BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN 13 - Betonplaza · 2019. 6. 5. · Daar waar vroeger bruggen of viaducten...

Nederland is een waterrijk en dichtbevolkt land, zodat bruggen en viaductenbehoren tot de gebruikelijke infrastructuur. Met de toenemende mobiliteit doorhet nog steeds groeiende woon-werkverkeer, de doorvoerfunctie, de hoge economische activiteiten en het steeds doorgroeiend autobezit is de behoeftede infrastructuur aan te passen aan de vraag groot, maar de beschikbare ruimteen ook de bouwbudgetten zijn daarvoor te krap. Daar waar vroeger bruggen of viaducten eenvoudig in het landschap kondenworden ingepast en een eenvoudige kruising prioriteit kreeg, is die prioriteitnu vervallen. Bruggen en viaducten worden ingepast in de overgeblevenbeschikbare ruimte. En het is verbazend te constateren dat de oplossingendaarvoor steeds weer worden gevonden. Scheve kruisingen, veelhoekig ofrond tracé, afgesnoten vorm van de doorsnede, kleine constructiehoogten, hetblijkt mogelijk prefab-beton oplossingen aan te dragen bij steeds grotere over-spanningen. Prefab beton is veelvuldig toegepast vanwege de mogelijkheden, de hogebouwsnelheid, de duurzaamheid en de (integrale) kosten per m2 dekconstructie.Zowel de steeds hogere betonsterkteklasse die kan worden toegepast, als de moderne reken- en voorspantechnieken maken het mogelijk om deoverspanningen te vergroten totdat de maximale voorspancapaciteit of deinterne hijscapaciteit is bereikt. Het materiaalgebruik per m2 brugdek neemtnog steeds relatief af. Voorspannen is nu mogelijk tot 1500 ton en 2000 ton per ligger. Het maximale hijs vermogen in de fabriek en op het tasterrein is 120 ton en zelfs op één locatie al meer dan 200 ton. De elementen moetenevenwel transporteerbaar blijven, zodat de te volgen route naar de bouwplaatsof transport over het water steeds moeten worden afgewogen. De montage- en stortwerkzaamheden op de bouwplaats worden in de huidigeontwerpen en systemen geminimaliseerd. De toepassing van kokerliggers inallerlei vormen en doorsneden is sterk gegroeid sinds de introductie op demarkt, in het midden van de jaren ’80. De toepassing van Zelfverdichtend Beton (ZVB) vereenvoudigt de fabricagevan kokers, terwijl tevens de visuele kwaliteit toeneemt. Gezien de ontwikkelingenvan de afgelopen vijftien jaar is er nog lang geen eind aan de ontwikkelinggekomen. Nederland is op het gebied van prefab-betonbruggen en -viaductenwereldwijd gezien zeer vooraanstaand.

Auteur: ing. S.J de Boer, Ballast Nedam Engineering te Utrecht. Tot begin 2002werkzaam bij Haitsma Prefab Beton te Maarssen.

13 BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN

Inhoudsopgave

13.1 Prefab brugliggersystemen ................................................................................................313.2 Transport.......................................................................................................................................913.3 Montage......................................................................................................................................1013.4 Montagestabiliteit..................................................................................................................12

Bijlagen ......................................................................................................................................................15I Brücken und Viadukte aus Fertigteilen in den Niederlanden - Betonwerk

und FertigteilTechnik, 1994 nr. 5II Grote gebogen prefab kokerliggers voor de Beneluxlijn - Cement,

1999 nr. 5III Vrijheid in vormgeving - Cement, 1999 nr. 5IV Polyester bekisting voor bruggen Leidschenveen - Cement, 2000 nr. 3V Vorm en functie hand in hand - Cement, 2001 nr. 4

1

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENP R E F A B B E T O N

BFBN - Bouwen in Prefab Beton

Literatuurlijst

[13.1] VBB 1992 - Voorschriften Betonnen Bruggen 1992 - Uitgave NederlandsNormalisatie Instituut te Delft.

[13.2] NEN 6702 - TGB Algemeen - Belastingen - Uitgave NederlandsNormalisatie Instituut te Delft.

2

BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN P R E F A B B E T O N


13

13.1 PREFAB BRUGLIGGERSYSTEMEN

De fabrikanten van prefab brugliggers in Nederland hebben ieder een pakketaan standaardliggers dat in grote lijnen universeel is. De exacte profieldoor-sneden verschillen van elkaar, maar het principe van de oplossingen komt ingrote lijnen overeen.Als eerste worden de standaard liggers behandeld voor hun specifieke toepassingsgebied met de bijbehorende overspanningen.

Plaatliggers

Dit type brug wordt vaak voor lagere belastingsklassen, klasse 45 en 30, toegepast. Plaatliggerbruggen bestaan uit voorgespannen platen welke in het werk van een gewapende druklaag worden voorzien. De platen worden inde lengterichting voorgespannen. In dwarsrichting wordt een wapening van FeB 500 aangebracht.Nadat de prefab platen op de landhoofden zijn opgelegd, wordt een dwars -wapening over de platen aangebracht. Deze wapening bestaat uit een dubbelnet voor het opnemen van zowel negatieve als positieve momenten en dwars-krachten. De druklaag kan worden gestort zonder dat de platen verder worden ondersteund. De dikte van de druklaag bedraagt meestal 150 tot 200 mm, watneerkomt op een massa van 3,75 tot 5,0 kN/m2. Het storten van de druklaag isdus een belangrijk belastingsstadium voor de platen. De spanningen tengevolge van deze belasting blijven gedurende de gehele levensduur van debrug bestaan. Op deze wijze ontstaat een dekconstructie met verschillendestijfheden in de overspanningsrichting en de dwarsrichting. In langsrichting is het dek door de voorspanning in de fabrieksfase ongescheurd. In dwarsrich-ting is het dek gewapend, waardoor met een lagere, gescheurde, stijfheidmoet worden gerekend. Plaatliggerbruggen worden tot een overspanning van circa 8,0 m toegepast.Het dek kan zowel statisch bepaald als statisch onbepaald worden toegepast.Bij een statisch onbepaalde uitvoering wordt ter plaatse van het steunpunt tussen de platen een voeg van circa 100 mm gehouden. Deze wordt tezamenmet de druklaag aangestort. Hierdoor ontstaat een doorgaande constructiewaarmee door het aanbrengen van steunpunts wapening negatieve momentenkunnen worden opgenomen.

Volstortliggers

De verschillende fabrikanten hebben ieder eigen profielen die qua vorm niet al te veel verschillen. Het systeem komt in grote lijnen overeen met de plaat-liggerbruggen. Het verschil zit in de capaciteit van de ligger om ook bij eengrotere overspanning het stortgewicht te kunnen dragen zonder dat hierdooreen groot deel van de draagcapaciteit van de brug wordt weggenomen.Het profiel bestaat uit een omgekeerde T-ligger. De liggers worden naast elkaar gelegd. Door sparingen in de ribben wordt onderwapening gestoken. De bovenwapening wordt over de liggers heen aangebracht.Vervolgens wordt de ruimte tussen de ribben van de T's volgestort tot circa 80 mm boven de ligger. Hierdoor ontstaat een monoliete plaatbrug.De eigenschappen van de plaat zijn in de overspanningsrichting en dwars -richting verschillend. In langsrichting blijft de brug zich gedragen als een voorgespannen plaat. In dwarsrichting onstaat een gewapende plaat met eenconstructiehoogte die gelijk is aan de totale plaatdikte minus circa 120 mm. Dit is de dikte van de onderflens van de liggers. De naad tussen de onder -flenzen van de liggers wordt niet gevuld.Volstortliggers kunnen tot een overspanning van circa 16,0 m worden toegepast. Ze kunnen zowel statisch bepaald als statisch onbepaald wordenuitgevoerd, zie bijlage I, pag. 19.

3

BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENP R E F A B B E T O N


13

T- liggers

De T-liggers worden naast elkaar gelegd en in het werk van een druklaag voorzien. Hierdoor ontstaat een dekconstructie. In het algemeen worden T-liggers toegepast voor bruggen met een lagere verkeersklasse en waar debeschikbare constructiehoogte groot is. Tevens worden ze gebruikt als rand -liggers bij een T-ligger dek. T-liggerdekken zijn niet geschikt voor statischonbepaalde uitvoering. Ter plaatse van de oplegging worden de liggers vaakgekoppeld door een in het werk gestorte dwarsdrager. In de montagefase en tijdens het storten van de druklaag dient de stabiliteit van de liggersgewaarborgd te worden. Omdat de liggers op de relatief smalle onderzijdeworden gesteld zijn ze gevoelig voor kantelen. T-liggers zijn niet erg geschikt voor het opnemen van aanrijdbelastingen.Volgens de Voorschriften Betonnen Bruggen (VBB) [13.1] moeten bruggen enviaducten die over een weg passeren, worden gecontroleerd voor het bijzondere belastingsgeval aanrijding. Voor autosnelwegen dient te worden gerekend met een aanrijdbelasting van 2000 kN met een belastingsfactor van � = 1,0.Omdat de onderflenzen van T-ligger bruggen niet onderling zijn gekoppeldmoet de aanrijdbelasting door één liggerlijf naar de bovenflens worden over-gedragen. Dit is voor deze grote belasting vrijwel onmogelijk of gaat gepaardmet zeer zware beugelwapening in het lijf van de liggers. De toepassing is dusgeschikt voor plaatsen waar geen gevaar voor aanrijding aanwezig is.

Omgekeerde T-liggers

Omgekeerde T-liggers worden op dezelfde wijze gelegd en van een druklaagvoorzien als T-liggers. Met dit verschil dat een bekisting tussen de liggerlijvenmoet worden aangebracht. Bij een gesloten onderzijde van het dek wordtmeestal een verloren houten bekisting gebruikt. Bij liggerafstanden groter dan de onderbreedte van de liggers wordt een betonnen bekistingsplaatvloertoegepast waarvan de wapening ook in het definitieve stadium wordt benut.Dit type ligger is de meest economische oplossing voor brugdekken met overspanningen tussen 16,0 en 35,0 m met voldoende constructiehoogte.

De beschikbare constructiehoogte wordt door de opdrachtgever vastgesteld. In veel gevallen moet een brug of nog vaker een viaduct van verhoogde opritten worden voorzien om een vrije kruising te kunnen maken. De hoogte van de opritten wordt zo veel mogelijk beperkt teneinde een economisch optimaal ontwerp te verkrijgen. Dit kan leiden tot het verlaten van de meest economische keuze voor de dekconstructie waarbij omgekeerdeT's worden vervangen door kokerliggers, met hun lagere constructiehoogte.Dit type ligger kan eenvoudig geschikt worden gemaakt voor het opnemenvan aanrijdbelastingen. De voegen tussen de onderflenzen van de liggers worden gevuld met mortel zodat een volledige schijf over het gehele opper-vlak van de brug wordt gevormd. Deze schijf kan de aanrijdbelasting die in het midden van de liggers aangrijpt over alle oplegblokken verdelen.

Ter plaatse van de opleggingen worden de omgekeerde T-liggers voorzien vandwarsdragers. Door de dwarsdragers wordt een wapening aangebracht welkeals een ophangwapening kan dienen voor het verdelen van de horizontaleaanrijdkracht over de oplegblokken (zie fig. 13.001). Doordat de bouw van hetbrugdek in twee fasen plaatsheeft, dient men dit in de berekening te betrekken.Leeftijds- en betonsterkteklasseverschillen tussen de liggers en het latergestorte dek leiden tevens tot inwendige spanningen ten gevolge van krimpen kruip.

4



13

Kokerliggers

Kokerliggers vormen in het werk een volledig dek uit prefab beton. De liggersbehoeven dus geen stortbelasting van een druklaag te dragen in de bouwfase.Hierdoor kan de volledige capaciteit van de liggers worden aangewend voor het dragen van de veranderlijke belasting. Dit resulteert in een kleine constructiehoogte. De holle ruimte in de ligger wordt verkregen door toepassingvan een poly styreen kern of door de ligger in twee fasen te storten. In het laatste geval wordt eerst een U-vormige doorsnede geproduceerd. Zodra dezevol doende is verhard (na circa 3 uur) wordt het dek op een verloren bekistinggestort. Het uiteinde van de kokerliggers is massief over een lengte van circa 1,0 m.

Er worden in principe twee types dwarsverbinding toegepast om de liggers tot een dek samen te stellen:• Kokers met gewapende voeg

Hierbij worden de liggers voorzien van zijdelings uitstekende wapening uit de bovenflens. De liggers worden naast elkaar geplaatst en de voeg wordt in het werk gestort.

• In dwarsrichting voorgespannenDe dwarsverbinding van de liggers bestaat hier uit voorspanning. De voorspanning wordt door sparingen gevoerd die in het dek van de ligger zijn opgenomen. De voeg tussen de liggers wordt aangegoten met eenkrimparme mortel.

Horizontaal gebogen kokers

Horizontaal gebogen kokers zijn in 1996 als eerste in Nederland geïntroduceerd.Voor kunstwerken die in een bocht liggen werden tot dan rechte liggers toegepast. Vooral bij kleinere bochtstralen ontstaat naast de randliggers een sterkin breedte verlopende uitstekende ‘flap’. Esthetisch is dit een minder fraaieoplossing. Voor dit soort viaducten is een gebogen kokerligger ontworpen. Tot nu toe is de kleinst toegepaste boogstraal 100 m. De breedte van de koker-ligger is mede daardoor bepaald. Het zwaartepunt van de ligger moet binnenhet oplegvlak zijn gelegen, anders is er geen stabiele oplegging! Naarmate destraal kleiner wordt, zal de kokerligger breder worden of de overspanning worden beperkt. De liggers worden in het werk dwars voorgespannen zoals bijde meeste normale kokerdekken het geval is.

De productietechniek van dit soort liggers is zeer gecompliceerd. De voorspan-strengen moeten zo dicht mogelijk de as van de ligger volgen. De strengenworden via frames horizontaal afgebogen. Hierdoor volgen de strengen eengeknikte lijn. De afwijking van de geknikte lijn van de strengen ten opzichtevan de zwaartelijn van het profiel geeft dwarsmomenten in de ligger. Indiendeze excentriciteit wordt beperkt tot circa 15 mm zijn de dwarsmomenten verwaarloosbaar. Gebogen kokers worden meestal in een breedte van 1500 mm geproduceerd.Dit heeft als voordeel dat de ligger ook bij een kleine straal niet kantelt tengevolge van zijn eigengewicht en zonder verankering kan worden geplaatst.

5



Speciaaloplossingen

Voegloos dwars voorgespannen liggers (contactliggers)Dit is een massieve rechthoekige ligger die dwars wordt voorgespannen. Er wordt geen voeg tussen de liggers toegepast. Om een goede pasvorm teverkrijgen worden de liggers gecontramald door een reeds geproduceerde ligger als randbekisting voor de volgende ligger te gebruiken.

Horizontaal gebogen hoofdkokers met ingehangen dekDit type constructie (foto’s 13.001 en 13.002) is bijvoorbeeld toegepast bij deBeneluxlijn voor de Metro te Rotterdam. De constructie bestaat uit twee zwarekokerliggers aan de buitenzijde van het dek. In het werk wordt op het niveauvan de onderzijde van de liggers een dekconstructie gestort. Hiervoor wordenstekken in de randliggers opgenomen. Hierdoor ontstaat een constructie meteen laaggelegen rijvloer en dus een kleine effectieve constructiehoogte.

Foto 13.001: Gebogen kokerligger

6



13

Foto 13.002: Montage gebogen kokerdek

In hoogte verlopende dwarsdoorsnedeIn het kader van steeds meer vrijheid in de vormgeving van prefab dekken iseen kokerdek ontwikkeld met een verlopende hoogte in dwarsrichting van hetdek (foto’s 13.003 t.m. 13.005). De onderzijde van het dek is langs de randenafgeschuind of de totale onderzijde is in dwarsrichting afgerond. Hierdoor ontstaat een groot aantal unieke liggers. De ombouwsnelheid van de bekistingis hier van groot belang om toch een dagcyclus in de productie te kunnenhandhaven.

Foto 13.003: Montage vleugelbrug met tijdelijke ondersteuning randligger

7



Foto 13.004: Vleugelbrug met tijdelijke ondersteuning randligger

Foto 13.005: Landhoofd met oplegging vleugelbrug

Getoogde liggersVoor kleinere bruggen in uitbreidingsplannen worden steeds vaker getoogdedekken ontworpen (foto 13.006). Er bestaan enkele concepten van getoogdeliggers in rechthoekige en U-vormige doorsnede voor overspanningen totcirca 16,0 m.

8



13

Foto 13.006: Voorgespannen boogbrug uit U-liggers met in het werk gestorte druklaag

13.2 TRANSPORT

Transport van prefab-betonelementen geschiedt in Nederland hoofdzakelijkper as. In enkele gevallen waar brugliggers boven water moeten wordengemonteerd wordt over het water getransporteerd. Dit is tevens afhankelijkvan de bereikbaarheid van de bouwplaats per as en van de ligging van de productielocatie ten opzichte van vaarwegen.

Bruggen

Tot een gewicht van 300 kN kunnen de liggers met normaal transport over deweg worden vervoerd. Er wordt veelal gebruikgemaakt van uitschuifbarevrachtauto's. Boven de 300 kN wordt gebruikgemaakt van losse dollystellen.Dollystellen zijn wielstellen waarvan het achterste stel niet mechanisch aan het voorste is gekoppeld. Op het achterste stel moet een aparte bestuurdermeerijden of er moet besturing plaatsvinden via een geavanceerde computer-regeling. Hierbij is altijd politiebegeleiding noodzakelijk.Het aantal beschikbare wielstellen in Nederland is beperkt zodat er vaak meerdere malen met dezelfde stellen heen en weer gereden moet worden.Hiermee moet in de planning rekening worden gehouden speciaal ten aanzienvan eventuele wegafsluitingen.

Voor het transport van elementen geldt in grote lijnen:• de maximale belading van een vrachtauto bedraagt in Nederland 300 kN;• de grootste breedte die zonder bijzondere maatregelen over de weg kan

worden getransporteerd bedraagt 3,5 m. De meeste vervoerders hebben hiervoor een doorlopende ontheffing;

• de grootste hoogte bedraagt 4,20 m;• de lengte is in principe onbeperkt. De in de utiliteitsbouw gebruikte elementen

hebben een lengte van minder dan 10,0 m en kunnen op normale standaardtrailers worden vervoerd. Prefab-betonpalen worden tot lengtes van circa30,0 m op uitschuifbare wagens vervoerd.

9



13.3 MONTAGE

De montage dient altijd zeer gedetailleerd te worden gepland met alle betrokken partijen. Een vast aantal items moet altijd worden onderzocht:• planning (montage planning);• veiligheid;• tooggegevens van de liggers;• beschikbare montage uren;• bereikbaarheid bouwplaats;• draagkracht van de ondergrond;• elementgewicht;• uiterste reikwijdte van kraan;• droge of ‘natte’ verbindingen;• benodigde losse materialen;• stabiliteit in montagestadium.

Er wordt altijd een montagehandboek opgesteld waarin het montagesysteemstapsgewijs wordt besproken en met name aandacht wordt besteed aan deveiligheidsmaatregelen.

Planning

De montage van de prefab-betonelementen maakt vaak een belangrijk deel uit van de totale bouw. In de fase dat de opdracht voor de levering van prefabonderdelen wordt afgesloten moet het tijdstip waarop de montage plaats zal vinden vastliggen. Ook de relatie met de andere onderdelen van de bouwzoals fundering en afbouw dient vast te liggen. Aan de hand van de beschikbarebouwtijd kan dan de benodigde inzet van montageploegen en zonodig kranenworden vastgesteld. Hierbij is het jaargetijde waarin moet worden gemonteerdvan invloed op de te verwachten montagesnelheid. In de montageplanningwordt zeer gedetailleerd, soms op elementniveau, aangegeven wanneer welkelement moet worden gemonteerd. De leverancier wordt door middel vanafroepschema's geïnformeerd over de juiste volgorde, leverdatum en het tijd-stip dat het element op de bouw moet worden aangevoerd.

Veiligheid

De veiligheidsvoorzieningen tijdens de montage hebben betrekking op mensen en materieel. Voor de veiligheid van de montagemedewerkers dienenzaken als randbeveiligingen rondom veiligheidslijnen te worden geregeld.Eventueel dienen verkeersmaatregelen te worden getroffen.Van het materieel dienen certificaten beschikbaar te zijn met betrekking tot devereiste keuringen.

Tooggegevens van de liggers

Aan de verschillen in opbuiging van twee naast elkaar gelegen liggers wordeneisen gesteld. Vaak is de eis dat het verschil niet groter mag zijn dan 1/1000van de overspanning. Door verschillen in de samenstelling van het beton,door variatie in de verhardingsomstandigheden en door de manier vanopslaan kunnen de togen van liggers soms sterk verschillen. Door de opleg-punten in de opslag te verschuiven kan de opbolling door voorspanning enigszins worden beïnvloed. Grote toogverschillen kunnen niet worden weggewerkt. Door de liggers met dezelfde lengte op toog bij elkaar te zoekenkunnen toogverschillen in de montage worden beperkt.Indien er toch verschillen optreden die de norm te boven gaan kan door hetaanbrengen van knevels in de voeg tussen twee liggers het verschil wordengenivelleerd tot een aanvaardbaar niveau, maar ook dat heeft zijn grenzen.

10



13

Beschikbare montage-uren

Afhankelijk van de plaats waar gemonteerd wordt kunnen de uren waarbinnenmag worden gemonteerd sterk variëren. In een stedelijke omgeving moetrekening worden gehouden met geluidoverlast waardoor de montage slechtstussen bepaalde uren mag worden uitgevoerd. In veel steden geldt op bepaaldeuren een verbod voor de toegang van zwaar verkeer. Bijvoorbeeld tussen 7.00 en 10.00 uur. Dit betekent dat het transport vaak al zeer vroeg in de ochtendop de bouwplaats aanwezig moet zijn om tijdig te kunnen starten. Bij het monteren van bruggen en viaducten over bestaande wegen moet hetverkeer gedurende enige tijd worden gestremd. Dit dient enige maanden vooraf te worden vastgelegd in overleg met de wegbeheerder. Op drukke trajecten zal men dikwijls slechts in de avonduren of in de weekeinden eenafsluiting kunnen krijgen.

Bereikbaarheid bouwplaats

De ruimte voor het manoeuvreren met vrachtcombinaties moet worden onder-zocht. Soms is de aanleg van een bouwweg naar het project noodzakelijk.Deze kan dan vaak ook worden gebruikt voor de opstelling van de kraan.De draagkracht van de ondergrond dient voldoende te zijn om de stempel-krachten van de kraan op te kunnen nemen. Hiertoe zijn vaak drukverdelendeschotten nodig.

Droge of ‘natte’ verbindingen

Bij bruggen spelen de onderlinge verbindingen van de liggers niet zo'n grote rol als in de utiliteitsbouw. De verbindingen bestaan in hoofdzaak uitaangegoten voegen al dan niet met dwarsvoorspanning of in het werk gestorte druklagen. Voor kleinere overspanningen bestaat het systeem van contactliggers. De liggers worden in het werk door middel van dwars -voorspanning tegen elkaar gespannen. Het is belangrijk dat de togen van de liggers onderling niet teveel afwijken.

Oplegblokken

Brugliggers worden in het algemeen opgelegd op rubber oplegblokken. Voor de kleinere overspanningen wordt gebruikgemaakt van ongewapendeoplegblokken of stroken. Bij langere liggers is voor de dimensionering van deblokken een combinatie van normaalkracht, rotatie en afschuiving maatgevend.In de VBB 1992 worden hiervoor dimensioneringsregels gegeven.De dimensionering bestaat in grote lijnen uit de controle van de door de verschillende belastingen opgeroepen schuifspanningen. De schuifspanningten gevolge van de rotatie van de liggereinden kan door toepassing vanschegstukken op de blokken worden opgeheven. Dit geldt uiteraard maar vooréén specifiek belastingsgeval. Aan de rubberdikte wordt een limiet gesteld.Om toch voldoende rubberdikte te krijgen voor het opnemen van hoek -verdraaiingen worden de rubberlagen tussen staalplaten aangebracht.

De opleggingen van de brugliggers moeten zodanig tijdig voor de montageworden geplaatst dat de verharding van een mortelopstorting of kunstharslaagvoldoende is uitgehard. Oplegblokken dienen altijd horizontaal te wordengesteld. Hierdoor wordt voorkomen dat er een constante horizontale kracht opde oplegging werkt in de vorm van een ontbondene van het eigen gewicht.De sterkte van de mortellaag onder het blok wordt bepaald door de optredendedrukspanningen op de oplegging. In veel gevallen wordt een hoge sterktegekozen omdat deze gepaard gaat met een snel verhardingstempo. Het blok kan dan binnen enkele dagen worden belast.

11



Stabiliteit in montagestadium

Tijdens de montage moeten de liggers tegen kantelen worden verzekerd. Dit betreft met name randliggers van omgekeerde T-dekken. Dit zijn L-vormigeliggers waarvan het zwaartepunt ver naar buiten kan liggen. In dat geval diensde ligger door middel van een schoorconstructie te worden gesteund.Omgekeerde T-liggers worden meestal op één oplegblok opgelegd. Tijdens het storten van de druklaag moeten de liggers tegen kantelen wordengezekerd.

Elementgewicht en uiterste reikwijdte van kraan

De kraancapaciteit dient zorgvuldig op de gewichten van de liggers te worden afgestemd. De plaats van de kraan tot de positie van de ligger is sterk bepalend voor de kraancapaciteit.In veel gevallen kan met één kraan worden volstaan. Soms wordt de liggerdoor één kraan opgepakt, verplaatst en door een tweede kraan mede aangepiktwaarna plaatsing in het werk volgt. Dit vereist een uitgebreide kennis van desituatie ter plaatse, de beschikbare kranen en ervaring.Het zal soms goedkoper zijn twee hydraulische kranen in te zetten dan ééngrote zware opbouwkraan.

13.4 MONTAGESTABILITEIT

Tijdens de montage van een gebouw moet op ieder moment de stabiliteit vande verschillende elementen en hun samenstellingen te worden gecontroleerd.In het algemeen zijn de belastingen waaraan een element wordt onderworpenin deze fase het eigengewicht van het element en windbelasting.

NEN 6702 [13.2] regelt de bouwfase door middel van:• de veiligheidsklasse. Bouwwerken worden tijdens de bouwfase ingedeeld in

veiligheidsklasse 1 (art. 5.1.1);• de belastingsfactoren. Hiervoor dienen de factoren behorend bij klasse 1 te

worden aangehouden; �g = 1,2 c.q. 0,9 en voor �q = 1,2;• de reductiefactor. De reductiefactor voor de extreme waarde van de

veranderlijke belasting is afhankelijk van de duur van de montagefase. In NEN 6702 wordt voor de montagefase van bouwwerken een referentie -periode ingevoerd van minimaal 1 jaar of gelijk aan de duur van de bouwfase. De reductiefactor bedraagt dan

� t = 1 + ((1-�) / 9 ) ln ( t / t50a )

� = de momentaanfactor volgens hoofdstuk 8t = de referentieperiode � 1 jaart 50a = 50 jaar.

De factor � t is met name van belang voor de windbelasting. Met � = 0,0 en een bouwfase van 1 jaar wordt de � t = 0,57.In sommige gevallen moet worden overwogen of het risico van reductie van de windbelasting aanvaardbaar is in relatie tot de mogelijke schade aanpersonen of zaken.

Voor de montage van prefab-betonconstructies kan in het algemeen met een tijdsduur van minder dan een jaar worden gerekend. Hierbij geldt eenreductiefactor van � t = 0,57.

12



13

Het eigengewicht van een element kan excentrisch aangrijpen ten opzichte van de ondersteuningen. Voorbeelden hiervan zijn:• horizontaal gekromde brugliggers;• niet-prismatische kolommen.

In deze gevallen dient een stabiliserend element te worden aangebracht.Voor gekromde liggers zijn dit bijvoorbeeld verankeringen aan het landhoofdwaarmee een inklemmingsmoment kan worden opgenomen.Voor een niet rechte kolom betekent dit in het algemeen dat de schoor -constructie die normaliter nodig is voor de windbelasting op de extrabelasting uit scheefstand moet worden berekend.

Foto 13.007: Ribcage-brug Vinexlocatie Leidschenveen

13



14



13

15

13


BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-IP R E F A B B E T O N BFT - NUMMER 5 - 1994

16 BFBN - Bouwen in Prefab Beton

13 BIJLAGE-I BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENBFT - NUMMER 5 - 1994 P R E F A B B E T O N

17

13





18

19BFBN - Bouwen in Prefab Beton


13



20



13



22



13

24

BIJLAGE-II BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 1999 - NUMMER 5 P R E F A B B E T O N


13

C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n g

B r u g g e n b o u w

cement 1999 538

De dwarsdoorsnede van het via-duct is opgebouwd uit twee pre-fab kokerliggers, waartussen terplaatse een cassettevloer isgestort voor de twee sporen. Deliggers voor de standaardveldenzijn 1,65m hoog, met onderzijdeligger gelijk aan onderzijde vloer. De afmetingen van de liggersvoor de vijf afwijkende velden

zijn samengevat in tabel 1, debreedte bedraagt 1,18 m.

Vanwege functionele eisen ligtbij de hoge liggers de vloer ophalve liggerhoogte (fig. 2). Voorde verbinding van de vloer metde liggers is een sponning in deligger voorzien, waarin ook eenverticale vertanding aanwezig is.

Deze dubbele vertanding dientvoor opname van dwars- en langs-schuifkrachten. Voor het door-koppelen van de vloerwapeningzijn in de liggers twee rijen kop-pelankers met schroefverbindingingestort.

O nt werp l igger s

D w a r s d o o r s n e d e

In het bestek zijn de uitwendigeafmetingen van de liggers en hetviaduct vastgelegd. Het detailont-werp omvat het bepalen van deinwendige holle ruimte, de voor-spanning en de wapening.Figuur 3 toont de dwarsdoorsne-de van de 3 m hoge ligger. Deholle ruimte wordt gevormd doorpolystyreen blokken die wordenonderbroken door betonnenschijven ter plaatse van dedwangschotten. Het liggereindeis vanwege de inleiding van devoorspankrachten en de grotehoeveelheid wapening, massiefuitgevoerd over een lengte gelijkaan de liggerhoogte.Het verschil in lijfdikte is eengevolg van de benodigde ruimtevoor de koppelankers voor devloer en het aansluitmomentervan op het binnenste lijf.

De drukzone wordt alleen ge-vormd door de bovenflenzen vanbeide liggers. Om een zo grootmogelijke hefboomsarm te krij-gen is de bovenflens zo dikgemaakt, dat deze in de uiterstegrenstoestand juist geheel onder

Grote gebogen prefab koker-liggers voor de Beneluxlijnir. F.C.J. Schuitemaker, Ballast Nedam Engineering

Het Rotterdamse metronet wordt uitgebreid met de Beneluxlijn, een nieuwtracé van circa 11 km. Een groot gedeelte van deze lijn is uitgevoerd als via-duct, bestaande uit vrij opgelegde overspanningen van circa 30 m. De hori-zontale krommingen in het spoortracé worden doorgezet in de overspannin-gen. Ter plaatse van de kruisingen met de Tjalklaan en de Horvathweg inSchiedam buigt de lijn sterk af. De combinatie van twee kruisingen én eengrote kromming heeft geleid tot vijf afwijkende velden met veel grotere over-spanningen en krommingen dan het standaardveld (fig. 1).Dit artikel gaat in op het ontwerp en de uitvoering van de tien prefab liggersdie bij deze vijf velden worden toegepast.

veld lengte hoogte kromte- massa pijl excentriciteit

straal kromming zwaartelijn t.o.v.

(m) (m) (m) (ton) (m) oplegging (eopl)

(m)

16 44,6 2,45 250 243 0,99 0,58

17 50,6 3,00 250 340 1,28 0,74

18 43,6 2,45 250 238 0,95 0,55

19 43,5 2,45 265 236 0,89 0,52

20 43,3 2,45 425 235 0,55 0,31

Tabel 1 | Kenmerken liggers

(buitenbocht)

1 | Situatie vijf afwijkende

velden

25

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-IIP R E F A B B E T O N CEMENT - 1999 - NUMMER 5



B r uggenbouw

cement 1999 5 39

druk staat. Een dunnere boven-flens is weliswaar gunstig voorhet eigen gewicht, maar verkleintde inwendige hefboomsarmdoordat de minder effectieve lij-ven dan een deel van de drukzo-ne gaan vormen.De drukspanning in de boven-flens bleek kritisch te zijn voorhet ontwerp: niet alleen in deuiterste grenstoestand, maar ookbij de controle op vermoeiing. In

een vroeg stadium is daarom albesloten om, in afwijking van hetbestek, niet B 55maar B 65 toe tepassen.

V o o r s p a n n i n g

Voor- of nagerekt voorspanstaalBij prefab liggers wordt in princi-pe alleen voorgerekt voorspan-staal toegepast. Vanwege het ont-kistingstijdstip en/of de span-bankcapaciteit kan echter ookworden gekozen voor een combi-natie van beide systemen. Demaximaal benodigde voorspan-ning bedraagt 31 000 kN, terwijlde spanbankcapaciteit op hetproductieterrein te Kats 27 500kN is. Voor de grootste liggers is daar-om een combinatie van 115 voor-

gerekte strengen ø15,7 mm en 2nagerekte kabels 19-ø15,7 toege-past. Het aantal voorgerektestrengen voor de overige liggersvarieert van 100 tot 126.

Verticaal verloop strengenTraditioneel ligt de voorspan-ning in het veldmidden zo laagmogelijk en wordt een aantalstrengen opgebogen om de aan-vangsdruk- en trekspanningenter plaatse van het liggereinde tebeperken. Bij deze liggers is ditprincipe ook toegepast; er zijndrie groepen strengen te onder-scheiden (fig. 4): een horizontalegroep, een groep die wordt opge-bogen tot de onderzijde van deonderste rij koppelankers en eengroep die achter de koppelankerslangs wordt opgebogen tot in detand. Het aantal opgebogenstrengen wordt sterk beperktdoor de koppelankers en degesloten beugel van de onder-flens. Hierdoor ligt het voorspan-zwaartepunt aan het liggereindeeigenlijk te laag en worden erstrengen onthecht om het effec-tieve zwaartepunt te verhogen.

Horizontaal verloop strengenBij horizontaal gekromde liggersdienen de strengen ook in hori-zontale richting afgebogen teworden, opdat de afwijking tus-sen het rechte voorspanverloopen het gekromde liggerverloopaanvaardbaar blijft. Het aantalhorizontale afbuigpunten hangtaf van diverse factoren.Hoe groter de h.o.h.-afstand tus-sen de afbuigpunten, des te gro-ter de excentriciteit van de voor-spanning ten opzichte van hethorizontale zwaartepunt van dedoorsnede. Dit leidt tot onge-

wenste buiging om de verticaleas. Daarnaast leiden grote h.o.h.-afstanden ook tot een reductievan de effectieve breedte waar-binnen de strengen kunnen wor-den aangebracht, omdat zowelter plaatse van het afbuigpunt alsmidden tussen twee afbuigpun-ten aan de dekkingseis moetworden voldaan. Daarentegenbrengt elk afbuigpunt extra werk-zaamheden en materiaalgebruikmet zich mee, zodat vanuit deproductie het aantal afbuigpun-ten zo gering mogelijk dient tezijn.De toegepaste h.o.h.-afstand van6 m leidt bij de minimale krom-testraal van 250 m tot een hori-zontale afwijking van 18mm tus-

2 | Aanzicht ligger (zonder

tussenvloer) en dwarsdoor-

snede viaduct veld 17

3 | Dwarsdoorsnede 3 m

hoge ligger (links)

4 | Voorgerekte voorspan-

ning in 3 m hoge ligger

26



13


B r uggenbouw

cement 1999 540

sen het gekromde betonvlak ende rechte voorspanstreng. Deexcentriciteit van de voorspan-ning varieert tussen circa +10mm en -10 mm. Het gatenpa-troon in de dwangschotten is zouitgekiend, dat het zwaartepuntvan de voorspanning als het wareom de zwaartelijn van de ligger‘slingert’.

Belasting door voorspanning Bij rechte liggers met alleen verticaal opgebogen strengenbestaat de voorspanbelasting uittwee kopmomenten MP en verti-cale opwaartse krachten Pv terplaatse van de opbuigingen. Bijgekromde liggers treden daar-naast ook nog horizontaleafbuigkrachten Ph op (fig.4). Omdat deze krachten een excen-triciteit ev,afb hebben, oefenen zijdiscrete torsiemomenten uit opde ligger ter grootte vanMT;P,afb = Phev,afb.De situatie tussen de afbuigpun-ten wordt toegelicht met eendoorsnede loodrecht op de lig-geras. De doorsneden strengenmaken in het horizontale vlakeen hoek � =/ 90° met het door-snedevlak. De voorspankracht

kan dus, afgezien van een even-tuele verticale component, wor-den ontbonden in een loodrechtenormaalkracht P en een in hetvlak liggende horizontale krachtP//

. Deze laatste leidt, mits destreng een verticale excentriciteitev heeft, tot een torsiemomentMT;P = P//ev

.

Het torsiemomentenverloop overde liggerlengte krijgt zo de vormvan een zaagtand.Bij deze hoge liggers blijkendeze torsiemomenten, maximaal300 kNm, van dezelfde orde vangrootte te zijn als bijvoorbeeld detorsiemomenten door de metro-treinen, maximaal 540 kNm, enzijn derhalve niet verwaarloos-baar.

Bij gekromde nagerekte voor-spankabels ontstaan geen torsie-momenten. Bij een snede lood-recht op de liggeras is er nunamelijk geen ontbondene ín hetdoorsneden vlak en is er dus ookgeen torsiemoment.

S t a b i l i t e i t v a n d e l i g g e r s

De grootste bijzonderheid vandeze liggers is de grote krom-ming: het zwaartepunt van detwee grootste liggers valt zelfsbuiten de liggerdoorsnede (zietabel 1). Voor de overige liggersligt het zwaartepunt weliswaar(net) binnen de doorsnede, maarhet benodigde oplegvlak zou erwel buiten komen. Zonder hulp-constructies vallen de liggers danook om. Dit heeft grote conse-quenties voor de uitvoering bijopslag, transport, montage enstorten van de tussenvloer.

Enkele ligger in opslag, transporten montageDe stabiliteit van de ligger isalleen gewaarborgd indien beideuiteinden worden ingeklemd omde liggeras (fig. 5). De groottevan het benodigde torsie-inklem-mingsmoment, voor de grootsteligger circa 1300 kNm, is afhan-kelijk van de verticale oplegreac-tie 1/2G en de excentriciteit vande zwaartelijn eopl ten opzichte

van hart ligger (zie tabel 1) bij hetoplegpunt:MT;opl = 1/2Geopl

.

In de verschillende stadia vanhijsen, opslag, transport en mon-tage wordt gebruikgemaakt vandiverse stalen hulpconstructiesom de massieve liggereinden.Het inklemmingsmoment be-staat in deze frames meestal uittwee bijdragen:MT;opl = MT;1 + MT;2 bestaande uit:- een excentrisch geplaatst

oplegpunt: MT;1 = 1/2Ge1;

- een horizontaal koppel: MT;2 = Hb (gelijk aan 1/2Ge

2).

De grootste ligger tordeert bijtweezijdige inklemming aan deliggereinden in het liggermiddenslechts 4mm over een hoogte van3 m als gevolg van alleen heteigen gewicht. Deze grote torsie-stijfheid betekent dat een geringeopgelegde torsierotatie aan éénliggereinde tot een grote verschui-ving van de nullijn in het torsie-momentenverloop leidt. De situ-atie dat één liggereinde alle torsieopneemt, in figuur 5 gestippeldweergegeven, heeft reeds plaatsbij een verschilrotatie van 12 mmover de liggerhoogte. Op dit zeerongunstige torsieverloop is de lig-gerwapening niet berekend, re-den waarom hoge eisen wordengesteld aan de verschilrotatie tus-sen beide liggereinden. Door tij-dens de uitvoering gebruik temaken van driepunts-opleggin-gen en gekoppelde vijzels, wordtdeze verschilrotatie geëlimineerdtot praktisch nul.

5 | Principe torsie-inklem-

ming liggereinde binnen-

bocht en torsiemomenten-

lijn door eigen gewicht

ligger

Ligger in stabiliteitsframe

27




B r uggenbouw

cement 1999 5 41

Twee liggers met vloerbekistingDe stabiliteit van de liggers tij-dens het storten van de vloerwordt op geheel andere wijzeverzorgd. De onderslagbalkenvan de vloerbekisting, HE 600B-profielen, worden met hangsta-ven tegen de onderzijde van deligger gespannen (fig. 6). Zo ont-staat een samengesteld systeemvan twee gekromde liggers, metdaaronder tegen de liggers ge-klemde dwarsliggers. De 20 à 24HE-profielen zijn ruimschootsin staat om de gehele torsiebelas-ting, veroorzaakt door het ligger-én stortgewicht, gespreid op tenemen. Cruciaal voor deze oplossing ishet verzorgen van de inklem-mingsvaste verbinding tussenhet HE-profiel en de kokerligger.Dit wordt bereikt door het voor-spannen van de hangstaven enhet toepassen van twee nauw-keurig geplaatste klossen tussenligger en HE-profiel. De torsie-inklemmingen aan de liggerein-den worden verwijderd, omdatdeze anders alsnog een grootdeel van de torsiebelasting zou-den opnemen.

Op het systeem werken tweebelastingsgevallen:- eigen gewicht liggers: beide

liggers willen dezelfde kant op‘kantelen’, waardoor de HE-profielen een S-vormige ver-vorming ondergaan (fig. 7);

- storten vloer: de HE-profielenworden belast met het stort-gewicht. Hierdoor wil de bin-nenligger in dezelfde richtingdraaien als door zijn eigengewicht, de buitenligger wiljuist naar de andere kantdraaien.

Voordelen van deze stabiliteits-oplossing zijn vooral:- een gunstiger verloop van de

torsiemomenten in de ligger:de continue opbouw van hettorsiemoment vanuit het lig-germidden wordt telkens afge-broken door de tegengesteldeinklemmingsmomenten vande HE-profielen (fig. 5);

- aan het liggereinde is geen‘vasthoud’-frame meer nood-zakelijk, omdat er aan het eindegeen torsiemoment meer is.

Een nadeel van de oplossing zijnde relatief grote torsierotaties:maximaal 15mm over 3m hoog-te. Hiertegen zijn de volgendemaatregelen getroffen:- de oplegblokken worden tijde-

lijk zodanig gepositioneerddat de binnenliggerlengtegelijk is aan de buitenligger-lengte. Door de krommingzijn deze lengtes in de eind-situatie namelijk ongelijk.Door deze maatregel wordende doorbuigingsverschillen

6 | Stabiliteitsoplossing voor

liggers + vloerbekisting

7 | Vervormingen veldmidden

a. eigen gewicht ligger,

torsie-inklemming

liggereind verwijderd

b. storten vloer≈ ≈

≈≈

≈≈

28



13


B r uggenbouw

cement 1999 542

tussen beide liggers gemini-maliseerd, waardoor er geenextra torsierotatie ontstaat;

- de binnenligger krijgt eenvoorrotatie. De buitenliggerheeft deze voorrotatie nietnodig, omdat de rotaties dooreigen gewicht tegengesteld ennagenoeg gelijk aan die doorhet storten van de vloer zijn.

W i j z i g i n g s t a t i s c h

s y s t e e m

Na het verharden van de vloer ishet statisch systeem gewijzigd.In eerste instantie dragen detwee kokerliggers het bekistings-en stortgewicht. Tijdens het ont-kisten treedt herverdeling vanhet vloergewicht op als gevolgvan gewijzigde stijfheidsverhou-dingen. Na verloop van tijd zal doorkrimp- en kruipverschijnselen dekrachtsverdeling wederom wijzi-gen. In de berekening van lig-gers en vloer zijn daarom tweesituaties beschouwd: de situatiedirect na het ontkisten en de situ-atie die optreedt nadat alle tijds-afhankelijke herverdelingen zijnopgetreden.

U i t vo e r i n g l i g g e r s

De verschillende bouwstadia nahet gereedkomen van de liggerworden toegelicht.

O n t k i s t e n , a f l a t e n

v o o r s p a n n i n g e n h i j s e n

Het afbuigen van de voorspan-strengen heeft plaats door stalendwangschotten, voorzien van eengatenpatroon, in de ligger mee testorten. De afdracht van deafbuigkrachten naar de bekis-tingsvloer heeft plaats door mid-del van twee horizontaal verstel-bare zware doken. Deze stekenaan weerszijden van de liggerdoor de bekistingswand en pas-sen precies in komvormige uit-sparingen op het dwangschot.Vanwege de zwaar belaste voor-zieningen hebben alle dwang-schotten een vaste positie metonderlinge afstand van 6 m.

Het ontkisten gebeurt door debekistingswanden hydraulisch0,70 m naar buiten te bewegen,zonder dat de dwangschotdokenworden gelost. De volgende stapis het aflaten van de voorspan-ning, waarbij twee aspecten vangroot belang zijn:- de nog volledig aanwezige

horizontale afbuigkrachten,

die ertoe leiden dat de liggerwil gaan verschuiven indwarsrichting;

- het opbuigen van de ligger,waardoor deze gaat dragen opde einden en daardoor meteenwil kantelen.

De dwangschotdoken kunnenhet verkorten en opbuigen van deligger tijdens het aflaten van devoorspanning niet volgen, omdatzij in de ligger steken en alleenloodrecht op de liggeras kunnenvervormen. Hun functie wordtdaarom overgenomen door hori-zontale vijzels die boven dedoken, tegen de zijkant van deligger worden aangebracht.Tijdens het aflaten van de stren-gen zullen de horizontale afbuig-krachten op de vijzels steeds klei-ner worden en uiteindelijkgeheel verdwijnen.

Het omvallen van de ligger wordttegengegaan door steunpuntennaast de liggereinden te creëren(fig. 8). Tevens voorkomen dezehet afboeren van beton tijdenshet verkorten van de ligger, door-dat de ligger niet op de liggerein-den kan gaan dragen. De tweeportaalvormige hijsframes wor-den met voorspanstaven op de

8 | Hulpconstructie voor

aflaten voorspanning en

hijsen

Montage ligger op

kolomtafel

29




B r uggenbouw

cement 1999 5 43

ligger gespannen. Tussen de portaalpoten en de ondergrondworden hydraulische vijzelsgeplaatst, zodat de steunpuntenin hoogte verstelbaar zijn. Om erzeker van te zijn dat de ligger opde tijdelijke poten gaat dragen,worden de vijzels voor het aflatenbegint 2 à 3mm uitgezet. De uit-slag van de vijzels mag echternog niet te groot zijn, omdat deligger niet in staat is zijn eigengewicht te dragen zonder(gedeeltelijke) voorspanning.Vervolgens wordt de voorspan-ning circa 30% afgelaten, waarnade vijzels 10 mm worden uitge-zet. Nadat de voorspanning volle-dig is afgelaten op de ligger,hangt deze als het ware in detwee portalen. Deze doen daarnadienst als hijsframes.

O p s l a g e n t r a n s p o r t

Vanuit de kist wordt de ligger ophet tasveld in twee opslagjukkengeplaatst. Het transport heeftzowel over water als per asplaats. In beide gevallen wordtgebruikgemaakt van dezelfdeopslagjukken als op het tasveld.

M o n t a g e o p k o l o m t a f e l

Het principe van de montage isweergegeven in figuur 9. Naasthet definitieve oplegpunt op dekolomtafel wordt een tijdelijkoplegpunt buiten de kolomtafelgerealiseerd. Op dit oplegpuntrust het stabiliteitsframe dat omhet liggereinde is gespannen. Intotaal is dus sprake van 2 x 2oplegpunten. De twee vijzels opde tijdelijke oplegpunten worden

gekoppeld, vanwege de vereistedriepunts-oplegging in verbandmet de geringe toelaatbare ver-schilrotatie. Als de ligger op devier punten rust kan de juistedwarshelling worden ingesteld,rekening houdend met een even-tuele voorrotatie. Het stabiliteits-frame en tijdelijk oplegpunt wor-den verwijderd nadat de vloerbe-kistingsconstructie is aange-bracht én aangespannen.

Een stabiliteitsvoorziening alleenom de tand lijkt eenvoudiger,maar de tand bevindt zich in eensponning van de kolomtafel,waardoor dit niet mogelijk is.Bovendien zou de tand dan hetgehele torsiemoment moetenopnemen en daar is het huidigeontwerp niet op berekend.

S t o r t e n t u s s e n v l o e r

De gehele vloer wordt in één keergestort. Dit zal gepaard gaan metrotatie- en buigingsvervormin-gen van de kokerliggers en HE-profielen. Om te voorkomen dater als gevolg hiervan een gapingontstaat ter plaatse van de vloer-liggeraansluiting, zijn de volgen-de maatregelen getroffen:- het vloerstort start in het mid-

den en gaat met twee frontenrichting opleggingen. Zotreedt de meest excentrischebelasting en dus grootste rota-tie in het begin van het stortop, als het beton nog plastischis. Wanneer het beton in hetmidden begint op te stijven,zal de bijkomende rotatiegering zijn;

- de bekistingsconstructie iszodanig uitgevoerd dat devloervervorming gelijk is aandie van de HE-profielen. Zowordt de rotatie van de liggersover de gehele vloerbreedte‘uitgesmeerd’;

- er wordt gebruikgemaakt vanvertragers, zodat er na hetstorten ter plaatse van devloer-liggeraansluiting kanworden nagetrild. �

P r oj e c tg e g eve n s

opdrachtgever:

Rotterdamse Elektrische Tram (RET)

directie en hoofdontwerp:

Gemeentewerken Rotterdam,

Ingenieursbureau Beton- en Staalbouw

aannemer viaduct:

Combinatie Metro Rotterdam, bestaan-

de uit Züblin (D), Welling Didam,

Voormolen en Vermeer Beton- en water-

bouw

productie liggers:

Combinatie Oosterschelde, bestaande

uit Ballast Nedam Beton- en Waterbouw

en Van Hattum en Blankevoort

detailontwerp en berekening:

Ballast Nedam Engineering

9 | Hulpconstructie voor

montage binnenligger op

kolomtafel

30

BIJLAGE-III BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 1999 - NUMMER 5 P R E F A B B E T O N


13



cement 1999 544

De vleugelbrug is productierijpgemaakt voor en daadwerkelijktot uitvoering gebracht bij hetviaduct Heemraadsingel overrijksweg A59 tussen Raamsdonken Raamsdonksveer. Het be-staande viaduct was enerzijdsfunctioneel verouderd en ander-zijds zodanig aangetast doorASR (alkali-silicareactie), dat toteen versnelde vervanging werdbesloten.Het viaduct was onderdeel vaneen grotere reeks over de A59.De vormgeving van deze reekswordt gekenmerkt door een zeerslanke dimensionering van brug-dek en tussenpijler. Het nieuweviaduct mocht in de reeks niet alte zeer uit de toon vallen. Eenslanke vormgeving was dusgewenst.Het viaduct moest in zeer kortetijd worden vervangen. Daaromwerd gekozen voor het toepassenvan prefab liggers. Een dergelijkeoplossing levert echter een nogal

‘zware aanblik’ op. Dat effectwordt nog vergroot door deoplegging van de liggers op demiddenpijler op een oplegtafel ofoplegblok. Doordat zo’n bloktevens de twee buitenste liggersmoet opsluiten, is nog eens extrahoogte nodig. De ontwikkelingvan de nieuwe ligger richtte zichdaarom op het wegnemen vandeze beide visuele nadelen.

V o r m k e u z e v l e u g e l b r u g

Het zijaanzicht van het viaductwerd al veel slanker door in hetdwarsprofiel een gebogen onder-lijn in de vorm van een vleugel

aan te brengen. Door de dwars-voorspanning in de dwarsdra-gers te concentreren en de rand-liggers op deze dwarsdragers opte leggen, kon verder het opleg-blok ongeveer anderhalve liggervanaf de buitenzijde naar hetmidden toe worden ingekort.Daardoor werd de visuele waar-neming van het blok veel minderprominent. Zo ontstond in hetaanzicht een over de middenpij-ler heengaande, scherpe belij-ning, die de gewenste slanke uit-straling voor het hele viaductopleverde.

Vanuit het ontwerpuitgangspuntvan de gebogen onderlijn isgezocht naar een liggerprofielwaarmee deze vorm zo optimaalmogelijk kon worden benaderd.Om de constructiehoogte zoklein mogelijk te houden, isgekozen voor een volledig profielin geprefabriceerd beton, dat wilzeggen zonder in het werk testorten druklaag. De ligger zoudaardoor in de bouwfase nietextra worden belast door het stor-

Vleugelbrug geeft prefab beton nieuwe kansen

Vrijheid in vormgevingW.A. de Bruijn, Bouwdienst Rijkswaterstaat, S. de Boer, Haitsma Beton,

en A.Vos, Ballast Nedam Beton- en Waterbouw

Bij het ontwerpen van betonnen bruggen en viaducten moet de afwegingworden gemaakt tussen ter plaatse storten en prefabriceren. Hierbij zal eenarchitect al snel kiezen voor ter plaatse storten vanwege de grotere vormge-vingsvrijheid, terwijl om praktische redenen prefabriceren de voorkeur heeft.Alle reden dus voor de prefab-betonindustrie om te onderzoeken of de recht-hoekige (en soms lompe) vormgeving kan worden verlaten. In dat kader zochtbetonwarenfabrikant Haitsma in 1995 contact met de afdeling Bruggenbouwvan de Bouwdienst Rijkswaterstaat. In overleg tussen Haitsma, de Bouwdiensten architect Hans van Heeswijk werd zo de ‘vleugelbrug’ geboren.

D e B o u w d i e n s t e n d e m a r k tIn haar Strategisch Plan geeft de Bouwdienst aan dat zij innovaties wil sti-muleren. Soms kan een samenwerking met het bedrijfsleven aan te radenof zelfs noodzakelijk zijn. De ontwikkeling van de vleugelbrug illustreertdit. Het prefab-betonbedrijfsleven kan immers zelf beter bepalen of uitvoe-ring van een gemaakt ontwerp in de fabriek tot de reële mogelijkhedenbehoort.Het ontwerp van de vleugelbrug is in een nauw overleg tussen de esthetischadviseur van de Bouwdienst, Haitsma en de Bouwdienst tot stand geko-men. Door zijn grote ervaring in de bruggenbouw heeft de Bouwdienst sterkkunnen bijdragen in het uiteindelijk ontwerp. Voor een werk vanRijkswaterstaat mag een innovatie echter niet leiden tot een product datmaar door één marktpartij kan worden geleverd. Uit oogpunt van concur-rentie kan dat product dan namelijk door Rijkswaterstaat niet (of slechtsmoeizaam) worden toegepast.Bij het onderhavige project is gekozen om het project in bouwteamverbandtot uitvoering te brengen, waarbij Ballast Nedam Beton- en Waterbouw alsmoeder van Haitsma Beton eenmalig het voordeel heeft gekregen om dezevleugelbrug ‘uit de hand’ gegund te krijgen. Een en ander is te rechtvaar-digen uit het feit dat Haitsma de initiatiefnemer van dit product is.

31

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-IIIP R E F A B B E T O N CEMENT - 1999 - NUMMER 5



B r uggenbouw

cement 1999 5 45

ten van een druklaag en konslank worden uitgevoerd.De hoogte van de randkoker is inhoofdzaak bepaald door de mini-male eis dat de ligger in het mon-tagestadium zijn eigen gewichtkan dragen plus een eventuelebelasting tijdens montage.

B e l a s t i n g s a f d r a c h t

In tegenstelling tot een normaalkokerdek is bij de vleugelbrug dedwarsvoorspanning geconcen-treerd in dwarsdragers die in deliggers zijn opgenomen. Het sys-teem van de dekconstructiebestaat dus uit een roostervloer.De randliggers kragen via dedwarsdragers uit het dek uit. Heteerste oplegblok vanaf de zijkantvan de brug bevindt zich onderde tweede koker vanaf de rand,juist voor de meest naar binnengelegen ribbe (fig. 1).In de montagefase liggen derandliggers op tijdelijke onder-steuningen. Door het aanbren-gen van de dwarsvoorspanninggaan de randliggers aan de meernaar binnen gelegen hogere lig-gers hangen. De voorspanning is zodanig excentrisch aange-bracht, dat aan de bovenzijdedruk ontstaat. Om dit belasting-geval te kunnen schematiserenzijn de oplegreacties uit het

eigen gewicht als een belastingop het balkrooster aangebracht.Door de verlopende vorm en dedwarsspreiding van de belastin-gen is het aantal strengen in delage randliggers in langsrichtingvrijwel gelijk aan dat van dehogere middenliggers. Het stre-ven is uiteraard om ervoor te zor-

gen dat de opbuiging van de lig-gers door voorspanning onge-veer gelijk is aan de doorbuigingdoor het eigen gewicht.

B e k i s t i n g s t e c h n i e k

De liggers worden op een lange-banksysteem geproduceerd.Door de vorm van de dwarsdoor-

I n n o v a t i e sEnkele innovaties met betrekking tot prefab in de bruggenbouw kenmerkende vleugelbrug:- de onderzijde van het rijdek is gesegmenteerd gekromd. Hieraan dankt

de vleugelbrug niet alleen zijn naam, maar ook zijn slank en sierlijkuiterlijk;

- het rijdek kraagt uit ten opzichte van de steunpunten. Geïntegreerdenagespannen dwarsdragers zorgen ervoor dat de minder hoge randliggersals het ware worden opgelegd op de ‘hogere’ liggers in het midden;

- het afschot in dwarsrichting van de bovenzijde van het rijdek is geïnte-greerd in de liggers. De extra hoogte van de liggers naar het midden toe isconstructief benut en heeft aan de randen tot een slankere constructiegeleid;

- het toepassen van een kist met een verstelbare bodem;- de gehanteerde filosofie luidt: ‘zo slank mogelijk’. Uit oogpunt van

economie was tot nu toe de filosofie meer gebaseerd op ‘zo goedkoop moge-lijk’, zijnde het gebruiken van zo weinig mogelijk materiaal;

- de betonsterkteklasse is opgevoerd van B 55 naar B 65, in combinatie meteen cement met ten minste 50% hoogovenslak. (Een dergelijk cementheeft een veel hogere weerstand tegen aantasting door ASR.)Hoogovencement heeft daarnaast het voordeel van een lichtere kleur.Tegen verwaarloosbare kosten kan de prefab-industrie bij de gegeven condities de betonsterkteklasse overigens nog enigszins verder opvoeren(bijv. tot B 75).

1 | Legplan van de ‘rooster-

vloer’ met oplegvlakken

32

BIJLAGE-III BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 1999 - NUMMER 5 P R E F A B B E T O N


13


B r uggenbouw

cement 1999 546

snede van het dek (fig. 2) is dedoorsnede van de individuele lig-gers twee aan twee gelijk. Debeëindiging is echter verschillend,zodat in dit geval met twee gelijkeoverspanningen steeds na tweeliggers andere kopschotten moes-ten worden toegepast en na vierliggers naar een andere doorsnedemoest worden omgebouwd. Voor dit brugtype is een specialestalen mal ontwikkeld, die bin-nen de normale productiecyclusvan één dag kan worden omge-

bouwd naar een volgende door-snede. Alle liggers zijn dus indezelfde bekisting gemaakt. Inde kist is een verstelbare bodemaangebracht die traploos kanworden ingesteld.Als verloren binnenkist voor dekokers is polystyreen toegepast.

M o n t a g e

Onvermijdelijke toogverschillentussen de liggers zijn met kne-vels ter plaatse van de voegengenivelleerd. Na het vullen vande voegen ter plaatse van dedwarsdragers is de dwarsvoor-spanning aangebracht (fig. 2). Delangsvoegen tussen de liggerszijn hierna met mortel gevuld.Met deze fasering moet wordenvoorkomen dat de voorspanninguit de dwarsdragers over het tota-le dek wordt gespreid, waardoor

het niveau van de voorspanningin de dwarsdragers onvoldoendezou kunnen worden beheerst.

E n t h o u s i a s m e

Bij dit eerste project met de vleu-gelbrug in Raamsdonksveer zijn22 prefab betonnen kokerliggersvan elk 25 meter lengte toege-past. Opvallend aan deze innova-tie is dat alle bij het projectbetrokkenen - het projectteam,de opdrachtgever, de betrokkengemeente en de bouwers - vanmeet af aan enthousiast warenover het product. Ook tijdens debouw waren er volop compli-menten. De vleugelbrug wordtals een sprong vooruit gezienvoor de mogelijkheden vanvormgeving bij prefabricage inde bruggenbouw. �


opdrachtgever:

Bouwdienst Rijkswaterstaat namens

Rijkswaterstaat directie Noord-Brabant

architect:

Hans van Heeswijk, Amsterdam

aannemer:

Ballast Nedam Beton- en Waterbouw,

Capelle aan den IJssel

constructeur onderbouw:

Ballast Nedam Engineering, Amstelveen

onderaannemer prefab:

Haitsma Beton, Maarssen

constructeur prefab:

Ingenieursbureau Mozes & De Boer,

Harlingen

O u d e f u n d e r i n g d e e l s h e r g e b r u i k tTijdens de werkvoorbereiding is een uitgebreide risicoanalyse gemaakt. Van ieder onderkendrisico werden zowel de kans van optreden als de kosten en de vertraging bepaald. Deze analyseis besproken met de opdrachtgever. Om de nieuwe landhoofden te kunnen funderen, zouden de oude betonnen heipalen moetenworden getrokken, wat een verstoring van het talud zou veroorzaken. Vervolgens zou een hei-stelling op het steile (2:3) talud zwaar heiwerk moeten uitvoeren. De risicoanalyse gaf aan dat,indien het talud nog verzadigd zou zijn met water (de regenperiode van najaar 1998), er moge-lijk een gevaarlijk glijvlak naast de snelweg zou kunnen ontstaan. Dat was aanleiding om eenalternatieve uitvoeringsmethode uit te werken. Deze bestond uit het hergebruiken van de oudepalen en het plaatsen van enkele palen achter de bestaande palenrij. Op deze wijze werd hetprobleem van het gevaarlijke glijvlak voorkomen. Tevens bleek deze oplossing ook nog kosten-verminderend te werken.

2 | Dwarsdoorsnede t.p.v.

dwarsdrager (boven) en

t.p.v. voeg (onder)

33

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGENP R E F A B B E T O N


34

BIJLAGE-IV BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 2000 - NUMMER 3 P R E F A B B E T O N


13


P r e f a b r i c a g e

cement 2000 342

Gelijktijdig met het ontwerppro-ces is de uitvoering van de brugvoorbereid. XX Architecten enBallast Nedam Beton en Water-bouw stelden de geometrischevorm van de brug centraal. Aan-passingen aan deze vorm moch-ten alleen als dit noodzakelijk enonoverkomelijk was. Dít, en hetgrote gewicht van de te makenprefab betonnen ligger (50 ton)leidde tot zware eisen aan de be-

kisting voor de prefab betonnenligger:• De complexiteit van de vorm

moet in de bekisting wordengevolgd.

• De bekisting moet een totaalvan circa 50 ton beton kunnendragen.

• De drie verschillende liggerbe-kistingen moeten 25 tot 40maal kunnen worden ingezet,afhankelijk van de variant van

de ligger. Er zijn in totaal 75liggers in drie varianten: recht,schuin links en schuin rechts.

• De bekisting moet verplaats-baar zijn, in verband met debeschikbare ruimte voor hetfabriceren van de ligger.

• Ten slotte moet de bekistingbetaalbaar zijn.

W e l k b e k i s t i n g s m a t e r i a a l ?

In eerste instantie is gekeken naarde traditionele bekistingsmateria-len hout en staal. Hout kan in degoede vorm worden gemaakt.Echter de bekisting kan alleenworden samengesteld uit kleineonderdelen, wat de sterkte na-delig beïnvloedt. Daarnaast is hetde vraag of een houten bekistingbestand is tegen veelvuldig ge-

Complex ontwerp vraagt om innovatieve maltechniek

Polyester bekisting voor bruggen Leidschenveening. E. van de Brug, Ballast Nedam Beton en Waterbouw B.V., Capelle aan den IJssel

ing. S.J. de Boer, Haitsma Beton B.V., Maarssen

ing. H. Grasmayer, Ballast Nedam Engineering, Amstelveen

In Leidschenveen, een Vinex-locatie bij de gemeente Leidschendam, zijn maarliefst 49 bruggen gepland. Prof.ir. Jan Brouwer (XX Architecten) ontwikkeldehiervoor een bijzonder plan, ‘The ribcage’, dat verder is ontwikkeld metBallast Nedam Beton en Waterbouw. Vorig jaar is in Cement (nr. 5) al aan-dacht besteed aan het uiterst complexe ontwerp. Een ontwerp dat vroeg omeen alternatieve wijze van bekisten van de prefab betonnen liggers. De keuzeis gevallen op glasvezelversterkt polyester; en met succes.

Prefab betonelement

vlak voor ontkisten

foto: Gert Gort, Harlingen

35

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-IVP R E F A B B E T O N CEMENT - 2000 - NUMMER 3



P r e f ab r i c age

cement 2000 3 43

bruik (maximaal circa veertig keerper liggerbekisting). Bovendien ishet onderhoud gecompliceerd,tijdrovend en duur.Een bekisting van staal kan niet ofnauwelijks in de goede vormworden samengesteld. Een stalenbekisting moet worden gelast uiteen groot aantal kleine onder-delen. De uiteindelijke vorm vande bekisting zal dan handmatigmoeten worden geslepen. Hier-door is alleen het maken van debekisting al een moeizame endure opgave. Het gewicht van debekisting zal daarnaast zo hoogworden dat het verplaatsen moei-lijk zal zijn.Geconfronteerd met deze proble-men is gekeken naar een alterna-tieve wijze van bekisten. Geziende complexe vorm lag een kunst-stof bekisting voor de hand. Devraag was echter of de gevraagdekunststof bekisting in deze groot-te (14,0 x 3,0 m2) wel te makenwas. Uit literatuuronderzoek bleekdat een dergelijke grote vormeerder is toegepast bij een voet-gangersbrug in Harlingen, gepro-duceerd door Poly Products uitWerkendam. Omdat ook aan deoverige gestelde eisen naar ver-wachting kon worden voldaan,werd gekozen voor een kunststofbekisting.Samen met Poly Products is debekisting verder ontwikkeld. Ditis een langdurig proces geweest,waarbij ook de architect, con-structeur, mallenbouwer en leve-rancier van het prefab betonbetrokken waren.

K u n s t s t o f b e k i s t i n g e n

Bij de ontwikkeling van de kunst-stof bekistingen voor liggers enlandhoofden zijn twee puntenvan groot belang gebleken. Aller-eerst moesten alle betrokkenengoed worden geïnformeerd overde stand van zaken en moestenzij de mogelijkheid hebben omhet uiteindelijke ontwerp medete bepalen. Dit moest al in eenvroeg stadium gebeuren om tevoorkomen dat genomen beslui-ten moesten worden terugge-

draaid, omdat bepaalde zakenover het hoofd waren gezien.Daarnaast moesten alle partijeneen grote mate van aanpassing enbegrip aan de dag leggen. Want zijverschillen niet alleen van disci-pline, zij bewegen zich ookin totaal verschillende markten.Enkele vooroordelen moestenworden bestreden. Zo hadden deleverancier van het prefab betonen de aannemer in eerste instan-tie hun vragen bij het materiaalpolyester (‘Daar worden tochalleen maar plastic boten vangemaakt?’).

Het ontwerpproces heeft geleidtot bekistingen van glasvezelver-sterkt polyester. Omdat de vorm-

geving en het uiterlijk van deliggers zeer belangrijk zijn, is hetook van belang dat de polyesterbekistingen niet beschadigentijdens het productieproces.De bekisting wordt op dezelfdewijze gemaakt als alle polyestermallen. Eerst wordt een positiefvervaardigd van het te producerenproduct. Dit model van de toe-komstige brug op ware grootte isgeheel uit hout vervaardigd.Voor de lossing wordt een waslaagaangebracht. Over het modelwordt in verschillende lagen devezelversterkte polyester bekis-ting gevormd. De dikte van debekistingshuid van de ligger iscirca 10mm en van het landhoofdcirca 7mm. Na het lossen van de

H e t o n t w e r p

Het ontwerp van de Ribcage-bruggen bestaat hoofdzakelijk uit een betonnen ligger, metover de gehele onderzijde van het dek een betonnen rib. Vanwege de grote massa van betonmoest de hoeveelheid beton worden geoptimaliseerd. Daartoe is in de lengte-overspanningeen ‘ruggengraat’ ontworpen die in het midden van de overspanning de grootste hoogteheeft en bij de opleggingen breed uitloopt. De dunne ribben in de dwarsrichting verstijvende brug en zorgen voor een optimale hoeveelheid beton.Het ontwerp kent twee verschillende basistypen, te weten een brug haaks over de watergangen een brug schuin over de watergang. Beide typen zijn samengesteld uit standaardtypenlandhoofden en brugliggers. Al naar gelang de gewenste breedte worden een, twee of driestandaardtypen naast elkaar geplaatst. Het verschil tussen de typen zit vooral in deplaatsing van de dwarsribben: deze zijn altijd evenwijdig aan de watergang, dus haaksof schuin op de langsrib.De brugliggers hebben een tandoplegging, waardoor de brugligger lijkt te zweven tussen delandhoofden. Het landhoofd kent een uitkraging waarop de brugligger rust.De brugliggers worden uitgevoerd in voorgespannen beton met nagerekt voorspanstaal.De ligging van de kabels verloopt parabolisch voor een optimaal materiaalgebruik. Doortoepassing van een tandoplegging met uitermate geringe constructiehoogte, voorziet hetontwerp van de opleggingen in een staalconstructie die volledig in het beton wordt opgenomenen die de geconcentreerde oplegkracht opvangt en verplaatst naar een doorsnede waar devoorspanning volledig werkzaam is.De huidwapening in langsrichting is hoofdzakelijk werkzaam in de periode na het stortenvan het beton van de ligger en voor het definitieve afspannen. De vormgeving, met name deaanwezigheid van de dwarsliggers, maakt het noodzakelijk dat de vers gestorte ligger uit demal wordt gehesen voordat de ligger kan worden afgespannen. De huidwapening in dwars-richting verzorgt de sterkte en stabiliteit van de ligger.Bij toepassing van diverse liggers naast elkaar, worden de liggers gekoppeld door een in hetwerk gestorte strook gewapend beton. De momentvaste koppeling draagt aanzienlijk bij inde totale wringstijfheid van het samengestelde brugdek.De landhoofden worden in gewapend beton uitgevoerd en zijn gefundeerd op geprefabri-ceerde voorgespannen betonpalen. Ook in de landhoofden heeft de vorm van de opleggingtoepassing van in het beton opgenomen staalconstructies noodzakelijk gemaakt.In Cement 1999 nr.5 is een artikel verschenen over het ontwerpproces van de Ribcage-bruggen.

36

BIJLAGE-IV BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 2000 - NUMMER 3 P R E F A B B E T O N


13



cement 2000 344

bekisting van de basisvorm be-schikt men over een mal, dieechter veel te slap is om beton inte storten. De mal is daarom ver-sterkt met een stalen frame. Omde vormvastheid van de mal tegaranderen, wordt de gehele rug-zijde van de bekisting versterktmet een steunbed van polyure-thaan schuim.Door deze opbouw van de bekis-ting is het gebruik van bekis-tingstrillers niet mogelijk. Voorhet verdichten van de speciewordt gebruikgemaakt van tril-naalden.

P r e f a b r i c a g e v a n d e

b r u g l i g g e r s

De vormgeving van de brug isuiterst complex. De gehele brugis opgebouwd uit paraboloïdes,waardoor iedere doorsnede ver-schillend is. Het tekenwerk voorde vorm van de brug is volledig3-D uitgevoerd. De wapenings-tekeningen zijn in 2-D gemaakt.De mal voor de liggerbekisting isgemaakt voor een halve ligger.Nadat van deze mal twee bekis-tingen zijn gemaakt, worden dezesamengesteld tot één liggerbe-kisting.De ligger wordt vervaardigd inbetonsterkteklasse B 65 met eenmengsel van hoogoven- en port-landcement. Om het lossen vande kist te vergemakkelijken is aande onderzijde van de mal eenaantal punten gemaakt waar viaslangetjes lucht tussen de bekis-ting en het betonproduct kanworden geperst. Het betonele-ment wordt als een gewapendelement uit de mal gehesen. Debetondruksterkte na 18 uur be-draagt dan circa 40 N/mm2. Er isgekozen voor het aanbrengen vanvoorspanning met nagerekt staal,omdat het verloop van de voor-spanning zeer grillig is. De liggerzou slechts met een groot aantalvasthoudpunten met voorgerektstaal kunnen worden uitgevoerd.Na enige dagen in de opslag wor-den de elementen voorgespannenen kunnen ze op hun uiteindelijkeopleggingen worden gelegd.

Blik in de polyester mal

foto: Gert Gort, Harlingen

Prefab element wordt naar

tasveld getransporteerd

37

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-IVP R E F A B B E T O N CEMENT - 2000 - NUMMER 3




cement 2000 3 45

S t a n d v a n z a k e n

Op dit ogenblik zijn drie ligger-bekistingen geleverd en zes land-hoofdbekistingen. De eerste liggerszijn begin maart gestort bijHaitsma Beton. De resultaten vanhet eerste stort zijn zeer goed. Hetoppervlak van de elementen isglad en dicht. Een praktischezaak waarmee rekening dient teworden gehouden is dat laswerk-zaamheden voor kleine verande-ringen aan de wapening niet meerin de kunststof mal kunnenworden uitgevoerd.De eerste landhoofdbekisting iseind november 1999 afgeleverdop de bouwplaats in Leidschen-veen. De eerste landhoofden voorenkele bruggen zijn gestort, en deresultaten zijn goed. De bekistinglevert een glad oppervlak zondergrindnesten of andere ongere-geldheden. De landhoofdbekis-ting is daarnaast goed te ver-plaatsen en in te zetten op debouwplaats. Hoe de landhoofd-bekisting (en ook de liggerbekis-tingen) zich zullen houden nadater verschillende elementen ingemaakt zijn, moet worden afge-wacht. Problemen worden hierbijechter niet verwacht. �


opdrachtgever: Ontwikkelingsbedrijf Leidschenveenarchitect: prof.ir. Jan Brouwer, XX-architecten, Delftconstructeur: Ballast Nedam Engineering,Amstelveen/De Boer T & M,Eembruggeaannemer: Ballast Nedam Beton en Waterbouw,Capelle aan den IJsselleverancier VVK-bekisting: Poly Products, Werkendamleverancier prefab liggers:Haitsma Beton, Maarssen/Kootstertille

Voor deze brug worden

twee standaardtypen naast

elkaar geplaatst

Staalconstructie in het

landhoofd

Landhoofden wachten op

overbrugging

38

BIJLAGE-V BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTENCEMENT - 2001 - NUMMER 4 P R E F A B B E T O N


13

De fly-over (fig. 1) is bestemd voortweesporig tramverkeer, zowelmet de huidige trams (GTL-8) alsmet de toekomstige modellen(type Agglonet). Het eerste enlaatste deel zijn recht; met over-gangsbogen wordt overgegaan opeen cirkelvormig deel met een

straal van 106 m. Ter plaatse vanhet cirkelvormige middendeel isde brug geschikt gemaakt vooreen toekomstige aftakking van detramlijn. De funderingsvoorzie-

ningen hiervoor zijn, voor zoverdeze na het gereedkomen van defly-over door ruimtegebrek nietmeer gemaakt kunnen worden,reeds nu aangelegd.



cement 2001 460

Fly-over Ypenburg voor raillijn 15

Vorm en functie hand in handir. D.M. Alsem en ir. R.L.J. Lukassen, HASKONING Nijmegen

Raillijn 15 is opgezet om de nieuwbouwwijk Ypenburg bijRijswijk met openbaar vervoer te ontsluiten. Deze verbin-ding wordt als tramlijn aangelegd, in de toekomst uit tebreiden naar Lightrail.Het ontwerp is sterk gedicteerd door de beperkte ruimteter plaatse. Nadat de gemeente reeds kavels voor kan-toorgebouwen had uitgegeven, bleef voor de ontsluitings-weg slechts een smalle gekromde strook over. In dezestrook moest tevens de ongelijkvloerse kruising van hettram- en autoverkeer worden aangelegd. In verband hier-mee is gekozen voor een sterk gekromde fly-over voor detram, met opritten vlak naast de ontsluitingsweg. Er isniet gekozen voor de oplossing met een breed wegvia-duct over de raillijn, omdat dit tot veel hogere bouwkos-ten zou leiden.

1 | Situatie fly-over; rechts is de aanzet van verkeersplein Ypenburg te zien

Artist impression fly-over

gezien vanaf de Hoornbrug

over de Vliet (richting Den

Haag). De rijbanen van de

ontsluiting naar Ypenburg

lopen aan weerszijden van

de trambaan. Op de voor-

grond lijn 1 richting Delft

39

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-VP R E F A B B E T O N CEMENT - 2001 - NUMMER 4



B r uggenbouw

cement 2001 4 61

De lengte van de fly-over is 328m,de breedte 7 m. De maximalehelling van opritten voor spoor-constructies bedraagt 2%.De fly-over rust op twee laaggele-gen landhoofden en elf pijlers;negen zijn voorzien van een pij-lertafel voor prefab liggers (destandaard-pijlers), twee onder-steunen een ter plaatse gestortdek voor de toekomstige aftak-king. Het stramien van de pijlersis bepaald op 28m. De pijlertafelszijn 8 m lang; de overspanningvan de tussenliggende dekkenbedraagt daarmee 20m. Met dezegeringe overspanning kon de con-structiehoogte beperkt blijven.

F u n d e r i n g

De landhoofden (fig. 2) en pijlerszijn gefundeerd op Vibro-palen Ø506 mm. De landhoofden op 10palen, de standaard-pijlers op 28palen en de twee pijlers onder hetter plaatse gestorte dek op 40palen. Vanwege de benodigde

trekcapaciteit en de stijve zand-lagen is gekozen voor het heienvan Vibro-palen met een stalencasing.

P i j l e r s

De pijlers zijn opgebouwd uitomgekeerde kegels van verschil-lende hoogte met daarop de pij-lertafel (fig. 3) of het ter plaatsegestorte dek, met tandopleggin-gen. De pijlers en pijlertafels zijnin het werk gestort. De pijlers zijnuitgevoerd met een bekisting vanprefab schaalelementen. Deze zijngeplaatst in een stalen onder-steuningsconstructie (foto 4), alsduigen voor een ton, waarna aande binnenzijde van de kegel dewapening is aangebracht en meteen houten binnenbekisting hetbeton is gestort. Na verhardingvan het beton is de ondersteu-ningsconstructie verwijderd. Dekegelwapening bestaat uit ring-wapening in omtreksrichting enlangswapening in hoogterichting.

De pijlers zijn gebouwd op 1,5mdikke, achthoekige funderings-poeren met een grootste afmetingonder de standaard-pijlers van 8m (fig. 5) en onder de twee pijlersvoor het ter plaatse gestorte dekvan 10m.

P r e f a b d e k k e n

Tussen de pijlertafels en de land-hoofden zijn elf dekken gemon-teerd. Elk dek bestaat uit vijfvoorgespannen prefab betonnenkokerliggers, voorzien van een in

A g g l o n e tVerschillende overheidsinstanties zijn op allerlei gebiedenactief om Nederland leefbaar en bereikbaar te houden.Het Bereikbaarheidsplan Haaglanden, opgesteld door hetstadsgewest Haaglanden, is hiervan een concreet voorbeeld.Dit plan voorziet onder meer in de aanleg van een nieuwopenbaar-vervoersysteem, het Agglonet. Dit is een openbaar-vervoersysteem voor de middellange afstanden (10 – 30 km),dat wordt gekenmerkt door een hoge gemiddelde snelheid, hogefrequentie, goede en vlotte op- en overstapvoorzieningen enbetrouwbaarheid.

D u i g e n e n l a m e l l e nArchitect Syb van Breda heeft vanaf het begin duidelijk zijnstempel op het kunstwerk gedrukt. “Nederland is een tweedi-mensionaal land, waar viaducten zich doorgaans met veelkracht aan het maaiveld onttrekken. Dat komt door de flauweopritten, die meestal bestaan uit massief ogende dijklichamen.Het krachtenspel en de ‘zompige’ ondergrond maken verdereen relatief zware constructie noodzakelijk. In het buitenlandzijn viaducten evenwel vaak ijle elementen in een bergachtiglandschap; de opritten maken daar deel uit van het natuurlijkreliëf. Een dergelijk beeld kan in ons land dan misschien niethaalbaar, maar wel benaderbaar zijn.”Van Breda ontwierp daartoe elementen die ‘licht’ ogen, ennoemde ze ‘duigen’ en ‘lamellen’. Voor de pijlers bedacht hijeen omgekeerde kegelvorm, opgebouwd uit verticale elementen(duigen). Hiermee schetste hij het beeld van een ‘fijn’ funda-ment met een relatief groot draagvlak. Door op de kegel boven-dien een tafelbladoplegging te creëren, kon de maximale over-spanning nog verder worden ‘opgerekt’. De liggers ten slotte zijnaan de randen afgewerkt met smalle prefab elementen (lamel-len). Het resultaat is een optimale transparantie.Het is kenmerkend voor de architectuur van Haskoning vormen functie te combineren en hele constructies uit één enkel elementtype op te bouwen. Zo is de bekleding van de kegels (de duigen) opgebouwduit gelijkvormige, prefab-betonnen schaalelementen, die tevens dienst doen als bekisting. En de lamellenrand bepaalt niet alleen het aanzichtvan de brug, maar draagt bovendien de plaatstalen borstwering en het inspectiepad. De prefab betonelementen van de lamellenrand kunnenachteraf, separaat van de doorbuiging van het dek, tot een continue zichtlijn worden gesteld. De elementaire opbouw zorgt voor een korte bouwtijd, het herhaald toepassen van dezelfde elementen voor een lage bouwsom en beheersingvan de hoge kwaliteit.

Principe dwarsdoorsnede fly-over

40



13

het werk gestorte druklaag van300mm.Vier dekken zijn uitgevoerd metrechte liggers, de overige methorizontaal gebogen liggers. Inde overgangsbogen hebben deliggers een straal van 220m, in hetmeest gekromde deel een straalvan 106,4m. Met deze drie typenliggers was het mogelijk de gehelefly-over met een geringe toleran-tie binnen de ideale lijnen te ont-werpen.

De liggers zijn 800 mm hoog,hebben een werkende breedte van1400 mm en zijn 20 m lang. Demassa is 34 ton. De liggers liggenmet een tandoplegging op de pij-lertafels.In het bestek was in de boven-flenzen van de kokerliggers dwars-voorspanning voorgeschreven.Aangezien de liggers zijn voor-zien van een druklaag, is doorde leverancier van de elementeneen ontwerp aangeboden zonder

dwarsvoorspanning. Naast eenkostenvoordeel werd hiermee eentijdsbesparing van enkele wekenbehaald.

M o n t a g e p r e f a b l i g g e r s

De montage van de liggers is uit-gevoerd in twee fasen. In de eerstefase, begin maart 2001, zijn 25liggers gemonteerd, in de tweedefase, eind maart, de resterende 30.De liggers zijn gemonteerd met200 en 300 tons hydraulische


B r uggenbouw

cement 2001 462

3000

600400 600400

NAP

1000

as 1

750250

aarding.

3000

om wapening in poer wikkelen

500

500

koperdraad (50 mm )

1000

1823

835

stootplaten 570x5500x400

2

2 | Landhoofd. De inkassing is voor horizontale oplegging van de middelste ligger 3 | Principe langsdoorsnede over standaard-pijler; bovenmaat kegel bij alle

pijlers gelijk, ondermaat en hoogtemaat per pijler verschillend

4 | Plaatsen prefab schaal-

elementen

5 | Palen onder poer voor

standaard-pijler

41

13BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN BIJLAGE-VP R E F A B B E T O N CEMENT - 2001 - NUMMER 4



B r uggenbouw

cement 2001 4 63

kranen. Bij één veld werden deliggers over de weg heen gemon-teerd. Voor het monteren van elkeligger werd het verkeer tussen9.00 en 15.00uur stilgelegd, na envoor de spits.Om te voorkomen dat de druklaagtijdens het storten scheurt dooreen ongelijke belasting van deliggers, zijn deze na het monterenvoorzien van een koppeling in hetmidden van de liggers.

T e r p l a a t s e g e s t o r t d e k

Tussen de assen 9 en 10 is het dekin het werk gestort. Dit dek is ge-dimensioneerd op het eventueelaanbouwen van een toekomstigeaftakking (foto 6); de breedte be-draagt 7m, de lengte 28m.Het dek vormt één geheel met depijlers. De aftakking kan met defly-over worden verbonden dooraan de buitenboog van het dekankers in te boren.Het dek is monoliet tussen depijlers gestort; tijdens de verhar-ding van het beton is het dekgekoeld om de langsspanningendoor de verharding van het betonte beperken. Bij de dimensione-ring van de langswapening isrekening gehouden met deze ver-hinderde krimpspanningen.

O p l e g b l o k k e n

De prefab liggers liggen aanweerszijden op twee met staal-plaat gewapende, rubber opleg-blokken, Ø 250 mm, dik 74 mm.De blokken zijn gesteld in kunst-harsmortel.Voor het opnemen van de krach-ten in horizontale richting zijnaan de druklaag horizontaleneuzen gestort, die passen in spa-ringen in de pijlertafels c.q. in hetter plaatse gestorte dek. De meestgekromde dekken zijn voorzienvan twee neuzen, breed 800mm,aan weerszijden tussen de railop-stortingen, de overige dekken vaneen enkele neus, breed 1400mm,ter plaatse van de middenligger(fig. 7). Bij de landhoofden steektde middelste ligger door.Tussen de neus, c.q. ligger, en desparing bevindt zich aan weers-

zijden een met staalplaat gewa-pend, rubber oplegblok 250 x 200mm2, dik 41mm, vast gevulcani-seerd op een stalen plaat 400 x 200x 15mm3, met ankers in het betonbevestigd.

S p o o r c o n s t r u c t i e

Voor het comfort van de tram-passagiers is gekozen voor voeg-loos spoor. Om bij temperatuur-uitzetting en toepassen van eenballastbed het niet te beheersenverschuiven van het gekromdespoor in dwarsrichting te voorko-men, is gekozen voor ballastloosspoor, bevestigd op railopstortenop het betondek.Voor de railbevestiging was ineerste instantie uitgegaan van eenbetonnen gootconstructie waarinde rail zou worden ondergoten meteen elastische massa. In een laterstadium is uit kostenoverwegin-gen overgegaan op een standaard-klemverbinding. De stekken voorde verbinding worden ingeboordin de wapeningsvrije zone in derailopstorten.Aanvankelijk is overwogen hetgedeelte van de railopstorten terplaatse van de toekomstige aftak-king als een staalconstructie uit tevoeren. Vanwege de onzekerheidover de toekomstige aftakking isdit gedeelte toch in beton uitge-voerd. Bij het eventueel realiserenvan de aftakking worden deze ge-sloopt en opnieuw aangebrachtvoor de aftakking.

M o d e l l e r i n g

SchaalmodellenVan de pijler en het ter plaatsegestorte dek zijn integrale schaal-modellen gemaakt. Voor de pijlerzijn palen, poer, kegel, pijlertafelen tandoplegging in één 3D-model samengevoegd. Op dezemanier zijn de krachten op alleconstructieonderdelen direct be-schikbaar en kan de wapeningworden gedimensioneerd. Op de-zelfde manier is ook het terplaatse gestorte dek gemodel-leerd, zonder en met aftakking.In het schaalmodel van de pijler-tafel zijn de palen gemodelleerd

als veren. De poer bestaat uit ele-menten met een dikte van 1,5m.De kegel bestaat uit twee delen,een kegelnek en de kegel zelf.De elementen zijn gemodelleerdop de hartlijnen van de kegel.De pijlertafel bestaat uit elemen-ten van 1,8 m dikte (het middenvan de pijlertafel) en van 1,1 mdikte (de rand van de pijlertafel).De poer en kegel bezitten deeigenschappen van beton B 35.Voor de tafel is B 65 gekozen omde verhinderde krimp van degestorte tafel te beperken.

Het schaalmodel van het in hetwerk gestorte dek heeft in prin-cipe dezelfde opbouw als de al-leenstaande pijler, met uitzonde-

as p

ijler

6 | Ter plaatse gestort dek

voor toekomstige

aftakking

7 | Enkele en dubbele

neuzen voor afdracht

horizontale krachten op

pijler 7

42



13

ring van het dek zelf. Er is in ditgeval gebruikgemaakt van tweekegels met bijbehorende palen enpoeren. In het geval van de uit-breiding van het ter plaatse ge-storte dek is zelfs sprake van driekegels met bijbehorende palen enpoeren. Het dek is gemodelleerdover de twee c.q. drie kegels meteen dikte van 1,1m. Het dek wordtuitgevoerd in B 65, eveneens omde verhinderde krimp van hetgestorte dek te beperken.De belastingen op de pijlertafel enop het ter plaatse gestorte dekkonden direct op de tafel c.q.het dek worden gezet. Hierbijzijn ook de middelpuntvliedendekracht van de tram en de tempe-ratuurkrachten, veroorzaakt doorde railconstructie, meegenomen.Deze krachten zijn berekend meteen temperatuurmodel.In figuur 8 zijn de verplaatsingen

weergegeven van het ter plaatsegestorte dek, zonder en met aftak-king.

TemperatuurmodelDoordat de temperatuuruitzet-ting van het voegloze spoor inlangsrichting wordt verhinderden door de kromming van hetspoor, veroorzaakt dit krachten opde onderbouw in dwarsrichting.Voor het bepalen van deze krach-ten is een 2D-model gemaakt,waarbij de horizontale veerstijf-heden van fundering en pijler inrekening zijn gebracht. Eenbovengrens van de krachten waste bepalen door de uitzetting alsvolledig verhinderd te beschou-wen en hiermee een analytischeschatting te maken. Het bleek datfundering en pijler in horizontalerichting vrij stijf waren, doordatde reactiekrachten van de funde-ring maar lichtelijk onder dekrachten van de analytische bena-dering vielen. De krachten die ontstonden zijnvervolgens meegenomen in de3D-schaalmodellen van de pijleren het in het werk gestorte dek.Uiteindelijk heeft dit mede geleidtot de schoorpalen in de fundering.

LangskrachtenmodelDe doorbuiging van het kunst-werk veroorzaakt langskrachtenin het spoor. Om de grootte vandeze krachten te bepalen is eenlangskrachtenberekening van hetspoor uitgevoerd. In een model isde volledige lengte van het viaductmeegenomen, plus een deel van

het toeleidende spoor naar hetkunstwerk. Alle horizontale eneventuele verticale veerstijfhedenvan de constructie zijn in reke-ning gebracht, zoals de veerstijf-heden van de funderingspoerenen de bijbehorende rotatiecentra,de veerstijfheden van de opleg-gingen en van de spoorverbindingop de betonconstructie. Vanzelf-sprekend zijn ook alle buig- enrekstijfheden van de betonnenliggers en het in het werk gestortedek in rekening gebracht. Door-dat de overspanningen per stra-mien beperkt zijn, bleken delangskrachten binnen de gesteldegrenzen te vallen.

T e n s l o t t e

De bouwtijd van de fly-overbedroeg elf maanden. De con-structie is rond mei 2001 opgele-verd. Foto 9 toont de laatste werk-zaamheden. De fly-over is volgensplanning gebruiksgereed in sep-tember 2001. �

Projec tg egevens

opdrachtgever:Stadsgewest Haaglandenexploitatie:HTM, Den Haagarchitect:HASKONING, Amsterdamontwerp en directie:HASKONING, Nijmegenaannemer:Strukton, Utrechtproductie liggers:Betonson, Sonfundering:Terracon, Werkendam


B r uggenbouw

cement 2001 464

8 | Verticale verplaatsingen

uz ter plaatse gestorte

dek zonder (a) en met

aftakking (b)

9 | Stand werkzaamheden

april 2001

uz (mm)uz (mm)

a b

BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN 13 - Betonplaza · 2019. 6. 5. · Daar waar vroeger bruggen of viaducten...

Documents

Transcript of BRUGSYSTEMEN EN VIADUCTEN 13 - Betonplaza · 2019. 6. 5. · Daar waar vroeger bruggen of viaducten...