Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch januari 1985Op gespannen voetTegen het einde van de zestiger jaren werden deeerste voorgespannen plaatvloeren in ons landtoegepast. Het was voor die tijd een volledignieuwe methode om in het werk gestorte beton-vloeren te maken. Het grotendeels ontbreken vande gebruikelijke wapening van betonstaal,vervangen door een relatief kleine hoeveelheidvoorspankabels, maakte de toepassing van dezevloeren uit economisch oogpunt aantrekkelijk.Daarnaast was het vaak mogelijk dunnere vloer-constructies toe te passen en door de eenvoudigewijze van aanbrengen van de voorspan kabels eenflinke verkorting van de bouwtijd te verwezenlijken.De techniek om deze betonvloeren te ontwerpenen uit te voeren werd sinds 1960 ontwikkeld inAmerika, Australië en Nieuw-Zeeland, vooral tenbehoeve van vloerconstructies in hoge gebouwen.Ontwerp en berekening vonden in de beginjarenvan de toepassing in Nederland dan ook plaats opbasis van Amerikaanse voorschriften en gegevens.Voorgespannen plaatvloeren :zijn inmiddels toege-past in kantoorgebouwen, parkeergarages,bedrijfspanden en woongebouwen. Speciale toe-passingen zijn daarnaast bekend in kunstijsbanen,als dwarsvoorspanning in prefab-bruggen, inbetonnen tanks, funderingsplaten op staal en, metname in Amerika, bij nucleaire installaties.Wij kunnen bij de momenteel gebruikte systemenonderscheid maken tussen twee principes: hetvoorspansysteem zonder aanhechting (VZA) enhet voorspansysteem met aanhechting (VMA).De begrippen VZA en VMAHet maken van een VZA- dan wel VMA-vloerverloopt op ongeveer dezelfde wijze. De bekistingvoor de vloer wordt gemaakt en op hoogte gesteld.Sparingen, doorvoeringen etc. worden aange-bracht. De VZA- of VMA-kabels met omhulling ende daarbij behorende bijlegwapening worden aan-gebracht, waarna de vloer kan worden gestort.Zodra de sterkte van het beton dit toelaat zullen devoorspankabels door middel van vijzels op onge-veer 50% van de benodigde voorspankrachtworden gespannen. Hierdoor ontstaat een druk-kracht in de vloer, waardoor vanaf dat momentscheurvorming in de vloer ten gevolge van detemperatuur- en uitdrogingskrimp wordt tegen-gegaan. Dit is noodzakelijk omdat de vloer relatiefweinig wapening bevat, die normaal gesprokenkrimpspanningen opneemt. Nadat het betonverder is verhard, worden de kabels afgespannentot de benodigde voorspankracht die uit de bereke-ning van de constructeur volgt.Wat zijn nu de verschillen tussen het VZA- en hetVMA-systeem?· Bij het VZA-systeem bestaat de voorspan kabeluit een zeven-draads voorspan streng , 0 12,5of 0 12,9 die rondom is voorzien van vet enisopgenomen in een nauw sluitende kunststofomhulling.· Bij het VMA-systeem wordt dezelfde kabelgebruikt, doch deze wordt aangebracht in eenwijde omhulling van spiraalvormige stalen buiswaarbij na het volledig afspannen van de kabelde ruimte tussen de kabel en omhullingsbuiswordt geïnjecteerd met injectiespecie.Hierop is het verschil in benaming tussen beidesystemen gebaseerd. Bij het VZA-systeem treedtgeen aanhechting op tussen voorspanstaal en1Onderdelen van een één-strengs spansysteem(CONA-single)rechts: voorspanning zonder aanhechting VZAlinks: voorspanning met aanhechting VMAbeton en is de kabel alleen ter plaatse van deverankering verbonden met het beton. Bij hetVMA-systeem treedt wel aanhechting op en is dekabel over de volledige lengte verbonden met hetbeton. Dit heeft met name voordelen in het gevalvan brand.Uit het oogpunt van duurzaamheid berust debescherming van het voorspanstaal bij de tweesystemen op een totaal ander principe. Bij hetVZA-systeem sluiten het vet en de omhulling hetvoorspanstaal zovolledig mogelijk af van vocht enzuurstof, waardoor in dit overigens chemischneutrale milieu (vet) corrosie van het voorspanstaalwordt voorkomen.Bij het VMA-systeem bevindt het voorspanstaalzich na injectie in een basisch cementmilieu meteen hoge pH. Zoals in vorige afleveringen vanBetoniek reeds uitvoerig beschreven, is dit een vande voorwaarden om corrosie van wapening envoorspanstaal in beton te voorkomen.Aangezien de bescherming van het voorspanstaalbij het VZA-systeem valt of staat met de kwaliteitvan het vet en de omhulling, worden hieraan hogeeisen gesteld. Zo mag voor de kunststof omhullingalleen zogenaamde hoge-dichtheid polyethyleen(HDPE) worden gebruikt die is aangebracht doormiddel van een extrusie-techniek om de kans oplucht- en vochtopsluiting tot een minimum tebeperken en een naadloze omhulling te verkrijgen.De krachtswerkingAlvorens verder in te gaan op de uitvoeringspro-biemen van de voorgespannen plaatvloeren is hetnuttig enig inzicht te hebben in de krachtswerkingin de vloer ten gevolge van de voorspanning. Kortgezegd: welke spanningen en dus vervormingengaan in de vloer optreden ten gevolge van hetspannen van de voorspankabels?Om de hoogwaardig stalen voorspankabels opvoldoende spanning te brengen zijn grote krachten2benodigd. Bij deze voorspansystemen bedragendeze krachten zo ongeveer 140 kN per kabel. Ophet moment dat de voorspankabel op voldoendespanning is gebracht - wat meestal wordt vast-gesteld door het meten van de verlenging - wordtdeze vastgezet in de verankering door middel vanhard-stalen wiggen. Tegelijkertijd wordt de vijzelontspannen. De trekkracht in de kabel wordt nu viade verankering overgedragen op het kopvlak vande vloer waardoor een even grote drukkracht in devloer ontstaat (fig.2).Het zal duidelijk zijn dat door het uitoefenen vandeze drukkracht de vloer in de lengte-richting zalverkorten. In de praktijk zal de constructeur veelalkiezen voor een gebogen kabelverloop. Hierdoorontstaat een gunstig effect, namelijk de zoge-naamde krommingsdruk (fig. 3).Deze krommingsdruk oefent krachten uit loodrechtop het vlak van de vloer waardoor de vloer ookloodrecht op dit vlak gaat doorbuigen. Als de kabelkOPvlak( vloerJI vijzelverkortingh ll'span a e In om u Ing-betonvloer2 voor k b l 'Schematische voorstelling van een voorgespannen vloerverankering3Krachtswerking en vervorming van een voorgespannenvloerkrommingsdruk uitgeoefend doorgebogen voorspankabelin de vloer wordt opgenomen zoals aangegeven infiguur 3 gaat de vloer dus naar boven doorbuigen,wat onder andere betekent dat op dat momentminimaal het eigen gewicht van de vloer door dekrommingsdruk wordt gedragen.Resumerend kan worden gesteld dat door het aan-brengen van gebogen voorspankabels er in voor-gespannen plaatvloeren twee effecten optreden:door de invoering van een drukkracht zal devloer verkorten;- door de krommingsdruk zal de vloer loodrechtop zijn eigen vlak gaan doorbuigen.Kortom: voorspannen = vervormenDit is een belangrijke wet. Zowel in de ontwerp- alsin de uitvoeringsfase dient hiermee terdegerekening te worden gehouden. Indien men tegendeze regel zondigt, bijvoorbeeld doordat men hetde vloer onmogelijk maakt bovengenoemdevervormingen te ondergaan, zal dit zich onmiddel-lijk wreken door vroegtijdige scheurvorming indiende vloer maar enigzins wordt belast!Een voorbeeld van het verhinderen van dezevervorming - dus het geheel of gedeeltelijk verhin-deren dat de benodigde drukkracht in de vloerontstaat - is een vloer die wordt voorgespannentussen twee stijve kernen van een gebouw.Doordat de stijve kernen de vloer stevig vast-houden, verhinderen deze dat de vloer kan verkor-ten. Een ander voorbeeld ishetstorten vanbegane-grondvloeren zoals bedrijfsvloeren, alséén monoliet geheel met de vaak forse vorstranden paalfundering. In dit geval wordt de verkortingvan de vloer verhinderd door de weerstand diedeze randbalken en de palen tegen vervormingbieden. Het probleem hierbij is, dat de invloed vandeze weerstand op de vervorming van de vloermoeilijk is in te schatten of te berekenen. Daaromis het beter de vloer zo te detailleren dat deze doormiddel van dilatatievoegen volledig vrij kanvervormen. Hier komen we echter nog op terug.Waarom voorspanning?Zoals al eerder naar voren is gekomen kan detoepassing van voorspantechnieken in vloerenzowel constructieve als uitvoerings-technischevoordelen hebben. Als constructieve voordelenkunnen worden genoemd:- slanker construeren (dunnere dus lichterevloeren);- een kleinere kans op scheurvorming;- betere beheersing van doorbuigingen.Dit laatste is met name positief voor het bouw-kundige inbouwpakket zoals scheidingswanden.Als uitvoerings-technische voordelen kunnenworden genoemd:- geringe constructie-hoogte;- eenvoudige bekisting;- gemakkelijk doorvoeren van horizontaleleidingen;- korte bouwtijd.Door schade en schande ...Uit de praktijk is gebleken dat de toepassing vanvoorgespannen plaatvloeren niet altijd vlekkeloosis verlopen. Hiervoor zijn verschillende oorzaken:1. Deze constructiewijze was voor een groot aantaladviesbureaus, aannemingsbedrijven en over-heidsinstanties een eerste kennismaking metbetonconstructies die op de bouwplaats wordenvoorgespannen. Kennis en ervaring voor een goedontwerp en uitvoering ontbraken.2. Bekend zijn ook schadegevallen door fouten inhet spansysteem zelf, zoals toepassing vanslechte wiggen en onvoldoende beschermen vanverankering en kabels tegen corrosie.3. Schadegevallen omdat bijvoorbeeld onvol-doende rekening is gehouden met verhinderdevervorming.4. Uitvoeringsfouten die voor een deel zijn terug te3411111111 VIInhoud 1983-19846/1 De rol van chloride6/2 Seizoeninvloeden6/3 Hoe poreus is beton6/4 Examen BetontechnologieCB119836/5 Hydratatiewarmte van cement6/6 Permeabiliteit6/7 Hergebruik van beton6/8 Duurzaam bouwen enonderhouden6/9 Klaar voor onder water6/10 Temperatuurontwikkelingin betonBijlage bij BETON/EK 6/21Ontwikkelingen in de voorschriften t.a.v.calciumchloride. De rol van chloride in hetcorrosieproces in gewapend en voorgespannenbeton.Invloed van de omgevingstemperatuur op dedruksterkte van beton. Waterbehoefte.Resultaten van de controleproet.Porositeit van cementsteen en beton. Invloedvan wet, verhardingskrimp en hydratatiegraad.Berekening van de porositeit.Uitgewerkte examenopgaven.Bepaling van de hydratatiewarmte.lsotherme enadiabatische methode.Verband tussen permeabiliteit en porositeit.Permeabiliteit van cementsteen, toeslag-materiaai en beton voor water. Meetmethode.Waterdichtheid in de praktijk.Gebruik van betonpuin als toeslagmateriaal.Technische aspecten, duurzaamheid eneconomie.Oorzaken van schade aan betonconstructies,geïllustreerd a.d.h.v. een pretab-balkonplaat.Voorwaarden voor duurzame bouwwerken.Ontwikkeling van colloïdaal beton voorstorten onder water. Eigenschappen entoepassingen.Vervolg op 6/5. Gunstige en ongunstige gevolgenvan warmteontwikkeling. Berekening van hettemperatuurverloop. Maatregelen tegenscheurvorming.6/11 Carbonatatie6/12 Betonreparatie is geenconfectiewerk6/13 Chloridepenetratie6/14 ExamenBetontechnologieCB1 19846/15 In de brand, uit de brand6/16 Drukbanken6/17 Nabehandeling als voorzorg6/18 Certificeren, hoe en waarom6/19 Voorschriften BetonVB 1974/1984 (NEN 3880)6/20 Gewogen rijpheidVerklaring van het carbonatatieproces. Invloedop de carbonatatiesnelheid van cementsoort en-klasse, wet, nabehandeling en hydratatiegraad.Rol van de expositieomstandigheden.Ontwikkelingen op reparatiegebied.Eigenschappen van reparatiematerialen.Voorwaarden voor de uitvoering van reparaties.Invloed van chloriden op het corrosieproces vanwapeningsstaal. Indringing van chloriden in beton.Invloed van de cementsoort, wcf en nabehandelingop de diffusiecoëfficiënt van beton voor chloride.Uitgewerkte examenopgaven.Brandwerendheid van betonconstructies. Gedragvan beton, wapenings- en voorspanstaal bij hogetemperaturen. Aanbevelingen voor detaillering vanbetonconstructies. Herstel van brandschade.Bepaling van de druksterkte van betonkubussenmet drukbanken. Voorschriften t.a.v. drukbanken.Invloed van nabehandeling op de porositeit vanbeton. Verdampingssnelheid aan het versebetonoppervlak. Richtlijnen voor tijdsduur en wijzevan nabehandelen.Vormen van toezicht op kwaliteitsprestaties vanleveranciers. Certificatie als waarborg voorkwaliteit. Certificaten voor beton.Toelichting op de belangrijkste wijzigingen in debetonvoorschriften op betontechnologisch terrein.Invloed van het temperatuurverloop op desterkteontwikkeling. Verklaring van het begrip'rijpheid van beton' voor het beoordelen van desterkteontwikkeling. Handleiding voor hetpraktisch gebruik van deze methode.4Spannen van voorspankabels met een hydraulischevijzel (2e fase, omde kabels op definitieve spanning tebrengen)voornespannenI2 hoofdwapeninç onderaannernëraansluitende constr (vlechter)5Inpassing voorgespannen vloer in de uitvoering1. bekistingI- (hootd) aannemervoeren op de toepassing van een voor dit doel nietgeschikte betonspecie.5. Onvoldoende nabehandeling.6. Schade doordat men na de voltooiing van hetbouwwerk ondeskundig is gaan hakken en boren.Het spreekt voor zich dat indien daarbij de onderhoge spanning staande voorspankabel wordtbeschadigd, dit ernstige gevolgen voor de veilig-heid van de constructie kan hebben. Met name bijde VZA-systemen, waarbij de kabel alleen aan hetbeton is verbonden ter plaatse van de veran-keringen. Indien bij dit systeem de kabel bescha-digd wordt en breekt, zullen op zijn minst deverankeringen ter plaatse van de kopvlakken vande vloer er met geweldige kracht uitspringen. Eentoevallig aanwezige buitenbekleding van bijvoor-beeld metselwerk is hiertegen absoluut nietbestand..,. wijs gewordenEr is op dit moment een behoorlijke ervaring opge-daan met voorgespannen plaatvloeren zowel inontwerp als bij de uitvoering. De kwaliteits-bewaking op de voorspansystemen en de onder-delenzelf is toegenomen. In de nieuwe betonvoor-schriften VB 1974/1984 is een deel Hopgenomen,dat rekenregels geeft voor voorgespannen beton-platen met voorspankabels zonder aanhechting.Toch vereist de inpassing van de voorgespannenvloer in het traditionele bouwproces nog de nodigeaandacht en afstemming (figA).In deel H van de VB 1974/1984 heeft men getrachthiervoor een oplossing te geven door het opnemenvan een andere eis ten aanzien van de regelingvan de verantwoordelijkheden.Enige tijd geleden is een werkgroep van de Beton-vereniging gereed gekomen met de opstelling vaneen pakket eisen en criteria waaraan voorspan-bedrijven moeten voldoen die betrokken zijn bij hetontwerp en de uitvoering van voorgespannenplaatvloeren. Deze eisen zijn zodanig dat deze3. electra,verwarming, air- onderaannemersrlolartnqIvoorspankabels en voorspanbedrijfbijlegwapening5. storten vloer [hoofd )aannemer6. nabehandeling -r-t- Ihoofd laannerner7. aanbrengen voorspanbedrijf1e voorspannlnç8. gedeeltelijk verwijdaren (hoofdlaannemerbekisting9. event. voorrqezette {hoofdlaannemernabehandeling10. aanbrengen voorspanbedrijf2e voorspanrnnç11. verwijderen bekisting (hootdlaarmernerkunnen dienen om opgenomen te worden in eenerkenningsregeling voor voorspanbedrijven.De werkgroep heeft in haar eindrapport duidelijkaangegeven hoe men de gang van zaken en deverantwoordelijkheden rond de uitvoering van devoorgespannen plaatvloeren in de praktijk kanregelen. Het is voor de opdrachtgevers van bouw-werken waarin voorgespannen plaatvloerenworden toegepast dan ook ten zeerste aan tebevelen dat in bestekken gaan eisen dat dezevoorgespannen plaatvloeren worden uitgevoerddoor een erkend voorspanbedrijf.Aanbevelingen voor de praktijkOntwerp- de voorgespannen plaatvloer dient te wordenontworpen door een deskundige constructeur;indien hiervoor een extern adviseur wordtingeschakeld dient zo spoedig mogelijk naderoverleg te worden gevoerd over bijvoorbeeld desituering van grote sparingen, de situering envorm van relatief stijve onderdelen van deconstructie, het vaststellen van de plaats vande dilatatievoegen, spanstroken en stort-voegen, het vaststellen van de grootte en stort-volgorde van de verschillende onderdelen;het vaststellen van het palenpatroon in relatietot de vloerdikte van bijvoorbeeld bedrijfs-vloeren als begane-grondvloer die rechtstreeksop palen wordt gestort;56Ankerkommen met VZA-kabels gemonteerd op derandbekisting7VZA-vloer gereed voor storten. Duidelijk is het gebogenkabelverloop te zienFoto's: Tensor Contracting BV, Haarlem (6 en 7) enSpanstaal B V, Utrecht8Uitleggen van de kabelhulzen van een VMA-systeem6- de aanwiJzing van één constructeur als verant-woordelijke man die er voor zorg draagt dat dealgemene berekening en berekening van devoorgespannen plaatvloer op elkaar aan-sluiten;- keuze van een voorspansysteem waarvan dedeugdelijkheid is bewezen.Uitvoeringvóór het storten:- er nauwlettend voor zorgen dat bekisting ofwerkvloer binnen de aangegeven tolerantieswordt aangebracht. Met name een extra porringdient, indien deze niet op tekening is aange-geven, achterwege te worden gelaten;wijzigingen in het werk van de constructie of hetaanbrengen van kleine sparingen alleen natoestemming van de verantwoordelijkeconstructeur;er nauwkeurig voor zorgdragen dat de kabel-omhullingen en de aansluitingen hiervan aande verankeringen niet beschadigd wordentijdens het aanbrengen van de bijlegwapeningen andere voorzieningen;in een vroegtijdig stadium nader overleg plegenover de eigenschappen van de betonmortel,opdat wordt gewaarborgd dat een voor dezetoepassing geëigend mengsel wordt geleverd.Dit is temeer noodzakelijk omdat door hetontbreken van relatief veel wapening dezevloeren direct na het storten in principe eenverhoogde kans op scheurvorming hebben.tijdens het storten:- de hoogteligging van de voorspankabels voort-durend controleren;zijdelingse verplaatsing van de kabelsvoorkomen;de kabelomhullingen en de aansluitingenhiervan aan de verankeringen niet beschadigen(i.v.m. waterdichtheid);met name in de omgeving van de veran-keringen de betonspecie zo zorgvuldig mogelijkaanbrengen en verdichten omdat hier zeker debenodigde druksterkte behaald moet wordenvoor het overbrengen van de grote voorspan-krachten op vloeren;voldoen aan de eis dat deze vloeren conform deVB 1974/1984 volgens klasse 11 worden uitge-voerd met de daarbij behorende deskundigekwaliteitscontrole.na het storten:- zorgdragen voor een goede nabehandeling enafwerking. Om dezelfde reden als eerdergenoemd zijn deze vloeren ook extra gevoeligvoor plastische krimpscheuren en temperatuur-krimp, bijvoorbeeld ten gevolge van plotselingeafkoeling. In deze situatie dus eerder dangewoonlijk overgaan tot het doelmatig afdekkenen isoleren van de vloeren;- en uiteindelijk: ervoor zorgen dat de anker-kommen van de verankeringselementen op devoorgeschreven wijze worden afgewerkt zodatde duurzaamheid van deze verankeringenwordt gewaarborgd.Men moet er rekening mee houden dat een voor-gespannen plaatvloer gevoeliger is voor onzorg-vuldig werken dan een traditioneel gewapendebetonvloer.Er is echter inmiddels voldoende kennis enervaring ontwikkeld om te zamen met het in achtvan de bovenstaande aanbevelingen eendeugdelijke voorgespannen plaatvloer te kunnenmaken. Op technisch gebied zijn erin elk gevalgeen zaken meer die een juiste toepassing vanvoorspantechnieken in plaatvloeren in de wegstaan.literatuur1. NEN Voorschriften Beton VB 1974/1984;deelH2. CUR-VB-rapport 95, Voorspanning zonderaanhechting, deel I; Betonvereniging3. CUR-VB-rapport 105, Corrosiebescherming bijvoorspanning zonder aanhechting;Betonvereniging4. STUVO-rapport 68, Schadegevallen VZA;STUVO5. Technische eisen erkenningsregeling voor-spanbedrijven; Betonvereniging6. CUR-VB-Aanbeveling 2, Voorspanstaal envoorspanelementen: bescherming en verwer-king; Betonvereniging7. Brandbestand Het gedrag van VZA-vloerenbij brand; VNC7BETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 5% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 16,-overige landen f 26,-ISSN 0166-137x8administratie:postbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.