Voorkoming van scheurvormingin cilindrische reservoirs (II)*)door ir. G. W. P. van der Heiden, adviserend ingenieur3. Invloed van bordessenBij beschouwing van de vertikale doorsnede van een reservoirmet bordes blijkt, indien geen rekening wordt gehouden met deringspanningen in de cilinderwand, de vervorming te zijn als intek. 3a en 3b is weergegeven.Tengevolge van de wel degelijk optredende ringspanningen in dewand zal de vervorming binnen veel engere grenzen blijven,zodat dan de vertikale doorsnede een beeld vertoont overeen-komstig tek. 4a en 4b. Deze ringspanningen kunnen mede oor-zaak zijn van het optreden van vertikale scheuren.Vooral bij tek. 4a zal het duidelijk zijn, dat de ringkrachten aan detop niet alleen door de wand, maar vooral ook door het bordesworden opgenomen, zolang dit met van dilatatievoegen is voorzien.Zodra dit echter wel het geval is, treedt ter plaatse van zo'nvoeg een sterke storing in het spanningsbeeld op, met het gevolgdat de gehele ringkracht, die normaal grotendeels door het bordeswordt opgenomen, nu wordt geconcentreerd in de kleine wand-strook ongeveer ter hoogte van het bordes. Deze laatste span-ning bestaat dus zowel uit die veroorzaakt door de ongelijkekrimp (zie biz. 526, le deel), als uit die veroorzaakt door hetbordesmoment.Bij een vormgeving als in tek. 3b/3c is de situatie iets anders;hier zal, zelfs al is het bordes niet van dilatatievoegen voorzien,door het bordesmoment een betekenende ring-trekkracht in dewand boven het bordes optreden, die ook weer tezamen met dedoor de ongelijke krimpwerking van wel en niet ondergedom-peld wanddeel tot ontoelaatbare spanningen aanleiding geeft.Hierdoor wordt ook weer verklaard de schijnbare paradox, datzo'n reservoir boven de waterlijn vertikale scheuren vertoont,doch eronder volkomen waterdicht en gaaf is. Dit laatste spreekthet meest, als het bordes ongeveer op waterniveau is gelegen.4. Grootte van de door bordessen veroorzaakte ringkrachtIn het geval van een aan de top gelegen bordes is het verbandtussen moment en ringkracht in een uiterst eenvoudige formuleuit te drukken.nl.: ___Bij deze afleiding is gerekend op hoce reservoirs, waarbij de in-*) Zie voor eerste deel van dit artikel Cement 8 (1956) Nr. 21-22, biz. 526.vloed van de bodeminklemming op de reakties van de boven-rand onbetekenend is. Bij lage reservoirs is de zaak uiteraardgecompliceerder.Bij een reservoirwand met bordes volgens tek. 5 is zonder boven-belasting:M =? x 0,24 x l,442x I03kgcm/cm = 249 kgcm/cmDe ringkracht nm wordt dus:n = 1,3 x 249Xl/-- = 2290kgWordt deze opgenomen door een doorlopend bordes, dan is dezekracht van niet veel betekenis; zijn evenwel in dit bordes dilatatie-voegen aangebracht --zoals ik bij verscheidene konstrukties hebaangetroffen-- dan wordt in de wand ter plaatse van deze voegeneen betontrekspanning veroorzaakt van 2 290/120= 19 kg/cm2.Dit, gecombineerd met de invloed van de ongelijke krimpCement 9 (1957) Nr. 3-4 139blijkt, zelfs indien een behoorlijke wapening is aangebracht, totscheurvorming aanleiding te kunnen geven.Bij een niet aan de top gelegen bordes is de zaak iets ingewikkel-der en niet in een zo eenvoudige formule uit te drukken.In iedergeval zal uit het bovenstaande duidelijk zijn, dat men methet aanbrengen van een momentwapening in de bovenzijde vande wand en in het bordes 'er nog niet is'; de ringwapening in dewand is minstens even belangrijk.5. Voorkoming en herstel van deze scheurvormingUit het voorgaande is gebleken, welke de twee hoofdoorzakenzijn en welke bij overigens goed uitgevoerde betonwerkenaanleiding kunnen zijn van scheurvorming.De enige voor de hand liggende remedie is voorspanning.In de eerste plaats is het bouwen van niet voorgespannen water-reservoirs bij de tegenwoordige stand van de techniek niet meerte verdedigen (behalve voor zeer kleine), maar bovendien nietekonomisch.In de tweede plaats is alleen bij een voldoend voorgespannenkonstruktie zowel door ontwerper als bouwer te garanderen,dat geen vorming van scheuren zal optreden.Bij bestaande konstrukties in gewapend beton zal, als de vorm-geving dit toelaat, de scheurvorming veelal blijvend te herstellenzijn door het aanbrengen van een voorspangordel, waarbijgebruik kan worden gemaakt van kabels ofwel van afzonderlijke,in schroefwinding om het reservoir gespannen draden. Dezevoorspanwapening, welke na het aanbrengen van de voorspanningvan ca 8 000 a 8 500 kg/cm2wordt afgespoten met een laag spuit-beton, ofwel in van te voren in een betongordel ingebetonneerdekabelomhullingen is aangebracht, en daarna geTnjekteerd, geeftop de gescheurde doorsnede een zodanige drukkracht, dat bijgoede dimensionering de scheuren worden dichtgetrokken, enverder optreden blijvend wordt verhinderd.Opgemerkt zij nog, dat het aanbrengen van een voorspanwape-ning over de gehele hoogte van een gewapend-betonreservoirin het algemeen geen aanbeveling verdient, daar de dimensio-nering dit niet toelaat, terwijl de kosten, door de meestal vrijgrote wanddikte daarvan, onevenredig groot zouden zijn. Boven-dien zal elke konstruktie afzonderlijk, met in rekening brengenvan alle optredende faktoren ernstig moeten worden bezien.In geen geval ga men op grond van een oppervlakkige berekeningover tot het 'maar even aanbrengen van een voorspanring'.Het is nl. goed mogelijk, dat door een onjuiste plaatsing van devoorspanring weliswaar de gewenste drukspanningen in tangen-tiale richting ontstaan, maar dat door een onjuiste verdeling vande spankabels tevens ontoelaatbare buigspanningen in de verti-kale doorsnede optreden.Enkele voorbeelden van reservoirs met een voorspanningaangebracht o.a. ter voorkoming van scheurvorming inhet bovenste wanddeelTek. 6 geeft een doorsnede van een van de drie nabezinktanksvan de rioolwaterzuiveringsinrichting te Zeist (ontwerp Inge-nieurs- en Architektenbureau Op ten Noort-Blijdenstein teUtrecht, berekening en uitvoering van Hattum en BlankevoortN.V., Beverwijk).Hierbij heeft de voorspanring een dubbele funktie, nl. het op-nemen van de spatkracht van de kegelvormige bodem (hoofd-funktie) en het leveren van een voorspanning in de bovenrand,die hier evenwel niet meer bedraagt dan ca. 5 kg/cm2. Evenwelbleek deze geringe voorspanning voldoende om enkele na hetstorten en verharden opgetreden haarscheuren volledig tesluiten.De wijze van aanbrengen van deze voorspanwapening blijkt uitfoto 7. De acht spankabels van elk 12 0 5, gezamenlijk een voor-tek. 6: nabezinktank, Zeist vertikale doorsnede en detail prefab-ankerblokken140 Cement 9 (1957) Nr. 3-4foto 7: wijze van aanbrenging van de voorspanning foto8: kabels ingestort in een 10 cm dikke gewapend-betonlaagspankracht leverend van ca. 160 ton zijn niet in kabelomhullingenaangebracht, doch geheel zichtbaar gespannen. De in drie deienuitgevoerde voorspanring omvat telkens een boogdeei van 120?,waarbij de verankering van de kabeldelen geschiedde in anker-blokken, waar de helft van het aantal kabels (4 stuks) doorheenHep, het andere deel werd gekoppeld (verankerd). Na het voor-spannen werden de kabels ingestort in een 10 cm dikke laaggewapend beton (foto 8).Tek. 9 geeft de doorsnede weer van de voorbezinktank van het-zelfde werk (zelfde ontwerp, berekening en uitvoering). Hierbijis door de hogere bodemligging de spatkracht van de bodemgeringer dan bij de vorige reservoirs. Het accent van de voor-spanning ligt hier nu meer op de spanningsverhoging in debovenrand, wat ook blijkt uit de hoogte waarop de spanwapeningis aangebracht. De drie kabels leveren in de wand in de top eenvoorspanning van ca. 5 kg/cm2; in de gootbodem (zwellendgedeelte) een spanning van ca. 10 kg/cm2.Het valt hierbij vooral op, dat de dunnere wand het mogelijkmaakt met een geringer spanwapening een hogere voorspanningte bereiken.Cement 9 (1957) Nr. 3-4 141tek. 10doorsnede van debezinktank voorrioolwaterzuiverings-inrichting te RenkumTek. 10 geeft tenslotte een doorsnede van een door het Inge-nieursbureau v.h. J. van Hasselt & de Koning te Nijmegen ont-worpen en eveneens door van Hat turn & Blankevoort N.V. teBeverwijk op voorspanning berekende bezinktank voor derioolwaterzuiveringsinrichting te Renkum.Hierbij heeft ook weer de ringwapening een dubbele funktie,nl. het opnemen van de; spatkracht van de kegelvormige bodem,en het geven van een blijvende voorspanning in de wand, die terhoogte van de goot (zwelling) ca. 20 kg/cm2, in de top ca. 10 kg/cm2bedraagt. Hier is met vrijwei volmaakte zekerheid te zeggen,dat geen haarscheuren, hoe dan ook, zullen kunnen optreden.Evenals bij tek. 9 zijn de spankabels hier aangebracht in van tevoren ingestorte plaatstalen kabelomhullingen, daar latereomstorting bij deze vorm grote moeilijkheden meebracht.Bij al deze konstrukties is gebruik gemaakt van het voorspan-systeem Freyssinet.Prevention of Crack Formation in cylindricaltanks (II)by G. W. P. van der Heiden, Civ. Eng.In this article which is a continuation of chapter 2in "Cement" 8 (1956) No. 21-22, p. 526 thefollowing items are dealt with: influence oflandings, extent of the circular force caused by thelandings and prevention as well as repair of suchcrack formation. The article concludes with someexamples of tanks which are prestressed, pre-stressing being applied in the topmost part of thewall in order to prevent, i.a. crack formation.Prevention de formation de fissures dansreservoirs cylindriques (II)par I'ing. G. W. P. van der HeidenCet article est la suite du chapitre II dans CEMENT8 (1956) No. 21-22, page 526 et traite: I'influencedes perrons, la dimension de la force circulairecausee par les perrons, prevention et reparationde telles fissures. L'article conclut avec queiquesexamples de reservoirs dont la partie superieureest construite en beton precontract entre autreafln d'eViter la formation de fissures.Vermeidung von Rissbildung in zilindrischenBehaltern (II) von Dipl.-lng. van der HeidenIn diesem Artikel, der die Fortsetzung von Teil IIin Cement 8 (1956) Nc. 21-22, Seite 526 ist,werden bcsprochen: der Einfluss von Podesten,die Grosse der von Podesten verursachten Ring-krafte, dann Vorkehrungen zur Vermeidung vonRissbildung und die Ausbesserung gerissenerBehaiter. Den Schluss bilden einige Beispiele vonBehaltern mit Vorspannung, die u.a. zur Ver-meidung von Rissbildungen im obersten Wandteilangebracht wird.(vervolg van biz. 138)zijn ervaringen met ongewenste carbonaatvorming, die eveneensdoor kooldioxyde uit verbrandingsgassen bleek te zijn veroor-zaakt.In de wintermaanden van 1941 moest deze aannemer twee grotebetonvloeren uitvoeren. Het eerste projekt werd voltooid,zonder dat van extra verwarming gebruik werd gemaakt. Hettweede projekt moest in drie gedeelten worden uitgevoerd. Menstortte het eerste gedeelte (ca. 400 m2) bij een zeer lage buiten-temperatuur, zodat het noodzakelijk was een groot aantal zgn.salamanders (zonder rookgasafvoer) te plaatsen. De ontwikkeldegasconcentratie was kennelijk zeer groot, omdat --zoals de auteurlakoniek vermeldt-- enkelearbeiders ziek naar huis moesten gaan.Het storten van het tweede gedeelte (ca. 400 m2) vond plaats bijeen iets minder lage temperatuur, zodat het aantal verwarmings-apparaten kon worden verminderd. Het derde gedeelte (ca.200 m2) werd pas gelegd, toen de definitieve verwarmingsinstalla-tie van het gebouw reeds funktioneerde.Bij het tweede projekt (eerste en tweede gedeelte) werden debovenomschreven zachte betonoppervlakken aangetroffen. Daarbeide projekten door dezelfde arbeiders waren uitgevoerd enomdat in beide gevallen de betonspecie van dezelfde centralemenginstallatie was betrokken, heeft men de oorzaak van de uit-gebleven verharding bij de tijdelijke verwarmingsinstallaties ge-zocht en ook gevonden. In alle gevallen was de nabehandelinguitgevoerd door het betonoppervlak met water te besproeien.Omdat het tweede projekt in drie gedeelten was uitgevoerd, konmen duidefijk de invloed van verschillende CO2-concentratiesonderscheiden. De drie afzonderlijk gestorte gedeelten vertoon-den resp.: een zacht, kalkachtig bovenlaagje va. I--3 mm,plaatselijk zacht-gebleven en stofvormende gedeelten en (delaatste 200 m2) een nagenoeg feilloos betonoppervlak.v.d.V.Het zou interessant zijn om te vernemen, of dergelijke ervaringen,die dus betrekking hebben op de schadelijke inwerking van kool-dioxyde (verbrandingsgassen) op beton gedurende de eerste 24 uurna het storten, ook in Nederland zijn opgedaan. Voor gegevens ofaanwijzingen in deze richting houdt de redactie van Cement zichbizonder aanbevolen. Red.142 Cement 9 (1957) N-. 3 4