Feest in de spuisluisdeur82008761Als inzending van de prijsvraag B2(80+50)-schuifheeft een team van twee studenten van de TU Eind-hoven gekozen voor een erg originele oplossing. Despuisluizen zijn in hun ontwerp opgewaardeerd toteen heuse attractie. Het was dan ook niet erg veras-send dat deze inzending de originaliteitsprijs inontvangst mocht nemen.ontwerpwedstrijdOntwerpwedstrijd B2(80+50)-schuif (2)Er moesten 5 sluizen van 32 m breed en 14 m hoog wordenontworpen met een maximaal toegestaan gewicht van 10 kNper m2sluisoppervlak. De sluizen liggen op een afstand vanongeveer 200 m parallel aan de autosnelweg en moesten fraaien beeldbepalend zijn.Op basis van literatuurstudies werd voor het ontwerp de keuzegemaakt voor betonsterkteklasse B200, een klasse met nietalleen hoge sterkte maar goede kwaliteiten met betrekking totstijfheid en verwerkbaarheid. En, mits ongescheurd, is ditbeton zeer waterdicht. Om te verzekeren dat er geen scheurvor-ming zou optreden werd gekozen voor voorspanning. Deconstructie beweegt vier maal per dag en wordt voortdurendblootgesteld aan grote en kleine golven, gecombineerd methoge en lage waterstanden. Doordat de spanningswisselingendie hiervan het gevolg zijn, beduidend kleiner worden gehou-den dan de permanente drukspanningen en doordat trek wordtFeest in despuisluisdeurFeest in de spuisluisdeur 82008 7723voorkomen, heeft vermoeiing geen kans. De constructie werddus voorzien van een `hoge' permanente drukspanning doormiddel van relatief hoge voorspanning.De belastingen op de constructie worden bepaald door dewaterdruk en de daarbij komende golfbelastingen. Met de gege-vens verstrekt door Rijkswaterstaat over de waterstanden, golf-frequentie en golfhoogte is de dynamische belasting omgezetnaar statische belastingen. Dit met behulp van het model vanSainflou. Er zijn twee maatgevende situaties te onderscheiden.De eerste situatie betreft een belasting op de sluis ten gevolgevan een storm die eens in de 10 000 jaar voorkomt. De tweedesituatie betreft een toestand waarbij de Waddenzee een extreemlage en het IJsselmeer een extreem hoge waterstand heeft. Dewaterstanden en belastingen bij deze situaties zijn weergegevenin figuur 2.Bewegend theaterDe opdracht was het ontwerpen van een hefschuif. Maar wat isde rol van deze sluizen en wat betekenen zij voor Nederland? Feitis dat zonder deze civiele voorzieningen het landoppervlak vanNederland al snel zou worden gehalveerd. Voor het functionerenvan Nederland zijn het dus essenti?le onderdelen. Een sluisontwerpen, puur alleen om een gat te dichten, zou te min zijnvoor een bouwwerk als dit. Er moest iets bijzonders gebeuren.Wanneer er wordt gekeken naar de hype van klimaatverande-ringen, dan komt de bouw van een nieuwe spuisluis exact ophet goede moment. Dit project geeft de overheid de kans om deNederlandse bevolking te betrekken bij `het gevecht tegen hetwater'. Hoe? Het antwoord is simpel: maak van de spuisluizeneen attractie. Wat is er nu mooier dan een bewegend theater datals waterkering dienst doet? Een kunstwerk dat boven het waterhangt, waar je naar binnen gaat en vervolgens langzaam naarbeneden zakt, het water in? Door de patrijspoorten ziet men dezeespiegel hoger en hoger komen, totdat men zich volledigonder water bevindt. En dit alles onder het genot van eendrankje. Het idee is ook om er lezingen te geven en expositiesin te richten over de waterbouwkundige kunstwerken en destrijd tegen het water.Bij menig bouwkundig/civiel ingenieur komt de vraag naarboven wat dat allemaal gaat kosten. Maar de vraag zou juistmoeten zijn: wat gaat het ons opleveren. Wat te denken bijvoor-beeld van de internationale aandacht die men hiermee opNederland kan vestigen?Het ontwerpHet principe van het ontwerp bestaat uit twee wanden die opafstand van elkaar worden geplaatst met de onderzijde afgeslo-ten. Hierdoor wordt een holle ruimte gecre?erd die toeganke-lijk kan worden gemaakt. Voorwaarde daarbij is een zodanigevormgeving dat de constructie voornamelijk op normaalkrachtwordt belast. Een ideale vorm om een gelijkmatig verdeeldeHarm Boel, Mat?i Kevenaar enprof.ir. Cees KleinmanTU Eindhoven, fac. Bouwkunde,Constructief Ontwerpen1 Aanzicht vanaf het IJsselmeer in geopende toestand2 De waterstanden en belastingen bij de maatgevendesituaties3 De sluisdeuren bestaan uit dubbelgekromde schalen, verstijfdmet ribben en gekoppeld met koppelstavenFeest in de spuisluisdeur82008784564 Blik in de schuif: tussen de sta-ven is er genoeg bewegings-ruimte5 Er is een mogelijkheid op door-slaan van de boog6 Normaalkrachten- en momen-tenlijn in de schuifbelasting naar twee steunpunten af te dragen is de boogvorm.Doordat belasting door waterdruk altijd loodrecht op hetoppervlak staat, is de cirkelvorm de ideale boogvorm en niet deparabool of de kettinglijn. Als de wanden van de schuif als tweecirkelvormige wanden worden ontworpen, worden ze voorna-melijk op normaalkracht belast. Grote momenten wordenvermeden, zodat de wanden in principe dun kunnen wordenuitgevoerd. De belasting in het onderste deel van de schuif isvelen malen groter dan de belasting in het bovenste deel van deschuif. Hierdoor is de benodigde `pijlhoogte' aan de bovenzijdeeen stuk kleiner dan aan de onderzijde. Door de `pijlhoogte'van de cirkelvorm lineair over de hoogte te laten verlopen,ontstaan er dubbelgekromde schalen en de vorm zoals weerge-geven in figuur 3.Er is gekozen voor een maximale afstand tussen de binnen- ende buitenschaal van 6 m. Hierdoor is er voldoende ruimte omde schuif te betreden en er evenementen in te organiseren, entoch de hoeveelheid opwaartse druk te beperken. Doordat deontwerpwedstrijdFeest in de spuisluisdeur 82008 79877 Verticale doorsnede van de schuif metingang en driehoekige doorsnede die volkan lopen met water8 De ronde aansluiting met de pijler zorgtvoor voldoende rotatiemogelijkhedenvoor gekozen het model als een systeem van staven in te voerenzodat de uitvoer goed te begrijpen is. De belasting is als eenpuntlast op de knopen ingevoerd. De opleggingen bevindenzich langs de randen en langs de onderzijde doordat de schijfdoor de belasting aan ??n zijde tegen de bodem zal gaan aanlig-gen. Uit de resultaten van het eindige-elementenpakket komtnaar voren dat horizontaal gezien de maatgevende trekspan-ningen aanwezig zijn in de zesde verstijvingsrib van onderen.In verticale zin valt op dat de momenten aan de onderzijdehoog oplopen (fig. 6). Om deze reden wordt de rib aan deonderzijde twee keer zo hoog. Dit geeft ook van binnen een ergfraai uiterlijk. Uit deze resultaten volgt het definitieve ontwerp.De onderzijde van de constructie is voorzien van een driehoe-kige doorsnede die tijdens het laten zakken van de kering,dankzij gaten, vol kan lopen met water (fig. 7). Dit om deopwaartse belasting te beperken. Tijdens het heffen loopt dezeweer leeg. Deze driehoekige punt valt in een gelijkvormigeinkeping in de bodem die bedekt is met een rubberen laagzodat de afsluiting volledig waterdicht is.De ronde aansluiting met de pijler zorgt voor voldoende rota-tiemogelijkheden, zodat de schijf scharnierend is opgelegd(fig. 8).In de verticale doorsnede is aan de bovenzijde de ingang te zienwaardoor het publiek via een koepel met glasstrook de schuifkan betreden. Via trappen en balustrades kom je langs deramen die als patrijspoort zijn uitgevoerd. Deze openingengeven zowel boven als onder water een grandioos uitzicht.Tijdens de afdaling passeer je de koppelstaven die iedere 3 mzijn toegepast.In de plattegrond is te zien dat de schuif lensvormig is met eenmaximale breedte van 6 m. Zodoende is er voldoende ruimteom de schuif in te richten als bijvoorbeeld een museum,theater, expositieruimte of caf?. schalen gekromd zijn en er dunne wanden van 80 mm zijntoegepast, ontstaat de mogelijkheid op doorslaan van de boog(fig. 5). Om dit doorslaan te voorkomen met een voldoendegrote veiligheidsfactor is er na intensief rekenwerk voorgekozen de constructie te verstijven met horizontale ?n verti-cale verstijvingribben met de afmetingen 100 x 500 mm (fig. 3).Bijkomend voordeel hiervan is de ruime plaatsingsmogelijk-heid van voorspanstaven en de betere dekking op deze staven.SamenwerkingEr is nader onderzoek verricht naar het effect van het koppelenvan de schalen met constructieve elementen. Een grote rolhierbij speelde het behoud van het ruimtelijk effect. Het nume-rieke onderzoek toonde aan dat de schaalwerking verloren gaaten hoge momenten worden ge?ntroduceerd in de constructieindien er stukken vloer worden ingebracht. Er werd daaromgekozen voor een onderlinge koppeling in de vorm van eenaantal gelijkmatig verdeelde scharnierende koppelstaven.Tussen de staven blijft er genoeg bewegingsruimte over voormensen en blijft de constructie transparant (fig. 4).Om die reden is besloten de twee schalen te laten samenwerkendoor koppelstaven. De boven- en onderzijde worden welgekoppeld met een stijve vloer. Het ontworpen model vandubbelgekromde schalen, voorzien van verstijvingribben engekoppeld door koppelstaven is vervolgens gemodelleerd enberekend met behulp van een eindige-elementenpakket. Er is