Prefabricage en Voorspanningdoor ir H. J. Wolbeer1. InleidingDe voor- en nadelen van montagebouw met betonelementen zijnreeds vele malen door schrijvers behandeld en de belangrijkstekenmerken kan men thans wel als algemeen aanvaard beschouwen.Aan de debetzijde staan dan voornamelijk de transportkosten enhet verlies van het monolitische karakter.De belangrijkste kenmerken van voorspanning zijn:1. kleinere doorsneden, dus gewichtsbesparing;2. de mogelijkheid met behulp van nagerekt staal een aantalelementen aan elkaar te rijgen;3. hogere betonkwaliteit, grotere vakbekwaamheid en tech-nische kennis en uitgebreide outillage.Bij aandachtige beschouwing van de beide begrippen, welke hetopschrift van dit artikel vormen, is het duidelijk dat deze als hetware voorbestemd zijn om tezamen te worden toegepast. Na-tuurlijk zullen ook prefabricage zonder voorspanning en voor-spanning van ter plaatse gestorte beton haar bestaansrechtblijven bewijzen, doch een zo gunstige aanpassing van eigenschap-pen als bij de montagebouw met voorgespannen elementen vindtmen slechts in een zeer goed huwelijk.De gewichtsbesparing door voorspanning drukt de transport-kosten en de mogelijkheid, elementen door middel van voor-spanning tot balken, bogen, vakwerken, portalen en skelet-constructies te verbinden, geeft de fabrikant van betonelementende mogelijkheid zonder onoverkomelijke transportmoeilijkhedende stoutmoedigste constructies te verwezenlijken.Aan de andere kant vormen de bijzondere eisen, welke de voor-spanning stelt -hogere kwaliteit, gecompliceerde mal, specialeoutillage en geschoolde technici- juist voor een fabriek geenbezwaar!2. ToepassingenVoor eenvoudige kleinere artikelen, zoals bekledingsplaten,trottoirbanden, hekpalen, enz. zal voorspanning waarschijnlijknooit in aanmerking komen, omdat de kosten per element inverhouding tot de geringe totale waarde te hoog zijn.Voor wand- en vloerplaten liggen de kansen beter, hoewelook hier de toepassingen beperkt zijn tot enkele gestandaardi-seerde producten, zoals bijvoorbeeld de in Duitsland vervaardigdeSchaferplaten.Voor ramen en kozijnen ziet men voorspanning nog niet toe-passen, hoewel hier zeker grote voordelen aan verbonden zijn.Men denke daarbij niet zozeer aan gewichtsbesparing of opbouwuit elementen, maar aan een nog niet genoemde eigenschap vanvoorspanning, nl. het dichttrekken van haarscheurtjes. Vooral bijaansluitingen van een zwaar en een licht profiel komen scheurtjeswel eens voor, en een geringe voorspanning, welke eenvoudig isaan te brengen,, zou goede diensten kunnen bewijzen.Bij gebruik van wapening uit bepaalde Al-legering en door stoom-verharding kan de voorspanning t.g.v. verschil in warmteuit-zettingsco?fficient tussen wapening en beton reeds voldoendevoorspanning geven.Enkele speciale toepassingen, zoals heipalen, dwarsliggers,trappen en lichtmasten, mogen hier niet worden vergeten.Naast andere voordelen zou de opbouw van een heipaal uitelementen op de bouwplaat het moeilijke transportvraagstuk af-doende oplossen. De bezwaren, hieraan verbonden, zijn vnl.beschadiging van de eindverankering en het verloren gaan van devoorspanning na het zgn. koppensnellen. Men beperkt zich voor-lopig dan ook vnl. tot de methode met voorgerekt staal.Voorgespannen dwarsliggers Worden op ruime schaal toe-gepast, hoewel men in Nederland uiteindelijk tot een andereconclusie is gekomen. Men kent hier zowel systemen met voor-gerekt als nagerekt staal. Het in Engeland gebruikte systeem'Stent' heeft een zeer eenvoudige eindverankering zonder slip-verlies, hetgeen in verband met de korte lengte ontoelaatbaarzou zijn.In Duitsland neigt men meer tot verankering met moeren, terwijlin Frankrijk het lange-banksysteem toepassing vindt.Voorgespannen trappen zijri vnl. aantrekkelijk door hun slankeprofiel. Ook zijn enkele vrijdragende wenteltrappen uitgevoerdwelke echter, evenals bij sommige experimentele autotypen,meer als staaltje van technisch kunnen moeten worden geziendan als een economisch verantwoorde toepassing.foto I. voorgespannen steektrapfoto 2voorgespannenholle lichtmastCement 6 (1954) Nr 23-24 423Afoto 3. voorgespannen portalen-met stijve hoekenfoto 4. doorgaande ligger door voorspannenstijf verbonden met de kolomfoto 5. boossoanten met voorgespannen boog en trekstangHolle lichtmasten, voorgespannen met voorgerekt staal, heb-ben een zeer slank profiel en zijn in staat vrij grote horizontalekrachten op te nemen.Ongetwijfeld het belangrijkste gebied voor de voorspanning ligtin het constructieve vlak, zowel in de utiliteits- als in dewaterbouw, terwijl men ook in hoogbouw voor woningenweldra meer en meer tot voorspanning zal overgaan.Eerst hier voelt men dringend behoefte een aantal geprefabri-ceerde betonelementen tot een monolitisch geheel te verenigen.Met behulp van de zgn. 'natte montage' is dit wel te vinden, dochhet is vaak niet mogelijk het werk zo te organiseren, dat nattemontage geen tijdverlies meebrengt. Ook is het zeer bezwaar-lijk, dat de beton kwaliteit juist op de knooppunten aanmerkelijklager is dan in de overige constructiedelen.Niet alleen is vaak onvoldoende aanhechtingslengte voor uit-stekende staven aanwezig, doch ook moet men meestal een slappebetonspecie gebruiken om alles vol te krijgen, terwijl trillen ookal niet mogelijk is.Alles tezamen mag men op de kwaliteit van het aangegoten betonniet teveel rekenen. Naast het lassen van de wapening of het in-betonneren van stalen elementen is dan ook de voorspanning eenbelangrijk hulpmiddel tot het vormen van statisch onbepaaldeconstructies in de montagebouw.D? oudste en meest gebruikte toepassing van voorspanniugvormen de balken met voorgerekt of met nagerekt staal.Voor balken, vrij opgelegd op 2 steunpunten, is in het algemeenvoor de lengte een grens berekend, waar beneden voorgerekt enwaarboven nagerekt staal het meest economisch is. Hierbijspelen een rol: de kosten van de eindverankering, de hoeveelheid'gelijke elementen, de beschikbare productietijd, de kosten enmogelijkheden van vervoer, de hoogte van de lonen op de bouw-plaats en het beschikbare montagematerieel. Dure eindveranke-ringen, ver doorgevoerde standaardisatie, lange productietijd(althans bij afspannen op een stalen mal), weinig vervoersmoeilijk-heden, hoge lonen op de bouwplaats en.zwaar montagemateriaalverschuiven de genoemde grens naar rechts, terwijl tegen-gestelde factoren uiteraard een tegengesteld effect hebben. Onderde omstandigheden hier te lande kan men deze grens ongeveertussen. 10en 20 m stellen.Voor balken, doorgaande over een of meer steunpunten is menin het algemeen aangewezen op nagerekt staal.Indien het steunpunt wordt gevormd door een kolom, bestaatde mogelijkheid een gedeelte van de kolom met de elementenvan de balk mee te spannen, waardoor stijve hoeken tussen balken kolom worden gevormd. De balkelementen kunnen dan tijdensde montage op consoles aan de kolom rusten, doch het is ook zeergoed mogelijk tijdelijke ondersteuning om de kolom te klemmen.Van het spannen wordt de dwarskracht bij de oplegging gemakke-lijk door wrijving en aanhechting in de voegmortel opgenomen.De schuine trekkrachten zijn, zoals bekend, tengevolge van degrote normaalspanning, zeer gering. Een stijve verbinding meteen middensteunpunt heeft slechts geringe invloed op het veld-moment, doch d? invloed bij stijve verbinding met een eind-kolom kan veel groter zijn.Er worden nu echte portalen gevormd, welke evenzeer ??n ge-heel vormen, als wanneer zij als zodanig gestort waren. De mon-tage van dergelijke portalen wordt zeer vereenvoudigd, indien deelementen van de balk reeds met I of 2 kabels tot een geheel ver-enigd worden, voordat de zo gevormde balk tussen de kolommenwordt geplaatst, waarna de overige kabels kolommen en balk aanelkaar koppelen.Weer een stapje verder gaat het vormen van portalen met meerregels.Indien de lengte van de kolommen niet te groot is, worden dekolommen uit ??n stuk vervaardigd en niet voorgespannen. Deregels worden geplaatst en in verband met de tijd worden allevoegen volgezet. Na verharding wordt het gehele portaal voor-gespannen. Men moet nu wel rekening houden met de secundairemomenten, welke achtereenvolgens ontstaan.Komen we in de echte hoogbouw, dan moeten ook de kolommenworden voorgespannen. Indien de omstandigheden dit, eisen,kunnen ook balken loodrecht op het vlak van de portalen wordengesteld en door middel van kabels doorgaande door de kolommeneveneens tot portalen worden gevormd; een compleet mono-litisch skelet is nu verkregen.Plaatsing van de kabels en verankeringen zal echter wel enigemoeite kosten. Uitvoeringsvoorbeelden van een dergelijk com-pleet skelet zijn de schrijver niet bekend, doch uitgewerkteplannen zijn reeds vervaardigd en de verwezenlijking hiervan kanbinnen enkele jaren worden verwacht.In bogen vindt vodrspanning eveneens een belangrijke toe-passing. Bij bogen met een trekstang ligt het voorspannen vanCement 6 (1954) Nr 23-24424deze trekstang voor de hand, doch ook worden de bogen voor-gespannen, indien de lengte van de boog bezwaarlijk voor pro-ductie of transport is, en de bogen uit elementen worden samen-gesteld. In verband met het opnemen van momenten in de boogleidt voorspanning tot vermindering van de doorsnede. De ver-hoging van de normale drukkracht heeft vooral voor hoogwaardigbeton weinig betekenis. Voor zeer grote overspanningen (bijv.hangars) kan de trekstang onder de grond worden aangebracht.Voorgespannen twee- en drie-scharnierbogeh hebben bewezeneconomisch te zijn. De slankere profielen zijn ook in architec-tonisch opzicht aantrekkelijk. De mogelijkheid om een boog alsdrie-scharnierboog te monteren en daarna door middel van door-gaande kabels in een twee-scharnierboog te veranderen, biedtinteressante perspectieven.Tenslotte een gebied, waarover nog zeer weinig bekend is, nl. demogelijkheid om schaaldaken door middel van voorspanningvoor montagebouw toegankelijk te maken. Met name het feit,dat men vormveranderingen onafhankelijk van de belasting in dehand heeft, biedt interessante mogelijkheden. Het laat zich aan-zien, dat de berekening instede van ingewikkelder juist een-voudiger zal worden.foto 6. voorgespannen twee scharnierbogenTweede Internationale Congres van deF?d?ration Internationale de la Pr?contrainte (F.I.P.)te Amsterdam van 29 Augustus t/m 2 September 1955Op het eerste congres van de F.I.P., dat te Londen werdgehouden in October 1953, is aan de STUVO, onderdeelvan de Betonvereeniging, de organisatie van het tweedecongres opgedragen.Dit congres zal worden gehouden in het Koninklijk Insti-tuut voor de Tropen, Mauritskade 63 te Amsterdam-O.,van Maandag 29 Augustus t/m 2 September 1955.De onderwerpen, die daar zullen worden behandeld zijn:Vraag Ia;Functie van de injectie en de verankeringbij voorgespannen betonAlgemeen rapporteur: Kelopuu (Finland)Vraag Ib;Ervaringen en problemen betreffende de vervaardiging en hetgebruik van hoogwaardig staal voor het opwekken van voor-spanningAlgemeen rapporteur: Bruggeling (Nederland)Vraag II;Ontwikkeling van de fabriekmatige vervaardiging van balkenvan voorgespannen beton en het samenbouwen, door voor-spanning op het bouwwerk, van geprefabriceerde elementenAlgemeen rapporteur: New (Engeland)Vraag IIIa;Momentenverdeling in statisch onbepaalde constructiesbuiten het elastische gebiedAlgemeen rapporteur: Guyon (Frankrijk)Vraag IIIb;Invloed van de plasticiteit op het draagvermogen en instabili-teit van voorgespannen schalenAlgemeen rapporteur: Franco Levi (Itali?)Mededeling AVergelijkende beschouwing betreffende de voorschriften voorvoorgespannen beton in de verschillende landenRapporteur: Paduart (Belgi?)Mededeling BDe economische voordelen van voorgespannen beton in deverschillende landenRapporteur M?ller (Duitsland)Het ligt in de bedoeling de genoemde vragen in 3 zittingente behandelen, terwijl tijdens de 4e zitting bijdragen overvrije onderwerpen naar voren kunnen worden gebrachtvoor zover de tijd dit toelaat.Inzake de 5 vragen zullen nationale en individuele bijdragenaan de algemene rapporteurs worden gezonden, die de al-gemene rapporten zullen samenstellen. Op grond van deontvangen bijdragen zullen de algemene rapporteurs aanhet congres verslag uitbrengen; hierop zal discussie volgen.De mededelingen A en B worden niet in discussie gebracht.Tijdens het congres zal een installatie voor gelijktijdigevertaling aanwezig zijn. De 3 congrestalen zijn: Frans,Engels en Duits.Het voorlopige programma luidt:Maandag 29/8 morgen: opening van het congresmiddag: eerste zittingDinsdag 30/8 mofgen: tweede zittingmiddag: excursieWoensdag 31/8 morgen: derde zittingmiddag: excursieDonderdag 1/9 morgen: vierde zitting en sluitingmiddag: excursieVrijdag 2/9: dagexcursieZaterdag 3/9: excursie bij voldoende deelneming, nieverband houdende met het congres, naade inpoldering van de Z.O.-Polder.De overige excursies betreffen bruggen en gebouwen in uitVoering. Speciale excursies zullen voor de begeleidendleden worden georganiseerd door een Damescomit?.Voor inlichtingen betreffende in te zenden bijdragen en d
Reacties