C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwte chniekcement 2003 3 79Bij de toepassing van ondersteu-ningsconstructies in de civielebouw komen vaak meer speci-fieke problemen om de hoek kij-ken dan bij toepassing in de wo-ning-enutiliteitsbouw.Ditartikelgaat in op de toepassing van hetPolyondersteuningssysteem vanSAFE bv bij de ondersteuning vanciviele werken. Hieruit blijkt denoodzaak van een onderbouwdeberekeningsmethodiek voor tij-delijke constructies. In een totaal-aanpak wordt een gedegen engi-neering gecombineerd met demontage en demontage van deondersteuningsconstructie, waar-door een kostenbesparing wordtgerealiseerd waarbij aan de be-grippen veiligheid en inzetbaar-heid niet wordt getornd.K e n m e r k t i j d e l i j k eo n d e r s t e u n i n g e nIn verband met het tijdelijke ka-rakter van ondersteuningen moe-tendezegemakkelijktemonterenen te demonteren zijn. Dit impli-ceert dat de onderdelen waaruithet systeem bestaat, goed op el-kaarmoetenaansluiten.Dezeaan-sluitingen hebben meestal alsconsequentie dat de onderdelenplaatselijkwordenverzwakt,waar-door de draagkracht van de con-structie kan verminderen. Tevensontstaat er speling tussen deonderdelen door de maatverschil-len tussen de buizen. In verbandmet een en ander dient de stabili-teit van de constructie nauwgezette worden geanalyseerd.Bij blijvende constructies komendeze problemen nagenoeg nietvoor. De verbindingen zijn na hetmonteren praktisch spelingvrijenkunnenplaatselijkwordenver-sterkt.Degenoemdeimperfectiesbepalen de verschillen tussenbeide constructietypen en zorgenvoor grote risico's indien er geenrekening mee wordt gehouden.T o e p a s s i n g b i j c i v i e l ec o n s t r u c t i e sDe civiele bouw wordt geken-merkt door zware en vaak inge-wikkelde betonconstructies. Hier-uit volgt voor de ondersteunings-constructies een aantal conse-quenties:? er kunnen hellende onder-gronden en bovenvlakkenvoorkomen;? de betonbelastingen kunnenaanzienlijk hoger zijn dan bijde woning- of utiliteitsbouw;? doordat de ondersteunings-hoogte vaak hoger is en er vrij-staand wordt gebouwd, dientde globale stabiliteit onderinvloed van de windbelastingte worden gecontroleerd.Als voorbeeld van de relatie tus-sen ondersteuningssysteem enberekening wordt naderingegaanop de ondersteuningsconstructievan het hsl-kunstwerk te Hoog-made in de kruising met de A4.Hier is het Polyondersteunings-systeem van SAFE ingezet als tij-delijke ondersteuning voor deOostbak. Het systeem wordt ge-kenmerkt door een modulaire op-bouw van stapelbare en uitschuif-barestempels.Hetgehelesysteemwordt gekoppeld en geschoord(foto's 1, 2 en 3).Doordat de ondergrond bij hetkunstwerk hellend is, wordt bijhet plaatsen van de ondersteu-Ondersteuningsconstructie maakt complexerekenmethodiek noodzakelijkOndersteuning kunstwerkHoogmadeir. P.G.S. Brouwer, SAFE bvHet berekenen van tijdelijke hulpconstructies wordt in de bouw veelal gezienals ondankbaar werk, dat een geringe moeilijkheidsgraad heeft. Dit beeldkwam onder meer naar voren in [1]. Echter, de engineering van tijdelijke con-structies vereist kennis van de toegepaste mechanica en inzicht in de gelden-de normen en richtlijnen. De huidige regelgeving is veelal niet duidelijk over demanier waarop een berekening moet worden uitgevoerd. Aan de hand van deondersteuningsconstructie voor de kruising van de hsl met de A4 teHoogmade wordt nader ingegaan op een berekeningsmethode.1 | Constructie in opbouwC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwtechniekcement 2003 380ningsconstructie gebruikgemaaktvan kogelvoetplaten. Hierdoorkrijgt de binnenbuis de mogelijk-heidomterplaatsevandevoetvrijte roteren, waardoor de stempelsverticaal geplaatst kunnen wor-den.Het hoogteverloop tussen de on-dergrond en de onderkant van hetdek is variabel en wordt onder-vangen door de uitschuifbare bin-nenbuis. Een verstelbare schoorzorgt ervoor dat de binnenbuisop elke uitgeschoven lengte kanworden afgeschoord. Hierdoorgaat de flexibiliteit van de con-structie niet ten koste van de sta-biliteit.R e g e l g e v i n gSpecifieke nationale normen ophet gebied van tijdelijke construc-ties ontbreken. De nationale nor-menserie TGB 1990 geeft alleenbelastingsfactoren en stelt de con-structeur in staat om de spanningin het materiaal te controleren.In Europees verband wordt ditgat gedicht met een aantal speci-fieke (ontwerp)normen. Voor on-dersteuningsconstructies zijn ditNEN-EN 1065 voor stempels ende ontwerpnormen NEN-EN12812 en 12813 voor ondersteu-ningsconstructies. De construc-teurdientzelfinzichtteverkrijgenin de problematiek van tijdelijkehulpconstructies en deze desge-wenst te vertalen naar de voor-waarden binnen de nationalenormen. De Europese ontwerp-normen zijn nu nog een voor-bode; in de toekomst wordt devoorgeschreven rekenmethodiekverplicht. De combinatie van deEuropese(ontwerp)wetgevingmetde TGB 1990 geeft momenteelvoldoende houvast voor de bere-kening.B e r e k e n i n g s s t r u c t u u rAandehandvanbovenstaandere-gelgeving is een selectie gemaaktwaarmee het Polyondersteunings-systeem kan worden berekend.Bij de berekening wordt uitge-gaan van een geometrisch niet-lineaireberekening(tweede-orde)en een gedeeltelijk fysisch niet-lineaire berekening. Deze tweede-ordeberekeningwordtuitgevoerdmet software van SCIA (ESAPrima Win).Van de berekening van de onder-steuning van de Oostbak wordthet schema van ??n van de motendoorlopen:1. Aan de hand van de karakte-ristieke eigenschappen vanhet ingezette materieel wordthet model gemaakt (fig. 4).Hierbij worden de verbin-dingseigenschappen tussende onderdelen overeenkom-stig de betreffende veer-karakteristiek meegenomen.De excentriciteiten dienenhierbij ook te worden aange-geven. Aan de bovenkantgrijpt de belasting excen-trisch aan. Aan de onderkantworden excentriciteiten voor-komen door de kogelvoet-plaat.2. De belastingen uit de bekis-ting, het beton en de veran-derlijke belastingen (wind-en werkbelasting) dienen inrekening te worden gebracht.2 | Detail constructie3 | KnooppuntC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwte chniekcement 2003 3 81Aan de hand van de verschil-lende belastingen wordencombinaties samengesteld.Hierbij worden belastings-factoren aan de belastingentoegekend.3. Aan de hand van een stabili-teitsberekening (of eigen-waardeberekening) wordt hetknikpatroon bepaald (fig. 5).Dit patroon vormt de basisvoor het aanbrengen vanimperfecties aan het model.Bij het bepalen van de imper-fecties wordt onderscheidgemaakt tussen systeem- enrekenimperfecties. Met hetaanbrengen van systeemim-perfecties wordt de scheef-stand van het systeem inrekening gebracht. Bij reken-imperfecties wordt de aan-wezigheid van initi?lev??ruitbuigingen, restspan-ningen en inhomogeniteitenin de berekening verdiscon-teerd.ImperfectiesA. Lokale scheefstand (speling)Scheefstand (systeemimper-fecties) is het gevolg van despeling tussen de onderdelenin het systeem. Doordat debinnenbuis uitschuifbaar isten opzichte van de buiten-buis, kan de speling tussenbeide buizen resulteren ineen scheefstand. Dezescheefstand is rekenkundigte bepalen.B. Globale scheefstandOndanks dat bij de uitvoe-ring het systeem te loodwordt gesteld, blijft er eenscheefstand over die visueelnauwelijks waarneembaar is.Deze scheefstand wordt inhet model gecompenseerddoor een globale scheefstandaan te brengen.C. Rekenimperfecties (v??ruit-buiging)De rekenimperfecties wordenaangebracht als v??ruitbui-ging op de systeemdelen.In dit geval wordt de v??ruit-buiging (0) tussen de ge-schoorde delen aangebracht(fig. 6).Uit deze imperfecties worden ver-schillende imperfectiepatronensamengesteld, waarmee het be-zwijkgedrag van de constructiekan worden geanalyseerd. Bij hetsamenstellen van deze patronengeldt het knikpatroon als basis.4. Als alle imperfecties zijnaangebracht, wordt een geo-metrisch niet-lineaire bereke-ning (tweede-orde) gemaakt.Doordat er niet-lineaire ve-ren worden ingevoerd, heeftde berekening ook een lokaalfysisch niet-lineair karakter.Uit de berekening volgt dekrachtsverdeling aan de handwaarvan een staalspannings-controle wordt verricht. Decontrole komt tot uitdruk-king in een unity-check (een-heidscontrole). De waardevan de unity-check geeft eenmaat voor het resterendedraagvermogen van de con-structie aan (deze heeft eenmaximale waarde van 1,0).Van specifieke onderdelenals schoren dient de unity-check apart te worden be-paald. De draagkracht vandergelijke onderdelen wordtdoorgaans begrensd door desterkte van de verbindingen.Door deze aanpak worden van deconstructie alle scheefstanden enrekenimperfecties meegenomen.Uit de resultaten van de bereke-ning volgt het krachtsverloopbinnen de constructie in de ver-vormde situatie. Hierdoor kan despanning in het materiaal nauw-keurig worden bepaald, aan dehand waarvan de inzet van hetmaterieel wordt geoptimaliseerd.T e n s l o t t eHet berekenen van tijdelijkehulpconstructies is duidelijk eencomplex werk. Om zekerheid tehebben over de stabiliteit van der-gelijke constructies dient de con-structeur inzicht te hebben in deproblematiek rond deze construc-ties, alsmede bedreven te zijn inhet maken van tweede-orde bere-keningen. Door opdezemanier tewerken kan de inzet van het mate-rieel worden geoptimaliseerd. Derekenmethodiek die door SAFEwordt gehanteerd is een op detoekomstige normen gerichte me-thode, waarbij kostenbesparing enconstructieve zekerheid samen-gaan. sL i t e r a t u u r1. Van der Vliet, M.J., Op naareen CUR-Aanbeveling Hulp-constructies in de beton-bouw. Cement 2002, nr. 3.4 | Mechanicamodel 5 | Knikpatroon 6 | Imperfectiepatroon