C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2006 6 55Nadat enkele studieprojecten [1]aannemelijk hadden gemaakt datHSB (B 65 ? B 105), ZHSB (B 105? B 150) en UHSB (B 150 ? B 200)goede mogelijkheden bieden voorciviele constructies (beweegbarebruggen, sluisdeuren, hoogwater-keringen, enz), heeft de Rijkswa-terstaat Bouwdienst in 2002 eenontwerp gemaakt voor nieuweschuiven in de Oosterscheldeke-ring [2], uitgevoerd in ZHSB. Dezeoplossing is zeer kansrijk wanneerop termijn de bestaande schuivenaan het einde van hun economi-sche of technische levensduurmoeten worden vervangen. Ditkan over een jaar of twintig hetgeval zijn. Wil dit ontwerp tegendie tijd een serieuze kans maken,dan is het nodig dat in de tussen-tijd ervaringen worden opgedaanmet het ontwerpen en uitvoerenvan civiele constructies in HSB ensterker, zodat draagvlak en vertrou-wen ontstaan in het materiaal.Ook moet het besef breder wordenontwikkeld dat constructies van(Z)HSB weliswaar speciale zorgvereisen bij het ontwerp en de pro-ductie, maar dat deze in de prak-tijk goed te realiseren zijn. Verdermoet breder bekend worden datook in re?le constructies de stich-tingskosten en lifecycle-kostendaadwerkelijk lager kunnen uitval-len dan die van de gebruikelijkestalen en houten `concurrenten'.Een aantal ontwikkelingen die inNederland hieraan hebben bijge-dragen wordt in het kort beschre-ven.E r v a r i n g e nIn 2001 zijn in Bourg-les-Valence(Frankrijk) twee viaducten in BSI B180 uitgevoerd [3]. De viaductenhebben twee overspanningen (20en 22 m) die zijn opgebouwd uit-vormige liggers (productie:Hurks Beton). De liggers zijn voor-gespannen met strengen en heb-ben geen passieve wapening. Deliggers zijn in dwarsrichting op hetwerk aan elkaar gestort. De stort-stroken bevatten dwarswapening.In 2002 zijn op het beweegbaredeel van de Kaagbruggen in deA44 prefab panelen in ContecSecutec S9 B 180 aangebracht, tervervanging van de azob?-rijdekken[4]. De panelen zijn extreem dun;ze zijn 45 mm dik met daarin drielagen ?8-40. Dit ondanks de zeerEerste betonnen (B 85) beweegbare hoogwaterkeringPrimeur voor de Diefdijking. N. Kaptijn, Adviesbureau Ir. J.G. Hageman B.V.ir. M.P.J. Pluis, Spanbeton B.V.Hogesterktebeton (HSB) en zeer-hogesterktebeton (ZHSB) bieden allerlei moge-lijkheden voor het bouwen van constructies die tot op heden alleen gebruikelijkwaren in hout en staal. Studieprojecten hebben uitgewezen dat de stichtings-kosten van beweegbare bruggen, sluisdeuren en schuiven van stormvloedkerin-gen in ZHSB zeker niet hoger zijn dan die van de gebruikelijke constructies inhout en staal. Het grote voordeel zit in de lange levensduur bij geringe onder-houdskosten. Een besparing van 50% op lifecyclebasis is mogelijk.Een eerste stap op dit traject is gezet met de bouw van de hoogwaterkeringin hogesterktebeton B 85 in de coupure van de A2 door de Diefdijk bijCulemborg.1 |Ontwerp voor een(Z)HSB-schuif voor deOosterscheldekering2, 3 |Proefsluiting op 13oktober 2004. Dekering is gesloten(boven) en het inhij-sen van een balkC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2006 656zware klasse 60 verkeersbelasting(productie: Hurks Beton).Vanaf 2003 worden de rijdekkenvan verschillende grote stalenbruggen versterkt met een ContecFerroplan B 105 overlaging [5].Het beton wordt op het werkgestort en in een mobiele centraleof normale betonmortelcentralegeproduceerd. De overlaging is60 mm dik en bevat drie lagen?8-50. Ook verschillende beton-nen liggerviaducten zijn op diemanier versterkt.Spanbeton heeft vanaf 2000 eenvariant voor de SPANWAND(B 65) ontwikkeld in B 120 [6]. Dedikte van de wand is 45 ? 55 mm.De planken zijn voorgespannenmet voorgerekte strengen en heb-ben geen passieve wapening.Waarschijnlijk worden de plankenop korte termijn toegepast in eendijkversterkingsproject.De hoogwaterkering in de Diefdijk(2004) is een eerste stap op wegnaar waterkeringen in beton. Dekering wordt hierna uitgebreidbesproken.Een volgende stap zouden UHSBB 200 sluisdeuren (b x h = 6,30 mx 4,50 m) kunnen zijn in een sluisop IJburg, Amsterdam. Momenteelwordt door het IngenieursbureauAmsterdam (IBA) een alternatiefontwikkeld voor de oorspronkelijkbeoogde stalen deuren.Er zijn dus al aardig wat ontwikke-lingen gaande. In alle gevallen wastoepassing commercieel aantrek-kelijk. In verschillende gevallenworden de ZHSB constructiedelenzwaar belast en gedragen ze zichnaar verwachting.D i e f d i j kDe Diefdijk beschermt de poldersrond Vianen en Utrecht tegenoverstroming wanneer de Waal-bandijken tussen Tiel en Gorin-chem doorbreken. Deze dijk wordtter hoogte van Culemborg door-sneden door de A2. Een beweeg-bare hoogwaterkering zorgt ervoordat in noodgevallen het water tochkan worden gekeerd.Vanwege de verbreding van de A2tussen `s-Hertogenbosch enUtrecht naar 2x3 rijstroken moestde oude hoogwaterkering wordenvervangen door een nieuwe.Ge?ist werden twee openingenvan 33 m breed, voor elke rijrich-ting ??n.Een nieuwe kering is ontworpen,bestaande uit een aantal kokers inB 85 die door mobiele kranenvanaf het naastgelegen viaduct opde onderdorpel worden gestapeld.De sluiting van de nieuwe keringneemt in totaal vier uur in beslag.De onderdorpel is ge?ntegreerd inhet wegdek. Als de kering buitengebruik is, liggen de kokers naasthet brugdek op de steunpunten.O n t w e r pHet besteksontwerp ging uit vandrie liggers met gelijke hoogte van1350 mm en breedte van respec-tievelijk 1100 mm voor de onder-ste, 850 mm voor de middelste en600 mm voor de bovenste ligger.Met de maximale massa van6 |Het rubberen aanslag-profiel in de sponning ende afdichtslabben onderde kokers verzorgen dewaterafdichting4, 5 | De kokers liggen naasthet viaduct. Voor deweggebruikers van deA2 is het alsof er ??nbrede brugdekplaat ligtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2006 6 573564119080312099015050 5099099050 99011908093050scheefstand1:20HAKORITE aanslagte keren waterhoogte 5200+NAPdrempelrubber afdichtingsprofielenHAKORITE oplegstrokenkokerliggers in ruststandkokerliggersinbedrijfsstandrandelementrandelement40 ton als keiharde eis bleek alsnel dat deze verdeling niet haal-baar was. Daarom zijn twee alter-natieven ontworpen.Een eerste ontwerp (1a) ging uit vanvier liggers met dezelfde breedte enhoogte, maar met dikkere wandenvoor de onderste ligger. Deze onder-ste ligger was hiermee maatgevendvoor de maximaal toelaatbaremassa; de liggers daarboven zoudenminder massa hebben. Als alterna-tief (1b) zou de hoogte van de lig-gers kunnen worden gevarieerd,waardoor zou kunnen worden vol-staan met drie liggers.In het tweede ontwerp (2) zou deonderste ligger in de waterkeringeen afwijkende breedte hebben.De twee daarboven gelegen liggerszouden, vanwege een goedkopereproductie, dan wel dezelfdebreedte hebben. De liggers zoudendan in dezelfde bekisting kunnenworden gemaakt.Uiteindelijk is alternatief 1b verderuitgewerkt.Ontwerpuitgangspunten? maximale massa van 40 ton,inclusief afdichtingsprofiel(circa 1 ton);? twee doorgangen met elk driekokerliggers;? h.o.h.-afstand opleggingen,Lt 34,255 m;? totale lengte van ligger,L 34,555 m;? waterkerende hoogte,h = 2,81 m;? belastingsfactor voor vervalbe-lasting = 1,25;? (koker)liggers niet toegankelijkvoor fietsen of andere voertui-gen1);? controle op aanrijdbelastingalleen uitvoeren voor situatiewaarin alle keringelementenboven de rijksweg op de land-hoofden liggen2);? minimale hoogte gestapelde ele-menten aldus 3,409 m;? maximale gezamenlijke breedtekeringelementen naast elkaarboven op het kunstwerk = 3,0 m;? scheurwijdtecontrole bij volle-dige waterbelasting niet van toe-passing.D i m e n s i o n e r e n v a n d el i g g e r sVoor het dimensioneren isgetoetst aan vier belastingcombi-naties. Deze zijn:1. eigengewicht en voorspanning;2.eigengewicht, voorspanning ennuttige belasting;3.eigengewicht, voorspanning en7 |Doorsnede over dekokers in opslag en ingestapelde toestand1) Gekozen is voor alleen persoonsbelasting zoals in NEN6702 par. 8.2.4 Balkons, terrassen:qvar = 2,5 kN/m? en 3 kN op 0,25 m?.2) De liggers worden belast door onderdoorrijdend verkeer (luchtdruk en zuiging). Daartoewordt een puntlast van 30 kN aangenomen. Dit komt overeen met een statische vervormingvan 15 mm. Ten gevolge van deze belasting blijft de ligger onder druk, dit ter voorkomingvan scheurvorming aan boven- en onderzijde van de ligger.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2006 658verkeersbelasting (onderdoor-rijdend verkeer);4. eigengewicht, voorspanning enhydrostatische waterbelasting.De onderste ligger is voorgespan-nen met 46 strengen ?15,9 mmen vier strengen ?12,5 mm. Aande trekzijde zijn drie staven beton-staal ?20 mm opgenomen, dit omhet maximaal optredende momentop te kunnen nemen.Uit lineair-elastische berekeningenblijkt dat de hydrostatische water-druk maatgevend is. De belasting-combinatie waarin deze is ver-werkt, veroorzaakt een maximaledrukspanning vanrep= 47,5 N/mm2. Voor de anderebelastingcombinaties is dat onge-veer de helft.De maximaal optredende druk-spanning is kleiner dan de reken-waarde van de drukspanning,f'b= 50 N/mm2, voor beton meteen karakteristieke druksterktevan 85 N/mm2.Bij het dimensioneren is dehoogte van de drukzone maatge-vend. Deze bepaalt ook de diktevan de wanden en daarmee demassa van de liggers. Doorgebruik te maken van hogesterkte-beton (B 85) kunnen de wandendunner worden.De dikte van de flenzen wordt ener-zijds bepaald door de hoeveelheidstrengen in de flens, anderzijdsdoor de op te nemen dwarskrachtals gevolg van de waterdruk.Tabel 1 vermeldt de hieruitvol-gende afmetingen voor de liggers(maten in mm). De totale breedtevan drie liggers bedraagt2970 mm. De totale hoogte van dedrie liggers = 3310 mm; uitgaandevan drie voegen van 50 mm wordtde totale hoogte van de kering3310 + 150 = 3460 mm.VervormingenAls gevolg van de voorspanninghebben de liggers een zeeg van?50 mm.Door de ongelijkmatige waterbe-lasting zullen de liggers niet gelijkvervormen. Bij een volledigewaterdruk zal de onderste ligger?180 mm uitbuigen; de middelsteligger zal dan ?90 mm uitbuigen.Om te voorkomen dat er een kiertussen onderste en middelste lig-ger ontstaat, moet het rubberafdichtingsprofiel op minimaal100 mm vanaf de rand van de lig-ger worden gemonteerd.Als afdichtingsprofiel is gekozenvoor het SA2-200/120 van fabri-kant Trelleborg. Het profiel heefteen werkende hoogte van 100 mm.Daarmee wordt de voeg van90 mm tussen de liggers gedicht.De rijweg ligt vlak en op eenafschot. Het voegprofiel dicht dekier tussen het wegdek en de ligger.T e n s l o t t eDe stichtingskosten van de keringzijn ongeveer 50% van dezelfdeoplossing in stalen kokers. In eenLCA over vijftig jaar is deze variant75% goedkoper!De kokers zijn speciaal voor dezetoepassing ontworpen. Vanwegede voldoende aanwezige hefcapa-citeit was het niet nodig de kokerslichter te maken dan de variant inB 85. Gewichtsbeperking vanenkele tientallen procenten wasmogelijk geweest door de toepas-sing van een hogere sterkteklasse.De kosten zouden daardoor echterwat hoger worden.De proefsluiting is 13 oktober2004 succesvol verlopen.L i t e r a t u u r1. Kaptijn, N., Functioneel ont-werpen waterbouwkundigeconstructies: Nieuwe ontwik-kelingen materialen. PAO-cur-sus, november 2004.2. Bockhoudt, F., Betonnenschuiven in de Stormvloedke-ring Oosterschelde. Cement2003 nr. 4.3. Thibaux, T. en J.A. Tanner,Construction of the firstFrench road bridges in ultrahigh performance concrete.Proceedings FIB-congress,Osaka 2002.4. Kaptijn, N. en G. Nagtegaal,Nieuw rijdek voor de Kaag-bruggen; Eerste toepassingvan zeer-hogesterktebeton inciviele draagconstructie.Cement 2003 nr. 1.5. Boersma, P.D., N. Kaptijn enG. Nagtegaal, Levensduurver-lenging van stalen brugdek-ken. Cement 2004 nr. 4.6. Jansze, W., Nieuwe spanwand;Hogesterkte vezelversterktzelfverdichtend beton. Cement2002 nr. 4. nTabel 1| Afmetingen van de kokersligger onder midden bovenb 990 990 990h 930 1190 1190df;onder 120 105 105df;boven 105 95 95dlijf 150 110 110Leind 850 850 850opm. Leind= lengte van massieve eind aan kop liggerdlijff;onderf;boven