ir.H.NieuwlandAdviesbureau Dicke en Van den Boogaardprincipaal: Gemeente Terneuzenarchitect: Van den Broek en Bakemaadviseur: Dicke en Van-den Boogaardaannemer: Nedam N.V.Verticale doorsnede over het stadhuis; linksis de rivierzijdeCement XXIII (1971) nr.11VoorgespannenTerneuzenU.D.C. 725.131 :624.012.46Stadhuis, uitgevoerd in voorgespannen betonInleidingstadhuis ?InDit nieuwe bestuurscentrum voor de kortgeleden aanzienlijk vergrote gemeente Terneuzen, isgelegen tegen de nieuwe rivierdijk van de Westerschelde. Het bouwkundige ontwerp is vande architectengemeenschap Van den Broek en Bakema te Rotterdam.Het gebouw bestaat uit vier bouwlagen met daarop een forse opbouw, waarin enkele grotezalen zijn opgenomen. In de naar landzijde resp. rivierzijde uitstekende flanken in de tweedebouwlaag zijn de raadzaal en de vertrekken voor burgemeester en wethouders ondergebracht.Het gebouwgedeelte aan de rivierzijde ligt een halve verdiepinghoogte omhoog, waardoor eensplit-level ontstaat (fig. 1 en foto 2). Het bouwwerk wordt uitgevoerd in schoon beton, gecom-bineerd met metselwerk van betonstenen (foto 3).Het constructieve ontwerpDe onderbouw aan de rivierzijde bestaat uit kelders van gewapend beton en vormt de aanzetvoor het hogere 'level'. Aan de landzijde is het gebouw niet onderkelderd. De 230 stuks in degrond gemaakte betonpalen zijn geleverd door de Franki Mij.... ,-?:?----j----l"..:~._..,.,.?--~-----!-?--t--1 ! I______1_5012Maquette-foto3Schoon beton in combinatie met metselwerkvan betonstenen4Halve langsdoorsnede over normaleverdiepingsvloer5Detail van de ondersteuningsconstructie vande eerste vloerCement XXIII (1971) nr. 11, I I I_'_}lb;l~~~~~L?ri+R---fIn het bouwkundige plan voor de bovenbouw passen geen steunpunten in of bij de gevels.De kolommen zijn teruggehouden en liggen in een rechthoekig patroon rond de centraleschacht (fig. 4). Op de begane grond worden steeds groepen van drie kolommen door ??nzwaardere overgenomen. Deze 'fundering' is duidelijk (fig. 5).Het stabiliserende element in de draagconstructie wordt gevormd door de centraal in het ge-bouw staande betonnen schacht, waarin liften e.d. zijn opgenomen.Voor het constructieve plan van dit gebouw waren de volgende feiten bepalend:? er zijn grote overspanningen, resp. uitkragingen;? er worden minimale afmetingen gevraagd;? bij voorkeur bekende vervormingen - afstand tot scheurbelasting;? plaatselijk is een grote dwarskracht aanwezig.Bovenstaande gegevens leidden ertoe dat de draagconstructie van het gebouw voor eengroot deel in voorgespannen beton is uitgevoerd.Opbouw constructieDe draagconstructie bestaat uit een skelet van kolommen, balken en vloeren, gestapeld rondeen stijve kern, waarbij een verstoring in de eerste bouwlaag optreedt, namelijk een knik inde belastinglijn, met alle gevolgen van dien.502~~-I_~~_-Il~ ... r----I~~FTt .-~- ~~~_ ..- _. l~~ C-I I I1I~~I~"2. I -_._--I I- I _i!- r-- -JS;t Il!=t?~t-~. 1:1 .j!!L~ ~ I 'fi!!l-.r-~ ~1= ~II6Draagconstructie onder eerste verdieping7Uitkragende ba/ken in de verdiepingv/oerenBDe uitkragende ba/ken van de verdieping-v/oeren dragen de geprefabriceerdegeve/ba/kenCement XXIII (1971) nr. 11De T-vormige dragers op de begane grond (zie fig. 5) die bestaan uit een korte balk op eenbrede kolom, ontvangen een groot deel van de totale gebouwbelasting. Alle kolommen staannamelijk zodanig onder de vloeren dat het grootste deel van de totale vloerbelasting hieropterechtkomt.De dragers bU de hoeken van het gebouw worden daarvan het meest ongunstig belast, omdat??n van de drie erop staande kolommen een grotere last afgeeft. Hier zUn de schUfvormigekolommen uit het midden geplaatst. In ?het deel 'berekening en uitvoering' kom ik hierop terug.In overleg met de architect is de duidelUk excentrische belastingtoestand van twee kortebalken benadrukt door de vorm hiervan aan te passen (fig. 6).Ook komt de noodzaak naar voren van enige discipline in de rangschikking van de veranke-ringen in de balkkoppen. Deze blUven namelUk alle in het zicht. De verankeringen in de buitende gevel uitstekende balkeinden worden afgedekt met specie. GelUksoortige aanzichten +nummering van balkkoppen zUn in fig. 6 aangegeven; de nummering loopt per type van I tot IV.De balken in de verdiepingvloeren zUn uitkragend opgelegd (foto 7). De balk draagt vanuitde kern over de kolom. Ten einde buigende momenten in de kolom te voorkomen is deze aanonder- en bovenzUde van een scharnierconstructie voorzien (fig.B).In de hoekgedeelten van de vloervelden is een hoekkeperbalk toegepast, waar korte verdie-pingbalken op aangebracht zUn, ten einde de tussenmaat van 2,70 m te handhaven met hetoog op de geprefabriceerde vloarplaten. Deze hoekbalk draagt een aanzienlUk groter vloer-deel dan de naastliggende balken. Om te grote verschillen in doorbuiging tegen te gaan entevens een deel van de belasting over te nemen, is een doorgaande randbalk ingevoerd, dieom bepaalde redenen in geprefabriceerde onderdelen is gemaakt en aangevoerd. Op een enander wordt in het deel 'berekening en uitvoering' nader ingegaan.De ondersteuning van de vloer en het dak van de raadzaal- en B. en W.-vleugels, bestaat inbeide gevallen uit een systeem van twee hoofdbalken met dwars hierop kinderbinten (fig. 9).De vorm van de balken is aangepast aan het krachtenverloop, d.W.z. in het midden van deoverspanning is een hogere smalle doorsnede, bU de steunpunten een minder hoge, brededoorsnede gekozen. Vooral bU de raadzaalvleugel ontstaat de noodzaak van een aanpassingvan het uitvoeringsverloop aan het schema van de berekening, bUv. met het oog op de aan testorten randbalk-dakrand, die een hoogte heeft van ca. 4 m en daardoor de krachtswerkingsteeds ingrUpend zal be?nvloeden, evenals het ogenblik van voorspannen, C.q. aanstorten van-r----~B-----~--A'I1+..+-"~.~._._8_"_?_._._._.._.~-?.-I".:?::-?-=r-.~-._.._8D_.Y_~id_O"_Sl_o~_n_.._ _. _.~.~_._-~._.:--_-=-.=F==--- l:n!;UL.-,G",SO,",---~_ _ _ _ _ _ _+5039Doorsnede over tweede verdieping10Gevelaanzicht11De korte draagbalken in de eerste bouwlaagZ?n uitgevoerd in voorgespannen betonCement XXIII (1971) nr.11andere onderdelen in deze structuur (foto 10). Tijdens de bouw is door ons hiervoor, evenalsvoor enkele andere onderdelen, een aantal boekjes verspreid, de zgn. 'groene boekjes', waar-in de werkvolgorde in onderdelen is voorgeschreven en toegelicht.De mogelijkheden van prefabricag'e zijn in de diverse stadia van het project steeds aan deorde geweest. In het eerste ontwerp was de totale draagconstructie buiten en binnen dekernwanden als geprefabriceerd skelet voorgesteld. Tijdens het overleg met de aannemer iseen deel van de geprefabriceerde onderdelen gewijzigd tot een in het werk te storten con-structie, zoals de uitkragende verdiepingbalken en de balken en vloeren van de beide vleu-gels. Gedurende de uitvoering zijn diverse van deze in het werk te storten onderdelen, zomogelijk geheel of anders ten dele, alsnog geprefabriceerd, bijv. bekisting + gevlochten wa-pening + voorspanstaal.Berekening en uitvoeringBij de keuze van een grotendeels voorgespannen draagconstructie is vrijwel gelijktijdig be-sloten om het voorspansysteem Dywidag toe te passen. Er waren op dat moment geen rede-nen om andere systemen (zoals Freyssmet) niet toe te passen, hoewel de mogelijkheid vankorte staaflengten en het doorkoppelen van de spanstaven, als een voordeel van het Dywidag-systeem werden gezien.O(lder meer zijn de korte draagbalken in de eerste bouwlaag in voorgespannen beton uitge-voerd (foto 11). In de ontwerpfase zijn de afmetingen bepaald met behulp van een handbere-50412-13Wapening van de korte balken14Hoekoplossing; in ??n richting is de ver-ankering te zien van de randbalken, in deandere richting is blind verankerdCement XXIII (1971) nr.11kening. De console is als schijf berekend, waarop een roosterverdeling is aangebracht van25 X 30 cm, waarna vervolgens de hoofdspanningen per roosterpunt zijn bepaald. Er wordtper punt een lijndrukspanning ge?ntroduceerd die de trekspanningen tot kleine waarden doetafnemen. De spanstaven zijn zodanig gerangschikt dat de afwijkingen van de aangenomentoegevoegde spanningen minimaal zijn.Bij de detailberekening die later werd uitgevoerd, was de vorm van de balk inmidc'sls ver-anderd in een lagere brede doorsnede. De grootste last op de console van 100 X 115 cmbedraagt ca. 400 ton. De staven zijn zo goed mogelijk gerangschikt en de uitkragende schijfis met een elementenmethode gecontroleerd door de spanningen in de roosterpunten te latenbepalen. De staafschikking is enkele malen gewijzigd totdat een resultaat ontstond, waarbijde gemiddelde spanningen in de elementen toelaatbaar zijn. De uiteindelijke staafschikking isdan vrijwel overeenkomstig het resultaat van de handberekening die 5 jaar geleden, tijdenshet ontwerp, gemaakt is.Voor het breukstadium van deze korte balken zijn buiging en afschuiving bepalend. De diver-se doorsneden zijn gecontroleerd door het afschuifbreukmoment te berekenen. Naa,st voor-spanstaal is in de balken een vrij zware bebeugeling toegepast, die bij de zwaarder belastedoorsneden als kruisnet is uitgevoerd (foto 12 en 13). Eveneens is aan boven- en onderzijdebalkwapening gelegd. De betonkwaliteit is in enkele gevallen K 500, een kwaliteit die dooreen juiste verwerking en het toepassen van 400 kg cement per m3steeds goed gehaald is.Aangezien de korte consoles geen extra veiligheid ten aanzien van bezwijken bieden, moetende materiaaleigenschappen zo goed mogelijk bekend zijn. Er zijn dan ook per balk van 6 m3beton 12 proefkubussen gemaakt, benevens controlemetingen aan het beton met betonhameren betontester.De spanstaven zijn alle aan een proefbelasting onderworpen. Het aanspannen van de stavengebeurt in drie fasen. De eerste fase heeft zo snel mogelijk plaats, de tweede serie na hetstorten van de eerste verdieping en de rest na het storten van de tweede verdieping. Teneinde de staven zo effici?nt mogelijk te gebruiken, was voorbuigen noodzakelijk. Deze v??r-behandeling was vrij eenvoudig te verrichten.Het balkrooster voor de verdiepingvloeren was in het oorspronkelijke ontwerp opgebouwd uitgeprefabriceerde onderdelen. De bouwwIjze is dan als volgt: de centrale schacht wordt vante voren per bouwlaag opgetrokken, waarbij in de schachtwand sparingen worden gelaten.De geprefabriceerde kolom wordt op zijn onderplaat op hoogte gesteld, waarna de voorge-spannen balken vanuit de kern over de kolom worden gelegd. De uiteinden worden metbehulp van een stelmogelijkheid bij de kern op hoogte gesteld. Hierna wordt de randbalk aan-gehangen, ge!~opreld en voorgespannen. Over de balken worden betonnen vloerplatengelegd en hiero\ier wordt de betonvloer gestort.In het bouwteam is in een vroeg stadium door de aannemer een duidelijke voorkeur uitge-sproken voor in het werk storten van (;je verdiepingbalken. Aangezien het aanspannen vanafde buitenrand gebeurt, zullen de gevelbalken als geprefabriceerde elementen gehandhaafdblijven. Vanwege het hijsvermogen van de kraan zijn deze gevelbalken in betrekkelijk korteonderdelen gemaakt. Een vraag bleef in hoeverre het mogelijk was om bij het samenstellenvan de elementen een voeg te verwezenlijken die niet als zodanig herkenbaar zou zijn. Hiertoeis de bekisting van de geprefabriceerde randbalkonderdelen zodanig samengesteld dat degelijmde naad, die ook de stortnaad in de fabriek is, samenvalt met de verticale delenhout-verdeling. Op de kopvlakken zijn zoekers toegepast en het resultaat is dat de voegen nietmeer herkenbaar zijn. Gezien de lengten tot ca. 25 m, die in vier of vijf stukken zijn onderver-deeld, is het noodzakelijk in de gevelbalken toleranties in de lengten van de onderdelen toe test?an. Daarbij kwam nog de wens van de architect om, evenals binnen, een bepaalde regel-maat in het aanzicht van de verankeringspunten op de hoekpunten te brengen. Een en anderheeft geleid tot een hoekoplossing waarbij steeds ??n richting blind verankerd wordt en deverankering voor de andere richting wel in het zicht komt, terwijl een pasvoeg aan de zijdevan de blinde verankering voorkomt (foto 14). Vanwege de kruisende staven in de hoekpun-50515De korte kolommetjes z?n vast op deconsole gestort16Uitzicht over de Westerschelde17T?dens de uitvoeringCement XXIII (1971) nr. 11ten, treden plaatselUk achter de verankeringsplaten hoge spanningen op. De detailberekeningis gecontroleerd door het uitvoeren van een proefbelasting bU de betonfabriek waar de span-staven tot ca. 0,70 aar aangespannen zUn.Het maken van de randbalken, vanaf het uitleggen van de mal in de fabriek tot en met het injuiste volgorde plaatsen en aanspannen van een halve verdieping, bestaat uit een groot aantalhandelingen, die dan ook in de 'groene boekjes' zUn vastgelegd. Het hele proces is zondergrote problemen verlopen en lUkt voor herhaling vatbaar.De functie van deze randbalken is drieledig, enerzUds het vereffenen van doorbuigingsver-schillen bU de verdiepingbalken, anderzUds het fungeren als gevelplaat en het dragen van degevel. Het hijsvermogen van de bouwkraan maakt het nodig de gevelbalk in korte stukkenaan te brengen. De balk gedraagt zich pas als doorgaande ligger wanneer de rechte voor-spanning, waarvan het zwaartepunt samenvalt met het zwaartepunt van de doorsnede, is aan-gebracht. Deze voorspanning zal tevens scheurvorming ten gevolge van krimp- en tempera-tuurverschUnselen tegengaan. De oplegging van de gevelbalk op de koppen van de uitkragen-de verdiepingbalken is voorzien van een tussenlaag met lage wrijvingsweerstand, ten eindeverliezen in spankracht minimaal te houden. SU het in gedeelten aanbrengen van de gevel-balken zijn, vanwege de blinde verankering aan ??n uiteinde, korte staafdelen van het span-staal gekoppeld met een mofverbinding. Deze werkwUze was bU andere voorspansystemenniet mogelijk geweest.Het vereffenen van doorbuigingsverschillen spreekt het duidelijkst bij de hoeken van het ge-bouw. De invloed hiervan diende al bekend te zijn voor de berekening van de palen en isdaarom in een vroeg stadium bepaald. Er wordt een snede gedacht bij ieder oplegpunt. Deverschillen in zakking van de verdiepingbalken bepalen de gaping ter plaatse van de opleg-ging. De grootte van deze zakkingen, en dus de verschillen, zijn uit te drukken in een aantalbekende factoren (belastingen en afmetingen) en de reacties uit overgangsmomenten in derandligger. Stel nu de berekende gapingen en het verdraaien door de overgangsmomentengelijk, dan ontstaat voor een hoek van het gebouw een stelsel van 7 vergelUkingen en 7 on-bekenden, de overgangsmomenten. Achter het is-gelUk-teken komen in de bekende termensoms 23 variabelen voor in verband met de belaste resp. onbelaste toestand. Het stelsel ver-gelijkingen is voor wat betreft de co?ffici?nten te controleren met de wederkerigheidswet vanMaxwell. De oplossing van het stelsel is verkregen met behulp van de computer. Tegenwoor-dig zou deze al eerder zijn ingeschakeld, waarbij dan weken rekenwerk met opstellen en uit-werken van eindeloze vergelijkingen overbodig wordt.De functie van gevelplaat van de randbalken betekent dat ook spanningswisselingen doortemperatuurverschillen gaan optreden. Tevens draagt de randbalk de gevel tussen de opleg-punten. Om een strakke randbalk te behouden, wordt de totale belasting gedragen door eenrechte, centraal gelegen voorspanning.In de eerste bouwlaag kwam nog een vraagstuk naar voren bij de korte kolommen van ca.60 cm hoogte (foto 15). Voor het draagsysteem is steeds een pendelkolom toegepast. Eencontroleberekening leerde echter dat een scharnier ter plaatse van de bovenkant van de con-sole de kniklengte van pendelkolommetje + onderliggende T-vormige drager aanzienlijk zouvergroten, in de orde van 5 maal de totale hoogte.De conclusie was dat het onaanvaardbaar was de grote lasten via deze constructie te trans-porteren. De kolommetjes zijn daarom vast op de console gestort en vormen er op deze wijze??n geheel mee, met aan 'de bovenzijde een scharnier. Deze constructie bezit een aanzienlijkkleinere kniklengte.In dit ontwerp zijn nog vele andere onderdelen, bijv. de scharnieropleggingen op de kolom,de hoofdbalken van de vleugels, de schikking van het wapeningsstaal, enz., waarbij de oplos-sing van het vraagstuk steeds veel inventiviteit en werktijd van de ontwerpers vergden, evenalszorgvuldigheid en aandacht van de uitvoerders. Als we dit in ogenschouw nemen, mag hetstadhuis een 'bijzonder' gebouw genoemd worden, een typering die door de vormgeving vanhet geheel duidelijk wordt onderstreept. De uitvoering berust bij de NV Nedam te Den Haag,die dit gebouw volgend jaar hoopt op te leveren (foto's 16 en 17).506