De bouwstof beton vervanaen door waterdoor ir J. P. Josephus JittaWaterbouwkundige kunstwerken dienen veelal voor het kerenvan water, zoals sluizen en stuwen. Het gewicht van de vertikalebetonnen waterkerende bouwelementen van zulke kunstwerkenmoet dan zo groot zijn, dat deze niet kunnen kantelen en, wanneerzij niet --zoals overstaande muren door een vloer-- door eenander element worden gesteund, bovendien niet kunnen ver-schuiven.Wij zullen hier bouwelementen beschouwen, die op zichzelf instaat moeten zijn het water te keren, zodat deze bestand moetenwezen zowel tegen kantelen als tegen vooruitschuiven. Aangezienzulke bouwelementen, zoals we later zullen zien, doorgaans eerderverschuiven dan kantelen, zullen wij ons bepalen tot het beschou-wen van het eerste.Om gevrijwaard te zijn tegen verschuiven moet het gewicht vanhet bouwelement tenminste driemaal zo groot zijn als de er tegen-aan werkende horizontale waterdruk. Eigenlijk moet men nietvan ,,gewicht" spreken; maar van ,,druk op de ondergrond", wantde opwaartse waterdruk moet hier van het gewicht nog wordenafgetrokken.Het maakt geen verschil uit, of de fundering op staal dan wel oppalen is. Bij fundering op staal kan men rekenen op een wrijvings-co?fficient van 1/3; bij fundering op palen kan men ,,de druk op deondergrond" bij kering van water laten opnemen door schoor-palen, geheid onder 3:1, zodat deze 1/3 van die ,,druk" als horizon-tale kracht kunnen opnemen.Het is noodzakelijk, de opwaartse waterdruk zo klein mogelijk tehouden. Ten behoeve daarvan maakt men wel draineringen naarhet lage water, maar deze zijn onbetrouwbaar, vooral als zij langzijn. De kans bestaat, dat zij op den duur verstopt geraken dooropvulling van de pori?n met fijne gronddeeltjes. Zo is er een gevalbekend van een sluismuur welke, door het verstopt geraken vandrainering, is omgevallen (Hemelingen) en van een los tussen demuren in liggende dokvloer, welke omhoog is gekomen.Bij de Prinses Beatrixsluis te Vreeswijk heeft men de opwaartsewaterdruk onder het binnensluishoofd (tek. la) klein gehoudendoor de waterkering onder de vloer aan het hoogwatereindedaarvan te plaatsen. Het water onder de vloer correspondeertdoorlopend met dat aan de laagwaterzijde; het sluishoofd is alshet ware verzwaard met het gewicht van de in de figuur gearceer-de schijf water. Zulks geeft een besparing aan beton van gelijk ge-wicht. Indien de constructie zo ware, dat niet van het gewicht vande waterschijf zou kunnen worden geprofiteerd --zulk een gevalzou zich voordoen, indien de damwand onder de waterkerendebeplating van de deur ware geplaatst-- dan zou het sluishoofd opandere wijze aanzienlijk verzwaard moeten worden, hetgeen doorde aanwezigheid van de hefportalen alleen mogelijk zou zijn doorverlenging van het sluishoofd of door verzwaring van de vloer.Nagegaan zal moeten worden wat voordeliger is. Bij verzwaringvan de vloer is uitsluitend rekening te houden met het soortelijkgewicht van gewapend beton onder water, dat niet meer bedraagtdan 2,4 -- 1,0 = 1,4. Bovendien wordt de horizontale waterdrukvergroot met die tegen de vloerverzwaring, zodat een kleinevloerdikte voordelig is.Indien, zoals tot nog toe voor vrijstaande sluishoofden vrij alge-meen gebruikelijk is, aan het andere vloereinde van tek. la ook eendamwand ware geplaatst, zou de toestand nog ongunstiger wor-den. Mocht namelijk de getekende damwand lek zijn of worden ende andere niet, dan zou de opwaartse waterdruk onder de vloermet het hoge in plaats van met het lage water kunnen gaan corres-ponderen, en dan zou het gewicht van een schijf water, gevattussen de peilen van de wateren ter weerszijden van de sluisdeuren ter lengte (gemeten in de richting van de horizontale water-druk) van het gehele sluishoofd door vergroting van de hoeveel-heid beton moeten worden gevonden. In het gunstigste geval warebij toepassing van twee damwanden te rekenen op een waterdrukonder tegen de vloer, welke correspondeert met een peil, gelegentussen dat van het hoge en het lage water in.Opgemerkt zij, dat een damwand over het algemeen niet volko-men waterdicht afsluit. Zelden zal hij geheid zijn tot in een water-dichte laag en dan nog is meestal op enige lekkage van de dam-wand zelve te rekenen. In elk geval moet worden voorkomen, datgrondwaterstroom aan de einden om de damwand heen gaat enonder het sluishoofd komt. Onder omstandigheden, welke teVreeswijk niet aanwezig waren, is zulks te bereiken door de dam-wand in de richting van het lage water haaks af te takken en de af-takking waterdicht op het kunstwerk aan te sluiten (bijv. dam-wand achter langs de muren, tek. I b).Het is gewenst niet te rekenen op een volledige gelijkheid van dedruk onder tegen de vloer met die in het lage pand of bassin ophet peil van de onderkant van de vloer. Het verschil in druk, waar-op moet worden gerekend, is van geval tot geval na te gaan.Als tweede voorbeeld zullen wij een grote uitwateringssluisbeschouwen, bijv. een van de grootte, welke mogelijk nodig zalzijn bij verwezenlijking van de suggesties van de Delta-commissie.Vermoedelijk zal een batterij doorstroomopeningen nodig zijnvan uitzonderlijk grote wijdte, bijv. 100 m (in verband met ijs-spuien, beperking van het aantal bewegingswerktuigen, enz.). Deschuiven zouden wegens de relatief grote doorbuiging (in de ordevan 0,20 tot 0,30 m) geen aanslag mogen vinden op de vloar: zijsteunen dus uitsluitend op de muren (pijlers en landhoofden),waarin daartoe sponningen zijn aangebracht (tek. 2b). De vloerzal dan om constructieve redenen (beperking van de lengte van demonolitische bouwblokken) door voegen in kleiaere elementenverdeeld moeten zijn en derhalve van de pijlers en landhoofdengescheiden. Voor tot nog toe gebruikelijke geringere doorstroom-openingen en geringere vervallen dan waarmee in de toekomstTek. la-lb. beginsefschets van een sluishoofd in de geest als het binnen-hoofd van de Prinses Beatrixsluis te Vreeswijk (tweelingsluis)Cement 6 (1954) Nr 19-20 333zal worden gerekend (kleinere horizontale krachten) zouden depijlers al spoedig in staat zijn zelfstandig weerstand te bieden aande horizontale waterdruk: het is niet nodig dat de vloer daartoemeewerkt. Het is dan ook voldoende, dat deze nauwelijks op deondergrond drukt: zijn gewicht behoeft dus niet groter te zijndan de opwaartse wateroverdruk welke er onder kan optreden.Voor de zeer grote overspanningen en hoge stormvloeden, waar-aan wij nu denken, zouden de pijlers zeer zwaar moeten zijn, veelbeton vorderen, dit terwijl het beton van de vloer niet medewordt gebezigd voor het opnemen van de horizontale waterdruk.Tek. 2a-2b beginselschets van een uitwateringssluis mee een door-stroomwijdte van 100 mvergroting van de horizontale waterdruk tegen de verzwaring vande vloer! Ook hier ware acht te geven op het onvolkomen water-dichte afsluiten van de damwand onder de vloer. De vloerdikte dis in dat geval aan een minimum gebonden, welke bepaald wordtdoor het verval, dat naar de andere kant kan optreden (eb). Danmoet:Indien het verval van binnen naar buiten 2,5 m bedraagt, moet dusde vloerdikte ten minste 2,5 : 1,3 = 1,9 m zijn, zegge 2 m.In ons land is het verval aan zee bij L.L.W. normaal kleiner dan bijH.H.W. (het peil van het binnenwater is steeds gelegen tussenhoog en laag water in, en dichter bij L.L.W.), zodat tek. 2a inder-daad een zuinige oplossing geeft (in het omgekeerde geval zoudendamwand en schuif van plaats moeten verwisselen).Bij L.L.W. drukt de vloer dus nagenoeg niet op de ondergrond.Hij kan in dit geval dus niet meedoen bij het opnemen van dehorizontale waterdruk, hetgeen niet zo erg is, omdat deze dan veelkleiner is dan bij H.H.W. (zie eerste getallenvoorbeeld), zodat depijlers alleen reeds in staat zijn zulks te doen. Bij H.H.W. moet devloer evenwel meehelpen en dat kan hij ook! Het gewicht van hetin tek. 2a gearceerde water op de vloer, gelegen tussen de peilenvan de door het kunstwerk gescheiden wateren in, is in staat eenhorizontale waterdruk op te nemen van 1/3 van zijn gewicht (be-houdens de invloed van de onvolkomen afsluiting door de dam-wand). Zonder dit watergewicht zou, zoals we zagen, de vloer inplaats van ten minste 1,9 m een dikte moeten hebben van 5,4 mom tegen een zelfde horizontale druk bestand te zijn, terwijl infeite de horizontale waterdruk aanzienlijk zal worden vergroot(waterdruk tegen de vloerverdikking)! Dit geval zou zich bijvoor-beeld voordoen, als ook aan het andere vloereinde een damwandwas aangebracht.Om aan te tonen, welke grote invloed een vloer, geconstrueerdvolgens het beschreven beginsel, heeft op het vermogen om hori-zontale waterdruk op te nemen, diene het onderstaand voorbeeld:Getollenyoorbeeld l (tek. 2a):H, = 10.5 + '/2.52= 62,5 t/m1*)Het overwicht van het water op de vloer is theoretisch:13 . 5 = 65 t/m1. doch wegens onvolkomen waterdichte afsluiting van dedamwand nemen we voor alle zekerheid 20% minder of 52 t/m1. Deze verti-kaal werkende 52 t maakt het mogelijk 52 : 3 = 17.3 t horizontale water-druk per strekkende meter op te nemen; d.i. niet veel minder dan 30%van de totale!Het betongewicht van de vloer, totaal 13.2. 1,3 = 33,8 t/m1, maakt hetmogelijk nog=> 11,=11,3 t/m1extra op te nemen, dus in totaal kan de doorwatergewicht belaste vloer opnemen: 17,3 + 11,3 = 28,6 t/m1of rond 45% vonde totale horizontale druk H1!Bij L.L.W. is H2 = 7,5 . 2,5 + 1/2.2.52- = 22 t/m1of slechts 35% van H1.Indien per doorstroomopening twee schuiven waren aange-bracht, de ene in reserve van de andere, en het water werd doorde buitenste schuif gekeerd, dan zou het effect van het water opde vloer relatief veel minder zijn (zie tek. 3, het gearceerde water),Wanneer de vloer, zo mogelijk verzwaard met er boven staandwater, meehelpt de horizontale waterdruk op te nemen, bij voor-beeld tot een bedrag van q t/m1sluiswijdte, dan wordt hij opbuiging belast (M = 1/8 q./2). Hij zal daartegen gewapend moetenzijn, hetgeen een grote hoeveelheid wapeningsstaal zou vorderen.Zulks is zeer weinig economisch. Beter is te bevorderen, dat devloer intensief meewerkt om de grote horizontale waterdruk opte nemen; in elk geval ware alle beton van het kunstwerk daartoein te schakelen. Dit nu is op eenvoudige wijze zonder extra kostente bereiken door doelmatige plaatsing van de waterkerende dam-wand onder de vloer en van de waterkerende schuif erboven(tek. 2).De opwaartse waterdruk onder de vloer correspondeert met hetwater aan de landzijde, dat een vrij constant peil zal hebben. Dedruk van de vloer op de ondergrond wordt nu gelijk aan het ge-wicht van het beton (wegens de relatief geringe hoeveelheid wape-ningsstaal nemen we het soortelijk gewicht gelijk aan 2,3), ver-meerderd met dat van het water op de vloer en verminderd meteen omhooggerichte waterdruk onder de vloer, welke corres-pondeert met het (lage) water aan de landzijde; m.a.w. de drukvan de vloer op de ondergrond is gelijk aan het gewicht van devloer onder water (s.g. = 1,3) vermeerderd met dat van de schijfwater gelegen tussen de peilen van het water ter weerszijden vande schuif (zie tek. 2a, gearceerde schijf water).Als het verval bijvoorbeeld 5 m is, dan wordt door de schijf waterhetzelfde effect bereikt als bij een extra vloerdikte van 5 : 1,3 == ruim 3,5 m, zonder nog rekening te houden met de aanzienlijkeZulks is dikwijls onvoordelig (het wapeningsstaal legt niet veel,,gewicht" in de schaal en het gaat juist om gewicht) en veelalbovendien onnodig.Daarbij komt dat de opleggingen van de vloer in de muren moei-lijkheden zullen geven wegens de zeer grote oplegreacties. Beter*) Aangezien het gaat om een principieel geval, is de invloed van golfstotenbuiten beschouwing gelaten.334 Cement 6 (1954) Nr 19 20is dan ook, indien mogelijk, de vloer als horizontaal liggend fictiefgewelf op te vatten (tek. 2b, stippellijn). Als de pijlers zich dooronvoldoende gewicht in de richting van de waterdruk zouden ver-plaatsen, zouden zij de vloer moeten meenemen, welke zich daar-tegen zal verzetten.De voegen in de vloer zijn constructief hinderlijk, maar ook nietmeer dan dat. Zij kunnen zodanig worden ontworpen, dat de ge-welfdruk er loodrecht op staat (tek. 2b).Bij krimp zouden de naden open kunnen komen te staan. Dezekrimp is uiteraard vooral in de winter te verwachten, juist wan-neer de sluis het grootste verval zal kunnen hebben te keren(winterstormen). Voordat de vloer voor de eerste keer meehelpt,zal er dan een kleine verplaatsing van de pijlers optreden, hetgeenniet erg is, maar beter voorkomen moet worden.Het bij koude openstaan van de naden kan worden voorkomendoor ter plaatse aanvankelijk een sleuf te maken en deze tijdens debouw bij koud weer met beton te vullen. Ook zou men slechts perdporstroomopening een of twee van de naden open kunnen hou-den en de vloer v??r het vullen van die naden met platte vijzels(bijv. type Freyssinet) onder druk kunnen brengen en aldus zohouden, totdat het er naast gestorte beton is verhard. De vloerwordt dan voorgespannen in de geest als bijvoorbeeld geschied isbij het herstel van de vloer van een van de door de oorlog zwaarbeschadigde droogdokken te Brest (Travaux van Nov. 1953 en DeIngenieur, nr 16, 1954, K.T.B.).Uiteindelijk maakt de loodrecht op de pijlers staande ontbondenevan de gewelfdruk evenwicht met de wrijfkracht van de land-hoofden over de ondergrond, evtl. geholpen door passieve grond-druk er achter.Getallenvoorbeeld II (overeenkomstig het eerste):q = 28,6 t/m1; pijl van het gewelf = 10 m; gewelflengte (zie tek. 2) =95m.M = I/8.28.6.952= 32 260tmGewelfdruk: 32 260 : 10 = 3 226 tVereiste gewelfdoorsnede bij b, = 500 t/m2:F = 3 226 : 500 = 6,45 m2(beschikbaar is 2 x 3,5 = 7 m2)Voor stuwen, waarbij het verval steeds gelijk gericht is, geldt de-zelfde redenering als voor uitwateringssluizen. Alleen is mendaarbij door het ontbreken van een averechts verval niet aan eendaardoor bepaalde minimum vloerdikte gebonden. Hier vormt desoms zeer grote gewelfdruk of de benodigde afmetingen van deals een op buiging belaste balk opgevatte vloerplaat het kriterium.Opgemerkt zij, dat de wijze van het ten behoeve van het onder-houd droogleggen van de tere delen van de vloer (bijv. de schuif-aanslag) of het toe te passen type noodkering aan de op anderewijze bepaalde vloerdikte moet en kan worden aangepast.Of de vloer al dan niet meehelpt om aan de horizontale waterdrukweerstand te bieden, het kantelmoment, veroorzaakt door dehorizontale waterdruk, komt uitsluitend voor rekening van depijlers.Onderstaande zeer globale berekening toont aan, dat in de in depraktijk voorkomende gevallen het kantelmoment wegens zijnrelatief geringe arm over het algemeen geen kriterium is voor dedimensionnering van de pijlers. Zij (zie tek. 4)Tek. 4. beginselschets van krachtenschema op een pijlerG = de druk van de pijler op de ondergrond,I = de pijlerlengte,H = de horizontale waterdruk, welke door de pijler moet wordenopgenomen,h = de hoogte van het aangrijpingspunt van H boven de onder-kant van de pijler (de arm van het kantelmoment),dan moet G = 3H zijn. Indien vereist wordt, dat de resultante vanalle op de pijler werkende krachten het grondvlak binnen de kernsnijdt, is voorts:De pijler gaat dus eerder verschuiven dan kantelen zolang 3Hgroter is dan , dus zolang I > 2h?).In de praktijk zal dit laatste doorgaans het geval zijn.De behandelde voorbeelden tonen aan, dat bij een doelmatigeconstructie van de vloer, welke geen extra uitgaven vordert, nietalleen alle beton van het kunstwerk ten behoeve van het opnemenvan de horizontale waterdruk wordt gemobiliseerd, doch dattevens aanzienlijke hoeveelheden beton door water kunnen wordenvervangen.?) Indien wordt toegestaan, dat de resultante buiten de kern komt, is ver-schuiven het kriterium bij nog kleinere f in verhouding tot h.Concrete replaced by waterby J. P. Josephus Jitta, civ. eng.By placing efficiently the sheetings under concretefloors of lockheads or barrages it is possibie toobtain that not only all the concrete of the buil-ding is working together to resist the greatesthorizontal waterpresston that can work in thedtrection of the axes of walls or pites, but thatmoreover a layer of water above the floor con-tributes to that purpose.Le b?ton remplac? par l'eaupar Ir J. P. Josephus JittaEn placant efficacement les palplanches sous lesradiers en b?ton de t?tes d'?cluse ou de barragesou peut attetndre que non seulement tout le b?tondu b?timent est en collaboration pour r?sister ? laplus grande pression horizontale de l'eau, paral-lelle ? i'axe des murs ou des piliers, mais qu'enoutre une couche d'eau au-dessus des radiers estmise en oeuvre a ce but.Beton ersetz durch Wasservon Ir J. P. Josephus JittaDurch zweckmassige Anordung der Spundw?ndeunter die Sohle von Schieusenh?upten oder Weh-ren kanh erreicht werden, dass nicht nur der ganzeBeton des Kunstwerkes mitarbeitet um diegr?sste auf dem Bauwerke arbeitenden Horizon-talkr?fte in die Richtung der Mauer- oderPfeilenachse aufzunehmen, sondern dass noch eineWasserschicht oberhalb der Sohle zu diesemZweck mitarbeitet.Ervaringen met betonwegenBij Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin 1953, is verschenen Erfahrungenmit Betonstrassen, ein Untersuchungsbericht door Prof. Dr.Ing. habil. Dr. Techn. Rudolf Dittrich.De hooggeleerde schrijver heeft de 10-15 jarige ervaringen met debetonverhardingen op de Duitse autowegen samengevat in eenfolio-geschrift, groot 80 bladzijden, met 38 figuren, 23 tabellen en15 overzichten.Voor wie belang stelt in de critisch-wetenschappelijke beschou-wingen omtrent deze betonverhardingen zij het geschrift ten volleaanbevolen.Bij het samenstellen ervan is de schrijver blijkens zijn slotwoordsteeds gesteund door de overtuiging, dat betonwegen ook in detoekomst, dank zij hun constructieve, materiaal- en verkeerstech-nische voordelen (duurzaamheid, effenheid, stroefheid) voor hetsnelverkeer te land de beste verhardingen zullen zijn en dat weldramet de aanleg op grote schaal van autowegen in de hele wereldals een werk des vredes en tot verbroedering der volkeren zalworden begonnen. ir F. KansteinCement 6 (1954) Nr 19-20 335