ICONSTRUCTIEFONTWERP IVOORSPANNINGCONSTRUCTIEF BETON (VI), ~VOORSPANNING IN EEN DUIKERBRUGprof.dr.ir. A.S.G. BruggelingIn de eerste vijfafleveringen van deze artikelenserie is aan de hand van een alsvraagstuk aangeboden constructie aangetoond dat het model 'constructiefbeton'een nieuwe benadering is in het ontwerpen van betonconstructies. Volgens ditmodel komen nieuwe mogelijkheden ter beschikking voor het oplossen vanconstructieve opgaven. In deze en komende afleveringen zal de invloed vantijdsafhankelijke effecten worden beschouwd. Opnieuw doet een gegevenconstructie dienst als kapstok voor het verduidelijken van de beginselen.Hierin is cr de therrn?sche uitzettings-co?ffici?nt van het beton (en het staal).Voor Be ~ 28 000 N/mm2encr ~ 12 10-6 ?C-I vindt men per ?Ctemperatuurverandering, bij volledigverhinderde verkorting, een spann?ngs-verandering in het beton van 0,336N/mm2?Wanneer dus wordt uitgegaan van eenmaximale temperatuurdaling van 20?C,zal bij volledig verhinderde verkortingeen trekspanning worden opgewektvan: 20 0,336 ~ 6,72 N/mm2?Bepaling van de grootte van delangsvoorspanningIn de maatgevende doorsnede (in hetmidden van de duikerbrug) moet, zoalsgezegd, na aftrek van alle voorspanver-liezen een minimum drukspanningDoorervoor te zorgen datdewerkvoor-spanning in langsrichting na aftrek vanalle voorspanverliezen ten minste 6,72N/mm2bedraagt; zullen dus geen trek-spanningen door temperatuurinvloe-den worden opgewekt en kan er geenscheurvorming optreden.Voorspanverliezen ontstaan ten gevolgevan wrijving tussen voorspankabels enkabelomhullingen tijdens het voor-spannen, krimp en kruip van het betonen relaxatie van het voorspanstaal. Bo-vendien ontstaat verlies aan langskrachtin de betonconstructie als gevolg van dehorizontale verplaatsing van de paal~koppen onder de duikerbrug en dewrij-ving tuSsen koker en ondergrond.Er wordt van uitgegaan dat de voor-spanning inde duikerbrug wordt aan-gebracht voor het aanaarden, dus in eenopen bouwput. Voorspannen betekentimmers ook vervormen; de constructiemoet dan ook tijdens het voorspannenkunnen verkorten (afgezien van de in-vloed van de palen).../14750om(")NooN\400 ~1,-iiiiiii~In deze envolgende bijdragenvan de se-rie 'Constructiefbeton' wordt deze dui-kerbrug gebruikt als (theoretisch) stu-die-object. We zullen nagaan of doorhet inbrengen van voldoende langs-voorspann?ng het ontstaan van descheuren had kunnen worden voorko-men. Voorspannen zou dan een alterna-tieve oplossing zijn ten opzichte van hetafzonderlijk funderen van koker envleugelmuren.i i100006000\Langs- en dwarsdoorsnede vande duikerbrug6.119000 50014.~4~ jlI I ii I R I i i iiVorig jaar verscheen STUVO-rapport101 'Schadegevallen aan hetonnenkunstwerken in Nederland'. Bij de be-spreking van het rapport in Cement iseen gevalvan schadeaaneenduikerbrugvan gewapend beton als illustratie be-handeld [1]. De duikerbrug bestaat uiteen 45 m lange koker met een nettodoorsnede van 2,4 . 6 m2, aan beideeinden vorozien van vleugelmuren. Dekokerwas o,e twee plaatsengeheel door-gescheurd (jig. 6.1).In het artikel wordt als oorzaakvan dezeschade genoemd dat de opgelegde ver-vormingen ten gevolge van tempera~tuurverschillen door de vleugelmurenworden verhinderd. Als gevolg van dedaardoor opgewekte krachten, zijnscheuren in de duikerbrug ontstaan.Opgemerkt werd dat het afzonderlijkfunderen van koker envleugels de scha-de had kunnen voorkomen.Opgelegde vervormingenVormveranderingen ten gevolge vantemperatuurwisselingen zijn zoge-naamde opgelegde vervormingen.Wanneer een constructie niet kan ver-vormen, maar wel aan temperatuur~veranderingenwordtblootgesteld, wor-den spanningen in de constructie opge-wekt. Indien de hetonconstructie onge-scheurd wordtverondersteld en de tem-r------~------------,peratuurvariatie 6.Tis, dan zal de span-ningswisseling in het beton zijn:Be 6.T? cr48 Cement 1987 nr. 6overblijvenvan6,n N/mm2?Veronder-steld wordt dat de betonkwaliteit B 25is. Na aanaarding wordt veronderstelddat nog een krimpverkorting optreedtvan 120 . 10-6en een kruipvervorming(kruipfa?tor)