Kolentoren voor HoogovensIJmuiden?r.M.W. de LeeuwHoogovens Groep BV, IJmuidenNieuwbouw, Civiele techniekTotstandkoming van het ontwerpRenovatie van een cokesfabriekOp het terrein van Hoogovens Groep BV te IJmuiden bevinden zich twee cokesfabrieken.Hier wordt cokes geproduceerd voor gebruik in de hoogovens. De jaarlijkse produktie vandeze cokesfabrieken te zamen zal in de toekomst 2 230 000 ton bedragen.Vanaf het kolenmengveld wordt een mengsel van kolensoorten naar de kolentorens bovende cokesbatterijen gevoerd. Een cokesbatterij bestaat uit en groot aantal kamers, die toteen blok aaneengebouwd zijn. leder kamer bevindt zich tussen twee verbrandingskamersin; hierin worden kolen onder hoge temperatuur tot cokes omgezet. Naarmate in de cokes-kamers de temperatuur van de kolen stijgt, ontwijken de gasvormige bestanddelen om alsruw cokesovengas uit de kamer afgevoerd te worden. Na16-18uur (gaartijd) is de gevormdecokes `gaar' en wordt dan met een uitstootmachine uit de kamer gedrukt in een bluswagen.Na het blussen van de roodgloeiende cokes onder een blustoren wordt de cokes via deblushellingen afgevoerd naar de hoogovens.De levensduur van een cokeskamer bedraagt circa 20 jaar. Cokesfabriek 1 bestond voor dehuidige renovatie uit batterijen die in de periode 1950-1960 in bedrijf zijn genomen. Cokes-fabriek 2 kwam in 1972 in bedrijf. In 1980 werd begonnen met de renovatie van de cokesfa-briek 1 (foto 1).De renovatie is verdeeld in twee fasen, waarbij per fase vier batterijen worden gerenoveerd.De eerste fase is uitgevoerd in 1980-1982 en de tweede fase wordt uitgevoerd in de periode1982-1984.Als gevolg van de strenge milieu-eisen zijn, vooral bij de vulopeningen en de deuren van deovens, aanvullende reinigings- en ontstoffingsinstallaties nodig, die de constructie van debatterijmachines ingewikkelder maken. De cyclustijd van de cokesfabricage is tengevolgevan deze aanpassingen langer geworden. Dit betekent dat de produktie met twee machine-ploegen die voor de renovatie gold, is gewijzigd in een produktie met drie machineploegen.Omdat de diverse machines op ??n railbaan zijn geplaatst, betekent dit dat, om de produk-tiecapaciteit te kunnen handhaven, er een derde blushelling, blustoren en kolentoren aan1Overzicht cokesfabriek 1,gedurenderenovatiefase 2, voorjaar 1983Cement XXXV (1983) nr. 12 7862Schema cokesfabriek 1; de nieuwekolentoren is met een zwart vlakjeaangegeven3Montage van de stalen bovenbouw op denieuwe kolentorende cokesfabriek worden toegevoegd (fig. 2). Het ontwerp en de uitvoering van de nieuwekolentoren zullen in dit artikel worden beschreven. Deze derde kolentoren (kolentoren 14)bestaat uit een onderbouw van ter plaatse gestort beton en een toren uit prefab-betonele-menten met een stalen bovenbouw (foto 3).Het ontwerp van een kolentorenDe bunkerinhoud van de kolentoren vormt de basis voor het ontwerp. De inhoud van kolen-toren 14 is uit het oogpunt van een maximale bedrijfsvoering bepaald op 1400 ton oftewel1650 m2. De dimensionering van de draagconstructie is in belangrijke mate bepaald doorde bestaande werktuigkundige situatie. Vooral tengevolge van het vrije profiel van de machi-nebanen voor de deurmachine, vulwagen en uitstootmachine ontstaat een beperkte con-structiemogefijkheid. De kenmerkende doorsneden zijn weergegeven in figuur 4.Een tweede belangrijk uitgangspunt voor het ontwerp vormt de gewenste bouwtijd. Deprojectplanning van de renovatie van de cokesfabriek is gebaseerd op de bouwtijd van denieuwe cokesbatterijen. Hieruit ontstond voor de kolentoren een beschikbare bouwtijd vancirca 14 maanden.Als voorbeeld voor de nieuwe kolentoren 14 diende de bestaande kolentoren 13 van cokes-fabriek 1 en kolentoren 21 van cokesfabriek 2, gebouwd in respectievelijk 1955 en 1971.Indien kolentoren 14 op dezelfde wijze gebouwd zou worden als kolentoren 21, zou eenbouwtijd van 24 maanden ontstaan. In verband met deze te lange bouwtijd zijn vier ontwerpenmet elkaar vergeleken:a. in het werk gestorte betonconstructie, uitgevoerd in dagdienst;b. in het werk gestorte betonconstructie, uitgevoerd in ploegendienst;prefab-betonconstructie;d. staalconstructie.Ook bij een uitvoering in ploegendienst blijft de bouwtijd voor in het werk gestort betonlanger dan 14 maanden. Bovendien wordt de kostprijs aanzienlijk hoger. Blijft over prefab-be-ton of staal. Uit een kostenvergelijking tussen de prefab-betonconstructie en de staalcon-structie bleek geen doorslaggevend prijsverschil. De staalconstructie was circa 5% goedko-per. Het schilderwerk van de staalconstructie zal echter tot hogere onderhoudskosten leiden.Voorzover bekend is er alleen in Canada een stalen kolentoren bij een cokesfabriek gebouwd.Alle overige kolentorens zijn van gewapend beton. Wel bestaan er vele kolenbunkers, die inprincipe gelijk zijn aan een kolentoren. Van groot belang voor de materiaalkeuze is het cor-rosiegevoelige milieu rondom de cokesfabriek. Vooral de bluswagens, die continu langs defabriek rijden, veroorzaken veel corrosie. Eerst passeert een wagen met gloeiende cokes enna het blussen passeert een lekkende bluswagen met warme, gebluste cokes.In de omgeving van de bluswagenbaan zijn de onderhoudskosten aan bestaande gebouwenen installaties relatief hoog. Omdat er geen doorslaggevende planning- of kostenverschillentussen de stalen en de prefab-betonnen kolentoren zijn aangetoond, is vanwege de te ver-wachten corrosie gekozen voor een geprefabriceerde betonconstructie.Realisatie van het bouwprojectNadat het schetsontwerp van de kolentoren gereed was, heeft Hoogovens aan SchokbetonBV een studie-opdracht gegeven om de volgende reden:-het verkrijgen van een goed inzicht in snellere bouwtijden en de bijbehorende kosten;- het op tijd uitwerken van technische problemen die ontstaan tengevolge van een geprefabri-ceerde betonconstructie;- het verkrijgen van voldoende inzicht om de startdatum voor het bestekontwerp te bepalen.In principe verzorgt de afdeling Nieuwbouw van Hoogovens het ontwerp, bestekgereedma-ken, aanbesteding en begeleiding van de uitvoering van alle bouwwerken en installaties.Ten aanzien van prefab-betonconstructies is er echter te weinig specialistische kennis aan-wezig. Schokbeton kreeg tot opdracht zoveel mogelijk in prefab te construeren. Hieruit re-r plaatse gestorte betonnen funderingsvloer, waarop de kolentoren geheelsulteerde een teCement XXXV (1983) nr. 12 7874a-bVerticale doorsnedenin prefab zou worden opgetrokken. De studie-opdracht was zodanig verstrekt dat Hoogovensna het be?indigen van de opdracht vrij was ten aanzien van de verdere uitbesteding van hetproject. Schokbeton was op 31 januari 1982 gereed met de studie, waarna Hoogovens starttemet het bestekontwerp.De uitvoering van de onderbouw startte in november 1982. Deze is apart uitbesteed. FirmaVan Hattum & Blankevoort BV ontving de opdracht hiervoor. In verband met de winterperiodehield men er rekening mee, dat in geval van een strenge winter, vorstmaatregelen zoals hetbouwen onder een tent, tot de mogelijkheden behoorde.De technische gegevens afkomstig van de elektrotechnische en werktuigkundige afdelingenbepalen voor een gedeelte de voortgang van het civieltechnisch ontwerp. Alle in te stortenmetaalwerken moeten immers vroegtijdig bekend zijn in verband met de prefabricage. Inverband hiermede, kon de opdracht voor het prefab-gedeelte niet voor juni 1982 verstrektworden. Uit de studie van Schokbeton bleek, dat bij deze datum van opdracht de montageniet eerder dan in maart 1983 kon starten.In verband met deze tijdgegevens is besloten de scheiding tussen de prefab-constructiesen het ter plaatse gestorte beton een niveau hoger, nl. ter plaatse van het kelderdek, aan tebrengen. Een ter plaatse gestorte kelderconstructie biedt bovendien meer mogelijkhedenvoor verankering van de voorgespannen prefab-elementen dan de vlakke plaatfundering. Inverband met de aanbesteding in concurrentie kende Hoogovens namelijk de definitieve op-lossing van de prefab-constructie nog niet.TolerantiesEen probleem men als ontwerper onvermijdelijk mee te maken krijgt bij een geprefabriceerdeconstructie is het bepalen van de toelaatbare toleranties. Enerzijds worden minimale toleran-ties bepaald door de uitvoeringstechnieken, anderzijds zal de opdrachtgever een zekeremaximale tolerantie niet willen overschrijden.De voorschriften geven geen eensluidende waarden voor de toleranties van de betondimen-sies voor een kolentoren. In het bestek zijn de volgende bepalingen opgenomen ten aanzienvan toleranties:-de toelaatbare afwijking van de in te storten stekken, bouten, ankers en andere in te stortenonderdelen mag maximaal + of-5 mm bedragen;-waar op tekening toleranties zijn aangegeven, mogen deze niet worden overschreden. Bijde prefab-onderdelen mag de afwijking van elk willekeurig punt ten opzichte van zijn theo-retische plaats, na de montage, nooit meer bedragen dan 20 mm in elke richting.Achteraf zijn er geen problemen ten aanzien van de vereiste toleranties ontstaan. De maat-voering van de kunststofbekleding vormt een apart probleem, omdat de uitzettingsco?fficientongeveer 14x die van beton bedraagt.Cement XXXV (1983) nr. 12 7885Kunststof bekledingsplaten in dekolenuitstroomopeningenKunststofbekledingSteenkool heeft de neiging om enigszins vast te kleven aan de wanden van de bunker,waardoor aan de onderkant van de kolenberg, in de trechtermondingen verstoppingen kun-nen ontstaan. De trechterwanden worden daarom bekleed rriet een glad materiaal. Hiervoorkunnen gladde, slijtvaste tegels of een roestvrijstalen bekleding op de betonnen vlakkenworden aangebracht. Het aanbrengen van de tegels is nogal arbeidsintensief en zal in tijdomgerekend ongeveer zeven weken vragen. Bovendien blijken de tegels kwetsbaar. Eenroestvrijstalen bekleding is kostbaar.Ten behoeve van kolentoren 14 is naar een bekleding gezocht, die bij de prefabricage in deelementen kan worden aangebracht (fig. 5). Uiteindelijk is een hoog-moleculair lagedruk-polyethyleen gekozen (Bekaplast). Het bevestigen van de kunststofplaten aan het beton iseen probleem. Polyethyleen kan niet gelijmd, maar alleen met schroeven bevestigd worden.Tengevolge van temperatuurverschillen kunnen de schroeven ontzet raken, waardoor deplaten bol gaan staan. Dit is opgelost door op de polyethyleenplaten kunststofnokken telassen {400 per m2) en vervolgens in de betonfabriek de platen in de mallen te passen, waarinde elementen worden gemaakt. Zie daarover ook de bijdrage van ir.D.Boon.Alhoewel in Duitsland dergelijke platen zijn toegepast voor in het werk gestorte betoncon-structies, kreeg Schokbeton van Hoogovens de Nederlandse primeur om deze kunststofpla-ten in de prefab-elementen aan te brengen. Hiervoor moest het probleem van het opdrijvenvan de platen in de mal opgelost worden. Met behulp van roestvrij stalen vleugelmoeren enstalen bouten zijn de kunststofplaten vastgezet. De bouten zijn naderhand weggenomen;het overblijvende gat wordt afgedicht met een epoxymortel.De maatvoering van de kunststofplaten wordt opgegeven voor een bepaalde temperatuur.Tengevolge van de hoge uitzettingsco?ffici?nt van het polyethyleen ontstaat een aanzienlijkevariatie in de maatvoering. De definitieve opgave van de maattoleranties heeft heel watgepuzzel opgeleverd. Uiteindelijk zijn de voegen, met een voegbreedte van 30 mm tussende kunststofplaten, dichtgesmeerd met een kunststofmortel.ConclusiesNa het gereedkomen van de kolentoren, kan men vaststellen dat het bouwen in geprefabri-ceerde betonnen elementen, zowel technisch als financieel de juiste oplossing voor de be-tonconstructie is geweest. De tijdwinst gedurende de bouw `verdient' men door vroegtijdigover een definitief ontwerp te beschikken, waardoor van tevoren in de fabriek met de bouwgestart kan worden.Het is moeilijk om van andere vakafdelingen vroegtijdig gegevens te ontvangen. Veelal isdit pas mogelijk nadat leveranciers definitieve opdrachten hebben ontvangen. Indien dezeopdrachten in een vroeg stadium worden verstrekt, kan dit kostenverhogend zijn voor anderevakafdelingen. Omdat Hoogovens beschikt over een afdeling Nieuwbouw waarin vrijwel alletechnieken zijn vertegenwoordigd, is men erin geslaagd het definitieve ontwerp op tijd gereedte hebben. Voor enkele onderdelen is een en ander zo goed mogelijk ingeschat in afwachtingvan de definitieve gegevens. Het bij de hand hebben van twee bestaande kolentorens alsvoorbeeld, heeft eveneens bijgedragen tot een snelle realisatie van het definitieve ontwerp.De voorstudie uitgevoerd door Schokbeton heeft in een belangrijk stadium van het projectde juiste informatie verschaft ten aanzien van de technische haalbaarheid en de tijdgegevens.Hierbij moet de opdrachtgever overwegen in hoeverre tengevolge van deze vroegtijdigecontacten met de aannemer de wijze van aanbesteden wordt be?nvloed.Cement XXXV (1983) nr. 12 789ir.D.BoonSchokbeton BV, Koudekerk a/d RijnDe prefab-oplossing6Principe van de opdeling van het project in`tussenbouw' en `kolentoren'InleidingBij de eerste kennismaking met het schetsontwerp van de kolentoren lag het niet zondermeer voor de hand te concluderen dat het vrijwel geheel in prefab uit te voeren zou zijn. Ditheeft te maken met zowel de vorm als de constructieve oplossingen. Voor de constructiewas (begrijpelijk) ter plaatse gestort beton het uitgangspunt geweest. Dit punt zal in hetbijzonder bij het onderdeel `tussenbouw' worden toegelicht.Nadere beschouwing van het ontwerp gaf in feite twee in elkaar geschoven constructies tezien; in figuur 6 is dit schematisch weergegeven. Het ene deel bestaat uit een gebouw waarinonder andere magazijn- en de besturingsruimten zijn ondergebracht, in het verdere verloop`tussenbouw' genoemd. Het andere deel bestaat uit twee wanden van 14 m hoogte, metdaarop een gesloten constuctie van 23 m hoogte. Hierin is de kolenbunker alsmede de weeg-en doseerapparatuur ondergebracht. In het vervolg zal dit gedeelte `kolentoren' wordengenoemd.StabiliteitHoewel het meer voor de hand lijkt te liggen de stabiliteit van de beide constructies (tussen-bouw en kolentoren) afzonderlijk te bespreken, wordt dit hier niet gedaan. De stabiliteit vanzowel tussenbouw als kolentoren wordt nl. uitsluitend verkregen uit de kolentoren.E?n wand van de kolentoren heeft een doorsnede van 1,80 12,70 m2. De stijfheid hiervanis veel groter (ca. 33 maal) dan de gesommeerde stijfheid van de tussenbouw. De wand kanworden opgevat als kern van de tussenbouw. De vloeren van de tussenbouw zijn als schijvenuitgevoerd die scharnierend zijn verbonden aan de wanden van de kolentoren. Beide wandenvan de kolentoren vormen te zamen met het gesloten deel als het ware een portaal.De bovenkant van de fundering ligt op niveau 5.220+(zie figuur 4, doorsnede 1). Het in hetwerk gestorte deel tussen niveau 5.220+en 8.120+kan niet worden opgevat als een stijvedoos, verbonden met de fundering. Derhalve is voor de stabiliteitsberekening gerekend metwanden die op niveau 5.220+ingeklemd waren. De fundering bezit een zodanige veercon-structie dat van een nagenoeg volledige inklemming sprake is.De stijfheidsverhouding tussen de twee wanden van de kolentoren is 1 : 28, zodat het voorde berekening niet veel uitmaakt de lichtste wand als pendel te beschouwen (fig. 7).Prefabricage van de tussenbouwDe tussenbouw meet in plattegrond 25,60 12,00 m2, met een hoogte van 8,80 m. Over hetdak rijdt de kolenvulwagen met een gewicht in gevulde toestand van 18 000 kN. Overigebelasting op dit niveau is 10 kN/m2. De verdiepingsvloer verspringt plaatselijk.7Schematisering van de constructieCement XXXV (1983) nr. 12 7908a-bConstructie van de dakvloer van detussenbouwa. volgens ontwerp in ter plaatse gestortbetonb. oplossing in prefab-beton9a-bUitvoering van de tussenbouwZoals reeds genoemd was het schetsontwerp van Hoogovens gebaseerd op een ter plaatsegestorte constructie. De vloer op niveau 16.700+(dakvloer tussenbouw) was aangegevenals balkroostervloer. Belastingafdracht vond plaats via vier hoekkolommen en de beide wan-den van de kolentoren (fig. 8a).Voor de prefab-oplossing zou ondersteuning in 4 rijen een beter uitgangspunt zijn. De mid-delste twee rijen zijn hierbij direct onder de rails van de kolenvulwagen geprojecteerd. On-derslagbalken dragen de belasting af naar de kolommen (fig. 8b).Ondanks de beperkte seriegrootte en overspanningsverschillen bij gelijkblijvende belastingis de variatie van profieldoorsneden beperkt gehouden. Alle kolommen zijn nominaal 500 500 mm2evenals de onderslagbalken, behoudens die onder de rails van de kolenvulwagen.Deze zijn 600 800 mm2waarbij 800 mm de breedte van de balk is.De 200 mm dikke, deels voorgespannen vloerplaten zijn met uitstekende wapening uit deonderslagbalken en vloerplaten en ter plaatse gestort beton tot een geheel gemaakt. Aande wanden van de kolentoren is voor oplegging van de vloerplaten een doorgaande consolegemaakt. Via een natte verbinding zijn de vloerelementen verbonden met deze wanden.Langs de randen van de vloer is een ringwapening voorzien. Op deze wijze is een vloerschijfontstaan die verbonden is met de wanden van de kolentoren, want zoals eerder omschrevenverzorgt de kolentoren de stabiliteit van de tussenbouw.Tot zover de prefabricage van de tussenbouw. Deze is hiermee niet volledig behandeld,maar het toegepaste systeem van kolommen-balken-vloerplaten is welbekend (foto 9). Uit-gebreider aandacht verdient de prefab-oplossing voor de kolentoren.Prefabricage van de kolentorenDe figuren 4 en 5 geven de kolentoren in een aantal doorsneden weer. Over de gehele hoogtezijn aan ??n zijde drie schachten geprojecteerd; twee liftschachten en daartussen een trap-penhuis. Een van de twee wanden van de kolentoren heeft dus in feite een rechthoekigedoorsnede van 1,80 12,70 m2met daarin drie openingen (fig. 8). De andere wand heeft eenrechthoekige doorsnede van 0,50 12,70 m2en is massief.In het omsloten deel van de kolentoren bevinden zich twee vloeren (niveau 22.910+) elk metgrote openingen (fig. 4). Deze vloeren moeten van buitenaf toegankelijk zijn ten behoeve vanonderhoud of vervanging van de doseer- en weegapparatuur. Als gevolg hiervan zijn er terhoogte van deze vloeren in de torenwand deuropeningen met bordessen voorzien.Ter plaatse van niveau 30.110+bevinden zich de kolenuitstroomopeningen (fig. 5). De beton-constructie moet trechtervormig naar deze openingen toelopen. De constructie is op tevatten als een driehoekige balk van 4 m hoogte, met loodrecht daarop drie balken, eveneensdriehoekig van vorm, met een hoogte van 2,5 m. De wanden van de kolentoren hebben terplaatse een aangepaste doorsnede, zodat 8 trechters in beton zijn gevormd. De bekledingvan de trechterwanden met Bekaplast kunststofplaten is hiervoor reeds besproken doorir.M.W. de Leeuw.Tot slot bevindt zich op niveau 45.310+de afsluiting van de kolenbunker. Deze afsluitingbestaat uit een dakvloer met een enorme opening met een diameter van 8,60 m, voor detoevoer van kolen. Langs deze opening ?seen ringbalk voorzien meteen hoogte van 0,83 m.AanpakPrefabriceren is in feite een proces van opdelen en samenvoegen. Voorop stond het ideezodanig te prefabriceren dat onderdelen waarvoor geen prefab-oplossing mogelijk was geenbelemmerende factor zouden gaan vormen in de tijd en bovendien nog bij voorkeur in eigenbeheer uit te voeren zouden zijn op de bouwplaats. Gedacht moet dan worden aan lassen,stellen van geprefabriceerde wapening en het storten van beton tussen prefab-elementen.De kolenuitstroomopeningen en in mindere mate de dakvloer waren de probleem-onderde-len.Een gegeven was dat de montagekraan een vaste opstelling zou krijgen vanwege de beperkteruimte ter plaatse. Vanuit dat vaste punt moesten alle elementen gelost en gemonteerdCement XXXV (1983) nr. 12 79110Opdeling van de toren in horizontaleschijven. Het omsloten gedeelte is ookvoorzien van verticale voegen11Tussenvloeren in de kolentoren12Balkroostervloer voor het dragen van dekoienuitstroomopeningenworden. Bovendien was er het streven een zodanige opdeling te maken zodat bij het samen-voegen zo min mogelijk schoorwerk vereist was. Er waren geen mogelijkheden om buitende plattegrond van tussenbouw en kolentoren schoorwerk aan te brengen.Uit constructief oogpunt is er het streven de voegen niet te situeren op plaatsen waar demomenten maximaal zijn. In het bijzonder kan dat gerealiseerd worden bij de situering vande verticale voegen. Bij de horizontale voegen is dat minder goed mogelijk; de aansluitingvan een inklemming in de fundering is hier een voorbeeld van. Tot slot zijn er de voorwaardendie voortvloeien uit de mogelijkheden van de produktieplaats, transportmiddelen, maximaalte transporteren afmetingen, alsmede de variatiebeperking van de benodigde mallen.Voor de methode van samenvoeging van de afzonderlijke delen tot een geheel is gekozenvoor naspanning met Dywidag-staven. Hiermede kan op eenvoudige wijze, via een mof-ver-binding, doorgekoppeld worden. De driecellige kokerwand die een grote bijdrage heeft inde stabiliteit, is zodanig voorgespannen dat met de ongescheurde doorsnede kon wordengerekend.Ook voor het opnemen van de horizontale krachten ter plaatse van de koienuitstroomopenin-gen is voorspanning de aangewezen methode om de afzonderlijke delen bij elkaar te houden.Opdeling in elementenTeneinde de aansluiting van de torenwanden met de vloeren van de tussenbouw alsmedede vloeren en koienuitstroomopeningen in de toren met het vorderen van de bouw te reali-seren, is gekozen voor een basisopdeling ?n horizontale schijven. Voor de beide dragendewanden betekende dit elementen met een doorsnede van 1,80 12,70 m2en 0,50 12,70m2. Gelet op de montagevoorwaarden is de hoogte van de elementen beperkt tot maximaal2,50 m. Het eigen gewicht van de grootste elementen is daardoor 55 ton geworden.Ook het omsloten deel van de toren is in schijven opgedeeld. Deze schijven hebben eenuitwendige maat van 12,70 12,70 m2zodat verdere opdeling noodzakelijk was. De schijfis opgedeeld in een U-vormig element, twee vlakke delen en een driecellig element waaraannog gedeelten van de zijwanden zijn meegestort. Op deze wijze zijn de verticale voegen nietgesitueerd op de plaatsen waar het moment maximaal is (fig. 10).De tussenvloerenDeze vloeren zijn gerealiseerd door middel van vloerplaten dik 200 mm op vier voorgespannenbalken (fig. 11). Deze balken zijn aan de ene zijde opgelegd in een inkassing ter plaatse vande liftschachten en aan de andere zijde op consoles aan de wand. De balken zijn zodaniggedimensioneerd dat ze de belasting inclusief het eigen gewicht van de vloerplaten kunnendragen. Op deze wijze was een druklaag op de voorgespannen balken niet nodig. Dit allesmet als achtergrond de benodigde (grote) sparingen in de vloer te realiseren door waar nodigde platen over de balken te laten lopen en plaatselijk via boutverbindingen met de draagbal-ken te verbinden.De koienuitstroomopeningenDe gekozen oplossing voor dit gebied is als volgt. Van het trechtervormige gedeelte is hetCement XXXV (1983) nr. 12 79213Vloerbalken met uitstekende wapening (ziefiguur 12), in het werk gesteld14a-bTransport en montage van de zogenaamdebakvormonderste deel uitgevoerd als een vloer met acht openingen, vloerdikte 0,65 m. Deze vloerbestaat uit 5 voorgespannen balken die gemonteerd worden op de zijwanden van de toren,loodrecht op het driecellige element (fig. 12). Teneinde loodrecht op deze balken voorspan-ning te kunnen aanbrengen is een deel van de binnenwand van het driecellige deel opgeno-men in de vloerrandbalk. Deze dwarsvoorspanning moet de draagkracht leveren voor de4 m hoge driehoekige ribbe, midden in de bunker.Uit de balken steekt de nodige zachtstaalwapening voor verbinding met de nog te stortentrechtervormen. De vloer op zich is in twee fasen in de fabriek tot stand gekomen. Allereerstzijn de balken gemaakt. Deze balken zijn vervolgens in de fabriek in de juiste positie tenopzichte van elkaar geplaatst en plaatselijk aangestort (fig. 12). Deze vloer diende als bekis-ting voor de nog te storten driehoekige balken (foto 13). De volgende stap was het prefabri-ceren van de wandbekisting voor het trechtergedeelte. Deze ruimtelijke bekisting, de zgn.bakvorm, is samengesteld uit 4 vlakke betonplaten van 150 mm dikte, die zijn voorzien vankunststof bekledingsplaten (foto 14). Na plaatsen in het werk en aangieten van de stekver-bindingen met de vloerbalken restte nog het betonstorten en aanbrengen van de afdekpun-ten. Deze punten zijn eveneens geprefabriceerde betonelementen.Het storten van de niet- geprefabriceerde delen van de trechteropeningen was op deze wijzegeen belemmerende factor bij de voortgang van de montage. De verbinding van het terplaatse gestorte beton met de wanden van de kolentoren is gerealiseerd met draadeindenin ankerbussen.15Prefabricage-oplosssing van detorenafsluitingAfsluiting van de kolenbunkerDe afsluiting van de betonnen toren bestaat uit een soort deksel met grote opening en isopgedeeld in 4 elementen: twee lange delen die geen tijdelijke ondersteuning behoefden entwee korte delen die via een lasverbinding en uitstekende wapening tot een geheel met delange delen zijn samengevoegd (foto 15).De deksel is aan 3 randen vastgespannen aan de wanden van de kolenbunker door middelvan de in deze wanden aanwezige verticale voorspanning. De vierde randaansluiting, teweten de binnenkant van het driecellige element, is gerealiseerd door middel van draadein-den M30.Samenvoeging van de prefab-onderdelen; aansluiting ter plaatse van de funderingDe prefab-onderdelen zijn door middel van Dywidag staven 0 32 FeP 835/1030 tot eenmonoliet geheel gemaakt. De beide stabiliteitswanden zijn uitsluitend verticaal nagespannen.Het omsloten deel is zowel verticaal als horizontaal nagespannen. In aanzicht van figuur10 is de verdeling van de horizontale en verticale voorspanning voor dat vlak aangegeven.Duidelijk is de concentratie te zien nabij het trechtergedeelte van de kolenopslag.De beide draagwanden van de kolentoren zijn met 64 staven verbonden met de fundering.Van de 64 staven zijn er 40 nodig in het driecellige element. Ten einde de gemiddelde druk-spanning in de beide wanden niet teveel te laten verschillen met het oog op kruipvervormingis de 500 mm dikke wand voorzien van 24 Dywidag staven.In de ter plaatse gestorte constructie zijn staven ingestort met aan ??n kant een blindeverankering en aan de andere kant {niveau 8.120+) een mof. De ingestorte staven zijn overde gehele lengte (4185 mm) inclusief de mof voorzien van een nauwsluitende omhulling teneinde aanhechting met het beton te voorkomen.Cement XXXV (1983) nr. 12 79317Concentratie van horizontale voorspanningter plaatse van dekolenuitstroomopeningenfoto's: Hoogovens Umuiden (1, 3,14) enSchokbetonBetrokkenenopdrachtgever: Hoogovens Groep BV,Umuidenontwerp en algehele projectleiding:Hoogovens Groep BV, Umuidenconstructie-adviezen:- prefab-betonconstructie: Schokbeton BV,Koudekerk a/d Rijn- staalconstructie: bureau Veth, Dordrecht- bouwaanvraag en bestektekeningen:bureau Tamsma, Den Haaguitvoering:- onderbouw:Van Hattum & Blankenvoort BV, Beverwijk- prefab-betonconstructie: Schokbeton BV,Koudekerk a/d Rijn- staalconstructie: Van den Cammen BV,Rotterdam- afbouw: De Branding, UmuidenBouwkosten en -tijdcivieltechnisch, incl. kolenaanvoer en staal-constructie: 8 665 000 (excl. BTW)totale projectkosten kolentoren: 14 625 000 (excl. BTW)totale kosten renovatie cokesfabriek: 440 000 000bouwtijd:start uitvoering: 1 november 1982oplevering: 1 januari 1984De 64 Dywidag-staven van de beide wanden lopen niet over de gehele hoogte door. Dit isin het omsloten deel zeker niet nodig. Voor zover de staven wel over de gehele hoogtedoorlopen zijn ze om praktische redenen gedeeld via een mofverbinding. Ook zijn er stavenonderbroken ten einde op een bepaald niveau te kunnen spannen om de stabiliteit van hetreeds gemonteerde deel te verzorgen. Deze staven zijn via mofverbindingen weer verlengd(foto 16).Tot de horizontale voorspanning behoorde ook het aaneenspannen van de 5 balken metstaven 0 36 ter plaatse van de kolenuitstroomopeningen. Foto 17 geeft de verankeringenweer van de voorspanning die het middengedeelte van de 5 balken met elkaar verbindt.VoegenDe voegbreedte is bepaald op 30 mm. De voegvlakken zijn ruw gemaakt voor een goedehechting met de voegmortel, ten einde de schuif krachtcapaciteit van de voegconstructie tevergroten.16Als voegmortel is een kant-en-klaar mortel toegepast. De verticale voegen leverden geenproblemen op om een volledige vulling te verkrijgen. De werkwijze voor het vullen van dehorizontale voegen is van te voren op schaal 1 :1 onderzocht. Gekozen is voor een methodewaarbij de voeg via instroomopeningen h.o.h. 1 m volgegoten wordt. Hiervoor zijn specialehouten bakjes gemaakt. Zodra de specie de volgende vulopening passeert wordt vanaf datpunt verder gevuld.Moffen voor doorkoppeling van deverticale voorspanstavenMontageDe montage is uitgevoerd met een 250 tons opbouwkraan. De kraan stond opgesteld aande kant van de liftschachten en het trappenhuis, dus de kortste afstand tot de zwaarsteelementen (55 ton). De foto's 18a en b tonen enkele montagesituaties. Voor de bereikbaarheidvan de constructie gedurende de montage is gekozen voor een steigerwerk rondom. Debinnenkant van de wanden was goed bereikbaar via de vloeren van de tussenbouw en detwee vloeren in de kolentoren. Door de uitstroomopeningen na montage af te dekken wasde gehele binnenkant van de kolenbunker door middel van een rolsteiger bereikbaar.SlotopmerkingHet kolentorenontwerp geeft aan dat het voor betonconstructies met een niet alledaagseverschijningsvorm, die welhaast automatisch als een ter plaatse gestorte constructie wordenontworpen, ook de moeite waard is na te gaan of prefabricage tot de mogelijkheden behoort.Het is dan evenwel raadzaam deze mogelijkheden in een zo vroeg mogelijk stadium te bestu-deren. Overleg met bedrijven die gespecialiseerd zijn op het gebied van prefabricage is invoorkomende gevallen dan zeker zinvol.Bij het bouwen in prefab is de produktievolgorde als regel niet gelijk aan de montagevolgorde.Dit brengt met zich mee dat de volgorde waarin gegevens bekend moeten zijn anders is danbij het bouwen van een ter plaatse gestorte constructie. Dit mag evenwel niet als nadeelgezien worden. Men moet met dit gegeven werken. De fabrikant moet duidelijke informatieverstrekken betreffende de produktievolgorde. Hierop kunnen de gezamelijke partijen hunwerkwijze afstemmen. Regelmatig overleg is nodig om knelpunten tijdig te onderkennen enop te lossen.18a-bMontage van een drie-cellig element(gewicht 55 ton)Cement XXXV (1983) nr. 12 794
Reacties