?aboratorium voor fage sne/heden met watertoren; i?nks zygeve/ hoofdgebouw foto; Gerrit BurgNieuwbouw ten behoeve van de uitbreiding van deTechnische Hogeschool te Delft (II)*II. DE BETONCONSTRUCTIESdoor ir. W. . is ma, ingenieur Rijksgebouwendienst, afd. ConstructieU.D.C. 727.3(492.614) : 624.012.4T.H. Delft : betonconstructiesLABORATORIUM VOOR AERO- EN HYDRODYNAMICAAlgemeenDe bouw van dit laboratorium is begin 1962 voltooid. Daarmeeis de Technische Hogeschool een in alle opzichten modern enruim opgezet complex rijker geworden.De onderzoekingen die 'm dit gebouw zullen plaats vinden, zijnzeer verschillend van aard. Dit komt tot uiting in de indeling enarchitectuur van het gebouw. Naast de twee vleugels met werk-kamers ca. (hoofdgebouw en voorbouw) bevinden zich het labo-ratorium voor lage snelheden, het laboratorium voor hoge snel-heden met annex de kelder voor berging van de voor het op-wekken van deze snelheden benodigde drukvaten en de torenvoor hydrodynamische proeven.Een uitbreiding van het hoofdgebouw met ??n verdieping ismogelijk. De hal voor het laboratorium voor lage snelheden kanworden verlengd met 18 m.Het werk is uitgevoerd door de Ned. Bouw-Mij Zaandam N.V.FunderingDe fundering bestaat uit 149 Frankipalen met een diameter van52 cm (draagvermogen 100 ton) en 117 Frankipalen met een dia-meter van 47 cm (draagvermogen 80 ton).De palen zijn circa 15 m lang.Maatregelen ter voorkoming van scheuren ten gevolgevan krimp enz.(zie Cement 12 (1960) Nr. 9, blz. 769, inleiding sub b)a. Het is te verwachten dat de proefneming in de laboratoriavoor hoge en lage snelheden trillingen zullen veroorzaken, die* Het eerste deel is verschenen in CemenJ 12 (1960) Nr. 9, blz. 768-776Cement H (I962) Nr. 9hinderlijk zijn bij de onderzoekingen in het overige gedeelte vanhet gebouw. Daarom zijn deze laboratoria los van elkaar en vande rest van het gebouw gehouden (fig. 1-2, blz. 524). Door dezemaatregel is tevens een deel van de gewenste dilatatievoegen inhet gebouw verkregen.De voegen zijn in de kelder -omdat de grondwaterstand circa2 m boven de keldervloer ligt- voorzien van twee rubberendilatatiestrippen (fig. 14, blz. 527).In het hoofdgebouw en de voorbouw, lang resp. 87 en 68 m, washet aanbrengen van een dilatatievoeg vanwege de lengte nood-zakelijk.Omdat de kelder niet aan temperatuursinvloeden bloot staat,is het doorzetten van deze voeg tot in de kelder niet nodig. Welmoeten dan, om de invloed van de krimp zoveel mogelijk te be-perken, gedurende enkele weken stortstroken worden open-gehouden. Het bezwaar van deze stortstroken is de optredendevervuiling. Verder is het niet eenvoudig de stortnaden in dekelderwanden geheel gaaf (en waterdicht) te krijgen.Ten einde deze bezwaren te ontgaan zijn in de kelder toch dila-tatievoegen gemaakt, die voorzien zijn van twee rubberen dila-tatiestrippen. Zowel voor de vermindering van de gevolgen vankrimp als voor het tegengaan van trillingsoverdracht, is zodoendeeenzelfde constructie verkregen.De gevolgde werkwijze heeft het voordeel, dat keldervloer en-wandendirect kunnen worden afgestort tot het midden van elkevoeg, hetgeen het tempo van het werk ten goede komt.In de vloer en de wanden van de kelder onder de hal van hetlaboratorium voor lage snelheden is voor een mogelijke uit-523524breiding van deze kelder een rubberen strip aangebracht. Hier-door behoeft later geen wapening te worden gelast en geen betonte worden weggehakt.De drukvatenkelder, lang 44 m en breed 8,30 m, is los gehoudenvan het laboratorium voor hoge snelheden.b. In het hoofdgebouw en de voorbouw is ??n dilatatievoeg aan-gebracht. Om overbrenging van de windkrachten naar de stijvebetonwanden mogelijk te maken, is ter plaatse van de voegeneen tandconstructie gemaakt (zie Cement 12 (1960) Nr. 9, blz.771, fig. 8 en foto 9).Deze voegen bevinden zich in een veld midden tussen de kolom-men.In het hoofdgebouw, waar de kolommen 1 m binnen de gevelstaan, is de voeg omgezet tot voor de kolom, waar de toch al ge-halveerde stijlen van de geprefabriceerde betonnen gevel-elementen het doorzetten van deze voeg in de gevel mogelijkmaken (zie tevoren genoemd nummer, blz. 771, fig. 8).In de voorbouw, waar de kolommen in de gevel staan en waarstalen ramen zijn toegepast, loopt de voeg nabij de gevel gewoonrecht door.De bevestiging van het stalen raam aan het betonskelet is zo-danig gemaakt, dat horizontale beweging mogelijk blijft.In de vloerranden van het hoofdgebouw zijn op afstanden van3,60 m (kolomafstand) zaagsneden aangebracht (zie fig. 3). Ditis mogelijk, omdat de kolommen 1 m binnen de gevel staan. In devoorbouw is het aanbrengen van zaagsneden in de vloerrandenniet mogelijk (kolommen in de gevel gecombineerd met eenvlakke vloerconstructie). Hier is daarom een zware wapeningaangebracht.d. Het laboratorium voor hoge snelheden is 54 m lang en 14 mbreed. Het dak is samengesteld uit Durisol-platen, 16 cm dik, op-gelegd op stalen spanten en plaatselijk -ter beperking van deconstructiehoogte- op DIR-profielen. Deze staalconstructies zijnopgelegd op een 2 m hoge in het zicht blijvende betonbalk, ge-plaatst op kolommen van 60 x 30 cm2, hart op hart 5 m. Deze ko-lommen hebben hun grootste stijfheid in het gevelvlak.Tussen de kolommen is metselwerk aangebracht.De constructie van het dak is zodanig, dat een vrij bewegen vande betonnen gevelbalk in lengterichting, waarbij scheurvormingten gevolge van krimp en temperatuurswisselingen onvermijde-lijk zou zijn, niet zal kunnen plaats vinden.Het aanbrengen van een dilatatievoeg werd niet wenselijk ge-acht in verband met de tijdens proefnemingen te verwachtengeluidssterkte. Om scheurvorming te vermijden, zijn de gevel-balken voorgespannen. De balken in langsrichting zijn voor-gespannen met 4 rechte kabels van 12 ? 5 mm, die in het betoneen drukspanning van 20 kg/cm2veroorzaken. De balken in detopgevels zijn voorgespannen met 3 parabolische kabels, waar-door ook de optredende buigende momenten nagenoeg geheelzijn geneutraliseerd.De grote stijfheid van de kolommen zal een gedeelte van de voor-spanning in de gevelbalk verloren doen gaan en dwarskrachtenen te grote momenten in deze kolommen opwekken, terwijlbovendien kruip en krimp van het beton deze nog vergroten. Omdit effect te voorkomen, is de gehele betonnen hoed los op dekolommen gelegd door middel van rubberen opleggingen gehuldin neopreen. De kolommen zijn aan de bovenzijde gekoppelddoor in het metselwerk weggewerkte stalen DIN-balken.De hoedconstructie werd in zijn geheel voorgespannen en daarnaopgelegd op de inmiddels gekoppelde kolommen (zie fig. 4-5).Maatregelen ter voorkoming van scheuren ten gevolge vantreks panni ngen(zie Cement 12 (1960) Nr. 9, blz. 770, inleiding sub c). De ronde kolommen van het hoofdgebouw staan 1 m binnen degevel, zodat eventuele scheuren ten gevolge van buigende mo-menten niet aan de buitenlucht worden blootgesteld.b. De kolommen van de voorbouw staan aan de ene zijde in degevel, aan de andere zijde zijn zij opgenomen in de gangwand. Degrote overspanning van de vloer (7,50 m) en de betrekkelijk grotestijfheid van de gevelkolommen, gecombineerd met een plaatse-lijk hoge nuttige belasting, doen buigende momenten in de ko-lommen ontstaan, die grote trekspanningen veroorzaken. Dezekolommen zijn daarom uitgevoerd als pendelkolommen (fig. 6).Zodoende is als het ware een geprefabriceerde scheur gemaakt,die met plastisch voegmateriaal is gevuld.De hal van het laboratorium voor lage snelheden is opgebouwduit vier portalen hart op hart 12 m. Elk portaal heeft drie veldenvan 12 m. Op deze portalen liggen zeven U-vormige goten. Tweevan deze goten zijn eindgoten, waarvan de lengte dus 3 x12 mCement 14 (1962) Nr. 9fig. 3. zaagsneden in vloerrand van het hoofdgebouw, hart op hart3,60 mbedraagt. Op deze goten rusten de sheds. De shed-spantjes zijnop de bouw geprefabriceerd en gesteld voordat de goten warengestort (fig. 2).De twee eindportalen en de eindkolommen van de middenpor-talen zijn aan de buitenlucht blootgesteld.Om ongewenst hoge trekspanningen in de kolomkoppen en inde balken te vermijden, zijn deze balken voorgespannen met be-hulp van 2 resp. 3 Freyssinetkabels van 12 ? 7 mm.Deze kabels hebben een nagenoeg driehoekig verloop, omdat debelasting van de portaaibalken hoofdzakelijk bestaat uit ??npuntlast (oplegdruk van de goot) per veld (foto 10a, blz. 526).De sponning voor de conussen van de kabels is ter beschermingvan de draadeinden gevuld met 7 cm spuitbeton (fig. 7).De goten zijn eveneens voorgespannen. In de middengoten zijn4 kabels van 12 ? 7 mm aangebracht, in de eindgoten 3 kabels van12 ? 7 mm. De kabels hebben een parabolisch verloop. Boven desteunpunten zijn de kabels opgebogen in de opstaande randen vande goot (fig. 8 en 8a en foto 10b, blz. 526).Het asymmetrische profiel van de eindgoten maakt een bijzonderekabelligging noodzakelijk.De draadeinden van de kabels zijn ingestort in de randgoten vande sheds.Bij een dakconstructie is de nuttige belasting (sneeuw) ten op-zichte van het eigen gewicht gering. Door het voorspannen zijnde goten, balken en kolommen onder een nagenoeg centrischedruk gebracht.d. Door tevoren genoemde maatregelen ter vermijding van krimp-scheuren, worden (sub d) de kolommen van het laboratoriumvoor hoge snelheden centrisch gedrukt.Bijzondere constructies en uitvoeringswijzena. HoofdtrappenhuisDe hoofdtrap kon in tegenstelling tot die van het laboratoriumvoor Metaalkunde, niet worden uitgevoerd als vrijdragende trap(uitkraging circa 10 m). Het bordes is daarom plaatselijk vast-gemaakt aan de trappenhuiswanden (fig. 11a en b, blz. 527).b. BekistingVoor de bekisting van de ronde kolommen van het hoofdgebouwzijn, evenals bij het laboratorium voor Metaalkunde, cirkel-vormige triplexmallen toegepast (zie Cement 12 (1960) Nr. 9,blz. 775).c. Kelder laboratorium voor lage snelhedenDe keldervloer en de begane grond van het laboratorium voorlage snelheden zijn berekend als paddestoelvloeren. Voor demomentensom is, in afwijking van de G.B.V.-1950, 0,125 Q/aan-gehouden. In de G.B.V.-1962 i; deze waarde thans voorgeschrevenfig. 7. ter bescherming van de kabeleinden zijn de conussponningengevuld met spuitbetonCement I4 (1962) Nr. 9fig. 4 en 5. oplegconstructie van gevelbalk op kolommen ; rubberenopleggingen gehuld in neopreen; koppeling kolommendoor middel van in het metselwerk weggewerkte stalenprofielenfig. 6. kolommen in de voorbouw uitgevoerd als pendelkolommen525fig. 9. schema voor vloerberekeningfoto 10a. uitvoering van de portaalbalkd. VloerenDe vloeren, uitgezonderd die in het laboratorium voor hoge snel-heden, zijn uitgevoerd als vlakke plaatvloeren.De vloeren van het hoofdgebouw zijn op dezelfde wijze berekendals de vloeren van het laboratorium voor Metaalkunde, dus metbehulp van kolom- en veldstroken (zie te voren genoemd nummer,blz. 775) (ffg. 9).In het eindvoorstel tot wijziging van de G.B.V.-1962, art. 57 lid 7zijn voor de berekening van dit vloertype richtlijnen opgenomen.Dit artikel luidt als volgt:Indien-^ > 1,33, mag de verdeling van de momenten enigszins'xworden gewijzigd. Hiertoe kunnen de volgende richtlijnen wor-den aangehouden.f. In de richting van de grootste overspanning worden de posi-tieve veldmomenten gelijkmatig verdeeld over kolomstrooken middenstrook.Bij de negatieve overgangsmomenten wordt zowel in dekolom- als in de middenstrook een moment 0,34 M1,-gemiddeldgelijkmatig verdeeld. Het resterende moment = M2 -0,68 M1,-gemiddeld wordt gelijkmatig verdeeld toegevoegdover de breedte S.(M1 = negatieve moment op een afstand 2/3 r1 vanaf de kolomasM2 = negatieve moment op een afstand 2/ r3 2 vanaf de kolomasr1 = ?nklemmingsstraal voor de vloerplaatr2 = ?nklemmingsstraal voor de kolomplaat)2. In de richting van de kleinste overspanning stelt men debreedte van de kolomstrook gelijk aan 0,5 lx en de breedtevan de middenstrook gelijk aan ly ? 0,5 lx.De grootte van zowel de positieve als de negatieve momentenwordt bepaald volgens tabel I (veldmoment in de kolomstrook0,57 en in de middenstrook 0,43 maal het maximum positievemoment in het veldmidden; overgangsmoment in de kolom-strook 0,77 en in de middenstrook 0,23 maal het negatievemoment op een afstand van 2/3 van de straal van de kolom uitde kolomas).Voor-^> 2 behoeft in bovengenoemde middenstrook uit-txsluitend verdeelwapening te worden aangebracht.foto 10b. wapening van de gootconstructie foto's: Rice Stipsfig. 12. wapening voor momenten in de richting van de kortste zijdefig. 13. dwarsdoorsnede over de torenfig. 14. voegen in de kelder, voorzien van twee rubberen dilatatie-strippenUit een vergelijking van de uitgevoerde berekening voor devloeren van het laboratorium voor Metaalkunde ( >2 J metdeze nieuwe richtlijnen (Cement 12 (1960) Nr. 9, blz. 775 enfig. 9), blijkt dat:in de richting van de grootste overspanninga. de gelijkmatige verdeling van het veldmoment over dekolom- en middenstrook in overeenstemming is met denieuwe richtlijnen;b. de verdeling van het negatieve overgangsmoment, indiengeen kolomkoppen worden toegepast (M1, = M2), moet zijn34% voor de middenstrook en 66% voor de kolomstrook,hetgeen overeenkomt met de aangehouden verdeling.De breedte S is gelijk aan de dikte van de kolom vermeerderdmet 5 maal de vloerdikte of wel 47 + 5 maal 25 = 172 cm, duspraktisch de breedte van de kolomstrook (180 cm). (Aange-houden was een strookbreedte van 150 cm).in de richting van de kleinste overspanninga. het veldmoment in de kolomstrook moet zijn 0,57 1 1--qpxly of ongeveer rr q/2x/y. De strook was berekend op--q /y, dus ruim voldoende.b. het veldmoment in de middenstrook wordt 0,43 X1 1?r a l\ /y of ongeveer = q /2X /y. Voor het opnemen van ditmoment is de aanwezige verdeelwapening ruim voldoende.het overgangsmoment in de kolomstrook moet zijn0,77 X ^ q l\ ly of ongeveer ^ q l\ /y.De strook was berekend op dit moment.d. het overgangsmoment in de middenstrook wordt0,23 ^ q l\ of ongeveer ^ q /2X .Cement I4 (I962I Nr.?527foto 15. uitvoering watertoren met behulp van een glijdende bekistingfoto : Rice StipsVoor dit moment ?s geen wapening aangebracht. Dit was ookniet nodig, immers =? > 2. Dit moment veroorzaakt in hetlxbeton bij volbelasting trekspanningen van gemiddeld 4 kgf/cm2.De verhouding ^ is voor de vloeren van het hoofdgebouw vanhet laboratorium voor Hydro- en Aerodynamica kleiner, namelijk1,70. Ook hier is voor het overgangsmoment in de middenstrookin de richting van de kleinste overspanning geen wapening aan-gebracht. De trekspanning in het beton is in dit geval gemiddeld5 kgf/cm2. Deze trekspanning moet het beton kunnen opnemen.Veelal zal enige wapening echter wel aanwezig zijn (flg. 12). Dewapening voor het opnemen van het overgangsmoment in derichting van de grootste overspanning zal zich meestal uitstrekkenover een lengte van ongeveer 1/4 van de overspanning, zodatnaast de kolomstrook-wapening in de breedterichting nog ver-deelwapening aanwezig is. Deze wapening was ook hier aanwezigen voldoende om het negatieve moment op te nemen.De uitgevoerde berekening voldoet dus in het algemeen aan derichtlijnen van de G.B.V.-1962.e. WatertorenDe watertoren is vanaf de begane grond gestort met behulp vaneen glijbekisting. Door deze wijze van uitvoering zijn stortnadenvermeden (waterdichtheid) en is een gaaf betonoppervlak ver-kregen (foto 15).De te glijden hoogte was 25 m, waarvoor 112 uren nodig zijn ge-weest. Dit betekent een gemiddelde van 22,3 cm per uur of5,35 m per etmaal.De dwarsdoorsnede van de toren is een open profiel (flg. 13).Tijdens het glijden heeft dit geen moeilijkheden veroorzaakt.De wanddikte bedraagt 20 cm.De aanvoer van het beton en de wapening geschiedde met behulpvan de op het werk aanwezige bouwkraan. Door de kleine afme-tingen van de toren was de aanvoer van deze materialen vanbinnen uit niet mogelijk.Voor het beton is hoogovencement klasse A toegepast.f. WapeningVoor het gehele werk, inclusief de kolommen, is hoogwaardigstaal QRn 40 toegepast, waarmee wederom (zie Cement 12 (1960)Nr. 9, blz. 775), een economisch voordeel is verkregen.g. DrukvatenkelderVoor het maken van de drukvatenkelder, met een aanlegdieptevan 5,00 m onder het maaiveld, was een stalen damwand nodig.Het stempelraam voor deze damwand werd gebruikt om dewapening van de wanden te steunen, zodat deze wapening zonderstekeinden uit de vloer direct over de volle hoogte kon wordenaangebracht.h. GevelelementenDe gevels van het hoofdgebouw zijn samengesteld uit geprefabri-ceerde betonelementen. Aan de fabricage, betondekking, con-structie van het wapeningsnet en het transport zijn wederom dehoogste eisen gesteld.Het transport geschiedde ditmaal per schip./. WinterwerkregelingDe eisen, die golden bij de bouw van het laboratorium voorMetaalkunde waren ook hier gesteld (zie genoemde nummer,blz. 776).Het beton werd geleverd door een betonmortelbedrijf te Delft.Gedurende de winterperiode werd het verwarmd aangevoerd.foto 16. laboratorium voor hoge snelheden met rechts zijgevel von de voorbouw foto: Gerrit Burg528 Cement I4 (I962I Nr. 9