? agrarische bouw ? constructief ontwerp ? prefabricagedr.ir.drs.C.R.Braam, IMAG-DLO, WageningenMestvan melkveewordt merendeels in de vorm van drijfmest opgeslagen in (veelal beton-nen) mestkelders die zich onder de stal bevinden. Na afloop van de stalperiode wordt demest aangewend op het land. Tijdens destalperiodemoetde mest doorregelmatig mixenverpompbaarworden gehouden. Om het rondpompen mogelijk te maken staan meerderemestkanalen van een kelder met elkaar in verbinding via wandopeningen. De betonvloerboven de mestopslagwordt ter plaatse van de wandopening ondersteund door een gepre-fabriceerde betonnen onderslagbalk.ONDERSLAGBALKENVOORMESTOPSLAGENUNIFORME REKENMETHODE VOOR DE BETONWARENINDUSTRIEUit een onderzoek [1] bleek dat de beton-warenindustrie rekenwaarden voormomen-ten en dwarskrachten in deze balken han-teerde die onderling sterk verschilden. Dieverschillen werden vooral veroorzaakt dooronderscheid in de schematisering van debelastingafdracht en in het gehanteerdeaantal belastingcombinaties. De verschillenkonden ertoe leiden dat de bezw?kveiligheidter discussie kwam te staan.Daaromis een uniforme rekenmethodevoorhetbepalen van de krachten in de balken op-gesteld en uitgewerkt.MestcirculatieDe Nederlandse rundveehouder? huisvestop ruim 36 000 bedr?ven circa 1,7 miljoenstuks melkvee [2]. Ruim 90% van deze die-ren wordt gehouden in ligboxenstallen, waarz? beschikken over lig- (dichte betonvloermet rubber mat) en loopgedeelten (beton-roosters) (fig. la). Het kuilvoer voor de die-ren (o.a. gras, ma?s) wordt aangevoerd viade voergang en aan het voerhek verdeeld.De door de dieren geproduceerde mest valtdoor de roosterspleten in een mestkelder.Als de opslagcapaciteit in de kelder ontoe-reikend is, kan worden overgepompt naareen buiten de stal gelegen opslag, b?voor"beeld een foliebassin, mestzak, boven-grondse silo of naar een mestkelder ondereen voertuigenberging of kuilvoerplaat.Hetgrootste gedeelte (circa 75% [3]) van deopslag vindt plaats in de kelder onder destalvloer. De mestopslagcapaciteitonder destal is sterk afhankel?k van de mate van on"derkeldering: figUUr lb toont opslag onderde ligboxen en onder de roostervloer, maaraangegeven is dat ook onder de voergangopslag kan plaatsvinden. Dekelderdiepte isin deprakt?k veelal beperkt tot 2 m, de ka-naalbreedtetotcirca3m. ~CD Plattegrond van een rundveestal voor 90 stuks melkvee (a)Dwarsdoorsnede van de stal (b); mogelijke onderkeldering van devoergang is dooronderbroken lijnen aangegeven. Afmetingen in m? Een stalhelft uit figuur 1 met twee mixcircuits. Mixrichtingen po-sities onderslagbalken aangegevenonderslagbalkbCEMENT1998j37.6 +p2.4 +pP=Q~1.75-P2ll,.~ ""'--1~="-----------....,,=~mixer19??__.:::ag...r:..::a;.:.;ri.:::s.:::ch;.:.;e~b.:::ou=-W;.:.;_~..........,.J. constructief ontwerp ? prefabricageRundveemestbevat circa 7 ? 9% drogestofen is goed verpompbaar. Tijdens opslagtreedt echterontmenging op. Om de mesttehomogeniseren wordt deze regelmatig rond"gepompt. Hiertoe moet een zogenoemdmixcircuitworden gevormd door kanalen vande mestkelder. Figuur 2 geeft een voorbeeldmet twee circuits voor een staldeel aan ??nzijde van de voergang uitfiguur 1. De kelder"wanden zijn plaatselijk onderbroken: ener"zijds om een mixcireuittevormen, anderzijdsom de belasting op de kelderwanden te re-duceren.Voor hetvormen van circuits is de opening inde middelste langswand uit figuur 2 niet no-dig. Maar als deze opening niet aanwezig is,kan bij het leegpompen van de mestkelderhet ene kelderdeel noggevuld zijn, terwijl hetandere kelderdeel al is geleegd. Daarmeemoet rekening worden gehouden bij het di-mensioneren van de kelderwand. Is dewandopening wel aanwezig, dan is het ver-schil in mestniveau 0,7 m [4]. Dat is het ni-veauverschil dat ontstaat door opstuwingtij-dens het rondpompen.Een mogelijke plaatsing van onderslagbal-ken boven de wandopeningen is ook in fi-guur 2 aangegeven.Belastingen op de onderslagbalkenDe stalvloer is plaatselijk opgelegd op on"derslagbalken (fig. 2).ln deze figuur is daar-bij sprake van betonroosters of een dichtebetonvloer, die alleen wordt belast door die-ren. Wordtechter ook de voergang onderkel-derd, dan moeten de belastingen doorvoer"tuigen worden toegevoegd. Dan treedt decomplicatie op, dat de as van een onder-slagbalk zich zowel evenwijdig aan als lood"recht op de voertuigas(sen) kan bevinden.In figuur2 kunnen namelijkonderslagbalken90? worden gedraaid, mits daarmee reke"ning wordt gehouden bij het schematiserenvan de belastingafdracht door de stalvloer.Bij bepaalde mestopslagen buiten de stalmoet tevens worden gerekend met voertui"gen in kipstand. Dit kan bijvoorbeeld optre-den bij het lossen van een voertuig op de be-tonvloer van een onderkelderde kuilvoer"plaats.Permanente belastingenVoor het eigen gewicht van de onderslagbal"ken is 2kN/m aangehouden; onafhankelijkvan de lengte en belastingsituatie.De belasting door de betonvloer is afhanke"lijk van het vloertype:? roostervloer alleen belast door dieren envloerdelen van de ligplaatsen: 3 kN/m2;? berijdbare roostervloerelementen:4 kN/m2;? ter plaatse gestorte berijdbare betonvloer:6 kN/m2.Veranderlijke belastingenDe belasting door de dieren is 5 kN/m2? Demogelijke belastingen door voertuigen zijnweergegeven in tabel 1 [4]. De dynamischebelastingsfactor is gebaseerd op een voer"tuigsnelheid van 15 km/ho Een as geefttweewieHasten, hart"op"hart 2 m en meteen wiel"prent van 300 x 400 mmoUitgangspunten van de berekeningenDe lengte van de onderslagbalken is in deberekeningen gevarieerd van 2,0 tot 3,5 m.Aangenomen is dat de theoretische over-spanning gelijk is aan de balklengte minus0,15 m. Dit vanwege een veronderstelde op-leglengte van 0,15 m aan ieder balkeinde.Figuur 3 toont het gebruikte schema: driekelderwanden, waarvan de middelste meteen wandopening. De vloerdelen rusten opde wanden en de onderslagbalk. Devloeroverspanning Iv is 3 m (roostervloer) of3,5 m (dichte vloer).In figuur 3 is de situatie geschetst van eenbelasting door eendrie"assig voertuig metasafstanden van 1,2 m. In deze situatiewordt het maximale buigend moment in deonderslagbalk gevonden dOOfde ene rij wiel"prenten in het midden van de balkoverspan"ning te plaatsen en de middelste as te latensamenvallen metde asvan de balk (e= 0).De berekeningen zijn uitgevoerd voor allevoertuiglasten uittabel1, waarbij de voertui-gassen zowel evenwijdig aan als loodrechtop de balkas waren gesitueerd. Het maatge"vende buigend moment en dwarskracht zijngezocht. Ook is uitgegaan van de situatiewaarbij alleen sprake was van een gelijkma"tig verdeelde belasting door de dieren.Zowel stallen als kuilvoerplaatsen behorentot veiligheidsklasse 1 [4] en hebben eenreferentieperiode van twintig jaar [5]. Voorde permanente en veranderlijke belastingenis daarom een belastingsfactor 1,2 aange"houden [6]. Voor de kelderwanden, de on"derslagbalk en de onderzijde van de beton"vloer en/of betonroosters, moet worden uit"gegaan van milieuklasse 5d.Gelet op de referentieperiode van twintigjaar, is aangehouden dat de bij balken mini"maal vereiste betondekking van 35 mm [7]rekentechnisch mag worden vermenigvul-digd met de wortel uit het quoti?ntvan de re-? Schema gebruikt bij de belastingafdracht. Rijrichting voertuigstaat loodrecht op as onderslagbalkTabel 1In de berekeningen verwerkte voertuiglasten [4]20- kelderwond-=ffi-2000t--40W - --9- I f..-4-j~~~o,~,:-?- kelderwand---D- as -GI-1/2afdruk1 1/2 I 1fI I....... kelderwandCEMENT1998/3ferentieperiode (twintig jaar) en de in hetvoorschrift gehanteerde referentieperiodevan vijftig jaar (= 0,63). Eenzelfde aanpakis eerder gevolgd bij de stormvloedkering inde Nieuwe Waterweg, een constructie meteen referentieperiode van tweehonderdjaar[8]. Benadrukt wordt dat deze rekentechni-sche reductie van de vereiste betondekkingalleen is toegestaan bij het controleren vande scheurwijdte; de toegepaste dekkingmoet minstens gelijk zijn aan 35 mmoTabel 2Rekenwaarden van buigende momenten en dwarskrachten@ Kelderwanden met sparingen voor de te plaatsen geprefabriceerde onderslagbalken?8. Walraven,J.C., C. van derVeen, VerificatieOntwerpfilosofie Scharnierfundatie. TUDelft, Sectie Betonconstructies, 1993.Literatuur1. Braam, C.R. (red.), Richtlijnen betonnenonderslagbalken voor vloerconstructies bo-ven mestopslagen. RBOB 1997. Nota P97-07, IMAG-DW, maart 1997.2. Landbouwcijfers. LEI-DLO j CBS, DenHaag j Voorburg, mei 1997.3. Fr?nay, J.w., G.Chr.Bouquet, Ondergrond-se betonnen opslagsystemen voor meng-mest. IMAG-DLO rapport 92-14 j CUH rap-port 164, 1993.4. NEN 6700, Technische grondslagen voorbouwconstructies TGB 1990 -Algemene ba-siseisen. NNI, Delft, 1991.5. Fr?nay, J.w., J.H. van Ooijen (red.), Hand-leiding Bouwtechnische Richtlijnen Mest-bassins (HBRM, 2e druk).IMAG-DLOrapport91-10 j CUR rapport 91-13,1993.6. NEN 6702, Technische grondslagen voorbouwconstructies TGB 1990 - Belastingenen vervormingen. NNI, Delft, 1991.7. NEN 6720, Technische grondslagen voorbouwconstructies TGB 1990 - Voorschriftenbeton. Constructieve eisen en rekenmetho-den (VBC 1995). NNI, Delft.ConclusieHet onderzoek heeft geresulteerd in eenrichtlijn met een duidelijke scheiding van deonderslagbalken in de categorie?n 'berijd-baar' en 'beloopbaar'. De momenten endwarskrachten zijn door de betonwarenin-dustrie gebruikt om hun producten te con"troleren en, indien nodig, aan te passen. Metingangvan 1januari 1998 zijn de onderslag-balken die voldoen aan de richtlijn op demarkt; in bestekken van het Bouwadviesbu"reau van De Landbouwvoorlichting wordtverwezen naar de richtlijn.OpleggingenIn de praktijk worden onderslagbalken opge-legd op een specielaag. Uit berekeningen isgebleken datbij debeloopbare constructieseen opleglengte van 100 mm volstaat bij bal-ken met een lengte tot 2,5 m; bij groterelengten moet de opleglengte minstens 125mm zijn.Bij de berijdbare constructies bleekeen spe-cielaag nietaltijd te voldoen. Om onduidelijk-heden in de praktijk te voorkomen is aanbe-volen dan altijd gebruik te maken van eenrubber oplegblok (breedte en lengte 135mm, dikte 4 mm).Buigende momenten en dwarskrachtenTabel 2 bevat de rekenwaarden voorde bui-gende momenten en dwarskrachten. Onder-scheid is gemaakt tussen 'beloopbare' en'berijdbare' constructies.Dit onderscheid is eenvoudig te maken: zo-dra een onderslagbalk wordt belast dooreen vloerdeel waarop een wiellast kan wor-den uitgeoefend, is sprake van een 'berijd-bare' constructie. Dat betekent in de praktijkdat alle onderslagbalken toegepast onderkuilvoerplaten in de categorie 'berijdbaar'vallen. Een onderslagbalk onder destalvloeris 'berijdbaar' zodra een vloerdeel van devoergang op de onderslagbalk rust.Uitde tabel blijkt datde krachten bij berijdba-re constructies circa driemaal groterzijn danbijbeloopbare constructies.CEMENT1998j3 21