ir.F.F.M.de GraafRijkswaterstaat, directie Sluizen en Stuwening.H.H.van SchaikDosbouw/Rijkswaterstaat, directie Sluizenen StuwenCement XXXI (1979) nr. 12Ontwerpcriteria en berekeningbetonconstructieAlgemeenDe vereiste levensduur van de stormvloedkering is 200 jaar. Voor een betonconstructie, zeker inhet agressieve milieu van de Oostersehelde, is dit een zware eis. De ervaring ontbreekt, terwijlcontrole en onderhoud schier onmogelijk zijn.Vitale delen van de pijler bevinden zich immers diep onder water en zijn bovendien ingepakt ineen ca. 10 m dikke laag stortsteen. Daar duurzaamheid in belangrijke mate samenhangt metscheurvorming en corrosie, is het ontwerp er op gericht een zo veel mogelijk scheurvrijeconstructie te verwezenlijken. Het ligt derhalve voorde hand uit te gaan van een voorgespannenbetonconstructie. Toepassing van een redelijke huidwapening zorgt voor een verdeling van descheuren, die uiteindelijk toch niet geheel te vermijden zijn. Andere corrosie beperkendemaatregelen zijn onder meer:? extra betondekking op huidwapening;? ligging voorspankabels met zoveel mogelijk betondekking;? elektrische isolatie van stalen onderdelen die zich aan de buitenzijde bevinden.Als richtlijn voor deontwerpcriteria hebben de voorschriften beton VB '74 gediend. Daar waarhet bijzondere karakter van de constructie dit vereist, is afgeweken van deze voorschriften. Tenaanzien van een aantal onderwerpen uit de VB 74 hebben, sinds het verschijnen ervan,belangrijke ontwikkelingen plaatsgevonden, waarvan de resultaten in het ontwerp verwerkt zijn.Deze onderwerpen betreffen onder meer dwarskracht en scheurvorming en zijn in samen-werking met TNO-IBBC vastgesteld.OntwerpbelastingenIn het kort zal ingegaan worden op het vaststellen van de hydraulische belastingen diegehanteerd worden in de grenstoestanden metbetrekking tot het gebruik en met betrekking totbezwijken. De richtlijnen van de Deltacommissie voor het ontwerpen van primaire zeeweringenvoorzien in een 'ontwerppeil'. Ditontwerppeil is een hoogwaterstand met een overschrijdings-frequentie van 2,5 x 10-4/jaar. Voor de onderhavige stormvloedkering is dit vertaald in eenbelasting veroorzaakt door golven en verval, ook met een overschrijdi.ngsfrequentie van2,5 x 10-4/jaar.Bij deze zogenaamde 'extreme' belasting'Oe' dient nog 'volledige' veiligheid aanwezig te zijn enmag dus de constructie nog niet bezwijken. De betonconstructies van de pijlerdam wordenontworpen volgens de semi-probabilistische methode waarbij voor de grenstoestand met be-trekking tot bezwijken geldt:Ys (Ogk + Ork + Oqk) = RkYmOk karakteristieke belastingRk karakteristieke sterkteYs 1,4 'belasting- en schematiseringsfactor'Ym 1,2 'materiaalfactor'Daar de constructie bij de extreme belasting Oe nog niet bezwijken mag, is de volgende eisgeformuleerd:Ys (Oe) = RkYmYs = 1,2 .Met andere woorden: het in de .oorspronkelijke factor Ys = 1,4 opgenomen aandeel vooroverbelasting is ge?limineerd, daar reeds gerekend wordt met een extreme belasting. De'materiaalfactor' Ym = 1,2 en de factor voor 'schematisering' Ys = 1,2 zijn gehandhaafd.De gebruiksbelasting Ok is nu:Ok = Oe1,2De extreme belasting heeft een overschrijdingsfrequentie van 2,5x10-4/jaar ofwel 5% in delevensduur van 200 jaar. De karakteristieke belasting heeft een overschrijdingsfrequentie vanca. 10-2/jaar, ofwel 2x in de levensduur van 200 jaar.5702Hoofdspanningen tijdens eindfaseGebruiksgrenstoestand ten aanzien van scheurvormingTijdens de bouwfase in de bouwput:beperkte kans op vorming van grote scheuren;optredende scheuren> 0,15 mm injecteren.Tijdens de eindfase:incidentele scheurwijdte < 0,3 mm;blijvende scheurwijdte < 0,2 mmoBepaling scheurwijdte. Voor berekeningen met opgelegde krachten en wapening met eendiameter> 0 25 mm wordt de optredende maximale scheurwijdte ten gevolge van trek en ofbuiging als volgt bepaald:Wmax = (100 + 0,08 (2c + 0)b oa 10-5 mmomet (2c + 0) ~ 0,5 hl en c "" 25 mm en 0 ;;;. 28 mmHierin isWmax == maximale scheurwijdte in mmc = betondekking op hoofdwapening in mmo = staafdiameter in mmb == onderlinge staafafstand hart-op-hart in mmOa = staalspanning in de scheur in N/mm2hl =dikte van het betonelement in mmVoor diameters ~ 0 25 mm is bij de bepaling van de scheurwijdte uitgegaan van het concept vande CEB-FIP Model Code.HoofdgrenstoestandenHierna zullen in het kort die hoofdgrenstoestanden die afwijken van de VB '74 worden weer-gegeven.Gebruiksgrenstoestand ten aanzien van hoofdspanningenDe toelaatbare gecombineerde hoofdtrek- en hoofddrukspanningen, optredend onderkarak-teristieke belastingen, zijn in de figuren 1 en 2 voor bouwfase en eindfase weergegeven.01 en 02 zijn de toelaatbare hoofdtrek-, resp. hoofddrukspanningen.Vermelde toelaatbare hoofdspanningen zijn als richtlijn gehanteerd bij de verwerking van degebruikelijke belastingen ten gevolge van eigen gewicht, rustende en veranderlijke belastingen.Het doel hierbij is een zo veel mogelijke scheurvrije constructie in de definitieve fase teverkrijgen.Bijzondere invloedenBij de verwerking van bijzondere invloeden, zoals hydratatiewarmte, krimpen temperatuur-verschillen, is echter van genoemde toelaatbare hoofdtrekspanning afgeweken en is een zekerekans op scheurvorming geaccepteerd.Uitgangspunten hierbij zijn:economisch gebruik van voorspanning en wapening;beperkte scheurvorming in de eindfase;kans op grotere scheurvorming alleen in de bouwfase accepteren, waarinjeeteren van scheurenmogelijk is.In dit verband zijn tijdens de bouw de volgende bijzondere maatregelen genomen:? koeling van wanden, dek en schacht;? thermische isolatie van de vloer gedurende een periode die direct na het storten begint eneindigt nadat ca. 70% van de druksterkte bereikt is;? een deel van de voorspanning zo spoedig mogelijk na het storten aanbrengen.0.450.0251Hoofdspanningen tijdens bouwfaseBezwijkgrenstoestand ten aanzien van dwarskrachtUit door TNO-IBBC verricht onderzoek naar de dwarskrachtcapaciteit van betonconstructieszijn rekenregels voor dwarskracht afgeleid, die afwijken van de VB '74.Indien 1:d < 1:1.1 resp. 1:1.2 dan behoeft geen dwarskrachtwapening toegepast te worden.Bepaling 1:1.1 en 1:1.2. Bij:0,15%