“Bananeschillen”
Colleges van Prof. Ir. G.S. Bos (1975)
Technische Hogeschool Delft
Afdeling der Civiele Techniek j
i"Bananeschillen"
Aantekeningen betreffende de colleges
door prof. ir. H. P. S . van Lohuizen
ALGEMENE CIVIELE TECHNIEK
aantekeningen "betreffende de k o l l e g e s
door
prof.ir» H.P.S. van Lohuizen
k o l l e g e s : de v e r r a d e r l i j k h e i d van de t e c h n i e k (V)
"
V
" ^-Ih
wat nieuws ontwerpen ( N ) N 1-33
grond, grondwater en f u n d e r i n g e n ( G r ) Gr 1
-22
s t a t i s c h onbepaalde en samenwerkende k o n s t r u k t i e s (SO) so 1-30
v i e r l o s s e s c h i l l e n c a . (Sch) Sch 1
-25
aanvoer - b e r g i n g - a f v o e r (AB) A.B 1-10
Elbe s e i t e n k a n a l ( e ) E 1-13
i.itp'-'.ve g e w i j z i g d e
1 9 ? S h e r d r u k »79
Deze c o l l e g e s e r i e i s door mi.in voorganger, p r o f . i r . G.S. Bos,
t o t de s e r i e ""bananeschillen" gedoopt omdat e r een a a n t a l
elemen-t a i r e c i v i e l elemen-t e c h n i s c h e zaken aan de orde z i j n d i e a l s de c . i .
n i e t op z i j n q u i - v i v e i s hem " t e c h n i s c h doen v l o e r e n " a l s o f h i j
over een "bananenschil u i t g l i j d t .
A l l e e n h e t l a a t s t e onderdeel i s er a f g e l o p e n cursus
' 7 7 - ' 7 8
aan toegevoegd.
j u l i
1978
p r o f . i r . H.P.S. van Lohuizen
Enige k l e i n e w i j z i g i n g e n en enkele moderne aanpassingen waren n o d i g .
j u l i
1979
v
-1
DE "VERRADEREIJKHEID" V M DE TECHNIEK
Tot nu t o e i s geprobeerd u nader t o t h e t vak van c . i . t e brengen
door van een s e r i e p r o j e k t e n u i t d i v e r s e s e k t o r e n van d i t vak i e t s t e v e r t e l
-l e n ; s p e c i a a -l dan, wat de moeiten en de zorgen (en de p -l e z i e r e n ) van de c . i .
b i j z u l k e p r o j e k t e n z i j n - en hoe de c . i . d i e zo'n p r o j e k t van de grond moet
k r i j g e n ( a l g . c . i . = c i v i l e n g i n e e r g e n e r a l i s t ) samenwerkt met c . i . s p e c i a
-l i s t e n ( k o n s t r i i k t e u r , h y d r a u -l i c u s , grondmechanicus, o r g a n i s a t o r , enz.) en met
s p e c i a l i s t e n van andere d i s c i p l i n e s .
Het l e v e n gaat v o o r t , de t i j d gaat v o o r t , u w ' s t u d i e t i j d gaat v o o r t ; u r e a l i
-s e e r t het z i c h m i -s -s c h i e n n i e t zo, maar a l -s a l l e -s goed i -s gegaan moet u nu t o c h
a l voor
10 % een c . i . z i j n l
Dat l e g t u en m i j w e l wat v e r p l i c h t i n g e n op! Het b e t e k e n t , dat we n i e t door
kunnen b l i j v e n gaan met zo eens van een a f s t a n d t e z i e n wat voor moeite en
zorgen d i e c . i . ' s hadden met hun p r o j e k t e n , maar dat u z i c h , zo langzamerhand
moet gaan i n b e e l d e n (voor
10 ^ I )
d a t u d i e ontwerpende, rekenende o f o r g a n i
-serende c . i . i s en dat u zo langzamerhand aan
(10
% van) z i j n p i j n e n en p l e
-z i e r e n moet en mag deelnemen.
I k ga me dus, met de nu volgende k o l l e g e s , een b e e t j e omschakelen. Voor de
K e r s t heb i k geprobeerd u h e t vak t e v e r t o n e n , zoals men dat doet voor r e d e
-l i j k b e -l a n g s t e -l -l e n d e b u i t e n s t a a n d e r s ; i k ga nu proberen t e p r a t e n a -l s t e g e n
degenen, d i e hun handtekening hebben g e z e t , a l s t e g e n de jonge matrozen, d i e
nu een keer aangemonsterd hebben en d i e s t r a k s de wacht moeten b e t r e k k e n en
waarvan h e t gewenst i s , dat ze z o v e e l m o g e l i j k v o l d o e n i n g beleven op hun t o c h t
en zo w e i n i g m o g e l i j k brokken maken.
En dat i s dan n i e t a l l e e n omdat i k d i e jonge schepelingen h e t b e s t e wens, maar
v o o r a l ook, omdat e r a l t i j d ook nog anderen b i j b e t r o k k e n z i j n a l s e r
onge-l u k k e n gebeuren.
Het i s n i e t helemaal zonder reden dat i k d i t b e e l d van de pas-aangemonsterde
jonge matrozen op u toepas. Er i s een g r o t e overeenkomst t u s s e n de zeeman en
de t e c h n i c u s . Men v e r t e l t a l t i j d h e t v e r h a a l van de zeeman, d i e n i e t kan l e v e n
zonder de zee; maar de zee i s v e r r a d e r l i j k en a l s de zeeman op een
kwaad moment n i e t op z i j n q u i - v i v e i s , d r a a i t de zee hem een l o e r en dan moet
de
K . N . Z . H . R . M .u i t v a r e n .
Welnu, met de t e c h n i e k i s h e t net zo; i n h e t algemeen i s h e t b i j z o n d e r p l e z i e
-r i g de bote-rhammen i n de t e c h n i e k t e v e -r d i e n e n , maa-r a l s men n i e t doo-rlopend
op z i j n q u i - v i v e i s , dan i s de t e c h n i e k voor de t e c h n i c u s n i e t v r i e n d e l i j k e r
v - 2
dan de zee voor de zeeman, h i j z a l hem op onverwachte momenten een l o e r d r a a i
-en. A l wandelt de t e c h n i c u s ook op het w e l - g e p l a v e i d e t r o t t o i r van de c i v i e l e
t e c h n i e k ; h i e r en daar l i g g e n h a n a n e s c h i l l e n en a l s h i j n i e t u i t k i j k t kan h i j
een l e l i j k e smak maken.
De k o l l e g e s i n de nu volgende weken z i j n dan ook
de "bananeschillenserie gedoopt. I k ga proheren u een s e r i e s t a n d a a r d v e r r a d e r
-l i j k h e d e n t e v e r t o n e n , om u t e e n i g e r t i j d voor u i t g -l i j d e n t e behoeden. I k kan
n a t u u r l i j k n i e t proheren a l l e b a n a n e s c h i l l e n weg t e vegen van h e t t r o t t o i r t j e
waarop u de eerstvolgende k5 j a a r gaat wandelen, maar i k kan w e l proberen een
paar van d i e t y p i s c h e u i t g l i j d m o g e l i j k h e d e n aan t e w i j z e n . Daar k u n t u dan,
a l s u ze tegenkomt overheen stappen en h o p e l i j k h e l p t het om andere s o o r t g e
-l i j k e v e r r a d e r -l i j k h e d e n t e herkennen.
Om nu d i r e k t maar een v o o r b e e l d t e geven van wat i k b e d o e l :
Een h a l v e m e n s e n l e e f t i j d geleden l e e r d e men op de M.T.S. hoe men gewapend
bet o n kon u i bet r e k e n e n . . Er was bet o e n eens een boerenzoon en d i e o n bet
-w i e r p en berekende voor z i j n vader de nieu-we g i e r k e l d e r . I n de droge
zomer-maanden werd er een bouwput gegraven i n de g r o e n t e t u i n naast de k o e i e n s t a l ;
de g i e r k e l d e r werd d a a r i n gebouwd;
60
cm gronddekking kwam e r o p , de groente
werd weer g e p l a n t over de g i e r k e l d e r heen ( z i e f i g u u r 1 ) . A l l e s p r a c h t i g ,
t o t i n het n a j a a r de grondwaterstand omhoog kwam t o t een h a l v e meter onder
het maaiveld en de g i e r k e l d e r , d i e t o e v a l l i g l e e g was, a l s een schip.omhoog
d r e e f en de boerenkool
1
m boven m a a i v e l d geoogst moest worden ( l e bananeschil.')
Zie f i g u u r 2 .
Laten we deze l e b a n a n e s c h i l eens wat nader b e k i j k e n .
Gemakshalve rekenen met grondwaterstand= bovenkant b e t o n . U i t w e n d i g 0
10
Wand =
160
mm. Dak en v l o e r
250
mm ( f i g .
3 ) . ,
inhoud b e t o n : wanden ir H ^.dh n h a 0.16 = 19.8 m^
" " : v l o e r en dak ^ir «
9 . 6 8 ^
M
0.50 = 36.5
56.3m^
grond op k e l d e r d a k
5Tr M ^ K 0.6 = 38.125beton 2k kN/m^ grond
l6
kN/m"^
neerwaarts k r a c h t
56.3
H
2k
38. 1255£
16w a n d w r i j v i n g e e r s t
water
10
kïï/m~
= 1360kN
= 610kN
p.m.
1970kN
v - 3
f i g . 1
f i g .
2
f i g . 3
i 9
v - 5
per 1 m grondwater:
1 P
•jj-
n 10
M
10 = 785
kN opwaarst
1970
•••jQj =
2 , 5 0 .
B i j grondwaterstand
2,50
m boven de bodem w i l h i j dus d r i j v e n .
B i j grondwater = bovenkant:
k SE
785 = 3150
kN opwaarst
1970
kN gewicht
1180
kW opwaarst
Als de w a n d w r i j v i n g nu eens 1200 kN was geweest dan b l e e f h i j w a a r s c h i j n l i j k
op z i j n p l a a t s . A l s 10 % van de w a n d w r i j v i n g w e g v a l t , r e s u l t e e r t 100 kN
op-waarts waardoor de k e l d e r 13 cm omhoog d r i j f t .
Daardoor o n t s t a a t w a a r s c h i j n l i j k v e r d e r e t e r u g v a l van de w a n d w r i j v i n g , dus
v e r d e r e beweging.
Dus: w a n d w r i j v i n g i s een onbetrouwbare h u l p a l s er beweging komt.' Het i s
een v e i l i g h e i d , d i e afneemt j u i s t naarmate men hem meer n o d i g h e e f t !
Een o p l o s s i n g kan z i j n : U i t k r a g i n g maken aan de v l o e r .
Welke b e l a s t i n g rekenen we erop? ( f i g . h)
Als de k e l d e r een paar meters zou o p d r i j v e n , dan b , maar dat wordt s t e l l i g
voorkomen; dus i n w e r k e l i j k h e i d w e l +_ a. We rekenen v e i l i g met c_, met v e r
-w a a r l o z i n g van de -w r i j v i n g .
Wat i s de minimum £ a l s h e t grondgewicht =
I I 8 0
kN moet geven?
nd ^
35m
•p{k 9i 6 + 0 . 6 0
K
1 6 ) . 3 5 = 1180
K
) neerwaartse k r a c h t grond
I6
kN/m
p =
1180
_ ^ neerwaarste k r a c h t grond i n water
35 * 3h 16 - 10 = 6
kN/m^
Dat was de g i e r k e l d e r . D i t v r a a g s t u k komt vaak v o o r . Ook w e l i n deze vorm:
Een gebouw komt op een k e l d e r , de k e l d e r wordt gebouwd t e r w i j l de bouwput
droog s t a a t . A l s de k e l d e r k l a a r i s , v e r e i s t de z u i n i g h e i d , dat zo gauw
moge-l i j k de p u t wordt aangevumoge-ld en de bronbemamoge-ling g e s t o p t , t e r w i j moge-l m i s s c h i e n
v - 6
de bovenbouw, d i e zwaar genoeg i s om i n de u i t e i n d e l i j k e t o e s t a n d de k e l d e r
t e g e n o p d r i j v e n t e behoeden, nog n i e t aanwezig i s . Men moet dus ook bedacht
z i j n op o p d r i j v i n g i n t u s s e n s t a d i a t i j d e n s de bouw. Maar ookaJa- de bovenbouw
er w e l i s i s er soms o p d r i j v i n g ( f i g .
5
en
6 ) .
V e r r a d e r l i j k i s n a t u u r l i j k a l s m e e s t a l de grondwaterstand l a a g i s , maar onder
b i j z o n d e r e omstandigheden, waar men n i e t zo gauw b i j s t i l s t a a t , hoog op kan
l o p e n . I k kom daar s t r a k s nog w e l even met een v o o r b e e l d op t e r u g .
Helemaal h e t z e l f d e v r a a g s t i i k kan men tegenkomen a l s een r i o l e r i n g wordt
aan-gelegd en men z a l de gereedgekomen l e i d i n g nu eens f i j n a a n v u l l e n door hem
met zand aan t e gaan plempen ( f i g . 7 ) . Reken erop dat de l e i d i n g w e l e e r s t i n een
boog gaat staan en e r dan u i t k n a p t a l s n i e t i s gezorgd dat h i j voldoende zwaar i s bel;
B i j b u i s l e i d i n g e n van e t e r n i t o f p . v . c , waarvan de wanddikte g e r i n g i s kan
d i t v e r s c h i j n s e l a l optreden a l s h e t water nog maar h a l f w e g de b u i s h o o g t e
s t a a t . Maar ook b i j b e t o n b u i z e n , waarvan men h e t m i s l e i d e n d e gevoel kan
heb-ben dat ze zo zwaar z i j n , moet men erop v e r d a c h t z i j n .
Het d r i j v e n van l e i d i n g e n kan ook w e l eens van v o o r d e e l z i j n . F i g u u r
8
i s
daarvan een v o o r b e e l d . Een s t a l e n h o g e d r u k g a s l e i d i n g , d i e omgelegd moest
wor-den i s i n een k u n s t m a t i g gevormd v i j v e r t j e enkele dm opgedreven en daarna
zonder moeite o p z i j gedreven.
Een w e l hêêl v e r r a d e r l i j k g e v a l kan men tegenkomen, a l s men een b u i s l e i d i n g
met d r i j f v e r m o g e n h e e f t , d i e met zorg en bewust-van-alle-gevaren i s g e l e g d ,
helemaal g e k o n t r o l e e r d , door hem t e s p i e g e l e n , o f m i s s c h i e n door e r door t e
k r u i p e n o f m i s s c h i e n door de t e l e v i s i e k a m e r a erdoor t e s t u r e n en d i e dan
( u i t e r a a r d ) aan z i c h z e l f o v e r g e l a t e n l i g t i n f i j n r o n d k o r r e l i g zand d i e p e r
dan h e t grondwater. Aangenomen, dat h i j a f w i s s e l e n d v o l en l e e g i s .
Als het dan v e r d e r een b e e t j e tegen z i t , doordat het zand i n de s l e u f i n een
wat l o s s e p a k k i n g i s aangevuld en de t r i l l i n g e n van het v e r k e e r van h e t zand
om de b u i s een b e e t j e d r i j f z a n d maken, dan kan het gebeuren, dat d r i e maanden
na de o p l e v e r i n g de b u i s l e i d i n g , t u s s e n de p u t t e n , door h e t zand omhoog i s
gedreven. Het zand i s van boven de b u i s waar h e t g e d r u k t werd, weggevloeid
naar onder de b u i s , waar z u i g i n g was. Een h a l f m i l j o e n schade h e e f t men dan
gauw! ( f i g u t i r 9 )
Soms i s de t e c h n i e k o f misschien moet gezegd worden z i j n de n a t u u r w e t t e n
-nog v e e l g e r a f f i n e e r d e r i n het s t e l l e n van booby-traps voor de a r g e l o z e c . i .
Er i s een g e v a l bekend van een betonnen b u i s l e i d i n g , d i e ook a l s h i j l e e g
was, zwaarder was dan water.
v - 7
f i g . 6
f i g . 5
v - 8
i n v a s t e ondergrond. Het h e i e n en t r e k k e n van s t a l e n damwanden geschiedt van-ouds met b l o k k e n ( v a l b l o k , stoom- o f d i e s e l b l o k , s l a a n o f t r e k k e n ) .
De l a a t s t e t i j d worden v e e l damwanden en p a l e n i n de grond gebracht met t r i l -b l o k k e n . Deze -brengen de ondergrond en de damplank i n t r i l l i n g ; de ondergrond naast en onder de p l a n k wordt p a p p e r i g en door h e t zware gewicht van h e t b l o k gaat de p l a n k e r i n a l s een heet mes door de b o t e rI ( f i g u u r 1 0 )
B i j d i e l e i d i n g werden de damwanden g e t r o k k e n met zo'n t r i l b l o k . Het g e v o l g was d a t de b u i s l e i d i n g , d i e zwaarder was dan w a t e r , een h a l v e meter omhoog i s gedrevenI
Hoe? De grondmassa om de p i j p i s i n t r i l l i n g gebracht en h e e f t t o e n gewerkt a l s een d i k k e v l o e i s t o f met een s.g. a l s van d i e grond. D i t z i j n onverwachte v e r s c h i j n s e l e n , hoewel de t h e o r i e a l sinds Archimedes bekend w a s ( f i g . 10^). Dat mag u een a a n w i j z i n g z i j n d a t t h e o r e t i s c h e k e n n i s nog n i e t a l t i j d een gar a n t i e i s d a t geen v e gar gar a s s i n g e n o p t gar e d e n a l s h e t gaat om pgaroblemen van de p gar a k -t i j k , w a a r b i j men z i c h n i e -t d i r e k -t r e a l i s e e r -t d a -t nu en h i e r d i e -t h e o r i e moe-t worden t o e g e p a s t .
De p r a k t i j k l i j k t w e l wat op sommen over " i n g e k l e d e v e r g e l i j k i n g e n " . A l s men de v e r g e l i j k i n g eenmaal h e e f t g e z i e n , i s h e t oplossen v e r d e r k i n d e r s p e l . Zo was h e t ook i n ons l a a t s t e v o o r b e e l d u i t de c i v i e l e t e c h n i e k . A l s men eenmaal h e e f t bedacht, d a t een i n water zinkende p i j p gaat d r i j v e n a l s door t r i l -l i n g de g r o n d , w a a r i n h i j -l i g t , t o t een zware v -l o e i s t o f i s gemaakt waar de p i j p i n d r i j f t , dan i s h e t v e r d e r oplossen van h e t v r a a g s t u k k i n d e r s p e l . Ofwel men v e r b i e d t h e t t r e k k e n van de damwanden met h e t t r i l b l o k , o f w e l men zet de p i j p v o l water t e r w i j l men aan h e t t r i l l e n i s .
Het e e r s t e i s h e t v e i l i g s t e l Anders gaat h i j m i s s c h i e n nog z i n k e n !
I k w i l nog een t i j d j e doorgaan met deze " i n g e k l e d e problemen", deze zaken waaraan men m i s s c h i e n nu n i e t d i r e k t zo gauw zou denken. Zo kan h e t b i j v o o r -b e e l d z i j n d a t r e l a t i e f h e e l g e r i n g e hoeveelheden water zeer g r o t e driikken kunnen u i t o e f e n e n . A l s symbool daarvan kan dienen een p r o e f j e , w a a r u i t b l i j k t welke g r o t e k r a c h t e n enkele d r u p p e l s water kunnen u i t o e f e n e n .
Neem, een kommetje zand met z o v e e l water d a t h e t zand j u i s t onder water s t a a t . Het zand i s g e m a k k e l i j k t e bewegen. Neem nu met een v l o e i p a p i e r i e t s van h e t water weg, zodat z i c h m e n i s c i vormen aan de bovenste z a n d k o r r e l s . De w a t e r
-spanningen drukken de z a n d k o r r e l s op e l k a a r en h e t zand i s s l e c h t s met g r o t e k r a c h t t e bewegen ( v e r g e l i j k vakuum v e r p a k t e p i n d a ' s l ) . Figuiu" 11 .
Ook op ware g r o o t t e kan d i t v e r s c h i j n s e l z i c h voordoen. G e s t e l d een opgespo-t e n z a n d opgespo-t e r r e i n , d a opgespo-t j u i s opgespo-t voldoende i s " u i opgespo-t g e z a k opgespo-t " om de bovenlaag v a s opgespo-t en goed begaanbaar t e doen z i j n . Eén r e g e n b u i o f een machine, d i e s t a a t t e t r i l
-V-10
l e n kan genoeg z i j n om er t i j d e l i j k weer d r i j f z a n d van t e maken. Nu z a l men
b l i j v e n d e k o n s t r u k t i e s n a t u u r l i j k n i e t vaak zo op zo'n zandpakket z e t t e n ; maar
n i e t zelden gebeurt het dat t i j d e l i j k e onderste-uningen b i j v o o r b e e l d voor
be-k i s t i n g e n , op s l o v e n , zo op het zand z i j n gezet en dan be-kan zo'n regenbui o f
zo'n t r i l l e n d e machine w e l wegzakken veroorzaken.
Een ander v o o r b e e l d van de g r o t e k r a c h t van een paar l i t e r water:
Het komt nog w e l eens v o o r , dat een hoge gewapend betonnen muur v o o r z i e n wordt
van een b e m e t s e l i n g . B i j v o o r b e e l d een a f r i t naar een v e r k e e r s t u n n e l , d i e
met een l i c h t g e k l e u r d e steen wordt bemetseld; o f een betonnen muur d i e van een
i s o l a t i e l a a g i s v o o r z i e n , waarna voor de i s o l a t i e l a a g een dunne metselwerkmuur
wordt g e p l a a t s t ( f i g .
1 2
en
13 ) .
A l s i n fip;. 12 de r u i m t e t u s s e n beton en steen o f t e g e l s n i e t helemaal " v o l
en z a t " met specie i s g e v u l d ; a l s i n f i g . 13 b i j v o o r b e e l d t u s s e n de p l a t e n
i s o l a t i e m a t e r i a a l dunne v e r t i k a l e k a n a a l t j e s z i j n gebleven, dan kan " i n w a t e
-r i n g " boven i n de muu-r g -r o t e gevolgen hebben. A l s de muu-r.
6
m hoog i s en door
een v e r t i k a a l k a n a a l t j e t u s s e n betonnen muur en b e k l e d i n g l o p e n een paar emmers
water naar b i n n e n , dan drukken d i e w e l met
6o
kN/m de muur naar voren o f de
t e g e l s e r a f .
Het i s weer net a l s b i j de i n g e k l e d e v e r g e l i j k i n g e n ; a l s het v r a a g s t u k i s
herkend, i s h e t oplossen k i n d e r s p e l . Men moet zorgen dat zo'n waterdr\:ik z i c h
n i e t kan opbouwen, dus open stootvoegen i n het metselwerk o f o n t w a t e r i n g s
-openingen o f p i j p j e s aanbrengen.
Analoog aan deze v o o r z i e n i n g e n z i j n de v o o r z i e n i n g e n , d i e men b i j spouwmuren
moet maken. D a a r b i j z a l het wel n i e t zo g e m a k k e l i j k voorkomen dat de spouw
t u s s e n de b e i d e muren v o l water komt t e s t a a n ; t e n s l o t t e moet i e d e r e
spouw-muur, door open s t o o t v o e g e n , het b e e t j e water dat normaal door d o o r s l a a n van
de muren i n de spouw komt, k w i j t kunnen rakeü ( f i g u u r
14
) . Maar a l s men ze zc
v e r g e t e n , o f a l s ze, b i j het metselen zonder spouwlat, door morsspecie h e l e
-maal v e r s t o p t zouden z i j n , dan kan men w e l m o e i l i j k h e d e n k r i j g e n .
Het g e v a l van w a t e r d r u k binnen een s p l e e t komt i n h e e l v e e l verscheidenheden
5 0 Uv o o r .
I n de hergen z i e t men soms een r o t s b l o k l o s g e s p l e t e n van de wand ( f i g u u r
15 ) .
A l s de u i t e i n d e n van de s p l e e t door modder, stenen en b e g r o e i i n g z i j n d i c h t
-g e r a a k t , dan kan het -gebeuren, dat het w a t e r , dat b i j een f l i n k e b u i van de
bergwand l o o p t i n k o r t e t i j d de s p l e e t o p v u l t en het r o t s b l o k om doet v a l l e n .
H e t z e l f d e kan gebeuren i n een grond- o f d i j k s t a l u d dat door droogte gescheurd
I S ,V-12
r e g e l e n tegen z i j n genomen.
B i j v o o r b e e l d een s l u i s w a n d ( f i g u u r I S ) ; men zou geneigd z i j n a c h t e r de s l u i s
-muur t e rekenen op n i e t meer grondwaterdruk dan overeenkomt met H.W.
A l s e c h t e r de a a n v u l l i n g a c h t e r de wanden gespoten wordt en d r a i n e r i n g n i e t
of nog n i e t aanwezig i s , dan h e e f t men per m wand w e l
| . 1 0 ^ . 1 0
- g
. 8 ^ . 1 0 = 500-320 = 180
kH e x t r a w a t e r d r u k per m wand
B e k i j k e n we nu een havendam gemaakt van ^en zandkern met een a s f a l t
b e k l e d i n g erop ( z i e f i g . 17 en 18)
Het gewicht van de a s f a l t b e k l e d i n g wordt v e r w a a r l o o s d .
Laten we a l s u i t g a n g s p u n t nemen een s i t u a t i e van evenwicht b i j l a a g w a t e r .
Wat gebeurt er b i j opkomend water ( z i e s c h e t s )
f i g -
17Gegeven: poriëngehalte van het zand :
Gevraagd: I s er b i j H.W. kans op opbarsten van het a s f a l t ?
U i t w e r k i n g : ^^^^ = . P,
3V,-, , ^ =
^ 0 ^K 13 M 3 = ifO^ M 39
m-1 l u c h t
P
1
^21ucht
10
m.w.k. (meters water kolom)
hO% {k + 3 a )
M a
P^ =
13 ~ 3
+ a = (
1 0
+ a) m.w.k.
S t e l
O K ;
i%
K
3 9 5ê 10=
i| 0 ^( i | +
3 a )M a M
( 1 0+ a) . . . .
3 9 0 = 3 a ^ + 3ha^ + kOa
Oplossen door enige malen.proberen,
a =
2 , 6? = 3 3ê 2 , 6 ^ + 3*4 3£ 2 , 6 ^ + hO x 2 , 6
3 8 1 | = 5 3 + 2 2 9 + 1 0 2
2 , 6 0
m Pg =
1 2 , 6 0
m.w.k.
Overdr-uk boven atmosfeer
2 . 6 0
m.w.k. dus
2 6
k l / m onder tegen het a s f a l t . Het
b a r s t op a l s geen o n t l u c h t i n g wordt gemaakt.
V
13Y-Ik
Een l a a t s t e v o o r b e e l d van deze aard i s een "bouwput ( f i g u u r
19
en
20).
G e s t e l d : S l u i s , z o o l op n.a.p. - 7 m; op s t a a l t e funderen op g r o n d s l a g a l s
aangegeven.
"Vraag: Kan b i n n e n een damwand i n den droge worden ontgraven t o t n.a.p. - 7 m?
N-1
"Wat nieuvs o n t v e r p e n "
De "bedoeling van h e t t e c h n i s c h w e t e n s c h a p p e l i j k o n d e r w i j s zoals w i j d a t h i e r gev
i n g e n i e u r s a f t e l e v e r e n , d i e n i e t een encyclopedie z i j n , waar a l l e g e b r u i
k e l i j k e k o n s t r u k t i e s i n op t e zoeken z i j n , maar d i e t e c h n i c i z i j n , d i e z e l f
-s t a n d i g kunnen denken, d i e uitgaande van k e n n i -s van de ba-si-sweten-schappen en
de p r i n c i p e s , d i e i n d i t vak g e l d e n , nieuwe wegen kunnen gaan en d i e , waar
het n o d i g i s , wat nieuws kunnen ontwerpen.
En nu l i j k t h e t m i s s c h i e n op h e t e e r s t e g e z i c h t met deze b e d o e l i n g van onze
T.H. i n s t r i j d a l s i k h e t onderwerp "Wat nieuws ontwerpen" ga bespreken i n
het kader van een s e r i e k o l l e g e s over de gevaren en v e r r a d e r l i j k h e d e n ,
waar-mee de t e c h n i e k de a r g e l o z e i n g e n i e u r b e d r e i g t . Het l i j k t met deze b e d o e l i n g
i n s t r i j d maar dat i s maar s c h i j n , want de z i n van deze k o l l e g e s i s t e v o o r
-komen d a t j u l l i e a r g e l o z e i n g e n i e u r s worden.
Konstrueren en v o o r a l wat nieuws k o n s t r u e r e n i s een gevecht met de t e c h n i e k ,
het v e r e i s t h e t overwinnen van de t e c h n i e k , d i e gezien mag worden a l s een
tegenstander d i e u graag een b e e n t j e z a l l i c h t e n . .
Als h e t gaat over h e t oplossen van t e c h n i s c h e problemen en h e t ontwerpen van
k o n s t r u k t i e s zou men Imnnen zeggen dat e i g e n l i j k de voorkeur van de meeste
ontwerpers steeds ernaar u i t g a a t , de k o n s t r u k t i e naar eigen i n z i c h t op t e
z e t t e n , h e t z e l f t e doen zonder a l d i e t i j d t e nemen en d i e moeite t e doen,
d i e behoort t o t h e t onderzoek van de v r a a g hoe anderen vroeger h e t z e l f d e
probleem hebben o p g e l o s t . En dat b r e n g t me e r t o e , i n a l l e v o o r z i c h t i g h e i d u
t o c h a l s e e r s t e s t e l r e g e l mee t e geven: "Ga a l l e e n u i t v i n d e n wat een ander
a l h e e f t u i t g e d a c h t , a l s u h e t b e t e r k u n t " .
Dat l i j k t n a t u u r l i j k e r g v a n z e l f s p r e k e n d , maar denk er nog maar eens aan!
I k had z e l f , nu zo'n 15 j a a r geleden, h e t probleem vau een damwandverankering
w a a r b i j door de slappe ondergrond verwacht moest worden dat de ankerstangen
s t e r k verbogen zouden worden door h e t samengedrukt worden van de grond.
I k heb t o e n n o g a l wat moeite en e n e r g i e gespendeerd aan schetsen en
bespre-k i n g e n van een v e r a n bespre-k e r i n g met s t a a l bespre-k a b e l s . En dat i s n i e t i e t s wat men zo
maar even v l o t t e k e n t . Men h e e f t t e denken aan de b e v e s t i g i n g van de k a b e l
aan de g o r d i n g , men moet overwegen o f de k a b e l aan de a n k e r p l a a t z i j de kan
worden g e s p l i t s t en/of i n g e s t o r t i n de betonnen a n k e r p l a a t . Men h e e f t h e t
spannen van de v e r a n k e r i n g op t e l o s s e n , enz.
A f i n , een goed s t u k j e "wat nieuws bedenken".
I n d i e dagen b r a c h t i k - h a l f t o e v a l l i g - een bezoek aan een f a b r i e k van
s t a a l k a b e l s i n h e t Roergebied en daar zag i k voor een zware damwand i n
Ham-N-2
b u r g de s t a a l k a b e l v e r a n k e r i n g e n i n p r o d u k t i e , kompleet met a l l e b e v e s t i g i n g s
-en spanproblem-en -en a l l e k o r r o s i e v o o r z i e n i n g e n "gründlich" o p g e l o s t .
Nu k u n t u ze ook i n de tekenkamerboekjes over s t a l e n damwanden v i n d e n ( f i g u u r
1 , 2
en
3
) en t e n s l o t t e i s h e t h e l e p r o j e k t , waaraan i k t o e n w e r k t e , n i e t
doorgegaan, maar i k w i l met deze anekdote a l l e e n maar zeggen, dat de
waar-schuwing n i e t t e gaan u i t v i n d e n wat anderen a l b e t e r hebben u i t g e d a c h t , n i e t
helemaal z i n l o o s i s .
Een b e e t j e n a k i j k e n van de l i t t e r a t u u r en van v a k t i j d s c h r i f t e n , een b r i e f j e
naar een gerenommeerde f i r m a op h e t b e t r e f f e n d e vakgebied en een paar t e l e
-f o o n t j e s naar goede k o l l e g a ' s kunnen d i e n s t i g z i j n .
D u i d e l i j k h e i d s h a l v e : i k bedoel helemaal n i e t dat u n i e t z e l f zoudt moeten
denken en d a t u aanwezige o p l o s s i n g e n n i e t zoudt moeten b e o o r d e l e n , maar men
moet n i e t i e t s nieuws ontwerpen zonder b i n n e n r e d e l i j k e grenzen de k e n n i s v e r
-zameld t e hebben van wat er i s en zonder dat wat er i s goed t e hebben bekeken.
En v o o r a l zonder t e hebben nagegaan o f z i c h b i j t o e p a s s i n g i n de p r a k t i j k b i j
die anderen m i s s c h i e n ook bezwaren hebben voorgedaan.
I n d i e n men s t a a t voor de o p l o s s i n g van een t e c h n i s c h v r a a g s t u k , dan kan men
b i j d i e o p l o s s i n g twee fasen onderscheiden: h e t i d e e en de t e c h n i s c h e u i t w e r
-k i n g . Het i d e e , dat i s de g e d a c h t e f l i t s , de g e n i a l e von-k, de u i t v i n d i n g o f
wat voor f r a a i e romantische namen e r nog meer aan gegeven kunnen worden.
En de t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g , nu j a , d a t i s dan -. denkt men vaak - voor d i e
t e c h n i s c h e s l a v e n , d i e nu eenmaal n o d i g z i j n om h e t i d e e t e r e a l i s e r e n .
Een v l e u g j e w a a r h e i d z i t m o g e l i j k w e l i n deze gedachte; h e t i d e e dat i s h e t
werk van de u i t v i n d e r en de t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g dat i s h e t werk van de
k o n s t r u k t e u r . Zo i s h e t w e l zo ongeveer, maar dat b r e n g t dan meteen de
samen-w e r k i n g van d i e tsamen-wee t e r sprake. Men mag v o o r a l samen-w e l bedenken, dat b i j a l l e s
wat w i j b i j de o n t w i k k e l i n g van ons c i v i e l e vak b e d r i j v e n de g r o t e waarde
meestal n i e t z i t i n . h e t i d e e , i n de g e d a c h t e f l i t s . Het. i s meestal n i e t zo v e r
s c h r i k k e l i j k g e n i a a l een idee op t e s p u i t e n voor de o p l o s s i n g van een c i v i e l
-t e c h n i s c h .vraags-tuk; de ech-te vakmanskuns-t z i -t d a a r i n h e -t i d e e -t e hebben en
het t e c h n i s c h en ekonomisch u i t v o e r b a a r t e maken, z o r g v u l d i g overwegende waar
de punten z i t t e n , d i e , i n d i e n over h e t h o o f d g e z i e n , de k i n d e r z i e k t e n van de
k o n s t r u k t i e z u l l e n veroorzaken o f e r g e r nog >,et p r o j e k t k m n e n doen m i s
-l i i k k e n .
I n z i j n boek " S l u i z e n " zegt Josephus J i t t a i n h e t nawoord, dat een ontwerp
a l t i j d een kompromis i s t u s s e n v o o r d e l e n en nadelen en dat daarom m e e s t a l een
ontwerp de ontwerper n i e t t o t i n a l l e d e t a i l s mag b e v r e d i g e n ; en ook, dat
de-gene, d i e volkomen over z i j n werk v o l d a a n i s h e t onvoldoende h e e f t
doordacht. H i j z e g t : " C a l a m i t e i t e n o f gedurende de e x p l o i t a t i e gebleken t e k o r t
-N-k
komingen evenwel, komen voor de ontwerper met v e r a n t w o o r d e l i j k h e i d s b e s e f
steeds onverwacht. Had h i j t o c h een en ander t e voren overwogen, dan had h i j
er o n g e t w i j f e l d v o o r z i e n i n g e n tegen g e t r o f f e n . Aldus komt men t o t de e n i g s
-z i n s vreemd aandoende u i t s p r a a k , dat van t e v o r e n overwogen t e k o r t k o m i n g e n
van een ontwerp gedurende en na de u i t v o e r i n g ervan n i e t t o t u i t i n g z u l l e n
komen."
H i j a d v i s e e r t de ontwerper z i c h z e l f steeds de vragen t e s t e l l e n :
1. Hoe wordt het werk o f d e t a i l v e r v a a r d i g d en welke m o e i l i j k h e d e n kunnen z i c h
d a a r h i j voordoen?
2.
Hoe s t a a t de g e b r u i k e r en/of bedienaar tegenover de i n r i c h t i n g o f de
kon-s t r u k t i e ?
3. Wat v o r d e r t onderhoud en v e r n i e u w i n g en hoe kan dat u i t g e v o e r d worden?
Daaraan zou kunnen worden toegevoegd:
1+. Overweeg steeds: wat kan er nu nog met de k o n s t r u k t i e gebeuren; aan welke
omstandigheden kan het nu nog onderworpen worden, waaraan nog n i e t i s
ge-dacht I
Deze o m s c h r i j v i n g s t e l t goed i n het l i c h t hoe g r o o t de waarde i s van de t e c h
-nische u i t w e r k i n g . Het i s n i e t zonder r e d e n , dat i n de c i v i e l e p r a k t i j k een
zekere angst b e s t a a t voor - een s o o r t w r e v e l i g e geïrriteerdheid t e n o p z i c h t e
van - het t y p e van de " u i t v i n d e r " , de man, d i e steeds maar weer met nieuwe
ideëen komt aandragen maar zonder de t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g en dan zodanig dat
het o v e r g r o t e d e e l van d i e ideëen b i j t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g en b i j ekonomische
narekening z i n l o o s b l i j k t t e z i j n .
Hoedt u er dus voor een " u i t v i n d e r " t e worden i n deze z i n i
Men zou kunnen denken:
Een idee h e e f t dus waarde a l s het b i j t e c h n i s c h e en ekonomische k o n t r o l e
b l i j k t u i t v o e r b a a r t e z i j n .
Op z i c h z e l f i s d i t n i e t o n j u i s t , maar zo geformuleerd g e e f t de s t e l l i n g een
scheef b e e l d ; immers i e d e r idee wordt b i j t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g en ekonomische
k o n t r o l e steeds maar weer h e r z i e n , b i j g e s c h a a f d en omgevormd. Het idee m de
o o r s p r o n k e l i j k e vorm b l i j f t b i j de u i t w e r k i n g dus n o o i t bestaan!
A l s eenmaal, u i t een i d e e , na moeizame en z o r g v u l d i g e t e c h n i s c h e doorwerking
en d e t a i l l e r i n g en k o n t r o l e van de ekonomische b r u i k b a a r h e i d een p r o j e k t i s
o n t s t a a n , dan v e r t e g e n w o o r d i g t de g e n i a l e vonk van het o o r s p r o n k e l i j k e idee
t o c h vaak maar een h e e l bescheiden p a r t van de waarde van h e t p r o j e k t . En
wiens p r o j e k t i s het dan?
De t i j d e n z i j n v o o r b i j - m i s s c h i e n op een enkele u i t z o n d e r i n g na - dat éên
man een idee had en het u i t w e r k t e t o t een p r o j e k t .
N-5
van een p r o j e k t , ook van een d e e l p r o j e k t , z o v e e l teamwerk worden besteed
dat men n i e t meer kan spreken van de ontwerper van dat p r o j e k t .
I k heb v e l e malen meegemaakt, dat we werkten aan een p l a n , dat op bepaalde
w i j z e t o c h w e l i e t s nieuws genoemd kon worden en waarvan de l e d e n van het
samenwerkende team t e n s l o t t e n i e t meer w i s t e n van wie nu bepaalde g e l u k k i g e
gedachten u i t het p r o j e k t a f k o m s t i g waren. De êên had d i t b i j g e d r a g e n en de
ander d a t . Het p r o j e k t was van niemand meer en h e t was t o c h een gaaf geheel,
Zo'n w i j z e van werken was vroeger n i e t g e b r u i k e l i j k , t o e n was een man de o n t
werper. Maar i k kan u v e r z e k e r e n dat het werken i n een goed op e l k a a r i n g e
-s p e e l d team een zeer g r o t e v o l d o e n i n g g e e f t .
Het i s dus een lange weg d i e een p r o j e k t a f moet leggen om van een i n e e n
-g e d a c h t e f l i t s - -g e b o r e n - i d e e u i t t e -g r o e i e n t o t een p r a k t i s c h b r u i k b a a r p r o j e k t .
M i s s c h i e n i s het n i e t v e r k e e r d , d i t nog eens met een v o o r b e e l d u i t de p r a k
-t i j k -t e demons-treren. En da-t z a l dan he-t g e v a l z i j n da-t eenzelfde idee l e e k
toepasbaar t e z i j n op twee v e r s c h i l l e n d e problemen, t e r w i j l b i j de u i t w e r k i n g
b l e e k dat h e t voor het e e r s t e probleem t o t een p r a k t i s c h b r u i k b a r e o p l o s s i n g
voerde en voor het tweede probleem n i e t .
Het e e r s t e probleem b e t r o f een n a b e z i n k b a s s i n voor een RWZ; dat was een g r o o t ,
t a m e l i j k d i e p b a s s i n , waarvan de bodem beduidend l a g e r moest l i g g e n dan de
grondwaterstand l a g . Het was een b a s s i n , waarvan êên van de punten u i t h e t
programma van e i s e n was, dat het zonder s p e c i a l e v o o r z i e n i n g e n drooggezet
moest kunnen worden ( f i g u u r 4 ) .
U h e r k e n t h i e r het v r a a g s t u k van h e t o p d r i j v e n u i t een van de v o r i g e k o l l e ¬
ges. Tegen de bodem van d i t b a s s i n van 36 m diameter s t a a t 20 t o t 30 kU/m
wa-t e r d r u k en h e wa-t gewichwa-t van hewa-t b e wa-t o n i s b i j lange na n i e wa-t g r o o wa-t genoeg om d i e
ongeveer UOOOO kW w a t e r d r u k op t e nemen.
Men zou kunnen proberen de v l o e r zover u i t t e l a t e n k r a g e n , dat de
grondbe-l a s t i n g samen met het e i g e n gewicht evenwicht zou maken met de o p d r i j v e n d e
k r a c h t . Men moet z i c h dan e c h t e r w e l r e a l i s e r e n , dat de v l o e r aan enorme
mo-menten wordt onderworpen om de w a t e r d r u k naar de reaktie-gevende r a n d over t e
brengen.
De g e d a c h t e f l i t s , d i e de o p l o s s i n g opleverde wordt weergegeven door de v o l
-gende r e d e n e r i n g :
G e s t e l d dat we een w a t e r d i c h t v l i e s onder h e t b a s s i n aanbrengen ( f i g u u r
5 ) ;
het v l i e s b e h o e f t n a u w e l i j k s s t e r k t e t e hebben, het b e h o e f t s l e c h t s de a f
-s t a n d van êên z a n d k o r r e l t o t de n a a -s t l i g g e n d e t e over-spannen. Het r e -s u l t a a t
z a l z i j n , dat op het v l i e s i n benedenwaartse r i c h t i n g d r u k t het gewicht van
een zekere d i k t e zand p l u s w a t e r . A l s dat gewicht nu maar r u i m g r o t e r i s dan
w-6
de opwaartse w a t e r d r i i k onder t e g e n het v l i e s i s de k o n s t r i i k t i e v e i l i g tegen
het gevaar van o p d r i j v e n .
Als bet i d e e g e l a n c e e r d i s , i s de k o n s t r u k t e u r aan de b e u r t om het u i t t e
werken. H i j moet dan overwegen dat het v l i e s aangebracht moet worden en met
zand b e l a s t . D a a r b i j z a l het belopen en m i s s c h i e n bereden worden met een b u l l
-dozer. Het moet w a t e r d i c h t a a n s l u i t e n t e g e n de b e t o n van het b a s s i n en de
kon-s t r u k t e u r moet ook r e k e n i n g houden met de m o g e l i j k h e i d , dat er t o c h m i kon-s kon-s c h i e n
w e l enige lekkage door het v l i e s z a l z i j n zodat na k o r t e r e o f l a n g e r e t i j d
t o c h water boven het v l i e s komt. H i j z a l daartegen bedenken dat er poreuze
stenen o f ontspanningsgaten i n de v l o e r van h e t b a s s i n moeten worden gemaakt
om een w e i n i g t o c h b i n n e n d r i n g e n d water spanningsloos u i t t e l a t e n t r e d e n .
Dan wordt dus b i j v o o r b e e l d h e t i d e e van f i g u u r 5 u i t g e w e r k t t o t de k o n s t r u k
-t i e van f i g u u r 6
D i t was een v o o r b e e l d van een geslaagde v e r w e r k i n g van een i d e e .
Nu moet u n i e t denken, dat i e d e r b a s s i n dat d i e p e r r e i k t dan het grondwater
met zo'n v l i e s k o n s t r u k t i e moet worden gemaakt. De o p l o s s i n g h e e f t ook w e l een
bezwaar: het maken van de v l i e s k o n s t r u k t i e i s n a m e l i j k helemaal n i e t zo
goed-koop. Het v e r g t e x t r a o n t g r a v e n , l a n g e r e t i j d bronbemalen, d i e p e r bemalen.
Het h e e f t b i j d e r g e l i j k e b a s s i n s zeker steeds z i n na t e gaan o f het w e l zo
vaak drooggezet moet worden. M i s s c h i e n gebeurt h e t maar eens per t i e n j a a r en
dan kan men m i s s c h i e n b e t e r eens p e r t i e n j a a r er een bronbemaling omheen
z e t t e n l
Maar t o c h , d i t was een i d e e , dat t o t een p r a k t i s c h e o p l o s s i n g voerde.
Nu h e t volgende v o o r b e e l d :
Op onze t a f e l kwam een v r a a g van een gemeente, d i e n o g a l gekweld werd door
een drukke spoorbaan dwars door de bebouwing met t o t g e v o l g : e i n d e l o o s v e e l
wachten voor g e s l o t e n spoorbomen. De N.S. was b e r e i d v o o r n a m e l i j k voor r e k e
-n i -n g va-n d i e gemee-nte - de baa-n omhoog t e bre-nge-n. Het Gemee-ntebestuur had,
om v e l e r l e i redenen bezwaar tegen een spoorbaan i n ophoging en p r e f e r e e r d e
v e r r e de spoorbaan i n i n g r a v i n g . De g e s t e l d e vraag was o f het m o g e l i j k was de
spoorbaan v e r d i e p t t e leggen. De g r o n d s l a g was o v e r a l zand en de baan zou d i e p
beneden de normale g r o n d w a t e r s t a n d komen t e l i g g e n . I n zo'n g e v a l denkt men
g e w o o n l i j k aan twee m o g e l i j k h e d e n , n a m e l i j k de bronbemaling ( o f e v e n t u e e l de
d r a i n e r i n g ) en de b a k k o n s t r u k t i e .
Verder kon dan nu ook aan de v l i e s k o n s t r x a k t i e worden gedacht ( f i g u u r 7 ) .
Aangezien met bronbemaling o f d r a i n e r i n g en ook met de b a k k o n s t r u k t i e geen
b e t a a l b a r e o p l o s s i n g t e b e r e i k e n was i s het v l i e s - i d e e i n overweging genomen.
Maar t o e n de u i t w e r k i n g ( f i g u u r 8 g e e f t h e t l e n g t e p r o f i e l van de i n g r a v i n g
met baan en v l i e s ) !
N-T
N-8
w-9
B i j de uit-werking b l e e k a l gauw dat het u i t g r a v e n en aanbrengen van het v l i e s
i n een droge bouwput v e e l t e duur werd. Diep graven en grondwater diep
wegma-l e n i s steeds erg duur.
Er was maar één o p l o s s i n g . Op de d i e p t e van het aan t e brengen v l i e s zou de
zandgrond geïnjekteerd moeten worden met een a f s a l t e m u l s i e o f met chemicaliën,
zodanig dat een voor water n i e t , o f a l t h a n s zeer m o e i l i j k d o o r d r i n g b a r e l a a g
zou o n t s t a a n ( f i g u u r
9 ) .
Het p r o j e k t i s t o e n u i t g e w e r k t met i n j e k t i e s op een kwadratennet van
0,60
x
0,60
m. D i t l e e k voor een v o o r l o p i g p l a n een r e d e l i j k v e r d e d i g b a r e o p z e t , maar
omdat zo'n m"^ geïnjekteerde grond t o c h gauw een ƒ 300. k o s t en men een h o o f d
-baan van de W.S. t o c h n i e t g e m a k k e l i j k k o n s t r u e e r t i n een s i t u a t i e waar zoveel
onzekerheden en kansen op k i n d e r z i e k t e n i n z i t t e n i s wegens hoge k o s t e n en t e
g r o o t r i s i k o ook d i t a l t e r n a t i e f b i j u i t w e r k i n g n i e t aanbevelenswaardig
be-vonden .
We mogen d i t dus beschouwen a l s een v o o r b e e l d van een sprankelend i d e e , dat
b i j nuchtere t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g o n b r u i k b a a r b l e e k t e z i j n .
Dat d i t v l i e s i d e e t o c h voor wegen w e l b r u i k b a a r kan z i j n b l i j k t u i t de t o e
-p a s s i n g ervan b i j de t o e l e i d e n d e wegen naar de s-poorwegonderdoorgang i n de
Terheydenstraat i n Breda ( f i g u u r
1 0 ) .
Ook h i e r g e l d t : het v e r n u f t en h e t denkwerk z i t t e n n i e t i n het i d e e , maar i n
de gezonde t e c h n i s c h e u i t w e r k i n g , i n de d e t a i l l e r i n g . Met name: b i j de t u n n e l
i n Breda g i n g het v o o r a l om de gezonde en betrouwbare a a n s l u i t i n g van het
v l i e s tegen de e i g e n l i j k e t u n n e l , d i e van een h e e l andere k o n s t r u k t i e was.
De e i g e n l i j k e t u n n e l was n a m e l i j k o n d e r k e l d e r d om een voldoende b e r g i n g voor
regenwater t e hebben.
F i g u r e n
11
e n t ? geven nog beelden van de t o e p a s s i n g van het v l i e s - i d e e b i j
een b e r g b a s s i n voor r i o o l w a t e r , waarvan de bodem ook l a g e r l a g dan het
grond-water .
Een o b s t a k e l , dat de jonge i n g e n i e u r vaak z a l ontmoeten a l s h i j o r i g i n e l e en
nieuwe k o n s t r u k t i e s o n t w e r p t , dat i s z i j n chef. Die chef n a m e l i j k i s a l wat
ouder en d i e h e e f t zo h e t een en ander meegemaakt op het gebied van k i n d e r
z i e k t e s van nieuwe k o n s t r i i k t i e s en h i j z a l a l l e e n akkoord gaan met " n i e u w i g
heden" a l s daar d u i d e l i j k a a n l e i d i n g t o e i s en de kans op onverwachte m o e i l i j k
-heden t o t een minimum i s b e p e r k t . Het i s dus b i j h e t v o o r s t e l l e n van ni,euwe
k o n s t r u k t i e s o f o p l o s s i n g e n gewenst dat de ontwerper z i c h goed r e a l i s e e r t
welke vragen hem daarover g e s t e l d kunnen worden en dat h i j het antwoord op d i e
vragen g r o n d i g v o o r b e r e i d t .
N-10
I
N-1 1
W-12
De r e s t van d i t k o l l e g e z a l g e w i j d z i j n aan een v o o r b e e l d van "wat nieuws
ontwerpen". Het z a l h e t v e r s l a g b e v a t t e n van hoe een i n g e n i e u r s t e a m , dat t o c h
n i e t " meer zo a r g e l o o s was, door de v e r r a d e r l i j k e elementen een b e e n t j e werd
g e l i c h t en hoe daarna aan de ontworpen k o n s t r u k t i e een u i t b r e i d i n g werd
gegeven om de o m s t a n d i g h e i d , waarop n i e t was gerekend, h e t h o o f d t e kunnen b i e
-den.
D i t v e r h a a l gaat over de k e e r s l u i s i n h e t havenkanaal van Z i e r i k z e e , d i e i n
1956 - 1957
i s gebouwd.
I n de rampnacht van f e b r u a r i
1953,
t o e n de zee a l d o o r maar hoger steeg t o t
t e n s l o t t e n.a.p. + i+,30 m ( d a t i s b i j n a
3
m boven normale v l o e d ) kwam e e r s t
de kade van Z i e r i k z e e onder water t e staan (ongeveer n.a.p. +
2,50
m), t o e n
de s t r a a t (ongeveer n.a.p. + 3
,25
a 3
,50
m) en v e r v o l g e n s steeg h e t water op
t e g e n de h u i z e n langs de haven, waarvan de deuren met " v l o e d p l a n k e n " werden
dichtgemaakt.
Dat was de p r i m a i r e w a t e r k e r i n g op stormvloedshoogte.
Deze w a t e r k e r i n g door m i d d e l van de woningen was w e l een n o t o i r e "zwakke
p l a a t s " ( z o a l s ze naderhand genoemd en g e k w a l i f i c e e r d z i j n ) .
Deze zwakke p l a a t s en v e l e andere zwakke p l a a t s e n kondfen de extreme w a t e r
-hoogte n i e t k e r e n met de bekende gevolgen ( f i g u u r
13 ) .
Na de ramp moest u i t e r a a r d deze zwakke p l a a t s i n de w a t e r k e r i n g worden v e r b e
-t e r d en h e -t i s l o g i s c h , da-t men n i e -t h e e f -t gepoogd de wa-terkering-gevormd-
waterkering-gevormd-door -woningen t e v e r b e t e r e n , maar dat men de w a t e r k e r i n g h e e f t v e r k o r t waterkering-gevormd-door
hem v i a een k e e r s l u i s over h e t havenkanaal door t e voeren ( f i g u u r U ) .
Voortaan kan deze k e e r s l u i s b i j opkomend hoog water b i j een p e i l van b i j v o o r
-b e e l d n.a.p. +
2,50
m g e s l o t e n worden.
B i j i e d e r s l u i s o n t w e r p doet z i c h de vraag voor welk deurtype moet worden
t o e g e p a s t . Vaak worden puntdeuren gekozen omdat ze ekonomisch en p r a k t i s c h
z i j n . Ze hebben e c h t e r ook nadelen. Ze kunnen n a m e l i j k maar naar een z i j d e
k e r e n en h e t i s . b e z w a a r l i j k ze i n stromend water t e s l u i t e n . De stroom z a l
n a m e l i j k v a t op de deuren k r i j g e n en ze met een s l a g gaan s l u i t e n . I n d i e n
het bewegingswerk d i t moet v e r h i n d e r e n moeten bewegingswerk, deur en d r a a i
-punten daar s p e c i a a l op berekend en g e k o n s t r u e e r d worden.
Dan nog b l i j f t zo'n " a f - t e - v i e r e n " puntdeur een w e i n i g f r a a i e k o n s t r u k t i e
( f i g u u r
15 ) .
I n d i e n h e t bewegingswerk van de deuren er n i e t op berekend i s de door de
stroom aangegrepen deuren v o o r z i c h t i g a f v i e r e n d t e s l u i t e n , dan s l a a n ze
a-Ik
met een s l a g t e g e n de o n d e r d o r p e l .
Het i s dan l a n g n i e t denkbeeldig d a t de ene deur eerder a a n s l a a t dan de
an-dere , dat de deuren e l k a a r dus n i e t de steun geven, d i e de s p e c i a l e charme
van de puntdeuren u i t m a a k t en d a t , o n m i d d e l l i j k na e l k a a r , de beide deuren
u i t hun t a a t s g e k a n t e l d worden ( f i g u u r
15b, 15c)
l n h e t programma van e i s e n voor de k e e r s l u i s i n Z i e r i k z e e was g e s t e l d , d a t
de k e e r s l u i s moest worden u i t g e r u s t met twee s t e l deuren. Er werd dus
ge-rekend op h e t s a m e n t r e f f e n van s t o r m v l o e d en êên-stel-deuren-gestoord_jniet
met h e t s a m e n t r e f f e n van s t o r m v l o e d en b e i d e s t e l l e n deuren g e s t o o r d ( d i t
l a a t s t e g e v a l zou men b i j v o o r b e e l d hebben a l s een s c h i p zou z i n k e n i n de
k e e r s l u i s ) .
Voor êên van deze s t e l l e n deuren werden de goedkope a f t e v i e r e n puntdeuren
a k s e p t a b e l geacht maar h e t andere s t e l deuren moest z i j n van een t y p e dat
naar h e t k a r a k t e r van z i j n ontwerp g e s c h i k t was om i n stromend water t e
wor-den bewogen.
Voor deze e i s e n bestond i n Nederland e r v a r i n g met:
hefdeuren
segmentdeuren ( f i g u u r
15 )
en waaierdeuren ( f i g u u r i
7 )
Vragen:
1. A l s waaierdeuren g e s l o t e n z i j n en er i s p e i l v e r s c h i l t u s s e n de ene en
de andere z i j d e kan men dan de deuren door m i d d e l van de w a t e r d r u k naar
wens openen o f g e s l o t e n houden en hoe?
2 .
A l s waaierdeuren open z i j n ( i n de deurkassen z i j n g e d r a a i d ) kan men ze
dan door m a n i p u l a t i e met de r i o o l a f s l u i t o r g a n e n s l u i t e n
a. a l s er geen stroom gaat door de s l u i s ?
b. a l s er w e l stroom gaat door de s l u i s ?
Van de genoemde deurtypen hebben hefdeuren en segmentdeuren de eigenschap
dat ze beperkingen opleggen aan de scheepvaart. Voor vaarwegen waar schepen
met v a s t e masten ( b i j v o o r b e e l d g r o t e r e c o a s t e r s ) komen z i j n ze n i e t g e s c h i k t .
B i j v o o r s t u d i e , d i e door de D i e n s t van Gemeentewerken van Z i e r i k z e e samen
met de n.v. Bato i n Den Haag waren ondernomen was men gekomen t o t een o n t
-werp voor de k e e r s l u i s w a a r i n s e k t o r d e u r e n waren opgenomen ( f i g u u r
18 ) . .
Met d i t t y p e deur bestond e r v a r i n g i n Zweden ( f i g u r e n
1 9 )
, Japan en i n
moderne u i t v o e r i n g b i j de Noord-Franse kanalen.
N-15
f i g .
16W-i6
draaiende om de as van de c y l i n d e r . Ze beperken dus de d o o r v a a r t h o o g t e n i e t .
De waterdriakken t e g e n de deur z i j n a l l e g e r i c h t op de d r a a i i n g s a s en geven
dus.geen draaimoment op de deur. Ze z i j n dan ook met zeer g e r i n g e k r a c h t e n
t e d r a a i e n hoeveel w a t e r v e r s c h i l t u s s e n voor en a c h t e r de deur er ook i s ,
o f hoe s n e l h e t water ook door de s l u i s zou stromen.
De v e r t i k a l e aanslagen ( a f d i c h t i n g e n ) t e g e n e l k a a r en t e g e n de r a n d van de
deurkas z i j n n i e t m o e i l i j k t e k o n s t r u e r e n .
Minder eenvoudig i s de onderaanslag. I n Zweden h e e f t men de onderaanslag
a a n v a n k e l i j k o p g e l o s t door onder de c y l i n d e r v o r m i g e deur een naar v o r e n
i e t s oplopende z o o l t e maken, d i e a l s de deur d i c h t kwam j u i s t a f s l o o t op
een i e t s oplopende c i r k e l v o r m i g e r a i l b e v e s t i g d op de sluisbodem.
Deze k o n s t r u k t i e h e e f t n i e t voldaan omdat een d e r g e l i j k e wigvormige a f s l u i
-t i n g er mees-tal a a n l e i d i n g -t o e i s , da-t de d e l e n d i e -t e n o p z i c h -t e van e l k a a r
moeten bewegen z i c h op e l k a a r vastwiggen.
Men h e e f t de r a i l v e r w i j d e r d en de l e k s p l e e t geaksepteerd ( d a t kon daar
om-dat er voldoende wateraanvoer was).
B i j de Franse s l u i z e n h e e f t men de c i r k e l v o r m i g e onderrand van de deur l a t e n
d r a a i e n l a n g s een e r v o o r l i g g e n d e c i r k e l v o r m i g e d o r p e l . Op de deur, voor de
d o r p e l i s een rubberband aangebracht, d i e met l u c h t d r u k kan worden
opgebla-zen. A l s de deur moet d r a a i e n l a a t men de l u c h t e r u i t ; de w a t e r d r u k p e r s t
dan de band p l a t en de deur i s v r i j van de drempel. A l s de deur i s g e s l o t e n
l a a t men de druk weer t o e ; de band wordt opgeblazen en vormt een p r a c h t i g e
a f d i c h t i n g t e g e n de drempel.
I n F r a n k r i j k z i j n deze sektordeiu:-en ook toegepast voor s c h u t s l u i z e n .
Als men nu deuren h e e f t , d i e h e e l g e m a k k e l i j k z i j n t e bewegen t e r w i j l er
w a t e r v e r s c h i l aan beide z i j d e n van de deur i s , dan i s h e t a a n t r e k k e l i j k om
a l l e soesah van o m l o o p r i o l e n o f schuiven i n de de-ur, n o d i g om de s c h u t k o l k
op p e i l t e houden, achterwege t e l a t e n en d i t op p e i l ' b r e n g e n van de
schut-k o l schut-k t e doen door de deuren v o o r z i c h t i g een b e e t j e t e openen.
Dat h e e f t men met de s e k t o r d e u r e n geprobeerd, maar h e t e f f e k t was, dat de
schepen i n de s c h u t k o l k n i e t r u s t i g l a g e n . De smalle f e l l e stroom w a t e r ,
die door de s p l e e t van de even geopende deuren naar binnen spoot gaf a a n l e i
-d i n g t o t s t e r k e woelingen en stromingen i n -de s c h u t k o l k .
Men h e e f t daarop een ander model gegeven aan deze s e k t o r d e u r e n ( f i g u u r 18b).
De onderste h a l v e meter van de deur i s gebleven z o a l a h i j was, maar
daar-boven i s de c y l i n d e r w a n d vervangen door een ongeveer 1 m v e r d e r binnenwaarts
gelegen c y l i n d e r w a n d , d i e aan de v e r t i k a l e z i j r a n d e n weer op de
oorspronke-l i j k e z i j r a n d e n a a n s oorspronke-l u i t .
Als twee d e r g e l i j k e deuren een w e i n i g opengedraaid worden i s de
middenope-n i middenope-n g middenope-nog maar h e e l smal, maar b i j de z i j aamiddenope-nslagemiddenope-n tegemiddenope-n de r a middenope-n d vamiddenope-n de
deur-N-1T
kassen o n t s t a a t d i r e k t een v e e l g r o t e r e opening.
Het water stroomt nu naar de s c h u t k o l k door de k l e i n e middenspleet en de
heide g r o t e z i j s p l e t e n .
Het water dat door d i e z i j s p l e t e n komt h e e f t de g r o t e deurkassen a l s woelkom
en t r e e d t h e e l r u s t i g en g e l i j k m a t i g de k o l k i n .
Gebleken i s , dat men zeer g r o t e hoeveelheden water op deze w i j z e i n zeer
k o r t e t i j d i n de k o l k kan t o e l a t e n t e r w i j l de schepen t o c h b i j z o n d e r r u s t i g
b l i j v e n l i g g e n maar met o p v a l l e n d e s n e l h e i d v e r t i k a a l omhoog komen, r e s p .
omlaag zakken.
Als nadeel van de s e k t o r d e u r i n deze u i t v o e r i n g moet e c h t e r genoemd worden
de s t e r k e w i s s e l i n g i n v e r t i k a l e w a t e r b e l a s t i n g , d i e op de deur wordt u i t
-geoefend doordat de deur e i g e n l i j k een v o o r u i t s t e k e n d e t e e n h e e f t waarop
de rubberband z i t , d i e langs de c i r k e l v o r m i g e drempel d r a a i t .
A l s de t e e n b i j v o o r b e e l d 1 m v o o r u i t s t e e k t en de ( t e r u g l i g g e n d e ) c y l i n d e r
-wand i s h o r i z o n t a a l l a n g s de -wand gemeten 10 m l a n g , dan i s het v e r s c h i l i n
v e r t i k a l e b e l a s t i n g op de deur b i j een v e r s c h i l t u s s e n hoog en l a a g water
van 3 m : 1 s 1 0 3 € 3 H t O = 300 kN
En 300 kN w i s s e l b e l a s t i n g i s n o g a l wat voor de h a n g k o n s t r u k t i e en de d r a a i
-punten.
Het i n g e n i e u r s t e a m , dat i n t u s s e n b e l a s t was met h e t ontwerpen van de k e e r
-s l u i -s voor Z i e r i k z e e overwoog dat h e t m i -s -s c h i e n w e l aan t e b e v e l e n zou z i j n
om d e r g e l i j k e deuren i n Z i e r i k z e e t o e t e passen en ook dat h e t g e l i j k m a t i g
wegstromen van door de deur gekeerd water van v o o r d e e l zou z i j n a l s w e l l i c h t
o o i t b i j u i t v o e r i n g van h e t A-plan de k e e r s l u i s zou moeten worden u i t g e b r e i d
t o t een s c h u t s l u i s ( i n d e r d a a d wordt dat momenteel e r n s t i g overwogen).
Er was dus g r o t e aandacht voor deze vervormde s e k t o r d e u r e n en v i a de v o l g e n
-de r e d e n e r i n g werd een gloednieuw i d e e geboren. De r e d e n e r i n g was -deze:
Het i d e e , h e t p r i n c i p e , v a n de s e k t o r d e u r i s een deur i n de vorm van een
cy-l i n d e r m a n t e cy-l opdat a cy-l cy-l e waterdrukken op de deur naar het d r a a i p u n t z u cy-l cy-l e n
z i j n g e r i c h t en dus door h e t water geen draaimoment op de deur wordt u i t g e
-oefend.
Als nu e c h t e r het p r i n c i p e van de c y l i n d e r m a n t e l a l verregaand de h a l s i s
omgedraaid door de deur t e vervormen t o t een r u i m t e v l a k bestaande u i t een
c y l i n d e r v o r m i g e v o e t en een opbouw van een c y l i n d e r met k l e i n e r s t r a a l
g e l i j k v o r m i g op de o o r s p r o n k e l i j k e z i j k a n t e n a£(,ngesloten, kan men dan n i e t
een eenvoudiger k o n s t r u k t i e bedenken, d i e n a u w e l i j k s v e r d e r van h e t p r i n c i p e
a f w i j k t , maar eenvoudiger t e k o n s t r u e r e n i s ?
Met name: kan men deze h e l e i n h o r i z o n t a l e en v e r t i k a l e r i c h t i n g gebogen
deur n i e t vervangen door een v l a k k e p l a a t ?
N-18
