ir.A.W.G.ThijsseDienst van Gemeentewerken,RotterdamHet tramviaductSchieweg-Kleiweg te RotterdamU.D.C. 624.21.037(492.617):625.46:693.56.012.36Uitvoering van een tramviaduct in voorgespannen betonelementen te RotterdamWinkelcentrum en parkeergarageGateshead, Engelandarch.: Owen Luderfoto: Sam Lambert2SituatieInleidingOp 3 februari 1966 werd het plan tot doortrekking van tramlijn 5 naar de wijk Schiebroekdoor de Gemeenteraad in principe goedgekeurd. De vervoerbehoefte tussen Schiebroek ende binnenstad van Rotterdam was dermate groot dat, mede als gevolg van de toenemendeverkeersdrukte, daarin op den duur door de bestaande autobusdienst niet meer op doel-matige wijze zou kunnen worden voorzien. Ten einde Schiebroek een goed functionerendeverbinding te bieden, die met name het grote passagiersaanbod op regendagen en in hetwinterseizoen kan verwerken, was de totstandkoming van een tramlijn over een zoveel moge-lijk autonome baan, ter vervanging van de autobusdienst, noodzakelijk.Door verlenging van de bestaande tramlijn 5 ontstond de kortste en snelst denkbare verbin-ding tussen het Centrum en Schiebroek, waarbij van de totale lengte van de route, te weten9,4 km, ca. 80% op vrije baan is aangelegd, waaronder het tramviaduct.Het tramviaduct overbrugt achtereenvolgens de Gordelweg, het Noorderkanaal, de toekom-stige noordelijke randweg, de spoorlijn Rotterdam-Utrecht en de omgelegde Kleiweg (fig. 1-2,foto 3).De noordelijke randweg zal een volledige aansluiting krijgen op het stadswegennet en wel inzuidelijke richting via de Schieweg en/of de Gordelweg en in noordelijke richting via degeprojecteerde Gijsbert Karel van Hogendorpweg en de Melanchtonweg. Voor een vlotteafwikkeling van het verkeer gaande naar of komende van de hoog geprojecteerde verkeers-rotonde boven de Rijksweg in de richting Schieweg, wordt het rechtdoorgaande verkeer opde Gordelweg kruisingsvrij door een tunnel gevoerd.Naast het op 24 januari 1969 officieel in gebruik genomen tramviaduct en de in april jongst-leden voor het verkeer geopende tunnel in de Gordelweg, zijn nog in uitvoering de tweebruggen over het Noorderkanaal.Dit jaar komen in uitvoering de viaducten over de randweg, waarna medio 1970 'het Schie-plein' inclusief het weggedeelte tussen het Kleinpolderplein en het Schieplein, gerealiseerdzal zijn. De wegaansluiting in noordelijke richting over de Ceintuurbaan en de Kleiweg metde bijbehorende kunstwerken, zal in het voorjaar 1971 gereed komen.1Perspectivische schets van het SchiepleinCement XXI (1969) nr. 4 1273Aanzicht vanuit het zuiden; op de voorgrondde GordelwegHet ontwerpHet ontwerp van het tramviaduct is van de Dienst Gemeentewerken Rotterdam. Uit eenkostenvergeiijking tussen twee volledig uitgewerkte ontwerpen, nl. een ontwerp met een terplaatse gestort kokerprofiel doorgaande over meerdere steunpunten en een ontwerp metmetro-inhangliggers (fig. 4) bleek, dat mede door de mogelijkheid van het toepassen vanslechts twee inhangliggers per overspanning en het gebruik kunnen maken van de reedsbestaande balkenfabriek, het ontwerp met de liggers ca. 15% goedkoper was en derhalvegekozen werd.Hoewel het viaduct vooralsnog door tramverkeer bereden wordt, is het ontworpen voor dehuidige metrobelasting, ten einde voor de toekomst alle mogelijkheden open te houden.Het tramviaduct is dus rechtstreeks te vergelijken met het bestaande metroviaduct. De archi-tect van het viaduct, ir.C.Veerling, heeft het zogenaamde horizontale alignement, dat voorhet metro-viaduct met stations kenmerkend is, in dit ontwerp bewust doorbroken door deonderbouw van het viaduct visueel een duidelijk dragend karakter te geven. Hierdoor enmede door de schaduwwerking van de overstekken aan de inhangliggers, is een slanke enweinig in het oog springende bovenbouw verkregen. Op grond hiervan werd het niet nodiggeoordeeld de inhangliggers van sierbetonplaten te voorzien, mede doordat het grootstegedeelte van het viaduct buiten de bebouwing ligt. Door middel van 'wangen' aan de kolom-plaat is de tand van de inhangligger op elegante wijze aan het oog onttrokken.4Het gekozen ontwerp waarbij metro-inhang-liggers zijn toegepast5Overspanning over de tunnel in deGordelwegHet viaduct, bestaande uit twee landhoofden met daartussen 17 gelijke overspanningen, heefteen totale lengte van 860 m. Het repeterend gedeelte is opgebouwd uit funderingsplaten,kolommen, kolomplaten en balkroosters (fig. 4).De kolomafstand bedraagt 42,30 m. Een van de kolommen van het viaduct is op het dak vande tunnel in de Gordelweg gesitueerd (foto 5). Het spoor op het viaduct is voegloos.LandhoofdenHet zuidelijk landhoofd is in de Schieweg gelegen en is totaal ca. 148 m lang. Het bestaatachtereenvolgens uit:a. een gedeelte (17,0 m) met twee onderheide keermuren van gewapend beton;b. een gewapend-betongedeelte (ca. 58 m) met een laaggelegen onderheide vloer met daaropkeerwanden, waartussen een grondaanvulling met ballastbed (fig. 6);c. een gewapend-betongedeelte (ca. 73 m) met een hooggelegen vloer, ondersteund door tweeCement XXI (1969) nr. 4 1286Het gedeelte bestaande uit een laaggelegenonderheide vloer met keerwanden7Het gedeelte bestaande uit een hooggelegenvloer ondersteund door onderheide wanden8Onderwapening in de funderingsplaatonderheide wanden. De wanden van dit gedeelte zijn met metselwerk bekleed. Vanaf hetbegin van dit gedeelte is een directe spoorstaafbevestiging op railopstortingen toegepast(fig. 7).Het noordelijk landhoofd is aanzienlijk minder omvangrijk. De constructie bestaat uit eenkeermuur met twee vleugels. Achter het landhoofd wordt het spoor op een aardebaan voort-gezet.FunderingsplatenHet aantal funderingsplaten bedraagt 15, waarvan er 12 gelijk van afmetingen zijn (5,4 X 4,0? 1,5 m). Afwijkende funderingsplaten komen voor bij het Noorderkanaal, in de middenbermvan de toekomstige randweg en in het noordelijk talud hiervan.De repeterende funderingsplaat is kleiner van afmetingen dan die van het metroviaduct.. Ditis het gevolg van de betrekkelijk kleine uitkraging van de kolomplaat, waardoor de wisselen-de momenten op de fundering kleiner zijn. Door de sterk vari?rende kolomhoogte zijn demomenten op de fundering ten gevolge van rem-, stoot- of middelpuntvliedende krachteneveneens variabel. Enkele funderingsplaten zijn gesitueerd in toekomstige ophogingen waar-door extra krachten op de fundering te verwachten zijn. Een en ander heeft geleid tot eenvariabel aantal palen per normale funderingsplaat, minimaal 16 en maximaal 20.Toegepast zijn 90-tons voorgespannen betonpalen met een maximaal puntoppervlak van3600 cm2. De paallengte varieert van 17,0 tot 26,5 m. Grootste schoorstand 5:1.De onderwapening van de funderingsplaat bestaat in langsrichting uit 2 lagen QR40 0 20-11en in dwarsrichting uit 1 laag QR40 0 20-16,5. Omdat de bovenzijde van de funderingsplaatnooit onder trek komt, is hier evenals bij het metroviaduct, geen bovennet toegepast (f/g. 8).KolommenDe 16 kolommen van het viaduct hebben een gelijke dwarsdoorsnede (1,60 X 3,0 m) met dienverstande dat de korte zijde van de kolom geknikt is. De hoogte van de kolom varieert van4.06 m tot 11,97 m.Aanvankelijk is als gevolg van de relatief korte kolomplaten, dus relatief kleine wisselendemomenten, overwogen de kolommen normaal te wapenen en niet voor te spannen.De maatgevende doorsnede van de slankste kolom wordt belast met een normaalkracht tergrootte van 830 tf en een wisselend moment groot 695 tfm. De met de breukmethode be-rekende hoeveelheid wapening QR40 zou dan ca. 340 cm2moeten bedragen (ca. 0,8%).Indien de doorsnede met deze hoeveelheid wapening berekend wordt als zijnde ongescheurd,bedragen de randspanningen onder invloed van de wisselende belasting, met inachtnemingEbvan de verschillende waarden van -- voor eigen gewicht en rustende belasting enerzijds, ennuttige belasting anderzijds, -- 71 kgf/cm2en + 36 kgf/m2. Zonder voorspanning zou dekolom onder invloed van de mobiele belasting rondom aan de buitenzijde kunnen scheuren,terwijl de spanning in het staal bij elke trampassage wisselt van trek naar druk, hetgeen methet oog op vermoeiing gevaarlijk kan zijn.Uit een benaderende berekening (advies ir.J.G.Hageman) is gebleken dat de kans op staal-breuk door het bereiken van de vermoeiingssterkte voor de normaal gewapende doorsnede,ontoelaatbaar groot werd, waarbij is aangenomen dat het beton geen trek opneemt.Om de kans op staalbreuk door vermoeiing te reduceren, moest ?f de hoeveelheid wapeningQR 40 verdubbeld worden, dus totaal ca. 1,6%, of de betontrekspannnigen geheel of gedeel-telijk ge?limineerd worden door het toepassen van voorspanning. Gekozen is voor een com-binatie van wapening QR40 (0,46%) en voorspanning, bestaande uit 16 Dywidagstaven 0 32,zodanig dat in de maatgevende doorsnede onder niet extreme omstandigheden (kleine rem-kracht, geen stootco?ffici?nt) de randspanningen + 4 kgf/cm2en -- 70 kgf/cm2bedragen(f/g. 9).Onder deze niet extreme omstandigheden is de aanwezige voorspanning alleen al voldoendevoor het opnemen van de vereiste breukdrukkracht. Onder extreme omstandigheden is decombinatie van beide wapeningen juist voldoende.9Wapening in de kolommen bestaande uit16 Dywidagstaven ? 32 en normalewapening QR 40KolomplatenDe kolomplaat kraagt aan weerszijden 4,65 m uit en heeft ter plaatse van hart kolom eenrelatief grote constructiehoogte, nl. 2,06 m. Aan de onderzijde van de kolomplaat zijn eenaantal driehoekige facetvlakken geprojecteerd. Door het toepassen van slechts twee inhang-liggers per overspanning en de relatief kleine uitkraging van de kolomplaat, was het mededoor de grote constructiehoogte mogelijk, de plaat normaal te wapenen. De hoofdwapeningbestaat uit 116 staven QR40 0 20 (0,45%) (fig. 10-11).De kleine staafdiameter is gunstig met het oog op scheurvorming en is verkregen door hettoepassen van een dubbel net, waarbij de staven steeds twee aan twee tegen elkaar gelegdzijn met voldoende tussenruimte voor storten en trillen (CEB-richtlijnen).Als gevolg van het bij dergelijke dikke platen langdurig storten door het bovennet, bestaathet gevaar dat de ruimte tussen twee tegen elkaar gelegde staven een verzamelplaats voorfijn grind, zand en dergelijke wordt, waardoor de omhulling van de staven beslist nietoptimaal zal zijn. In de praktijk is dit gevaar re?el gebleken, waarbij het voortdurend 'schoon'houden van het bovennet geen eenvoudige zaak is. Een tussenruimte van minimaal 3 ? 4 cmtussen twee staven is dan ook aan te bevelen.Cement XXI (1969) nr. 4 12910Hoofdwapening kolomplaat11Wapening van de tand waarop de inhang-ligger komt te rustenDeoplegging van de twee inhangliggers geschiedt via rubberblokken op de tand van dekolomplaat. Deze tand loopt over de volle breedte van de plaat door en is ter plaatse van deopleggingen voorzien van een aanzienlijke hoeveelheid opgebogen wapening en 2 Dywidag-staven 0 32 per oplegging (flg. 11). In verband met detaillering zijn de voorspanstaven nietschuin door de keel van de tand gevoerd, maar verticaal geplaatst, waardoor de voorspan-ning niet optimaal benut wordt. De berekende breukveiligheid van de tand bedraagt danechter nog 2,3 bij een extreme oplegreactie van 144 tf.De overstekken van de kolomplaat zijn niet van zaagsneden voorzien, omdat deze op korteafstand aangebracht en bovendien waterdicht gemaakt zouden moeten worden. Het overstekis in langsrichting van een aanzienlijke hoeveelheid fijn verdeelde wapening voorzien: 1,1%QR 40 ? 8-5 (flg. 10).De overstekken van de kolomplaat zijn gestort nadat de overstekken van de aangrenzendebalkroosters gestort zijn.BalkroostersDe hart op hart spoorafstand bedraagt 3,20 m. De viaductbreedte is 7,60 m (metroviaductresp. 4,00 m en 9,50 m). De bovenzijde van het balkrooster wordt gevormd door de boven-vlakken van de inhangliggers, ter plaatse gestorte overstekken (1,60 m) en een eveneens terplaatse gestorte flensvulling (2,0 m) tussen de inhangliggers. Het balkrooster is in dwars-richting normaal gewapend. De inhangliggers zijn daartoe op de balkenfabriek van stekkenvoorzien.Het toepassen van slechts twee inhangliggers per overspanning was mogelijk door:a. het goede gedrag van de tandopleggingDoor proeven is bevestigd, dat de breukoplegreactie op een eenvoudige manier berekendkan worden. Door een doelmatige keuze van de ligging van de voorspanwapening en hetnormale betonstaal, kan aan de tand een grote breukveiligheid gegeven worden.In tegenstelling tot de liggers van het metro-viaduct zijn bij de liggers van het tramviaductalle vier de & Z-kabels in de tand afgespannen en bovendien zo snel mogelijk naar benedenafgebogen. Hierdoor is de tandoplegging zodanig versterkt, dat het breukmechanisme zichniet meer ontwikkelt vanuit de keel van de tand, waardoor de tand niet meer de zwaksteschakel is en bijgevolg een aanzienlijk grotere dwarskracht opgenomen kan worden dan bijhet metro-viaduct.Cement XXI (1969) nr. 4 130De dwarskrachten per tand bij het tram-viaduct bedragen voor eigen gewicht + rustende be-lasting 75,8 tf en voor de nuttige belasting (extreem) 66,5 tf (metroviaduct resp. 63,4 tf en27,9 tf);b. hetnaspannenOp het werk werden na het storten van de flensvulling en de overstekken per inhangligger7 Freyssinetkabels 12 0 7J gespannen;het geringer eigen gewicht t.o.v. het metro-viaduct als gevolg van de kleinere viaductbreedteen het niet toepassen van de relatief zware sierbetonplaten;d. het toelaten van hogere aanvangsspanningen dan de RVS '62 omschrijftNa het spannen van de 7 Freyssinetkabels bedraagt de berekende drukspanning in de onder-vezel van de ligger ca. 247 kgf/cm2.De drukspanning in de bovenflens van de inhangligger onder extreme metrobelasting is171 kgf/cm2en onder trambelasting 142 kgf/cm2(fig. 12).De toelaatbaarheid van deze hoge drukspanningen wordt omschreven in de Stuvo-inleidingnr. 83 van ir.A.J.Chr.Dekker.De doorgaande railopstortingen zijn veiligheidshalve in de spanningsberekening niet opge-nomen, alhoewel het spoor, zoals reeds vermeld voegloos is uitgevoerd.Op plaatsen waar de doorrijhoogte onder het viaduct minder dan 5,0 m bedraagt is tussen deonderflenzen van de inhangliggers een ondervloer, opgehangen aan de dwarsdragers, aange-bracht. Bovendien zijn de onderflenzen van de liggers van extra wapening voorzien en is aande uiteinden van elk balkrooster een tweede dwarsdrager gemaakt om de onderflens steun tegeven (fig. 4).Zijdelingse krachten op het balkrooster, zoals wind-, stoot- en middelpuntvliedende krachten,worden via in de kolomplaat gecontramalde betontanden, op de fundering overgebracht.12Overzicht van optredende spanningen AfwerkingDe bovenzijde van de balkroosters is tussen de railopstortingen voorzien van twee water-dichte lagen (Vitrix) met daarop 5 cm schermbeton, ten einde de in het bovenvlak van deliggers gelegen spankoppen van de Freyssinetvoorspanning voldoende te beschermen. Deoverige gedeelten van de balkroosters, met uitzondering van de oppervlakken van de rail-opstortingen, zijn voorzien van een behandeling met teerepoxy.Daar de bovenzijde van de kolomplaat altijd onder trek staat, is dit voor wat betreft devlakken tussen railopstortingen en de overstekken, voorzien van de vorengenoemde water-dichte lagen en schermbeton. De centrale waterafvoer is met teerepoxy behandeld.Uitvoering en kosten,Bij de uitvoering werd in hoofdzaak van zuid naar noord gewerkt. Voor de bekisting van dekolommen is een prefabsysteem toegepast, waarbij echter de variabele kolomhoogte eenCement XXI (1969) nr. 4 13113De uit stalen onderslagen geconstrueerde'paraplu'moeilijkheid vormde. Dit werd ondervangen door gebruik te maken van uit multiplex-elemen-ten opgebouwde bekistingsschotten, gemonteerd op een stalen frame. Door het vari?ren vanhet aantal elementen van de schotten kon aan de variabele kolomhoogte tegemoet gekomenworden. Het aantal multiplex-elementen was zodanig dat voor de hoogste kolommen er gelijk-tijdig twee bekist konden worden en voor de laagste kolommen drie.De afmetingen van het brede ondergedeelte van de kolomplaat zijn voor alle platen gelijk.Het bovengedeelte van de kolomplaten in de horizontale boog van het viaduct is gekromd envarieert daardoor in afmetingen.De ruimtelijke stand van de kolomplaat is eveneens variabel. Toegepast zijn drie repeterendeondersteunings- en contactbekistingen, waarbij het totale gewicht van de kolomplaat, zonderoverstekken, ter grootte van ca. 200 tf, op de funderingsplaat werd overgebracht door middelvan 12 stalen stempels. Een zgn. 'paraplu' van stalen onderslagen droeg de multiplex-contact-bekisting (foto 13).Het monteren van de over de weg aangevoerde inhangliggers (gewicht 66 ton) geschieddeevenals bij het metro-viaduct met ??n kraan. Voor de overspanning over het Noorderkanaalis echter gebruik gemaakt van twee kranen. De inhangliggers voor deze overspanning wer-den 'voorgereden' op de op ca. 25 m ten westen van het viaduct gelegen bestaande houtenbrug over het Noorderkanaal. Hiertoe moest deze brug, die inmiddels gesloopt is in verbandmet de in aanbouw zijnde westelijke brug over het Noorderkanaal, versterkt worden.De twee kranen werden opgesteld aan iedere zijde van het kanaal tussen de houten brug enpijler van het viaduct, waarbij het inhangen in ??n beweging van de kranen geschiedde. Inverband met het werkschema zijn de 34 liggers in vier fasen ingehangen.De bekisting van de flensvullingen tussen de inhangliggers werd op de begane grond gecon-strueerd en in elementen van ca. 11 m met behulp van een kraan op de juiste plaats gebracht,waarbij de bekisting werd opgehangen aan de inhangliggers.Voor het storten van de overstekken van de balkroosters en kolomplaten is gebruik gemaaktvan in de lengte-as van het viaduct verrijdbare bekistingseenheden. Toegepast zijn drie een-heden, elke eenheid ter lengte van 1 balkrooster + kolomplaat (ca. 42 m).Hierna kon met de afbouw van het balkrooster begonnen worden (railopstortingen - prefab-randelementen). Voor het betonneren van de railopstortingen is gebruik gemaakt van eenmonorail.Met de bouw van het viaduct werd begonnen in augustus 1967. Het werk werd in de bijzondersnelle bouwtijd van ca. 17 kalendermaanden op voortreffelijke wijze uitgevoerd door de N.V.tot Aanneming van Werken voorheen H.J.Nederhorst te Gouda.De totale bouwkosten, exclusief rail, railbevestiging, bovenleiding, signalering, stroomvoor-ziening en dergelijke bedroegen ca. f 4 500 000; hetgeen ca. 690 per m2is.14Het gereed zijnde viaduct gezien vanuithet noordenCement XXI (1969) nr. 4 132