A.A. van der VlistVereniging Nederlandse Cementindustrie(VNG), 's-HertogenboschHet Tweede InternationaleCongres 'Cryogenic Concrete'Amsterdam, 4-7 oktober 19831. InleidingBetonconstructies voor de opslag van totvloeistof gekoelde gassen ('cryogene op-slag') hebben de laatste twee ? drie decenniaover de gehele wereld steeds meer belang-stelling gekregen van opdrachtgevers, over-heden, constructeurs, aannemers en?- nietop de laatste plaats - onderzoekers. Daaromlag het voor de hand dat er over dit belangrij-ke onderwerp gepubliceerd en tijdens bij-eenkomsten ook gesproken werd. Op inter-nationaal niveau gebeurde dit laatste aan-vankelijk alleen op congressen met een bre-dere'scope, zoals FIP-congressen (voorge-spannen beton), IASS-congressen (schaal-constructies), LNG-congressen (~Ioeibaargemaakt aardgas) en olie-congressen (pe-trochemische industrie).Maar met het toenemen van het aantal stu-dies, ontwerpen en - vooral - gerealiseerdeprojecten groeide de behoefte aan interna-tionale congressen met 'cryogene beton"constructies' als het enige onderwerp. Inmaart 1981 heeft in Newcastle-upon-Tynehet Eerste Internationale Congres 'Cryoge-nic Concrete' plaatsgevonden, georgani-seerd door de Engelse Betonvereniging(Concrete Society).Het Tweede Internationale Congres 'Cryo-genie Concrete', is van 4 tot 7 oktober 1983in Amsterdam gehouden. De organisatie vandat congres was in handen van de Betonver-eniging en de Concrete Society. Er warenruim 225 deelnemers, uit verscheidene lan-den.Aan de 43 offici?le rapporten zijn tijdens hetcongres nog enkele rapporten toegevoegd.Evenals op het eerste congres was het En-gels de voertaal.Op de eerste twee congresdagen zijn na deopeningszitting (Keynote) tien werkzittingengehouden. De titels daarvan geven een goedbeeld van de behandelde onderwerpen endus ook van de onderwerpen die momenteelde aandacht krijgen.Keynote:Liquefied gas storage for the Fife ethyleneproject, Mosmorran, Schotland (3 rapporten)Session 1:Design philosophy (4 rapporten)De gebruikte coderingen worden verklaard? 3.XXXVI (1984) nr. 1Session 2:Research on reinforcing bars (3 rapporten)Session 3:Earthquakes (3 rapporten)Session 4:Research on properties of concrete (8 rap-porten)Session5:Aspectsof analysis (4 rapporten)Session 6:Tank projects (5 rapporten)Session 7:Blast (2 rapporten)Session 8:Research on prestressing steel (4 rapporten)Session 9:Extreme thermal loads (4 rapporten)Session 10:Liquid impact (3 rapporten)2. Nederlandse prestatiesOok in ons land hebben de cryogene beton-constructies de laatste jaren steeds meer be-langstelling gekregen. Wat betreft bijeen-komsten en publikaties kan hier worden ge-wezen op met name de Post-doctorale cur-sus 'Recente ontwikkelingen in de massa"opslag van gevaarlijke stoffen' (TH-Delft'april 1978), waarvan een Syllabus is versche-nen. Voorts op het boek 'Betonnen Vaten'(A.S.G.Bruggeling, juni 1979), waarvan in1981 in Engeland een Engelse vertaling is uit?gegeven, en ten slotte het STUVO-rapport70 'Betonconstructies voor de opslag van totvloeistof gekoelde gassen' (augustus 1983).. Tijdens het Tweede Congres bleek dat onsland ook internationaal op het gebied van decryogene betonconstructies een actieve rolspeelt. De openingszitting was namelijk ge-wijd aan het zgn. Fife-project, dat eind 1983voltooid zou moeten zijn: een ethaan-tank(18 000 m3) in Mosmorran/Schotland entwee etheen-tanks (elk 10 000 m3) in het na-bijgelegen BraefootBay. De betonconstruc-ties van deze drie opslagtanks (type CLlS',met een stalen dakop de buitentank) zijn ont-worpen door het Nederlandse ingenieursbu-reau D3BN, dat bovendien tijdens de uitvoe-ring met de supervision was belast.Dat Nederland op het genoemde gebied be-slist niet achteraan loopt, blijkt verder uit en-kele congresrapporten over opslagcon-structies die onlangs in ons land gerealiseerdzijn:42- in Terneuzen voor Dow Chemical tweeLPG-tanks (elk 50 000 m3, type C-IS, meteen betonnen dak op de buitentank);- in Vlissingen voorEurogas twee LPG-tanks(elk 55000 m3, type C-SIS, met een stalendak op de stalen buitentank);- in Rotterdam voor Arco-Chemie twee LPG"tanks (elk 4000 m3, typeCLI-S, met zowel opde binnentank als op de buitentank een sta?len dak).3. Opslagsystemen; projectenBij (beton)constructies voor de opslag vantot vloeistof gekoelde gassen zijn verschil-lende opslagsystemen (constructietypen)mogelijk. Welk systeem voor een bepaaldproject wordt gekozen, is in belangrijke mateafhankelijk van de ?aard en de temperatuurvan het opgeslagen produkt, verder van deeisen die door de overheid en/of de op-drachtgever worden gesteld, en uiteraardook van de persoonlijke voorkeur van deconstructeur. Met behulp van de indertijddoor prof. Bruggeling ingevoerde coderingkunnen de verschillende systemen op een-voudige en overzichtelijke wijze worden aan-gegeven: C =beton, L = 'liner' of membraan,CL = beton met daarin opgenomen liner, S= staal, - = isolatieruimte of spouw.In de congresrapporten komen verscheide-ne projecten aan de orde, deels vrij uitvoerigen overigens terloops. Sommige projectenzijn al enkele jaren oud, maar de meeste pro?jeeten zijn toch van vrij recente datum. Tabel1 geeft een overzicht.In het overzicht van tabel 1 is van de verschil-lende buitentanks en veiligheidswanden ookde verhouding hoogte/diameter vermeld,daar deze verhouding een parameter bij deberekening op explosiebelasting is.Om isolatie-technische redenen zou dezeverhouding 1,0 moeten zijn, maar voor watbetreft de uitvoeringskosten (althans vangrote LNG-opslagtanks) zou een verhoudingvan 0,60 optimaal zijn.Bij de vermelde projecten ligt deze verhou-ding tussen 0,31 en 0,88. De laagste waarde(0,31) heeft echter betrekking op veiligheids-wanden die maar tot 60% van de tankwand-hoogte zijn opgetrokken. Tijdens hetTweedeCongres is verder vernomen, dat de tweeetheen"tanks in Braefoot Bay zijn ontworpenmet dezelfde diameter als de ethaan-tank teMosmorran om op beide projecten dezelfdeTabel 1Overzicht van recent gebouwde opslagtanks voor de opslag van tot vloeistof gekoeldegassen; indeling per landJapanTokyo Gas, Tokyo ruim 30 ondergrondse tanks (10 000 - 95 000 m3) van hetElectric, Osaka 'membraan~type' (CIL) met stalen dakGas, e.a.re1ntorced~reintoreedecnct.c.-lbo;. in'ui+uon jretntorced c:cncrete~b. Storage tank at Braefoot Baya. Storage tank at Mossmorran5. Eisen van overheid en/ofopdrachtgeverAan de verschillende projecten in binnen- enbuitenland blijken dikwijls verschillende ei-sen te zijn gesteld, soms tegenstrijdig, danweer aanvullend. Dergelijke eisen zijn af-komstig van de overheid, die vooral deveilig~heid van de omgeving zal beschouwen, ofvan de opdrachtgevers, die behalve de vei-ligheid vooral bedrijfstechnische eisen en ~niet te vergeten - de kosten in hun beschou-wing zullen betrekken.Uit de congresrapporten is dikwijls niet goedop te maken, of de daarin vermelde eisendoor de overheid dan wel door de opdracht-gever zijn gesteld. Het ligt voor de hand dattussen beide partijen een wisselwerkingheeft bestaan. Verder kunnen de betrokkenconstructeurs en aannemers een rol hebbengespeeld. In elk geval is het interessant omde verschillende eisen, die in de rapportenworden vermeld, met elkaar te vergelijken.Daarbij mag echterniet worden vergeten, datde voor elk project gestelde (veiligheids)ei-sen in belangrijke mate zijn bepaald door delokatie en omgeving van de opslagconstruc-tie, de aard en de temperatuur van het opge~slagen produkt enz.1Doorsneden opslagtanks voor ethaan enethyleen (ontleend aan Bomhard en Kr?mer)Ij ~=t.:...I! '~Io; ? nero..;!~l ul on ,,." ll'tl r ?.u???.ciccncr.t:.'N, 0.500 1.000 I ~l,1eens ge?ist, dat een tweede vloeistofkering(betonnen tank of veiligheidswand) na eenexplosiebelasting doorstaan te hebben nogin staat moet zijn om een brandbelastihg tekunnen opnemen of als tweede vloeistofke-ring te kunnen functioneren.In Session 1 'Design philosophy' is met na-druk gewezen op de (internationale) behoef-te aan objectieve ontwerpen. Daarvoor zijnechter ontwerpcriteria nodig en die dienenop verschillende plaatsen, maar overigensonder dezelfde omstandigheden, identiek tezijn.binnentankbuitentank metbetonnen dakC = veiligheidswand,volle hoogtestalen dakzowel op Sals op Cbetonnen dakop C,C = veiligheidstank25/30,7 = 0,8143,5/64,9 = 0,67 betonnen dak op C41,3/69,9 = 0,59 betonnen dakopC35/55,7 = 0,6336,7/58,7=0,6339,9/57,6 = 0,69 betonnen dak op C19,5/62 = 0,31 C = veiligheidswand,65% van de hoogte19,5/62 = 0,31 C = veiligheidswand,65% van de hoogte25,5/33,5 = 0,76 stalendakopC30/50,1 = 0,6014,9/33,5 = 0,44 stalendakopChoogte/diameter opmerkingen(m)19/21,5 = 0,8834,3/54,8 = 0,63 C = veiligheidswand,volle hoogte, stalen dakop de stalenbuitentank31/43,5=0,71(S) betonnendakopCstalen dakop SWelke bijzondere belastingen in het ontwerpbetrokken moeten worden, is in belangrijkemate afhankelijk van de eisen die door deoverheid en/of de opdrachtgever worden ge-steld, en in dit verband ook van de lokatie ende geografische ligging alsmede de aard endetemperatuurvan hetopgeslagen produkt.De bijzondere belastingen behoren allemaaltot de 'calamiteitenfase'. Met andere woor-den: zij treden pas op als zich een of anderecalamiteit of ongewenste gebeurtenis voor~doet. Er wordt dikwijlsbij voorbaat aangeno-men, dat twee of meer calamiteiten zich nietgelijktijdig zullen voordoen. Toch is er wel- vloeistof-impuls, stootbelasting (belastingdoor 'zipping');- seismische belasting (in aardbevingsge-bieden).0,300,30tot0,150,350,350,900,900,90C-ISC-ISCIL'CIS1x120 0001x80 0002x120 0001x 80000Enfersa, Avil?s 1x 15000ammoniak - 36?C4. Bijzondere (extreme) belastingenBij het ontwerpen van cryogene opslagcon-structies dienen als regel naast de gewonebelastingen (bij normaal gebruik) ook bijzon-dere belastingen in rekening te worden ge-bracht. Tot de bijzondere belastingen wor-den vooral gerekend:- brandbelasting (externe brand, ook wel in-terne brand);- explosiebelast/ng (externe explosie);- 'impact'-belasting (botsingen, 'inslagen',projectielen enz.);- cryogene belasting (o.m. 'cold spots');SpanjeEnegas, Barcelona2x 40 000 SICLLNG -162?Cklimbekisting te kunnen gebruiken. Als daar-om ook de verhouding van 0,44 (BraefootBay) buiten beschouwing blijft, liggen deoverfge verhoudingen hoogte/diameter tus-sen 0,59 en 0,81.FrankrijkGazdeFrance,Fos-sur-MerLNG -162?CGaz de France,Montoir-de-BretagneLNG -162?Clokatie/produkt opslagcap. type dikte(m3) (code) (m)NederlandDowChemical, 2x 50000 C-IS 0,45TerneuzenLPG - 50?CArco-Chemie, 2x 4 000 CLI-S 0,50RotterdamLPGEurogas, 2x 55 000 C-SIS 0,40VLissingenLPGEngelandEssochem Olefins, 1x 18 000 CLiS 0,50Mosmorranethaan - 101?CEssochemOlefins,2x 10000 CLiS 0,50Braefoot Bayetheen - 104?CBritish Gas, 4x 60 000 C~SIS. 0,50IsleofGrainLNG -162?CBritishGas, 1x 60000 C-SIS 0,50DynevorArmsLNG -162?CCement XXXVI (1984) nr. 1 43c)shear keysIn een volgende stap moet de respons vande.constructie worden nagegaan, d.W.Z. dedoor de brandbelasting veroorzaakte span-ningen en vervormingen moeten worden be-paald. Dergelijke respons-berekeningen, dieuiteraard ook van belang zijn voor de bereke"ning van de brandveiligheid van andere be-tonconstructies, zijn inmiddels gedetailleerduitgewerkt. Dit blijkt uit het congresrapportvan Onate et al. (Universiteit van Madrid; Au-xini-Dragados), dat van de Fransman Walter,en dat van onze landgenoten Molier (DHV)melal bottom\0'? ? 0. : o? . 0d)1- f-~...... -f.~??????concrete taAk f-~??????:'::'::'::':'='--~~~~+-I.???0?.?........... ............ .~~~;~~~::::0-:":?-?Bris wezen in dit verband op het zgn. domi-no-effect. Onder een externe brandbelastingkan het draagvermog?n van een (betonnen)opslagconstructie sterk verminderen, daarhoge temperaturen een ongunstige invloedop de sterkte en stijfheid van beton en staalhebben.Uitgaande van een bepaalde brand, met eengegeven grootte en op een gegeven afstand,kan de door de opslagconstructie te ontvan-gen stralingswarmte worden berekend, zo"als o?k in STUVO-rapport 70 is aangegeven.In de praktijk wordt echter dikwijls een be-paalde externe brandbelasting voorgeschre-ven, zoals 30 kW/m2gedurende vier uur (Ter-neuzen) of ruim 100(!) kW/m2gedurende vijfuur (Barcelona). De Fransman Le Bris (Tech-nigaz) gaat in zijn beschouwing betreffendemembraan-tanks (CIL) uit van 16 en 46 kWfm2, waarbij hij de I-aatstgenoemde waarde'the worst case' noemt. Diens landgenootWalter (Coyne etBellier) gebruikt in zijn bere-kening van extreme temperatuurspanningen53 en 75 kW/m2gedurende vijf uur.Zodra de stralingsintensiteit bekend is, dientde tijdsafhankelijke ternperatuurverdeling inde constructie te worden bepaald. Het duurtvrij lang voordat zich een stationaire toe"stand heeft ingesteld. In elk geval duurt hetvrij lang voordat het zich in het beton bevin-dende staal een (te)hoge temperatuur krijgt.concrete outer tanka)De in de congresrapporten vermelde dak-constructies (beton of staal) zijn in het voor-gaande al ter sprake gekomen (zie ook hetoverzicht in paragraaf 3). Zoals ook in STU-VO-rapport 70 is aangegeven, vergroot eenbetonnen veiligheidsdak in belangrijke matede weerstand tegen brand-, impact- en ex-plosiebelastingen. Desondanks zijn er tot nutoe meer stalen dan betonnen daken toege"past, waarschijnlijk omdat de desbetreffen-de eisen nog niet tot een betonnen dakdwongen.7. BrandbelastingUit verschillende congresrapporten blijkt,dat externe brandbelasting meer en meereen ontwerp-eis is geworden. In zijn rapportstelt de Fransman Walter (Coyne et Bellier),dat van alle calamiteiten 'fire and cryogenicspil!' de minst onwaarschijnlijke extreme be-lastingen zijn. Van Breugel (TH-Delft) en Lekoelde gassen enz.). Sinds het einde van dejaren '50 zijn daar ook de meeste voorstan-ders van monolitische wand/vloeraansluitin-gen overgegaan op glij-opleggingen. Om ex-treme belastingen, zoals aardbevingen enexplosies te kunnen opnemen, worden deDyk-tanks voorzien van zgn. seismische ka-bels. Bij de Preload"tanks worden in dat ge-val stalen klauwen toegepast.2Details wand-vloeraans/uitingen bij tanksvoor de opslag van vloeibaar gasa. niet-verankerde metalen binnentankenmonolitische wand-vloerverbindingbetonnen buitentankb. verankerde binnentank, overigens als a.c. betonnen binnentank en buitentank metuitzetvoegend. monolitische betonnen binnen-enbuitentank (ontleend aan Bomhard enKr?mer)Monolitische wand/vloeraansluitingen zijnonder meer toegepast bij:- twee LPG-tanks in Terneuzen (C-IS);- twee LPG-tanks in Rotterdam (CLI-S);- twee LNG-tanks in Montoir-de-Bretagne(CIL).Bij de discussie betreffende het Fife~projectwaar glij-opleggingen zijn toegepast, werdgesteld dat een monolitische wandlvloer-aansluiting niet goed (niet scheurvrij) te ma-ken is en in elk geval bij temperaturen vanca. -100?C niet scheurvrij is te houden. Inde reactie hierop werd gesteld, dat het inder-daad niet zo eenvoudig is, maar dat de prak-tijk heeft bewezen dat het kan, mits de aan~sluiting wordt voorzien van een isolatie.In zijn algemene rapport ter inleiding vanSession 5presenteerdeBomhard op origine-le en duidelijke wijze het gedrag van diverseopslagsystemen onder allerlei bijzonderebelastingen. Zijn conclusie was: 'Alleen eentank van voorgespannen beton met een mo-nolitische wandlvloeraansluiting is bestandtegen allerlei extreme belastingen'. Dit geldtonder meer ten aanzien van seismische be-lastingen, zoals ook wordt geconcludeerd inzijn rapport voor Session 3 'Earthquakes'.De Westduitsers Schnellenbach en Zinn(Zerna, Schnelienbach und Partner) be-schouwen in hun rapport het constructievegedrag van het opslagsysteem CIS onder al-lerlei 'extreme dynamic loads'. Daarbij zijnzij zonder meer uitgegaan van een monoliti-sche wandlvloeraansluiting.Bij de presentatie van zijn rapport over mo-derne uitvoeringstechnieken stelde de Ame-rikaan Dykmans (Dyk Inc.), dat er in de USAveel ervaring met glij-opleggingen is opge-daan (tanks voor water, voor tot vloeistof ge-Glij-opleggingen zijn onder meer toegepastbij: ?-het Fife-project in Schotland (ethaan enetheen; CLlS);- de eerste twee LNG-tanks (SIC) en denieuwste LNG-tank CLICJ in Barcelona;-een ammoniaktank in Avil?s/Spanje (C-IS)(veilifjheidswand).Bij dit overzicht mag niet uit het oog wordenverloren, dat de gerealiseerde aansluitingennauw (kunnen) samenhangen met de voorafgestelde eisen (bijv. explosiebelasting) enhet in verband daarmee gekozen opslagsys-teem.6. Wand/vloer-aansluitingen en dakenOok tijdens het Tweede Congres kwamen detegengestelde opvattingen betreffende dewand/vloeraansluitingen naar voren. Daarbijging het ook nu weer om de vraag: Monoli-tisch (inklemming) of Glijdend (glij-opleg-ging)? Sommigen zijn sterke voorstandersvan deeerste oplossing, anderen verdedigende tweede. Aan het begin van Session 5 'As-pects of analysis' noemde Bomhard (Dyc-kerhoff & Widmann) de monolitische wand/vloeraansluiting van 'crucial importance' tenaanzien van de bijzondere belastingen im-pact, explosie en sabot-age, en van'great im-portance' ten aanzien van de bijzondere be-lastingen brand, aardbeving en cryogeen.Cement XXXVI (1984) nr. 1 44en Van Breugel, waarin het afstudeerwerkvan de eerstgenoemde is verwerkt.Van essentieel belang bij dit alles is het ver-vormingsgedrag bij temperatuurverhoging,vooral omdat daarbij het spanningsniveaueen dominante rol in de resulterende vervor-mingen speelt.Overigens kan het gewenst zijn om construc-tieve voorzieningen te treffen teneinde heteffect van een brandbelasting te beperken.Zo kan de constructie, vooral het dak, vaneen uitwendige isolatie worden voorzien. Bijde nieuwste LNG-tank (CLICJ in Barcelonazijn in verband met de voorgeschrevenbrandbelasting van ruim 100 kW/m2gedu-rende~ijfuur de betonnen buitentank en hetbetonnen dak voorzien van een 30 mm dikkelaag spuitbeton met perliet als toeslagmate-riaal.In de rapporten voor het Tweede Congreswordt interne brand enkele malen vermeld,maar alleen in het al genoemde rapport vanOi?ata et al. wordt er nader op ingegaan. Bijde inleiding van het rapport 'Design da-ta .. .', dat hij met zijn collega Stirnemannheeft opgesteld, gaf de Fransman Cheyrezy(Campenon Bernard) eveneens een globalebeschouwing over wat er waarschijnlijk ge-beurt. Bij een volle LNG-tank, vloeistofhoog-te 35 m, zullen de vlammen ca. 4 mbovende vloeistof beginnen. Daar de vloeistof eentemperatuur van -162?C bezit, ontstaat inde betonwand in axiale richting een zeer gro-te temperatuurgradi?nt. Na 18 uur. is hetvloeistofpeil ca. 9,5 m gedaald, maar devlammen beginnen nog steeds op de oor-spronkelijke hoogte (39 m), op voorwaardedat de betonwand ook daarintact blijft. Maarhet beton zal onder invloed van de extreemhoge temperatuur desintegreren en uiteen-vallen. Aangenomen kan echter worcjen, datde betonwand vloeistofkerend blijftwaar de-ze wand vloeistofkerend moet zijn.8. ExplosiebelastingUit verschillende congresrapporten blijkt,dat ook explosiebelasting meer en meer eenontwerp-eis is geworden, zij het (nog) in min-dere mate dan een externe brandbelasting.In Nederland is thans een explosiebelastingvrij algemeen aanvaard. Een explosiebelas-ting is een dynamische belasting en vereistderhalve een 'dynamische respons-bereke-ning'.De desbetreffende congresrapporten gevenniet aan, hoe deze berekening is uitgevoerdvoor de LPG-tanks in Terneuzen en in Rotter-dam. Over het project in Terneuzen wordtvermeld, dat vooral de paalfundering op zo-wel de horizontale als de verticale compo-nent van de voorgeschreven explosiebelas-ting is berekend, daar deze fundering hetzwaarst wordt belast. Verder wordt erop ge-wezen, dat de monolitische wand/vloeraan-sluiting zeer grote (horizontale) explosiebe-lastingenkan overdragen naar de bodem-plaat. Betreffende het project in Rotterdamwordt in dit verband meegedeeld, dat er inde monolitische aansluitingen (wand/vloer,palen/bodemplaat) onder invloed van dyna-mische belastingen (zoals explosiebelas-ting) vrij grote buigende momenten kunnenontstaan.Cement XXXVI (1984) nr. 1RE5TRAlNT LQ.).Ov.50 ~--_---,----:-----,-_ _--,'0 i----j:::::::i:%~~--T---jJO ~--.p..~J1----+--~~---18003Resultaten van relaxatieproeven(berekend en gemeten)(ontleend aan Stuvo-rapport 70)Het congresrapport van Van Os (MechanicaConsult Nederland) behandelt gedetailleerdde wijze waarop de betonnen veiligheids~wanden van de twee LPG-tanks (C-SIS) inVlissingen op de voorgeschreven explosie-belasting gecontroleerd en gedimensio-neerd zijn. Dit rapport is de Engelse vertalingvan het artikel dat deze auteur in CementXXXIV (1982) nr. 10 heeft gepubliceerd. Ookbij dit project blijkt de paalfundering hetzwaarst belast te worden.9. 'Impact'-belastingTijdens het Tweede Congres is er betrekke-lijk weinig aandacht besteed aan impact-be-lastingen (weggeslingerde brokstukken,projectielen, sabotage-activiteiten, vliegtui-gen en vliegtuigonderdelen). In zijn congres-rapport over de 'kwetsbaarheid van opslag-constructies' merkt Van Breugel op, dat ervoor deze bijzondere belastingen, met uit-zondering van vliegtuig-crashes, nergensgedetailleerde voorschriften of richtlijnenbestaan. De bescherming tegen sabotage-activiteiten kan worden verkregen door de'plant' af te schermen en af te sluiten, maarde vraag blijft dan, of dergelijke voorzienin-gen afdoende zijn. Daarom bepleit hij verderde toepassing van een veiligheidstank vanbeton om aldus ook de 'impact'-weerstandvan het dak te vergroten.Opslagconstructies in de nabijheid van eenvliegveld moeten dikwijls worden berekendop (mogelijke) vliegtuigbotsingen. Bij kern-centrales is een dergelijke bijzondere belas-ting al eerder ingevoerd, wat geleid heeft totrekenmethoden die nu ook voor opslagcon-structies gebruikt kunnen worden.10. 'Cryogene' belasting (incl. 'coldspots')Uit verschillende congresrapporten blijkt,dat cryogene belasting meer en meer eenontwerp-eis is geworden. Daarbij moet reke-ning worden gehouden meteen onverwachtekoude-belasting als gevolg van een overlo-pende of lekkende (binnen)tank. Het gaat omde sterkte- en vervormingseigenschappenvan de materialen en in samenhang daarmeeom de 'respons' van de constructie. De hier-voor uit te voeren berekeningen vertonen vrijveel overeenkomst met die voor een brand-belasting. Vandaar dat sommige congres-rapporten voor Session 9 'Extreme thermalloads' zowel brandbelasting als cryogene45belasting betreffen (zie ook paragraaf 7Brandbelasting).Het rapport van Onata et al. (Universiteit vanMadrid; Auxini-Dragados) betreft ook hetge-drag van een betonnen buitentank (met be-tonnen dak en monolitische wand/vloeraan-sluiting) onder een cryogene belasting alsgevolg van een sterk lekkende, c.q. bezwij-kende binnentank. Volgens de uitgevoerderespons-berekeningen leidt de beschouwdecryogene belasting tot scheurvorming bo-venin het dak, terwijl de rest van de construc-tie niet ernstig wordt beschadigd, zodat dezebuitentank als 'seCOndary containment' kanfunctioneren.In het rapport van de Fransman Walter (Coy-ne et Bellier) wordt derespons van een over-eenkomstigebetonnen buitentank nage-gaan. Geconcludeerd wordt, dat de beton-nen tank intactblijft, daar de beton- en staal-spanningen voldoende laag blijven, ook alsgevolg van verhinderde vervormingen.'Cryogene' belasting kan niet alleen over degehele binnenzijde van een betonnen buiten-tank voorkomen, maar ook plaatselijk, alsgevolg van een lek of scheur met beperkteafmetingen. Bij het Fife-projectin Schotlandmoest met beide typen rekening worden ge-houden, dus met 'generaluniform liquidload' en 'Iocalliquid impact load'. Voor beidebelastingen is een waarde van tweemaal dehydrostatische druk aangenomen, in het enegeval over de gehele binnenzijde en in hetandere geval over een beperkte oppervlakte,die echter in de desbetreffende congresrap-porten niet wordt genoemd.In zijn rapport beschrijft Vroonhof (D3BN)hoe voor dit project de respons-berekenin-gen zijn uitgevoerd.11. 'Zipping'Zoals aan het begin vanSession 10 'Liquidimpact' werd gesteld, is er de laatste jarenveel discussie geweest over het plotseling,door brosse breuk bezwijken van stalen (bin-nen)tanks. Deze discussie is pas goed opgang gekomen door publikaties van onzelandgenoot N.J. Cuperus (SIPM -Shellinter-nationale Petroleum Maatschappij) uit 1979,1980 en 1981. Volgens die publikaties zoubij 'zipping, van een stalen binnentank de be-tonnen buitentank of veiligheidswand wor~den belast dooreen kortstondige (0,1 s)stootbelasting gelijk aan zesmaal de hydro-statische druk. Gesteld wordt, dat een vrij-staande, cirkelcilindrische betonwand hierniet tegen bestand is en dit heeft geleid tothet ontwerp van aangeaarde opslagcon-structies (Shell concept). In de drie congres-rapporten voor Session 10 wordt naar dezeCuperus-publikaties verwezen.De Amerikaan Rouzsky (Preload Techn.)komt in zijn rapport tot de conclusie, dat hetmogelijk is voorgespannen betontanks teontwerpen die bestand zijn tegen de ge-noemde, extreme belasting. De beste oplos-sing is een betonnen tank met betonnen dak,met monolitische wand/vloer- en wand/dak-aansluitingen.De Westduitsers Bomhard en Vehling be-schouwen dezelfde, extreme belasting doorzipping, maarzij hebben daarbij de Cuperus-uitgangspunten hier en daar aangevuld, c.q.komen in hun gezamenlijke rapport tot vrij-wel dezelfde conclusie.10-21 jQ-20 10-19 10- 18 10-17 10-16 10-15PERMEABILITY COEFFICIENT {m2)tII.IIOxIO?6NormalWeightConcretesLightweightConcretesohumid curin~dry curing20')z 1001=ClQ 80~'""'f;:; 60'"~'"~ 40u5Relatie tIJSSen sterkte en permeabiliteit(ontleend aan Bamforth, MlJrray & Browne)4Uitzettingsco?ffici?nt(ontleend aan Cheyrezy en Sfirnemann)Uit de desbetreffende congresrapportenvolgt overduidelijk dat bij temperatuurverla-ging de sterkte en de stijfheid van beton toe-nemen. Daarom is het verantwoord om bijhet ontwerpen uit te gaan van de eigen-schappen bij kamertemperatuur. Volgens detwee rapporten van Marshall (SunderlandPolytechnic, U.K.) is ervoor de bepaling vande druksterkte bij temperatuurverlaging noggeen standaard-proef. Daarom heeft hij heteffect van de afkoelsnelheid en van de proef-stukafmetingen nagegaan. De eerstgenoem-de ?leek nauwelijks van invloed (toch advi-seert MarshalI: 60 ?C/h), de proefstukafme-tingen hadden echter wel degelijk invloed.Volgens de rapporten van Rost?sy et al.(Uni-versiteit Braunschweig) en anderen heeft hetvochtgehalte van het beton veruit debelang-rijkste invloed op de toeneming van de sterk-te bij temperatuurverlaging.Bij het onderzoek van betoneigenschappenonder 'cryogene' omstandigheden wordt delaatste tijd ook gewerkt met een of meercyclivan afkoelen/opwarmen. Voor de gebruike-lijke opslagconstructies is dit feitelijk nietvan belang. Alleen bij opslagtanks die nietaan de binnenzijde van een isolatie zijn voor-zien (zoals bij CL ICJ, kan bij het vullen enlegen (ook vooronderhoudswerkzaamhe-den) een dergelijke cyclus optreden.13. BetoneigenschappenOok tijdens het Tweede Congres is ruimeaandacht besteed aan de betoneigenschap-pen bij lage temperaturen. Voor Session 4'Research on properties of concrete' warenniet minder dan acht rapporten ingediend,waaraan tijdens de zitting er nog drie werdentoegevoegd. De laatste jaren is er op dit ge-bied heel wat onderzoek verricht.12. Seismische belastingHoewel in Nederland als regel geen rekeningwordt gehouden met seismische belasting,bestaat er in ons land toch belangstellingvoor 'deze dynamische belasting, vooral inverband met Nederlandse bouwactiviteitenin het buitenland. Dit blijkt ook uit het STU-Va-rapport 56 'Discussienota Seismischebelasting' (1980) enhet afstudeerwerk 'Seis-mische belasting' van de Delftse TH-studentHagenaars (1982). Voor Session 3 'Earth-quakes' waren drie rapporten ingediend,waaraan tijdens deze zitting nog een vierderapport is toegevoegd.Uit de congresrapporten en de desbetreffen-de discussie valt af te leiden, dat er nog an-dere mogelijkheden zijn om het 'zipping'-probleem tot oplossing te brengen:- de binnentank niet van staal, maar vanvoorgespannen beton te maken (zoals inBarcelona bij het type CL ICJ;- toepassing van gegarandeerd 'no zipping'('crack arresting') staal (zoals in Tern.euzenen Vlissingen, en bij het Fife-project).gemodificeerd met nieuwere inzichten. Zijkomen eveneens tot de conclusie, dat eenvoorgespannen betontank (met monoliti-sche wand/vloeraansluiting) op zipping-be-lasting te ontwerpen is, vooral doorextra wa-pening toe te passen.De Engelsen Baldwin (BP International) enTrbojevic (Principia Mechanica) hebben vol-genshun congresrapport het zipping-pro-bleem met behulp van de differentie-metho?de geanalyseerd. Zij zijn tot de conclusie ge-komen, dat de zipping-belasting maximaal2,44 maal de hydrostatische druk bedraagt.De buitentank dient hierop ontworpen teworden.Voor opslagconstructies onder een seismi?sche belasting dient de dynamische responste worden nagegaan, ook in samenhang methet gedrag van de ondergrond en - niet tevergeten - dat van de opgeslagen vloeistof.Voor deze respons-berekening bestaan alverschillende methoden, waarbij quasi-sta-tisch of - bij voorkeur - dynamisch wordtgerekend. Dit blijkt uit de rapporten van Bar-bat et al., Hagenaars, Bomhard en Kraemer.Bij de introductie van zijn rapport kwamBomhard tot de conclusie, dat alleen eentank van voorgespannen beton met een mo-nolitische wandlvloeraansluiting goed be-stand is tegen seismische en andere extre-me, dynamische belastingen.In het toegevoegde rapportvan deFransmanBiesel (Amtec) wordt voorgesteld om op-slagconstructies te voorzien van een 'pneu-matische bescherming': kunstmatige lucht-of gas-insluitingen, zoals die al bij betonnenstuwdammen worden toegepast. Bij opslag-tanks zouden die voorzieningen aan de bin-nenzijde van de tank aangebracht kunnenworden. Deze mogelijke oplossing, ook voorhet opnemen van explosiebelastingen, dientvolgens Biesel nog nader bestudeerd te wor-den. Door het 'kussen-effect' van de voorge-stelde insluitingen zouden de dynamischedrukken behoorlijk verminderd kunnen wor-den.Het rapport van Planas et al. behandelt on-derzoekingen met slechts twee cycli, zoalsdie bijvoorbeeld bij de nieuwste LNG-tank(CL ICO in Barcelona kunnen voorkomen. Bijdie onderzoekingen is vastgesteld, dat betononder druk bij deze cycli een gunstiger ver-vormingsgedrag heeft dan onbelast beton.Volgens dit Spaanse rapport vertoont voor-gespannen beton bij temperatuurverlaginghetzelfde vervormingsgedrag als belast be?ton onder dezelfde omstandigheden. Daar-om kan het gedrag van voorgespannen be-tonelementen bij lage temperatuur worden. nagegaan door het onderzoek van het des-betreffende beton, met hetzelfde vochtge-halte, onder een overeenkomstige drukbe?lasting.De noodzaak van een 'liner' op een beton-wand hangt sterk af van depermeabiliteit vanhet beton, en natuurlijk ook van de eventuelescheurvorming. Volgens het rapport vanBamforth et al. (Taylor Woodrow) is voor vol-doende weerstand tegen de penetratie vanLNG een doorlatendheidsco?ffici?nt van ca.3 x 10-20m2nodig. Het gebruikelijke con-structiebeton kan echter niet aan deze eisvoldoen, maar lichtbeton (met gesinterdvliegas als toeslagmateriaal) beslist wel (1,2x 10-20m2), en bij toepassing van een lucht-belvormer nog beter (2,6 x 10-21m2).De Amerikaan Hanaor (Rutgers University)en de Engelsman Sullivan (Imperial College)Een duidelijke voorkeur voor lichtbeton blijktook uit de tijdens Session 4 toegevoegde se-rie '"an drie rapporten van Berner et al. (Uni-versiteit van Californi?). Deze voorkeurstoelthierbij echter op het relatief gunstige gedragvan lichtbeton onder gelijktijdige tempera-tuurs- en belastingsherhalingen, zoals die bijoffshore opslagconstructies met golfbelas-ting kunnen voorkomen.Meer nog dan tijdens heteerste congres zijner thans behalve op beton ook onderzoekin-gen op betonelementen verricht. Het rap-port van Bamforth et al. vermeldt proeven opplaten van voorgespannen beton, en het rap-port van Planas op balken van voorgespan-nen beton. Het rapport van de Belgen Taerwe(Universiteit Gent) en De Saint Moulin (Trac-tional Electrobel Engineering) beschrijft be-lastingsproeven op afgekoelde gewapend-betonbalken, ten behoeve van de LNG?ter-minal in Zeebrugge. Deze balken warendeels wel, deels niet van beugels voorzien,als afschuifwapening. De afschuifsterktebleek duidelijk te worden be?nvloed: in gun-stige zin door de grotere sterkte bij lage tem-peratuur, en in ongunstige zin als gevolg van(bij de proefopstelling opgelegde) verhin-derde vervorming in langsrichting. Vastge-steld is echter, dat alleen bij volledige verhin-dering van de genoemde vervorming het on-gunstige effect groterdan het gunstigeeffectwordt, zodat dan de afschuifsterkte afneemt.Cement XXXVI (1984) nr. 1 4614.5taal voor wapenen en voorspannenEvenals tijdens het eerste congres is tijdenshet Tweede Congres ruime aandacht be-steed aan de eigenschappen van beton- envoorspanstaal bijlage temperaturen. VoorSession 2 'Research on reinforcing bars' wa-ren drie rapporten ingediend, waaraan tij-dens deze zitting nog een vierde is toege-voegd. Voor Session 8 'Research on pre?stressing steel' waren vier rapporten inge-diend.Tijdens beide werkziUingen werd benadrukt,dat constructeurs moeten vaststellen aanwelke eisen het staal dient te voldoen, waar-na de staalindustrie staal moet vervaardigendat aan .deze eisen voldoet. Bij het vaststel-len van de eisen moet worden uitgegaan vanrealistische belastingen, d.w.z. van belastin-gen die bij de beschouwde opslagconstruc-tie inderdaad kunnen voorkomen. In dit op-zicht bestaat er een essentieel verschil tus-sen een 'koude' tank, die in de gebuiksfasepermanent een lage temperatuur bezit, eneen 'warme' tank of veiligheidswand, die al-leen in een calamiteiten-fase aan een cryo-gene belasting wordt blootgesteld. Bij dezewarme constructies kan rekening wordengehouden met de thermische traagheid vanhet materiaal beton, waardoor het zich in debetonconstructie bevindende beton- envoorspanstaal nooit aan de combinatie van'cryogene' en dynamische belasting zal wor-den bldotgesteld.Bij temperatuurverlaging worden de sterkte-eigenschappen (treksterkte, vloeigrel)s) alsregel beter. De vervormingseigenschappen(breukrek, insnoering bij breuk, rek bij maxi-male belasting) blijken veelal minder te wor-den, wat op een verlies aan plasticiteit entaaiheid wijst. Vooral bij de gebruikelijkesoortenbetonstaal dient daarom brosseImportantUit buitenlandseliteratuurBelangstellenden kunnen de in deze rubriek besproken tijd-schrift-artikelen ter inzageopvragen bijde Bibliotheekvan deVereniging Nederlandse Cementindustrie (VNC). postbus3011,5203 DA 's-Hertogenbosch (tel. 073 - 40 1287).Ketelhuis met 100 m hogebetonpylonenIn D?rnrohr wordt, nabij de Donau, circa 50km ten westen van Wenen, een elektriciteits-centrale gebouwd. Het Betondispuut be-zocht dit project tijdens de buitenlandse ex-cursie in 1982 en werd geconfronteerd meteen belangwekkende constructiemethode.In moderne kolengestookte elektriciteits-Cement XXXVI (1984) nr. 1breuk gevreesd te worden. In het rapport vanValiente et al. wordt voorgesteld om zowelde sterkte als de 'ductiliteit' van betonstaalna te gaan met normale trekproeven bij dete beschouwen lage temperatuur. De rek bijmaximale belasting, die als het belangrijksteductiliteitscriterium wordt beschouwd, blijktbij de gebruikelijke trekproef minder te wor-den.Voor de bepaling van de scheurvorming(scheurwijdte en -afstand) in gewapend be?ton bij lage temperatuur dient ook de aan-hechting staal/beton bij die temperatuur be-kend te zijn. Over het aanhechtingsgedragbij temperatuurverlaging is nog niet zoveelbekend. Aan de Katholieke Universiteit vanLeuven is mevrouw Vandewalle onlangs be-gonnen aan onderzoek op het gebied van degenoemde aanhechting, als onderwerp vanhaar proefschrift. In haar rapport, dat tijdensSession 2 werd gepresenteerd, beschrijftmevrouw Vandewalle de beproevingsinstal-latie die zij inmiddels voor haar onderzoekheeft ontwikkeld.Bij voorspanstaal gaat het niet alleen om hetstaal zelf, maar ook om de verankeringen,zowelopgestuikte kopjes als speciale eind-verankeringen. Evenals bij betonstaal wor-den de sterkte-eigenschappen door tempe-ratuurverlaging verbeterd en worden de ver-vormingseigenschappen veelal minder, zijhet als regel in geringere mate. Het is echterniet onmogelijk, dat opgestuikte kopjes en'kerfachtige' beschadigingen (bijv. bij be-paalde wig-verankeringen) een ongunstigeinvloed op deze eigenschappen hebben. Bo-vendien moet afzonderlijk aandacht wordenbesteed aan het 'cryogene' gedrag van eind-verankeringen. Tijdens het ge FIP-Congres(1982) heeft Rost?sy eisen aan het 'cryoge-centrales worden de ketels vaak verticaal ge-plaatst; de ketels hebben daarbij een lengtevan 70 mofmeer. Voor dedraagconstructieswordt zowel beton als staal toegepast.Bij het Kalorische Kraftwerk D?rnrohr is eenbijzonder interessante combinatie tot standgebracht van installatie en constructie(tig. 1). De 3500 ton zware ketel, nodig vooreen eenheid die 400 MW elektrische energielevert, is 90 m lang en heeft een doorsnedevan 14 x 14 m2? Door het verwarmen van hetstaal kan de ketel wel 70 cm (I) langer wor-den.ln verband daarmee is de ketel aan debovenzijde opgehangen, zodat de langsver-vormingen vrij kunnen optreden en het ma-ken van aansluitingen relatief eenvoudig is.De hiervoor benodigde draagconstructie ismeer dan 100 m hoog, met een grondopper-vlak van 37 x 37 m2? In de 4 hoeken van ditketelhuis staan pylonen, uitgevoerd als ko-kervormige schachten met een doorsnedevan 6 x 6 m2en een wanddikte vari?rend van0,3 tot 0,5 m. Twee van deze pylonen dienenvoor de aanvoer van verse lucht van bovenafnaar de ketelmond aan de onderzijde; de an-dere pylonen fungeren als schachten voorde trappen, liften en leidingen.Aan de bovenzijde worden de 4 pylonenbuigstijf tot een ruimtelijkeportaalconstruc-47ne'gedrag van de combinatie voorspanele-ment/verankering voorgesteld (zie ook FIPNotes 96, 1982).Het congresrapport van Corres et al. be-schrijft het onderzoek op voorspandraadmet opgestuikte kopjes, dat eerst gespan-nen, toen afgekoeld en ten slotte tot breukbelast werd. Bij dit onderzoek is gestreefdnaar een gelijkmatige temperatuurverdelingover de lengte van het proefstuk (zie het rap?port van Planas et aL). Er werd voldaan aande door Rost?sy voorgestelde sterkte- envervormingseisen.Dit rapport beschrijft ook het onderzoek opstaal voor een bepaald type eindverankering.Daartoe is van dat staal de scheurtaaiheidKlebepaald, overeenkomstig ASTM E-399-81. Geconcludeerd wordt, dat het onder-zochte staal ook bij -165 ?C bruikbaar blijft,zelfs al zouden er kerfachtige beschadigin-gen tot een diepte van 8 mm voorkomen, dieechter in de praktijk ondenkbaar zijn.Het rapport van Rost?sy en Henning (Univer-siteit Braunschweig) over de cryogene ei?genschappen van de combinatie voorspan-element/verankering gaat vanzelfsprekenduit van de door Rost?sy voorgestelde eisen.In Braunschweig zijn de laatste jaren een be-proevingsinstallatie en een daarop afge-stemde werkwijze ontwikkeld. Daarmee isvastgesteld, dat de gebruikelijke voorspan-systemen aan de genoemde eisen voldoen,op voorwaarde dat voorspanstaal met eenbehoorlijke taaiheid bij kamertemperatuurwordt toegepast en dat de wigverankeringenniet al te diepe kerfachtige beschadigingenveroorzaken. De opgestuikte kopjes, bij an-dere systemen, bleken ongevoelig voor lagetemperaturen te zijn.tie verbonden door een kopdraagconstruc-tie, met een gewicht van circa 2900 ton. Aandeze kopdraagconstructie hangt niet alleende ketel, maar ook de gevelconstructie metgalerijen. De totale belasting die via dezekopdraagconstructie en de pylonen moetworden afgevoerd naar de fundering, be-draagt 75 000 kNoDe relatief grote afstand tussen pylonen enketel, en de afwezigheid van horizontale ver-bindingen daartussen, zorgt er voor dat detemperatuurbelasting van de pylonen doorstralingswarmte van de ketel, in relatie metinvloeden van buiten af (zon, wind, vorst) nieterg groot is.De 2900 ton zware kopconstructie van voor-gespannen beton is op de begane grondklaargemaakt en vervolgens met behulp van4 x 41 voorspankabels, ieder opgebouwd uit19 strengen, omhooggehesen. De meer dan100 m lange kabels werden opgetrokkenm.b.V. vijzels, die droegen op een hulpstaal-constructie op de bovenzijde van de pylo-nen. De constructie werd in stappen van0,25 m gehesen. De 19 kabels werden danmet wiggen verankerd, de vijzels ingedrukt,zodat weer 0,25 m kon worden gehesen.Hetvoorspanstaal achter de verankeringen werdafgekort. Het hijsen in etappes van 14 m ge-