Volledig artikel in vakblad Cement - Abt

4 Kanteleffect: de bouwvolumes kunnen spanningsloos
verdraaien, zodat de palen alleen op druk worden belast
Stijfheid
Het probleem bij een grote overspanning is niet de sterkte (je
kunt altijd veel wapening in het beton stoppen), maar de stijfheid.
Een dergelijke overspanning zal heel veel doorbuiging te
zien geven. Doorbuiging is afhankelijk van hoogte (het traagheidsmoment
I = 1/12 · b · h 3 ), maar die moet juist klein blijven.
In nauw overleg met de architect is gekozen voor een 500 mm
effectieve betonhoogte. De doorbuiging wordt echter ook in
belangrijke mate bepaald door de elasticiteitsmodulus (E). Voor
beton is de grootte van deze E niet eenduidig te geven, zoals
bijvoorbeeld wel bij staal het geval is. Beton vertoont namelijk
kruip. Dat wil zeggen dat bij gelijkblijvende belasting een betonnen
ligger in de tijd toch steeds meer gaat doorbuigen. Ook kan
beton gaan scheuren en een gescheurde doorsnede geeft minder
weerstand tegen doorbuiging. Je kunt met de Eurocode in de
hand hier wel een benadering voor berekenen en specialistische
computerprogramma’s kunnen met (delen) gescheurde betondoorsneden
werken, maar het blijft complex. In de praktijk
wordt voor dimensioneringsberekeningen van beton uitgegaan
van E = 10 000 N/mm², waarbij alle invloed van kruip, scheuren
van beton enz. is verwerkt. Vergelijken we dit met de ongescheurde
E voor C28/35 (de gebruikte betonkwaliteit), op t = 0
van 30 000 N/mm², dan betekent dit dus drie keer zoveel doorbuiging!
Dat klinkt niet als economisch construeren. Vandaar
dat er bij het Stadspodium alles aan is gedaan deze negatieve
werking van het zware beton te compenseren.
Maatregelen
De eerste maatregel was het instorten van lichte delen in de
betonmassa. Dit zouden bijvoorbeeld styropoor blokken (piepschuim)
kunnen zijn of holle pvc-buizen. Op de plekken waar
dit materiaal zit, zit geen beton maar lucht of piepschuim en
dat scheelt gewicht. De tweede maatregel is technischer van
aard: de introductie van een permanente drukspanning in het
beton door voorspannen. Hierdoor zal een groot deel van het
beton niet kunnen scheuren en kan dus van een hogere E
worden uitgaan dan bij gescheurd beton.
Voorspannen is echter gecompliceerd en relatief kostbaar.
Vandaar dat men terughoudend is om dit voor te schrijven;
wapenen moet je toch en meer wapening bijleggen is altijd
economischer. Hier werden echter de grenzen bereikt van het
economisch construeren zonder voorspanning. De ongescheurde
E was hard nodig om de doorbuiging te reduceren en,
nog veel belangrijker, de optredende eigen frequenties zo hoog
mogelijk te houden. Het mag immers niet gebeuren dat een
hossende menigte supporters het betonnen dak van het Stadspodium
in beweging, of erger nog, kapot kan krijgen. Daarom
is in het bestek een oplossing van een volledig gewapende
betonplaat gecombineerd met een (lichte) voorspanning voorgeschreven.
Alternatief
Wel mochten de inschrijvende aannemers met een ‘voorspanalternatief’
komen. Na overleg met gespecialiseerde voorspanbedrijven
deden ze dat dan ook. Het bleek niet alleen goedkoper,
maar ook de uitvoeringsrisico’s (vooral de schoonbetoneisen van
het witte beton) waren bij voorgespannen beton beduidend
minder dan bij een volledig gewapende betondoorsnede. Een
belangrijke rol speelde ook dat bij voorspannen de gewichtbesparende
elementen konden vervallen. Deze elementen (blokken
temperatuursverandering
doorbuiging
4
enkele
palenrij
enkele
palenrij
Een 30 m lang cultureel dak 3 2 0 12 27