IUTILITEITSBOUW I IONDERZOEK IDENKEN IN HOOGWAARDIGBETONCONCEPT VOOR EEN OPSLAGTANK VOOR VLIEGASir.P.D. den Hertogen irJ.H.M. 'Van Kleef, Hollandsche Beton en Waterbouw BY; GoudaHoogwaardig beton, ofbeton met hoge sterkte, staat volop in de belangstelling,vooral wat betreft studie en research. Tot nu toe is de praktische toepassing inNederland beperkt gebleven tot hoogbouw- en offshore-constructies. Voor eeneconomische toepassing van hoogwaardig beton hoeven we ons niet te beperken totconstructies tnet extreetn hoge belastingen. Die stelling wordt in dit artikelonderbouwd. Er wordt een concept gegeven voor een opslagtank voor vliegas,waarbij de toepassing van hoogwaardig beton ondanks hogere tnateriaalkosten totlagere bouwkosten leidt. De ontwikkelde gedachten zijn bruikbaar vooruiteenlopende toepassingen.CMU..LINGSBUIS VOOR"'""~' ".".:'.12 Minitnum~wanddikteniet-voorgespannen wand3Minitnum-wanddiktevoorgespannen wand.....C)o!f\IjH..........::JZ1. Verticale doorsnede opslagtankvoor vliegasVoor de dimensionering van dewandenis gebruik: gemaakt van het computer-programma 'Optimalisering van silo's'[1],waarmee de benodigdewapening envoorspanning zijn berekend met bijbe-horende bouwkosten van de tankwand.Bij de berekeningen is ervan uitgegaandatvliegas bij hetopslaanin de tanks eentemperatuur van circa 55?C heeft,waardoor in de tankwand een tempera-tuurgradi?nt ontstaat.In tabel 1 zijn de materiaaleigenschap- f---'---~---'----------t-~--~~------~~---Ipen gegeven die zijn gehanteerd bij deberekeningen [2].Bijeen betonnen opslagtank voorvliegas zijn door de hogere ma-teriaalkosten op het eerste ge-zicht geen voordelen te verwachten vantoepassing van hoogwaardig beton. Eenonderzoek hiernaar leidde evenwel toteen andere conclusie.Dit onderzoek betrofde directe bouw-kosten van wanden van opslagtanksvanrespectievelijk 2500, 5000 en 7500 m3inhoud, waarbij de wanden zijn uitge-voerd in sterkteklassen B 35, B 80 en B120. Vervolgens zijn de totale bouwkos-ten onderzocht van een opslagtank met5000 m3opslagcapaciteit, mede geziendeinvloedvanhoogwaardig betonop debouwtijd.Als praktische minimum-wanddikte isvoor een voorgespannen wand 250 mmaangehouden en voor een niet-voorge~spannen wand 160 mm (fig. 1 - 3J.40 Cement 1991 nr. 7/8120 Tabel 2vermeldt de gebruikte kostprij-zen, waarbij de kostenvoorB 35 op 100%115 zijn gesteld.EE0110 Directe kosten tankwandlf)C\JAangezien dit artikel is beperkt tot de11.r::economische aspecten van hoogwaar-'"105(Tldig beton, wordt voor de ontwerp-III> berekeningen van de tankwand verwe-0 100+'zen naar [3]. Indien mOlelijk is de combinatie B 350+'IR100 met wand ikte 160 mm de aantrekke-c lijkste. Echter zal bij toenemende straal.-van de opslagtank de,ri1trekkracht teu 95c '=250,812t"'-tie niet meer is toe te passen. In dat gevalc90t"'-cDirecte bouwkosten tankwand in104+'C 90 procenten als functie vanQ)sterkteklasse, wanddikte en straal+'IJ)0a. tankinhoud 2500 m 3; B 35, h "= 250"'- 85mm en R = 4 m: 100%t h=160,BBO h=160,1312o b. tankinhoud 5000 m 3; B 35, h = 250130 mm en R"= 5 m: 100%6 6,4 6,8 7,2 7,6 8 8,4 8,8 c. tankinhoud 7500 m 3; B 35; h = 250... straal in metersmmenR = 6m: 100%Cement 1991 nr. 7/8 41IUTILITEITSBOUW IONDERZOEKonderdeel een~ kostprijs kostprijs *) norm **) kostprijsheid materiaal franco werk aanbrengen inclusiefverwerken verwerken% % % %betonB 35 m3100 100 100 100B80 m3170 135 90 123B 120 m3270 183 90 158wapening ton f2000,-voorspanning ton f7000,-bekisting m2f 500,-Tabel 2Gebruikte kostprij:~en: karakteristieke korteduur prismadruksterkte: karakteristieke langeduur prismadruksterkte: gem. waarde korteduur prismatreksterkte: betonspanning bij eerste scheur: betonspanning bij voltooid scheurenpatroon8,85,56,681,696,0B 120= 0,8 fek= 0,68fek= 1,26 (1 + 0,05ik)= 0,62 .?m== 0,75 .?m4,73,96,354,464,0B 802,13,52,628,023,8B 35Obr,1Obr,2TabellGebruikte materiaaleigenschappenfbk (t = 0)fbk (t = 00)ibmObr,1Obr,2hetmogelijksnellerte ontkisten.Ditbe~tekent besparing op directe kosten doorefficienter werken, maar ook op indi~recte kosten zoals staf- en bouwplaats-kosten.Ter illustratie wordt de planning gege~ven van de bouw van een betonnen op-slagtank voor vliegas met een inhoudvan 5000 m3, waarbij voor de tankwandde sterkteklassen B 35 en B 80 zijn be-schouwd.Voor deze studie is gekozen de tank-wand te bouwenvolgens hetzogenaam-de continue klimsysteem (fig. 5). Dezeklimbekisting bestaat uit drie 1 m hogegekoppelde panelen, die afzonderlijkkunnen worden verplaatst. De stort-hoogte bedraagt 1m. Na elk stortwordthet onderste paneel ontkist en naar bo-ven verplaatst. De ouderdom van hetontkiste beton is dan ongeveer driemaalde stortcyclus.Bij de toepassing van hoogwaardig be-ton (B 80 of hoger) is het mogelijk, alsgevolg van de hogere aanvangssterkte,na ongeveer anderhalve dag te ontkis-ten. Dit betekent dat er twee betonstor-ten van 1 m per dag kunnen plaatsheb-ben, waardoor de totale bouwtijd van detankwand wordt gehalveerd. Door dezereductie van de totale bouwtijd wordenook de indirecte kosten verminderd.In figuur 6 zijn de planningen weerge-geven voor de bouw van een opslagtankvoorvliegas met eencapaciteitvan 5000m3, voor zowel sterkteklasse B 35 als B80. De beschouwde tankafinetingenzijn:~ tankstraal: 7 m;- tankhoogte: 32 m;~ wanddikte: 250 mm (B 35) en 160 mm(B 80).Door toepassing van B 80 in de tank-wand kan de totale bouwtijd van 30 we-ken (bij B 35) worden teruggebrachtnaar 26 weken. De bouwkosten gerela-teerd aan de planning zijn in tabel 3 ge-geven.*) inclusiefkostprijs materiaal**) in muleenheid; 1 mu = f 50,~Tabel 3Vergelijking totale bouwkosten voor opslagtank van 5000 m 3activiteittankwand B 35 tankwand B80nr.direct indirect direct indirect1 mobilisatie 0 2 0 22 palenfundering 8 3 7 33 onderbouw tank 20 13 18 134 wanden tank 31 8 29 65 dak en afbouw 10 4 10 46 demobilisatie 0 1 0 1subtotaal 69 31 64 29totaal 100 93Hieruit blijkt een totale kostenreductievan 7% voor de opslagtank waarvan dewanden inB 80 zijn uitgevoerd, ten op-zichte van een opslagtank met wandenuitgevoerd inB 35. Gezien de marges opbouwkundige werken een niet te ver-waarlozen besparing.ConclusiesDe benutting van de specifieke eigen-schappen van hoogwaardig beton zoalshoge aanvangssterkte, hoge eindsterkteen hoge dichtheid, resulteert bij eenontwerp van eenopslagtankvoorvliegasin de volgende voordelen ten opzichtevan de toepassing van beton B 35:- ondanks dat de sterkteklasse bij eenopslagtank geen overheersende para-meter is, kan door de combinatie vande eigenschappen van hoogwaardigbeton (fig. 7)een economisch ontwerpwordenverkregen.Hierdoorblijktdatook bij niet direct voor de hand lig~gende constructies, de toepassing vanhoogwaardig beton economisch aan~trekkelijk is;- uitgaande van een praktische mini~mum-wanddikte van 160 mm vooreen niet-voorgespannen wand en 250mm voor een voorgespannen wand,verruimt het gebruik van B 80 en B120 de mogelijkheden. Wanneer na-melijk B 35 met een wanddikte van160 mm vanuit technisch oogpuntniet meer mogelijk is, kan een wand-dikte van 160 mm inB 80 ofB 120 welmogelijkzijn. Ditgeefteengoedkope-re oplossing dan een voorgespannenwand inB 35;- een grotere dichtheid maakt reductievan de betondekking mogelijk;- een hogere aanvangssterkte maaktsneller ontkisten mogelijk, waardoorop totale bouwtijden bouwkosten kanworden bespaard;- ten gevolge van een afname in dewanddikte en een snellere bouwtijd iseen totale reductievandebouwkosten42 Cement 1991 nr. 7/88?35 .,.=, J ,=,! \ =II- ~tvli--I-E ~ ::::==.. LJ ' . ...~It-----VII ,!Iti"~II.J- ,I II0II0C%~ I~,~ I IIol,~I I?lI IVII~II II I ,i~ I 1i I~t%~J6 maten inmm5 Principedoorsnede bekisting volgens continue klimsysteemACTIVITEIT1 MOBI!=!LI~SSAT~I-=-E~~-f"'~1~Fl RING ......2?3 OUW TANK i~- -.~3~.~~_~.~_~4 ~T~AN~K=~~ 4.~"DAK Incl. AFBOUW 5.6 DEMOBILISATIE ; : .61 MOBILISATIE - i B 802 "2:3 OND TANK ~-~~--:-_~ ??~3.~.~~4 WAN[ ~N~K=,",,-1 4~_--.-Q.?K in!,:l. AFBOUW .5 6' :.6 DEMOBILISATIE6 Planning bouw betonnen opslagtank met een capaciteit van 5000 m 3, wandenuitgevoerd in respectievelijk B 35 en B 80- mogelijk van 5 ? 10% bij toepassingvan hoogwaardig beton.Een en anderis afhankelijk van de tankafmetingenen de kostprijsverhouding B 801B 35.Samenvattend kan worden gesteld datde toepassing van hoogwaardig beton,sterkteklasseB 80 en B 120, ondanks de1,7, respectievelijk 2,7 maal hogere ma-teriaalkosten dan vanB 35, voorbepaal-de situaties totlagere totale bouwkostenleidt.Voor hoogwaardig beton B 120 is hettoepassingsgebied geringer dan voor B80, omdat de kostprijsfactor 2,7 van B120 ten opzichte van B 35 m?nder snelwordt gecompenseerd door verm?nde-ring van andere kosten.Literatuur1. Wernsen, P., R.eservoirs en silo's voorde opslag van warme stoffen; gedrag endimensionering van de wand. Minima-lisatie van de kosten van eensilowand.AfstudeerverslagTU Delft, faculteit derCiviele Techniek, 1987.2. Technische gegevens voor B 80 en B120 ten behoeve van de prijsvraag'HoogwaardigBeton'.Betonvereniging,bijlage bij Cement 1990, nr. 2.3. Den Hertog, P.D. enJ.H.M. vanKleef,HOBAK, Ontwerp van een hoogwaar-dig betonnenopslagtank. HBW, Gouda,1990.hogereeindsterktehogereaanvangssterktegeringere dekking Ikleinerewanddiktehogeredichtheidbetereverwerkbaarheideerderontkisten lagerekostenmindermanuren7 Relatieschema toepassing hoogwaardig betonCement 1991 nr. 7/8 43
Reacties