7 november2020 Scheurvorming jong beton Renovatie Nederrijnbrug Transformatie postkantoor GROUP Cement is een kennisplatform van én voor constructeurs. Het platform legt kennis vast over construeren met beton en verspreidt deze onder vakge- noten. Om deze kennisdeling te onders- teunen en het belang ervan te onderstre- pen, kan een bedrijf partner worden. Een partner geniet een aantal aantrekkelijke voordelen, zoals zichtbaarheid, flinke korting op lidmaatschappen, gratis plaatsing van vacatures en de mogeli- jkheid mee te praten over de inhoud van het platform. Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met Marjolein Heijmans, m.heijmans@ aeneas.nl. Onze partners CEMENTONLINE Meer informatie over deze bedrijven en over het partner schap staat op www.cementonline.nl/partners. Cement wordt mede mogelijk gemaakt door:  partners CEMENT 7 2020 ?1 2? CEMENT 7 2020 18 58 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, dr.ir. Rutger Vrijdagh, 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, Joyce Dekker 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 38 Niet-lineaire beschouwing afschuifdraagvermogen Constructieve veiligheid van integraalconstructies in de A1 aangetoond met niet-lineaire eindige-elementenmethode. 48 Scheurvorming in jong beton Onderzoek biedt nieuwe inzichten in de spannings- relaxatie bij jong beton. 58 Bevestigen van prefab betonnen balkons Stufib-studie naar aandachts- punten en handvatten voor ontwerp, uitvoering en samenwerking. Artikelen 6 Verbouwing 's werelds modernste postkantoor Transformatie van het voor- malig stationspostkantoor van PTT in Den Haag tot modern kantoor van PostNL. 18 Potentiaalmetingen Nederrijnbrug Grootschalig onderzoek naar corrosie-activiteit in het wapeningsstaal. 26 Zinkvoegen hersteld Renovatie metrotunnel Rotterdam (II): herpositione- ren Gina-profiel, uit te voeren proeven en betonherstel. Foto voorpagina:?Transformatie stationspostkantoor Den Haag, bron: SWINN Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 7 2020 ?3 66 En verder 5 Gesponsorde berichten VIKTOR en Tekla Structures. 24 Duurzaam beton, hoe het allemaal begon Column Dorien Staal. 37 Gesponsorde berichten Struct4U en ATENA. 47 Gesponsorde berichten Packhunt.io. 56 De jonge constructeur Aniek Borgeld over haar rol bij de herontwikkeling van het Rabobank-kantoor in Eindhoven. 66 Meesterwerk in beton Het nieuwe kunstdepot van Boijmans Van Beuningen. 72 Rekenen in de praktijk (13) Berekening van een bescher- mingspaal met de methode Blum. Je hoort veel mensen zeggen dat je moet reflecteren. Het zal aan mij liggen maar zelf denk ik dan direct dat 'je jezelf moet zoeken'. Maar het is natuurlijk meer. Synoniemen zijn onder andere 'spiegelen' en 'overden- ken', en als betonconstructeur doen we dat bijna dagelijks op de keuzes waar we in ons dyna- mische vakgebied voor worden gesteld. Zo overwegen we de conse- quenties van nieuwbouw of de keuzes voor renovatie, zoals bij het voormalige stationspost - kantoor in Den Haag. Dit oude postkantoor wordt voor PostNL verbouwd tot een modern kantoorgebouw. De geslingerde kolommen en het speciale wa- peningsstaal eisten de nodige aandacht in het constructieve ontwerp van de transformatie. We reflecteren daarnaast op constructieve keuzes, gemaakt in het verleden, en gebruiken daarvoor de methodes van het heden. Waar normale herbere- kening onvoldoende draagver- mogen voorspelde, is op basis van niet-lineaire numerieke simulaties de constructieve veiligheid van twee kunstwerken in de A1 aangetoond. Reflecteren Ook onderhoud en herstel vragen onze aandacht, waar we resultaten van metingen en inspecties interpreteren en ge- bruiken als basis voor besluit - vorming. U leest erover in het artikel over een grootschalig onderzoek naar de corrosie- activiteit van wapeningsstaal in Nederrijnbrug en in het tweede artikel over de renovatie van de metrotunnel in Rotterdam. Het reflecteren op constructief gedrag behoort tot de tweede natuur van onderzoekers van universiteiten. Zo is aan de TU Delft onderzoek gedaan naar het effect van spanningsrelaxa- tie op scheurvorming in jong beton. Maar het geldt net zo voor de studiecellen van Stufib, waarvan het recent uitgebrach- te rapport over bevestigings- en verankeringssystemen van geprefabriceerde balkons een voorbeeld is. Kortom, het 'bespiegelend over- denken' staat vaak centraal in het werk van de constructeur. Dit nummer van Cement houdt u echter niet alleen spreek - woordelijk een spiegel voor, maar met het Depot Boijmans Van Beuningen in 'Beton in beeld' ook letterlijk. Veel leesplezier! Dick Hordijk Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl 4? CEMENT 7 2020 auteurs ing. Mustapha Attahiri MSEng. RC Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam p. 72 ? 76 Foka Kempenaar Redactie Ridderkerk p. 66 ? 71 ir. Aniek Borgeld Pieters Bouwtechniek p. 56 ? 57 dr.ir. Mladena Lukovi? TU Delft, faculteit CiTG p. 48 ? 55 ir. Sven Hildering PACER p. 58 ? 64 ir. Hans Galjaard RO VolkerWessels Infra Competence Centre p. 48 ? 55 Ad Molendijk RET p. 26 ? 35 ir. Jorick van Otterloo SWINN p. 6 ? 16 Dorien Staal Voorbij Prefab p. 24 ? 25 prof.dr.ir. Erik Schlangen TU Delft p. 48 ? 55 ir. Jochem van Bokhorst Mobilis, TBI p. 48 ? 55 ing. Jelle Lecluijze Solid Services p. 18 ? 23 ir. Rolf Dalmeijer Gemeente Rotterdam p. 26 ? 35 ir. Richard ter Maten Vogel Kathodische Bescherming p. 18 ? 23 ing. Maurice Hol BAM Infra p. 26 ? 35 ing. Robin van Gerwen Lievense | WSP p. 58 ? 64 ir. Peter van Nes Van Hattum en Blankevoort p. 26 ? 35 dr.ir. Branko ?avija TU Delft, faculteit CiTG p. 48 ? 55 dr.ir. Dennis Schoenmakers Wagemaker p. 38 ? 46 ir. Erik Taffijn Gemeente Rotterdam p. 26 ? 35 Aan dit nummer van Cement werkten mee: CEMENT 7 2020 ?5 gesponsorde berichten Waarom wordt er de laatste jaren toch zoveel gepraat over het modelleren van wapening in 3D? 2D biedt toch nog altijd genoeg voordelen? Er is veel ervaring mee, de snelheid van werken is hoog en de benodigde skills zijn beperkt. Bovendien is het goedkoper. En kunnen tekenaars de overstap wel aan? Daar tegen- over staan vele voordelen van werken in 3D, met bijvoorbeeld Tekla Structures. Dankzij 3D en BIM-proof werken zijn verrassingen op het gebied van maakbaarheid, clashes en hoeveelheden veel minder aan de orde. Bovendien kunnen wijzigingen sneller en beter worden doorgevoerd en je kunt automatisch gegenereerde tekeningen en buigstaten opvra- gen en/of direct je machines aansturen. Anders gezegd kun je het ontwerp-tot-productieproces automatiseren. Tot en met visuali- satie op de bouwplaats. Voors en tegens van 3D-wapenen in CAD Digitale transformatie staat vaak in de top 3, zo niet op nr. 1 bij Nederlandse bouwers en ingenieursbureaus. Ieder- een is overtuigd van de voordelen en de urgentie is hoog. Echter de investeringen en risico's zijn groot en de benaderingen kunnen ver- schillen. Gelukkig is de oplossing simpel: de focus moet liggen op de ingenieur die in staat wordt gesteld om zelf de digitale trans- formatie te versnellen en hier tegelijkertijd de gehele organisatie toegang en inzicht in te geven. Hoe? Met het VIKTOR-applicatie- ontwikkelplatform kan de ingeni- eur zelf professionele web-based software ontwikkelen, die multi- disciplinaire processen integreert, automatiseert en optimaliseert. Met een set aan voorgeprogram- meerde digitale bouwblokken gaat het bouwen snel en eenvoudig. Hiermee maken ingenieur en orga- nisatie zich toekomstbestendig. Digitale bouwblokken voor de constructeur WWW.CEMENTONLINE.NL/VIKTOR Meer over de mogelijkheden om digitale bouwstenen te gebruiken met het platform VIKTOR staat in een gesponsord artikel op www.cementonline.nl/viktor . WWW.CEMENTONLINE.NL/TEKLA Meer over de mogelijkheden en kansen van het modelleren van wapening in 3D met Tekla Structures staat in een gesponsord artikel op www.cementonline.nl/tekla. VIKTOR-applicatie berekent de benodigde betondoorsneden 3D-wapeningsmodel in Tekla Structures 1 1 Vides in het nieuwe ontwerp van het stationspostkantoor in Den Haag Verbouwing 's werelds modernste postkantoor Transformatie van het voormalig stationspostkantoor in Den Haag met bijzondere constructieve elementen 6? CEMENT 7 2020 Het stationspostkantoor is een rijksmonument dat naast het spoor staat, bij station Den Haag Hollands Spoor, op de hoek van de Waldorpstraat en Rijswijkseweg (foto 2). Het is destijds ontworpen door de Rijksgebouwendienst en het is het laatste vol - tooide ontwerp van rijksbouwmeester ir. G.C. Bremer. Hij heeft daarbij samengewerkt met de constructeurs dr.ir. J. Emmen en ir. H.J.J. Engel. Het ontwerp werd in 1939 voltooid. De bouw werd gegund aan de Rijnlandse Beton Maatschappij en vond plaats tussen 1940- 1949, met een onderbreking tussen 1942 en het einde van de Tweede Wereldoorlog. In het gebouw vond de postverwer- king plaats, waarbij de post via het spoor werd aangevoerd en gedistribueerd. De invoering van mechanisch transport en ver- werking van poststukken met behulp van innovatieve post verwerkingsmachines maakte dit een bijzonder modern postkan - toor voor die tijd. Vele enthousiaste publica - ties en internationale belangstelling spreken daarin boekdelen (fig. 3). Omdat de postverwerkingsmachines dermate groot waren, zijn de verdiepingen in het zuidwestelijke bouwdeel met 7 m dubbelhoog uitgevoerd (fig. 4). In het noord - oostelijke bouwdeel met hoofdzakelijk kan - toorfuncties, kon binnen deze hoogte een tussenverdieping worden gemaakt. Dit deel blijft in dit artikel grotendeels buiten be- schouwing. In de jaren 80 is het naastliggende ge- bouw (tegenwoordig 'The Globe') gebouwd en toegevoegd aan het complex, en werd het stationspostkantoor een zogenoemd expedi -tieknooppunt, een nieuw hoofdstuk in de geschiedenis van de PTT. Het bestaande ge- bouw is toen gerenoveerd en gedeeltelijk verbouwd tot kantoor en parkeergarage, waarbij in twee van de vier dubbelhoge ver- diepingen een tussenverdieping is gemaakt. Eind jaren 90 verhuisde de PTT naar een nieuwe locatie, als gevolg van de keuze om de post voortaan voornamelijk over de weg te vervoeren. Hiermee verloor het stati - onspostkantoor zijn oorspronkelijke functie. De parkeerverdiepingen bleven in gebruik maar verder stond het gebouw grotendeels leeg. Bestaande constructie Het betoncasco is gefundeerd op staal met een funderingsplaat van beton van 1,0 tot 1,3 m dik op grondverbetering. Hiervoor is circa 3000 kuub zand aangevoerd. De hoofd - draagconstructie bestaat hoofdzakelijk uit betonkolommen en enkele stabiliteitswanden van 0,5 m tot 1,3 m dik. De betonbalken van de verdiepingsvloeren overspannen circa tweemaal 16 m op drie steunpunten (fig. 5). Voor het dak werd voor een boogconstructie gekozen, gespannen met stalen kabels (foto 6). Aan beton is in het gebouw een hoe- veelheid van 15.000 m³ verwerkt. De vloeren en kolommen zijn berekend op nuttige belastingen van 5 tot 10 kN/m², in verband met de zware postverwerkingsma - chines en laad- en losruimtes voor vracht- wagens. Bij de berekening van de kolommen is ermee gerekend dat deze nuttige belastin - gen op alle verdiepingen gelijktijdig aanwezig zijn, conform de speciale eis van de Rijksge- bouwendienst. IR. JORICK VAN OTTERLOO Constructeur SWINNauteur In Den Haag wordt het voormalig stationspostkantoor van de PTT verbouwd tot een modern kantoorgebouw voor PostNL. De constructie van het oorspronkelijke gebouw bevat enkele bijzondere elementen, waaronder 'geslingerde' kolommen en speciaal wapeningsstaal. Bij het constructief ontwerp van de transformatie ging veel aandacht uit naar deze elementen. CEMENT 7 2020 ?7 2 3 Vanaf de eerste verdieping is de constructie gedilateerd in vier delen om ongewenste krachten door temperatuurvariatie te voor- komen. De stabiliteitswanden zijn ingeklemd in de fundatieplaat en worden horizontaal gesteund door de eersteverdie- pingsvloer, met de betonbalken en kolom - men als portalen op elke as. Niet constructief, maar het vermelden waard is de gevel bestaande uit glazen bouwstenen in betonnen kaders, de geglazuurde metsel - werk stenen en een viertal kunstwerken aan de gevel. De constructie van het oorspronkelijke stationspostkantoor bevat verschillende 2 Archieffoto van het stationspostkantoor 3 Het postkantoor kon bij de oplevering op veel belangstelling rekenen [1] PROJECTGEGEVENS project Transformatie stationspostgebouw Den Haag opdrachtgever Life NL i.s.m. SENS real estate architect KCAP Architects&Planners constructeur SWINN aannemer Bouwcombinatie J.P. van Eesteren ? BESIX installatieadvies DPMG Dutch Project Management Group technische installaties Unica staalconstructies VIETS Staalconstructie 8? CEMENT 7 2020 4 bijzondere elementen waaronder geprefa- briceerde 'geslingerde' kolommen, de boog - constructie van het dak en gebruik van grote hoeveelheden speciaal wapeningsstaal. Geslingerde kolommen Vanaf de eerste verdieping zijn, ter plaatse van de dubbelhoge verdiepingen in het zuidwestelijke bouwdeel, zogenoemde 'geslingerde' kolommen toegepast. Dit zijn kolommen die tijdens de productie zijn rondgedraaid (gecentrifugeerd), waarmee een hoge kwaliteit van het beton is bereikt. Ze zijn destijds geprefabriceerd in de fabriek door N.V. Betondak Arkel. "De bekisting van de kolom in wording wordt gevuld met beton, bestaande uit snelverhardend portlandcement, zuiver scherp gewasschen rivierzand en gegradeerd Rijngrint, en daarna snel rondge- draaid, zoodat als gevolg van de middelpunt- vliedende kracht een zeer dicht beton ontstaat, van zeer hooge vastheid.", aldus dhr. P. Bergs- ma in het boek 'Beton en gewapend beton' [2]. Bij kolomtypes I, II en III is de diame- ter Ø400 mm en bij type IV Ø500 mm. De ko- lommen hebben een holle kern. De diameter van deze kern is respectievelijk Ø160 mm en Ø200 mm (fig. 7). Afhankelijk van de belas - ting zijn 1, 2 of 4 stuks kolommen toegepast op één positie (foto 8). De kolommen zijn aan de bovenzijde inge- stort in de betonbalken, waarvoor de balk - wapening in mooie ronde vormen om de prefab kolom is aangebracht (fig. 9) en aan de onderzijde ingestort in een betonnen basement op de vloer. De kolommen zijn oorspronkelijk berekend volgens de theorie van de 'omwikkelde' ko- lom, zoals opgenomen in de GBV 1940. Hier- bij is de berekende normaaldrukcapaciteit van de kolom dankzij spiraalwapening aan - zienlijk hoger dan zonder deze toegekende opsluiting van het beton. De combinatie van het gecentrifugeerde beton en het omwikke- len geeft een hoge normaaldrukcapaciteit in vergelijking met de destijds gebruikelijke in het werk gestorte kolommen. Vergelijking van de archiefberekening van normale in het werk gestorte kolommen met deze geslingerde kolommen geeft dit verschil in capaciteit goed weer: In het oorspron ­ kelijke gebouw zijn 'geslingerde' kolommen toe gepast, die tijdens produc­ tie zijn gecen ­ trifugeerd, wat heeft geleid tot een beton­ sterkte klasse vergelijkbaar met C50/60 4 Model van het gebouw in de nieuwe situatie met links het zuidwestelijke bouwdeel en rechts het noordoostelijke CEMENT 7 2020 ?9 5 BETONDRUKSPANNINGEN PROEFBELASTING Om de proefbelastingen in perspectief te plaatsen kunnen de normaaldrukspanningen worden berekend. Voor de geslingerde kolommen is in de oorspronkelijke berekening n = E s / E c = 6 aangehouden. Dit is afwijkend ten opzichte van de normale waarde van n = 15 voor in het werk gestorte kolommen destijds. De hogere elasticiteitsmodulus van het gecentrifugeerde beton is dus ook in het oorspronkelijke ontwerp in rekening gebracht. Proefkolom Diameter Ø250 mm, holle kern Ø100 mm, 8 staven Ø14 mm, proefbelasting 2500 kN 'tot den breuk' N proef = (¼? (250² ? 100²) ? 8 · ¼? · 14²) · ? c + 8 · ¼? · 14² · ? s = 2500 kN Met ? s = 6? c volgt hieruit: ? c = 52,8 N/mm² en ? s = 317 N/mm² Kolom type III Diameter Ø400 mm, holle kern Ø160 mm, 6 staven Ø25 mm, proefbelasting 5000 kN 'zonder schade' N proef = (¼? (400² ? 160²) ? 6 · ¼? · 25²) · ? c + 6 · ¼? · 25² · ? s = 5000 kN Met ? s = 6? c volgt hieruit: ? c = 41,6 N/mm² en ? s = 250 N/mm² 5 Doorsnede oorspronkelijke situatie ? Voor de in het werk gestorte betoncon - structies is beton gebruikt met een 'druk - vastheid ten minste 250 kg/cm²', met bouwcontrole. Dit komt overeen met de hedendaagse sterkteklasse C13,5/16,5. ? Als bijbehorende toelaatbare betondruk- spanning is in de archiefberekeningen voor de in het werk gestorte kolommen conform GBV1940 gerekend met: ? b = 60 kg/cm². ? Als toelaatbare betondrukspanning voor de prefab geslingerde kolommen is in de archiefberekening gerekend met ? b = 190 kg/cm². Duidelijk is dat men een hoge betondruk - sterkte heeft kunnen toekennen aan deze kolommen door de bijzondere manier van vervaardigen. Deze hoge sterkte is destijds gecontroleerd door middel van proefbelastingen op enkele proefkolom - men en een aantal willekeurig gekozen definitieve kolommen. De proefkolommen Ø250 (l = 2 m) zijn belast 'tot den breuk' met een vereiste belasting van tenminste 2500 kN. Enkele definitieve kolommen Ø400 type III (verdeeld in stukken van l = 2 m) zijn belast met een vereiste proefbelasting van 5000 kN 'zonder schade'. De bijbehorende betondrukspanningen zijn hoog (zie kader 'Betondrukspanningen proefbelasting'). Om voldoende zekerheid te hebben over de betonkwaliteit van de kolommen ten behoeve van herberekening en toet- sing zijn door Nebest boorkernen uit tien licht belaste, geslingerde kolommen be- proefd. De verwachte hoge betonkwaliteit werd hiermee bevestigd met een bere- kende betonsterkteklasse van maar liefst C50/60. Betonsterkteklasse Zoals hierboven aangestipt, is van de ge- slingerde kolommen, maar ook van het betoncasco als geheel, de betonsterkte- klasse bepaald door middel van het be- proeven van boorkernen. Van verschil - lende constructie-elementen verdeeld over het gebouw zijn in totaal 29 boor- kernen genomen. Gezien de lange bouw - periode en onderbreking gedurende de oorlog, werd het voor een statistisch 10? CEMENT 7 2020 6 8 7 6 Voor het dak werd voor een boogconstructie gekozen, gespannen met stalen kabels, foto: Robert Oosterga?7 Doorsnedes van de verschillende kolomtypes?8 Gecombineerde kolommen met daartussen de nieuwe staalconstructie. Op de balken zijn een soort tegels van kurk aangebracht, om daarmee de akoestiek van het gebouw te verbeteren betrouwbare steekproef noodzakelijk geacht per element, maar ook per ver- dieping een minimaal aantal kernen te beproeven.Voor de kolommen is de beton - sterkteklasse van relatief grote invloed op het resultaat van de berekening. Daar- om is gekozen het aantal proefresultaten van de in het werk gestorte kolommen afzonderlijk te beschouwen, met ongun - stige statistische parameters en een con - servatieve betonsterkteklasse C25/30 tot gevolg. Ook de fundatieplaat en vloeren zijn statistisch afzonderlijk beschouwd. Voor beide onderdelen is alsnog ruim een sterkteklasse van C30/37 gevonden (tabel 1). Dakgewelf Het dak bestaat voor een grootste deel uit een in het oog springende boogconstructie van beton, ondersteund door de geslin - gerde kolommen. Betonnen bogen h.o.h. 1,95 m worden verticaal en horizontaal gesteund door een betonnen randbalk langs beide gevels. Verticaal worden deze randbalken elke 5,85 m ondersteund door de geslingerde kolommen en horizontaal zijn de twee randbalken verbonden met stalen kabels (foto 6). Wapening Naast de bijzondere betonconstructie is ook het toegepaste wapeningsstaal het vermelden waard. Zo zijn grote hoeveel - heden Krupp Isteg-staal en getordeerd kruisstaal (drillwulst-stahl) toegepast (fig. 10). Isteg-staal is staal waarbij twee staven in koude toestand worden gewron - gen en gerekt, waardoor de vloeigrens en -spanning toenemen (fig. 10a). "Isteg-staal bestaat uit twee machinaal in elkaar gedraaide rondstaal staven van QR22. Gedurende deze bewerking zijn de staafein - den onwrinkbaar ingeklemd, zodanig, dat verplaatsing in de lengterichting niet kan plaatsvinden. De staafassen worden tot schroeflijnen vervormd, totdat de spoed 12½ maal de staafdiameter bedraagt. Het mate- riaal ondergaat door deze bewerking een blijvende vormverandering; het wordt tege- lijk gewrongen en uitgetrokken, waar- CEMENT 7 2020 ?11 10a 10b 9 door andere materiaaleigenschappen ont- staan", zoals omschreven in het handboek 'Bouwen met gewapend beton' door ir. W. van der Schrier [3]. Het 'speciaal staal' heeft een minimum vloeigrens van 36 kg/cm 2 (sV 36). Het is met name toegepast in vloeren en balken, ook als opgebogen wapening, in diameters van ØØ5,5 tot ØØ20. Getordeerd kruisstaal is ook een hoogwaardig betonstaal, met kruisvormige doorsnede, dat na torderen in lengterichting en uitgloeien een hoge treksterkte heeft (fig. 10b). Na literatuuronderzoek konden de materiaaleigenschappen met voldoende zekerheid worden vastgesteld door verschil - lende bronnen met elkaar te vergelijken (tabel 2). Veiligheidshalve is voor al het bestaande wa - peningsstaal gerekend met ductiliteitsklasse A en een spanningsrekdiagram met hori - zontale tak. Voor kolommen en wanden on - der drukbelasting kwamen deze speciale wapeningsstaalsoorten niet tot hun recht en daar is daarom hoofdzakelijk het normale gladde rondstaal (St 37) toegepast. Nieuw ontwerp Het meest in het oog springende onderdeel van dit project is de toevoeging van vier nieuwe verdiepingen binnen de oorspronke- lijke dubbelhoge verdiepingen. Ook worden centraal in het gebouw grote vides gemaakt, zowel in de bestaande vloeren als in de nieuwe vloeren (foto 1). De nieuwe tussenvloeren worden opgebouwd uit een lichte constructie van staalplaat-betonvloeren op stalen liggers, ondersteund door de bestaande geslingerde betonkolommen en door nieuwe stalen kolommen (foto 8 en 11). De oorspronkelijke draagstructuur met drie draaglijnen wordt daarmee uitgebreid met twee of vier nieuwe draaglijnen. Verder is op alle vloeren de opgelegde belasting verlaagd naar 2,5 + 0,5 kN/m² (klasse B + lichte scheidingswanden). Een belangrijke reden voor het toevoe- gen van de extra draaglijnen is dat de belas- ting op de bestaande kolommen hiermee hooguit in beperkte mate toeneemt. Ook kan hiermee de afmeting van de nieuwe stalen liggers worden beperkt, om zo in de beno- digde plafondhoogte te voorzien. De positie van de nieuwe draaglijn met stalen kolommen was een variabele in de gewichtsberekening, zodat de uitkomst voor verschillende posities, vanuit het bouw - kundig ontwerp, direct kon worden beoor- deeld en vergeleken. Optimalisatie van deze nieuwe kolomposities en van de belastin - gaannames heeft uiteindelijk geleid tot het resultaat dat alle bestaande kolommen vol - doen in de nieuwe situatie en dat de fundatieplaat slechts over een beperkt oppervlak hoeft te worden versterkt. En belangrijk: de draagkracht van de onder- grond bleek ook voldoende. Er zijn sonde- ringen rondom het gebouw gemaakt en de opneembare funderingsdruk en beddings- constante zijn berekend door de geotech - nisch adviseur. Optimalisatie van constructie en be- lastingaannames was ook een belangrijke reden om de bestaande niet-oorspronkelijke tussenverdiepingen te slopen; dit naast de eisen vanuit het bouwkundig ontwerp van de architect. ISTEG-STAAL Uit productinformatie over Isteg-staal: "Isteg-staal voor trekwapening wordt gemaakt door twee staven rondijzer St 37 van denzelfden diameter schroefvormig om elkaar te draaien en wel zoodanig dat een verkorting van de staafas verhinderd wordt, zoodat een belangrijke rek van het materiaal moet optreden. Deze bewerking die in kouden toestand plaatsheeft veroorzaakt een verhoging van de vloeigrens ter grootte van 50%, hetgeen door talrijke proeven is bewezen." "Evenals de toe te laten spanning van 1200 kg/cm² voor gewoon rondijzer St 37 [?] heeft men thans voor Isteg-staal, dat een gegarandeerde 50% hoogere vloeigrens, derhalve 3600 kg/cm², heeft, de toe te laten ijzerspanning met 50% verhoogd en deze op 1800 kg/cm² vastgesteld." 9 Detail onderwapening van de balken, die met mooie ronde vormen om de prefab kolommen (hier twee stuks) is aangebracht ?10 Isteg-staal (a) en getordeerd kruisstaal (b) 12? CEMENT 7 2020 11 Gewichtsberekening en toets bestaande constructie Om de montage van de nieuwe stalen kolom - men niet onnodig ingewikkeld te maken, worden de kolommen geplaatst met slechts een beperkte voorspanning. Op spanning brengen met vijzels is duur en ingewikkeld en bleek ook niet nodig. Uitgangspunt is: al het eigen gewicht van de bestaande con - structie moet worden afgedragen door de bestaande constructie. Al het eigen gewicht van de nieuwe constructies en alle verander- lijke belasting moet door zowel de bestaande als door de nieuwe constructie worden afge- dragen. Uit een beschouwing van vervormin -gen van betonbalk en stalen kolom bleek vervolgens dat een kleine voorspanning in de kolom, aangebracht door de moeren on - der de voetplaat aan te draaien, tot een rela - tief klein moment (en binnen een bepaalde marge) voldoende is om de beoogde krachts- werking te bereiken. Zodoende zijn in de gewichtsbereke- ning twee schema's berekend en vervolgens gecombineerd (fig. 12). Voor het eigen gewicht van de bestaande constructie en bestaande bouwkundige elementen is schema 1 gere- kend (met drie oorspronkelijke steunpunten) en voor het eigen gewicht van de nieuwe constructies en alle veranderlijke belasting rondstaalSt 37f yk = 220 N/mm 2 fyk = 191 N/mm 2 ductiliteitsklasse B Krupp Isteg-staal sV 36f yk = 360 N/mm 2 fyk = 270 N/mm 2 ductiliteitsklasse A getordeerd kruisstaal sV 36f yk = 360 N/mm 2 fyk = 270 N/mm 2 ductiliteitsklasse B Tabel 2?Materiaaleigenschappen 11 De nieuwe tussenvloeren worden opgebouwd uit een lichte constructie van staalplaat-betonvloeren op stalen liggers, ondersteund door de bestaande geslingerde betonkolommen en door nieuwe stalen kolommen betoncasco C30/37 fundatieplaat C30/37 kolommen in het werk gestort C25/30 kolommen geslingerd C50/60 Tabel 1?Betonsterkteklassen verschillende constructiedelen is gerekend met schema 2 (met extra tus- sensteunpunten). Ook voor de wapenings- berekening en toets van de bestaande beton - balken is dit onderscheid gemaakt. Om te onderzoeken of de krachten in be- staande kolommen toenemen of afnemen zijn in de gewichtsberekening vervolgens drie verschillende situaties berekend en vergeleken: oorspronkelijk: kolombelastingen uit de oorspronkelijke archiefberekeningen zonder belastingfactoren; oorspronkelijk herberekend: kolombelas- tingen van de oorspronkelijke situatie CEMENT 7 2020 ?13 12a 12b herberekend met belastingfactoren (UGT-niveau verbouw); nieuw: kolombelastingen in de nieuwe situatie met belastingfactoren (UGT-niveau verbouw). Tabel 3 geeft weer hoe de nieuwe en oor- spronkelijke kolombelastingen zich tot elkaar verhouden. Ook zijn de kolombelas- tingen in de nieuwe situatie veiligheidshalve in eerste instantie getoetst op basis van de oorspronkelijk berekende capaciteiten. De resultaten van de herberekening van de oorspronkelijke situatie geven de beste ver- gelijking met de resultaten van de nieuwe situatie, omdat de rekenwijze, overspannin - gen en belastingaannames identiek zijn. Zodoende geeft de eerste tabel inzicht in de toename van de belasting ten opzichte van oorspronkelijk berekend en de tweede tabel geeft inzicht in de rekenkundige belasting - toename (appels met appels vergelijken). De belangrijkste conclusies zijn: De kolombelastingen nemen toe ten opzichte van oorspronkelijk berekend. Rekenkundig is de toename van kolom -belastingen beperkt of deels zelfs negatief (afname). Wat betreft de constructieve veilig - heid van het ontwerp is dit een prettige conclusie. De kolommen worden wel getoetst in ver- band met toegenomen krachten ten opzichte van oorspronkelijk berekend. De krachtswerking op de fundatieplaat wordt gewijzigd in verband met de extra draaglijnen en toegenomen kolomkrachten en moet daarom worden getoetst. Elk van de verschillende typen bestaande kolommen en de maatgevende assen van de funderingsplaat zijn getoetst op de krachts- werking in de nieuwe situatie volgens de huidige Eurocode. Alle kolommen bleken te voldoen. De fundatieplaat moest wel over een gedeelte worden versterkt met een gewapen - de betonopstort, waarmee bovenwapening kon worden toegevoegd en de inwendige hef - boomsarm (en daarmee de momentcapaci - teit) van de onderwapening is verhoogd. Aansluiting stalen liggers op de geslingerde kolommen Voor de aansluiting van de nieuwe stalen lig - gers op de bestaande ronde betonkolommen Binnen de oorspronkelijke dubbelhoge verdiepingen zijn vier nieuwe verdiepingen gemaakt waar­ voor extra sta ­ len kolommen zijn toegevoegd 10 Schematisering: (a) schema 1 met drie oorspronkelijke steunpunten en (b) schema 2 met extra steunpunten 14? CEMENT 7 2020 zijn al in een vroeg stadium verschillende varianten onderzocht, om tot een optimaal ontwerp te komen ten aanzien van architec- tuur, krachtswerking en uitvoering. De belangrijkste randvoorwaarden waren: inzichtelijke krachtswerking en beperken van een (toevallig) inklemmingsmoment; bestaande wapening kan in de ronde kolommen op elke mogelijke positie aan - wezig zijn en mag niet worden doorboord; voldoende stelruimte en eenvoudige montage; verankering door middel van doorsteek - montage; eenvoudig te maken. Uiteindelijk bleek de in figuur 13 en foto 14 weergegeven variant het meest optimaal. Het detail is tijdens engineering van de staalconstructie in samenwerking met de staalleverancier nog op enkele punten geop- timaliseerd, onder andere door de afzon - derlijke kransen te koppelen. De volgende overwegingen spelen een rol: Per anker zijn drie gaten in de krans aan - wezig, de bestaande kolomwapening kan hiermee altijd worden ontweken. Spreidankers (Hilti HST-3 M16) zijn toege- past om doorsteekmontage in 'normale gaten' mogelijk te maken, want: a) vanwege de ronde vorm van kolom en krans moeten de ankers door de stalen krans worden gestoken (vooraf aanbrengen niet mogelijk); b) de boorgaten worden bij voorkeur door de stalen krans in de kolom geboord (een - voudige montage); c) normale gaten in de stalen krans (Ø = 18 mm voor M16 anker) zijn vereist voor gelijkmatige krachtsafdracht op de ankers; d) het boorgat van een spreidanker heeft dezelfde diameter als het anker zelf, in tegenstelling tot lijmankers met een boorgat van +2 mm, waarbij dus overmaatse gaten in de stalen krans nodig zouden zijn. Vaak hebben de relatief korte spreidankers een lagere capaciteit dan lijmankers van de- zelfde diameter. Echter, vanwege de dunne betonschil van de holle kolommen kunnen lijmankers niet zo diep worden verankerd en zodoende hebben beide type ankers een vergelijkbare capaciteit. Tabel 3.1 Verhouding UGT nieuw / 'G+Q' oorspronkelijke berekening niv. BT niv. NW FFF KKK QQQ 5 9 1,01 0,98 1,391,27 8 1,14 1,111,511,37 4 7 1,081,30 1,071,00 1,331,29 6 1,141,45 1,141,00 1,411,35 3 5 1,081,26 1,081,01 1,301,30 4 1,131,34 1,131,01 1,361,35 2 3 1,091,27 1,091,01 1,281,31 2 1,121,32 1,131,01 1,331,35 1 1 1,05 1,19 1,050,91 1,251,28 0 0 1,041,20 1,020,93 1,191,29 Tabel 3.2 Verhouding UGT nieuw / UGT herberekening niv. BT niv. NW FFF KKK QQQ 5 9 1,00 1,000,860,82 8 1,13 1,140,930,88 4 7 1,000,84 1,010,65 0,890,83 6 1,060,94 1,070,65 0,940,87 3 5 0,970,81 0,980,65 0,900,84 4 1,010,86 1,030,65 0,940,87 2 3 0,950,81 0,970,64 0,910,84 2 0,990,85 1,010,64 0,950,87 1 1 0,910,77 0,920,59 0,890,82 0 0 0,910,77 0,920,60 0,900,82 Tabel 3.3 UC UGT nieuw / capaciteit oorspronkelijke berekening niv. BT niv. NW FFF KKK QQQ 5 9 0,71 -0,66 -0,830,67 8 0,80 -0,75 -0,910,72 4 7 0,990,82 0,930,57 1,190,58 6 1,050,92 0,990,57 1,260,61 3 5 0,900,93 0,840,67 0,890,77 4 0,940,99 0,880,67 0,930,80 2 3 0,92 1,15 0,860,81 0,890,72 2 0,96 1,19 0,890,81 0,930,74 1 1 0,86 1,00 0 0 groen = kolomkracht nieuwe situatie is lager dan oorspronkelijk / UC < 1,0 oranje = kolomkracht nieuwe situatie is groter dan oorspronkelijk / UC ? 1,0 Tabel 3?Resultaten gewichtsberekening voor enkele gebouwassen CEMENT 7 2020 ?15 13 14 De oplegging via een horizontale stalen oplegplaat in combinatie met sleufgaten bij de verschillende boutverbindingen houdt een eventueel inklemmingsmoment binnen toegestane marge. Door de afzonderlijke kransen te koppelen (waar mogelijk), wordt een moment op de bestaande kolommen zoveel mogelijk beperkt. Uitdagingen Een van de uitdagingen in het project was het constructief ontwerp van de oorspron - kelijke constructeurs goed te doorgronden en hier het nieuwe constructief ontwerp optimaal op af te stemmen. Dit is uiteraard altijd essentieel, maar het was bij dit project een uitdaging vanwege het bijzondere con - structief ontwerp. En dit denkproces vindt gelijktijdig plaats met het ontwerpproces met architect en installateur, waarbij vroeg ingrijpende beslissingen worden gemaakt, maar niet altijd direct alle bestaande elementen kunnen worden getoetst. Een voorbeeld is het principe van de afdracht van stabiliteitskrachten in het zuidwestelijk bouwdeel. Een pure inklem - ming van de stabiliteitswanden in de funda - tieplaat is niet reëel. Na enig speurwerk blij- ken de betonkolommen op de begane grond in combinatie met de betonbalken van de eersteverdiepingsvloer als portalen de stabiliteitskrachten naar de fundatieplaat af te dragen. Hiermee werd ook duidelijk dat op de begane grond geen geslingerde kolommen, maar forse in het werk ge- storte kolommen zijn toegepast. Deze in - formatie is weer van groot belang bij het beoordelen van bijvoorbeeld nieuwe spa - ringen door de bestaande balken van de eerste verdieping of in de eersteverdie- pingsvloer. Ook zijn verschillende gebouwdelen van elkaar gedilateerd en heeft elk deel zijn eigen constructieprincipe. Dilataties zijn zeer consequent doorgezet, maar om de exacte lijn waarlangs de dilataties lopen te kennen, was opnieuw enig speurwerk in de archieftekeningen nodig. In de verdere engineering heeft met name het inpassen van alle installaties binnen de beperkte verdiepingshoogte, door nieuwe liggers en bestaande balken, veel tijd en energie gekost, zowel bij instal - lateur als bij de constructeur. Opnieuw tot leven Het project wordt naar verwachting in de zomer van 2021 opgeleverd. Wanneer PostNL vervolgens is verhuisd naar het Stationspostgebouw, kan met recht worden gesteld dat een stuk Nederlandse geschie- denis opnieuw tot leven komt. Voor de gewichts­ berekening zijn twee schema's toegepast, een met en een zonder extra draaglijnen LITERATUUR 1?PTT Nieuws, jaargang 22, no 3, december 1953. 2?Bergsma, P., Beton en gewapend beton. Kosmos, 1934. 3?Schrier, W. van der, Bouwen in gewapend beton. Ahrend & Zoon, 1947. 13 Basisprincipe aansluiting stalen ligger aan bestaande ronde betonkolom 14 Aansluiting nieuwe stalen ligger op bestaande betonkolom 16? CEMENT 7 2020 Weet jij als geen ander hoe je kunstwerken, gemalen of RWZI's constructief ontwerpt? Heb je affiniteit met (digitale) innovaties en wil je bijdragen aan een duurzame leefomgeving door te werken aan projecten die er écht toe doen? Als constructeur ben je betrokken bij complexe, integrale projecten ? van schetsontwerp tot en met het uitvoerings- ontwerp van civieltechnische kunstwerken, gemalen en RWZI's. Daarbij doe je meer dan alleen het opstellen van de berekeningen, namelijk: ? In overleg met diverse opdrachtgevers ontwerp je samen met een team specialisten verschillende constructies ? Je fungeert als vraagbaak voor opdrachtgevers en collega's die kampen met constructieve vragen ? Deze (vaak integrale) projecten voeren wij voornamelijk uit voor aannemers, Rijkswaterstaat, waterschappen en andere overheden Word jij hier enthousiast van? Solliciteer direct en word constructeur bij Tauw! www.werkenbijtauw.nl/vacatures/constructeur Vogel is een toonaangevend bedrijf voor totaalonderhoud van beton\f Als aannemer van renovatie- en onderhoudswerken begeleiden en realiseren we de meest uiteenlo\bende projecten \f Variërend in omvang van balkons tot grote infrastructurele bouwwerken, \barkeergarages, fabrieken en woon- en kantoorgebouwen\f www.vogel-bv.nl vogel@vogel-bv.nl 078 - 6 100 400 Oplossingen o.a. ? Kathodische Bescher\lming ? Industrieel \fetonon\lderhoud ? Onderhoud monument\len ? Hydrodemolition ? Brand\berende \fekledi\lng ? Spuit\feton ? Constructieherstel ? Betoninjectie Gecertificeerd \foor \do.a. ? BRL 3201 ? ISO 9001 ? ISO 14001 ? ISO 26000-2010 ? VCA** ? VCA-P ? Veiligheidsladder tr\lede 3 ? CO2-prestatieladder\l, niveau 5 1 Potentiaalmetingen Nederrijnbrug Grootschalig onderzoek corrosie-activiteit wapeningsstaal 1 Model van de Nederrijnbrug Aan de Nederrijnbrug in de A50 is onderhoud uitgevoerd aan de binnen ­ en buitenzijde van de betonnen kokerliggers en de pijlers. Hierbij zijn op grote schaal potentiaalmetingen uitgevoerd om corrosie van de wapening vast te kunnen stellen en de omvang van de betonschade in kaart te brengen. De onderzoeksgegevens zijn in 3D BIM gekoppeld aan de planning, waardoor de constructieve veiligheid tijdens de uitvoering van het project kon worden geborgd. 18? CEMENT 7 2020 De Nederrijnbrug bij Heteren bestaat uit twee naast elkaar ge- legen betonnen voorgespannen kokerbruggen die onderdeel zijn van de Rijksweg A50 tussen knooppunt Grijsoord en knoop- punt Valburg. De brug is een belangrijke schakel in het noord-zuidverkeer en vormt een belangrijke verbinding tussen de A12 en de A15 in het oost-westverkeer. De bouw van de brug startte in 1966 en de brug werd in 1972 in gebruik genomen. De brug telt 2 x 3 rijstroken, verdeeld over twee naast elkaar gelegen bruggen, en heeft aan beide zijden voorzieningen voor langzaam verkeer. De totale overspanning is 974 m, verdeeld in 15 overspanningen. 11 van de 15 overspannin - gen betreffen de aan bruggen met overspan - ningen van elk 60 m. Twee overspanningen hebben een grootte van 75 m en de hoofd- overspanning bedraagt 120 m (fig. 1). Begin 2019 is het Engineering & Construct- contract voor het groot onderhoud gegund aan Mourik Infra op basis van de economisch meest voordelige inschrijving met de beste prijs-kwaliteitverhouding. Onder andere zeer hoogwaardig betonherstel en minimale hinder voor wegverkeer, voetgangers, fiet- sers, landbouwverkeer en scheepsvaart tijdens de werkzaamheden in combinatie met de grootschalige inzet van potentiaal - metingen, 3D BIM en hoogwaardig beton - herstel, waren belangrijke kwaliteitsaspecten die geresulteerd hebben in de gunning. Het onderhoud aan de hoofddraag - constructie is uitgevoerd van juli 2019 tot en met mei 2020. Het project bestond in hoofd - lijnen uit het herstellen van betonschade aan de binnen- en buitenzijde van de kokerliggers en aan de pijlers. Dit artikel beschrijft de aanpak van de binnenzijden van de kokerliggers. Onderzoek In de brug is corrosie van de wapening ge- constateerd, met betonschade tot gevolg. Al in de voorfase (voorafgaand aan de tender) bleek dat de oorzaak lag in het feit dat chlo- ridehoudend water afkomstig van dooizouten door lekkende hemelwaterafvoeren in de kokers terecht was gekomen. Hierdoor is op grote schaal chloride-geïnitieerde wapenings- corrosie ontstaan (zie kader). Aangezien er beperkingen waren voor de uitvoering van het herstel, is op grote schaal onderzoek uitgevoerd naar de exacte schadeomvang aan de binnenzijde. Hiertoe is de betonschade in de betonconstructie visueel en akoestisch (door middel van af - kloppen) in kaart gebracht en afgetekend. Daar waar visueel en/of akoestisch geen schade was waargenomen, is onderzoek uit- gevoerd door middel van potentiaalmetingen. Op basis van deze gegevens is de exacte scope van het betonreparatiewerk bepaald. Potentiaalmetingen? Het toepassen van potentiaalmetingen op deze schaal is uniek in Nederland. De specialistische meetappara - tuur is ingezet om op een efficiënte wijze het totale betonoppervlak aan de binnenzijden van de kokerliggers, ongeveer 50.000 m 2 te meten. Bij potentiaalmeten wordt de corrosie- activiteit van de wapening non-destructief in kaart gebracht. Hiertoe wordt de elektro- chemische reactie van de corrosie 'in' het beton bepaald door te meten 'op' het beton. De onderzoeken zijn uitgevoerd door middel van half-cel potentiaalmetingen in overeen - stemming met RILEM TC 145-EMC en ASTM C876-15. Hierbij is specialistische meetappa - ratuur ingezet waarmee het betonoppervlak wordt afgetast (foto 2). Deze apparatuur meet de corrosiepotentiaal E corr (wapening/ beton) als potentiaalverschil (of spanning) ten opzichte van een referentie-elektrode (fig. 3). Als voorwaarde voor de meettechniek geldt dat de te onderzoeken (op corrosie ver- dachte) wapening in de betonconstructie elektrisch continu moet zijn. Dit wil zeggen dat de aanwezige wapeningsstaven een onderlinge elektrische weerstand moeten hebben kleiner dan 1 Ohm, waarmee wordt aangetoond dat de aanwezige wapeningsta - ven onderling verbonden zijn. Daarnaast IR. RICHARD TER MATEN Projectingenieur Vogel Kathodische Beschermingauteurs ING. JELLE LECLUIJZE Technisch Manager Solid Services PROJECTGEGEVENS project Onderhoud Nederrijnbrug opdrachtgever Rijkswaterstaat Midden-Nederland Noord opdrachtnemer Mourik Infrapartners Vogel (betononderhoud), Vogel Kathodische Bescherming, Solid Services (potentiaalmetingen) opleverdatum mei 2020 CEMENT 7 2020 ?19 2 3 2 Het vaststellen van corrosie door potentiaalmetingen3 Principe van potentiaalmetingen mogen op de betonconstructie geen (elek - trisch) isolerende materialen aanwezig zijn. Om het overgangspotentiaal, ofwel de voor een project specifieke potentiaalwaarde, te bepalen waarbij corrosie aannemelijk is, zijn de meetwaarden van de potentiaalme- ting regelmatig geijkt aan visuele beoorde- lingen. Resultaten potentiaalmetingen? In dit pro- ject werd verwacht dat dat de zogenaamde Van Daveer-criteria, (zie kader) die worden gebruikt bij de interpretatie van de meetre- sultaten zoals opgenomen in ASTM C876-15, niet zonder meer konden worden gehan - teerd. Dit is ook via ijkingen aangetoond. Dit kwam onder andere door de relatief grote CHLORIDE-GEÏNITIEERDE WAPENINGSCORROSIE Op voorhand bleek dat de geconsta- teerde corrosie het gevolg was van chlo- riden afkomstig van dooizouten, met betonschade als gevolg. Chloride-geïni- tieerde wapeningscorrosie is een vorm van wapeningscorrosie waarbij de pas- siveringslaag van het wapeningsstaal ten gevolge indringing of inmenging van chloride wordt aangetast. Deze aantas- ting onderscheidt zich van wapenings- corrosie als gevolg van carbonatatie van het beton. Bij door carbonatatie geïnitieerde wapeningscorrosie waar- schuwt het beton voordat van ernstige corrosie sprake is doordat lokaal eerst microscheuren ontstaan. Deze groeien vervolgens uit tot macroscheuren en daarna zal de betondekking worden afgedrukt. Deze scheurvorming wordt veroorzaakt door het verschil in volume tussen het oorspronkelijke ijzer en het nagenoeg op dezelfde plaats gevormde roestproduct. Omdat het roestproduct zeer volumineus is, zal al bij geringe afroesting de betondekking worden afgedrukt en dus waarschuwen alvorens van ernstige corrosie sprake is. Bij door chloriden geïnitieerde wape- ningscorrosie komt vaak putcorrosie voor. Dit betekent dat bij eenzelfde hoe- veelheid omgezet ijzer (mate van corro- sie) de effecten ernstiger zijn dan bij door carbonatatie geïnitieerde corrosie. De doorsnede van een wapeningsstaaf kan bij chloride-geïnitieerde corrosie lokaal al sterk zijn verminderd zonder dat dit duidelijk waarneembaar is door scheuren of een afgedrukte betondek - king. Dit komt doordat het restproduct dat ontstaat eenvoudig oplosbaar is in water en dus het waarschuwende karakter van scheuren en afgedrukte betonschollen pas in een later stadium optreedt. Het gevolg hiervan is dat locaties met actieve corrosie niet altijd zichtbaar zijn. De inzet van potentiaalmetingen is een goede techniek om inzicht te krijgen in de corrosie-activiteit van de wapening. 20? CEMENT 7 2020 betondekking in sommige onderdelen (groter dan 60 mm). Daarnaast bleek dat, hoewel het betonoppervlak voorafgaand aan de metingen nat is gemaakt, de potentialen werden beïnvloed door een aanzienlijke spanningsval in de betondekking. Hieruit volgde dat het beton over het algemeen zeer droog was en dus een hoge weerstand had, waardoor er sprake is van demping van de meetwaarden. Voor beoordeling van de meetwaarden is daarom, naast de absolute meetwaarde, tevens gekeken naar potentiaalgradiënten. Door de hoge weerstand en de grootte van de betondekking is bij de meetresultaten sprake van locaties waarbij over een relatief kleine afstand (30 cm) gradiënten van 200 tot 300 mV zichtbaar zijn. Door middel van de uitgevoerde ijkin - gen is vastgesteld dat bij potentiaalwaarden > -100 mV de wapening gepassiveerd is. Bij potentiaalwaarden < -200 mV werd er actieve corrosie waargenomen. Het tussengebied van -100 tot -200 mV is ter plaatse van schade- locaties de zone waar de potentiaal van de wapening wordt beïnvloed (negatiever wordt) door de anode-/corrosieplek. Deze zone beslaat in de praktijk slechts enkele centimeters rondom een schadelocatie. Daarnaast is in het onderzoek aangetoond dat grote losliggende betondelen ter plaatse van de aanstortingen van de ondervoutes geen relatie hadden met corrosie van wape- ning, maar geheel onthecht waren. Volledig saneren tot achter de wapening was hier niet nodig waardoor aanzienlijk voordeel behaald is in de uitvoering. Constructieve veiligheid tijdens herstel Op basis van het onderzoek was bekend welke delen moesten worden vrijgemaakt en ver- volgens hersteld. De grootste uitdaging gedu - rende de herstelwerkzaamheden was het borgen van de constructieve veiligheid. Om die veiligheid te waarborgen had Rijkswater- staat restricties opgelegd met betrekking tot de uitvoeringsvolgorde en omvang van her- stelwerk in relatie tot de locaties in de brug. Omdat sprake was van chloride-geïni - tieerde wapeningscorrosie is het, voor het verkrijgen van een kwalitatief goede repa - raties en het voorkomen van vroegtijdig falen ervan, nodig om de gecorrodeerde wapening volledig rondom vrij te maken. Zo kan deze volledig worden omsloten door een nieuwe laag cementgebonden repara - tiemortel. Het vrijmaken rondom de wape- ning leidt ertoe dat (mede door de grote aanwezige betondekking) de betondoorsne- de op de schadelocaties aanzienlijk wordt gereduceerd en daardoor tijdelijk een ver- laagde draagkrachtcapaciteit kent. Bij draagkrachtcapaciteit moet gedacht wor- den aan weerstand tegen buiging, torsie, normaalkracht en dwarskracht. Tevens kan dit betekenen dat een voorspankabel met een oriëntatie anders dan in lengterichting van het kunstwerk tijdelijk, over een zekere lengte, een verlaagde tegendruk kent. Daar- om was het nodig deze verzwakkingen te beperken. De geometrie van de kokers van bijvoor- beeld de noordelijke aanbrug hebben in het veldmidden een wanddikte van 500 mm en een vloerdikte van slechts 200 mm (fig. 4). Dit geldt niet voor de volledige lengte van de overspanning; de betondikte voor de wan - den en de vloer neemt toe richting het steunpuntsgebied. Gezien de beperkte vloer- dikte betekende dit dat de werkzaamheden aan de vloer kritischer waren dan aan de wanden. Ditzelfde gold voor de werkzaam - heden in het veld ten opzichte van de werk - zaamheden in het steunpuntsgebied. Het noodzakelijkerwijs tijdelijk verder reduceren van de capaciteit van de doorsne- de en verder verzwakken van de tegendruk van de voorspankabels, was de aanleiding voor diverse restricties met betrekking tot de uitvoeringsvolgorde. Dit vooral ten aan - zien van de omvang van gelijktijdig of aan - eensluitend te saneren betonschades in de velden. Zo was het, naast aanzienlijke res- tricties over de maximale grootte van te saneren oppervlakken, bijvoorbeeld niet toegestaan om in de lengterichting van het kunstwerk op meerdere plaatsen tegelijker- tijd betonreparaties uit te voeren als de af - stand tussen de reparatieplekken kleiner was dan 5 m. Voor de wanden, de voutes (de aansluiting/overgang van wand naar De toepassing van potentiaal ­ metingen heeft geresulteerd in een optimale aanpak van het betonherstel VAN DAVEER-CRITERIA De Van Daveer-criteria zijn door ASTM geaccepteerde criteria die gehanteerd worden voor de interpretatie van de potentiaalwaarden in relatie tot de waarschijnlijkheid voor optreden van corrosie. Hierbij wordt gesteld dat bij gebruik van een koper-kopersulfaat referentie-elektrode: ? de kans op corrosie < 10% is bij potentiaalwaarden positiever dan -200 mV; ? de kans op corrosie 50% (onzeker) is bij potentiaalwaarden tussen -200 mV en -350 mV; ? de kans op corrosie > 90% is bij potentiaalwaarden negatiever dan -350 mV. CEMENT 7 2020 ?21 4 Het vrijmaken rondom de wapening leidt ertoe dat de betondoorsnede tijdelijk wordt gereduceerd met een verlaagde draagkracht­ capaciteit tot gevolg 4 Doorsnedegegevens van de kokerdoorsnede van de noordelijke aanbrug vloer) en de vloer mochten geen betonrepa - raties over de volledige doorsnede tegelijker- tijd plaatsvinden. Tevens moesten betonre- paraties over de breedte van het vloerveld in twee fases worden uitgevoerd. En het was niet toegestaan om te starten met beton - werkzaamheden in de zone van het veld van de overspanning als het totale betonwerk in de volledige dwarsdoorsnede van de steun - puntsgebieden van de betreffende overspan - ning én aangrenzende overspanning nog niet waren hersteld. 3D BIM In verband met een ingewikkelde planning als gevolg van de beschreven restricties, is ervoor gekozen om te werken in 3D BIM. Het model is ingezet ten behoeve van het verza - melen van meetdata en de weergave en het monitoren van de uitgevoerde en geplande werkzaamheden. De meetdata, bestaande uit de resulta - ten van het afkloppen van de betonconstruc- tie en de potentiaalmetingen, verzorgde een volledige weergave van de exacte schadeom - vang per locatie. Met deze weergave kon de planning worden opgesteld, rekening hou - dend met de randvoorwaarden. Door deze succesvolle toepassing kon de constructieve veiligheid en de voortgang op een verant- woorde wijze worden geborgd, tot grote tevredenheid van zowel de gebruikers als de klant. Hydrodemolition Er is voor gekozen de betonschades te sane- ren door middel van hydrodemolition, ook bekend als watersaneren met zeer hoge druk (foto 5). Bij deze straaltechniek wordt met 2500 bar waterdruk beton verwijderd. Het voordeel van deze manier van saneren, ten opzichte van bijvoorbeeld pneumatisch of elektrisch hakken, is dat de (voorspan) wapening niet beschadigd wordt. Tevens voorkomt deze techniek het ontstaan van trillingen in de wapening met mogelijke schade aan het aanliggende beton en/of onthechting van reeds uitgevoerde repara - tievlakken. Deze voordelen sloten aan op de vereisten vanuit het contract waarin werd geëist dat de wapening niet mocht worden beschadigd en dat trillingsschade moest worden voorkomen. Een bijkomstigheid van deze techniek is dat alle chloriden ter plaatse van corrosie- putten in dezelfde arbeidsgang worden ver- wijderd en dat er een zeer ruw betonopper- vlak wordt gecreëerd zonder dat er kans bestaat op vorming van microscheuren in de ondergrond (die bij mechanische bewer- king wel kunnen ontstaan). Op deze manier is een perfecte ondergrondvoorbehandeling voor reparatie gewaarborgd. Traditioneel wordt bij betonreparatie de gecorrodeerde wapening vrijgehakt tot in de lengterichting van de staven (evenwijdig aan het oorspronkelijke betonoppervlak) ongeroest staal vrij ligt, over een lengte die gelijk is aan de dikte van de vereiste beton - dekking. Omdat dit bij saneren door middel van hydrodemolition niet waar te nemen is (het wapeningsstaal wordt in dezelfde ar- beidsgang namelijk volledig blank gestraald tot reinheidsgraad Sa 2,5), zijn de schades vooraf ingekaderd en afgetekend op de ondergrond. Betonherstel Aangezien het een EMVI-criterium was om aantoonbaar te maken dat er een hoger 22? CEMENT 7 2020 5 Duurzame aanpak De inzet van potentiaalmetingen op grote schaal heeft, in combinatie met 3D BIM, geresulteerd in een effectieve, efficiënte en zeer duurzame aanpak. Als gevolg van de combinatie van technieken was de hoeveel- heid te saneren betonschades beperkt. Bij de in de voorfase aangeduide 'schade' ter plaatse van de voutes bleek het op een groot aantal locaties enkel om een losliggende opgestorte betonlaag te gaan. Hier was dus geen sprake van echte betonschade. De losliggende delen zijn verwijderd en niet hersteld, omdat op basis van de potentiaal - metingen gesteld kon worden dat er geen corrosie van wapening aanwezig was. Ook was de betondekking op deze locaties nog ruimschoots voldoende. Herstelwerkzaamheden zijn dus enkel uitgevoerd waar noodzakelijk en op het mo- ment dat dat mogelijk was, met het oog op de constructieve restricties. Het herstel van de Nederrijnbrug past daarmee in een tijd waarin duurzaamheid, beperking van CO 2-uitstoot, constructieve veiligheid en minimale hinder in de uitvoeringsperiode centraal staan. niveau van betonreparaties is, is gekozen om alle betonreparaties aan de binnenzijde volgens CUR-Aanbeveling 118 te beschouwen als constructieve reparatie (RS) met gevolg - klasse GK3. Dit heeft als gevolg gehad dat de controle en vastlegging van de reparaties zijn uitgevoerd volgens niveau 4 uit CUR-Aanbeveling 118. Reparaties zijn uitge- voerd door allround betonreparateurs niveau 3. Daarbij is er uniformiteit in de werkwijze geborgd. De controle vond plaats volgens een gecertificeerd proces en speci - fiek projectplan op basis van BRL 3201 deel 1 'Het technisch repareren en beschermen van beton', BRL 3201 deel 2 'Het constructief repareren en versterken van beton' en CUR-Aanbeveling 118. Dit houdt in dat er een tweedelijns controle door een onafhankelijke partij is uitgevoerd. Bij alle betonreparaties is beoordeeld of de aangetroffen hoofdwapening overeen - stemt met de wapening zoals aangegeven op de beschikbare wapeningstekeningen. Tevens is vastgelegd of de staafdoorsnede is gereduceerd als gevolg van (put)corrosie. Waar benodigd is wapeningsstaal bijge- plaatst. Het beton is met een straaltechniek met 2500 bar waterdruk verwijderd 5 Saneren door middel van hydrodemolition CEMENT 7 2020 ?23 24? CEMENT 7 2020 column Inmiddels weten veel mensen dat ik een uitgesproken ambitie heb om beton te verduurzamen. Al veel langer maak ik me zorgen over de klimaatveranderingen. Ik ben steeds meer gaan beseffen voor welke enorme uitdaging we staan en ik voel me verantwoordelijk om te kijken hoe ik binnen mijn cirkel van invloed kan bijdragen. Als statutair directeur van betonfabriek Voorbij Prefab (Voorbij) is die link snel gelegd. De CO?-footprint van beton is immers hoog. Wereldwijd staat de sector in de top 3 van vervuilende industrieën. Bij Voorbij produceren we meer dan 100.000 m³ beton per jaar. Dan snap je dat ik me in mijn cirkel van invloed richt op de productie van beton. Tijdens de Betondag 2019 introduceerde ik het woord 'betonschaamte' en dat maakte niet alleen veel discussie los, maar ik voelde bij mezelf ook de enorme drive om nu echt een stap te gaan zetten. Het afgelopen jaar is er veel geschreven en gesproken en over de milieu-impact van beton en de ambitie om dit te verlagen. Tegelij- kertijd ontstonden er allerlei initiatieven voor bouwen met hout als alternatief in de bouw. Bouwen met hout is prachtig, goed dat ook hier ontwikkelingen zijn. Tegelijkertijd is er in Nederland de vraag naar 90.000 betaalbare woningen op jaarbasis en daar zie ik juist enorme kansen voor CO?-arm beton. De reis naar CO?-arm beton Onze ambitie is om casco's te maken van CO?-arm beton, zonder dat we concessies doen op productiesnelheid en kwaliteit. Op een gemiddelde dag maken we in onze geautomatiseerde en gerobo- tiseerde fabriek acht woningen. Afhankelijk van de ploegenindeling, ontkisten we dan binnen 6 tot 18 uur. De ontwikkeling van sterkte van het beton, direct nadat het gestort is, is dus van groot belang. ABT, onze samenwerkingspartner, zette ons op het spoor van een hybride variant van beton, waarbij we wel cement blijven gebruiken maar dat combineren met een alkalische activatie, bekend van geopolymeerbeton. Na maanden van onderzoekswerk kwamen we net voor de bouw- vak op het punt dat we durfden te zeggen: "We hebben een tech- nische doorbraak!". We kwamen op een mengsel dat aan de ene kant verwerkbaar bleef in ons proces, maar ook snel ontkist kan worden. En zo hebben we ons eerste doel gehaald: duurzaam beton met maar liefst 44% minder CO?. Vrij vertaald betekent dat een besparing van 11.500 km rijden met de auto voor elke woning! De belangrijke randvoorwaarden, certificering! En zo begonnen we in de zomer aan de certificering van ons nieuwe mengsel. Waar we tijdens de technische fase zelf aan de Duur zaam beton Hoe het allemaal begon 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 BAM Infraconsult en statutair directeur van BAM Infra Assetmanagement, 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 7 2020 ?25 knoppen konden draaien, moesten we nu op zoek naar de juiste knoppen om dit nieuwe beton te mogen toepassen in woning- bouwprojecten. Je weg vinden in alle normen die er zijn is com- plex. We zijn dan ook zeer content dat we begin september, onder toeziend oog van KIWA, testbeton hebben gemaakt. Je maakt testbeton om de gelijkwaardigheid met het referentiebeton aan te tonen. Daarom zijn, met uitzondering van het bindmiddel, de aard en dosering van de grondstoffen identiek aan die van het referentiebeton. Na 28 dagen kunnen we formeel vaststellen of het nieuwe beton- mengsel minimaal gelijkwaardige eigenschappen heeft als ons referentiebeton. We zijn verheugd te delen dat we dit traject begin oktober hebben kunnen afronden met een attest vanuit KIWA. We hebben het CO?-armer beton ontwikkeld met de ambitie om positief bij te dragen aan het realiseren van het Klimaatakkoord en het Betonakkoord. Daarnaast vinden we het ook belangrijk dat het toepassen van beton positief wordt gewaardeerd. We zagen de zoektocht van ontwikkelaars en architecten om gebouwen te ontwerpen zonder beton. Vandaar het woord 'betonschaamte'. Nu we een flinke hap wegnemen van onze footprint, staat ons nog maar weinig in de weg om beton op grote schaal te blijven toe- passen voor bijvoorbeeld de woningbouw. En daarmee start nu de realisatie: CO?-arm beton in de gebouwde omgeving. In november zullen we de eerste vier woningen realiseren in een nieuwbouwpro - ject in Zaandam, in samenwerking met ERA Contour en Parteon. Brengen en halen Maar natuurlijk gaat onze reis verder! We zijn voor nu erg tevreden met de 44% reductie, maar we hebben het idee dat er meer te halen is. Naast ABT spraken we ook al diverse keren met de TU/e. Op de universiteiten ligt veel interessant onderzoeksmateriaal. We gaan kijken welke innovaties we kunnen gaan testen en hopelijk doen we dat niet alleen. Een prefab-betonbedrijf gebruikt andere mengsels dan bijvoorbeeld een betonmortelbedrijf. Stel je voor dat we dit met een bredere groep van bedrijven gaan oppakken. Dat we de onderzoeken gaan implementeren en testen op grotere schaal! Wij stellen slechts twee voorwaarden: dat alle opgedane kennis open wordt gedeeld en dat deelnemers een intrinsieke motivatie hebben om beton te verduurzamen. Zo willen we de kracht van een groep gelijkgestemden gebruiken om snelheid te maken om beton op grote schaal te verduurzamen. Daar gaan we voor, samen! ? "Onze ambitie is om casco's te maken van CO 2-arm beton, zonder dat we concessies doen op productiesnelheid en kwaliteit" "Wij stellen twee voorwaarden: dat alle opgedane kennis open wordt gedeeld en dat deelnemers een intrinsieke motivatie hebben om beton te verduurzamen" Het eerste deel van het Rotter- damse metrotracé is gebouwd in de jaren 60 met een zinktunnel tussen metrostation Rotterdam Centraal en de Parallelweg (net voorbij het huidige metrostation Wilhelminaplein) op de zuidelijke Maasoever. Voor de waterdichte afdich- ting tussen de tunnelelementen is voor het eerst gebruikgemaakt van Gina-profielen als primaire dichting en Omega-profielen als secundaire dichting (fig. 1). Uitgebreide inspecties lieten een schadebeeld van uitge- broken ankers, betonschade en naar binnen verplaatste Gina-profielen zien. Uit de schade- en belastinganalyse is de hypothese opgesteld dat de oorzaak lag in de jaarlijkse temperatuurvervormingen van de tunnelelementen en daardoor een cycli - sche verdichting van het zand in de buiten - zijde van de voeg. Dit verdichte zand blok - keert de vervorming van het Gina-profiel aan de buitenzijde van de voeg en leidt tot een verdubbeling van de vervorming aan de binnenzijde van de voeg. Dit leidt bij opspannen van het Gina-profiel tot een Zinkvoegen hersteld Begin 2015 werd bij een van de zinkvoegen in de metrotunnel in Rotterdam een lichte lekkage in het dak waargenomen. Na een eerste inspectie bleken het beton en de zinkvoegen lokaal beschadigd. Reden voor de RET om de oorzaak te achterhalen en de schade te herstellen. Bij dit herstel zijn de Gina ­profielen teruggeduwd, is het beton constructief gerepareerd en is het Gina ­profiel gefixeerd. Renovatie