C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 352Het scherm is in twee fasengebouwd. De onderbouw,bestaande uit 800 prefab-beton-poeren en 1600 boorpalen is inde grote A10-West renovatie aan-gelegd in de zomer van 2001 metde 13-weekse afsluiting van deA10-West. Het bovenbouwont-werp was op dat moment nogniet exact bekend.De onderbouw is geschiktgemaakt voor zowel betonnen alsstalen schermconstructies. Na deaanleg van de onderbouw is hetontwerp van de bovenbouw uitge-werkt door LandschapsarchitectRonald Pfeiffer, met achterover-hellende, geknikte stalen kolom-men en een schoorconstructie enafgeronde stalen regels.De platen bestaan uit transparan-te PMMA (PoliMetylMethAcrylaatofwel plexiglas) en gedeeltelijkPC (PoliCarbonaat) platen. DePC-platen zijn toegepast waar hetscherm vlakbij woningen enflats is geplaatst in verband metde verhoogde brandwerend-heideisen.Het geluidsschermtrac? loopt ineen rechte lijn direct achter debestaande geleiderail over de aar-debaan en langs de 24 viaductenvan de A10-West (foto 1). Dedelen langs de viaducten kruisende onderliggende infra bestaandeuit stadswegen, trambaan enwatergangen.Rijkswaterstaat eiste dat hetgeluidsscherm om constructieveredenen niet zou worden aange-bracht op de randconstructies vande bestaande kunstwerken, watopdrachtgever, ontwerpers en aan-nemer voor een grote uitdagingzette. In de beperkte beschikbareruimte is in een vroegtijdig stadi-um ervoor gekozen een vrijliggendGeluidsscherm A10-West te AmsterdamEllipsvormige betonnen liggersaneert geluidsoverlastir. D.M. Alsem en ing. G. Brokking, Royal Haskoninging. G. van Schuppen, M. Buijvoets en ir. R. Trouw, Beton SonAmsterdam-West kampt al jaren met geluidsoverlast langs de A10. In ver-band met nieuwe woningbouw en de wet Geluidssanering is een Geluidssane-ringsprogramma opgesteld. Het programma omvat allerlei geluidssanerings-maatregelen, waaronder dubbellaags ZOAB, gevelmaatregelen voor flatsdirect langs de snelweg en ten slotte 6 km lang 6 m hoge geluidsschermen.Het ontwerp van de geluidsschermen is uitgewerkt op basis van eisen vanuithet saneringsprogramma, bewoners, de Gemeente Amsterdam enRijkswaterstaat. In dit artikel wordt ingegaan op ontwerp en uitvoering vande betonnen onderbouw van de geluidsschermen.16461600tranenplaatrand bestaand kunstwerk A100.000 m.aanrijdbeveiliginggeluidsschermliggertransparante panelen+6.000 m.1 |Stalen stijlen als verticale zichtlijnen op prefabbetonnen geluidsschermligger2 |Principe bevestigingsmethode geluidsschermscherm op prefab betonnengeluidsschermliggers over de krui-sende infrastructuur aan te bren-gen (fig. 2). Het ter plaatsebouwen van de betonnen geluids-schermliggers zou ook een enormeimpact hebben op het drukke trac?van de A10-West.De 38 geluidsschermliggers over-bruggen een overspanning vanmaximaal 42 m en het scherm opde liggers zelf is 6,0 m hoog envervaardigd uit transparant engeluidsreflecterend materiaal. Deomvang van de constructie in com-binatie met de vele kruisingen,stelde bijzondere eisen aan devormgeving en realisatie van dezegeluidsconstructie.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 3 53A10V o r m g e v i n g g e l u i d s s c h e r m l i g g e r sDe prefab betonnen geluids-schermligger is de blikvanger inhet ontwerp. De ligger heeft eendubbel-asymmetrische doorsnede(h x b = 1,65 x 1,65 m2) met gro-tendeels gekromde randen enhoofdassen die gedraaid zijn ineen hoek van 48,5? ten opzichtevan de horizon. De vorm is zoda-nig gekozen dat de constructie-hoogte van de ligger past in deruimte tussen onderkant viaducten bovenkant geleiderail. Daar-naast is de 1 m hoge plintcon-structie, zoals deze wordt toege-past in het scherm in deaardebaan tussen de viaducten,exact verwerkt in de vorm van deligger aan de zijde van de A10-West.De standaard gebogen vorm vande betonnen ligger aan de bewo-nerszijde is gekozen voor de her-kenbaarheid van het scherm opdiverse plaatsen in de stad langsde A10-West. Per straat is destraatnaam in de ondersteu-ningspijlers verticaal ingestort inde kopse kant in het beton(foto 3). Door deze vorm van deligger loopt het scherm prisma-tisch door vanuit de aardebaanlangs de kunstwerken.De ruimte tussen het bestaandekunstwerk en de geluidsscherm-ligger is geluidsdicht afgewerktmet tranenplaten ten behoeve vanhet onderhoud van het scherm ende vluchtweg.De betonnen liggers rusten aan deuiteinden op twee steunpunten,waar ze tevens axiaal worden inge-klemd. Omdat rotaties en horizon-tale verplaatsingen mogelijk moe-ten blijven is de onderbouwvoorzien van een betonnen`U-klauw' (zie foto 3).De langste geluidsschermliggerheeft een lengte van 41,9 m enweegt 114 ton; de kortste ligger is16,564 m lang. De kern van de lig-ger is voorzien van gewichtsbespa-rende polystyreenblokken (foto 4).De betondoorsnede is min ofmeer ellipsvormig, wat de noodza-kelijke torsiestijfheid oplevert. Demassieve uiteinden van de ligger? de hamereinden ? zijn 2,1 mlang en voorzien van een afwij-kende rechthoekige massievedoorsnede binnen de gebogenvorm om de ligger te kunneninklemmen. Omdat er relatief veelvoorspanstrengen moeten wordenaangebracht, is de wanddikte vande ligger minimaal 200 mm.Om het geluidsscherm een openkarakter te geven zijn in lijn methet ontwerp verticale zichtlijnengecre?erd door het plaatsen van6 m hoge stalen stijlen op de lig-ger. De hart-op-hart-afstand van destijlen bedraagt 2 m.Door de dubbele asymmetrie vande ligger met gewichtsbesparendepolystyreenkern, is een voorspan-systeem met in hoogte verlopendstrengenpatroon niet haalbaar.Ook voorspansystemen zonderaanhechting zijn niet bruikbaar,doordat er te weinig ruimtebeschikbaar is voor de spankop-pen. Uiteindelijk is gekozen voorhet aanbrengen van de voorspan-ning met het langebanksysteem.Er is uitgegaan van strengen?15,7 (FeP 1860) met voorgerektstaal en aanhechting. In de ont-werpberekening werd voor eenligger van 42,6 m uitgegaan van59 strengen (voorspanpercentagecirca 0,9%). Het zwaartepunt vande voorspanning is gelegen bin-nen de kern van de doorsnede en3 |Oplegging op `Uklauw';pijlers zijn gemarkeerddoor ingestorte straatnaamverwijzing4 |Polystyreenblokkenreduceren het eigengewichtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 354onder het zwaartepunt van debetondoorsnede.De nagenoeg centrische voor-spanning is noodzakelijk in ver-band met het relatief hoge eigengewicht van de constructie en dewindbelasting die trekspannin-gen aan de voor- en achterkantvan de betondoorsnede kan ver-oorzaken.Echter door de ronde onderzijdevan de ligger, liggen de positiesvan de voorspanstrengen relatiefdicht bij het zwaartepunt van dedoorsnede. Hierdoor ligt hetdrukpunt hoog in de doorsnede,wat ondanks de normale slank-heid van de ligger toch een grootaantal strengen oplevert.Naast de voorspanwapening isook betonstaal in de ligger nood-zakelijk om met name dwars-krachten en wringing te kunnenopnemen (foto 5).C o n s t r u c t i e v eo n t w e r p a s p e c t e nDe ellipsvormige liggerdoorsnedemet gewichtsbesparende elemen-ten in de kern betekende dat er inde bekisting delen zijn die moei-lijk bereikbaar zijn voor het beton.In combinatie met de noodzakelij-ke stortvolumes en de relatiefhoge wapeningspercentages werdbesloten zelfverdichtend beton toete passen in sterkteklasse B 65.Door de gehele constructie van degeluidsschermligger te ontwerpenbinnen de `normale' liggerdoor-snede is het mogelijk in eenbekisting met relatief eenvoudigeaanpassingen alle 38 geluids-schermliggers met variabele leng-ten te vervaardigen. Het is daarbijtevens mogelijk een geluids-schermligger in ??n stort te ver-vaardigen, inclusief de bijzondereliggeruiteinden.In de ontwerpfase was het duide-lijk dat het vervaardigen van eenspeciale bekisting voor de geluids-schermliggers noodzakelijk was(foto 6). Er waren namelijk zeerhoge eisen gesteld aan de opper-vlaktegladheid van de bekisting,met name door het toepassen vanzelfverdichtend beton. Daarnaastwerden er aanvullende eisengesteld aan de complete bekistings-constructie.Prefab betonnen geluidsschermlig-gers zijn een goede oplossing voorhet construeren van grootschaligevrijstaande geluidsschermliggers.Beperkende factoren zijn welis-waar de noodzakelijke torsie- enbuigstijfheid van de doorsnede enhet eigen gewicht van een relatieflange ligger. Qua vormgeving biedthet gebruik van zelfverdichtendbeton voor deze vrijstaande con-structies architecten en construc-teurs oneindig veel mogelijkheden.D e t a i l o n t w e r pBij aanvang van de opdracht is aanprefab leverancier Betonson eencompleet bestek met bestekteke-ningen ter beschikking gesteld entevens was er een ontwerpbereke-ning voor de prefab betonnen voor-gespannen liggers van de hoofd-constructeur aanwezig.Om een goed inzicht te krijgen inde verschillende liggerlengten metalle benodigde in te storten voor-zieningen, en om daarmee tekomen tot een verantwoorde mal-keuze, is begonnen met overzichts-tekeningen van alle voorkomendeliggers. Deze overzichtstekeningenzijn de basis geweest voor eengoed ontwerp van de liggermal.Bepalend daarbij waren driebelangrijke aspecten:? de bijzondere vorm van de lig-gers; de liggers bezitten weinigrechte vlakken;? het vanwege deze vorm noodza-kelijke kantelen van de liggersom de lengteas direct na pro-ductie;? de vele verankeringen tenbehoeve van de stijlen voor hetgeluidsscherm.5 |Wapeningskorf voorvoorgespannen ligger6 |Speciale bekisting isbijna manshoogC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 3 55P r o d u c t i eDe vorm van de liggers speeldeeen cruciale rol bij de voorberei-ding en productie ervan. In dwars-doorsnede kenmerken de balkenzich door hun voornamelijk rondevorm, met slechts twee rechte vlak-ken, waarvan er ??n in degebruikstoestand onder 45? komtte liggen. Het zal duidelijk zijn dateen ligger met een dergelijkevorm, alleen te produceren is alshet hiervoor bedoelde rechte vlakin de productie horizontaal komt teliggen (foto 7).De ligger moest 45? wordengedraaid ten opzichte van degebruikspositie om hem met eenhorizontaal stortvlak in een mal tekunnen fabriceren. Dit was extragecompliceerd, omdat in die posi-tie ook genoeg strengen aanwezigmoesten zijn om het eigen gewichtte kunnen dragen zonder dat zichscheurvorming zou voordoen. Hetaantal strengen moest dus zeernauwkeurig worden bepaald, omervoor te zorgen dat de liggers inde gebruiksfase geen horizontaleuitbuiging konden krijgen.Bij de uitwerking van de enginee-ring was het dus nodig de liggerin de montagefase op twee manie-ren te beschouwen: in eersteinstantie de gekantelde vorm in demal, het voorspannen en ontkis-ten (foto 8) en daarna het trans-port op de lorrie naar het tasveld(foto 9), ten tweede de situatie inrechtstand (dit is tevens de standin de gebruiksfase) vanaf hetmoment dat de ligger in opslagwordt geplaatst (foto 10).Het kantelen van de liggers omhun lengteas gebeurde op het tas-veld slechts enkele uren na hetontkisten. Het beton is dan 16 ?18 uren oud.De voorgespannen betonnen lig-gers die hier zijn toegepast,mogen zonder meer unieke ele-menten worden genoemd. Ze zijnnooit eerder in deze vorm toege-past. Om deze liggers te kunnenproduceren is een mal ingekocht,die alleen voor dit project werdingezet en na gereedkomen vande productie weer werd afgebro-ken.De verankeringen voor de stijlenvan de schermen zorgden voornog een extra complicatie. Dehartmaten van de ankergroepenvari?erden van 1,85 tot 2,0 m. Deverankering zelf bestond perbevestigingsstijl uit een groep vanacht stuks zware stekankers M24,die aan de bolle kant van de lig-gers werden ingestort. Van door-slaggevend belang was dan ook dewens van de mallenbouwer omwat meer eenheid te brengen inde maatvoering. Na intensief over-leg met de opdrachtgever is geko-zen voor zoveel mogelijk een vastehart-op-hart-maat van 2050 mm.Dat betekende voor de langste lig-gers toch nog negentien veranke-ringen van acht ankers per ligger,ofwel 152 stuks zware stekankersin ??n ligger. Dit alles was redenvoor een houten mal te kiezen.E n g i n e e r i n g v a n d el i g g e r sDe balk moest in twee positiesworden berekend, omdat de lig-ging van de buigingsassen in deontkistingsfase ruim 48? afweekvan de uiteindelijke positie vande balk in de gebruiksfase. In deontkistingsfase speelden vooralscheurvorming en verticale ver-vorming een grote rol, terwijl inde gebruiksfase de eisen volgensde VBC, alsmede de minimalehorizontale vervormingen bepa-lend waren. In beide situatieswas de vervorming van doorslag-gevende betekenis bij het bepalenvan het strengenpatroon.Door de ronde asymmetrische7 |Vlakke stort met zelfverdichtend beton8 |Ontkiste ligger in detakelsC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 356vorm kwamen de hoofdassen inde gebruikspositie niet overeenmet de horizontale en verticaleassen (toevalligerwijs was dit in destortfase wel het geval). Dit bete-kende dat ten gevolge van heteigen gewicht en de voorspanningde doorsnede op dubbele buigingmoest worden gecontroleerd. Detoetsingscriteria waren scheurvor-ming en vervorming (uitbuiging)in de zogenoemde bruikbaar-heidstoestand (BGT) en sterkte enrotatiecapaciteit in de uiterstegrenstoestand (UGT).Aangezien de meeste liggerpro-gramma's op enkele buiging zijngebaseerd, moest hier worden vol-staan met het toetsen van de maat-gevende doorsnede met behulpvan een programma dat doorsne-den op dubbele buiging contro-leert. In die doorsnede moest danwel handmatig de kracht in hetvoorspanstaal worden ingevoerd,inclusief de tijdsafhankelijkeinvloeden zoals krimp, kruip enrelaxatie.Voor het bepalen van de onthech-tingen is een programma in Excelgemaakt dat de spanningen in deuiterste vezels controleert, zodatmet het aan- en uitvinken vanstrengposities het beste patroonkon worden ontworpen. Om inbeide situaties, zoals die hierbo-ven zijn omschreven, de liggeraan scheurvorming te laten vol-doen, is gebruikgemaakt van dekern van de doorsnede omzodoende altijd een drukspanningin de uiterste vezel te houden.De slankheid van de liggerbedroeg 1/25 van de liggerlengte,wat relatief klein was en dus geennoemenswaardige problemenopleverde. De gekromde onder-kant daarentegen wel. Door dievorm moesten de strengen nood-zakelijkerwijs al heel snel hoog inde doorsnede worden geplaatst,wat resulteerde in een hoog druk-punt. Hierdoor waren veel stren-gen nodig om te voldoen aan detoetsingscriteria volgens de VBC.De relatief hoge drukspanning diedaarbij hoorde, gaf ook problementen aanzien van de rotatiecapacteitvan de ligger op het moment datin de uiterste grenstoestand hetrekenmoment Mdhet bezwijkmo-ment Mubereikt.Door het `uitschakelen' van stren-gen die hoog in de doorsnedelagen (de ligger had veel overcapa-citeit door de vervormingseisen)9 |Transport op de lorrie10 | Gekantelde ligger optasterreinC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gInfras tr uc tuurcement 2006 3 57kon maar ternauwernood aandeze toets worden voldaan.De optredende (wind)belastingop het hoge geluidsscherm op deligger veroorzaakte hoofdzakelijkeen combinatie van dwarsbuigingen wringing in de ligger. Door degesloten vorm kon de doorgaandeschuifspanningsstroom rondlo-pen in de doorsnede, wat eengrote wringstijfheid opleverde(noodzakelijk voor het opnemenvan de wringmomenten, zonderal te grote vervormingen). Dezewringschuifspanningen werdengecombineerd met dwarskrachtom de juiste hoeveelheid beton-staal te bepalen en gecombineerdmet het langsmoment om dejuiste hoeveelheid strengen teberekenen.M o n t a g eDe eerste zes liggers waren be-stemd voor de oostzijde van dekunstwerken 13 t.m. 16 (PietMondriaanstraat, Postjesweg,Marius Bauerstraat en AntonWaaldorpstraat). Hierin kwamenbalken voor met lengten tussen18,9 en 36,3 m en met gewichtentussen 54,3 en 99,4 ton. Dezwaarste liggers werden op hunplaats gelegd met behulp vantwee 160-tons hydraulisch kra-nen, vanaf een opstelplaats op deA10. Het monteren van de lig-gers gebeurde in de nachtelijkeuren, omdat ten tijde van het hij-sen de A10 volledig werd afgeslo-ten (foto 13). Dit zou overdagimmers tot aanzienlijke filevor-ming leiden.De montagetijden zijn bepaald innauw onderling overleg met debetrokken partijen. Dat gold ookvoor het vastleggen van de opstel-plaatsen voor de montagekranen.Daarbij moest rekening wordengehouden met de kraanbelastin-gen op de viaducten waarop dekranen stonden opgesteld. Tevenszijn de aanvoerroutes en -tijdenvoor de vrachtwagens bepaald,die deze uitzonderlijke `stukkenbeton' vervoerden, en is de mon-tagemethode beschreven in eenmontagewerkplan. Ook zijn daar-in de voorzieningen vermeld diedoor Rijkswaterstaat en de ver-keerspolitie werden ge?ist, zoalsafsluitingen van wegen en/of op-en afritten.De 38 liggers met een gezamen-lijk gewicht van 3070 ton zijnin acht montagefasen gemon-teerd. nProjectgegevensopdrachtgever:gemeente Amsterdam, Bureau Park-staddirectie:Rijkswaterstaat Directie Noord-Hollandgeluidsanering:Royal Haskoningontwerp geluidsscherm:ir. Ron Pfeiffer landschapsarchitect enir. Mariska Ruiter stedenbouwkundigeRoyal Haskoninguitwerking constructief ontwerp,aanbesteding, begeleiding uitvoering:Royal Haskoninguitvoering:Heijmans Wegen en Verkeerstechniekleverancier prefab beton:Beton Sonmontage prefab liggers:Mammoet12 | Doorsnede prefabbetonnen ligger metvoorspanstrengen13 | Nachtelijke montage11 | Matrix met strengenpatroon