Wat zijn de verschillende mogelijkheden rondom bouwkundige software? Welke
software helpt het beste bij een goed constructief ontwerp? De ontwikkelingen in de
techniek gaan razendsnel, waardoor het lastig is om een compleet beeld van de huidige
mogelijkheden van de software voor constructeurs te hebben. Hier willen we jou een handje
bij helpen. Daarom organiseert Cement op 28 oktober de Cement Softwaredag, dit keer een
online event. Kijk op www.cementonline.nl/softwaredag voor meer informatie.
online_ event
TO DO:
5
augustus
2020
52020
Vermoeiing betonstaal Microscheurvoming
\fietsbrug Schinveld
Cement_Cement 05 2020 1 16-07-20 12:08
Wat zijn de verschillende mogelijkheden rondom bouwkundige software? Welke
software helpt het beste bij een goed constructief ontwerp? De ontwikkelingen in de
techniek gaan razendsnel, waardoor het lastig is om een compleet beeld van de huidige
mogelijkheden van de software voor constructeurs te hebben. Hier willen we jou een handje
bij helpen. Daarom organiseert Cement op 28 oktober de Cement Softwaredag, dit keer een
online event. Kijk op www.cementonline.nl/softwaredag voor meer informatie.
online_ event
TO DO:
5
augustus
2020
52020
Vermoeiing betonstaal Microscheurvoming
\fietsbrug Schinveld
Cement_Cement 05 2020 1 16-07-20 12:08
Cement is hét kennisplatform over betonconstructies. Het speelt al meer dan 65 jaar een
onmisbare rol voor constructeurs. Omdat kennis juist voor aankomende constructeurs
essentieel is, is het belangrijk dat ook jij de weg naar Cement weet te vinden.
Via Cementonline.nl, het vakblad en via onze nieuwsbrief krijg je toegang tot een schat
aan informatie over onder meer actuele projecten en ontwikkelingen op het gebied van
constructietechniek, materiaal en regelgeving. Je kunt nu een compleet lidmaatschap
afsluiten voor slechts ? 74,50 per jaar. Een online lidmaatschap is voor jou helemaal gratis
zolang je student bent!
Meld je nu aan bij het kennisplatform Cement WWW.CEMENTONLINE.NL/VOOR-HET-ONDERWIJS.
CEMENTONLINE.NL
WORD LID
VANAF ? 0,-
STUDENT? LEER VAN DE PRAKTIJK.
Cement wordt mede mogelijk g\femaakt door:
Cement is een kennisplatform van
én voor constructeurs.
Het platform
legt ke\f\fis vast over co\fstr\bere\f met be-
to\f e\f verspreidt deze o\fder vakge\fote\f.
Om deze ke\f\fisdeli\fg te o\fderste\b\fe\f
e\f het bela\fg erva\f te o\fderstrepe\f, ka\f
ee\f bedrijf part\fer \fworde\f. Ee\f part\fer
ge\fiet ee\f aa\ftal aa\ftrekkelijke voorde-
le\f, zoals zichtbaarheid,\f fli\fke korti\fg op
lidmaatschappe\f, gr\fatis plaatsi\fg va\f
vacat\bres e\f de mogelijkhe\fid mee te
prate\f over de i\fho\bd va\f het platform.
Heb je ook i\fteresse om part\fer te wor-
de\f, \feem da\f co\ftact op met Marjolei\f\f
Heijma\fs, m.heijmans@aeneas.nl.
Onze
partners
CEMENTONLINE
Meer informatie over deze bedrijven en over het partner s\fhap staat op www.\fementonline.nl\bpartners.
Cement_Cement 05 2020 2 16-07-20 12:08
partners
CEMENT 5 2020 ?1
2? CEMENT 5 2020
29 Onderzoek eigenspanningen
en microscheurvorming
Tweeluik over onderzoek naar het
effect van de relaxatie op eigenspan-
ningen in beton (1) en de invloed van
microscheurvorming op krimp (2).
44 Nieuwe normeisen vermoei-
ingssterkte betonstaal
Vastgesteld op basis van uitvoerig
onderzoek naar mechanisch gericht
en gepunt- of gehechtlast beton-
staal Ø12 en Ø16 mm.
50 Opinie: Vermoeiing wape-
ning nog altijd een probleem
Ondanks aanpassing in de Euro-
code 2 is nieuw onderzoek volgens
André Verschoor dringend nodig.
Artikelen
6 Doorgaande voorspanning
in gekromde fietsbrug
Het lange, slanke dek van de fiets-
brug in de N274 bij Schinveld is in het
werk gestort, ligt in een bocht en is
over de gehele lengte voorgespannen.
14 Capital C: nieuw leven voor
gebouw met allure
Over het funderingsherstel, de
nieuwe kelder en het parametrisch
ontwerp van de dakopbouw van de
voormalige Diamantbeurs.
22 Rekentool voor trillingsarme
gebouwconstructies
Een afstudeerder aan de TU Delft
heeft een rekentool ontwikkeld
voor in het vroege ontwerpstadium.
14 44
Foto voorpagina:?Fietsbrug in de N274 bij Schinveld, foto: Henk Snaterse / ipv Delft
COLOFON
Cement, vakblad over betonconstructies, is hét
vakblad van en voor constructeurs en verschijnt
8 keer per jaar. Het vakblad is een onderdeel
van het kennisplatform Cement, een uitgave
van Aeneas Media bv in opdracht van het
Cement&BetonCentrum.
Uitgave Aeneas Media bv, Veemarktkade 8,
Ruimte 4121, 5222 AE 's-Hertogenbosch
T 073 205 10 10, www.aeneas.nl
Redactie dr.ir. Dick Hordijk (hoofdredacteur),
ir. Paul Lagendijk, ir. Marloes van Loenhout,
ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy
Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs
Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter),
ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers,
ir. Maikel Jagroep, ir. Stijn Joosten, ir. Ad van
Leest, dr.ir. Mantijn van Leeuwen, ing. Michael
van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters,
ir. Ton Pielken
rood, ir. Kees Quartel, ir. Hans
Ramler, ir. Luc Rens, ir. Paul Rijpstra, prof.dr.ir.
Theo Salet, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop,
dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim
van Tittelboom, prof.dr.ir. Lucie Vandewalle,
ing. Henk ter Welle, ing. Jan van der Windt
Uitgever / vakredacteur ir. Jacques Linssen
j.linssen@aeneas.nl, T 073 205 10 22
Planning en coördinatie Hanneke Schaap
h.schaap@aeneas.nl, T 073 205 10 19
Eindredactie Hanneke Schaap
Ontwerp Twin Media bv, Miranda van Agthoven
Vormgeving Twin Media bv, Petra Guijt
Media-advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl,
T 073 205 10 23
Klantenservice abonnementen@aeneas.nl,
T 073 205 10 10
Website www.cementonline.nl
Overname artikelen Overname van artikelen en
illustraties is alleen toegestaan na schriftelijke
toestemming.
Lidmaatschappen 2020 Kijk voor meer
informatie over onze lidmaatschappen op
www.cementonline.nl/lidworden of neem contact
op via abonnementen@aeneas.nl of 073 205 10 10.
Voorwaarden Je vindt onze algemene voor-
waarden op www.cementonline.nl/algemene-
publicatievoorwaarden Hoewel de grootst
mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud
van het blad, zijn redactie en uitgever van
Cement niet aansprakelijk voor de gevolgen,
van welke aard ook, van handelingen en/of
beslissingen gebaseerd op de informatie in deze
uitgave.
Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt
beeldmateriaal worden achterhaald. Belang-
hebbenden kunnen contact opnemen met de
uitgever.
ISSN 0008-8811
Inhoud
Vakblad over betonconstructies
CEMENT 5 2020 ?3
Als ik zeg "de hoofdletter C",
dan denkt u in deze tijd waar-
schijnlijk (net als ik) maar aan
één ding: Coronavirus en hoe
dat ons privéleven en ons werk
beïnvloedt. Hopelijk bent u zelf
ontsnapt aan besmetting. Maar
in onze werkomgeving hebben
we de impact al gemerkt of
zullen we de impact nog gaan
voelen, ik hoop niet al te erg.
Maar nee, met de hoofd-
letter C refereer ik aan iets
heel anders: in Amsterdam is
de voormalige Diamantbeurs,
een rijksmonument, grondig
gerestaureerd en omgedoopt
tot 'Capitol C'. In Bouwen met
Staal is gepubliceerd over de
parametrisch ontworpen glazen
dome die boven op het dak is
geplaatst. Maar dat is slechts
een deel van het complexe werk
dat daar heeft plaatsgevonden.
Wij leggen de nadruk op de
betonconstructie: het herstellen
en versterken van bestaande
kolommen en funderingen en
bovendien 'nog even' een vier
meter diepe kelder onder het
gebouw maken.
En de hoofletter C staat
natuurlijk ook voor Cement.
Hoofdletter C
Cement zou Cement niet zijn
zonder vaste onderdelen: zoals
de column (deze keer weer
verzorgd door de voorzitter van
de Betonvereniging), de twee
Talenten van het Jaar 2019
(voor de laatste keer) en Beton
in beeld (met de uitbreiding
van het Kennedy Center in
Washington).
Cement zou C ement niet
zijn als we geen aandacht
zouden besteden aan onder-
zoek: dit keer zowel aandacht
voor een afstudeeronderzoek
naar een rekentool voor het
beoordelen van trillingen
van gebouwen, als voor een
promotieonderzoek naar
eigenspanningen en micro-
scheurvorming, door één van
de oudste promovendi.
Cement zou Cement niet zijn
als we geen aandacht zouden
besteden aan nieuwe normen
en wat die voor onze ontwerp-
praktijk betekenen: dit keer is
vermoeiing van wapening het
thema.
Cement zou Cement niet
zijn als we geen aandacht
zouden besteden aan projec -
ten: dit keer, naast 'Capitol C'
aandacht voor de creatieve
ingenieurs van ipv Delft en hun
ontwerp van een gekromde,
voorgespannen fietsbrug.
Ook deze keer weer een
compleet aanbod aan interes-
sante kopij over constructies in
beton. Veel leesplezier!
Dick Hordijk
Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl
54
En verder
20 Duurzaam beton wil je ook
zien, voelen en ruiken
Column Dorien Staal.
52 Talent van het jaar (6)
Utiliteitsbouw versus infrastructuur;
wat zijn de verschillen? Patrick van
Dodewaard en Koen van Doremaele
nemen een kijkje in elkaars keuken.
54 Diepe buiging
Dubbel gekromde gevels en wanden
van 'gekreukeld' beton sieren de in
het werk gestorte uitbreiding van het
Kennedy Center in Washignton D.C.
4? CEMENT 5 2020
Aan dit nummer van Cement werkten mee:
auteurs
ir. Rob Arts RC
Adams Civiel Advies
p. 6 ? 13
dr.ir. Gustaaf Bouquet
TU Delft
p. 29 ? 42 ir. Barbara Heijl
WijS architectuur p. 54 ? 59
ir. Patrick
van Dodewaard
IMd Raadgevende Ingenieursp. 52 ? 53 ir. Gerwin Schut
Witteveen+Bos p. 22 ? 28
ir. André Verschoor
Reijneveld Engineering p. 50 ? 51
ir. Christa
van den Berg
ipv Delft
p. 6 ? 13
ir. Theo Breedijk
onafhankelijk adviseur
betonstaal
p. 44 ? 49
ing. Koen IJff
Pieters
Bouwtechniek
p. 14 ? 19
ir. Koen
van Doremaele
BAM Infraconsult
p. 52 ? 53 ir. Dorien Staal
Voorbij Prefab B.V.
p. 20 ? 21
Het prefabriceren van fun-
deringspalen biedt grote
voordelen:
de palen worden in
geconditioneerde omstandighe-
den op een geïndustrialiseerde
manier vervaardigd en hebben
daardoor een relatief hoge en
constante sterkte en altijd de ge-
wenste afmetingen. Je weet dus
precies wat er de grond in gaat.
De keerzijde van prefab is echter
dat het heien gepaard gaat
met geluids- en trillingshinder.
HPSchroefpaal Systems B.V. heeft nu een holle prefab schroefpaal
ontwikkeld die enerzijds voldoet
aan de hoge kwaliteitsstandaard
die je van prefab mag verwachten,
en waarmee anderzijds hinder
aanzienlijk wordt beperkt, door-
dat ze schroevend worden aan-
gebracht. Het biedt daarmee een
interessant alternatief voor ge-
schroefde, in de grond gevormde
palen, zoals avegaarpalen en
DPA-palen, waarvan de kwaliteit
nog wel eens te wensen overlaat,
zeker in slappe bodems.
Prefab schroefpaal
combineert beste van twee werelden
WWW.CEMENT
ONLINE.NL
/HP_SCHROEFPAAL
Meer over de holle prefab schroefpalen
staat in een gesponsord artikel op
www.cementonline.nl/hp_schroefpaal.
De schroefpalen hebben
een holle doorsnede
Holle Prefab Schroefpaal combineert
het beste van twee werelden
HOLLE PREFAB SCHROEFPAAL
HPS SYSTEMS Tel: 06 - 83 640 726 Email: info@hpschroefpaal.nl www.hpschroefpaal.nl
Het prefabriceren van funderingspalen biedt grote voordelen
als het gaat om kwaliteit. De keerzijde van prefab is echter
dat het heien gepaard gaat met geluids- en trillingshinder.
HPSchroefpaal Systems B.V. heef t nu een prefab schroefpaal
ontwikkeld die enerzijds voldoet aan hoge kwaliteitsstandaard
die je van prefab mag ver wachten, en waarmee anderzijds
hinder aanzienlijk wordt beperkt.
Schroefpunt.
Monitoringsysteem.
De holle schroefpaal.
Paal met schroefpunt.
Adv Cement B 187.5xH 117 .indd 1 13-07-20 11:41
gesponsord bericht
Doorgaande
voorspanning in
gekromde f ietsbrug
Brug Onderbanken in de N274
1 Pijler fietsbrug over de N274 met enkele oplegging en fixatie in dwarsrichting, foto: Henk Snaterse / ipv Delft
De nieuwe fietsbrug over de N274 bij Schinveld (Limburg) valt niet alleen op
door het geïntegreerde kunstobject, maar vooral ook door het doorlopende
slanke dek (foto 1). Dit 188 m lange dek is in het werk gestort, ligt in een bocht
en is over de gehele lengte voorgespannen.
1
6? CEMENT 5 2020
Ontwerp en realisatie van de brug
maakten deel uit van de recon-
structie en aanpassing van de
N274 in de gemeente Beekdaelen
(voorheen Onderbanken).
Met de
brug is voor fietsers een veilige oversteek
gecreëerd ter hoogte van de nieuwe turbo-
rotonde bij de Jabeekerweg. Samen met drie
kunstobjecten accentueert de brug de
poortfunctie voor de plusregio Parkstad, bij
de grens met Duitsland.
Tracéstudie
Aan het ontwerp van de brug ging een uitge-
breide variantenstudie vooraf. Ipv Delft zocht
daarbij met een werkgroep naar het meest
geschikte tracé op basis van onder meer land -
schappelijke inpassing, fietserscomfort en
uitvoeringskosten. Dit leidde tot een 350 m
lang tracé, dat bestaat uit een 188 m lange
brugconstructie met een fietspad op grond -
lichamen aan weerszijden (fig. 2). In boven -
aanzicht vormt de gehele brug een lange
bocht met een radius van 185 m. De ontwerpers stond een zo slank mo-
gelijke brug voor ogen met grote overspan -
ningen. Om dit mogelijk te maken is gekozen
voor een geheel in het werk gestorte con -
structie met doorlopende voorspanning.
Zowel pijlers als brugdek zijn ter plaatste
gestort. Dankzij deze uitvoeringsmethode
heeft de brug een doorlopend dek gekregen
dat zorgt voor een helder en continu beeld.
Door de grote overspanningen is de ruimte
onder de brug vrij in te delen en bleef het
zicht op het kenmerkende landschap intact. De optie met prefab brugdekdelen
werd ook onderzocht, evenals prefab dekde-
len in combinatie met natte knopen. Prefab
bleek met name qua bouwtijd voordeliger te
zijn, maar was tegelijkertijd ook duurder,
meer onderhoudsgevoelig en minder slank.
Bovendien zouden de brugdekdelen te groot
en zwaar (280 ton) zijn voor transport. Ook
de combinatie van een prefab dek met de
gewenste slanke steunpunten zou de uitvoe-
ring er niet makkelijker op maken. Een
eventuele deling van de prefab dekken in
kleinere secties is overwogen, maar bracht
ongewenste consequenties en risico's met
zich mee. Een in het werk gestort en voorge-
spannen dek bleek de beste optie.
PROJECTGEGEVENS
project
Poort van Parkstad, fietsbrug N274 Onderbanken
opdrachtgever
Provincie Limburg architect brug ipv Delft
constructeur definitief ontwerp
Adams Civiel Advies,
Jeroen Koot Constructie Advies
ontwerper stalen kunstobjecten
Marijke de Goeij aannemer
BAM Infra Regionaal constructeur
uitvoeringsontwerp Palte B.V.
leverancier
voorspanning
Dywidag Systems International
leverancier voegen en opleggingen Freyssinet
oplevering april 2019
CEMENT 5 2020 ?7
Brugdek
Om de haalbaarheid van de voorspanning
in het brugdek te onderzoeken, voerden
constructeur en ontwerper een studie uit,
waarbij zaken als bouwfasering, principe
van stortnaden, globale hoeveelheid voor-
spanning én het voorspanverloop werden
beschouwd. Een massieve doorsnede was
daarbij het uitgangspunt. De beoogde slanke
constructie vroeg namelijk om relatief hoge
voorspanning, met een groot aantal meer-
veldse kabels. Die kabels lopen van hoog
boven de steunpunten naar laag in het veld-
midden. Hierdoor was de ruimte voor ge-
wichtsbesparende holtes beperkt en zou
toepassing van holtes bovendien zowel ont-
werp als uitvoering complexer maken.
De studie leidde tot het vastleggen van het
principe van de voorspanning: 8 kabels uit 19 strengen van 150 mm die gefaseerd wor-
den voorgespannen (Zie verder onder 'Voor-
spanning').
Het 188 m lange dek van de fietsbrug
is 4,85 m breed en verdeeld in vijf tussenvel -
den van 28 m en twee eindvelden van 24 m
(fig. 2). Het streven om de krachten en ver-
vormingen in het gehele brugdek van dezelf -
de orde van grootte te krijgen, leidde tot de
kortere eindvelden. Uit esthetisch oogpunt
werd gekozen voor een dek met gekromde
onderzijde (fig. 3). De maximale dikte is 1,1 m
en de betonsterkteklasse is C35/45. Dankzij de constante bochtstraal is
het gehele dek met één en dezelfde mal ge-
maakt die per brugdeel van 28 m bestond
uit vier mallen van 7 m. Om reden van es-
thetiek, budget en uitvoerbaarheid is de ge-
hele brugconstructie na de bouw gekeimd.
2 Dwarsdoorsnede brug, bron: ipv Delft 3 Dekdoorsnede, bron: ipv Delft
IR. ROB ARTS RC
senior adviseur constructies
Adams Civiel Advies
IR. CHRISTA VAN DEN BERG
tekstschrijver
ipv Delft creatieve ingenieursauteurs
8? CEMENT
5 2020
2
3
De aangebrachte laag mineraalverf zorgt
voor een uniforme kleurstelling van het
beton (foto 4).
Bekisting pijlers
Behalve het brugdek zijn ook alle pijlers in
het werk gestort. De steunpunten zijn zo
ontworpen, dat de aannemer op basis van
zijn eigen bouwfasering het aantal te ge-
bruiken bekistingen kon kiezen. Hierbij was
toepassing van een enkele mal een van de
opties. Uiteindelijk zijn ze inderdaad alle met
dezelfde mal gemaakt (foto 5). Toch zijn de
pijlers allemaal anders qua afmetingen: de
hoogte varieert en ook wat breedte betreft zijn er twee types. Er is gekozen voor ellips-
vormige pijlers die naar boven toe subtiel
verbreden. De drie pijlers (as 5, 6 en 7) ter
plaatse van de rotonde verlopen in breedte
van circa 1700 mm aan de voet tot 2000 mm
bij het brugdek, de overige pijlers (as 3, 4 en
8) verlopen van 1330-1400 mm aan de voet
tot 1600 mm bij het brugdek. Doordat afron
-
ding en dikte (maximaal 850 mm) in alle
steunpunten gelijk is gehouden, kon één mal
volstaan. De onderzijde van de mal is naar
wens ingekort en voor de breedste kolom -
men werd een inzetstuk gebruikt.
Mortelschroefpalen
De pijlers zijn gefundeerd op een in het
werk gestorte poer op schoorpalen (fig. 6).
Vanwege de aanwezigheid van zeer harde
bovenlagen is de brug gefundeerd op mortel -
schroefpalen Ø550 mm met maximale
schoorstand 8:1. De schoorstand was mede
vanwege de relatief geringe lengte goed te
realiseren. Onder de drie grootste steunpun -
ten staan in het werk gestorte 10-paals poe-
ren met een afmeting van 6,5 x 2,6 x 1,4 m³,
de overige zijn gefundeerd op in situ 6-paals
poeren van 3,4 x 2,4 x 1,4 m³.
Botsbelasting
Voor de dimensionering van de steunpunten
en onderbouw was de botsbelasting, naast
het eigen gewicht en de verkeersbelasting,
van groot belang. De calamiteit was hier
ruimschoots maatgevend. De N274 is een
provinciale weg. Voor provinciale wegen
moet normaliter de hoogste categorie van
tabel NB.1 ? 4.1 van NEN-EN 1991-1-7 te wor-
den aangehouden. Omdat de brug de pro-
vinciale weg echter kruist ter plaatse van de
rotonde, werd bepaald dat de brug qua bots-
belasting op de tweede categorie kon worden
berekend: rijkswegen in landelijk gebied. De
snelheid waarmee voertuigen de brug pas-
seren, zal relatief laag zijn; het verkeer moet
afremmen voor ze de rotonde oprijden. De brug heeft een vereiste vrije onder-
doorgang van 4,6 m. Dit betekende dat er
geen reductie van de botsbelasting mogelijk
was. Dit alles leverde een botsbelasting op
van F
dx = 1500 kN, F dy = 750 kN. Zo werd voor-
komen dat de brug onnodig fors en duur
zou zijn.
4 Al het beton van de brug is uiteindelijk gekeimd, foto: Joost Vreugdenhil / ipv Delft CEMENT 5 2020 ?9
4
Logischerwijs wordt een eventuele stootbelas-
ting met name opgenomen door de steun-
punten rond de rotonde (fig. 7). Daarom zijn
deze pijlers forser uitgevoerd. De pijler op as 6,
in het midden van de rotonde, is ontworpen
als het vaste punt van de brug. Bij een botsing
tegen het dek neemt dit steunpunt het groot-
ste aandeel van de botsbelasting op. Het door-
gaande dek is vervolgens in staat de botsbe-
lasting te verdelen over meerdere pijlers. De zware wapening van Ø40 mm
moest rechtstreeks vanuit de poer in de
pijler doorlopen, zonder overlappingslassen.
In dergelijke gevallen mag het wapenings-
percentage hoger zijn dan 4%.
Fixatie
De pijlers nabij de rotonde (as 5, 6 en 7) zijn
uitgevoerd met twee oplegpunten. De pijlers
op as 3, 4 en 8 hebben één centrale opleg -
ging (fig. 7). Er is gekozen voor opleggingen
met een fixatie in dwarsrichting. Alleen de
5
5 Voor het storten van alle pijlers volstond één houten mal, foto: Joost Vreugdenhil / ipv Delft
pijler op de rotonde heeft fixaties in zowel
langs- als dwarsrichting. Het brugdek kan
zo de vervorming onder invloed van tempe-
ratuur in lengterichting hoofdzakelijk vrij
ondergaan en blijft in dwarsrichting op zijn
plaats. Horizontale belastingen in dwars-
richting worden op elke as door de discrete
fixatie opgenomen. Er zijn staalgewapende rubber opleg -
blokken toegepast met geïntegreerde staal -
fixaties. Op een zo laat mogelijk moment
tijdens de bouw is de scheefstand van de
rubber opleggingen door de tot dan toe op-
getreden krimp, kruip en voorspanning
geneutraliseerd. Dit gebeurde door het dek
kort op te vijzelen en daarna weer te laten
zakken. Bij de landhoofden werden in een zo
laat mogelijk stadium voegen van het type
Freyssinet Multiflex SX270 aangebracht. Dit
zodat een deel van de vervormingen door
krimp en kruip onder invloed van de voor-
spanning al had plaatsgevonden.
Het slanke
ontwerp
met grote
overspanningen
vroeg om een in
het werk gestorte
constructie met
doorlopende
voorspanning
10? CEMENT 5 2020
6
7
De pijlers zijn
ondanks variërende
afmetingen met
dezelfde mal gemaakt
methode te kiezen waarbij de bekisting
vaker kon worden gebruikt. Het had uitein-
delijk ook met minder bekisting gekund,
maar dan was de bouwtijd langer geweest.
De toegepaste langsvoorspanning is opge-
bouwd uit een 19 strengs-systeem. Iedere
fase werd apart voorgespannen met vier
voorspankabels die zorgden voor evenwicht
tussen eigen gewicht en de voorspanning.
Met vier afgespannen kabels voldeed het
dek in de bouwfase en was het mogelijk te
ontkisten voordat de volledige voorspanning
aanwezig was. De bekisting werd vervol -
Voorspanning
De definitieve engineering van de voorspan -
ning is in de uitvoeringsfase gedaan. De aan -
nemer kreeg hierbij de vrijheid om de
bouwmethode binnen de in het bestek ge-
noemde randvoorwaarden aan te passen.
Verder waren er optimalisaties mogelijk in
bijvoorbeeld de keuze van de sterkteklasse
van het beton, het verloop van de voorspan -
ning, het toepassen van sparingbuizen, de
positie van de stortnaden, de mate van voor-
spanning en de toepassing van traditionele
wapening (foto 8). Al deze randvoorwaarden bepaalden
uiteindelijk de keuze voor het aantal velden
per stort. Er is gestort in drie fasen (fig. 6)
met twee stortnaden uit het zicht van de
rotonde. De eerste stort betrof het midden -
gedeelte van de brug nabij de rotonde op
as 5-7. De tweede en derde stort betrof de
velden vanaf de landhoofden tot aan deze
stortnaden. De kunst was een uitvoerings-
6 De fundering in 3D, bron: Palte B.V.
7 Botsbelasting, bron: ipv Delft knip
knip
stort 2 as 2-5 stort 1 as 5-7
stort 3 as 7-9 CEMENT 5 2020 ?11
10
Omdat de brug de provinciale weg
kruist ter plaatse van een rotonde,
kon de botsbelasting voor
rijkswegen in landelijke gebieden
worden aangehouden
8 9
8 De bekisting en wapening van een brugdeel met doorvoeren voor de voorspanning, foto: Joost Vreugdenhil / ipv Delft
9 Langsvoorspanning, bron: Palte B.V. 10 Verbinding kunstobject-brugrand, bron: ipv Delft 12? CEMENT 5 2020
gens voor de volgende fase opnieuw gebruikt.
Wat meespeelde bij het aanbrengen van de
voorspanning, was dat fase 1 niet
direct op honderd procent kon worden afge-
spannen. Er zou dan te veel trek boven het
steunpunt ontstaan, doordat het moment
door het eigen gewicht van de uitkraging
naar de stortnaad kleiner is dan het mo-
ment uit de voorspanning.De voorspankabels werden iedere
keer doorgekoppeld met speciale voorspan -
koppen. In de eindfase zijn nog vier kabels
over de gehele lengte van de brug voorge-
KUNSTOBJECTEN
Bij de uitwerking van het brugontwerp
vroeg ook de aansluiting van het centrale
kunstobject met stalen kubussen om aan-
dacht. Dit object vormt een geheel met de
twee kleinere kunstobjecten aan weerszij-
den van de brug en de brug zelf. Elk object
is opgebouwd uit een stapeling van kubus-
sen uit stalen buisprofielen. Tezamen visua-
liseren ze de poortfunctie van de brug.
Het grootste kunstobject is daadwerkelijk
spannen. Dat gebeurde tweezijdig om de
verliezen te beperken. Het totaal aan voor-
spankabels komt zo op 8 per doorsnede,
conform de uitgangspunten van het DO
(fig. 9).
Uitgebalanceerd kunstwerk
Het eindresultaat is een slanke witte brug
die in één vloeiende beweging door het land -
schap snijdt en fietsers snel en veilig de
N274 laat kruisen. Kunstobjecten en fiets-
brug vormen samen een uitgebalanceerd
kunstwerk.
geïntegreerd in de brugconstructie: de
bevestiging bevindt zich uit het zicht. Het
kunstwerk is met stalen oplegschoenen en
DEMU-ankers bevestigd aan het betonnen
brugdek (fig. 10). Toegepast zijn twee rijen
ankers van vier stuks DEMU 3010 M30x155
A4-80. De oplegschoenen zijn in een inkas-
sing geplaatst, zodat het rvs spijlenhekwerk
van de brug vloeiend doorloopt (foto 11).
Bovendien zorgde de plaatsing van de ver- binding in een inkassing voor een groter
contactoppervlak, waardoor er meer
ruimte was voor de benodigde ankers. Het
hekwerk is hier overigens aangebracht op
een overbruggingsconstructie in rvs
bestaande uit een geïntegreerde koker.
Vanwege de hoogte van het kunstobject,
zijn de ankers mede getoetst op vermoeiing
door windbelasting op de kubusstapeling. De
brugrand zelf is voorzien van splijtwapening.
11
11 Het grootste kunstobject is zo gemonteerd, dat de brugrand doorloopt, foto: Henk Snaterse / ipv Delft CEMENT
5 2020 ?13
Capital C:
nieuw leven voor
gebouw met allure
Funderingsherstel, nieuwe kelder en parametrisch ontwerp dakopbouw
1 Capital C, een ontmoetingsruimte en co-workspace voor de creatieve industrie
1
14? CEMENT 5 2020
De Diamantbeurs werd in 1910
gebouwd. Na verschillende toe-
voegingen, verbouwingen en een
brand was er begin deze eeuw
weinig meer over van de allure
van het Art Nouveau-gebouw.
Een
ingrijpende renovatie en modernisering was
nodig. Met de transformatie tot Capital C is
de Diamantbeurs nu omgebouwd tot een
ontmoetingsruimte en co-workspace voor
de creatieve industrie (foto 1). De grootste toevoeging is de evene-
mentenruimte en het terras op de zevende
verdieping, onder een langwerpige koepel. Om de belastingverhoging als gevolg van deze
dakopbouw op het bestaande gebouw te kun
-
nen afdragen, was funderingsherstel noodza -
kelijk. Daarnaast bestond er de wens een kel -
der toe te voegen aan het gebouw zodat de
gebruikers van Capital C er hun auto of fiets
kunnen parkeren. Deze parkeerlaag bevond
zich vóór de renovatie op de half verdiepte
begane grond, waar zich ooit, in een eerdere
fase de kluis van de Diamantbeurs en de
kantoren van de Incassobank bevonden. In
het nieuwe ontwerp heeft deze bouwlaag een
horecafunctie gekregen, waardoor de plint
van het gebouw weer levendig is geworden. ING. KOEN IJFF
projectleider /constructeur
Pieters Bouwtechniek auteur
De voormalige Diamantbeurs aan het Weesperplein in Amsterdam is omgedoopt tot
Capital C. Het rijksmonument is nauwkeurig gerestaureerd volgens de oorspronkelijke bouwtekeningen van architect Gerrit van Arkel. Nieuwe blikvanger is een
diamantvormige glazen 'dome' op het dak, een knipoog naar de oorspronkelijke functie
van het gebouw. Om deze nieuwe dakopbouw te kunnen dragen moesten kolommen en
fundering worden hersteld en versterkt. Bovendien moest er een 4 m diepe kelder onder
het gebouw komen. Een uitdaging die intensieve samenwerking en nauwe afstemming vroeg tussen architect, aannemer en constructeur.
2 Archieffoto van de Diamantbeurs uit 1913 CEMENT 5 2020 ?15
2
Stabiliteit bouwfase
De Diamantbeurs is met haar 9.644 m² een
relatief groot gebouw en met de metselwerk
kolommenstructuur lokaal relatief zwaar. De
gebruikelijke uitvoeringswijze voor het fun-
deringsherstel met stalen tafelconstructie op
nieuw geheide palen, zou te omvangrijk wor-
den. De stabiliteit op beganegrondniveau
moest met een uitgebreide stempel con-
structie gewaarborgd worden, van zowel het
gebouw als geheel, als de bouwput. Dit zou
leiden tot een grote bouwput, damwanden
met zware profilering en een complex geheel
van stempel- en stutwerken in de verschil -
lende fasen van uitvoering. Er is voor een andere aanpak gekozen,
waarbij, voordat de kelder werd gereali -
seerd, de nieuwe betonnen beganegrond -
vloer is gebouwd (fig. 3). Hierdoor kon een tijdelijk stempelraam voor de damwanden
achterwege blijven.
Om de lasttoename als gevolg van de
dakopbouw op te kunnen nemen zijn de
metselwerk kolommen verstevigd door ze
op te dikken met een gewapende betonschil
(grotendeels 80 mm dik, foto 4).
Overdrachtsconstructie
Door de bestaande beganegrondvloer zijn de
damwanden en nieuwe funderingspalen
aangebracht. Deze palen hadden deels een
overlengte zodat ze tot het niveau van de
begane grond liepen. Vervolgens is er een
nieuw stalen frame, als een soort 'stalen
poer', om de voet van de verstevigde kolom -
men gemaakt die op de nieuwe funderings-
palen rust (foto 5). Door middel van vijzelen
is de bestaande constructie via deze stalen
3 Fasering
PROJECTGEGEVENS
project
Renovatie Diamantbeurs / Capital C
opdrachtgever Capital Carchitect
ZJA Zwarts & Jansma Architecten
adviseur constructie
Pieters Bouwtechniek installatieadviseur Hans van Dam
Projectmanagement & Advies
adviseur bouwfysica Peutz
hoofdaannemer DCV Bouw bv uitvoering
zomer 2015-2018
16? CEMENT 5 2020
3
overdrachtsconstructie afgedragen van de
oude op de nieuwe palen en was er tijdens
deze bouwfase geen sprake van zetting. Om
dit vijzelen mogelijk te maken zijn korte sta-
len liggers door de sparingen in de kolommen
aangebracht, waarop ook het tijdelijke stem -
pelwerk richting de kelder op is aangesloten.
Om die reden zijn de kolommen op de bega -
ne grond met 150 mm in plaats van 80 mm
opgedikt. Het stalen frame is uiteindelijk in
de nieuwe beganegrondvloer ingestort en de
korte stalen liggers zijn afgeslepen en weg -
gewerkt. Deze aanpak zorgde voor meer stabili -
teit in de uitvoeringsfase, waardoor het ge-
bouw zowel op de nieuwe als op de bestaande
constructie kon blijven rusten, ook tijdens
het uitgraven van de kelder. Bij de meer ge-
bruikelijke methoden zou dit niet het geval
zijn geweest.
Realisatie kelder
Na het vijzelen kon de nieuwe beganegrond -
vloer worden gemaakt. Na uitharding van
deze vloer is door drie grote sparingen ge-
start met het uitgraven van de kelder (foto 6).
Oude funderingsresten konden tussen de
nieuwe funderingspalen door worden ver-
wijderd. Bij het bereiken van een bepaalde
diepte moesten de vrijgekomen nieuwe fun -
deringspalen worden geschoord. Nadat de kelder voldoende was uitgegraven
konden ? onder de beganegrondvloer ? de
keldervloer, de kolommen en de wanden
worden gerealiseerd, tussen de overlengte
van de funderingspalen (foto 7). Bij het ge-
reedkomen van de kolommen werd de bo-
venbouw nog altijd door de tijdelijke onder-
stempeling (de verlengde funderingspalen)
gedragen, en waren de nieuwe kolommen en
wanden in de kelder spanningsloos (foto 8).
Bij het verwijderen van de onderstempeling
kon een plotselinge overgang van de ene
naar de andere krachtswerking een negatie-
ve invloed hebben op de vloer van de begane
grond. Daarom is ervoor gekozen om per
paalgroep (of kolomvoet) eerst de lasten
over te nemen in een vijzelconstructie, om
vervolgens de tijdelijke stempeling te verwij-
deren en de krachtsoverdracht gecontro-
leerd te laten plaatsvinden. Ondertussen is
constant gemeten wat dit met de vloer van
de begane grond deed. De zakking van de
vloer is niet groter geweest dan 2 mm.
Toen de belasting eenmaal volledig in
de nieuwe kolommen was opgenomen kon
de overlengte van de palen worden verwij-
derd. Een extra uitdaging was dat de kolom -
men in de nieuwe kelder niet recht onder de
kolommen van de bovenbouw stonden. In
de vloer van de begane grond vindt dus
Voordat de
kelder werd
gerealiseerd is
de nieuwe
betonnen
beganegrond -
vloer gebouwd
4 Kolommen zijn opgedikt met gewapend beton. Op deze foto de kolommen van de tweede verdieping die met een 80 mm
dikke schik zijn verstevigd. De balken en consoles behoorden tot het bestaande casco en zijn niet aanvullend versterkt
5 Stalen frame om verdikte kolommen, met erboven de korte ingestorte liggers. Bovenin de bestaande staalconstructie CEMENT 5 2020 ?17
4 5
6
8
7
9
10
6 Ontgraven kelder onder beganegrondvloer 7 Storten keldervloer door sparingen in beganegrondvloer
8 Onderstempeling (verlengde funderingspalen) onder beganegrondvloer 9 Dakopbouw bestaat uit een licht ogende,
transparante dakstructuur 10 De staalconstructie steunt op stalen frames die samen de zesde en zevende verdieping vormen 18? CEMENT 5 2020
een aanzienlijke krachtsoverdracht plaats.
Dit is opgelost door op uitgekiende wijze wa-
pening aan te brengen in de vloer, een vloer
die met zo'n 60 cm behoorlijk slank is.
Gecontroleerd bouwen
Deze wijze van uitvoeren ? een kelderver-
dieping naar beneden bouwen in plaats van
naar boven ? zorgde voor minder risico's en
meer efficiëntie tijdens de uitvoering. Het
grote voordeel was dat er zeer gecontroleerd
kon worden gebouwd. Zowel procesmatig als
in relatie tot de mogelijke zettingen tijdens
de werkzaamheden in, onder en naast het
monument. Bovendien is het altijd de vraag
wat je tegenkomt bij graafwerkzaamheden
onder gebouwen die op plekken staan met
een lange historie. Wordt er een belangrijke
archeologische vondst gedaan, dan liggen de
werkzaamheden zomaar een paar maanden
stil. Door eerst de vloer van de begane grond
te storten, kon het werk boven het maaiveld
in ieder geval gewoon doorgaan, ook tijdens
de werkzaamheden onder het maaiveld.
Waar iedereen hoopte op een vergeten kistje
diamanten, zijn er tijdens de graafwerk -
zaamheden overigens alleen maar oude fun -
deringsresten en beerputten gevonden.
Parametrisch ontwerp 'dome'
Op het dak zijn de twee markante torens en
de originele dakrand met hekwerk en tim -
panen uit het oorspronkelijke ontwerp van
Van Arkel in ere hersteld (foto 1). Daarachter
verrijst de nieuwe blikvanger: een indruk -
wekkende glazen 'dome', die ? heel toepasse-
lijk ? doet denken aan een diamant. Deze
opbouw biedt plek aan een rooftop bar en
dakterras (foto 9). Het ontwerp is gebaseerd op het prin -
cipe van de gridshell, een dubbel gekromde
constructie die is opgebouwd uit een grid in
plaats van een dicht oppervlak. Dit geeft
grote vormvrijheid en maakt grote over-
spanningen mogelijk zonder extra kolom -
men te hoeven plaatsen. Op die manier is
een licht ogende, transparante dakstructuur
ontstaan. De dome is parametrisch ontworpen,
een proces waarbij een 3D-model is ge-
maakt en gedimensioneerd op basis van
data over krachtsafdracht in de elementen en relaties tussen de elementen. Naast dat
het de mogelijkheid beidt om complexe geo-
metrische constructies te berekenen, bood
het de mogelijkheid om tot in een laat stadi
-
um van het ontwerpproces wijzigingen door
te voeren. Als de vorm van de dome aanpas-
singen zou vergen ? iets lager, hoger, smaller
of breder ? kon deze nieuwe vorm direct
worden gekoppeld aan het rekenmodel. Met
form finding is vervolgens gezocht naar de
meest ideale vorm van de koepel, die ook de
uiteindelijke constructie bepaalde. Het re-
sultaat is een relatief lichte staalconstructie
met zo vlak en vierkant mogelijke panelen
van dubbel glas. De stalen ladderframes zijn
gemaakt in de fabriek van Octatube en ver-
volgens naar Amsterdam getransporteerd,
waar ze ter plekke met stalen koppelkokers
aan elkaar verbonden zijn. De glaspanelen
zijn vastgezet in het stalen frame.
Subtiele toevoeging
Hoe is het bestaande gebouw in staat dat
enorme gewicht van de 45 m lange en 15 m
brede koepel te dragen? Het zou al een uit-
daging zijn om zo'n dome op een grasveld te
plaatsen, laat staan bovenop een monumen -
taal pand uit 1911. De staalconstructie steunt
daarom niet op de buitenmuren, maar op
nieuwe stalen frames die samen de zesde en
zevende verdieping vormen (foto 10). Deze
frames dragen op hun beurt weer af op de
verstevigde, bestaande kolommenstructuur
van het gebouw. Dit betekent dat de opbouw
een stukje terug staat van de oorspronkelijke
gevellijn en vanaf de straat niet direct in het
oog springt. Met andere woorden: een subtie-
le toevoeging aan een toch al markant gebouw.
Verleden en heden
Capital C biedt sinds het gereedkomen een
hedendaagse werkomgeving in een uniek
monument, en bovendien een van de meest
spectaculaire uitzichten over de stad vanaf
een dak met een stijlvolle en beeldbepalende
opbouw. De Diamantbeurs kan weer ten
volle deel uitmaken van de stad, als centrum
voor de creatieve industrie, als openbare
ruimte met restaurant en ruimte voor
kunst. En als sprankelend monumentaal
pand dat verleden en heden van Amsterdam
verbeeldt.
Het verwijderen
van de tijdelijke
stempeling
leidde tot een
plotselinge
overgang van de
ene naar de
andere
krachtswerking
in de vloer
CEMENT 5 2020 ?19
20? CEMENT 5 2020
column
Nu door corona onze horizon veranderd is, lijkt in
onze sector het gesprek over klimaatverandering niet
langer een 'geitenwollen sokken'-onderwerp.
Sterker
nog, veel collega's beginnen het als hun missie te zien om bij te
dragen aan het verlagen van de CO?-footprint van beton. We
houden namelijk van beton en er is nog zoveel in de gebouwde
omgeving te realiseren waarin beton onmisbaar is. Net als andere
sectoren nemen ook wij onze verantwoordelijkheid en reduceren
de CO?-footprint. Dat doen we steeds meer samen en dat is
geweldig.
Recent mochten we bij de Algemene Leden Vergadering (ALV)
van de Betonvereniging vijf nieuwe bestuursleden verwelkomen.
Voor de meesten bleek de ambitie om bij te kunnen dragen aan
duurzamer beton een belangrijke motivatie om hun kostbare tijd
vrij te maken voor een bestuursfunctie. Over de hele keten is de
beweging echt serieus ingezet. Nu realiseren we ons dat we echt
beter onze krachten kunnen bundelen.
Bij Voorbij Prefab blijven we ook volop in ontwikkeling en werken
we in het betonlaboratorium hard aan nieuwe betonmengsels.
Er spelen tegelijkertijd veel verschillende ontwikkelingen die
allemaal invloed op elkaar hebben. Zo experimenteren we met
alkalische activatie, maar stagneren ondertussen de leveringen
van vliegas. Zo zijn er meer voorbeelden waardoor de theorie
van optimale mengsels niet altijd overeenkomt met de dagelijkse
praktijk. Praktisch hebben we te maken met beschikbaarheid van
grondstoffen. Als de kolencentrale Hemwegcentrale vanwege de
realisatie van de klimaatdoelen sluit, missen wij de reststroom
vliegas. Dat heeft dan weer een nadelig effect op de footprint
van beton. En zo is er ook in ons betonlaboratorium never a dull
moment.
In mijn vorige column schreef ik over het toepassen van beton-
granulaat in onze casco's. De primaire grondstof grind vervingen
we toen (maart 2020) voor 20 procent door betonpuin (betongra-
nulaat) te gebruiken. Inmiddels is dit percentage al verhoogd
naar 40 procent. En dat smaakt naar meer! Natuurlijk zijn we erg
benieuwd wat er qua certificering bij komt kijken nu we onze lat
hoger leggen dan de 40 procent. Waar krijgen we dan mee te
maken? We gaan het de komende periode ontdekken. En kunnen
we ook zand deels vervangen door secundaire grondstoffen? Ik
ben benieuwd of iemand hier al ervaring mee heeft opgedaan en
deze wil delen. Ik hoor het graag.
Duurzaam beton
wil je ook zien,
voelen en ruiken
Dorien Staal is
statutair directeur van
betonfabriek Voorbij
Prefab. Daarnaast
vervult ze een bestuurs-
functie bij het Netwerk
Conceptueel Bouwen en
is ze voorzitter van de
Betonvereniging.
Samen met Sander den
Blanken, managing
director van Infraconsult
en Infra Asset
Management, BAM
Infra Nederland, neemt
Dorien gedurende een
jaar de column in Cement
voor haar rekening.
Wil je reageren op
deze column, stuur
dan een email naar
cement@aeneas.nl.
CEMENT 5 2020 ?21
Met onze buurman, de afvalverwerker PARO, werken we mee aan
het plan om Amsterdam 100% circulair te maken. We willen in
Amsterdam door slim na te denken over hergebruik de komende
tijd een stuk minder afhankelijk zijn van fossiele grondstoffen.
Hoe zorgen we dat we grondstoffen zoveel mogelijk behouden en
zo min mogelijk afval creëren? Het is ons idee om sloopafval per
schip uit Amsterdam te halen en bij PARO te verwerken tot
grondstof. Deze grondstof gebruiken we dan bij ons in de beton-
fabriek als basis voor duurzame betonproducten. Deze nieuwe
producten vervoeren we dan weer per schip terug naar Amster-
dam. Het is inspirerend om te ervaren hoe enthousiast dit idee
is ontvangen zowel bij de gemeente als ook in het netwerk van
Amsterdamse bedrijven. En deze innovatie gaan we natuurlijk
niet alleen toepassen in Amsterdams beton?
De samenwerking met de Technische Universiteit Eindhoven krijgt
vanuit de leerstoel van Theo Salet steeds meer richting. In de
praktijk gaan we de onderzoeken vanuit de universiteit toetsen.
Denk bijvoorbeeld aan het gebruik van slakken en klei, maar ook
onderzoeken over alternatieve bindmiddelen. Dit zien we overi-
gens als een samenwerking die onze twee organisaties overstijgt.
We willen dit juist samen met andere bedrijven ondernemen,
vanuit de absolute overtuiging dat je kennis moet delen en dat
samen innoveren veel sneller gaat (en ook nog leuker is). Dus voel
je uitgenodigd om mee te doen!
Al met al zetten we echt goede stappen richting beton met een
lage CO?-footprint. Dat is onze eindbestemming. Als tussenbe-
stemming werken we nu toe naar een woning van duurzaam
beton. Een woning waarin alle bovenstaande ideeën samen-
komen. Een woning om straks in te kunnen kijken, aan het
beton te voelen en ruiken. Een woning waarin we onze ambities
waarmaken. Want ook hier geldt: het kan theoretisch allemaal
kloppen, maar het komt aan op de praktijk. De woning van duur-
zaam beton gaat laten zien dat het kan! En dan is dat ook een
belangrijk onderdeel op weg naar de acceptatie van de grote
verandering waar we als branche middenin zitten!
"Er is nog zoveel in de gebouwde omgeving
te realiseren
waarin beton
onmisbaar is"
"We willen dit
juist samen met
andere bedrijven
ondernemen,
vanuit de absolute
overtuiging dat je
kennis moet delen
en dat samen
innoveren veel
sneller gaat"
Rekentool voor trillingsarme
gebouwconstructies
Afstudeerder ontwikkelt tool voor het vroege ontwerpstadium
Voor het ontwerpen van trillingsarme gebouwconstructies
zijn zware 3D-eindige-elementenberekeningen nodig.
Zou het niet mogelijk zijn een 'simpelere' tool te ontwikkelen met een veel kortere rekentijd? Die vraag stond centraal tijdens een afstudeerstudie aan de TU Delft.
22? CEMENT 5 2020
Door steeds verdere verfijning in
wetenschappelijke onderzoeken
worden onder andere medicijnen
beter en computerchips sneller.
Hiervoor is geavanceerde apparatuur beno-
digd waarmee op micro- en nanoschaal kan
worden gewerkt. De geringste trilling zorgt
hierbij voor ruis in of zelfs onbruikbaarheid
van de resultaten. Deze trillingen worden
veroorzaakt door veel verschillende bron -
nen. Te denken valt aan auto's die langs het
gebouw rijden, wind die tegen het gebouw
aanblaast, of mensen die in het gebouw lopen. Onderzoeksapparatuur heeft vaak in -
gebouwde trillingsisolators. Ook bestaan er
trillingisolerende eilanden of platen waarop
de apparatuur kan worden geplaatst. Toch
zijn die trillingreducerende ingrepen niet
altijd afdoende. Daarom moet vaak ook de
gebouwconstructie trillingsarm zijn. In dat
geval moeten al vroeg in het ontwerpstadi -
um fundamentele keuzes worden gemaakt
voor de constructie om aan de trillingseisen
te voldoen. Voor betrouwbare trillingsprog -
noses zijn zware 3D-eindige-elementenbere-
keningen vereist. De rekentijd komt daar-
mee al snel uit op enkele dagen. Dit is voor
een ontwerpende partij ongewenst. Daarom is Pieters Bouwtechniek, een
bureau dat betrokken is bij het ontwerp van verscheidene trillingsarme onderzoeksge-
bouwen, op zoek naar een simpelere ont-
werp-/rekentool met een kortere rekentijd.
Dit heeft geresulteerd in de initiatie van een
afstudeeronderzoek aan de Technische Uni
-
versiteit Delft, faculteit Civiele Techniek [1].
Scope
Voor het onderzoek bleek één type trillings-
bron maatgevend voor trillingsarme vloeren
binnen een gebouw: passerend zwaar weg -
verkeer buiten het gebouw. De eisen voor
trillingsarme laboratoriumgebouwen zijn
streng en op microschaal vastgesteld: maxi -
maal 0,05 mm/s voor de categorie VC-A. De aanname die vervolgens voor de
tool kan worden gemaakt is dat de gebouw -
constructie waarvoor trillingseisen gelden,
zwaar en rigide wordt uitgevoerd met over
het algemeen stijve verbindingen en relatief
kleine overspanningen. Tevens worden de
trillingsarme projecten veelal in het stedelij-
ke (noord)westen van Nederland gebouwd.
Om die reden is de tool specifiek ontwikkeld
voor geologische locaties met een zachte
bodemopbouw (bijv. Amsterdam). In het afstudeeronderzoek is de ont-
werp-/rekentool 'EDDABuSgs' (Early Design
Dynamic Analysis of Building Structures by
Gerwin Schut) ontwikkeld. EDDABuSgs
IR. GERWIN SCHUT
afgestudeerd bij
Pieters Bouwtechniek constructeur
Witteveen+Bos auteur
CEMENT
5 2020 ?23
bestaat uit een Excel-invoerbestand en
Python-rekensheets die het dynamische
gedrag van de constructie voorspellen en
daarbij het driedimensionale trillingsveld in
de bodem als input gebruiken (fig. 1). Voor
die input is in het onderzoek gebruikge-
maakt van de software FEMIX [2].
Methode en resultaten
De implementatie van het onderzoek in
FEMIX en EDDABuSgs is opgedeeld in vier
aan elkaar gerelateerde subonderdelen: de
trillingsbron (zwaar wegverkeer), de trans-missie van de trilling door de grond, de
interactie tussen de grondopbouw en de
gebouwconstructie, en de ontvanger van de
trillingen (de gebouwconstructie).
Verificatie van de tool? Belangrijk onderdeel
van de studie is de verificatie van de tool. Er
zijn metingen van trillingsarme projecten in
Nederland beschikbaar, echter de informa -
tie van deze metingen is niet voldoende om
als verificatie te dienen. Wel biedt het onder-
zoek van prof. Geert Degrande e.a. van de
Katholieke Universiteit (KU) Leuven [3], [4]
1 Onderscheid in FEMIX en EDDABuSgs en 2D-representatie van de constructie
De maatgevende
trillingsbron is
passerend zwaar
wegverkeer
AFSTUDEERSTUDIE
Dit artikel is gebaseerd op
de afstudeerstudie 'Practical
Engineering Design Tool for
Vibration Sensitive Laboratory
Building Structures' die Gerwin
Schut heeft uitgevoerd aan de
TU Delft, faculteit Civiele Tech-
niek en Geowetenschappen,
in samenwerking met Pieters
Bouwtechniek. In de afstudeer-
commissie hadden zitting prof.
ir. R. Nijsse, dr.ir. J.M. Barbosa,
ir. S. Pasterkamp (allen TU Delft)
en ir. M.J. Koekoek (Pieters
Bouwtechniek).
'Meer informatie over zijn thesis
staat op repository.tudelft.nl
(embargo tot 02-10-2020). 1
24? CEMENT 5 2020
uitkomsten. Zij hebben hun numerieke
voorspellingsmodel van trillingen in de
grond en in gebouwen ten gevolge van zwaar
wegverkeer geverifieerd met metingen op
locaties in België. De voorspellingen komen
goed overeen met de metingen. Het voor-
spellingsmodel van de KU Leuven is 'zwaar'
van opzet, maar de informatie die wordt
gegeven is goed bruikbaar voor verificatie
van de resultaten van FEMIX en EDDABuSgs.
Daarom wordt dit onderzoek gebruikt als
verificatieproject voor de afstudeerstudie.
Let wel, de aannames voor EDDABuSgs zijn
gebaseerd op zachtere bodems dan in
België: het (noord)westen van Nederland,
waarin trillingen voortplanten met over het
algemeen langere golflengtes (waardoor de
grondverplaatsingen over de lengte van het
gebouw minder variëren).
De bron van trillingen? De trillingsbron in
het verificatieproject bestaat uit een twee-
assige vrachtwagen die over een kunstmatige
wegoneffenheid rijdt (fig. 2). Het dynamische
model van de vrachtwagen is in FEMIX
geïmplementeerd als een vereenvoudigd
2D-voertuigmodel. De dynamische
eigenschappen van het model omvatten de
massa van het voertuiglichaam (M
b), de
massa's van de assen (M
a), de stijfheid en
demping van de ophanging (resp. K
p en C p)
en van de banden (resp. K
t en C t).
De gegenereerde bewegende dynami -
sche belasting is sterk afhankelijk van deze
dynamische eigenschappen. Ook de snelheid
van het voertuig en de eigenschappen van
de weg(oneffenheid) hebben grote invloed
op de gegenereerde belasting. De pieken in
de dynamische belasting (fig. 3, links in de
bovenste grafiek) geven het op- en afrijden
van de oneffenheid aan en zijn vergelijkbaar
met een impuls belasting. De resultaten van
FEMIX zijn gelijk aan de rekenresultaten
van het verificatieproject (fig. 3).
Transmissie van de trillingen? De bewegen -
de dynamische belasting grijpt aan op het
wegoppervlak. Een EEM-model zorgt voor
de link tussen het belaste wegoppervlak en
de grond onder de weg. De bodemopbouw
wordt in FEMIX gemodelleerd met de
'Thin-Layer-Method' (TLM). Met deze
2a
3
2 Voertuig, wegoneffenheid (plaatselijke hobbel met hoogte ca. 50 mm) (a) en 2D-dynamisch model van het verificatieproject (b) [3]
3 Vergelijk resultaten FEMIX (blauw) [1] met verificatieproject (zwart) [3] voor de gegenereerde dynamische belasting op het
wegoppervlak; de zwarte lijn ligt nagenoeg geheel onder de blauwe lijn
2b
CEMENT 5 2020 ?25
methode wordt aangenomen dat de bodem
is opgebouwd uit perfect horizontale grond-
lagen. Elke grondlaag heeft specifieke dyna -
mische eigenschappen, zoals stijfheid,
massa, dempingsgraad en Poisson's ratio. Een trillingsveld ten gevolge van een
oppervlakte-impuls verspreidt zich in de
vorm van half-bollen en oppervlaktegolven.
Drie belangrijke golftypes kunnen worden
herkend in het trillingsveld: een drukgolf,
een schuifgolf en de Rayleigh-golf. Elk type golf heeft een andere voortplantingssnelheid:
de drukgolf is het snelst en is ongeveer 5 tot
10 keer sneller dan het langzaamste type,
de Rayleigh-golf. De Rayleigh-golf bezit het
grootste aandeel verplaatsingsenergie
(> 50%) van alle golven bij elkaar en is alleen
aanwezig nabij de oppervlakte van de
bodemopbouw (in zachte bodems veel die-
per, tot wel 15 m). Op de randen van iedere grondlaag
zorgt het verschil in dynamische eigen -
schappen voor refractie en reflectie van een
inkomende trilling (fig. 4). Op die manier
kunnen trillingen vanaf een bepaalde bron
via veel verschillende 'wegen' een ontvanger
bereiken. Daarbij komt nog eens dat in wer-
kelijkheid de bodemlagen nooit perfect hori -
zontaal zijn. Dit alles maakt het voorspellen
van het trillingsveld complex. Ondanks de
onzekerheden in het modelleren komen de
resultaten van FEMIX goed overeen met de
metingen uit het verificatieproject (fig. 5).
Bodem-constructie interactie? Door de aan -
wezigheid van een constructie in of op de
gelaagde bodemopbouw, worden opnieuw
refracties en reflecties van de trillingen
veroorzaakt. De grondtrillingen nabij de
constructie kunnen daardoor zowel ver-
sterkt als gereduceerd worden. Daarnaast biedt de bodem weerstand
aan het gebouw als dat in beweging wordt
gebracht. Een stijvere bodem biedt meer
weerstand. Eenzelfde effect wordt bewerk -
stelligd door een paalfundering: de onder-
steuning van het gebouw is stijver. De weer-
stand die de bodem en de paalfundering
De tool is
vergeleken met
een verificatie-
project van de
KU Leuven
4 Bolvormige voortplanting van trillingen bij impuls belasting (a) en reflectie en ?refractie van trillingen bij verschil in grondlagen (b) [6]
5 Vergelijk resultaten FEMIX (blauw) met voorspelling verificatieproject (zwart, niet-onderbroken) [3]
en metingen verificatieproject (zwart, onderbroken) voor de trillingen in de bodem
4a 4b
5a
5b
26? CEMENT 5 2020
bieden aan het gebouw wordt in de literatuur
beschreven als deel van de 'impedantie'
(weerstand tegen trillingen) van het dynami-
sche systeem. De stijfheid van de gebouwon -
dersteuning heeft grote invloed op het dyna -
mische gedrag van het gebouw: hoe stijver
de ondersteuning, des te hoger de eigenfre-
quenties zijn en des te groter de impedantie
van het dynamische systeem is. Er bestaan verschillende manieren
om de weerstand van de bodemopbouw en
de paalfundering te modelleren. Voor EDDA -
BuSgs is gekozen voor de 'substructuring'-
methode waarin de stijfheid (K) en demping
(C) van de bodem en de paalfundering wor-
den versimpeld tot veren en viskeuze dem -
pers in alle driedimensionale richtingen
(fig. 6a). De waardes zijn gebaseerd op de
tabellen voortkomend uit het onderzoek van
prof. George Gazetas [7]. De aannames voor
die tabellen zijn dat de afmetingen van de
rigide constructie (2B ) klein zijn ten opzichte
van de dominante golflengtes (
?) van de tril -
lingen in de bodem (2B < 1/4
?) (fig. 6b).
De ontvanger van trillingen: de gebouw-
constructie?
De ontvanger van de trillingen,
de gebouwconstructie, is versimpeld naar
een symmetrische 2D-representatie van
het gebouw (fig. 7). Globaal gezien is het hele
gebouw rigide en heeft daarom slechts drie
vrijheidsgraden: horizontale translatie, ver-
ticale translatie en rotatie. De beweging van
de constructie in deze drie vrijheidsgraden
wordt tegengegaan (impedantie) door de
totale massa (M
b) en het massatraagheids
moment van de constructie (J
b) en door de veren (K) en viskeuze dempers (C) in de
richting van alle drie de vrijheidsgraden. De
excitatie op de constructie bestaat uit de
trillingen in de bodem nabij de constructie.
De trillingen worden als verplaatsingen (u)
en als snelheden (v
) bepaald uit de resulta -
ten van FEMIX. Deze opgelegde verplaatsin -
gen en snelheden van de constructie-
ondersteuningen zorgen voor krachten
op de constructie: K(N/m) · u(m) = F(N) en
C(Ns /m) · v(m/s) = F(N). De onbekende ver-
plaatsingen van het globale gebouwsysteem
worden door EDDABuSgs aan de hand van
de bewegingsvergelijkingen opgelost. Echter gelden de trillingseisen voor de
lokale constructieonderdelen, zoals in een
vloer waarop de trillingsgevoelige appara -
tuur staat. In het algemeen ondervindt het
lokale dynamische gedrag een opslingering
ten opzichte van het globale dynamische
gedrag. Daarom wordt een extra stap ge-
maakt: een lokaal flexibel frame is gemodel -
leerd dat volledig is ingeklemd in de funde-
ring van het globale gebouw (fig. 1). Het
frame is opgebouwd uit de analytische
omschrijving van acht verschillende 'Euler-
Bernoulli' (EB) liggerelementjes en wordt
geëxciteerd door het dynamische gedrag
van de globale constructie. Elke knoop van
het frame krijgt daardoor een opgelegde
tijdsafhankelijke verplaatsing (horizontaal
en/of verticaal) en een rotatie wat resulteert
in lokale trillingen in het frame. Het hori -
zontale EB-element in de linker onderhoek
is de vloer waarvoor een voorspelling van
het dynamische gedrag gewenst is. Alle
EB-elementen daaromheen zorgen voor
LITERATUUR
1?TU Delft repository:
http://resolver.tudelft.nl/uuid:ea2dc0fa-5cb7-
4b3d-82cb-4fc3edb6af8c.
2?FEMIX: http://www.alvaroazevedo.com/femix/,
3?Degrande, G. en Lombaert, G. (2002, februari
14). The experimental validation of a numerical
model for the prediction of the vibrations in the
free field produced by road traffic. Journal of
Sound and Vibration 262 (2003), p. 309-331.
4?Degrande, G., Pyl, L., Lombaert, G. en
Haegeman, W. (2004, december). Validation of a
Source-Receiver Model for Road Traffic-Induced
Vibrations in Buildings. I: Source Model. Journal of
Engineering Mechanics ASCE 130(12), p. 1377-1393.
5?Degrande, G., Pyl, L. en Clouteau, D. (2004,
december). Validation of a Source-Receiver
Model for Road Traffic-Induced Vibrations in
Buildings. II: Receiver Model. Journal of
Engineering Mechanics ASCE 130(12), p. 1394-1406.
6?Spijkers, J., Vrouwenvelder, A. en Klaver, E.
(2005, januari). Part I - Structural Vibrations.
Structural Dynamics CT 4140. TU Delft, Faculty
of Civil Engineering and Geosciences.
7?Gazetas, G. (1991). Foundation Vibrations.
Foundation Engineering Handook (p. 553-593).
National Technical University Athens, Greece &
State University of New York, Buffalo.
8?Pap, Z., & Kollár, L. (2018). Effect of Resonance
in Soil-Structure Interaction for Finite Soil Layers.
OnlineFirst (2018) paper 11960 https://doi.
org/10.3311/PPci.11960. Budapest University of
Technology and Economics, Department of
Structural Engineering.
6a 6b
6 Substructuring methode voor bodem-constructie interactie (a) [8] en indicatie gebouwlengte klein ten opzichte van golflengtes (b) CEMENT 5 2020 ?27
weerstand tegen deformaties van die speci-
fieke vloer. Het gebouw in het Belgische verifica -
tieproject leent zich niet ideaal voor EDDA -
BuSgs, omdat het door zijn lengte en con -
structieve opbouw relatief flexibel is (fig. 8).
Tevens is de bodem in België stijver, waar-
door de golflengtes van de trillingen in de
bodem korter zijn dan in de zachtere Neder-
landse bodem. Dit maakt dat de constructie
niet geheel als rigide kan worden geschema -
tiseerd. Toch blijkt uit het vergelijk tussen
de rekenresultaten van EDDABuSgs met de
metingen uit het verificatieproject dat de
trillingen in de vloer met relatief hoge nauw -
keurigheid kunnen worden voorspeld (fig. 8).
De verwachting is dat de voorspellingen nog
beter zullen zijn voor zware en rigide con -
structies in zachtere bodems. De rekentijd van een volledige iteratie
in EDDABuSgs duurt circa 2 uur (24 minuten
voor resultaten in het tijdsdomein en de
overige tijd voor het vergaren van resultaten
in het frequentiedomein, ten opzichte van
ca. 1 week voor een zware EEM-berekening).
Gevoeligheidsanalyse
Na verificatie is de tool gebruikt om een ge-
voeligheidsanalyse uit te voeren voor een
fictieve betonnen trillingsarme gebouwcon -
structie in Amsterdam. Hieruit is onder
andere gebleken dat het vergroten van de globale massa en demping van het gebouw
gunstige effecten hebben op het reduceren
van de trillingen in de vloer. Ook het verstij-
ven van de lokale vloer heeft een gunstig
effect.
In het algemeen resulteert een stijvere
ondersteuning van het gebouw (bijv. meer
funderingspalen) in een reductie van de tril -
lingen in het gebouw. Echter is uit de analy -
se gebleken dat een stijvere ondersteuning
ook een ongunstig effect kan hebben, name-
lijk wanneer de (verhoogde) eigenfrequenties
van het gebouw dichter bij de fundamentele
frequenties van de excitatie komen.
Slotwoord
Het eenvoudige tweedimensionale gebouw -
model in EDDABuSgs kan met een relatief
korte rekentijd betrouwbaar inzicht geven
in het dynamische gedrag van gebouwcon -
structies waarin trillingsgevoelige werk -
zaamheden plaatsvinden. Het onderzoek laat zien dat bij een
integrale beschouwing van de vier genoemde
subonderdelen van het dynamische pro-
bleem een betrouwbare voorspelling kan
worden gedaan van het trillingsniveau van
een trillingsarme vloer. Tevens kan worden
geconcludeerd dat de juiste versimpelingen
in een complex vraagstuk voor een specifieke
situatie kunnen resulteren in een vergrote
praktische inzetbaarheid van een tool.
7a
7b
8a 8b
7 Dynamisch model van de constructie in een tweedimensionaal vlak in het gebouw
8 Situatie gebouw verificatieproject België (a) [4, 5] en voorspelde vloertrilling door EDDABuSgs (blauw)
en gemeten vloertrilling in het verificatieproject (zwart) (b) 28? CEMENT 5 2020
CEMENT 5 2020 ?29
Onderzoek
eigenspanningen en micro scheur vorming
PROMOTIE
ONDERZOEK
Dr.ir. Gustaaf Bouquet is gepromoveerd aan de
TU Delft, fac. CiTG met
het onderzoek 'Effect of relaxation on
eigenstresses and microcracking in
concrete under imposed deformation'. Zijn
promotoren waren prof. dr.ir. Klaas van Breugel en prof.dr.ir. Erik Schlangen.
Co-promotor was dr. ir.drs. René Braam.
Het proefschrift is te
downloaden op https:// repository.tudelft.nl.
Dit artikel is tot stand gekomen dankzij
aanwijzingen en advies
van prof.dr.ir. Klaas van Breugel en dr.ir.drs. René Braam.
30? Relaxatie eigenspanningen 37? Microscheurvorming
en krimp
Aan de TU Delft is een promotieonderzoek verricht naar het effect van de
relaxatie op eigenspanningen in beton ? de spanningen die het gevolg zijn van
niet-lineaire temperatuur- en krimpvelden binnen een betondoorsnede ? en de
invloed van microscheurvorming op de krimp.
30? CEMENT 5 2020
De door opgelegde vervormingen
veroorzaakte (eigen)spanningen
zijn onderhevig aan relaxatie.
Voor de berekening van relaxatie van span -
ningen in beton zijn rekenregels gedefini -
eerd in de betonvoorschriften (Eurocode 2).
Deze regels zijn geschikt voor het maken
van globale inschattingen van krachten en
spanningen in een betonconstructie, maar
niet voor het berekenen van de relaxatie van
de (eigen)spanningen in de cementsteen van
beton. Deze eigenspanningen worden in de
praktijk vaak buiten beschouwing gelaten in
de veronderstelling dat de hierdoor veroor-
zaakte bijdrage aan de scheurvorming, als
gevolg van relaxatie van spanningen, ver-
waarloosbaar klein is. Doel van het uitge-
voerde promotieonderzoek was om span -
ningen in de cementsteen van beton als
gevolg van opgelegde vervormingen te bere- kenen en het effect van relaxatie op de eigen
-
spanningen te onderzoeken. In het onder-
zoek is gekozen voor een fundamentele
methode voor de berekening van relaxatie
op basis van activeringsenergie. Voor nadere
informatie hierover wordt verwezen naar
hoofdstuk 4 in het proefschrift [1].
Opgelegde vervormingen en
eigenspanningen
In het onderzoek is alleen de opgelegde ver-
vorming van beton als gevolg van krimp in
beschouwing genomen. Onder invloed van
de krimp van de cementsteen zal een beton -
nen bouwdeel (vloer, wand, balk) willen ver-
vormen (verkorten en eventueel krommen).
Als we veronderstellen dat de vervormingen
ongehinderd kunnen optreden dan zal de
krimp geen spanningen tot gevolg hebben.
Deze veronderstelling is alleen juist als de
door de krimp veroorzaakte rekken in de
DR.IR. GUSTAAF BOUQUET
TU Delftauteur
Effect van relaxatie
op grootte van
eigenspanningen
Een belangrijke bron van scheurvorming in beton zijn belemmerde opgelegde vervormingen,
bijvoorbeeld door temperatuurverandering en krimp. Hierbij treden doorgaans ook
eigenspanningen op, die het gevolg zijn van niet-lineaire temperatuur- en krimpvelden binnen een betondoorsnede. In een promotieonderzoek [1] is het effect onderzocht van de relaxatie op deze eigenspanningen.
CEMENT 5 2020 ?31
Onderzoek eigenspanningen en microscheurvorming (1)
dwarsdoorsnede van het bouwdeel een line-
air verloop hebben. In werkelijkheid hebben
de opgelegde rekken in de doorsnede echter
vrijwel altijd een niet-lineair verloop en res-
teren er zogenoemde eigenspanningen in
een bouwdeel, ook als dat geheel vrij kan
vervormen. In figuur 1 is het verloop van
spanningen
?k0(y), veroorzaakt door een ver-
hinderde opgelegde vervorming, in de be-
tondoorsnede weergegeven. Deze spanning
kan worden opgesplitst in een spanning die
constant is over de hoogte van de doorsnede
(
?N), een lineair over de hoogte verlopende
spanning (
?M,k) en een niet-lineair verlopen -
de eigenspanning (
?e,k).
Schematisering beton:
staafwerkmodel
In het onderzoek is het beton geschemati -
seerd als een driefasenmateriaal met het
toeslagmateriaal in de vorm van cirkelvor-
mige elementen met stijfheid E
a. Alle korrels
zijn ingebed in een cementsteenmatrix met
stijfheid E
m en treksterkte f m. Elke korrel
toeslagmateriaal is omgeven door een dunne
laag cementsteen (in de literatuur aangeduid
als de Interfacial Transition Zone ? ITZ) met
stijfheid E
b en treksterkte f b (fig. 2). De cementsteen in de ITZ heeft in het alge-
meen een lagere treksterkte dan de matrix
en heeft daardoor een belangrijke invloed
op de microscheurvorming en sterkte van
beton.
Om de optredende eigenspanningen
en microscheurvorming te berekenen, is het
beton geschematiseerd tot een tweedimen -
sionaal netwerk van staafjes (lengte 1 mm)
met de genoemde sterktes en stijfheden van
de drie fasen (toeslagmateriaal, cement-
steenmatrix en ITZ-cementsteen). Gebruik
is gemaakt van een staafwerkmodel be-
staande uit staafjes in een driehoekpatroon,
Reacties