IBRUGGENBOUW IALGEMEENONTWERP IONTWERP VAN DEZEEBURGERBRUGir.C.P.M.Kuilboer, Rijkswaterstaat Directie Bruggen, projectleider ontwerpVoor de bouw van de bijna 1200 m lange Zeeburgerbrug is gekozen voor eencombinatie van de schuifinethodeen de vrije-uitbouwmethode. Beproefdebouwwijzen dus. Vanwege de specifieke omstandigheden ter plaatse zijn enkeleopmerkelijke zaken in het ontwerp te melden, zoals de toepassing van 47 m langestalen buispalen voor twee steunpunten en maatregelen voor de forsezettingsverschillen tussen de steunpunten van de vrije-uitbouwbrug.De Zeeburgerbrug krijgt een strook voor vrachtverkeer uit de Zee~ De Zeeburgerbru,,? kruist? ? lengte van 1184 In en voorziet burgertunnel en als invoegstrook voor achtereenvolgens tvan boven naar?. in de overbrugging van achter- de 'route gevaarlijke stoffen'. De kruip- beneden): het Atnsterdam-Rijnkanaal,eenvolgens: het Amsterdam-Rijnka- strook gaat nabij het hoogste punt van Het Nieuwe Diep en het IJ-meer.I h d d bAan de Diemerzeedijk (rechts) is hetnaa, et Nieuwe Diep, ?e Diemerzee- e rug over in een uitvoegstrook voor Gemeentelandshuis nog net te zien.dijk en het IJ-meer. het verkeer richting Amersfoort (Al). foto: AerocameralBartHofmeesterHet Amsterdam-Rijnkanaal is een zeer .------~----__~~-J..--__~~ ~___ldrukke hoofdvaartroute en vereist eenvrije doorvaarthoogte van 8,65 m+ NAP over een breedte van 100 m bijeen kanaalbreedte van 140 m en en ka-naalpeil van 0,40 In - NAP. Het aan-grenzende Nieuwe Diep is een recrea-tiemeertje met diverse jachthavens.Het IJ-meer is voor de recreatie vanminder belang vanwege degeringe wa-terdiepte. Via hetIJ~meer loostAmster-dam zijn grachtenwater op het IJssel-meer.De Diemerzeedijk, die de scheidingvormt tussen het!J~meeren hetNieuweDiep, is een eeuwenoude waterkeringvan de voormalige Zuiderzee.Aan deDiemerzeedijk, naastde kruisingmet de brug, staateen monumentaalge-bouw: het Gemeentelandshuis, ge-bouwd in 1720 en gerestaureerd in 1971.Terwille van dit pand is het brugtrac?zoveel mogelijk naar het oosten ver-schoven, waardoor de brug een hori-zontale kromming heeft gekregen meteen boogstraal van 36 500 m.Aan de noordzijde sluit de brug aan opeen aardebaan in het IJ-meer.Het overgangspunt en daarmee de leng~te van de brug is vastgesteld in verbandmet de grondgesteldheid ter plaatse.Het normale dwarsprofiel van de Ring~weg is 2 x 3 rijstroken + vluchtstrook,met een rijstrookbreedte van 3,30 m inverband met de ontwerpsnelheid van90 km per uur.De westbrug heeft over degehele lengteeenextra rijstrook.Deze dient als kruip-46 Cement 1987 nr. 8CD ~$ ~~?CV@?@?@@??@)?@@I AMSTERDAM NIEUWEI I I I I I I I I I I I I IRIJN KANAAL DIEP IJ-MEERden twee kokervormige liggers metoverstekken gemaakt. Dankzij de over-stekken en de grotere overspanningwordt de verhouding lengte-breedteperveldveel beter.Erisdaarom gekozenvoor alternatief 4: het bouwen volgensde schuifmethode met overspanningenvan ca. 60 m.Wellicht ten overvloede kan nog wor-den vermeld dat kostenbepalende as-pecten zoals grondgesteldheid en be- .reikbaarheid bij alle vergelijkingen zijnbetrokken.1 Maquettefoto's van tweeontwerpalteruatieven voor de bruga. opgebouwd uit geprefabriceerdeliggers (overspanning 42 m)b. uitgevoerd volgens de schuifinethode(overspanning 60 m)Brug overAmsterdam-RijnkanaalVoor deel A, zijndevolgende alternatie-ven beschouwd:1. eendubbele uitbouwbrug, in lichtbe-ton ofgrindbeton;2. een dubbele tuibrug, in grindbeton;3. twee invaarbare stalen brugdekkenvan 100 m lengte, opgelegd op grind-betonnen aanzetstukken.Hierbij wordt gebruik gemaakt vanvoorgespannen betonpalen 0,45 x0,45 m2met een lengte van ca. 20 m.De lagen tot ca. 12 m - NAP bestaan uitklei enveenen zijnzeersamendrukbaar.Met name de bovenste meters in het IJ-meer verdienen nauwelijks de kwalifi-catie grond.Ter plaatse van de steunpunten 17 en 18ontbreekt de eerdergenoemde funde-ringslaag, wellicht als gevolg van eenoude stroomgeul. De aanwezigheid vandit gat heeft bepaald dat de aardebaan inhet IJ-meer niet langer is geworden.De kop van deze aardebaan is gemaaktin een cunet tot 8 m - NAP. Nadat deaardebaan op hoogte was gekomen, lager een zandpakket met een dikte van ca.18 m incl. de overhoogte van 1,80 m.Een dergelijke ophoging veroorzaaktOverige brugdelen Het definitieve ontwerp grote zettingen over e?n lange periode.Voorde restvan de brug(deelB) meteen Fundering Ook de diep gelegen Eemkleilaag (vanlengte va ca. 900 m zijn de volgende al- In figuur 2 is het geotechnisch profiel 25 m - NAP tot 40 m ~ NAP) heeft eenternatieven bekeken: weergegeven, zoals dat uit het grondon- aandeel in de zettingen.1. geprefabriceerde betonliggers, lang derzoek is bepaald. De grote diepte van de draagkrachtige35 m; Dezandlaagtussen 18 m- NAPen 25 m laag (ca. 47 m - NAP) en daardoor het2. geprefabriceerde betonliggers, lang - NAP is voor bijna alle steunpunten grote aandeel negatieve kleef maakte42 m; uitstekend geschikt als funderingslaag. een zettingsvrije fundatie van het eind-3. stalen liggers met betonnen dek, lang r--~~~~~~~~~~~~~~-, steunpunt erg kostbaar. Daarom is be-60 m; 2 Geotechnisch pro6.el met sloten om in de aardebaan te funderen,4. schuifmethode met overspanningen lengtedoorsnede van de brug met als gevolg dat het laatste veld sta-van 60 m;5. veldgewijze bouwmethode metoverspanningen van 50 m.Globale ramingen toonden aan dat deuitbouwbrug het meest aantrekkelijkzou zijn. Er was op dat moment (984)geen economisch voordeel aantoonbaarbij toepassing van lichtbeton, omdat hetlichte toeslagmateriaalvanwege dehogeenergiekosten erg duur was geworden.Bovendien waren er bij een aantal uit-bouwbruggen in lichtbeton problemenvoorgekomen in de vorm van losge-scheurde schollen beton. Omdeze rede~nen is gekozenvoor een uitbouwbrug ingrindbeton.VoorontwerpenDe brug is in twee delen te splitsen:A. de overspanning van het Amster-dam-Rijnkanaal met bijbehorendezijoverspanningen;B. de rest van de brug.De alternatieven 2 en 4 kwamen alsmeest geschikt uit de bus. Zowel detechnische als de economische verschil-len bleken bijzonder klein te zijn; alleende esthetische verschillen waren aan-merkelijk.Een brugdek van geprefabriceerde lig-gers vereist namelijk over de gehelebreedte een oplegvlak. De totale brug-breedte is 40 m en dat is bijna gelijk aande veldlengte van 42 m. Hetaanzienvanzo'n lange brug groeit bij een dergelijkeverhoudingsnel dicht en,!:$eeft daardooreen rommelig aanzicht (foto 1).In het geval van de schuifmethode wor-De oostbrug heeft over een gedeelteeveneens een extra rijstrook nodig alsinvoegstrook voor het verkeer vanafdeAl. De benodigde lengte op de brug isca. 250 m.Cement 1987 nr. 8 47IBRUGGENBOUW ICONSTRUCTIEF ONTWERP I. 43,2I, 21,0 11,210~ I., ,.'" L'i'd, -1olU'lr,T Q2..c--I ~INf=~- 0::10VII,~INdIII I i I I 11I2400i21,0i... IT 117002400IIEr is gekozen voor een asymmetrischhamerstuk dat tijdelijk in evenwichtwordt gehouden met ??n hulpsteun-punt. Bij steunpunt 2 staat dit hulp-steunpunt aan de zijde van de hoofd~overspanning en bij steunpunt 3 aan dezijde van de zijoverspanningen.Infiguur 6 zijn schematischde aantallenuitkragings- en continu?teitskabelsweergegeven.Ter compensatie van de voorspelde zet-ting wordt de ligger ter plaatse van hetlandhoofd 0,25 m hoger gebouwd. Deflexibiliteit van de uitbouwbrug isweergegeven in figuur 7. Bij de opleve-ring moet de brug een zodanige over-hoogte hebben dat op het tijdstip t ~oo(circa 30 jaar) het verticale alignementovereenkomt met de theoretische aan-name.De overhoogte waarmee elke mootmoet worden gebouwd, is vanuit dezevoorwaarde berekend met het doorRWS-directie Bruggen ontwikkeldecomputerprogrammaBOUW Dit pro~gramma rekent met de seizoensinvloe-zijn 75 - 155 - 90 m; de dwarsdoorsnedeis weergegeven in figuur 5. De koker-hoogte boven steunpunt 2en 3bedraagt7 m en de minimale kokerhoogte is2,75m.4 Doorsnede pijlers in IJ-meer enNieuwe Diep-f~Z~~- '-- \- \--.\-----i '\ \ I \?Ii,l''/ \ 1\ li/ii'-/PijleropbouwHet ontwerp van de pijlers in het IJ-meer en het Nieuwe Diep is weergege-ven in figuur 4. De gewapende werk-vloer met een dikte van 0,30 m ligt bo-ven het normale waterpeil en is in staatom het stortgewichtvan de sloofte dra-gen, dankzij het klemvermogen van dein schoorstand geheide betonpalen.De steunpunten 17 en 18 zijn alleen on-der invloed van het gewicht van de pij-lers circa 20 mmgezakt. Daarna is geenzetting meer waargenomen.3 Doorsnede stalen buis, met eengrotere wanddikte nabij depaalpunt en een 'kleefbreker' op 10 mvauafde puut5 Dwarsdoorsnede uitbouwgedeelteDe grond in de palen wordt tot 2,00 mvanafde punt verwijderd en vervangendoor onderwaterbeton.Hetzettingsgedragvaneendergelijke inde grond gevormde paal wordt geheelbepaald door de conditie van de punt.Hetzandinenrondomde puntmagnietgeroerd zijn. Dit zou kunnen gebeurendoor grondwaterstroming tijdens ofnaontgraving als gevolg van verschil instijghoogte. Ook mag in de buis geenslibworden ingesloten.Bij ditwerkmagbovendien geen propvorming ontstaantijdens het heien omdat dan het gewen- Het uitbouwgedeelteste puntniveau niet kan worden bereikt. Zoals hiervoor reeds vermeld, wordt deGezien de ervaringen bij de tunnel was overspanning van het Amsterdam-er grote kans op propvorming ter hoog- Rijnkanaal met naastgelegen overspan-te van de overgang van de Eemkleilaag ningen uitgevoerd volgens de bekendenaar het zand. Daaromzijn de buispalen uitbouwmethode. De overspanningenaan de onderzijdevoorzienvaneen gro- .-~~~------~----~tere wanddikte (32 mm in plaats van17 mm) (fig. 3) over een lengte van0,50 m bij gelijkblijvende buitendiame-ter (0,85 m). Zodoende vermindert debinnenwandwrijving en daarmee dekans op propvorming.Om de heiweerstand te verminderen isook aan de buitenzijde op 10 m vanafdepunt een kleefbreker aangebracht in devorm van een ring met een hoogte van0,20 meneendiktevan20 mm' De ringis niet dichter bij de punt gezet om hetpuntdraagvermogen niet te be?nvloe-den.Stalen palenDe steunpunten 17 en 18 zijn gefun-deerd op een niveau vanca.47 m - NAPmet behulp van stalen buispalen, diedienen als omhulling voor de daarin temaken betonnen palen.Tot 25 m - NAP is weinig weerstand teverwachten bij het heien van de stalenpalen. Vanaf 25 m - NAP tot 40 m- NAP bevindtzich deEemkleilaag, be-staande uit stijve klei. Daaronder wordteen zandlaag aangetroffen van ca.2,00 m met hoge sondeerwaarden eneen laag klei van eveneens 2,00 m dikte.Dezelagendienengepasseerdtewordenomhetuiteindelijke aanlegniveau tebe-reiken.tisch bepaald moet zijn opgelegd methet oog op zettingsverschillen. De Ver-wachting is dat het eindsteunpunt nagereedkomen van de brug nog ca.0,10 m zal zakken.Ook de aardebaan bij steunpunt 1 meteentotale diktevan ca. 20 m zal nog lan-ge tijd nazakken. Naar verwachting nogca.O,25 m na oplevering van de brug.Omdateen uitbouwbrug tamelijkflexi-bel is en daardoor niet zo gevoelig voorzetringsverschillen, wordt ook dit eind-steunpunt in de aardebaan gefundeerdmet korte betonpalen 0,40 x 0,40 ml.48 Cement 1987 nr. 8Aantallen kabels: den op het krimp- en kruipgedrag.Daarom moethet inde berekeningaan-gehouden tijdschema voor de uitbouwworden gevolgd, met een tolerantie vanslechts enkele maanden.6 108 226 Schema van decontinu?teits- en uitkragings- vool'spankabels2Het schuifgedeelteHet schuifgedeelte heeft een lengte van864 m en bestaat uit 14 overspanningenvan 58,15 m en ??n overspanning van50 m (fig. 8). Het laatste veld van 50 misstatisch bepaald opgelegd. Om dit mo-gelijk te maken is steunpunt 18 voorzienvan een dubbele pijlerwand. Nadat debrug op zijn plaats ligt, wordt het laatsteveld buigslap aan de rest verbondendoor middel van het bovendek. De dila-taties zijn voorzien in de voegovergangop steunpunt 19 (landhoofd).Elke brug bestaat uit een twee-celligekokerligger met een hoogte van 2,75 men overstekken van 3,00 m (fig. 9). Doorde middenbermop deoostburg teplaat-sen zijn twee gelijke kokerliggers ont-staan. In dwarsrichting wordt de bruguitgevoerd in gewapend beton. Daar-door is er meer hoogte beschikbaarvoorde langsvoorspanning.43Breukkracht V"\ 2,2MNhah ca. 0.6mBreukkracht V"'\ 1.1 MNVSL 4.0.62"VSL 12)( 0.52"Dwarsvoorspanning:Langsvoorspanning:~. -~tPI.Tabel 1 geeft een indrukvan de opbouwvan de betonspanning bij het gekozenvoorspanverloop.Beperking voorspanningBij het ontwerp is er naar gestreefd Omde hoeveelheid voorspanning te beper-ken. Daarbij zijn de volgende eisen ge~steld:a. Aan de bovenzijde magvolgens de be-rekening het beton niet scheuren, datwil zeggen trekspanningen moetenkleiner zijn dan .ft, ~ 1,8 N/mm2(B 37,5).b. Aan de onderzijde mag het betonscheuren onder volle belasting, maarer mag geen trek optreden onder in-vloed van de permanente belastingen40% van de VOSB-belasting.c. De scheurwijdte moet beperkt blijventot maximaal 0,15 mmotijdsa fhankelij k:Srnidden l../"I 40013,5 , 3,1- - -'ilJITI 11~ I?midden'-" 600......... -280max.120min.-40eg +rbvspverkeerelastisch:vervormi ngen;zetting:Sstpl. ........ 250I..._~75=m~_....,.~ _~__~1.''''5",-5m''--_~__--'