethode, mits de toleranties voor de huidplaten worden aangehou-den, die aanvankelijk in het bestekw aren vastgelegd,de spanten een nauw keurigheid zouden hebben van ? 5 mm hetgeen door de Hollandsche Con-structiewerkplaatsen was toegezegd;? het nauwelijks extra inspanning vergt de spanten nauwkeurig op hun aangegeven plaats te stellen.Maatvoering voor de plaatsaanduiding van de spantenVoor elk spant is een plaatsaanduiding nodig in drie richtingen. De meest in aanmerking komendeplaatsaanduidingen komen overeen met de symmetrievlakken van het spant, omdat maatafwijkin-gen in de diameter van het spant dan slechts voor de helft van invloed zijn op de maatafwijkingen inde aansluitingen tussen huidplaten en spant.Met een theodoliet zijn de snijpunten van de tunnelassen op de fundering uitgezet en gemarkeerd opeen ingestort roestvast metalen plaatje. Met een optisch lood zijn dan snijpunten op een hulpcon-structie boven aan de betonnen wanden in de bochten gemarkeerd. De dwarsstramienlijnen zijn opde ingestorte haarspelden op de funderingsbalken aangegeven.Ten behoeve van de plaatshoogte is op elke kolom hetzelfde hoogtepeil aangegeven, daar de as vande tunnel in het horizontale vlak moeten liggen.Montage van de spantenDe spanten worden met hun symmetrievlakken gesteld ten opzichte van de door maatvoeringgerealiseerde referentievlakken. Hiertoe worden in de fabriek op de spanten symmetriemarkeringenaangebracht.Montage van de huidplatenVoor het stellen van de platen werden geen referentielijnen aangebracht. Elke plaat werd gesteld tenopzichte van een spant en ten opzichte van reeds gemonteerde platen. Aan de keuze van demontagevolgorde lagen twee criteria ten grondslag:? vermijding van een opeenstapeling van maatafw ijkingen;? de uitvoerbaarheid.De platen w erden als volgt gemonteerd:in langsrichting (fig. 1 )1 e bochtplaten,2e vrije platen,3e normale platen,4e sluitplaten.1Montagevolgorde van de platen in langsrich-ting; 1. bochtplaten, 2. vrije platen, 3. normaleplaten, 4. sluitplaten2Montagevolgorde van de platen in dwarsrich-tingIn dwarsrichting wordt in volgorde gemonteerd als genummerd aangegeven in figuur 2.De normale platenworden als volgt afgesteld. In de richting loodrecht op de tunnelhuidwordt de plaatbij het spant gesteld met behulp van afstandhouders. Het uiteinde van de plaat dat aansluit bij eenreeds gemonteerde plaatwordt zodanig gesteld dat, ter plaatse van de dwarsvoeg, de malzijde vande reeds gemonteerde plaat en de malzijde van de te stellen plaat in ??n vlakliggen. De toelaatbarevoegstap is 4 mm (zie fig. 16).Het beste resultaatwordt verkregen door de plaatzodanig testellen, dat de voegstap links en rechtseven groot en tegengesteld van richting is (fig. 3). Deze manier van stellen kon men bereiken door inde balken die de beide platen tijdelijk met elkaar moeten verbinden, een stelmogelijkheid in tebouwen (fig. 4). Terweerszijden van de langsvoeg werden te grote verschillen met behulp vanknevelsweggewerkt.In langsrichting werd de plaat als volgt gesteld:tussen de platen werd een afstandhouder gehouden dik 15 mm (15 mm = minimale voegbreedte).De plaat werd hiertegen aan geplaatst. Met een vijzelwerd de voeg vergroot tot de afstand van hetCement XXX (1978) nr. 10 448Figuur 3Figuur 4andere uiteinde van de plaat tot de pendelgelijkwas aan de normafstand (fig. 5). Afwijkingen in deplaatlengte kunnen hooguit ??n voeg be?nvloeden.In dwarsrichting worden de platen ten opzichte van de knikken in het spant gesteld. Hiervoor werdeen hulpstuk gemaakt zoals schematisch is aangegeven in figuur 6. Ter plaatse van het spantworden de bodemplaten ten opzichte van de knik in het spant gesteld. Wanneer de bodem uit drieplaten bestaat, wordt de middelste plaat als laatste geplaatst en wel zodanig dat de beide langsvoe-gen even groot zijn [fig. 7). Ter plaatse van de reeds gemonteerde platen op het voorgaande spantworden de platen zodanig gesteld dat de sprongen in de langsvoegen minimaal (< 3 mm) zijn [fig. 8).Nadat de bodem gefixeerd is kan met de montage van de opgaande platen worden begonnen.De eerste onder een helling staande platen worden met behulp van een afstandhouder, dik 20 mm,op de bodemplaten geplaatst. Wordt een stuk tunnel tussen twee opeenvolgende knikken in hetspant opgevuld met drie platen, dan wordt de middelste plaat met een afstandhouder, dik 20 mm, opde voorgaande plaat geplaatst (fig. 9).5Afwijkingen in de plaatlengte kunnen hooguit??n voeg be?nvloedenBepaling van de toleranties van maatvoering,montage en prefab-bouwdelenMet behulp van de w et voor de fouten-voortplanting zijn, uitgaande van de vastgestelde maatvoe-rings- en montagemethode, de toleranties van de tunnel en de aansluitingen tussen de huidplatenonderling en het spant verdeeld over de maatvoering, de stelhandelingen en de prefab-bouwdelen.Dit resulteert in de maattoleranties zoals aangegeven in tabel 1. Alle toleranties zijn zo gedefinieerddat directe controle op de overschrijding van de toleranties mogelijk is.Het is vanzelfsprekend, dat in eerste instantie gestreefd wordt naar afmeting en plaatsing zondermaatafw ijkingen. Nadat de maatvoeringshandeling of stelhandeling is verricht, vindt direct controleplaats. Als de toleranties niet overschreden zijn kan het w erk voortgezet worden.Cement XXX (1978) nr. 10 449Tabel 1 omschrijving van de afmeting tolerantieprefab-platen lengte ? 7breedte ? 3dikte + 5-2dikte aan de randen ?2scheluwte ? 3haaksheid ? 4kromming ? 3afstand schroefhuls tot plaatrand ? 2stalen spant de spantdiameter t.p.v. de pendels ?5maatvoering loodrechte afstand tussen twee opeenvolgende dwarsstramienlijnenaangegeven op de fundatie ? 4hoogtevariatie 1 meter peilen ? 1afstand tussen de twee langshoofdassenhaaksheidafw ijking van de korte hoofdas ten opzichte van de lange? 5hoofdas, zie fig. 10haaksheidafw ijking dwarsstramienlijn ten opzichte van een hoofdas,? 4zie fig. 11 ? 2montage spanten teloodstaan spant ? 3 mmplaats hart spant t.o.v. de stramienlijn ? 3 mmplaats hart spant t.o.v. de tunnelas ? 3 mmplaats hart spant t.o.v. het 1 meterpeil ? 3mmmontage platen de afstand van de zijkant van de plaat tot aan de knik in het spant (fig.12)? 3 mmde voegsprong bijde lange zijde van twee opeenvolgende platen (fig.13)? 3 mmde afstand van de voorkant van de plaat tot aan de pendel (fig. 14) ? 4 mmde voegstap in dwars- en langsvoeg (fig. 15) 4 mmCement XXX (1978) nr. 10 450ControleHoew el er fabricage- en montagemethoden ontw ikkeld zijn waarmee een maatnauwkeurigheidbehaald kan worden overeenkomend met de gestelde toleranties, is het nodig controles af tespreken. Door menselijkfalen is de kans aanwezig dat er maatafwijkingen zullen optreden, met eengrootte die niet overeenkomt met die behorende bij het betreffende proces. Zo is de nauwkeurigheidvan het uitzetten meteen meetbandop30 m ? 6 mm. E?n menselijke vergissing, zoals een cijfer opzijn kop aflezen, en er ontstaat een veel grotere afw ijking.Dergelijke maatafwijkingen zouden bij de bouw van deze windtunnel tot grote aanpassingsschadeleiden. Er is dan ook een uitgebreid controleplan opgesteld. Hierin zijn te onderscheiden de controleop de? spantafmetingen;? huidplaatafmetingen;? maatvoering van de aslijnen en de dwarsreferentielijnen;? plaats van de spanten.Daar er vrijwel geen sprake was van een seriematige produktie, zowel de spanten als de huidplatenhadden telkens weer andere maten, kon niet volstaan worden met een steekproefsgewijze controle.Elk element diende ten minste op zijn belangrijkste pasmaten te worden gecontroleerd.Controle spantenNa het verzinken van de onderdelen werden de spanten zo mogelijk eerst in een horizontaal vlakgemonteerd. De afmetingen van de spantenwerden nagemeten ter plaatse van de pendels waaraande huidplaten w orden bevestigd.Controle platenDirect na het lossen van een plaatwerd deze nagemeten. Op het tasveld namelijk is een plaat voorcontrolemetingen onbereikbaar. De belangrijkste te controleren maten waren:? plaatbreedte;? plaatlengte van buitenkant haarspeld tot buitenkant haarspeld;? plaatlengte gemeten over het beton;? plaats van de schroefhulzen ten behoeve van de pendels.De metingen werden genoteerd op controleformulieren. De controle werd door de HIBE uitgevoerd.De hoofdaannemer kreeg afschriften van deze meetfotmulieren.Controle as- en dwarsreferentielijnenDe controle op de maatvoering is beperkt gebleven tot het opmeten van die maatvoeringsmarkerin-gen ten opzichte waarvan de spanten geplaatstwerden.De hoofdassen van de tunnelwerden gecontroleerd op het loodrecht op elkaar staan.De loodrechte afstanden van de dwarsreferentielijnenwerden nagemeten en ookhet loodrechtstaanvan de dwarsreferentielijnen op de hoofdas.In tabel 2 is een gedeeltelijk resultaat van de nametingen gepresenteerd.Controle van de plaatsnauwkeurigheid van de spanten? Centrering in de hoofdas.De theodoliet is in de tunnelas opgesteld (boven snijpunt van de assen). De vizierlijn valt samen methet verticale vlak door de tunnelas. De aangebrachte merktekens op de onderregel en bovenregel,aangevend het verticale symmetrievlakvan het spant, mogen niet meer dan ? 3 mm afwijken van devizierlijn; om dit gemakkelijk te constateren wordt deze tolerantiegrens op het spant aangegeven.Deze controlemeting wordt uitgevoerd in de normale en doorgeslagen kijkerstand.Cement XXX (1978) nr. 10 451Tabel 2Figuur 19dwarsstramiennr:afstandbinnenzijdecircuitafw ijking afstandbuitenzijdecircuitafwijking onhaaksheidt.o.v.hoofdas32 _ _33 4999 -1 5000 0 +234 6001 +1 6001 +1 +135 6001 +1 6001 +1 +136 6003 +3 6000 0 +137 - 6001 + 1 +33839 - 6003 +340 - 3100 041 5725 0 5723 -2 -142 4725 0 4723 -2 +143 _ 7002 +2 +344De grootte en het teken van de onhaaksheid zijn gedefinieerd als in het hiernaast staande figuurtje isaangegeven (fig. 16).? Centrering spant in de dwarsstramienlijn.1. Over de beide markeringen van een dwarsstramienlijn w ordt een draad gespannen. Deze lijn w ordttot ?25 m buiten de funderingsbalk verlengd en bij voorbeeld gemarkeerd met een piket (. 17).2. Aan het spant worden 4 maatlatjes bevestigdwaarop een markering staat aangegeven, die overeen-komt met 500 mm vanuit het hartvlak van het spant (fig. 18).Ten opzichte van deze markering is het tolerantiegebied aangegeven.3. De theodoliet w ordt gecentreerd boven de markering zoals onder 1. is omschreven. Vervolgenswordt de theodoliet gericht op de dichtstbijzijnde dwarsstramienlijnmarkering (. 19).De kijker wordt gericht op het latje aan het dichtstbijzijnde spantbeen. Deze handelingwordt herhaaldin doorgeslagen kijkerstand. Het gemiddelde van de beide vizierlijnen moet binnen het tolerantiege-bied liggen.4. De procedure (3)wordt herhaald voor het achterste spantbeen.5. Voor het teloodstellen van het spantwordt de kijker gericht op de onderste maatlat. Vervolgenswordtde kijker op de bovenste maatlat gericht. Deze handelingen worden herhaald in doorgeslagenkijkerstand. Het gemiddelde van de vizierlijnen moet op de bovenste maatlat binnen het tolerantie-gebied liggen.? Controle op de plaatshoogte van het spant.Aan het spant wordt een meetband bevestigd waarvan het nulpunt overeenkomt met het horizontalesymmetrievlak(valt samen met het vlaktussen beidespanthelften). De meetbandwordt afgelezen bijhet ??n meterpeil op de kolom. De plaatshoogte-afw ijkingen ten opzichte van het ??n meterpeilmoeten kleiner zijn dan ? 3 mm.Het resultaatDe montage van de platen is probleemloos verlopen. Bijgaande foto's geven enigermate een indrukvan de behaalde nauwkeurigheid. De tolerantie (? 8 mm) in de langsvoegen is nergens overschre-den, hetgeen bij een bouwwerkvan deze omvang een prestatie genoemd mag worden. Het bereikenvan deze grote maatvastheid was zeker geen gemakkelijke opgave, vooral de fabricage van degeprefabriceerde spanten en huidplatenwas een moeilijke opgave. In defabricageprocessenwarenCement XXX (1978) nr. 10 452Twee opnamen tijdens de montageeen groot aantalcontroles ingebouwd om maar voldoende zekerheid te verkrijgen de gewenstenauw keurigheid te bereiken.Alleen al het aangeven van een betrouwbare controlemeting kan puzzels opleveren. Zo bleek uit eengeodetische analyse van de meetopzet dat een directe vergelijking van de meetresultaten met destreefmaten onvoldoende informatie gaf over de vorm van de malbodems. Uit dezelfde analysevolgde dat de interpretatie van een functie van meetresultaten een betere toetswas.Het toepassen van de bouw metrologische methodiek heeft zeker tot de bereikte maatvastheidbijgedragen. Vooral door de nauwkeurigheidseisen te formuleren en de consequentie aan te gevenvan fabricage, maatvoerings- en montagemethoden op de te bereiken nauw keurigheid. Hierdoorwerd de maatbeheersing bespreekbaar.Het spreekt voor zich dat alleen het toepassen van genoemde methodiek niet voldoende is. Heteindresultaat is dan ook vooral te danken aan de bereidheid van het personeel op de bouwplaats enin de fabrieken om dit bouwwerk in alle opzichten te doen slagen.Hef windtunnelcomplex tndens de uitvoeringLiteratuurRapport passingsanalyse en maatbeheersing windtunnel (Bouwcentrum - Bouw metrologie)Bouw en met elementen - SBR publikatie B9-5.Programma voor analyse (ontwerp en controle) van meetopzetten en meetmethoden (Bouwcentrum- Bouw metrologie)Cement XXX {1978) nr. 10 453