Bij de herinrichting van het Beatrixpark (Zuidas Amsterdam) wordt een nieuwe fiets- en voetgangersbrug aangelegd. Deze 26,4 m lange, in hogesterktebeton uitgevoerde brug, is ter plaatse gestort. En dat zonder dat daarbij moeilijke en dure voorzieningen zijn getroffen. Auteur:ir. Andrew Quansah (Gemeente Amsterdam Ingenieursbureau)
HSB-brug ter plaatse gestort7 201528HSB-brug terplaatse gestortPrinses Irenebrug uitgevoerd in hogesterktebetonals normaal betonnen brugdekDe Prinses Irenebrug kruist een nieuw aan te leggen watergangin het Beatrixpark en vormt een nieuwe toegang tot het park.De fietsers- en voetgangersbrug sluit met zijn organische uiterlijkaan bij de omgeving. Voor de bevoorrading van de nabijgelegenhorecagelegenheid maakt een beperkt aantal vrachtwagens ookgebruik van de brug. Als verkeersbelasting voor de vrachtwagensis uitgegaan van belasting voor rijstrook nummer 2 van belasting-model 1 (BM-1) volgens tabel 4.2 van NEN-EN 1991-2+C1:2015.Het kunstwerk kenmerkt zich door het sterk getoogde en slankebrugdek. In het verticale vlak heeft het dek een kromtestraal vancirca 150 m. Door deze grote toog moet de bezoeker als hetware over een drempel heen, waarbij hij de stad achterlaat en deontspanning in het Beatrixpark begint.De brug, 26,4 m lang en 7,5 m breed, heeft een kruisingshoekvan 72?. Dit komt voort uit de schuine oevers waarop de brugBij de herinrichting van het Beatrixpark (Zuidas Amsterdam)wordt een nieuwe fiets- en voetgangersbrug aangelegd. Deze26,4 m lange, in hogesterktebeton uitgevoerde brug, is terplaatse gestort. En dat zonder dat daarbij moeilijke en durevoorzieningen zijn getroffen.HSB-brug ter plaatse gestort 7 2015 29aan weerszijden aansluit. Met een scheve brug heeft de archi-tect een beeld voor ogen waarbij de leuningen ten opzichte vanelkaar verspringen. Het patroon in de leuning is vervaardigduit gietaluminium en is ge?nspireerd op de structuur van blad-nerf (fig. 2).Constructief ontwerp brugdekHet brugdek is statisch bepaald. De overspanning tussen debeide steunpunten bedraagt 25,0 m. Door de schuine krui-singshoek heeft het brugdek de vorm van een parallellogram.De architect wilde een zo slank mogelijk brugdek waarbij deconstructiehoogte maximaal 70 cm mocht bedragen. Dit resul-teerde in een dikte (H) van circa 1/36 van de overspanning (Lt)van het brugdek. Dat is heel krap voor een brug van dezebeperkte omvang. Bovendien moest het hoogteverschil tussende onderkant van het brugdek in het midden van de brug en deonderkant van het brugdek bij de steunpunten minimaal 50 cmbedragen (fig. 3). Behalve de eisen voor slankheid en toogspeelden ook de vele kabels en leidingen in het projectgebiedeen belangrijke rol. Er moesten voorzieningen in het brugdekworden opgenomen voor de doorvoer van kabels en leidingen.In het ontwerp zijn hiervoor acht ronde uitsparingen aange-bracht, elk met een diameter van 30 cm, verdeeld over dedwarsdoorsnede van het brugdek (fig. 4).De ontwerpopties waaruit de meest optimale brug moestworden gekozen, waren beperkt. Dat kwam door de slankeconstructie van het brugdek, de vele kabels en leidingen en eengrote toog. Met name de gewenste slankheid en toog maakteneen brugdek uit geprefabriceerde, voorgespannen betonele-menten vrijwel onmogelijk. Er zijn gesprekken gevoerd overde mogelijkheden met enkele leveranciers van prefab liggers,maar zonder succes. Daarom is gekozen voor het toepassen vanvoorspanning in een ter plaatse gestort betonnen brugdek.Het probleem bij het toepassen van voorspanning in eenbrugdek met een toog van 50 cm en een constructiehoogte van70 cm, is dat het laagste punt van de voorspankabels in hetmidden van het brugdek hoger komt te liggen dan de veranke-ringen bij de uiteinden van het dek. De voorspankabels liggenzo in een bergparabool (fig. 3) en de krommingsdrukken uit devoorspanning werken in dezelfde richting als de overige verti-cale belastingen, namelijk naar beneden gericht. Door dekrommingsdrukken wordt het brugdek extra belast in plaatsvan ontlast.Echter aan de kopzijde van het brugdek is een horizontalevoorspankracht (uit het ankerblok) aanwezig. Dat zorgt vooreen tegenmoment in het brugdek. De gewenste kopkracht endaarmee het aantal strengen per voorspankabel is gebaseerd ophet benodigde tegenmoment. Voor de Prinses Irenebrug zijnzeven voorspankabels toegepast. Elke voorspankabel bestaat uit37 voorspanstrengen. De diameter van een voorspanstreng is15,7 mm.De dekking op de voorspankabels is iets groter gekozen omdatde krommingsdrukken uit de voorspanning naar beneden zijngericht en nabij de onderkant van het brugdek aangrijpen. Ditom te voorkomen dat het beton wegspringt. Bovendien zijn1ir. Andrew QuansahGemeente AmsterdamIngenieursbureau1 Prinses Irenebrug oktober 2015foto: Ethel van Kesteren2 Artist impression Prinses Irenebrugontwerp: Pacco Bunnik2HSB-brug ter plaatse gestort7 201530584+ 1194+ 1894R=149,8m+ 610+ 131325 00026 400+ 1313+ 610NAP = 0voetpadasfalt zwart d = 70 mmfietspadasfalt rood = 70 mmbitumineuze hechtlaag8x mantelbuis ?300, waarvan 3 voorzien van 4x ?110 (dunwacht)7 x 980 = 68607x nagespannen voorspankabel6 x 980 = 5880320 3203750 375075003000 450070NAPasbrug1 2 453 Langsdoorsnede van brugdek4 Dwarsdoorsnede van wegdek5 Verankering van voorspanelementen in brugdekfoto 5, 6 en 7: Rob Rietelelementen (foto 5). Hierdoor komen zowel de verankering vande voorspanelementen als het inleiden van de voorspankrachtenin het brugdek in gevaar. Mede om die reden is gekozen voorhogesterktebeton (HSB) met sterkteklasse C90/105 (de hoogstesterkteklasse van beton conform NEN-EN 1992-1).Uitvoering brugdekHet brugdek is uitgevoerd in ter plaatse gestort HSB met eencilinderdruksterkte van 90 N/mm2. De leverancier heeft demengselsamenstelling van de betonmortel opgesteld en debouwdirectie heeft dit gecontroleerd en goedgekeurd. Hetbeton is gestort nadat de bouwdirectie het opgestelde stortplanhad goedgekeurd (foto 6). Na het storten van het beton zijnmaatregelen genomen ter voorkoming van uitdroging en tesnelle afkoeling van het betonoppervlak. Conform het bestekmoet de nabehandeling van het beton minimaal gelijk zijn aannabehandelingsklasse 4 volgens NEN-EN 13670 `Het vervaar-digen van betonconstructies'. Hiermee is onder andere bereiktdat de nabehandeling van de betonconstructie wordt doorgezetextra ophangstaven in de vorm van beugels toegepast langs devoorspankabels, om een deel van de belasting door de krom-mingsdrukken omhoog te brengen.De acht ronde uitsparingen in het brugdek nemen veel ruimtein beslag, met name in de verankeringszones van de voorspan-3HSB-brug ter plaatse gestort 7 2015 316 Storten van hogesterktebeton7 Gestort brugdek volledig afgedektworden gebruikt. De sterkte van het beton is immers al op dagzeven groter geworden dan de 28-daagse sterkte.De aannemer was blij met de snelle ontwikkeling van de druk-sterkte. Het brugdek kon eerder dan gepland en in ??n keerworden afgespannen met de volledige voorspankracht voor hetgehele brugdek. Dit zonder de voorspanning gefaseerd aan tebrengen, zoals was beschreven in het spanprotocol.De ontwikkeling van de elasticiteitsmodulus was, zoals gezegd, inde tijd niet bekend. Daarom is uiteindelijk besloten om veertiendagen na storten van het beton te beginnen met het naspannentot ten minste 70% van de karakteristieke druksterkte (van hetbeton). Het gestorte brugdek is volledig afgedekt om te voorko-men dat het betonoppervlak onbeschermd blijft (foto 7).SterkteontwikkelingOm het moment van spannen vast te stellen, is de gewogenrijpheid van het beton tijdens het verharden gemeten. Aan dehand van meetsensoren in het brugdek is de ontwikkeling vande betondruksterkte en de warmte (temperatuur) in de gestortebetonspecie nauwlettend gevolgd. In een grafiek zijn druk-sterkte en temperatuur uitgezet tegen de leeftijd van het beton(fig. 8 en 9). Deze geven indicatief de druksterkte- en de warmte-ontwikkeling in het jonge beton weer direct na het storten.In figuur 8 geeft de blauwe lijn de omgevingstemperatuur weer,groen geeft de temperatuur in de onderrand, paarse geeft detemperatuur in de bovenrand en geel die in het midden van hetbeton weer. Volgens de grafiek bereikte het beton de hoogstetemperatuur binnen 24 uur na het storten van het beton.De grafiek van de sterkte (fig. 9) toont een vergelijkbaar beeld.Al binnen vier dagen na het storten van het beton werd de28-daagse sterkte van het beton gemeten. Op dag zevenbedroeg de druksterkte zelfs 120 N/mm2.Of de elasticiteitsmodulus van het jonge beton even sterkopliep als de druksterkte, was niet bekend. De in Eurocode 2gegeven formule voor de bepaling van de elasticiteitsmodulusop een tijdstip anders dan de 28-daagse sterkte, kan hier niet67HSB-brug ter plaatse gestort7 201532druksterkte[MPa]12010590756045301530-03-201504.0029-03-201518.0029-03-201508.0028-03-201522.0028-03-201512.0028-03-201502.0027-03-201516.0027-03-201506.0026-03-201520.00tijdtemperatuur[?C]60504030201030-03-201504.0029-03-201518.0029-03-201508.0028-03-201522.0028-03-201512.0028-03-201502.0027-03-201516.0027-03-201506.0026-03-201520.00tijd8 Temperatuur uitgezet tegen leeftijd beton9 Druksterkte beton uitgezet tegen leeftijd beton10 Naspannen van het brugdekfoto: Rob RietelTot slotNog geen vijftien jaar geleden was het in het werk uitvoerenvan betonconstructies in HSB (C90/105) niet voor de handliggend. Grote tenten werden gebouwd rondom de bekistingom te zorgen dat maar zeer beperkt vochtwisselingen plaats-vonden. Zo werd scheurvorming in het betonoppervlakbeperkt. Om die reden wordt nu nog snel gekozen voor gepre-fabriceerd (en voorgespannen) betonelementen die in eengeconditioneerde omgeving (fabriek) zijn vervaardigd en naarde bouwplaats worden vervoerd. De bouw van de PrinsesIrenebrug toont aan dat het mogelijk is om betonconstructiesvan hoogwaardig beton te realiseren, zonder al te moeilijke endure voorzieningen te bouwen ter bescherming van de beton-constructies. De bouwkosten blijven beperkt en de bouwtijdwordt aanzienlijk bekort. PROJECTGEGEVENSproject Prinses Irenebrug Amsterdamopdrachtgever Gemeente Amsterdam, Zuidasarchitect Cyrus Clark, Gemeente Amsterdam, Ruimte enDuurzaamheidconstructief ontwerp Gemeente Amsterdam Ingenieursbureauuitvoering/aannemer Gebr. Reimert B.V.leverancier voorspanning Dywidag-Systems International B.V.leverancier betonmortel Mebinleverancier rijpheidsmethode BAS Research & Technology(Concremote)oplevering november 2015van de voorspankabels (foto 10). Het brugdek is in twee fasenachter elkaar afgespannen; 43% van de eindvoorspanning in deeerste fase en de resterende voorspanning in de tweede fase. Devoorspanning in de tweede fase is pas aangebracht nadat devervormingen van het brugdek door de voorspanning in deeerste fase zijn gemeten en vergeleken met de berekendewaarden van de vervormingen volgens het spanprotocol. Dezevervormingen zijn berekend op basis van Eurocode 2.9810
Reacties