I)3RUGGENBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP IHEFTORENS VOOR DE NIEUWESPOORBRUG OVER DE GOUWEDe spoorbrug over de Gouwe is vanwege de robuuste heftorens van verafzichtbaar.Bij het ontwerp en de bouw van de brug waren deze torens eveneens dominerend,omdat ze op het kritieke pad van de gehele uitvoering lagen. Aan de bouw van detorens, die neerkwam op een 'eenvoudige' stapeling van geprefabriceerdeelementen, liggen gedegen overwegingen ten grondslag. Deze krijgen in dit artikelruimschoots aandacht.ONTWERPASPECTENing.J.J.E.Mastbroek en ir.L.A. van HengstutnNV Nederlandse Spoorwegen, Ingenieursbureau, sector BetonbouwAlgetnene beschrijvingDe nieuwe viersporige overbruggingmet een totale lengte van 650 m bestaatuit de eigenlijke beweegbare rivier-kruising met aan weerszijden betonnenaanbruggen. De aanbruggen bestaan uittwee series naast elkaar gelegen 44 mlange dubbelsporige plaatbruggen metoverspanningen van 11 m (jOto 2). DezeDe capaciteit van ??n van de? drukste spoorwegtrajecten, teweten Den HaaglRotterdam- Utrecht,wordtin sterke mate bepaalddoor de aanwezigheid van een driespo-rige stalen draaibrug over de Gouwe teGouda. Metvrijwel elk uur een openingvoor de scheepvaart levert dit gegeven,samen met de op enkele honderden me-ters afstand gelegen gelijkvloerse krui-sing te Moordrecht, een schoolvoor-beeld van een spoorwegknelpunt.De oplossing van dit knelpunt, waarbijde efficiency en de onderlinge onafhan-kelijkheid van de verschillende ver-voersstromen wordt verbeterd en de teverwachten groei in de vervoersomvangkan worden opgevangen, wordt be-werkstelligd door een ongelijkvloersekruising bij Moordrecht en een ver- I---~~~~ ~_~~~ ~~~ ---Ihoogde viersporige Gouwebrug die 1 Nieuwe spoorbrug OVer de Gouwe 2(bijna) niet meer open hoeft voor de in vogelvlucht Oostelijke aanbruggenscheepvaart (fig. 1). I---~-----------~~--~~~-~-------lNiet voor niets wordt het knelpuntGouda-Moordrecht in de NS-toe-komstvisie, zoals vastgelegd in Rail 21:'Sporen naar een nieuwe eeuw', ge-noemd als een 'noodzakelijk infrastruc-tureel project voor het treindienstmo-del lange termijn'. Gezien de huidigemaatschappelijke ontwikkelingen ishaast geboden!Cement 1989 nr. 12 51I_B_R_U_G_G_E_NB__O_UW__~~ ICONSTRUCTIEFONTWERFaanbruggen zijn uitgevoerd in gewa-pend beton, met uitzondering van deaanbruggen over de weg 'Nieuwe Gou-we Oostzijde', die met overspanningenvan 23 m zijn voorgespannen.Behalve op het hefgedeelte wordt overalspoor in doorgaand ballastbed toege-past, hetgeen om spooronderhouds-technische redenen de voorkeur ver-dient boven de in hetverleden vaak toe-gepaste methode van directe spoorstaaf-bevestiging.De doorvaarthoogte van de huidigebrugis 4,30 m.Bij de nieuwe doorvaart-hoogte van 7 m zijn ten behoeve van deberoepsvaart overdag geen openingennodig. De pleziervaart is echter in om-vang zodanig toegenomen, dat de wa-terbeheerder meerdere openingen perdag noodzakelijk acht, terwijl NS streeftnaar alleen openingen na 22.00 uur envoor 7.00 uur. Voorlopig wordt in hetrecreatievaarseizoen ??n opening perdag gegeven, hetgeen na eenperiodevan3 ? 5jaar op basis van tellingen zal wor~den ge?valueerd.De opening geeft een oponthoud in detreindienst van 7 minuten, waarvan 3minuten effectief voor de scheepvaartbeschikbaar is. In deze tijd moet descheepvaart uit beide richtingen passe-ren. Een doorvaartwijdte van 14 m, zo-als in de eerste ontwerpen van de brugwaS voorzien, is hiervoor onvoldoende.Andere mogelijkheden dienden beke-ken te worden.SpoorbrugvariantenDe volgende varianten kwamen in hetontwerpproces naar voren:- vier ophaalbruggen over twee door~vaartwijdten van 14 m;- een viersporige draaibrug met tweedoorvaartwijdten van 14 m;- een tweedelige hefbrug met een door-vaartwijdte van 25 m.De draaibrug kwam niet in aanmerkingwegens kwetsbaarheid voor de trein-dienst en onderhoudsproblemen. Bijeen storingvan de brug zijn namelijkal-3Impressie van de hefbrugA. rivierpijlerB. heftorenC. aanbrugD. valE. hefkokerF. koppe1kokerG. brugpost4 Geprefabriceerde elementenR9501950230013504600AANZICHT2300HORIZONTALE DOORSNEDE950 I 1350II I I1I I II I I I I II I II I I II I I I I II L II I I II I I I I II I II I I II I I I I II I II I I II I I I I II I II I I II I I I I II I II I I II I I I I II I II I I II I I I I II II II I I II I I I I II IIII II I II I I I I II I II II I II I IIII1----11i-/---+---IIII2625AANZICHTBOVENAANZICHT2625"Overzicht niveau's waar maatgevendetrekspanningen bepaald zijn52 Cement 1989 nr. 12TemperatuurOm het spanningsverloop in de beton-elementen ten gevolge van de dagelijksetemperatuurwisselingen te bepalen,zijndrie mogelijkheden van directe zonbe-straling in beschouwing genomen (fig.9). Om het effect van de zonbestraling(c.q. afkoeling, bijvoorbeeld ten gevolgevan een regenbui) te benaderen, wordtin een betonelementeen moot terhoog-te van 1,00 m in staafelementen opge-deeld. Door de staafelementeneen tem-ceerde krachtswerking (voornamelijkten gevolge van opgelegde vervormin-gen) niet door de relatief dunwandigebetonconstructie zou kunnen wordenopgenomen (fig. 6-7).BelastingscriteriaDe heftorens zijn berekend op de vol-gende belastingsgevallen en combina-ties hiervan:- eigen gewicht (inclusief destaalcon-structies);- windbelasting;- belastingen voortkomende uit de hef-bewegingen van het stalen val;- temperatuurbelastingen die wordenveroorzaakt door:a. jaarlijkse temperatuurwisselingentussen -10 "C en +35 oe over de diktevan de gehele doorsnede (langeduureffect).b. dagelijkse temperatuurwisselingentussen -8 ?C en +20 ?C (korteduur ef-fect).Deze temperatuurinvloeden wordenverondersteld een ?ndringingsdieptein het beton te hebben van 300 mm(fig. 8).I m ntI m nt~.300hl?35O1eofspannive?u (4spankobelslelem 1elem 3elem 4-6T(-S'D+6T(+2ooDetem 2I II I I I II : I: I~+~ ~:~L:~~L~8 Dagelijkse temperatuurwisseling6Scharnierende verbinding van debetonelementen met stalen kokersHet ontstaan van trekspanningen in degestapelde, voorgespannen betoncon-structie is ongewenst aangezien:- de voegen tussen de elementen slechtszijn gevuld met gietmortel en er dusgeen andere doorgaande wapening isdan de spankabels;- door eventueel optredende scheur-vorming het voorspanstaal kan wor-den blootgesteld aan corrosieve in-vloeden;- door eventueel optredende scheur-vorming de stijfheid van de beton~doorsnede niet volledig kan wordenbenut, waardoor de verplaatsingenvan de torens ter plaatse van de stalenhef- en koppelkokers ontoelaatbaarConstructieve aspecten ~ groot zouden kunnen worden.Algemeen ~ De hoeveelheid voorspanning in de to-Elke heftoren is opgebouwd uit 9gepre- j rens is op grond van combinaties van defabriceerde betonelementen met elk ~ hiervoor genoemde belastingsgevalleneen hoogte van 4,55 m (met uitzonde- bepaald, met dien verstande dat aan dering van het bovenste element, dat een eisen ten aanzien van de belastingsco?f-hoogte van 3,72 m heeft), eenwanddik- 0 fici?nten en betonspanningen overeen-te van 0,35 m en afmetingen van 4,60 x I----------------~ komstig tabel 1 is voldaan.5,25 m2(fig. 4). De toegepaste sterkte- 7 Mechanisch schemaklasse is B 37,5. De elementen zijn met 1-----------------1elkaar verbonden door middel van inhetwerk aangebrachte voorspanning opverschillende niveau's, waartoe in elkelement sparingen zijn aangebracht tenbehoeve van de spankabels (fig. 5). Devoegen tussen de elementen, met eengemiddelde dikte van 20 mm, zijn ge-vuld met gietmortel. De stalen hef- enkoppelkokers zijn scharnierend met detorens verbonden, omdat de door eenmomentvaste koppeling ge?ntrodu-Het werk is uitgevoerd door de bouw-combinatie Strukton Betonbouw bv,Maarssen en Dirk Verstoep bv, Rhoonvoor het bedrag van 30 miljoen gulden.Het ontwerp en de berekening is ver-zorgd door het Ingenieursbureauvan deNederlandse Spoorwegen en is tot standgekomen door samenwerking tussenarchitect en de afdelingen StaalbouwenBetonbouw. De hieruit voortvloeiendewerkverdeling gaf de afdeling Beton-bouw de verantwoordelijkheid voor deaanbruggen, rivierpijlers en heftorens.Ie vier sporen niet meer beschikbaarvoor het treinverkeer. Hetzelfde pro-bleem doet zich voor tijdens het proef-draaien overdag ten behoeve van hetbrugonderhoud.De hefbrugvariant werd uiteindelijkgekozen, nadat gebleken was dat de va-riant met vier ophaalbruggen duurderuitviel. De doorvaarthoogte behoeftniet onbeperkt te zijn, omdat anderebruggen over de Gouwe reeds een grensstellen aan de maximale doorvaart-hoogte.De hefbrug krijgt een hefhoogte van34 m, waarvoor de heftorens tot ruim45 m boven het wateroppervlak reiken.Veel aandacht is besteed aan de estheti-sche vormgeving, hetgeen tot uitdruk-king komt in de karakteristieke vormvan de heftorens, de stalen koppelkokers 1------------------1en de tapsevormvandehefkokers (firn. 3). 5. Verticale verbinding door middel? van voorspanningEen interessant detail is het door de to- 1--------------_--1rens heen latenstekenvan de kokers. Dit(optisch) effect is bereikt door het aan-brengen van stu~es koker aan de bui-tenzijde van de heftorens. Daarnaast ishet uiterlijk van de heftorens zelf ver-fraaid door middel van het aanbrengenvan 'patrijspoorten', verticale tegelstro-ken en roestvaststalen strippen.Cement 1989 nr. 12 53IBRUGGENBOuW ICONSTRUCTlliFO~RPTabel 1Eisen ten aanzien van belastingco?fficientell en betonspanningenvoorwaarden ten aanzien van belastingcombinaties34