Voorgespannen plaatbruggen door ir H. E. Westenberg

Inleiding De betonnen plaat s door de vele voordelen, zoals lage hoogte en eenvoudige uitvoering, een bij uitstek geschikte constructie voor de bovenbouw van bruggen en viaducten. De toepassing van de gewapend betonnen plaat is wel dermate algemeen geworden voor bruggen met kleine overspanningen (< 20 m1), dat voor kort vrijwel geen andereoplossingen in overweging genomen werden. Het voorgespannen beton heeft aan de alleenheerschappij van de traditionele betonnen plaat een einde gemaakt met de 3 volgende constructiewijzen door: a. de plaat te vervangen door een balkenrooster bestaande uit -al dan niet geprefabri-

ceerde- voorgespannen langsliggers, die door dwarsvoorspanning verenigd worden; bijv. brug te Pannerden, brug te Lemelerveld ;

b. de plaat samen te stellen uit geprefabriceerde voorgespannen langselementen, en een daar overheen ter plaatse te storten druklaag van beton; bijv. viaduct Rozenlaante Rotterdam ;

c. de ter plaatse te storten plaat te voorzien van een voorgespannen wapening in langs- richting of in langs- en dwarsrichting ; bijv. viaduct te Malden.

Oplossing o geeft een aanzienlijke gewichtsbesparing (ca 35%) terwijl de oplossingen a en b gemeen hebben dat de bovenbouw opgebouwd kan worden zonder gebruik te maken van een steigerwerk voor het dragen van de bekisting. Met het ver- vaardigen van de liggers kan reeds tijdens de uitvoering van de onderbouw worden begonnen, hetgeen de bouwtijd verkort. Het monteren van de meestal zware elementen moet echter niet onderschat worden. De ter plaatse gestorte voorgespannen plaat heeft wat betreft het aanzicht en de uitvoering -bekisten en storten-vele overeenkomsten met de normaal gewapende be- tonnen plaat. Echter kan men door de toepassing van voor- spanning met dezelfde constructiehoogte een grotere over- spanning bereiken. Tevens verkeert het beton onder druk, hetgeen, door het uitblijven van haarscheuren, tot een langere levensduur leidt, d.w.z. betere kwaliteit. Ten overvloede zij opgemerkt, dat een goede uitvoering voor het bereiken van een betere kwaliteit een eerste vereiste is. Terwille van een mooier uiterlijk neemt de bouwheer vaak genoegen met de extra kosten, die het vergroten van de over- spanning ten gevolge van het verminderen van het aantal steun- punten nu eenmaal mt zich meebrengt (moeilijke en dure funderingsconstructies kunnen hierop een uitzondering maken). Vooral bij lange doorgaande ter plaatse te storten plaatbruggen, die in een korte tijd gebouwd moeten worden, kan als een voor deze tijd kenmerkend nadeel naar voren worden gebracht: de discontinuteit van de te verrichten werkzaamheden. Omdat het bekisten, vlechten, storten en eventueel voorspannen achter elkaar moeten geschieden, kan het aantrekken van de in de diverse stadia benodigde arbeidskrachten moeilijkheden op- leveren; voor kleinere kunstwerken gelegen bij de grotere steden geldt dit bezwaar minder. De ter plaatse gestorte voorgespannen betonplaat is in Neder- land weinig toegepast; over het algemeen zijn er ook in het buitenland meer balkenbruggen uitgevoerd in voorgespannen beton. De oorzaak hiervan is naar mijn mening, dat het vooral in de begintijd eenvoudiger was te concurreren tegen de staalcon- structie. Indien de bouwkosten niet veel verschilden, konden de te verwachten periodiek terugkomende onderhoudskosten van

een stalen brug, die gekapitaliseerd een behoorlijk bedrag kunnen vormen, de doorslag geven. Met het oog op de grote overspanningen, die veelal met staal- constructies worden toegepast, was men voor een variantoplos- sing in voorgespannen beton aangewezen op de balkenbrug. Dat voorgespannen beton het tegenwoordig ook met succes kan opnemen tegen normaal gewapende betonconstructies, blijkt echter o.a. uit de hier beschreven bruggen te Middelburg. Vlissingse brug In 1953 werd door de gemeente Middelburg besloten de zgn. Vlissingse brug te verbeteren. Dit kunstwerk, gebouwd in 1870, bestond uit een beweegbaar gedeelte -2 klappen samengesteld uit een ijzeren freem en een houten dek- en een aantal aanbruggetjes met overspanningen van ca 3 m1, die op- gebouwd waren uit gietijzeren randliggers, waar tussen stalen balken afgedekt met een houten plaat. Hierop werd een zandbed (ca 45 cm) en de bestrating aangebracht. Het geheel was gefun- deerd op houten raamjukken en houten palen. De brug verkeerde in een slechte staat, hetgeen tot een verkeersbeperking -maxi- male aslast 2 ton- aanleiding had gegeven. Voor het verwerken van het steeds toenemende stadsverkeer, komend van 7 aansluitende straten (Teerpakhuizenstraat, Vlissings-Wapenplein, Winter- straat, Schoorsteenvegersingel, Beenhouwerssingel, Vlissingse- straat en Stadsschuur) was de brug te smal geworden. Na de Tweede Wereldoorlog is het beweegbare gedeelte niet meer gebruikt, zodat besloten werd een vaste brug te bouwen met een totale lengte van 29 m1, een rijdek van 6 m1 breedte, geflan- keerd door trottoirs van 2 m1. Als belasting werd vastgesteld Klasse van de V.O.S.B. Van het oude aanzicht bleef slechts intact de walkanten en de typische leuningstijlen, die op de verbeterde brug geplaatst zouden worden. Brug oyer de Herengracht In het herbouwplan 1948 van Middelburg was opgenomen een nieuwe uitvalsweg, die een verbinding moest vormen tussen het centrum van de stad via de Stadhuisstraat met het noordwestelijk

tek. I. brug over de Herengracht te Middelburg

110 Cement 7 (1955) Nr 5-6

gedeelte van Walcheren. Omdat men de toekomst met zwaar verkeer te rekenen heeft, werd voor de brug over de Herengracht verkeersklasse A van de V.O.S.B. voorgeschreven. De totale lengte zou ca 30 m1 bedragen met een rijdek vn 7 rn1 en trottoirs van 2 m1 breedte elk.

Bestek Gemeentewerken te Middelburg maakte voor beide bruggen een afzonderlijk bestek, waarin de te bouwen bruggen werden be- schreven als een gewapende betonplaat doorgaand over 6 steun- punten met overspanningen van ca 6 m1. Met uitzondering van de breedte van het rijdek waren de dwarsdoorsneden identiek. Oe constructiehoogten worden bepaald door het peil van de aan- sluitende bestrating en de minimale doorvaarthoogte van I m1 boven het kanaalpeil (NAP + 0,90). Kenmerkend voor bruggen in bebouwde kommen zijn de noodzakelijke sparingen voor het doorvoeren van leidingen en kabels van allerlei aard. Deze kabel- en leidinggoten werden onder de trottoirs geprojecteerd, en wel zo, dat zij eenvoudig opengelegd kunnen worden voor het verrichten van werkzaamheden. Deze goten veroorzaken discon- tinuteiten in de plaatwerking, hetgeen de constructie niet ten goede komt en de uitvoering bewerkelijker maakt. Een moeilijkheid bij de Vlissingse brug was, dat de oude walkanten niet evenwijdig lopen, zodat de noordelijke walkant een hoek maakt met de lengte-as van de brug ; het aan die kant gelegen eind- veld zou dan een soort driehoek worden. De steunpunten be- stonden uit 8 ronde betonpalen, waaroverheen een betonnen koppelbalk. De overspanningen van ca 6 m1 gaven voor de gewa- pend-betonplaat de meest economische oplossing. Een bezwaar was echter, dat deze betrekkelijk kleine overspan- ningen, vooral in verhouding tot de breedte, de bruggen gn fraai aanzien zouden geven. Van een vrije doorkijk onder de bruggen door, beschouwd vanaf de singels, zou geen sprake zijn, daar de steunpunten dit belemmeren. Door de boven water stekende palen lijkt de brug te staan op duizend poten. Vooral met be- trekking tot deze kleine overspanningen werd het de aannemers toegestaan met een variantoplossing in voorgespannen beton n te schrijven, waarbij een ontwerp met grotere overspanningen de voorkeur zou hebben. Door Gemeentewerken Middelburg werd voor de brug over de Herengracht een voorgespannen project aan het bestek toegevoegd. Het betrof een ter plaatse te storten balkenbrug doorgaand over 4 steunpunten.

Aanbesteding In het voorjaar van 1954 werden de bestekken van de beide bruggen publiek uitgegeven. Het resultaat van de besteding was, dat n aannemer zowel met de besteksontwerpen als meteen variantoplossing in voorgespannen beton de laagste inschrijver was en wel met: a) Bestekontwerp Vlissingse brug en

brug over de Herengracht (5 overspanningen) .................................... totaal f 156 500,

b) Variant ontwerp in voorgespannen beton (3 overspanningen) ....... ........................... totaal f 161 000,

Verschil f 4.500, Omdat de variantoplossing de bruggen een fraaier aanzien zou geven, nam de Gemeente Middelburg genoegen met de hogere bouwkosten en werd de aannemer opdracht gegeven de bruggen in voorgespannen beton uit te voeren. In feite was het verschil van 4 500, geringer, omdat in de alter- natieve aanbieding waren begrepen de ontwerpkosten van het

foto 3. voorspankabels in het wegdek van de Vlissingse brug

project, dat door een ingenieursbureau zou worden verzorgd. Voor de besteksontwerpen zouden de werktekeningen e.d. door de Directie aan de aannemer beschikbaar worden gesteld. De nog te maken kosten voor het vervaardigen van de gewapend-beton- ontwerpen zijn derhalve af te trekken van dit verschil.

Indien van een te besteden kunstwerk de uitvoerings- en detailtekeningen reeds volledig zijn uitgewerkt, wordt een alternatieve oplossing gehandicapt door de extra-ontwerp- kosten. Wil een directie zoveel mogelijk profijt trekken van variantoplossingen, dan is het m.i. gewenst de detaillering van het bestek te beperken tot die punten, die voor het bepalen van de prijs voor de inschrijver van belang zijn.

Beschrijving van de uitgevoerde projecten Met het oog op de vereiste afmetingen van de kabelgoten en het aanzicht van de bruggen werd vrijwel niet afgeweken van de dwarsdoorsneden van de bestekontwerpen. Slechts de dikte van de plaat onder het rijdek werd verminderd. Door deze plaatdikte naar de steunpunten toe te verzwaren ontstaan consoles (zie tek. 2). Deze consoles zijn verborgen achter de kabelgoten en zijn dus niet zichtbaar. Uitvoeringstechnisch is het beter, bij platen de voorspankabels over de gehele lengte van de brug te laten doorlopen ; strikt nood- zakelijk is dit echter niet. Om de voorspanning het beste te be- nutten dient men het kabelverloop ten opzichte van de neutrale lijn zoveel mogelijk af te stemmen op de maximum- en minimum- momentenlijn. Wil men het golven van de kabels, in verband met de wrijvings- verliezen, zo gering mogelijk houden, dan wordt de aanwezigheid van consoles gewenst om met doorlopende kabels tot een econo- mische oplossing te komen. Het ideale kabelverloop wordt ver-

tek. 2. Vlissingse brug te Middelburg lengtedoorsnede en dwarsdoorsneden over veld resp. steunpunt

Cement 7 (1955) Nr 5 6 111

foto 4. de voorspankabels in het wegdek van de Vlissingse brug De wapening van de plaat bevat geen normaal staal.j

foto 5. J de wapening in de Vlssingse brug, op de voorgrond extra normaal staal bij de scheve oplegging

kregen, indien de benodigde voorspankracht in de velden en boven de steunpunten gelijk is. Dit kan slechts worden bereikt, indien men niet gebonden is aan een bepaalde verhouding tussen de overspanningen van midden- en eindvelden en indien men niet beperkt is door een vastgestelde constructie-hoogte boven de steunpunten.

Uit tek. 2 volgt het kabelverloop; toegepast werden Freyssinet kabels van 12 5 mm, d.w.z. 20 ton voorspankracht per kabel.

De uiteindelijke werkspanning in het beton bedroeg niet meer dan 90 kg/cm2; de vereiste kubussterkte na 28 dagen werd gesteld op 325 kg/cm2.

Hieronder volgen thans enkele gegevens van de beide bruggen: Vlissingse Brug over de

brug Herengracht totale breedte ................................... 10,72 m1 11,72 m1 overspanning van:

o) beide zijvelden .......................... 8,80 m1 9,5 m1 b) middenveld ............................... 11,40 m1 11,0 m1

plaatdikte: inhetveld ........................................ 0,30 m1 0,35 m1 boven het steunpunt ..................... 0,51m1 0,56 m1

palen: aantal per steunpunt ..................... 8 st. 8 st. lengte ............................................ 14 m1 16 m1*)

hoogwaardig staal .............................. 33,5 kg/m3 32,5 kg/m3 voorgespannen beton ........................ 108 m3 I36m3 aantal kabels 125 ............................ 95 st. Illst. *) met verzwaarde punt

Uitvoering Begin Juni 1954 werd een aanvang gemaakt met de bouw van de bruggen. Begonnen werd met het heien van de betonnen paal- fundering en de houten hulppalen voor de Vlissingse brug. Over de paalkoppen werden koppelbalken gestort tot aan de onderkant van de plaat. Ten gevolge van de nogal ingewikkelde vorm van het dwarsprofiel was de bekisting in feite het meest bewerkelijke gedeelte van de bruggen. De bekistingsdelen konden echter voor beide bruggen gebruikt worden. De zijkanten waren voorzien van betontriplex. Omdat de aannemer reeds ervaring had met voorgespannen beton, was het plaatsen van de kabels geen probleem. Op fotos 4 en 5 is duidelijk het golvend verloop van de langskabels te zien. In de velden zijn de kabels geplaatst op betonnen afstandhouders en boven de steunpunten zijn zij bevestigd aan de stekeinden van de reeds gestorte koppelbalken. De verankeringsconussen zijn door middel van invoegers aan de bekisting bevestigd. Tijdens het storten werd het beton met naaldtrillers verdicht. In verband met het hoge zoutgehalte van het water in de grachten is hoogovencement toegepast. Na ca 10 dagen werden de kabels voorgespannen en genjecteerd. De overstekende trottoirranden zijn gestort, nadat de brug was voorgespannen, omdat men op deze wijze de trekspanningen ten gevolge van de aanvangsvoorspanning wilde vermijden en opdat men in staat zou zijn eventuele ongelijkmatige zakkingen van de bekisting tijdens het storten weg te werken; de lijn van een brug wordt immers voornamelijk bepaald door de trottoirranden. Het trekken van de hulppalen met een stalen kabel, die gevoerd werd door in het dek gespaarde gaten, gaf bezwaren. Besloten

foto 6. brug over de Herengracht te Middelburg gereed

foto 7. Vlissingse Brug te Middelburg gereed

Prestressed concrete slabbridges

by Ir H. E. Westenberg The normal reinforced concrete siab is adequate for bridges and viaducts. The concrete slab up to spans of 20 m is generally used. Due to prestressed concrete the traditional slab can be replaced by : 1. interconnected prestressed beam bridges, 2. a composition of prestressed beams and a

compression-layer of normal concrete cast in situ,

3. an in situ slab with prestressed tendons in one or two directions,

Item I. gives about 35% saving of the dead weight. Item I. en 2. can be built without scaffolding for the shuttering. Large spans, thus less supports, can be obtained by introducing prestressed concrete without altering their depth.

Digest of p. 104-107 The theory of plasticity for reinforced con- crete sections, submitted to bending

by J. H. van Loenen Under the direction of professor C. G. J. Vreeden- burgh, C.E., the author has submitted in a thesis for the theoretical scientific section of the faculty for civil engineering of the Institute of Technology at Delft, a research concerning the bending of reinforced concrete sections. This research has been made in the laboratories of the Working Committee for Reinforced Concrete and Steel Structures, of the T.N.O. C.O.C. (Central Netherlands Organisation of Technical and Scien- tific Research). The theory of plasticity has been extended to T- beams, doubly reinforced beams and prestressed concrete beams. The theory of plasticity will usually give a good approximation for the computation of structures submitted to permanent loads. The moment-curvature diagram for rein- forced concrete cross-sections submitted to bending

by J. H. van Loenen The awarded submission to the ENCI Jubileum Prijsvraag (First Netherlands Cement Industrys Jubilee Competition) is treated in this article. Asked was for a theoretical and experimental research concerning the tracing of the moment- curvature diagram for reinforced concrete sections of various shape and percentages of reinforcement, including also the elasto-plastic range.

Ponts-dalles prcontraints

par M. lingnieur H. E. Westenberg La dalle en bton se prte trs bien la super- structure des ponts et des viaducs; elle tait gnralement employe jusqu des portes de 20 m. Le bton prcontraint peut supprimer cette dalle en la remplaant par: a. des ponts poutres multiples, assembles par

une prcontrainte transversale. b. des dalles composes par des poutrelles longi-

tudinales prcontraintes avec une couche de bton dans la zone de compression.

c. des dalles dans lesquelles larmature ordinaire est remplace par des cables prcontraintes dans un ou plusieurs sens.

a. donne 35% de diminution du poids propre. a. et b. vitent les chafaudages sous coffrages. La prcontrainte rend possible une porte plus im- portante avec la mme hauteur constructive, elle ncessite donc moins dappuis. Enfin lauteur traite deux ponts-dalles pr- contraints Middelbourg.

Sommaire de p. 104-107 Etude de plasticit des sections flchies de bton arm

par M. J. H. van Loenen Lauteur, ayant termin ses tudes la section scientifique de la facult du gnie civil (de lEcole Polytechnique de Delft), sous lgide de M. le pro- fesseur, lingnieur C G. J. Vreedenburgh, a entre- pris une tude sur le comportement des pices en bton arm soumises la flexion. Les recherches ont t effectues par la Commis- sion de Travail : Constructions en acier et en bton arm de la T.N.O. C.O.C. (Organisation Cen- trale nerlandaise des recherches techniques et scientifiques). L tude de la plasticit stend aux poutres en T, aux poutres ayant une armature double., et aux poutres prcontraintes. Ltude plastique donnera dans la pratique de bonnes approximations pour constructions sous charges permanentes.

Le diagramme moment-courbure dune pice flchie en bton arm

par M. J. H. van Loenen Discussion sur la contribution couronne lors du concours loccasion de jubil de lENCI (Cimen- teries nerlandaises). Ce concours portait sur une tude du diagramme moment-courbure pour les sections flchies en bton arm de formes et de pourcentages darmatures divers et qui devait comprendre la phase lastoplastique.

Vorgespannte Plattenbrcken von Dipl.-lng. H. E. Westenberg

Zufolge ihrer vielen Vorteile hatte die Beton- platte als Konstruktionselement fr Brcken bis zu 20 m Spannweite das Feit erobert. Ihrer Alleinherrschaft wurde jedoch durch die zweckmssige Verwendung von Spannbeton ein Ende gesetzt. Hierbei kommen drei Ausfhrungs- weisen in Betracht, nmlich: a. ein Trgerrost mit vorgespannten Ligs-

trgern, die durch Vorspannung in der Quer- richtung miteinander verbunden werden; <

b. eine zusammengesetzte Platte, bestehend aus praefabrizierten Lngstrgern mit darber eine Drucklage aus an Ort und Stelle her- gestelltem Beton;

c. eine an Ort und Stelle betonierte Platte mit Vorspannung in der Lngsrichtung, oder in beiden Richtungen.

Die unter a genannte Konstruktion ergibt ca 35% Gewichtsersparung. Die unter b und genannten Ausfhrungsweisen machen Schalungsgerste berflssig. Durch Vorspannung kann bei gleich- bleibender Konstruktionshhe eine grssere Spannweite, also eine Verminderung der Anzahl Sttzpunkte erzielt werden. Zum Schlsse folgt die Beschreibung von zwei vorgespannten Plattenbrcken in Middelburg.

Zusammenfassung von S, 104-107 Die Plastizittslehre fr die Berechnung auf Biegung belasteter Stahlbetonquerschnitte

von J, H. van Loenen Zur Absolvierung seiner Studien in der theoreti- schen Richtung der Abteilung fr Strassen- und Wasserbaukunde an der Technischen Hochschule in Delft, die unter Leitung von Prof. Ir. C. j. J. Vreedenburgh steht, hat der Verfasser zunchst das Verhalten auf reine Biegung belasteter, recht- eckiger Querschnitte mit einfacher Bewehrung untersucht und dann die Anwendung der Plastizi- ttslehre auf T-Balken, Balken mit Druckbeweh- rung und vorgespannte Balken ausgedehnt. Diese Forschungsarbeit wurde bei der Arbeits- gruppe Stahlbeton- und Stahlkonstruktionen T.N.O.-C.O.C. durchgefhrt. Fr praktische Zwecke wird die Plastizitts- theorie auch fr langfristige Belastungen brauch- bare Nherungswerte liefern. Das Momenten-Krmmungsdiagramm fr einen auf Biegung beanspruchten Stahibeton- querschnitt

von J. H. van Loenen Besprechung der preisgekrnten Einsendung auf die Enci-Jubilums-Preisfrage, lautend als folgt: Theoretische und experimentelle Forschung nach der Form des M-Kappa-Diagrammes (des Momen- ten-Krmmungs-Diagrammes) fr Stahlbeton- querschnitte von verschiedenen Formen und mit wechselnden Armierungsprozentstzen, die auch das elastoplastische Gebiet umfasst.

Cement 7 (1955) Nr 5-6 113

werd de palen vanaf een vlot tot op de bodem van de gracht af tt zagen. Dit kon hier worden toegestaan, omdat in de grachten geen scheepvaart te verwachten is. De diverse werkzaamheden van de brug in de Herengracht volg- den in etappen nadie van de Vlissingse brug. De Vlissingse brug werd 4 December 1954 en de brug over de

Herengracht 22 Januari 1955 met enig feestvertoon geopend. Met deze bruggen bezit Middelburg 2 mooie toepassingen van voorgespannen beton. Aan de hand van de fotos kan een ieder vaststellen, dat de geringe hogere kosten volkomen gerecht- vaardigd zijn als men bedenkt, dat de bruggen, uitgevoerd op de traditionele wijze, 2 steunpunten meer zouden hebben gehad.