ir.M.A. de Graaf, Ingenieursbureau Amsterdam In Amsterdam wordt momenteel op vele lokaties gewerkt aan de Rlnglijn, de sneltram ver- binding van Amsterdam-Zuidoost naar Sloterdijk. Deze verbinding vormt een belangrijke uitbreiding van het openbaar vervoer en zal in 1997 in gebruik worden genomen. Een bij- zonder onderdeel daarbij is het 'Boogviaduct'. Dit kunstwerk koppelt twee bestaande rail- verbindingen. Onlangs is bij de uitvoeringvan dit viaduct een bijzondere fase met succes voltooid: de montage van 45 horizontaal gebogen, geprefabriceerde voorgespannen be- toniiggers tot een brugdek. Een goede aanleiding dit kunstwerk in een breder verband on- der de aandacht te brengen. RINGLIJN AMSTERDAM (I) ONTWERP EN UITVOERING VAN HET BOOGVIADUCT In dit artikel staan het ontwerp en de uitvoe- ring van het Boogviaduct centraal. In een tweede artikel zal dieper worden ingegaan op de fabricage en montage van de speciaal voor dit kunstwerk ontworpen voorgespan- nen prefab kokerliggers met een horizontale boogstraal tot 235 m. De Ringiijn De infrastructuur in Amsterdam wordt de ko- mende jaren sterk verbeterd. Belangrijk on- derdeel daarin is de uitbreiding van het Am- sterdamse metro-/sneltramnet De Ringiijn vormt in dit kader een snelle verbinding tus- sen belangrijke werkgebieden en openbaar vervoerknooppunten. Het tracé loopt vanaf metrostation Gein via Duivendrecht, Zuid-WTC en Lelylaan naar Sloterdijk (fig. 1). In totaal komen er 9 nieu- we stations bij. Als in de toekomst het nog ontbrekende deel langs de U-oevers is ge- realiseerd, zal de Ringiijn een volledige ring rond Amsterdam gaan vormen. Evenals bij de enkele jaren geleden in ge- bruik genomen Amstelveenlijn is ook hier ge- kozen voor 2,65 m breed materieel. (Î) Het tracé van de ringiijn 44 CEMENT 1994/7/8 Het Boogviaduct Het Boogviaduct bestaat uit twee enkelspo- rige viaducten met een gezamenlijke lengte van 1200 m. Vanaf het hooggelegen baanli- chaam van de metrolijn wordt 'hoog-over' aangetakt op het baanlichaam van de Am- stelveenlijn. Vanaf het station Van der Made- weg tot aan het station Overamstel worden achtereenvolgens ongelijkvloers gekruist: het viaduct over de snelweg AIO, het spoor- emplacement van het Gemeentevervoerbe- drijf, het exploitatiespoor Metro, de spoorlijn Amsterdam-Utrecht, de Van Marwijk Kooy- straat, de Spaklerweg en het viaduct in de Amstelveenlijn (fig. 2). Om dit mogelijk te maken stijgt het Boog- viaduct naar een hoogste punt van 15 m + NAP, bij een maaiveldligging van 0,5 m + NAP. De maximale kolomlengte bedraagt bijna 14 m. Het brugdek bestaat uit voorgespannen geprefabriceerde betonliggers die, uniek voor Nederlandse begrippen, een horizonta- le boogstraal hebben. Op het brugdek zal daarna enkelspoor op houten dwarsdragers in een ballastbedcon- structie worden aangebracht. De afbouwvan het viaduct zal bestaan uit het monteren van roestvrijstalen gebogen randplaten. Bij de aanlanding op de spoorbaan van de Amstelveenlijn is bovendien een grondkering benodigd met een kerende hoogte van 6 m. Deze grondkering is uitgevoerd als een on- verankerde combiwand. De gehele uitvoering geschiedt in de nabij- heid van in bedrijf zijnde sporen van Ge- meentevervoerbedrijf Amsterdam en de Ne- derlandse Spoorwegen (NS). Om de kruising over het NS-spoor mogelijk te maken, is de bovenleiding van dit spoor over een traject van enkele honderden meters verlaagd tot de minimaal vereiste hoogte. Hetgehele viaduct zal aan heteind van 1995 worden opgeleverd. Het ontwerp Vanaf het begin van het engineeringsproces was duidelijk dat de inpassing van het Boog- viaduct een vrij complexe zaak zou zijn. Naast de bestaande infrastructuur was ook het gebouw van het Gemeentevervoerbe- drijf, waarde centrale verkeersleiding (CVL) is gehuisvest, een belangrijke randvoorwaar- de. Bij toepassing van de voor het materieel minimaal toelaatbare boogstraal van 235 m kon het gebouw juist voorlangs worden ge- passeerd. De kolomstramienen zijn bepaald na vast- stellingvan het hooggelegen tracé, rekening houdend met de dwangpunten erlangs. Dit heeft geleid tot een maximale kolomafstand van ruim 45 m. In overleg met de architect is daarna een onderzoek gestart naar moge- lijkheden om tussen de overspanningen een brugdek te construeren met een boogstraal die overeenkomt met het spooralignement. Uit de analyse van een aantal alternatieven is de variant waarbij het brugdek is opge- bouwd uit horizontaal gebogen geprefabri- ceerde liggers als voorkeur naar voren geko- men. De kostprijs van de brugdekconstructie was bij deze variant beduidend lager dan de overige beschouwde varianten. Aangezien in Nederland niet eerder dergelij- ke liggers zijn geprefabriceerd, is vervolgens door het Gemeentevervoerbedrijf een con- tract aangegaan met Spanbeton om in over- leg met Ingenieursbureau Amsterdam de technische mogelijkheden voor gebogen voorgespannen betonnen kokerliggers ver- der uit te werken binnen een vastgestelde prijs voor vervaardiging. Het viaduct bestaat uit in het werk gestorte voetplaten en kolommen met tafels waarop prefab liggers worden geplaatst (fig. 3). De voetplaten zijn gefundeerd op de in Amster- dam aanwezige tweede zandlaag op een diepte van circa 22 m - NAP. De voetplaten op de spoorbaan zijn ten opz ichte van de as van het viaduct parallel aan de bestaande spo- ren gedraaid. De exploitatie van het metro- net ondervindt op deze wijze tijdens de bouw de minste hinder. Van de in totaal 26 kolommen zijn er 10 voor- gespannen uitgevoerd. Daarnaast is één steunpunt uitgevoerd als een portaalcon- structie. De hoge kolommen hebben een diameter van 2,5 m. Temperatuursspannin- gen als gevolg van verharding zijn tegenge- gaan door gebruik te maken van een binnen- bekisting. De kolommen hebben een wanddikte van 800 mm. De diameter van de kolommen wordt behalve door de belasting ook be- paald door de verplaatsingen aan de kop. Uitgangspunt bij de berekening hiervoor was dat de verplaatsing ten gevolge van de ver- anderlijke belasting niet groter dan 20 mm mocht zijn. De kolommen worden aan de bovenzijde af- gedekt door tafels, die dienen als oplegging van de brugdekken. Hiermee wordt de over- spanning van de velden gereduceerd en is het mogelijk de liggerlengte te beperken tot circa 40 m. Zowel de tafels als de prefab lig- gers zijn ontworpen met een tandoplegging, waarmee één doorgaande lijn van brugdek en tafel wordt verkregen. ? CEMENT1994/7/8 45 Bouwfasering Het spooremplacement, de exploitatiespo- ren van metro/sneltram en de sporen van NS worden zeer intensief bereden. Daarom is in een vroegtijdig stadium een bouwfase- ring uitgewerkt om de exploitatie van het openbaar vervoer tijdens de bouw zo min mogelijk te beïnvloeden. Het metronet bezit ter plaatse van het spoor- emplacement een groot aantal wissels. In een gedetailleerde sporenfasering, waarbij het handhaven van de exploitatie van het metronet centraal stond, is een bouwfase- ring voor het kunstwerk uitgewerkt die in hoofdlijnen uit twee fasen bestaat (fig. 4). Hiermee wordt de benodigde werkruimte ge- creëerd tussen de in bedrijf zijnde sporen. In de eerste fase wordt de binnenboog sa- men met twee velden van de buitenboog ge- realiseerd. Na het gefaseerd aanbrengen en verwijderen van enkele opstelsporen kan worden gestart met de bouw van de buiten- boog op de spoorbaan. Uiteraard blijft het werken langs in bedrijf zijndesporen in verband met de veiligheid op de spoorbaan grote aandacht vragen. Om de beperkte ruimte op de spoorbaan zo veilig mogelijk te gebruiken zijn de werkterreinen volledig afgezet en worden bouwpersoneel en metropersoneel geheel gescheiden op de spoorbaan toegelaten. Heiwerken Het ophoogzand van de spoorbaan ter plaat- se van het Boogviaduct bestaat uit een circa 10 m dikke zandlaag, waarvan het grootste deel boven de grondwaterstand ligt. Het heien door een dergelijke zandlaag vergt veel aandacht, voornamelijk door hetfeit dat de circa 20 palen onder elke voetplaat zeer dicht opeen staan (onderlinge afstand van de palen bedraagt ongeveer 1 m). Bij het heien treedt grote verdichting van de grond op. Hetbleeknietmogelijkdegrondter plaatse van de palen voor te boren met een avegaar. Aangezien de fundering van de voetplaten voornamelijk uitschoorpalen be- staat, zouden de voorgeboorde gaten moge- lijk verzakkingen kunnen veroorzaken, het- geen in de nabijheid van in bedrijf zijnde spo- ren ontoelaatbaar is. Een oplossing is gevonden in een juiste af- stemming tussen paalafmeting, heiblok en heistelling. De 30 m lange betonpalen ? 0 420 mm ? zijn geheid met een Menck- hydroblok (valgewicht van 10 ton), waarbij een heistelling KH 230 GLS is toegepast. Bij de eerste en laatste drie palen van de meest kritieke voetplaten zijn metingen ver- richt naar de spanningen in de paal (druk-en trekgolf). Aan de hand hiervan kon een sche- ma worden opgesteld voor de valhoogte van het blok in relatie tot de grondgesteldheid. Portaal De kruising met de exploitatiesporen van metro en spoorwegen is gerealiseerd met één enkel portaal (fig. 5). Door een fijnaf- stemming tussen plaats van de kolommen en spoorliggingkon een pergola-constructie worden vermeden en worden volstaan met een portaalconstructie als tussenliggend steunpunt. De bij de kolommen toegepaste oplegtafel is hier als het ware in breedterich- ting uitgeschoven, uitmondend in een por- taalbalk, waarbij ook de tandoplegging aan- wezig is. De overspanning tussen de twee kolommen van het portaal, dat gelegen is tussen twee velden van 45 m, bedraagt circa 12,8 m. De voetplaten zijn op een diepte van circa 2 m onder bovenkant spoor gekoppeld door een trekverbinding. Deze verbinding bestaat uit vier buizen ( 0 500 mm), met daarin een zwaar stalen profiel die de trekverbinding tussen de beide voetplaten vormt. Hiermee wordt een slanke constructievorm bereikt. De buizen zijn uiteindelijk volgegrout met krimpvrije Dammermortel. Voor het bereiken van een momentvaste ver- binding tussen de kolommen en de portaal- balk is een voorspansysteem aangebracht. Hiervoor zijn Dywidag voorspanstaven toe- gepast, die bestaan uit een blinde veranke- ring in de kolom op twee niveaus, een koppe- ling ter plaatse van de overgang kolom-por- taalbalk en een spankop die zich bevindt ter plaatse van bovenkant portaalbalk. 46 CEMENT1994/7/8 Ten behoeve van de uitvoering tijdens het storten van de kolommen is geen binnenbe- kisting toegepast en is ter plaatse van de splijtwapening een mangatgecreêerd, zodat de bereikbaarheid onder de splijtwapening gewaarborgd bleef (foto 6). De vooraf op de spoorbaan gefabriceerde portaalbalk met een gewicht van circa 166 ton is met behulp van een 1000 tons kraan in één nacht over de sporen op de beide kolom- men gelegd. Direct daarna zijn de 40 voor- spanstaven verlengd. Na het ondergrouten van de balk en het voorspannen was het por- taal gereed voor de montage van de liggers. Ter beveiliging van de constructie zijn de ko- lommen van het portaal in beide richtingen voorzien van een aanrijdbescherming. Loopbordessen De kolommen ter plaatse van het spoorem- placement (pijler 5 en 6) bevinden zich in het hart van de tussen de opstelsporen gelegen loopbordessen (fig. 7). Deze loopbordessen dienen echter ook in de toekomst volledig beschikbaarte zijn. Daarom zijn sparingen in de kolommen opgenomen, zodatde loopver- binding instand blijft. Bij een beschikbare bouwafstand van slechts 1,50 m tussen beide profielen van vrije ruimte van de sporen diende daartoe een sparing opengehouden te worden van 700 mm. Ondanks een resterende wanddik- te van slechts 400 mm is het gelukt om ook hier het concept van de kolom met tafel toe te passen. (§) Doorsnede pijler tpv KW84S Kruising snelweg AIO Vanaf het station Van der Madeweg kruist het tracé het viaduct in de ringweg AIO (KW84S). Het hoogteverschil met de op dit viaduct gelegen sporen is hier circa 3 m. De bovenbelasting was te groot om het nieuw te bouwen viaduct rechtstreeks te funderen op het viaduct over de A IO. Door de steunpun- ten tussen de snelweg en de afslagvakken te plaatsen kon ook hier het systeem van een kolom met tafel worden toegepast (fig. 8). Dit deel van het viaduct over de AIO is ge- bouwd op een betonnen plaat op kolommen, gefundeerd op een onderheid balkenroos- ter. De ruimte tussen de bestaande palen is benut om de fundering te realiseren van de tussensteunpunten van het Boogviaduct. Om de bestaande palen zo min mogelijk te beïnvloeden zijn hier trillingsvrije, grondver- dringende palen toegepast. De paalpuntni- veaus zijn gelijk gehouden en de palen zijn gedimensioneerd op een minimale afstand van circa 1,20 m van de bestaande palen (fig. 9). Voordat met het indraaien van de Tubexpa- len werd aangevangen, zijn de bestaande palen eerst met behulp van spuitlansen ge- lokaliseerd. Nadat in het betonnen brugdek gaten 0 600 mm waren geboord, werden de Tubexpalen vanaf het bestaande brugdek in- geboord. Metingen voor en na het inboren van de palen hebben aangetoond dat het viaduct geen verplaatsing heeft ondergaan. CEMENT1994/7/8 47 Horizontaal gebogen liggers Het brugdek voor elk veld bestaat uit drie ge- prefabriceerde betonnen kokerliggers van het type SKK, meteen hoogte van 1,65 m en een breedte van 1,45 m (fig. 10). De liggers met een lengte van 40 m hebben een ge- wicht van 112 ton en een boogstraal varië- rend van 235 m tot 1600 m. Ze zijn ontwor- pen met een verlengde tand, zodat er ruimte beschikbaar is om zonodig de oplegblokken te kunnen vervangen. De langste liggers met een boogstraal van 235 m hebben een horizontale uitbuiging van bijna 1 m. Dit heeft ertoe geleid dat bij de montage extra voorzieningen dienden te worden opgenomen. Door de excentrische ligging van het zwaartepunt ten opzichte van de opleggingen zouden afzonderlijke liggers onder hun eigen gewicht kunnen gaan draai- en. Stoksparingen zijn opgenomen in de liggers, zodat deze direct na de montage kunnen worden verankerd op de tafels. Na het aan- brengen van de dwarsvoorspanningzal deze tijdelijke verankering worden verwijderd. Een overgangsboog in hetspooralignement wordt benaderd door een constante bocht- straal. De maximale afwijking die door deze benadering wordt verkregen bedraagt 50 mm. Alle liggers van één veld hebben een ge- lijke straal. De liggers van één veld zijn door- dat ze een haakse veldbeëindiging hebben niet even lang. Bij een helling van 1:30 zal het hoogtever- schil ter plaatse van de opleggingtussen bin- nenzijde en buitenzijde van het brugdek theoretisch 12 mm bedragen. Om dit te on- dervangen worden de liggers 'gepotdek- seid', zodat ze onderling minimale verschil- len vertonen. De gebogen vorm van de liggers heeft ertoe geleid dat de maatvoering van tafels en lig- gers zeer goed op elkaar moest worden afge- stemd. Daarbij is rekening gehouden met al- le mogelijke toleranties, die besteksmatig zijn vastgelegd. Bouwpartners Opdrachtgever : Gemeentevervoerbedrijf Amsterdam Projectmanagement : Projectenbureau GVB Architect : F. de Beer Constructeur : Ingenieursbureau Amsterdam Directie en toezicht : Articon bv/lngenieur sbureau Amsterdam/Facilitair Bedrijf Tram Aannemer : Strukton Betonbouw bv Voorgespannen liggers: Spanbeton bv 48 CEMENT1994/7/8