ir.GJ. van Duyvendijkir.H. van EsirJ.SaveurVan Hattum en BlankevoortTuibrugbij Tielover(1)*de WaalDE TUIBRUG TE TIEL IN HET KADER VANDE OEVERVERBINDINGEN IN HETGELDERSE RIVIERENGEBIEDIn het Gelderse rivierengebied zijn momen-teel drie hoofdverbindingen over de groterivieren voor het autoverkeer, te weten:in het oosten Arnhem-Nijmegen, met brug-gen bij Arnhem, Nijmegen en Grave;in het westen Utrecht-Zaltbommel, met brug-gen bij Vianen, Zaltbommel, Hedel en Empel;tussen beide bovengenoemde verbindingenin, ligt de verkeersader Veenendaal-Keste-ren-Oss" met een brug bij Rhenen en veer-boten over de Waal bij Ochten en over deMaas bij Megen.Betreffende toekomstige verbindingswegenkan onder meer worden opgemerkt dat mo-menteel is gepland de aanleg van rijksweg75, de noord-zuidverbinding tussen Oester-beek en de rijksweg N 93. Deze laatste wegloopt tussen Nijmegen en Den Bosch. Inrijksweg 75 komen bruggen voor bij Heteren,Ewijk en Ravestein.De provincie Gelderland heeft in haar plan-nen voor de uitvoering van wegen van hetsecundaire wegenpl?n van 1968, de aanlegvan weg S 112 opgenomen, die mogelijk inde toekomst deel zal kunnen uitmaken vaneen nieuwe interprovinciale verbinding tus-sen Utrecht, Gelderland en N.-Brabant. DeS 112 verbindt de S 101 (Culemborg-Keste-ren-Malburgen) en de S 107 (Dreumel-Nij-megen). Met de S 112 ontstaat een noord-zuidverbinding tussen Amersfoort, Wijk bijDuurstede, Tiel en Oss. De mogelijkheid omdeze weg in een hoofdverbinding te kunnenopnemen, is dan ook een van de redenengeweest om de Waalbrug ten oosten vanTiel te projecteren. Verder wil men Tiel alsverzorgingscentrum van het land van Maasen Waal, betere wegverbindingen geven metdeze streek. Ook de wenselijkheid en laterde noodzaak om de pontveren bij Tiel enOchten te ontlasten wegens de toenemendescheepvaart, maken de aanleg van een brugnodig.Bij de bepaling van het trac? van de S 112moest worden uitgegaan van de ligging vande Waalbrug, waarover tussen de Stichting'Waalbrug bij Tiel' en Rijkswaterstaat reeds*Het tweede deel van dit artikel zal in hetkomende nummer van Cement worden opge-nomen.Cement XXIV (1972) nr. 4overeenstemming was bereikt. Ook de aan-sluiting op rijksweg 15 was plaatsbepalend.vanwege de benodigde afstand tussen derijksweg en de aanwezige spoorlijn.De ligging van de Waalbrug ten oosten vanTiel had ook te maken met het feit dat vol-doende afstand moest bestaan tussen debrug en de sluizen naar het Amsterdam-Hijn-kanaal. Verder was een rechte kruising metde rivier gewenst, om hinder van het scheep-vaartverkeer te voorkomen, vooral omdat deWaal een van de drukst bevaren rivieren inNederland is.Uit dit alles volgde een bruglengte van1419 m, waarvan de aanbruggen 807 m langzijn, met een horizontale boog (R = 6000 m),terwijl de eigenlijke brug 612 m lang is. Hetdwarsprofiel van de brug bestaat uit tweerijbanen van elk twee rijstroken, gescheidendoor een vangrail; ter weerszijden lopenparallelwegen voor langzaam verkeer, bijvoorbeeld landbouwverkeer. Gezien de ver-keersprognose wat betreft de intensiteit, zoutot ca. 1990 volstaan kunnen worden mettwee rijstroken, maar er zouden dan vlucht-stroken aangelegd moeten worden wegensde grote lengte van de brug. Omdat echtereen profiel van 2 X 2 rijstroken weinig duur-157der is, terwijl de S 112 in de toekomst waar-schijnlijk een belangrijker verbinding zal wor-den, is deze oplossing gekozen. Voor de toe-leidende viaducten is eveneens een profielvan 2 X 2 rijstroken ontworpen, maar aanweerszijden zullen vluchtstroken worden aan-gebracht.Ten noorden van de brug komt het tol-emplacement te liggen, per rijrichting zijndrie tol straten geprojecteerd. De brug overde Waal wordt namelijk een tolbrug; definanciering is in handen van de Stichting'Waalbrug bij Tiel', terwijl de provincie Gel-derland de lening heeft gegarandeerd. In ok-tober 1969 werd een akkoord bereikt tussende Stichting en de aannemerscombinatieTielse Brug, bestaande uit Van Hattum enBlankevoort en Holi. Aannemersbedrijf Za-nen en Verstoep, over ontwerp en prijs. Aan-vankelijk had men het plan de brug in staalte bouwen, maar bij het uitwerken van' deplannen bleek dat een betonnen brug goed-koper zou zijn.Op 1 juli 1970 is met de uitvoering begon-nen, terwijl 39 maanden daarna (1 oktober1973) het gehele werk gereed moet zijn.Geografische ligging van de tuibrugIR.175II,\,Iaanbrug78509_ _/iI87850\II78SOI78SO!I7850\I I !ii,174S; 7850 78S0 78S0III2ONTWERPCRITERIADe brug bestaat constructief bezien uit twee verschillende ontwerpen, nl. de tuibrug endeaanbrug, om respectievelijk de rivier en de noordelijke uiterwaard te overbruggen (fig. 1).Dit was het logische gevolg van de zeer verschillende eisen, waaraan moest worden voldaan.Voor het riviergedeelte werd een doorvaartbreedte van 260 m ge?ist (tijdens de bouw magde scheepvaart niet door hulpsteunpunten worden gehinderd) en een doorvaarthoogte overde volle breedte van 9,10 rn boven de hoogste hoogwaterstand. Voor de uiterwaard moesteen vrije doorstroombreedte van.onqeveer 75 meneen doorstroomhoogte van ten minste1 m boven hoogwater worden aangehouden om een onbelemmerde afvoer van ijs te garan-deren. Omdat de noordelijke uiterwaard ongeveer een kilometer breed is, kan de vereistehoogte boven de rivier met een geringe helling worden bereikt. Daarom kan de brug aan denoordzijde nog voor de bandijk in een verzwaring van deze dijk worden be?indigd. Omleidingvan het bandijk-verkeer was geen bezwaar. Boven de zuidelijke bandijk ligt de brug nog zohoog dat de brug daar doorloopt tot aan het landhoofd, dat is opgenomen in een zandlichaamachter de bandijk. De verticale kromtestraal bedraagt 20000 m.De brug heeft zes rijstroken; vier voor snelverkeer (verdeeld over 2 X 8,90 m) en twee voorlangzaam verkeer (2 X 3,50 m) resp. verkeerskiassen 60 en 30.,\\ ',FUNDERINGAan de pijlers werden de volgende eisen gesteld:? het dragen van de bovenbouw, waarbij geen grotere onderlinge zettingsverschillen dan 2 cmmochten optreden;? het opnemen van horizontale belastingen ten gevolge van wind, ijs, wrijving in de opleggin-gen (ijsdruk 75 ton per meter pijlerdikte);? bovenkant voetplaten minimaal 0,5 m onder maaiveld.De bodem bestaat voornamelijk uit zanden alle pijlers zouden op staal gefundeerd kunnenworden. Bij een aantal pijlers (1 t/m 4, 6 en 7 van noord naar zuid geteld) bevindt zich echterop 6 m onder het maaiveld een 1 m dikke kleilaag (gedeelte van de oude komgronden) diezettingen zou veroorzaken van 5 ? 10 cm. Aangezien de brug als een doorgaande constructieis ontworpen, waren dergelijke zettingen ontoelaatbaar.Zowel de oplossing waarbij binnen een stalen damwand de kleilaag met de bovengrond wordtverwijderd, waarna zand in de kuip wordt gebracht en verdicht (zgn. grondverbetering) alshet storten van een koek van onderwaterbeton, bleken gezien de diepe ligging van de klei-laag duurder dan een paalfundering, zodat voor deze pijlers het laatste is gekozen. Een dam-wandscherm beschermt de pijler tegen ontgronding.2Dwarsdoorsnede over p?1er van de aanbrugen palenplan voor deze p?1ers_I.I 'I. ,Cement XXIV (1972) nr. 4 158IIII 9500 I 26700 9500 7750i10 111Zijaanzicht aanbrug en tuibruq, metdoorsneden over aanbrug (links) en tuibrug(rechts), de rijdekindeling is aan-gegeven3aDoorsneden ter plaatse vanhoofdpijler (tuibrug)Het palenplan (fig.2) bestaat uit vier rijen van 20 palen met een onderlinge afstand vanongeveer 1,35 m op het niveau onderkant voetplaat. De vierkante palen met zijden van 40 cmzijn glad van oppervlak en voorgespannen; de gemiddelde lengte bedraagt 8 m. De palenstaan iets schoor (1 : 15 ? 1 : 30). Door het heien wordt de bodem sterk verdicht (oppervlaktevoetplaat 156 m2; gezamenlijke oppervlakte paaldoorsneden 12,8 rn"), Voor een veilige draag-kracht van de palen is 96 ton per paal aangehouden. Dit is voor een gedeelte puntweerstand(ca. 60 ton) en Voor de rest wrijving ten gevolge van de verdichting van de grond. De paal-belastingen door eigen gewicht en verkeer vari?ren tussen 70 en 75 ton; de belastingen tengevolge van eigen gewicht, verkeer en wrijving in de opleggingen tussen 55 en 95 ton.De overige pijlers zijn op staal gefundeerd. Daar de grondslag uit grof zand bestaat metvanaf de rivier goede watervoerende lagen is bronbemaling over meer dan 1 ? 2 m praktischondoenlijk. Zodra de draagkrachtige grondslag meer dan 1 ? 2 m beneden de gemiddeldegrondwaterstand bleek te liggen, was een afsluitende laag van onderwaterbeton noodzakelijk.Het onderwaterbeton moest voldoende dik zijn om opdrijven door waterdruk te voorkomen.Bij het vaststellen van de funderingsdiepte van de stroompijler is het hoogteverloop van deoever in de beschouwing betrokken. Er iS een berekening gemaakt van de te verwachtenzettingsverschillen, die ontstaan door het belasten van een grondvlak met rondom een vari?-rende bovenbelasting wegens het maalveld-verloop. De berekende zettingsverschillen tussenland- en rivierzijde van de koek van onderwaterbeton zijn voor de stroompijlers ongeveer0,5 cm. Dit blijkt voor de in de pijler ingeklemde pylonen geen bezwaar.De gemiddelde gronddrukken onder de stroompijlers bedragen ongeveer 40 tf/m2(onder deoverige op staal gefundeerde pijlers ongeveer 25 tf/m2) (fig.3a). De beide landhoofden staanop palen, waarbij voor het noordelijke landhoofd stalen palen zijn toegepast om de horizon-tale gronddrukken tegen de palen op te kunnen nemen bij het later aanbrengen van deaardebaan.ONDERBOUWTot het niveau 12,5 m + NAP moet met water en ijs rekening worden gehouden. De pijler-koppen zijn over deze hoogte afgerond. Boven dit niveau behoeft slechts de bovenbelastingnaar de fundering te worden afgevoerd. Hiervoor zouden twee kolommen per koker (voorelke oplegging ??n) voldoende zijn, maar uit esthetische overwegingen is hiervoor bij allepijlers een 2 m dikke rechthoekige doorsnede gekozen, waarvan de breedte gelijk is aan deonderkant van de te steunen kokerligger (bij pijler 11 is een dikte van 3 m noodzakelijk inverband met de dubbele rij opleggingen voor de overgang aanbrug-tuibrug).In het winterbed is de stroomsnelheid gering en behoeft de pijleropbouw niet over de vollebreedte van de pijler (23 m) door te lopen. Om materiaal te besparen en de kans op scheur-vorming te verkleinen is de pijleropbouw in het midden onderbroken. De voetplaat moet daar-door wel zwaarder gewapend worden.In het zomerbed hebben de pijlers 11, 12 en 15 een dikte van 3 m, deze pijlers lopen w?l overde volle breedte door. Hier is scheurvorming tegengegaan door de pijlerwand in het middenmet een verticale getande voeg te onderbreken.De afmetingen van de pyloonpijlers volgen uit de benodigde oppervlakte van de koek vanonderwaterbeton (toelaatbare gronddruk). Materiaaleconomie, beperking van gewicht entemperatuurspanningen tijdens het verharden van het beton, waren redenen om een holledoos-constructie te kiezen met wanden van ongeveer ??n meter dikte. In verband met dekans op aanvaring is de grootte van de holle ruimten beperkt gehouden, waarvoor vijf tussen-wanden nodig waren. Twee daarvan staan onder de pylonen en vormen in feite de voortzet-ting van pyloon naar voetplaat.In de pyloonpljler-opbouwkornen geen dilatatievoegen voor; een zware wapening moet dekrimp- en temperatuurspanningen zoveel mogelijk opnemen.Cement XXIV (1972) 4 159Constructie van de aanbrug3bHalve dwarsdoorsnede aanbrug en pijler-opstellingONTWERP AANBRUGDe aanbrug, bestaande uit 10 overspanningen van 78,5 m en een uitkragend 'eindveld' van22 m, vormt ??n doorgaande 807 m lange voorgespannen betonconstructie zonder dilatatie-voegen, Het vaste punt van de aanbrug wordt gevormd door de middelste drie pijlers, waarde aanbrug rust op rubber-opleggingen met zodanige dikteverschillen dat de drie pijlers als??n 'vast punt' werken. Deze oplossing werd verkozen boven die van het extra verzwaren vande middelste pijler. Bij de overige pijlers rust de brug op 1100 tons teflon-glij?opleggingen.De dwarsdoorsnede over de aanbrug (fig. 3b)bestaat uit twee uitwendig prismatische kokers,die geheel onafhankelijk van elkaar werken met elk een dekbreedte van 13,5 m, voldoendevoor drie verkeersstroken. De constructiehoogte bedraagt 3,5 m. Aanvankelijk was een twee-cellige koker ontworpen. Voordelen van de ??ncellige oplossing zijn de eenvoudiger bekistingen wapening en voorts het feit dat meer beton per wand beschikbaar is, terwijl dek en vloerdesondanks nauwelijks dikker behoeven te worden gekozen.In de koker verdikt de vloer zich over 10 meter aan weerszijden van de pijlers van 20 naar60 cm. Dek- en wanddikte veranderen niet. Boven de pijlers zorgt een raamwerk voor vergro-ting van de torsiestijfheid en voor inleiding van de oplegkrachten in de koker. Het dek is ookin dwarsrichting voorqeepennen". 5I , 162 I11625 I , 320 De detaillering van hetkabelverloop volgt uit de gekozen uitvoeringsmethode. Dit is de zgn.plakmethode geworden met Tvvormlqe uitbouw vanuit de pijler. Deze methode is gekozen nabestudering van verschillende mogelijkheden:a. traditionele bekisting op stempels}..','::'::,':,'r? ter plaatse gestortd. vrije uitbouw met prefab-moten.Oplossing a. viel af door het gevaar dat hoogwater zou geven; oplossing b. en o. vielen afomdat de vereiste grote overspanning deze methoden oneconomisch maakten, respectievelijkomdat de bekisting te kostbaar werd en daar veel extra voorspanning in het uitvoerings-stadium vereist was.UITVOERING AANBRUGAlgemeenDe gekozen uitvoeringsmethoden zijn zeer sterk bepaald door het feit dat de uiterwaarden inde periode begin december tot half april gewoonlijk gedurende een paar weken onder waterstaan. Wat de onderbouw betreft was een waarschuwingstijd van.ongeveer 2 dagen voldoen-de om het materieel in veiligheid te brengen en de kuipen onder water te zetten,Voor de aanbrug was een in het werk gestorte oplossing met een op het maaiveld afgestem-pelde ondersteuningsconstructie minder aantrekkelijk. De 'Taktschiebe'-methode en het inhet werk storten met behulp van een van pijler tot pijler verrolbare bekisting waren vooroverspanningen, waarvan hier sprake is, niet economisch.De zgn. 'plakrnethode' met geprefabriceerde elementen had het voordeel, dat de elementenbuiten de uiterwaarden vervaardigd konden worden. Bij grote elementen vergt het montereneen fractie van de tijd, die voor het produceren van de elementen nodig is, zodat vertragingdoor hoogwater geen bezwaar was. Daarom behoefde ook geen montageligger te wordeningezet, zoals bijv. bij Oleron en ChilIon, maar kon met een portaalkraan volstaan worden.Wat de tuibrug betreft: boven het bevaarbare riviergedeelte moest in verband met de scheep-vaart toch al naar een van het water onafhankelijke uitvoeringsmethode worden gezocht,zodat het hoogwaterprobleem hier niet speelde.Het uitvoeren van de tuibrug met een soort 'vrije uitbouw' zou bezwaarlijk geweest Zijn.Immers tijdens de uitvoering is een geringe hoeveelheid voorspanning aanwezig, omdat eengroot gedeelte van de definitieve voorspanning door de tuien geleverd wordt. Bovendienwijken de aangrijpingspunten van de tuien sterk af van de normale doorsnede. De geWichtenhiervan zijn zeer groot, terwijl deling voor een verticalestortvoeg niet mogelijk was.Cement XXIV (1972) nr. 4 160Overzicht van de veldfabriek voor de ver-vaardiging van de prefab-motenfoto: KLM Aerocarto N.V.Voor het gedeelte boven het land werd gekozen voor een uitvoeringsmethode op ondersteu-ningen, waarbl] wat de wijze van ondersteuning betreft uitgegaan werd van een uitvoerings-tijd buiten de hoogwater-periode; vanwege de kans op hoogwater werden echter onderheidesteunpunten met zware stalen kokerliggers toegepast. Het spreekt vanzelf, dat dit gedeeltevan de uitvoering vanwege de kans op hoogwater het meest kwetsbaar was. Door prefabrica-ge kon, met behulp van de voor de aanbrug. aanwezige portaalkraan, de periode waarbij aande noordzijde ondersteuning nodig was, bekort worden.Fundering en onderbouwBij de onderheide pijlers was het door de grote verdichting niet nodig om alle palen tot opdezelfde diepte te heien. Gekozen is voor een systeem waarbij de randpalen (grotere belas-tingwisselingen) 2 meter dieper geheid werden dan de binnenpalen. De randpalen werdendaartoe als eerste geheid. bij elke pijler heeft een controle van de mate van verdichting (doormiddel van sonderingen tussen de geslagen palen) plaatsgehad en bi] ??n pUler bleek hetbijslaan van enkele palen nodig te zijn. De damwand werd na het heien van de palen aan-gebracht. Deze damwand deed tevens dienst alsgrondkering bij het ontgraven en als bekis-ting bi] het storten van de voetplaat.Alle onderwaterbeton (totaal bijna 8500 rn") is met betonpompen in het werk gebracht. BUdeze methode wordt de betonspecie via een verticale leiding in de reeds gestorte beton-massa gepompt. Door de onderkant van de pijp steeds ongeveer ??n meter in het beton tehouden, wordt het contact tussen betonmengsel en water (evenals bij de contractormethode)tot een minimum beperkt en is van ontmenging geen sprake.Belanqr[jk is dat de betonspecie onderwater voldoende kan uitlopen en de gevraagde beton-dikte zo egaal mogelijk kan worden benaderd, zonder overdreven veel stortpunten en achter-af weghakken van te hoge gedeelten. Voor dit uitlopen {orde van grootte van de helling 1 op6) is betonspecie met zetmaat 12 vereist. BU normale cementgehaiten van bijv. 300 kg/m 3isde specie echter niet te verpompen, want de hoeveelheid deeltjes kleiner dan 0,2 mm(smering) is te gering. De eenvoudigste manier om deze hoeveelheid te vergroten is het toe-voegen van cement. Met 360 kg cement per m3, bl] de vereiste zetmaat en een goede korrel-verdeling van de toeslagmaterialen, ontstaat een goed verwerkbaar mengsel. Door de grotehoeveelheid cement is de water-cementfactor relatief laag en wordt een sterk beton verkre-gen. Drukproeven op cilinders uit boorkernen gaven 350 ? 400 kgf/cm2als resultaat.De storten van het onderwaterbeton voor de pyloonpijlers waren bijzonder groot (3300 m3perpijler). Omdat de aanvoer relatief gering was (nog geen 50 m3/uur)werd een vertrager aanhet betonmengsel toegevoegd.4Montage-schema aanbrugCement XXIV (1972) nr. 4Bovenbouw aanbrugDe gekozen uitvoeringsmethodeis de 'plakrnethode', waarbij in dit geval de kokerligger in120 ton zware elementen is geprefabriceerd. Vanuit de pUler worden per pijler en per koker15 elementen uitkragend aan elkaar gelUmd en voorgespannen. Dit gaat als volgt: eerst wordtmet de portaalkraan een hamerstuk (speciaal element dat via de opleggingen op de pijlerrust) op de plller geplaatst en tijdelijk vastgezet. Vervolgens wordt aan ??n zijde een elementmet de portaalkraan in de juiste positie gebracht, nadat de betreffende kopvlakken vantevoren met een epoxylijm zljnInqesrneerd, Om de verse lijm direct onder een gelUkmatigedruk te kunnen zetten (2 kgf/cm2) wordt de moot met vijf vergrendelstaven, die door sparin-gen in het dek geschoven kunnen worden, tUdelUk vastgespannen.De dwarskracht wordt door ??n tand in iedere wand opgenomen. De portaalkraan kan nu hetidentieke element aan de andere zijde van de uitbouw monteren, waarna de uitbouw weer inevenwicht is (figA). Nu kunnen de 2 symmetrische moten met de (blijvende} uitkragingskabelsworden voorgespannen nadat de kabels door de in de elementen opgenomen kanalen zijngetrokken.BU het volgende elementen-paar kan het uitkragend moment niet meer door de pijler wordenopgenomen en moet (aan ??n zijde) een hulpsteunpunt worden aangebracht. Dit steunpunt isvoldoende voor de rest van de uitbouwen behoeft niet te worden verplaatst. Wanneer tweeuitbouwen gereed zUn, blijft in het midden van de overspanning een voeg van 1,20 m over.Deze wordt ter plaatse gestort waarna de continu?teitskabels worden aangebracht (en ge-spannen) die van de beide uitbouwen ??n geheel maken. Iedere drie weken wordt op dezewijze een compleet veld gebouwd. Maatgevend hiervoor is niet de montage, maar de produk-tiecapaciteit. Bij de eindvelden zijn steeds geprefabriceerde elementen toegepast. Alleen dewijze van monteren week af van de normale velden.Hetnoordelijke uiteinde vormt een 22 m lange uitkraging (fig. 5). De uitbouw vanuit de noor-delllke pijler was daardoor niet symmetrisch. Om toch evenwicht te krugen, werd de holleruimte in de koker van de korte uitkraging met behulp van beton in fasen gevuld (blijvendeballast).1615Langsdoorsnede overspanning bi} land-hoofd noordI \\\Het zuldelilke uiteinde van de aanbrug ligt boven p?ler 11. Vanuit deze pijler kon dus nietworden uitgebouwd. De elementen van deze halve overspanning werden op een ondersteu-ningsconstructie op de volgende wijze tot ??n geheel verbonden:Vanuit het midden van de ondersteuningsconstructie werden aan weerszjjden, met behulp vaneen tijdelijke voorspanning boven en onder in de koker, de elementen stuk voor stuk aanelkaar gel?md en gespannen. Steeds werd gezorgd voor een statisch bepaalde oplegging vanhet gemonteerde deel. Door het steeds weer opnieuw zo gunstig moqelijk kiezen van deoplegpunten werden de positieve en negatieve momenten zoveel moqelljk gel?k gehouden.Als de halve overspanning geheel aan elkaar is gespannen (met tijdelijke voorspanning)wordt het geheel uitgericht. Da"n worden de continuiteitskabels (uitkragingskabels ontbrekenhier) doorgevoerd en wordt de sluitvoeg gestort. Daarna worden de kabels gespannen.De elementen worden op een baan ter lengte van twee halve overspanningen geprefabriceerd(fig. 6), uitgaande van een elders vervaardigd hamerstuk dat in het midden van de baan wordtgeplaatst. Aan weerszijden van dit hamerstuk worden de elementen van ??n uitbouw vervaar-digd. Door het in de brugasrichting evenw?dig verplaatsen van het hamerstuk, voordat ooktegen de andere zijde van het hamerstuk een element wordt gestort, was het rnoqelijk deelementen van de baan te lichten (het zgn. roven) zodra het beton voldoende sterkte hadverkregen (K 300). De produktie van ongeveer ??n element per dag kon met behulp van tweebinnen- en twee buitenbekistingen worden bereikt.6Overzicht veldfabriekCement XXIV (1972) nr. 4\I1620001. voorv6. bet'on 'Specie.Transport van de elementenVoor het transport van de elementen werden een 120 tons traverse en een 120 tons oplegger(op 64 rubberbanden) ingezet. De oplegger verzorgde het horizontale transport over groteafstand (van 100 tot 900 meter). De traverse die zowel de aanvoerweg als de twee koker-liggersoverspant (40 m), moest zowel de elementen van de produktiebaan lichten en in depotplaatsen als de montage verzorgen, hetgeen mogelijk was omdat de montage drie ? vier maalsneller verliep dan. de fabricage. Het was dus nodig dat de traverse van het hooggelegenproduktieterrein (12 m +) naar de uiterwaard (6 m +) (via een helling van 1 op 25) verredenkon worden. De traverse was hierdoor tevens gevrijwaard van schade bij het onderlopen vande uiterwaard.Om te voorkomen dat de traverse zowel bij het laden als bij het lossen van de opleggermoest assisteren (bezwaarlUk vanwege de geringe rijsnelheid van de traverse) was voorzienin een 'afvoerrek', waarbij de oplegger op het produktieterrein onder gereedstaande elemen-ten kon rijden, die op uitgepompte vijzels stonden. Door het aflaten van de vijzels werden deelementen op de oplegger geplaatst.Complicaties met de zeeg Van de brugDe onderzijde van de koker dient uit esthetische overwegingen in het midden van de over-spannlnqIn de definitieve toestand een kleine opwaartse zeeg van 5 cm te hebben. Bij defabricage van de moten dient deze zeeg in de hoogteligging van de produktiebaan te wordengevonden. waarbij op de blijvende zeeg de vervormingen tijdens en na montage nog moetenworden gesuperponeerd, dit zijn elastische vervormingen door eigen gewicht en voorspan-ning, vervormingen door krimp en kruip, AI deze vervormingen zijn nauwkeurig berekend,waarbij de aannamen zoals grootte van de elasticiteitsmodulus, gemiddelde ouderdom van de.moten, krimp- en krulpco?fftcl?nten.izo redelijk mogelijk benaderd zijn.'Bij het monteren van de eerste velden bleek de zeeg echter 10 cm groter te zijn dan bedoeld.Het leek wenselijk de zeeg in de produktiebaan aan te passen. In dat stadium waren slechtsde moten van 5 van de 20 velden geproduceerd. Maar dan moest aangetoond worden dat hethier geen toevallige samenloop van factoren betrof, doch een systematische afwijking.Het lag voor de hand de afwijkingen te wijten aan het verschil tussen de werkelijke omstan-digheden en de gemiddelde, waarop in de berekening de vervormingen waren gebaseerd,doch zulke grote afwijkingen konden daarmee niet worden verklaard.Indien het aan de montage lag, kon alleen een verschil in de dikte van de lijmvoeg onder enboven in de koker de te grote zeeg veroorzaken. Metingen van de lijmvoegdikten wezen uitdat van een systematisch verschil geen sprake was. Gemiddeld zou steeds onder in de kokereen 3 mm dikkere voeg nodig zijn dan boven om de te grote zeeg te kunnen verklaren. Ookde veronderstelling dat het dek van de moten door grotere uitdroging meer zou kunnenkrimpen dan de ondersteunde vloer, hetgeen ook een grotere zeeg tot gevolg heeft,bleekgeen grond te bevatten.Een andere mogelijkheid was de produktiebaan zelf. Deze was op een acht meter hoog op-gespoten zandlichaam op staal gefundeerd. Doordat de moten, zodra ze voldoende verhardwaren en niet meer als contramal voor nog te storten moten nodig waren, van de produktie-baan werden 'geroofd', was de baan echter nooit volledig belast, doch slechts plaatselijkdoor meestal twee naast elkaar staande moten. De produktiebaan zou plaatselijk elastischezettingen kunnen ondergaan en daardoor hoekverdraaiingen veroorzaken, Het is eenvoudig inte zien dat dekopvlakken daardoor niet meer evenwijdig gestort werden, doch naar boventoe taps liepen waardoor bij montage een te grote zeeg ontstaat. Het gaat hierom zeer kleinezettingsverschillen van enkele millimeters. Een berekening met een computerprogramma voorelastisch ondersteunde liggers, waarbij alle voorkomende belastingstoestanden werdengeanalyseerd, maakte het verschijnsel aannemelijk. Herhaalde hoogtemetingen van de baantoonden inderdaad systematisch terugkerende zettingsverschillen van ca. 1 mm aan.Bijna driekwart van de te grote zeeg kon uit de plaatselijke zetting van de produktiebaanworden verklaard. De rest is toe te schrijven aan een aantal overige hier genoemde factoren,die helaas niet stuk voor stuk zijn te kwantificeren.De na de verkregen nieuwe inzichten aangebrachte correcties in deproduktiebaan blekengoed te voldoen. Er zijn nog wel afwijkingen in de orde van 1 ? 2 cm in de hoogteligging vanhet veldmidden na de montage van de uiterste moot, maar deze zijn niet te voorkomen.ONTWERP TUIBRUGStatisch systeem van de betonnen tuibrugIn aanzicht bestaat de tuibrug uit twee symmetrische gedeelten, die elk continu zijn en in hetmidden van de rivier verbonden worden door 65 m lange inhangliggers (fig. 7). Elk continugedeelte bestaat uit een overspanning van 77,5 men een van 95 m, die in het midden aan eentui is opgehangen en een 101m lange overkraging boven de rivier, die op afstanden van 47,5pyloon kop7Langsdoorsnede van halve tuibrugknoop 11Cement XXIV (1972) nr. 4 163100mE8Doorsnede over lange tui (boven) enkorte tui (onder)Cement XXIV (1972) nr. 4en 95 m vanuit de hoofdpijler aan tuien zijn opgehangen. De totale reeks van overspanningenis dus als volgt: 77,5 m; 95 m; 267 m: 95 m: 77,5 m. De constructiehoogte is over de gehelelengte constant en bedraagt 3,50 m.Het brugdek is 31,20 m breed. Het bestaat in de continue gedeelten uit twee ??ncelligekokers die aan de buitenzijden voorzien zijn van uitkragingen van 2,675 m en gekoppeldworden door een tussendek Van 10 m breedte. Voorts zijn de kokers ter plaatse van deophangpunten aan de tuien gekoppeld door dwarsdragers. Het inhangdek van lichtbetonbestaat uit vier inhangliggers die vrij zijn opgelegd op de uiteinden van de kokerwanden. De21,40 m hart-op-hart staande pylonen zijn ingeklemd op de stroompijler en steken door spa-ringen in het brugdek, dat afzonderlijk van de pylonen op de stroompijler is opgelegd, zodanigdat alleen hier hoekverdraaiingen kunnen optreden. Op de overige pijlers kan de brug inlangsrichting verschuiven.Het brugdek wordt op afstanden van 47,5 en 95 m ter weerszijden van de pylonen onder-steund door resp. korte tuien onder een helling van 1 : 1 en lange tuien onder een helling van1 : 2. Ter plaatse van de aansluiting aan de lange tuien aan de landzijde is het brugdek tevensondersteund door een pijler, waarover het brugdek doorgaat met een eindveld van 77,5 mlengte. Het gewicht van het eindveld, aangevuld met plaatselijk aan te brengen ballastbeton,zorgt ervoor dat het brugdek ter plaatse van deze' pijler niet kan opwippen. Dit is van belangvoor de stabiliteit.DwarsdoorsnedeDe vorm van de dwarsdoorsnede van het brugdek bij een tuibrug is enerzijds sterk afhanke-lijk van het gekozen statische systeem in langsrichting, anderzijds van de uitvoeringsmoge-lijkheden. Door de ophanging aan tuien moet rekening gehouden worden met zowel inleidingvan verticale als horizontale krachten in het brugdek. Hierdoor ontstaan discontinu?teiten inlangsrichting van het dek, die bij voorkeur vermeden moeten worden. Hulpsteunpunten in derivier waren niet toegestaan.In het eerste ontwerp bestond het dek ult drie naast elkaar gelegen kokers, die in eenhedenvan 47,5 m lengte geprefabriceerd zouden worden. Dit was nog juist mogelijk met gebruik-making van bestaand materieel, waarbij het maximale elementgewicht 600 ton bedraagt.De buitenste kokers waren geplaatst met de hartlijnen in het vlak van de betreffende pyloonen tuien. De middelste koker zou ter plaatse van de ophangpunten aan de tuien door koker-vormige dwarsdragers met de buitenste kokers verbonden worden. Deze dwarsdragers warenzodanig voorgespannen, dat drie kokers op dezelfde wijze belast werden door eigen gewichten normaalkracht. Deze constructiewijze bracht diverse complicaties met zich mee wat betreftconstructiedetails en uttvoerinq.De volgende stap was het vervangen van de vroegere middenkoker door een tussendek metlangs- en dwarsdragers. Dit gaf problemen met de vooral in het eindveld niet toereikendemeewerkende breedte van het dek en de inleiding van horizontale krachten in het tussendek,dat ??n geheel uit moest maken met de dekken van de kokers. Dit probleem is ondervangendoor bredere kokers te kiezen met een smaller tussendek.Het brugdek bestaat thans uit twee gelijke en in dwarsdoorsnede symmetrische kokers terweerszijden voorzien van uitkragende dekken. Tussen de twee kokers resteert nog eenopening van 4 m breedte, waarin het tussendek gecompleteerd wordt. Dit deel van het tussen-dek is niet nodig voor de meewerkende breedte. Een nadeel van de aldus gecre?erde dwars-doorsnede is, dat de tuien niet door het hart van de kokers gaan. De tuien oefenen dusexcentriciteitsmomenten uit, die torsie in de kokers zouden veroorzaken. Deze torsie wordtopgeheven door speciale dwarsdragerconstructies ter plaatse van de tui-aansluitingen, diehoofdzakelijk op buiging worden belast.TuienDe tuien zijn van voorgespannen beton met doorsneden van resp. 0,9 X 1,0 m2en 0,65 X1 ,0m2voor de lange en korte tuien (fig. 8), terwijl het aantal daarin aanwezige voorspankabelsresp. 40 of 36 en 20 of 16 is. Deze kabels bestaan uit 12 stuks 7-draadsstrenqen 0 0,62",staalkwaliteit QP 180. De breukkracht van deze kabels bedraagt 312 tf. De voorspankabelsworden verankerd onder in de kokers van het brugdek, die daartoe van schuin geplaatstedwarsdragers zijn voorzien. De meeste kabels lopen ononderbroken door over de pyloonnaar het brugdek aan de andere zijde van de pyloon. Van de 56 kabels worden er 12 in depyloonkop verankerd. Het beton van de tuien bezit een kubusdruksterkte na 28 dagen van600 kgf/cm2?De voorspankracht die door deze kabels geleverd wordt (fig. 9), is zodanig bepaald dat voorde permanente belasting het brugdek als het ware op vaste steunpunten rust, terwijl de voor-spanning in de betonnen tui zodanig ls, dat door de nuttige belasting op het brugdek geentrek in het beton van de tuien ontstaat. De speciale functie van het beton van de tuien istweeledig, ten eerste bescherming van het voorspanstaal. ten tweede vergroting Van de rek-stijfheid van de tuien. De rekstijfheid van het geheel van beton en staal van de tui is het vier-voudige van een tui waarin alleen de hoeveelheid staal voorkomt. Voor de variabele belastingfungeren de tuien als verende steunpunten.De betonnen tuien worden geacht te zijn gescheurd op het moment van 'decompressie'. Dittreedt op bijeen belasting, bestaande uit 1,1 maal de permanente belasting en 1,3 maal denuttige belasting. Aan het beton wordt dus g??n treksterkte toegekend.De staalspanning van de voorspankabels in de tuien is betrekkelijk gering, vergeleken metdie bij normale voorgespannen betonconstructies, nl. 40 tot 45% van de breuksterkte. Hier-voor zijn twee redenen:164V2??ZZ2??ZVmfHet rijdek van de kokers is in dwarsrichting voorgespannen met kabels met een werkvoor-spankracht van 43 tf, waarvan de hart-op-hart afstanden vari?ren van 0,30 tot 0,44 m. Dezedwarsvoorspanning is betrekkelijk zwaar, vooral in de elndvelden, vanwege het brede tussen-dek en de belangrijke interactie tussen de kokers door middel van het tussendek bij mobielebelasting.Het inhangdek boven het midden van de rivier (fig. 10) wordt geconstrueerd in lichtbeton meteen kubusdruksterkte van 425 kgfjcm2? Het inhangdek wordt opgebouwd uit vier geprefabri.ceerde liggers, lang 65 m, die door ter plaatse te storten tussendekken tussen de boven-flenzen tot ??n geheel worden verenigd.Ten behoeve van de dwarsverdeling zijn twee dwarsdragers voorzien. Het tussendek van deinhangliggers is 0,32 m dik, terwijl dit bij de kokers slechts 0,25 m is. Dit is het gevolg van demindere mate van inklemming van het dek ter plaatse van de wanden, door het ontbreken vantorsiestijve kokers. (wordt vervolgd)Het brugdekAfgezien van de inhangliggers en de dwarsdragers ter plaatse van de tul-aanslultinqen is hetbrugdek uitwendig prismatisch. Op d e plaatsen waar in het brugdek geconcentreerde krach-ten ingeleid worden door opleggingen of tui-aanslulttnqen, is de doorsnede binnenin de kokeraangepast. Dit is het geval bij de eindopleggingen boven pijler 11 en het zuidelijke landhoofd,waar zich de eindverankeringen bevinden van een groot aantal voorspankabels. nl. 27 stuksper wand. Boven de stroompijlers zijn in de vloer en het bovendek van de koker sparingennodig voor de pyloon, die dwars door de koker steekt. Bovendien moeten hier grote horizon-tale oplegreacties opgenomen worden. Bij de tui-aansluiting' is zoveel mogelijk een vakwerk-werking bij de inleiding van de krachten in de koker nagestreefd. De met de eindige elemen-tenmethode uitgevoerde numerieke berekeningen van deze knooppunten gaven dit vakwerk-gedrag duidelijk weer. Er is in alle richtingen voorspanning aangebracht, zodat alle onder-delen van deze knopen onder druk verkeren.De langsvoorspanning in de kokers wordt voornamelijk geleverd door de horizontale compo-nenten van de tulkrachten. De eindvelden. die hier niet van profiteren, zijn met 54 kabels meteen werkvoorspanning van 116 tf voorgespannen. De overige velden zijn slechts met 10 vandeze kabels voorgespannen die elkaar ter plaatse van de steunpunten overlappen. Dezekabels zijn enerzijds nodig voor de montage zolang de uitwendige voorspanning nog nietaanwezig is en anderzijds in de definitieve toestand van de brug om scheur- en bezwljkvelltq-held van de kokers te vergroten.I. De veiligheid tegen bezwijken. Bij een overbelasting met een factor 1,8 dienen de kabels nogjuist in het Hneair-elastieche gebied te verkeren, omdat anders de buiging in het brugdek zosterk zou toenemen, dat het bezwijken van de gehele constructie ingeleid zou worden doorhet bezwijken van de kokers.2. Het beperken van de relaxatieverliezen in het voorspanstaal. Bij grote verliezen zou dit ooktot grote betondrukspanningsverliezen leiden wegens het hoge wapeningspercentage. Demogelijke voorspanning in het beton van de tuien is zowel naar boven als naar benedenbegrensd.Overzicht van de uitvoeringfoto: KLM Aerocarto N.V.laDwarsdoorsnede brugdek t.p.v.de inhangliggers9Langsdoorsnede over brugdek t.p.v.tUiverankeringsknoop (boven) enverankeringsschema tuikabelsin verankeringsknoop (scheve doorsnede)Cement XXIV (1972) nr. 4 165
Reacties