ir.J.C.Snijderadj.-directeur RaadgevendIngenieursbureau Aronsohn n.v.Transport en montage vangeprefabriceerde beton-elementen voor gebouwenU.D.C. 693.95.012.3:691.328.055/.057Transport en montage van geprefabriceerde betonelementen voor gebouwenGebaseerd op het thema van de tweede werkzitting: 'Organisatie -mechanisatie - automatisering'InleidingDe toepassing van geprefabriceerde betonelementen voor gebouwen is ??n van de antwoor-den op de vraag naar sneller bouwen van steeds grotere objecten.Immers in gevestigde of tijdelijke betonfabrieken kunnen betonelementen van hoogwaardigekwaliteit zonder veel hinder te ondervinden van onwerkbaar weer volgens een vastgesteldschema worden gereedgemaakt en in betrekkelijk korte tijd op de bouwplaats wordenaaneengevoegd.In deze tijd van stijgende loonkosten zullen de bouwkosten gunstig worden be?nvloed,indien maatregelen worden genomen om onwerkbare uren te vermijden. Vooral indien demateriaalkosten minder snel stijgen dan de loonkosten, zullen door het investeren inmachines de totale kosten van het bouwen langzamer stijgen dan de loonstijgingen doenvermoeden.Bovendien is bij de huidige welvaart een mentaliteitsverandering gaande, die het gebruikvan machines stimuleert.In ons land is door de stijging van de lonen dan ook duidelijk te constateren dat industria-lisatie en mechanisatie van het bouwen terrein winnen.Illustratief is in dit verband de toepassing van bouwkranen: ongeveer 10 jaar geledenwaren in ons land ca. 800 bouwkranen aanwezig en wel 5 bouwkranen per 1000 bouwvak-arbeiders, thans zijn ruim 2500 kranen beschikbaar, hetgeen betekent ca. 10 bouwkranenper 1000 bouwvakarbeiders. De utibreiding van het aantal machines brengt weer met zichmee, dat de ontwerper er eerder toe komt om met vooraf gereedgemaakte elementenrekening te houden, waardoor het gehele proces van industrialisatie wordt versneld.In het volgende zal worden nagegaan met welke eisen voor transport en montage rekeningmoet worden gehouden bij het ontwerp van geprefabriceerde elementen.Hierbij wordt onder transport verstaan alle handelingen om betonelementen van de fabriekop de bouwplaats te brengen; intern transport op de fabriek wordt buiten beschouwinggelaten.Montage noem ik het geheel van handelingen om de elementen na aankomst op de bouw-plaats over te brengen naar de definitieve plaats in het bouwwerk.KostenoverwegingenHoewel voor de totale kosten van een geprefabriceerde constructie het directe aandeelvan transport en montage in vele gevallen beperkt blijft tot maximaal 15%, zal de wijzevan transport en montage zeker invloed hebben op de totale opzet en dus ook op detotale kosten. Immers de kosten van de gehele constructie worden mede bepaald door hetbenodigd aantal elementen, en daarmede samenhangend het aantal te maken verbindingen,de plaats van de verbindingen, de standaardisatie en de daarbij behorende serie-fabricage,de benodigde hulpconstructies, de maatnauwkeurigheid, waarmee moet worden gewerkt,enz. Al deze factoren worden be?nvloed door transport en montage, zodat kennis van demogelijkheden alleszins de moeite waard is.TransportHet transport per auto legt beperkingen op wat betreft de maximale afmetingen en hetgrootste gewicht van de elementen.Rekening moet worden gehouden met de eisen, bepaald in het wegenverkeersreglement.De hierin vastgelegde maximale hoogte-, breedte- en lengtematen, alsmede het maximalegewicht van wegtransporten geven de grenzen aan waarbinnen de ontwerper zich moetbewegen.Weliswaar zijn ontheffingen mogelijk voor kleine overschrijdingen van de toegestanewaarden, maar dit kan betekenen dat voorgeschreven routes en/of bepaalde rijtijden moetenworden aangehouden, waardoor de montagevoortgang op de bouwplaats beperkingenkrijgt opgelegd.Als uitgangspunt voor het ontwerp kan worden aangehouden een hoogte van 3,80 m (dehoogte van de auto is hierin begrepen, voor een dieplader is dit bijv. 0,50 m), eenCement XXI (1969) nr. 62571Overladen van vleugeldakplaten van eenschuit op vrachtwagensbreedte van 2,50 m, een lengte van 22,00 m en een nuttig draagvermogen van 30 ton.Met een eenvoudige ontheffing zijn deze maten op te voeren tot resp. 4,00 m, 2,80 men 25,00 m.Blijft men met het transport van de elementen binnen ??n gemeente, dan zijn grotereoverschrijdingen van de bovengenoemde maten mogelijk. Zo z?jn de vleugeldakplaten vanhet nafiltergebouw Leiduin {foto's 1-3), lengte 26,50 m, over water aangevoerd en over hetlaatste deel van het traject per auto [zie Cement (XX) /968, nr. 11).Worden grotere afmetingen en/of gewichten gerealiseerd, zoals veel voorkomt bij tegen-woordige bouwwerken, dan moeten met het oog op het transportprobleem verbindingenworden gemaakt.Wil men het aantal verbindingen toch beperken, dan moet de prefabricage op de bouw-plaats worden uitgevoerd, zoals bij vele bruggen en viaducten het geval is. Ook degeprefabriceerde vloerelementen van de universiteit van Bochum (foto 4) zijn hiervan eenvoorbeeld. De afmetingen bedragen hier 7,50 m ? 7,50 m, zodat vervoer over de wegniet mogelijk was.Voor het transport moet een transportschema worden opgesteld, waarbij onder meerrekening dient te worden gehouden met:afstand tot de montageplaats;rijsnelheid;laad- en lostijd;montage-volgorde;rijtijden en rijroutes.2-3Vleugeldakplaten worden gemonteerd m.b.v.mobiele kranen en een hulpdrager4Montage van op de bouwplaats vervaardigdevloerelementen5T-balken worden per vrachtwagenaangevoerdfoto: B.Hofmeester/RotterdamMet behulp van het beschikbare transportmaterieel kan dan worden vastgesteld hoe devrachten worden samengesteld en hoeveel transportmaterieel moet worden ingezet.Zo moesten voor elke verdieping van de hoogbouw voor de Medische Faculteit te Rotter-dam de T-balken, vervaardigd bij N.V. Schokbeton in Kampen (zie Cement (XX) 1968,nr. 8) in 16 uur worden aangevoerd (fofo 5-6).Bij een belading van twee stuks op een vrachtwagen -- lengte van de balken 14,00 m,gewicht van twee balken ca. 27 ton -- en een montagesnelheid van 24 stuks balkenper dag, betekende dit voor de afstand Kampen--Rotterdam de inzet van veel transport-materieel. Uit dit voorbeeld blijkt, dat bij grote objecten continu?teit van aanvoer enafname van groot belang is; indien hierin stagnatie optreedt zullen hoge kosten hetgevolg zijn.Het is ook duidelijk, dat een zekere voorraadvorming op het werk niet is te ontgaan, hetmonteren rechtstreeks van het transportmiddel in het werk is bij een bouwwerk metverschillende typen van elementen niet geheel uitvoerbaar. Het opslaan van elementenCement XXI (1969) nr. 6 2586Voor montage bij laagbouw Is een mobielekraan het meest geschiktfoto: B.Hofmeester/Rotterdam7Mobiele kraan met groot vermogen monteertTi-elementendient echter beperkt te worden, immers het opslaan en daarna opnieuw opnemen kost tijd enmontagecapaciteit en is dus kostenverhogend.Zorgvuldig moet worden toegezien op het op de juiste plaats ondersteunen van constructieveelementen op het transportmiddel om ongewenste spanningen te voorkomen.Beschadigingen tijdens het transport kunnen worden voorkomen door de elementen vastte zetten bijv. in een frame. Een verende opstelling verdient hierbij de voorkeur om deinvloed van schokken te vermijden.MontageEvenals voor het transport, gelden voor prefab-betonelementen beperkingen ten aanzien vanafmetingen en gewicht bij montage.Hierbij zal ik twee hoofdgroepen onderscheiden en wel:l.het aantal prefab-elementen is beperkt, en/of de afmetingen zijn niet bijzonder groot;hierbij zal bij voorkeur gebruik worden gemaakt van bestaande montage-apparatuur, teneinde de kosten van montage gering te houden;2. het aantal prefab-elementen is groot, en/of de elementen hebben grote afmetingen;hierbij is het mogelijk om speciaal ontworpen montage-gereedschappen te gebruiken.In het geval van een beperkt aantal prefab-elementen of elementen van niet te groteafmetingen, zijn de mogelijkheden bij laagbouw nog weer anders dan bij hoogbouw.LaagbouwBij laagbouw zal de montage van de elementen doorgaans van korte duur zijn, terwijlna de montage geen of weinig behoefte zal bestaan aan zware kranen. Het is voor ditgeval van belang om uit te zien naar te huren mobiele kranen of autokranen.Tegenwoordig zijn de beperkingen voor deze soort van montage niet groter dan dieveroorzaakt door het transport, te meer omdat meerdere kranen tegelijk voor ??nelement kunnen worden ingezet (z?e foto 3).Ook zijn mobiele kranen met groot vermogen beschikbaar. Een toepassing hiervan vormtde montage van de Drukkerij voor de Haarlemse Diepdruk Industrie, waarbij elementenmet een gewicht van 14 ton en een lengte van 20 m op een afstand van 21 m uit hetsteunpunt van de mobiele kraan op hun plaats zijn gebracht (foto 7). De tijdsduur van hetgebruik van deze kranen moet zo beperkt mogelijk blijven, in verband met de huurkosten.Ook hier geldt dus dat stagnaties moeten worden voorkomen en een nauwkeurig transport-en montageplan moet worden opgesteld.Voor elk geval zal de ontwerper zich moeten afvragen of de totale kosten van het ge-bruik van zwaar transportmaterieel -- hetgeen duurder is dan vervoer met normale vracht-wagens -- en de huur van grote mobiele kranen opwegen tegen het toepassen van klei-nere en lichtere elementen met meerdere verbindingen, tijdelijke onderstempelingen enz.Een algemeen geldende regel is hiervoor niet te geven, maar in het algemeen kan wordengesteld dat bij hoge loonkosten beperking van het aantal manuren op de bouwplaatsnoodzakelijk is, zodat toepassing van grote en zware elementen zeker overweging ver-dient.Bovendien is de bouwsnelheid met grote elementen doorgaans hoger dan die met ele-menten, waarbij meer verbindingen moeten worden gemaakt.Indien men besluit tot de toepassing van kleinere en lichtere elementen, kan met vruchtgebruik worden gemaakt van een auotkraan. Deze kranen kunnen zich betrekkelijk snel-- 50 km/h -- over de weg verplaatsen en zijn dus bijzonder geschikt om van bouwwerknaar bouwwerk verplaatst te worden. Uitgerust met een telescoperende mast en giek,kunnen deze kranen bovendien zeer snel na aankomst op de bouwplaats in gebruikworden genomen. Een hoog aantal bedrijfsuren per jaar is van deze kranen te verwach-ten. Autokranen met een vermogen tot 40 tm zijn tegenwoordig geen uitzondering meer.Cement XXI (1969) nr. 6 2598Montage van liggermoten met een zwareautokraanfoto: Ph.Hoizmann9Twee loopkatkranen met een hoogtebereikvan 168 m10Verankering van de loopkatkraan aan destijve kernEen toepassing van een zware autokraan ?s bijv. te vinden bij de bouw van een hal inFrankfort (foto 8), waar de montage geschiedde met een autokraan van 33 tm (zieCement (XX) 1968 nr. 2).Bij de montage moet gelet worden op de terreingesteldheid; het rijden van de kranenmet betonelementen mag niet in gevaar worden gebracht door verschillen in terrein-hoogte. Aanbrengen van rijplaten, stelconplaten e.d. is in veel gevallen noodzakelijk.HoogbouwBij hoogbouw is het veelal noodzakelijk om ook na de montage van de betonelementente blijven beschikken over een kraan.Voor de montage van prefab-betonelementen ?n voor de verdere afbouw zijn op railsrijdende topkranen of loopkatkranen geschikt. In de aanvang van dit artikel is reedsgenoemd dat in Nederland thans ca. 2500 kranen beschikbaar zijn. Hierbij moet wordenbedacht dat weliswaar kranen met een vermogen van meer dan 100 tm beschikbaar zijn,maar dat kranen met een vermogen kleiner dan 20 tm en die met een vermogen van40 - 60 tm 2/3 deel vertegenwoordigen van het totaal jaarlijks aangekochte kranen.Indien bij het ontwerp van een zware kraan wordt uitgegaan, is de kans aanwezig dat eenzware kraan niet beschikbaar is en dus moet worden aangekocht. Wordt een gebouwntworpen met beperkte afmetingen van de betonelementen, dan zal een grens van 60 tmkraanvermogen voor de montage in het algemeen kunnen worden aangehouden.Bij de keuze tussen een topkraan of een loopkatkraan, is de laatste in het voordeel bijhoge gebouwen.Bij een loopkatkraan is de toren niet draaibaar, zodat deze kan worden verankerd aanhet in uitvoering zijnde gebouw. Dit is onder meer toegepast bij de Tour du Midi inBrussel, waar twee loopkatkranen werkten tot 168 m hoogte (foto 9), en bij de MedischeFaculteit in Rotterdam (foto 10); hier zijn verankerde kranen werkzaam tot een hoogtevan 120 m.Het vluchtbereik van een loopkatkraan is groter dan dat van een topkraan, maar delaatste is sneller bij het rijden over de kraanbaan en bij het zwenken. Tot een hoogtevan ca. 65 m kan met topkranen worden gemonteerd.Hoewel ook bij hoogbouw het gebruik van niet aan een rail gebonden mobiele kranentoeneeemt, is vooral bij het grotere kraanvermogen de mobiele kraan in het nadeel watbetreft de kosten van de kraan. Voor mobiele kranen met een groot vermogen geldt datrente en afschrijving ca. twee maal zo hoog zijn als voor een rail gebonden kraan methetzelfde vermogen.Kranen zijn kwetsbaar in storm. Er moet dus bij montage gerekend worden op onwerkbaarweer, omdat vanaf windkracht 7 het werken met een kraan niet meer verantwoord is.Bovendien moet rekening worden gehouden met kraanstoringen. Bij de planning voorgrotere werken is het dan ook een goed uitgangspunt dat per werkbare dag ca. 15-20%meer elementen worden gemonteerd dan per werkdag in de fabriek worden geproduceerd.BouwsnelheidDe bouwsneiheid van een geprefabriceerd gebouw wordt be?nvloed door de volgordevan de montage.Hierbij spelen het aantal verbindingen, de plaats daarvan en de wijze waarop de verbin-dingen zijn uitgevoerd een belangrijke rol. Gestreefd moet worden naar verbindingen dieniet kwetsbaar zijn voor onwerkbaar weer en die kort na montage in gebruik kunnenworden genomen. Zie als voorbeeld de verbinding van gevelbalk en gevelkolom bij deMedische Faculteit te Rotterdam (foto 11).11Verbinding tussen kolommen en gevelbalkend.m.v. een snijpenverbindingCement XXI (1969) nr.6 26012Op stijve kernen gemonteerde kraanarmen13Afbouw van het Research Laboratoriumvan de A.K.U.14Montage van elementen m.b.v. een kraangeplaatst op de vooraf gemaakte stijve kern15Montage van laagbouw d.m.v. een rijdendebrugkraanfoto: B.Hofmeester/RotterdamIndien zodanig wordt ontworpen dat de montage zonder hulpconstructies kan wordenuitgevoerd, wordt het bouwtempo bevorderd.De montagesnelheid is verder onder meer afhankelijk van de lengte, breedte en hoogtevan het bouwwerk, van de totale opzet van het gebouw, van het aantal toegepaste kranen,van de kraancapaciteit (hijsen, zwenken, toppen en rijsnelheid), de manier van aanvoervan de elementen, het tijdelijk opslaan, de vaardigheid van de montageploeg en het ge-wicht van de elementen.Vooral bij hoge gebouwen kan de hijstijd van de kranen aanzienlijk worden. Bij de hoog-bouw van de Medische Faculteit bedroeg de hijstijd van elementen van 14 ton 8 m/min.Montage met speciaal ontworpen montage-gereedschapBij gebouwen waar een groot aantal prefab-elementen wordt toegepast, of bij gebouwenmet grote hoogte, is het van belang om na te gaan of door gebruik te maken van grotezware elementen het aantal handelingen op de bouwplaats kan worden beperkt. Snelbouwen wordt hiermee bevorderd, terwijl de meestal dure verbindingen geringer in aan-tal zijn. Voor deze gebouwen is het dan noodzakelijk om montage-gereedschappen te ont-wikkelen, omdat langdurige montage met bijzondere kranen doorgaans te kostbaar is.Aan de hand van voorbeelden zullen enkele bijzondere montagemiddelen worden be-schreven.Voor het Research Laboratorium van de A.K.U. te Arnhem, gebouwd van 1964 tot 1966(foto's 12 - 13), is uitgegaan van een geheel geprefabriceerd betonskelet. De lengte vanhet gebouw bedraagt 60 m, breedte 25 m; de hoogste prefab-verdieping ligt op 65 mboven het terrein terwijl een tweetal kernen tot ca. 80 m boven het maaiveld zijn opge-bouwd.Voor de montage van de ca. 12 ton zware elementen, die zijn vervaardigd doorN.V. Meteoor in De Steeg, is op beide kernen, die tevoren met behulp van glijdende be-kisting waren opgetrokken, een kraanarm gebouwd die deze zware elementen op ca. 26 mafstand van het steunpunt van de kraan rechtstreeks kon monteren. Met deze werkwijzeis het gehele skelet, bestaande uit 1550 stuks elementen, in 6 maanden gemonteerd.Een zelfde werkwijze met een kraan op vooraf gereedgemaakte kernen is toegepast bij deuniversiteit van Bochum voor de natuurkundegebouwen. De kernen zijn met een klim-bekisting vooraf gemaakt, waarna de 30 ton zware vloerelementen met behulp van op dekernen geplaatste kranen rechtstreeks zijn geplaatst {foto 14).Bij de eerste gebouwen van dit complex is de montage geschied met een brugkraan, dieover het gehele gebouw de prefab-elementen kon stellen. Dikwijls belemmeren bij dezebouwwijze de ter plaatse te storten kernen de snelheid van de montage.Voor het gebouw van Klinische Wetenschappen van de Medische Faculteit te Rotterdam isook gebruik gemaakt van een brugkraan. De overspanning van deze rijdende kraan be-droeg 40 m; het gewicht van de prefab-elementen was 14 ton. De montage geschiedderechtstreeks vanaf de transportauto tot een hoogte van 20 m. Met dit systeem is het moge-lijk een prefab-skelet in zeer korte tijd te monteren (foto 75).Bij het in aanbouw zijnde Provinciehuis in 's-Hertogenbosch wordt weer gebruik gemaaktvan een met glijdende bekisting uitgevoerde betonkern, waarop het speciaal ontworpenmontage-materieel is opgesteld, liggers van 24 m lengte met een gewicht van 30 tonworden na aanvoer van de fabriek met deze apparatuur omhooggehesen en gesteld. Demontagevolgorde is van boven naar beneden; elke verdieping vergt een week (foto 16).Bij de hoogbouw van de Medische Faculteit is een andere werkwijze gevolgd. Hierbij zijn19200 stuks prefab-elementen, verdeeld over 26 verdiepingen, voor een gebouw vanca. 80 X 34 m2in ruim een jaar bouwtijd gemonteerd. De hoogste geprefabriceerde vloerCement XXI (1969) nr. 6 26116Montage van elementen van boven naarbeneden d.m.v. op de betonkern geplaatstmontage-materieelfoto: B. van Gils/Breda17Opstelling van de torenkraren op de bouw-plaats; verankering aan de stijve kernenbevindt zich op 104 m boven het maaiveld. Dekernen van het gebouw zijn met behulpvan glijdende bekisting gestort. Omdat op de hoogbouw een ketelhuis wordt gebouwd wasplaatsing van kranen op de kernen niet wenselijk voor het tijdig gereedkomen van hetketelhuis.Tegen beide topgevels van het gebouw zijn aan de gegleden kernen verankerde handels-kranen geplaatst met een hijshoogte van 120 m. Deze kranen waren in staat de 16 tonzware elementen op 7 m afstand van de kraanmast te hijsen (foto 10, fig. 17). Het op dejuiste plaats in het werk brengen van kolommen en balken is geschied met op rails ver-plaatsbare vijzelwagens, rijdend over een juist gereedgekomen vloer (foto 18). Tijdens hetop de plaats brengen van de elementen kon de kraan weer nieuwe elementen hijsen,waarmee een effici?nte werkmethode was verkregen (zie ook Cement (XX) 1968 nr. 6 en 8)ConclusieMet een geprefabriceerd betonskelet zijn grote bouwwerken snel te realiseren. De ont-werper moet zich hierbij goed rekenschap geven van de mogelijkheden en beperkingen,die voortkomen uit het transport en de montage.Een juiste keuze van het materieel en een goede planning van voorbereiding en uitvoeringzijn noodzakelijk.18Montage van balken met op rails verrijdbarevijzelwagenscontentsTransport and Assembling of Precast Elements forBuildingsThis article provides an insight into the variouspossibilities available for transport and assemblingof precast elements for buildings, illustrated witha number of applications. As regards assembling,the author differentiates between numbers anddimensions of the elements since both factors areof great Influence regarding the choice of the as-sembling equipment needed. He furthermore makesa division between high-rise and low-rise buildingsin this context.sommaireTransport et assemblage des ?l?ments en b?tonpr?fabriqu?s pour b?timentsEn partant d'un certain nombre de cas, l'auteur aessay? de donner un aper?u des diverses possibili-t?s qui s'offrent pour le transport et l'assemblagedes ?l?ments en b?ton pr?fabriqu?s pour b?timents.Pour l'assemblage, une diff?rence est faite suivantle nombre et les dimensions des ?l?ments, vu queces deux facteurs peuvent jouer un grand r?le dansle choix des appareils pour l'assemblage. Une diff?-rence est aussi faite entre constructions basses etconstructions en hauteur.inhaitTransport und Montage vorgefertigter Betonelementef?r Geb?udeVorliegender Artikel bezweckt anhand einer Anzahlvon Anwendungen einen ?berblick zu geben ?berdie verschiedenen M?glichkeiten, die dem Trans-port und der Montage von vorgefertigten Elementef?r Geb?ude offenstehen. F?r die Montage machtder Autor einen Unterschied in der Anzahl und denAbmessungen der Elemente, weil beide Faktorengroszen Einflusz auf die Montageapparatur, die be-nutzt werden wird, haben wird. Weiter unterscheideter Hoch- und Flachbauw.Cement XXI (1969) nr. 6 262