Over.... spanningKwaliteitszorg is een begrip dat in bouwend Nederlandde gemoederen nogal bezighoudt. Omdat talrijkebegrippen door elkaar worden gebruikt, zijn dediscussies over kwaliteit echter niet altijd even helder.In BETONlEK 8/3 is daarom getracht het begripIntegrale Kwaliteitszorg wat handen en voeten tegeven. Indeze aflevering wordt aan de hand van eenpraktijkvoorbeeld de betekenis van IntegraleKwaliteitszorg geillustreerd. Het gaat hierbij om deproduktie van voorgespannen betonnen liggers.tegrale kwaliteits-zorgIntegrale Kwaliteitszorg iseensystematische manier vanwerken, waarbij het maken vanfouten zoveel mogelijk wordtvoorkomen. De vervaardigingvan de liggers voor de nieuweVan Brienenoordbrugis eengoed voorbeeld van hoe IntegraleKwaliteitszorg in de praktijkfunctioneert.brugDe VanBrienenoordbrug overde Nieuwe Maas bij Rotterdamligt in de A 16.Deze autosnelwegiseen van de belangrijkste noord-zuid verbindingen in Nederlanden vormt tevens onderdeel vande 'ruit rond Rotterdam'.Reeds in de jaren '70 werdduidelijkdat deze in 1964 ingebruik genomen brug de toene-mende verkeersintensiteit nietzou kunnen verwerken. In 1979werd besloten de zogenaamdeBrienenoordcorridor te verbre-den. Na afweging van diversealternatieven voor een verbre-ding werd in 1982 besloten totde bouw van een tweede iden-tieke brug ten westen van debestaande brug.Kenmerkend voor zowel deoude alsde nieuwe V"an Brie-nenoordbrug isnatuurlijk degrote stalen boogbrug met eenoverspanning van bijna 300 m.Aan weerszijden van deze blik-vanger bevinden zich de zoge-naamde aanbruggen. Beideaanbruggen bestaan uit negenoverspanningen van circa 52rneter.Het brugdek van de aanbruggenwordt samengesteld uit geprefa-briceerde elementen en terplaatse gestort beton. Iedereoverspanning of 'veld' wordtopgebouwd uit een negentalliggers, die op pijlers wordenneergelegd (fig. I J. Per veldworden de liggersgekoppelddoor vier dwarsbalken die in hetwerk worden vervaardigd.april 1989... ....Dwarsdoorsnede VanBrienenoordbrug. Elkveldindeaanbruggen issamengesteld uit9 liggers vancirca 52 m lengte.Hetbrugdekwordt gevormd doorgeprefabriceerde bekistingsplaten meteenter plaatse gestorte druklaag.Op de liggers worden vervolgensgeprefabriceerde bekistings-platen aangebracht,waarop eendeklaag wordt gestort die alleelementen vormvast met elkaarverbindt.De produktie van de liggersvindt plaats in een betonfabriekin Koudekerk a/d Rijn. De rondI10ton zware doch uitgespro-ken slanke liggers,worden overwater met pontons naar debouwplaats vervoerd.kwaliteitszorgDe hoogte, de lengte en hetgewicht van de liggers maken devervaardiging, het transport ende montage tot een bijzonderproces. Een proces waarbij menzich geen missers kan veroor-loven omdat afkeuring, om watvoor reden dan ook, ingrijpendegevolgen zal hebben op devoortgang van de bouw van deaanbruggen. Het gehele produk-tieproces bestaat uit een aantaldeelprocessen, waarbij hetresultaat van het ene proces devoeding betekent voor hetvolgende proces. Hierdoorontstaat een keten van opeen-volgende processen die sterkafhankelijkvan elkaar zijn.Het gehele produktieproces isdus meer dan alleen maar defabricage van 'iets'. Beter isdanook te spreken van een voort-brengingsproces waarbij detotale organisatie betrokken is.Binnen het voortbrengingsproceszijneen aantal disciplinesteonderscheiden:- ontwerp- werkvoorbereiding- inkoop- fabricage- transportmontagekostenbewaking- nazorg.Bij de ontwikkeling en vervaardi-ging van de liggers voor de VanBrienenoordbrug isgebruikgemaakt van het ondersteunings-programma KOAF, een pro-gramma dat binnen de beton-warenindustrie gebruikt wordtom het kwaliteits-denken tebevorderen.Het kwaliteitssysteemBij de vervaardiging van deliggers kon niet worden uitge-gaan van een bestekskiaar ont-werp. Door de opdrachtgeverwas een 'programma van eisen'opgesteld waarin de randvoor-waarden waren vastgelegdwaaraan de nog te ontwerpenoverspanning zou moeten vol-doen.Reeds tijdens de ontwerpfasevan de liggers voor de VanBrienenoordbrug is, in het kadervan KOAF, een projectgroepgeformeerd. Met alstaak allevoorkomende processenbeheersbaar te maken en.tecontroleren en zo tot een eindre-sultaat te komen dat aan alledaaraan gestelde specificatiesvoldoet. Indeze projectgroepzitten vertegenwoordigers vanalledisciplinesdie bij het voort-brengingsproces betrokken zijn.De projectgroep heeft tot taakom niet alleen de betrokkenenbinnen het produktieproces,maar ook daarbuiten, zoalsleveranciers maar ook deopdrachtgever zelf, met hetgezicht dezelfde kant op tekrijgen.Vanafde voorbereiding heeft deprojectgroep met alle disciplinestot inde kleinste details en overalle denkbare zaken overleggevoerd. Door alle partijen ineen vroegtijdig stadium bij hetproject te betrekken wordt ookOpbouw vandetweedeVan Brienenoord-brug, palnaastdebestaande. Develdentussende pijlers zijncirca 52 m langenworden overspannen door geprefabri-ceerdeliggers.foto: Rijkswaterstaat, MeetkundigeDienst, afdeling Reprografiede motivatie van een iederverhoogd. Een paar voorbeelden:A. Uit de gestelde randvoorwaar-den bleek al gauw dat de betonfa-briek te maken zou krijgen metliggers van uitzonderlijke afmetin-gen, met nog niet eerder gereali-seerde voorspankrachten. Metdeze wetenschap kon de project-groep vroegtijdig aan de afdelingFabricage de boodschap meege-ven het spanprocédé hierop af testemmen.B. Het volgens planning afleverenvan alle 162 liggers stelt bijzon-dere eisen aan de mal. Om niethet risico te lopen dat de mal bijaflevering zou moeten wordenafgekeurd, heeft de kwaliteits-dienst reeds tijdens de fabricagebijde mallenbouwer de nodigekeuringen verricht. Punten dieaandacht verdienden waren o.a.:stijfheid van de mal, maatvoering,kwaliteit van de lasverbindingen,afdichtingen en bevestigingenvan de trilmotoren.C. De medewerkers van dekwaliteitsdienst hebben eenaparte taak in het kwaliteits-systeem. Zij immers hebben deinstrumenten om in de diversestadia van het proces uitsprakente doen over de kwaliteit van deindie deelprocessen geleverdeprodukten en tussenprodukten.Uitspraken op grond waarvanzonodig tijdig kan worden bijge-stuurd.abricageDe liggers voor de Van Brie-nenoordbrug zijn voorgespannenliggers. Het voorspannen gebeurtmet voorgerekt staal. De stalenbekisting staat tussen twee span-blokken. Tussen de spanblokkenworden de strengen voorspan-staai getrokken. Na het inbou-wen van alle nodige voorzienin-gen (wapening, sparingen etc.)wordt mal gesloten en wordende strengengespannen. Vervol-gens kan beton worden gestort.Na voldoende verharding vanhet beton, wordt de malgelost.Door een van de spanblokkenhydraulisch te verplaatsen,wordt de spanning in het voor-spanstaal via de aanhechtingtussen beton en staal op hetbeton overgebracht: het betonwordt voorgespannen.Per ligger wordt circa 43 m3beton verwerkt. Om de val-hoogte van het beton beperkt tehouden, isspeciaal voor dezeliggers een stortwagen ontwik-keld, rijdend op railsaan weers-zijden van de mal.De betonspecie wordt aan-gebracht in lagen van ongeveer8 cm dik, wat betekent dat deligger in ongeveer 30 lagenwordt gestort. Maatgevend voorde produktie-snelheid isdetransportcapaciteit vanafdemenger via een kraanbaan metkubel naar de mal. Inclusiefverdichten en afwerken bedraagtde benodigde storttijd ongeveer2 uur.De betonspecie wordtverdicht met behulp van honderdbekistingstrillers, die inzesgroepen geschakeld zijn.Om de volledige voorspanningop de ligger over te kunnenbrengen iseen minimale kubus-druksterkte van 40 N/mm2vereist.De verharding wordt versnelddoor al tijdens het storten detemperatuur op te voeren metbehulp van stoomleidingen die inde bekistingsmal zijn aangebracht.Wanneer de temperatuur in deligger, gemeten met behulp vaningebetoneerde thermokoppels,isgestegen tot oe, wordt deverwarming uitgeschakeld2). .Enkele opnamen vanhet produktieproces vande voorgespannen liggers. Dekwaliteitscon-trole isvooral gericht opdebeheersing vandedraadspanning, de betonsterkte en demaatvoering. Detotalevoorspanning perligger varieert en isafhankelijk vande plaats diede ligger inhet veldzal innemen.foto's: C. Quartel/Schokbeton.aliteitscontroleDe kwaliteitscontrole heefthoofdzakelijk het karakter vaneen procescontrole, een pre-ventieve controle waardoorafkeuring van liggers wordtvoorkomen. Deze controle richtzich vooral op beheersing van:- de draadspanning;- de sterkte van het beton;de maatvoering.Alle waarnemingen wordenterstond verwerkt ten behoevevan de besturing van het gehelevoortbrengingsproces.adspanningscontroleWanneer de totale voorspan-kracht van een ligger afwijkendzou zijnvan de ontwerpvoor-spanning voor die desbetreffendeligger, dan leidt dit tot een onge-wenste opbuiging en verkorting.lets wat de kans op afkeuring vande ligger sterk vergroot.Een complicatie is dat de totalevoorspanning per ligger verschil-lend kan zijn,en afhangt van deplaats die de ligger in het veld zalinnemen. De aangebrachte voor-spanning per streng isdaar-entegen constant, wat betekentdat het aantal strengen per liggerkan variëren. Eenvoortdurendecontrole op het aantal voorspan-strengen en de inde strengen&Ww= "keuringscriterium B 52,5i10Verdeling vandekubusdruksterktena 18uur, bepaald volgens deverhardingsproefmettemperatuurregeling.50N60Temperatuurverloop inde voetvande ligger, gemetenmet behulp vanthermokoppels.eersing van hetspanprocesDe spanvijzelszijnvoorzien vanmanometers die door hetgebruik van een snelkoppelinguitwisselbaar zijn.Iedere weekworden de manometers gekali-breerd aan de hand van eengeijkte manometer. De spanningin de voorspanstreng wordtgecontroleerd met een Vogt-meter. Deze meet de kracht dienodig isom een aangespannenvoorspanstreng tussen tweevaste punten weg te drukken.Deze kracht isdirect gerelateerdaan de in de streng aanwezigevoorspanning.aanwezige voorspan kracht isdusuitermate belangrijk. Dezecontrole vindt plaats voor hetstorten. Een eventuele fout in devoorspanning of een foutiefaantal voorspanstrengen kan dannog voor het storten gecorri-geerd worden.ncontrolevan een hoge aanvangssterkte iseen lage water-cementfactor ende keuze van portlandcementklasse B.Voor de vervaardigingvan de liggers isgebruik gemaaktvan twee mengsels, die tenopzichte van elkaar alleen ver-Het bestek van Rijkswaterstaatschrijft voor dat de liggersmoeten worden uitgevoerd insterkteklasse B52,5 met eenminimum cementgehalte van 350kg/m' portlandcement.Voor de produktie speelt bij hetontwerp van het betonmengselde vereiste 28-daagse kubusdruk-sterkte echter een onderge-schikte rol. Bepalend voor deproduktie isde sterkteontwikke-lingin de eerste uren na hetstorten. De liggers moetenbinnen een strakke tijdsplanningworden afgeleverd: iedere tweedagen moet een ligger de fabriekverlaten.Doorslaggevend bijde bepaling2Resultaten vande controleproef.van de betonsamenstelling isdanook dat de voor het voorspannenbenodigde kubusdruksterkte van40 N/mm2 na circa 18 uur moetzijn behaald.Uitgangspunt voor het bereiken10standaardafwijking S12steekproefhoekverdraaiingSchematische voorstelling vande vervormingen dieontstaan door voorspannenvanbeton.Verdeling vande opbuiging vandeliggers, direct naaanspannen.schillen in de de maximum korrel-grootte (Dmax) van het toeslagma-teriaal.De mengsels die gebruikt zijnbestaan uit:- 375 kg portlandcementklasse B;- water-cementfactor 0,43;- 2,0% superplastificeerder;- toeslagmateriaal met een Dmaxvan 16 mm dan wel van 32 mm.Behalve de keuze voor een lagewater-cementfactor en eenklasse B cement bleek het nood-zakelijkom met extra toege-voegde warmte de verhardings-snelheid te verhogen. Om deontwikkelde warmte vast tehouden wordt de malafgedektmet dekzijlen.Naast de sterkte-ontwikkeling inde eerste uren isook de ver-werkbaarheid van de betonspeciebepalend geweest voor desamenstelling. Het gebruik vaneen zand-grind mengsel met Dmax16 mm was nodig vanwege desterke concentratie van devoorspanstrengen onder in deligger.Nu vraagt een mengsel met eenkleinere Dmax meer water daneen mengsel met een grotereDmax· Inverband met de sterkte-ontwikkeling was het echter nietverantwoord de hoeveelheidaanmaakwater voor het fijneremengsel te verhogen. De oplos-singwerd gevonden inde aange-wende verdichtings-energie, met als resultaat dat hetfijnere doch veel stuggeremengsel toch nimmer tot grind-nesten heeft geleid.eersing van deetonsterkteVoor de beheersing van debetonsterkte wordt gebruikgemaakt van een verhardings-proef met temperatuurregeling.Voor deze proef wordt eenwaterbak met regelbare tempe-ratuur gebruikt. De temperatuurvan het water wordt gestuurdmet behulp van thermokoppelsdie geplaatst zijn in het betonvan de verhardende ligger. Deproefkubussen volgen zodoendehet temperatuurverloop in deligger.Bovendien wordt nog de tempe-ratuur onder het dekzijl en in defabriekshal gemeten. AIdezewaarden worden automatischgeregistreerd waardoor er eenduidelijk inzicht ontstaat over deomstandigheden waaronder deligger isverhard.Met name deze verhardingsproefisvoor de procesbewaking envoor de beoordeling van-debenodigde aanspansterkte vanbijzonder belang.Na 18uur verharden worden deproefkubussen beproefd. Voorhet drukken inde drukbankworden ze beproefd met deterugslaghamer. Zodoendewordt een actuele correlatie-grafiek voor de terugslaghamerverkregen.Wanneer de kubusdruksterktevan de proefkubussen boven de40 N/mm2 ligt en daarnaast eenuitgebreide controle met deterugslaghamer op de liggergeen afwijkingen laat zien, magde ligger worden aangespannen(fig. 3).Hoewel de controle op hetbehalen van de aanspansterkteTabel J theoretisch model: balkmerk 701ontwerplengte 50650 mmvoorspanning: 94 strengen.lengteinbouwlengtelengte naaanspannenlengte naentkistenlengte na 3 maanden(= gem. montage tijd)(mm)50710506745066550650opbuigingnaaanspannennaontkistenna 14dagenna 28 dagenna 3maanden(mm)7898115128140Na voldoende verharding kande malworden gelost, waarna de ligger wordtaangespannen.voor de produktie het belangrijk-ste is, moet als vanzelfsprekendook nog gecontroleerd wordenof de vereiste karakteristiekekubusdruksterkte f'ck isgehaald.Dit gebeurt zoals bekend met decontroleproef.Infiguur 4is de variatie weer-gegeven van de controleproef-resultaten. Het blijkt dat ruim-schoots aan het keuringscrite-rium (B 52,5) wordt voldaan.tvoeringTen gevolge van het aanbrengenvan voorspankrachten zal deligger na het entkisten elastischeen plastische vervormingenondergaan. Dit uit zich in verkor-ting en opbuiging (fig. 5). Debestekseis voor de opbuiging vande ligger bedraagt 105 mm nal4dagen met een tolerantie van+ en - 20mm.Om deze vervormingen tekunnen beheersen iseen theore-tisch bepaald verloop in de tijdopgesteld (tabel I).Om de verkortingen te compen-seren is op basisvan het theore-tisch veronderstelde verloopofonBETONlEK iseen praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10 keer per jaar.Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30I I,5203 DA 's-Hertogenboscheen initiële overlengte van 60mm aan de liggers meegegeven.Het verloop van de opbuiging isgecontroleerd vanaf het aan-spannen tot een ouderdom vanI maand, terwijl enkele liggerstot 3 maanden zijngevolgd.De opbuiging direct na aanspan-nen bedroeg gemiddeld 88 mmmet een standaardafwijking van8 mmo De opbuiging na veertiendagen had een gemiddeldewaarde van I I3 mm met eenstandaardafwijking van 7 mmo(fig. 6).De zijdelingse uitbuiging van deliggers direct na het aanspannenwas nihil.Door zijn geringezijdelingse stijfheid wordt deuitbuiging van de ligger hoofd-zakelijk beïnvloed door de wijzevan transport en optassen. Deuitbuiging van de liggers isalskeuringsparameter dan ook nietgeschikt. Tijdens de produktievan de liggers wordt volstaanmet een regelmatige controlevan de mal.Redactie:tel. 073 - 401 225Abonnementen:tel. 073 40 IAbonnementsprijzen per jaar,inclusiefverzamelband voor3 jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 20,-andere landen f 32,-luitDe meeste gegevens vermeld indit artikel hebben betrekking opde eerste 80 liggers van de intotaal te produceren 162 stuks.Het uitgangspunt, dat kwaliteit albegint in de voorbereidingenverder zeer nauw verbonden ismet een goede procesbeheersingheeft tot nu toe geresulteerd ineen afkeur van NUL procent.Het systematisch toepassen vande principes van integrale kwali-teitszorg heeft ongetwijfeldbijgedragen tot het voorlopigwelslagen van dit bijzondereproject.De aflevering kwam tot stand metmedewerking van Schokbeton BY,ZwijndrechtiKoudekerk a1dRijn.Abonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.