C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBekistingcement 2003 234Alleen drinkwater wordt wereld-wijd meer verbruikt dan beton.Elk jaar wordt meer dan vijfmiljoen m3beton toegepast in di-verse bouwwerken, zoals gebou-wen, bruggen en tunnels. Evenalshet water elke vorm kan aanne-men, zo kan elke gewenste vormgemaakt worden met het mate-riaal beton. Voor architecten enontwerpers is het materiaal eenbouwstof dat geen specifiekevormbezit.Anno2002isvoorhenhet beton een uitdaging om onze`grijze' wereld meer vorm enkleur te geven. Door het levendi-ger te maken willen ze meer in-houd en kwaliteit geven aan onzeopenbare ruimtes. Echter de be-kisting, de hulpconstructie voorhet verkrijgen van de gewenstevorm, beschouwen ze als een bij-komend onderdeel!Voor ons, als producent en leve-rancier van bekistingen, is juistdie hulpconstructie de uitdagingom ons net als de architecten teprofileren. Het ontwerp van eenbekistingontstaatinnauwoverlegmet de aannemer en de bekis-tingconstructeur. Samen beoor-delen we de constructieve haal-baarheid en de uitvoerbaarheidvan de bekisting op de bouw-plaats. Om tot het meest econo-mische bekistingontwerp te ko-men, hebben we bij complexevormen te maken met vele beslis-momenten.B e k i s t i n g o n t w e r pHet meest toegepast is de combi-natie van hout en staal. Bij hetontwerp zoeken we altijd naar deoptimale combinatie. Hout ge-bruiken we omdat het nagenoegelke vorm kan aannemen.Bij vrije vormen in beton is hetvoor de bekistingleverancier dekunst om uit meer dan 10.000standaardartikelendejuistemate-rialen te sorteren. Voor standaardvormen maken we gebruik vantabellen en grafieken en leidenhieruit de minimaal benodigdeafmetingen af. Bij complexe vor-men krijgen we in het begin temaken met op het eerste gezichtvaak eenvoudige keuzes maar diewel van essentieel belang zijnvoor het uiteindelijke resultaat.Het komt hier dus aan op crea-tiviteit en deskundigheid. Aan-dachtspunten bij het ontwerpenzijn onder andere:? wat zijn de overspanrichtin-gen van het hout of het staal?;? wat zijn de maximale afmetin-gen van de prefab bekistinge-lementen ten aanzien van hettransport en het stellen?;? verkrijgen wij de specifiekevorm door uitvulling mettriplex of door speciaalgevormde staalconstructies?;? is de ruimte op de bouwplaatsbeperkt voor het stellen van debekisting?Ontwerpen met modellenBij het ontwerp van de bekistingwordt bij voorkeur gebruik ge-maakt van rekenprogramma's.Bekisting voor complexebetonvormenR. van Zutven, PERI b.v.F. Vogels, Technisch Commercieel Adviesbureau VogelsHet beton dat wij dagelijks zien is slechts een fractie van de werkelijke hoe-veelheid die gefabriceerd en verwerkt wordt. Het merendeel is weggestoptachter een bekleding of onder het maaiveld. In het verleden beschouwden wehet beton puur en alleen als een constructief materiaal. Tegenwoordig is dui-delijk een kentering gaande in het gebruik, de toepassing en de vormgevingvan het beton. Bij het laatste heeft de bekisting een essenti?le rol gespeeld bijde totstandkoming van drie in het oog springende bouwwerken: de`Hemelwaterbrug' te den Haag, de pijlers van de Rijnbrug nabij Oosterbeek ende `Westbrug' in Nieuw Vennep (foto's. 1, 2 en 3).1 | `Hemelwaterbrug' inde nieuwbouwwijk`Wateringsveld' teden Haag2 | Bekisting van ??n vande vijf pijlers van deRijnbrugC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBekistingcement 2003 2 35Vaak kan worden volstaan met 2-dimensionale modellen, maar bijgecompliceerde ruimtelijke con-structies geven 3-dimensionalemodellen een beter inzicht. Hetmodelleren van een bekistingvraagtomeengedegenpraktischekennis van de materialen. Eenmodel, waarin ?lle elementen (be-kistingplaat, dragers, gordingen,centerpennen enz.) worden ver-werkt, is onnodig gecompliceerdenmeestalnietwerkbaar.Wezoe-ken naar een vereenvoudigd mo-del met enkel de essenti?le con-structie-elementen, zoals stalengordingen, centerpennen, scho-ren enz. Van het grootste belanghierbij is de juiste keuze vansteun- en verankeringspunten.Met het model krijgen we inzichtin de optredende vervormingenen de sterkte van de verschillendeelementen. Door het verplaatsen,toevoegen of verwijderen van cen-terpennen en steunpunten opti-maliserenwehetmodeltotdatalleelementen voldoende sterk zijnen de vervormingen acceptabel.Tenslotte leiden we de reactie-krachten af die door de steun-punten en verankeringen opge-nomen moeten worden.Vooraf wordt vaak een model ge-maakt, bijvoorbeeld schaal 1:100.Dit helpt ons om het juiste inzichtte verkrijgen. Hebben we op basishiervan een bepaald ontwerp ge-kozen dan kan met de uiteinde-lijke engineering worden begon-nen.De bekisting is opgebouwd uitelementen. Voor een stabiele con-structie is de koppeling tussen dieelementen essentieel. Bij pirami-devormige bekistingelementenzorgen de hoekverbindingen voordenodigecomplicaties.Zijnvoor-af niet de juiste keuzes gemaaktdan zijn achteraf extra voorzie-ningennoodzakelijkomopdrijvenvan de bekisting te voorkomen.Ontwerpen in Cad.Bij het ontwerp en het uitwerkenvandeuitvoeringstekeningenma-ken we gebruik van een 3D-Cadontwerp. Uit dit ontwerp wordtalleen de betonvorm overgeno-men. Om het eenvoudig te hou-den, worden de bekistingtekenin-genuitgevoerdin2-D.Andersdanbij systeembekistingen, waarvoorvaakspecialesoftware(3-D)isont-wikkeld, moet bij een maatbekis-ting alles nog ontworpen en gete-kendworden.Alleenvoorsysteem-onderdelen maken we gebruikvan standaard gegevens.Een groot voordeel bij Cad is demaatvoering van speciale onder-delen, zoals gewalste gordingen,schenkels,spantconstructies,enz.C o n s t r u c t i e v e e nu i t v o e r i n g s t e c h n i s c h ea s p e c t e n v a n d e d r i eb o u w w e r k e nComplexe bekistingvormen zijnniet meer te maken met alleenoverzichtstekeningen en enkeledwarsdoorsneden. Voor dergelij-ke projecten zijn van elk elementaparte werkplaatstekeningen no-dig met daarop aangeven de tegebruiken materialen, de schuin-tes, de te zagen plaat afmeting, demontage richting en de montagevolgorde.Wij zien dat dergelijke bekistin-gen nagenoeg niet meer op debouwplaats worden gemaakt. Deredenenhiervoorzijnvoordehandliggend:? de geoutilleerdheid op demontagewerkplaats (boven-loopkraan, gereedschappen,werkomstandigheden);? het vakmanschap van detimmerlieden;? de aanwezigheid en begelei-ding van het ontwerpteam.Hemelwaterbrug te Den HaagIn 2001 is het project `Hemelwa-terbrug' gerealiseerd, een kunst-werk in de nieuwbouwwijk Wate-ringsveld te Den Haag. De ar-chitect heeft gekozen voor eenboot vorm, die op piramidevor-mige pijlers rust (zie foto's 4, 5, 6en 7).De bootligger met een lengte vancirca 39 m heeft een `kiel' met eenstraal van R = 40 m. De dwars-doorsnede heeft variabele parabo-lische vormen met formules zoalsy = 0,000889x2. Hierdoor is geenenkele doorsnede hetzelfde.Als ontwerp is gekozen voor eenvast U-vormig bekistingelementmet daarin aangebracht paraboli-sche schenkels. Door hout uitvul-lingen ontstaat de vorm.Voor de montage is om de 220mm de doorsnede van de schen-kel op ware grootte getekend.Totaal zijn er op deze wijze ruim200 schenkels uitgewerkt en aan-gebracht.Degenummerdeschen-kels staan met hun positie enhoekverdraaiing aangegeven opeen overzichtstekening.Bij het voormonteren van debekisting werken we van buitennaar binnen. Om tot de uiteinde-lijkevormtekomenmoestenvaakmeerdere contactvlakken over-brugd worden, zoals staalcon-structie, houtendrager construc-tie,schenkel,delenenbuig-triplex.Bij de gekozen vorm is nauwkeu-rig werken een absoluut vereiste.Stel dat alleen de materialen eenafwijking zouden hebben vancirca 1mm, dan zal de uiteinde-lijke betonvorm een afwijkingvan 5mm hebben. De mallen diede betonvorm aangeven moetendaarom regelmatig gecontroleerdworden of de afwijkingen binnende norm vallen.Bijgeprefabriceerdebekistingele-menten met vrije vormen is hetvan belang dat op de bouwplaatsalles past en aan elkaar gekoppeldkan worden. Daarom wordt voordergelijke vormen vooraf een3 | Onderzijde van deWestbrugC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBekistingcement 2003 236proefopstelling in de montagehalgemaakt.Projectgegevens:architect:buro Stedebouw en Ruimtelijke vorm-geving Wissing;aannemer:Heijmans Beton- en Waterbouw,Rayon Zuid-West;ontwerper en leverancier van debekisting:Adviesbureau Vogels en PERI.Pijlers Rijnbrug te Oosterbeek.Momenteel wordt het projectRijnbrug te Oosterbeek gereali-seerd. De bestaande spoordijk inhet overstroomgebied van de Rijnwordt vervangen door een brug-constructie op pijlers met eentotale lengte van circa 400 m. Depijlers van zijn zo ontworpen datzebijhoogwater?nijsvormingalsijsbreker fungeren.In totaal worden 5 pijlers vervaar-digd. De afmetingen zijn circa9,0 x 4,6 m (l x b) bij een variabelehoogte van 8,0 ? 10,0 m. Om hetstelwerk op de bouwplaats tot eenminimum te beperken is, even-eens rekeninghoudend met hetvervoer, de bekisting opgebouwduit elementen van 10,00 x 4,65 x3,00 m. Verder is de bekisting zoontworpen dat met ??n pijlerbe-kisting de vijf pijlers gemaaktkunnen worden (foto 8). Gelet opde grootte van de pijler volgt destaalconstructie zoveel mogelijkde betonvorm. Uitgangspunt washet standaard PERI bekistingsys-teem,waarbijdegordingenzoaanelkaar zijn gekoppeld dat doordragers en vulschenkels de uit-eindelijke betonvorm wordt ver-kregen. Gezien de complexiteitvan de vorm (alle zijden zijnschuin of scheluw) wordt voorcontrole metingen bij de montageuitgegaan van referentievlakken(X-Y-Z), die haaks op elkaar staan.Bij de genoemde afmetingen vande pijler moet een betonmassavan zo'n 250 ? 300 m3tijdens hetstorten in bedwang worden ge-houden. Naast locale stijfheid ensterkte moet vooral gelet wordenop de sterkte en de vormvastheidvan de totale constructie.Aan de hand van een vooraf vast-gestelde betondruk worden metbehulp van tabellen en grafiekendeafmetingenenoverspanningenvan dragers, gordingen en center-pennengeoptimaliseerd.Voorhetbeoordelen van de sterkte en devormvastheid van het totaal spe-len meer factoren een rol. Vanbelang hierbij zijn de onderlingeverbinding van de bekisting-schotten (met name de hoekentussen de verschillende hellendevlakken), het stabiliseren van deverticaal van de bekisting, deinvloed van het verlengen van decenterpennenendeopdrijfkrach-ten bij hellende en horizontalevlakken.Bij het ontwerpen is in eersteinstantie gedacht aan het vastzet-ten van de centerpennen aan dewapeningssupporten. Daarnaastisdemogelijkheidonderzochtomde centerpennen ter plaatse vande onderste gordingen te vervan-gen door afstempeling tegen dedamwand. De combinatie vanstarre steunpunten (afstempelingtegen de damwand), verlengingvan de centerpennen (tot 9.0 m)en horizontale krachten door hetopdrijven van de `deksel' heeft ge-leid tot plaatselijk ontoelaatbaarhogedwarskrachten,dienietdoorde houten systeemdragers opge-nomen konden worden. Zelfs hetplaatselijk verankeren aan dewapeningssupporten, ter voorko-ming van horizontale verplaat-sing,gaftehogespanningenindegordingen. Uiteindelijk bleek eenbekisting, volledig voorzien vancenterpennen en een minimaleafstempeling onder aan de kop-zijde, te voldoen aan alle eisen. Desupportconstructie zorgde voorde stabiliteit van de bekisting inde opbouwfase en voor het op-nemen van windbelastingen opde bekisting.Door de hellende zijvlakken heeftde bekisting de neiging om tij-dens het storten op te drijven, ofopgetildteworden.Hetgewichtvandebekisting,centerpennen,wape-ning, opstijvende beton houdt dit4 | Bekisting voor depiramidevormige pijler5 | Bekisting voor de boot-vormige ligger6 | U-vormig bekistingele-ment met parabolischeschenkels7 | Aanzicht ligger en pijlerC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBekistingcement 2003 2 37weliswaartegen,maarindemees-tegevallenonvoldoende.Extraver-ankering aan de fundatie wasdaarom noodzakelijk.8 | E?n van de vijf pijlers bekistProjectgegevens:aannemer:Bouwcombinatie H2O bestaande uitTBI Beton- en Waterbouw Haverkortb.v. en Hegeman Beton en Industrie-bouw b.v.;ontwerp van de pijlers:Holland Railconsult;ontwerper en leverancier van debekisting:Adviesbureau Vogels en PERI.WestbrugDe Westbrug is ??n van de tweebruggen in een nieuwe woonwijkin Nieuw Vennep. Het ontwerpheeft nagenoeg geen rechte vlak-ken. De brug heeft een gebogenonderzijde (meerdere stralen) enwordt in twee richtingen doorsne-den door `vleugel vormige' spa-ringen (foto's 10, 11, 12, 13 en fig.9). Verder worden hoge eisengesteld aan het betonoppervlak(lattenstructuur, vellingkanten).De neiging om werkzaamhedenop de bouwplaats te minimalise-ren wordt alleen maar versterktbij het zien van deze gecompli-ceerde bouwvorm. De betonvormvraagt om een in cad uitgewerktontwerp van de bekisting delen.Om fouten en complicaties op debouwplaats te voorkomen wordtde brug in de werkplaats volledigopgebouwd en daarna zo com-pleet mogelijk in eenheden aan-geleverd op de bouwplaats. De-ze eenheden moeten uiteraardtransportabel zijn en zijn dus aanmaximum afmetingen gebonden.Met minimale aanpassing en af-werkingwordenopdebouwplaatsde eenheden samengesteld.Een goede afstemming met deuitvoering op de bouwplaats isnoodzakelijk voor de volgorde vande opbouw, de ruimte, de wijzevan wapenen en het storten. Metnamedegeringeruimtetussendebodemkist en de sparingen gafproblemen bij het afwerken vande bekisting,de wapeningenhetstorten.Daaromisgekozenom het beton onder de vleugel-sparingen v??r te storten met tril-lingsvrije beton. sProjectgegevens:opdrachtgever:Gemeente Haarlemmermeer;aannemer:Dura Vermeer;ontwerper en leverancierbekistingen:Adviesbureau Vogels en Dura VermeerMateriaalservice BV.10 | Bekisting van deonderzijde11 | Opvulling van de bekis-ting om de specifiekevorm te verkrijgen12-13 |Aanzicht van deonderzijde van debrug9 | Principe doorsnede vande brug