Ontwikkeling en toepassing van hetvoorgespannen beton in de Sowjet-Uniedoor ir J. J. B. J. J. BouvyZoals een ieder, die zich interesseert voor de ontwikkeling van de modernebetontechniekin de verschillende landen, kon verwachten, is ook in de Sovjet-Unie, vooral in de jaren na de oorlog, het voorgespannen beton steedsmeer in toepassing gekomen; men heeft ook aldaar de nodige theoretischestudies verricht, uitgebreide proefnemingen uitgevoerd en bepaalde voor-span-systemen ontwikkeld, zowel voor het spannen van prefab-betonele-menten als voor het voorspannen ?p de bouwplaats zelf, terwijl belangrijkeen interessante bouwwerken met behulp van deze moderne techniek zijnverwezenlijkt.Omdat hierover tot nu toe in Nederland nog niets bekend was, terwijl hetvoor de hand lag, dat in de Sovjet-Unie bij deze ontwikkeling veelal anderewegen waren ingeslagen dan in die landen, welker technische prestatiesbevruchtend hebben gewerkt op de Nederlandse techniek op dit gebied,was het interessant hierover iets te weten te komen en vervolgens te publi-ceren. Zo is het de schrijver gelukt een aantal publicaties op dit terrein inhanden te krijgen, waaruit hetgeen thans volgt is geput. Helaas kondenslechts gegevens worden verzameld tot 1951, zodat vooralsnog over deongetwijfeld interessante ontwikkeling na 1951 nog niets kan worden mede-gedeeld. Gehoopt wordt dat een volgend maal de gelegenheid daartoekan worden geboden.Ontwikkeling en toepassing v??r en tijdens de oorlogVoor zover uit de ter beschikking staande litteratuur valt af teleiden, is voor het eerst, hoewel op nog zeer beperkte schaal, devoorspanningsgedachte in de Sovjet-Unie toegepast bij het aan-spannen van de trekstangen van een aantal boogspanten bij debouw van een automobiethal te Moskou in 1928/1929, terwijl W. W.Michailow in 1933 in Tiflis uitgebreide proeven heeft genomenin het Wetenschappelijk Onderzoekingslaboratorium voor hetBouwwezen, met betrekking tot het voorspannen van geslingerdbeton, waarna deze techniek is gebruikt bij de vervaardiging vanbovenleidingpalen ten behoeve van de spoorwegelectrificatie.In 1933 hield men zich derhalve in de Sovjet-Unie reeds bezig metproblemen en toepassingen analoog aan die, welke in 1945 inFrankrijk, in 1947/1949 in Nederland, en momenteel in Duitslandde aandacht vragen.Ook voor voorgespannen betonbuizen bestond in de Sovjet-Unieal vroeg belangstelling. In de jaren 1934 tot 1937 werden teMoskou in het Instituut voor Verkeersingenieurs onder leidingvan I. G. Iwanow-Djatlow uitgebreide proeven genomen, waar-bij de spiraalwapening van de buizen door een electrische ver-warming van de draad bij het opwinden werd voorgespannen,terwijl het beton van de kernbuis geslingerd en het beton van dedeklaag opgespoten werd; een ontwikkeling parallel aan die vanRumi in Tsjecho-Slowakije en Z?blin in Duitsland.Het snarenbeton heeft eveneens in de Sovjet-Unie belangstellingontmoet en toepassing gevonden, in dit geval analoog aan de ont-wikkeling in Duitsland, alwaar E. Hoyer hiermee in de oorlogs-jaren zoveel succes heeft gehad, waarna een sterke teruggangviel waar te nemen. In de Sovjet-Unie komen op dit specialeterrein de namen van P. L. Pasternak en S. E. Fraifeld naarvoren, terwijl in 1940/1941 een speciale snarenbeton-afdeling werdingericht in de betonfabriek van het toenmalige Volkscommissa-riaat voor het Bouwwezen.Daarnaast heeft de reeds eerder genoemde W. W. Michailow in1941 een proc?d? ontwikkeld voor het voorspannen van beton-elementen, hetwelk merkwaardig veel overeenstemming vertoontmet een systeem, dat tegen het einde van de oorlog door Hoyerin zijn fabriek te Gennevilliers, nabij Parijs, op behoorlijke schaalin toepassing werd gebracht voor de vervaardiging van grote doos-vormige betonnen elementen, bestemd voor de snelle bouw vanbarakken en woningen, waarbij hem de te verwachten grote be-hoefte aan woningen, direct na de oorlog, voor de geest zweefde.Evenals dat bij het systeem van Hoyer het geval was, bestaat de wa-pening ook bij het proc?d? van Michailow uit een enkele door-lopende draad, die van een haspel wordt afgewikkeld en ondervoorspanning op een ronddraaiende mal wordt opgewonden.Werkte Hoyer, zoals trouwens steeds bij al zijn toepassingen,met een zeer dunne draad, Michailow gebruikt iets dikkeredraden tot 6 mm diameter, welke bij het opwikkelen over in demal stevig bevestigde stukjes buis worden geleid, terwijl de span-kracht in de draad met behulp van een gewicht wordt gereguleerd(zie tek. 1 en 2). De stukjes buis blijven in het beton achter, enbrengen, in samenwerking met de aanhechting tussen de staal-draad en het beton, de vporspankracht op het beton over.Door een oordeelkundige plaatsing van de stukjes buis in de mal-wand, kan de draad een geknikte vorm verkrijgen, zodat nietalleen balkjes en platen, maar ook eenvoudige kleine vakwerkenen tralieliggers kunnen worden vervaardigd. Natuurlijk moetende wanden van de te gebruiken mallen behoorlijk stijf worden ge-construeerd, teneinde de momenten, ontstaan door het veelalexcentrisch aangrijpen van de spankrachten in de draden, tekunnen opnemen zonder daarbij merkbare vervormingen teondergaan.Bovendien wordt de mal daartoe met stevige bouten in elkaargezet (tek. 2), terwijl de mal na het opwinden verder gecomple-teerd kan worden met spanningsloze wanden.Dit systeem beperkt zich natuurlijk tot seriefabricage van betrek-kelijk kleine elementen, omdat grote mallen te zwaar en te on-handelbaar worden bij het rondwentelen, en de constructie van demal te ingewikkeld is voor kleinere series.Naast deze practische toepassingen is op theoretisch terrein baan-brekend werk verricht door:A. E. Schejkin, die publicaties het licht deed zien over breuk-theorie?n en de krimp en het kruipen/van het beton,A. A. Gwosdjew, die een studie heeft uitgegeven over de aan-hechting tussen staal en beton en1. E. Skrjabin, die de statische berekening heeft verduidelijkt.324 Cement 6 (1954) Nr 19-20ek. 2. doorsnede over een mal bij het systeem Michailowtek. I. principe van het spansysteem MichailowOp het gebied van de utiliteitsbouw heeft het ,,Centrale We-tenschappelijke Researchinstituut voor Utiliteitsbouw" (Z.N.I.I.P.S.) van het voormalige Volkscommissariaat voor het Bouwwezenzich verdienstelijk gemaakt, door theoretische onderzoekingenen wetenschappelijke beproevingen.Ditzelfde is geschied op het gebied van de bruggenbouw doorhet ,,Centraal Wetenschappelijk Researchinstituut voor de We-genbouw" (Z.N.I.S.) van het Ministerie van Verkeer.En zo zijn reeds in 1943 door het Volkscommissariaat voor hetBouwwezen richtlijhen uitgegeven voor het ontwerpen van con-structies in voorgespannen beton, met aanwijzingen voor eendoelmatige uitvoering.Ontwikkeling en toepassingen na de oorlogDirect na be?indiging van de oorlog is een zeer belangrijke voor-uitgang bereikt in de toepassing van de voorspanningsgedachten,vooral bij grotere bouwwerken. Dit is niet alleen het gevolg vande behoefte, die er tengevolge van de oorlogsvernielingen aan hetsnel herstellen van belangrijke verkeersverbindingen bestond.maar vooral ook van het vinden en ontwikkelen van een voor-spansysteem met behulp van voorspankabels. Deze bestaan uiteen aantal hoogwaardige staaldraden, die in de mallen of bekis-tingen worden gelegd, en door kabelomhullingen van het te stor-ten beton worden vrijgehouden, na de betonverharding wordenaangespannen en verankerd, waarna de kabelgaten met cementworden ge?njecteerd ter bescherming van de kabeldraden tegenatmosferische invloeden en ter verzekering van een aanhechting,over de volle lengte van de kabels, tussen de stalen draden en hetbeton. Een volkomen analoge ontwikkeling dus met die in deWest-Europese landen, waarbij dit Russische kabelsysteem merk-waardig veel overeenstemming vertoont met het door Freyssi-net ontwikkelde kabelproc?d?, dat in de Westerse wereld in dejaren direct na de oorlog de grote stoot tot de ,,atomische" ont-wikkeling van de voorspanningsgedachten heeft gegeven.Onder toepassing van dit, naar de ontwerper A. P. Korowkingenoemde Korowkin-systeem, zijn in 1949 negen spoorbruggen ge-bouwd met overspanningen tot 23 m, waarbij Korowkin als raad-gever en auteur van de ontwerpen is opgetreden. Andere spoor-bruggen zijn, onder toepassing van de voorspanningsgedachten,voor het Sovjet-Russische Ministerie van Verkeer ontworpendoor Dischinger.Zo ziet men, dat de Russische spoqrwegingenieurs hun Westelijkecollega's op dit gebied feitelijk vooruit zijn geweest, evenals dathet geval is geweest met betrekking tot de eerste toepassingenvan het normale gewapend beton voor spoorbruggen, want reedsv??r 1914 was het bouwen van betonnen spoorbruggen in Ruslandniets buitengewoons.Ook voor verkeersbruggen, met name voor autowegen, isvoorspanning toegepast, onder meer naar ontwerpen van W. M.Skopitsch. Tek. 3 geeft een langs- en een dwarsdoorsnede weervan een der drie overspanningen van een dergelijke brug, die uitU-vormige, naast elkaar gelegen liggers is samengesteld. De ge-bogen onderzijde van de balken geeft een gunstig verloop van deoptredende spanningen; de hoofdtrekspanningen worden zondertek. 4. doorsnede door een spankabel vojgens A. P. Korowkinvoorspannen van de beugels tot een zeer geringe grootte terug-gebracht. Zoals bekend, heeft deze gedachte ook in de Westelijkelanden reeds vroeg overal toepassing gevonden.Bij deze bruggen is koudgetrokken koolstofstaal gebruikt met eenvloeigrens tussen 90 en 100 kg/mm2, hetwelk werd aangespannentot 72 kg/mm2. Het beton had een kubussterkte, na 28 dagen, bijgebruik van A-cement, van 350 kg/cm2: men heeft in het on-gunstigste belastingsgeval drukspanningen toegelaten van 140kg/cm2en trekspanningen tot 28 kg/cm2. De liggers wegen 6 ? 7 ten zijn, na vervaardiging op een bouwterrein, over een afstandvan ongeveer 1,5 km per vrachtwagen vervoerd.Verder werd in 1950 een snelverkeersbrug ontworpen samen-gesteld uit voorgespannen balken, met overspanningen van45,5 m--89 m--45,5 m. Of dit ontwerp inmiddels tot uitvoeringis gekomen, kon nog niet worden nagegaan.Ook in de Sovjet-Unie is het probleem van de toepassing van ex-panderende cement-soorten nog lang niet opgelost. Toch werdenal voorschriften voor het gebruik daarvan opgesteld (zie litt. 2).De voorspankabels volgens het systeem KorowkinAangezien deze kabels blijkbaar in de Sovjet-Unie algemeen toe-passing vinden, leek het interessant op dit systeem iets dieper in tegaan.Zoals uit tek. 4 te zien valt, bestaan dergelijke kabels uit een aan-tal draden, met 3 tot 6 mm diameter, die in concentrische cirkelsom een kernstaaf uit normaal betonstaal worden gegroepeerd.Elk van de beide binnenringen wordt met een binddraad met eendiameter van I mm en een spoed van 5 tot 7 cm omwikkeld, ter-wijl ditzelfde voor de buitenste ring geschiedt met behulp van eeniets dikkere draad (1,5 a 2 mm dikte). In tek. 4 is een kabel afge-beeld met 44 draden van 5 mm om een kern van 8 mm; het is ech-ter mogelijk het aantal draden tot meer dan 50 op te voeren.De gehele bundel draden wordt omhuld met een kabelomhulling,vervaardigd uit dun blik. Hierbij ontstaat tussen de dradenbundetek. 3. uit voorgespannen liggers samengestelde wegbrugCement 6 (1954) Nr 19-20 325en de mantel een ringvormige holle ruimte ter breedte van 5 tot6 mm, waarin na het aanspannen cementmortel wordt ge?njec-teerd, onder een druk van 3 ? 4 at, teneinde een goede hechtingtussen de kabel en het beton te verzekeren. Om deze injectiemogelijk te maken, worden in de kabelomhulling op afstanden vanongeveer 6 m zijdelingse openingen gespaard met behulp van dein tek. 5 aangegeven spruitstukken.Op de beide kabeluiteinden worden ankerbussen aangebracht,die vast met de kabel zijn verbonden, en bij het aanspannen doorde spanvijzel van het betonoppervlak worden afgetrokken, waarnade aldus ontstane ruimte met stalen schijfjes (tek. 8) wordt opge-vuld.De ankerbussen worden vervaardigd door de staafeinden in eencylindervormige stalen bus te brengen en ze vervolgens om tebuigen, waarna de bus met hoogwaardig beton wordt gevuld.Deze bus is gevormd uit een stuk naadloze stalen buis met eenwanddikte van 4,5 mm, dat in de busbodem wordt gestoken endaarmee door puntlassen wordt verbonden. Het bodemstuk is opde buitenomtrek van schroefdraad voorzien voor het eraan be-vestigen van de spanvijzel. In het midden van de bodem bevindtzich een gat, waardoorheen de kabel in de ankerbus uitmondt,terwijl het ondervlak van de.bodem nauwkeurig vlak is afgeslepen,zodat een goede spanningsoverdracht is gewaarborgd.Is de wapeningskabel eenmaal gereed, dan wordt deze tezamenmet de kabelomhulling en de beide ankerbussen op de bekendewijze in de bekisting aangebracht.Na voldoende verharding van het beton worden de kabels aange-spannen, waartoe gebruik wordt gemaakt van een spanvijzel, zo-als schematisch aangegeven is in tek. 7. Hieruit ziet men, dat ditapparaat bestaat uit:de eigenlijke trekvijzel met een terugloopveer,een trekstang met een mof, die op de ankerbus kan wordengeschroefd, eneen stel afzetpoten, waarmee de vijzel bij het spannen tegenhet betonoppervlak rust.De werkwijze is nu zodanig, dat de mof eerst los op de ankerbuswordt geschroefd, waarna de trekstang met behulp van eenhamerkop in de mof wordt gebracht en vervolgens 90? gedraaid,waardoor de verbinding tot stand is gekomen.Als gewicht wordt voor de losse mof aangegeven 14 kg en voor degehele vijzel 120 kg. Het apparaat kan worden gebruikt voorspankrachten tot 60 t en voor verlengingen tot 120 mm.Zoals reeds eerder is vermeld is de ruimte, die door het spannenontstaat tussen de bodem van de bus en het betonoppervlak, op-gevuld met van een gleuf voorziene stalen schijfjes volgens tek. 8,die daartoe bij het spannen in een voldoende aantal in verschil-lende dikten van 2 tot 25 mm worden gereedgehouden. Op dezewijze is het mogelijk, de verlenging van de kabel te fixeren meteen nauwkeurigheid tot I mm, hetgeen als ruim voldoende wordtbeschouwd.Het vervaardigen van de kabels geschiedt op de bouwplaats zelf,waartoe een apparatuur is ontwikkeld, analoog aan de apparaten,welke de laatste tijd in verschillende landen op grote bouwwerkenin gebruik zijn voor de vervaardiging van de Freyssinet-kabels.Ook de ankerbussen worden op de bouwplaats op de kabel aan-gebracht, waartoe een apparaatje werd ontwikkeld voor het onderdruk met beton vullen van de bussen (tek. 9). Dit persje bestaatuit een centraal huis, met een inhoud van ongeveer 3,5 I, dat vantek. 5. opening in de kabelomhulling voor het injecterentek. 6. ankerbus voigens A. P. Korowkintek. 8. van een gleuf voorziene stalen schijfjes voor fixering van de ver -lenging van de kabeltek. 7. vijzel voor het aanspannen van de kabels326 Cement 6 (1954) Nr 19-20boven uit door een trechter met betonspecie wordt gevuld. Doordit huis kan een zuiger worden bewogen met behulp van eenschroefspil, waardoor de in het huis aanwezige betonspecie in deaan de andere zijde van het huis vastgeschroefde bus kan wordengedrukt onder een druk tot 60 at. Dit geschiedt, terwijl het appa-raat op een triltafel staat, zodat de betonspecie derhalve nietalleen geperst maar ook getrild wordt.De zuigerdruk wordt gedurende I tot 2 min op 60 at gehandhaafd,nadat de bus volkomen is gevuld; vervolgens wordt de bus van depers geschroefd.Het betonspeciemengsel voor de vulling van de bussen bestaat uitaluminiumcement, zand en steenslag tot 10 mm; de wcf heeft on-veer een waarde van 0,35. Er wordt een kubussterkte van 600kg/cm2bereikt.De toegepaste kabelomhulling bestaat uit enigszins tapse stukkenter lengte van ongeveer 72 cm, die bij de lassen 5 cm in elkaarworden geschoven.Het is verder interessant te vermelden, dat de spankracht bij hetvoorspannen gedurende 3 tot 10 min ongeveer met 10% bovende volgens de berekening noodzakelijke waarde wordt vergroot,teneinde de verliezen door narekken van het staal te verminderen.Daarna wordt de spankracht tot de gewenste waarde verminderd,waarna de schijfjes tussen de ankerbussen en het beton wordeningestoken. Een dergelijke complicatie wordt hier als noodzakelijkbeoordeeld, omdat de toegepaste verankering slechts weinig ver-lies in verlenging door intrekking veroorzaakt. Bij wigveranke-ringen, zoals de Freyssinet-ankerblokken en de Blaton-Magnel-sandwichplaten, vindt steeds een bepaalde intrekking plaats, diede spanningsverliezen door narekken van het staal doet vermin-deren.De tek. 10 en II geven een voorbeeld van de toepassing vantek. 9. apparaat voor het onder hoge druk met betonvullen van de ankerbussenKorowkin-kabels bij de bouw van een verkeersbrug over eenrivier. Het betreft hier een brug met 10 overspanningen, samen-gesteld uit 6 naast elkaar gelegen liggers, met een hoogte van1,70 m bij een overspanning van 32,46 m en een liggerafstand h.o.h.van 1,60 m.De normale liggers zijn alleen voorgespannen met 7 Korowkin-kabels, waarvan er 4 over de volle lengte in de onderflens blijven,tek. 10. voorgespannen brug over een rivier gedeelte langsdoorsnede dwarsdoorsnedetek. II. spankabels en doorsneden van de kraagliggers v??r de brug van tek. 10Cement 6 (1954) Nr 19-20 327terwijl de overige 3 in het lijf naar de opleggingen toe zijn opge-bogen. In de kraagliggers dienen deze 3 kabels echter ook voorhet opnemen van de negatieve momenten boven de steunpunten;zij worden daartoe aldaar nog met twee korte kabels aangevuld,die aan ??n zijde in het beton van de balken zijn verankerd, zoalsaangegeven in tek. 12, waaruit men ziet, dat het lijf van de balk terplaatse van de verankering wordt verdikt en dat deze verankeringdirect achter een dwarsligger is aangebracht.Alle kabels bestaan uit 44 draden met een diameter van 5 mm elk.Nadat de geprefabriceerde liggers, die eik een gewicht van onge-veer 70 t hebben, ter plaatse zijn gemonteerd, wordt ook deruimte tussen de flenzen van de liggers, ter breedte van 14 cf aande onderzijde en 16 cm aan de bovenzijde, volgestort. In dezeruimte overlappen de aan beide zijden uit de flenzen uitstekendebeugels elkaar, welke wapening door 6 langsstaven wordt aange-vuld (zie tek. 13). Deze complicatie is noodzakelijk, omdat geendwarsvoorspanning is toegepast.Uit tek. 14 blijkt ten slotte, dat men er bij het monteren nietvoor is teruggeschrokken, een omvangrijke montage-apparatuurte bezitten.Zo ziet men, dat de voorspankabels volgens het systeem Korowkinnaast veel punten van overeenstemming met Freyssinet-kabels,toch ook op bepaalde onderdelen daarvan afwijken. Het omwikke-len met binddraad van de Korowkin-kabels is analoog met degelijke ontwikkeling van de laatste tijd bij de Freyssinet-kabels; deRussische kabelomhulling is echter stellig verre inferieur aan het-geen in West-Europa wordt toegepast, terwijl de vaste anker-bussen het voordeel hebben, dat de spanvijzel eenvoudiger vanuitvoering kan zijn, omdat de indrijving van de verankeringspropachterwege kan blijven; daartegenover staat het nadeel, dat dekabels niet na het betonstorten in de kabelgaten kunnen wordeningeschoven. Mede in verband met deze onmogelijkheid is bij debeschreven bruggen geen dwarsvoorspanning toegepast, waardoorbelangrijke complicaties optreden en de gehele constructie nietdie stijfheid verkrijgt, welke anders mogelijk zou zijn.Uit het bovenstaande blijkt, dat de betonconstructeurs in deSovjet-Unie niet stil hebben gezeten en ons stellig veel interes-sants zouden kunnen mededelen, terwijl ook wij onzerzijds bijeen internationale samenspraak onze bijdrage kunnen leveren.Het in 1955 in Nederland te organiseren tweede internationalecongres van de ,,F?d?ration Internationale de la Pr?contrainte"kan daartoe een gunstige gelegenheid vormen. Een Russischedeelneming aan dit congres zou ongetwijfeld van vele zijden opprijs worden gesteld.Litteratuur1. G. Brendel, Spannbeton in der Sowjetunion, Bauplanung u. Bautechnik,Nov. 19522. B. W. Jakubowskij, Definitieve herbouw van bruggen voor snelver-keerswegen, Moskou, 19493. B. W. Jakubowskij, Toepassing van voorgespannen beton in de brug-genbouw,. Moskou, 1950Oigest - Sommaire - Zusammenfassung pag. 343tek. 12. verankering van een kabeiuiteinde in de balktek. 13. wapening van de ter plaatse volgestorte ruimtentussen de flenzen van de geprefabriceerde liggerstek. 14. montage van brugliggers328 Cement 6 (1954) Nr 19-20