Technische aspecten bij het bouwen vanhooggelegen stadsstratenVoordracht voor de 'betondag 1961'U.U. C. 625.733.Ihooggelegen stadsstratendoor Dipl.-lng. P. Misch (Wiesbaden)InleidingWanneer wij bij de confrontatie met de hedendaagse verkeers-chaos geneigd zijn te denken, dat dit een verschijnsel is van dezetijd, dan leert de geschiedenis, dat reeds Julius Caesar gedwon-gen werd om de binnenstad van de miljoenenstad Rome overdagaf te sluiten voor alle verkeer met lastdieren en voertuigen.Is hiermee een negatieve maatregel in herinnering gebracht, hier-naast moet ook een positief voorbeeld worden genoemd, namelijkdat van Niniv?, waar een driebaans snelverkeerweg werd aan-gelegd op de 30 m hoge stadswallen.2500 jaren later werd in Brooklyn iets soortgelijks gedaan, toendaar een bestaand kunstwerk, mede dank zij de huidige technischemogelijkheden, veranderd werd in een autosnelweg met tweeverdiepingen (foto 1). Er zijn trouwens in de Verenigde Staten velegroots opgezette verkeersoplossingen met verschillende rijbanenboven elkaar.Intussen is in Europa en met name ook in Duitsland de hoog-gelegen rijbaan als belangrijk stedebouwkundig element aan-vaard. Sinds 1954, toen de oprit naar de Nord-Br?cke te D?ssel-dorf als hooggelegen rijbaan werd uitgevoerd, is voor meer dan100 miljoen mark gebouwd.Hierbij zijn 40 objecten uitgevoerd met een oppervlakte van270 000 m2.In tegenstelling met het begrip brug, waarbij een rijweg over eenhindernis moet worden geleid, is de hooggelegen rijbaan meestalparallel aan een andere rijbaan geprojecteerd.Gezien uit een oogpunt van constructie is de genoemde uitvoeringwel degelijk een brug, met een minimum lengte van 150 m, ver-deeld in vrij korte overspanningen. Deze kunnen gelijk wordengehouden omdat men in het vaststellen van de ondersteuningenfeitelijk geheel vrij is.Uiteraard is voor het omhoog brengen van een rijbaan ook detoepassing van een aarden baan mogelijk. Vanaf 3 tot 4 m hoogteen daarboven is echter een ontwerp in de vorm van een viaducteconomischer. Bovendien is men vrijer in de vormgeving, een vrijuitzicht wordt behouden, er is minder oppervlakte nodig en deruimte onder de constructie kan dienstbaar gemaakt worden.IPlymouth heeft men er een busstation met bijbehorende dienst-ruimten ondergebracht.Technische ontwikkelingIn Duitsland zijn alle hooggelegen rijbaanconstructies uitgevoerdin voorgespannen beton. Al is dit voor Duitsland nog niet zo ver-bazingwekkend, wel opvallend is het, dat zelfs in de VerenigdeStaten, waar het beton ten opzichte van het staal zeker geen voor-sprong heeft, zeer veel beton wordt toegepast voor deze bouw-werken.Ongetwijfeld is de aanpassing aan elke gewenste vorm in dit op-zicht een bijzonder geschikte eigenschap. De gebogen vormen vandeze kunstwerken zelf, evenals de op- en afritten, kunnen evenalsde wisselende breedte zonder constructieve of esthetische be-zwaren gemakkelijk worden opgelost. Uitvoeringen in staal moe-ten bij de betrekkelijk korte overspanningen zeer licht wordenuitgevoerd, willen ze kunnen concurreren met het beton en uiteen oogpunt van lawaaibestrijding kan dit zeer bezwaarlijk zijn.Hoewel de toepassing met zachtstaal in principe geen bezwarengeeft, maakt het voorgespannen beton lichtere, in esthetisch op-zicht meer bevredigende uitvoeringen mogelijk, iets dat vooralvoor dit soort kunstwerken in de binnenstad een niet te onder-schatten voordeel is.De betekenis van het voorgespannen beton is echter in hoofdzaakgelegen in de mogelijkheid om een kunstwerk zonder voegen tefoto ?. drie-verdiepingen hoge wegconstructie in Brooklynfoto 2. uitvoering van een hooggelegen rijbaan in Baden-OosCement 14 (1962) Nr. 6381foto 3. Fischerstrasse in Hannovermaken, terwijl tegelijkertijd gebruik kan worden gemaakt vanalle voordelen die het bouwen van overspanning na overspanningbiedt.Ook de ontwikkeling van de opleggingen is van groot belang ge-weest voor de vormgeving van dit soort kunstwerken. De bewe-gingen in de opleggingen zijn bij de zeer lange en vaak gebogenuitgevoerde constructies aanzienlijk en eisen een nauwgezettestudie. Ook het probleem van het opnemen van torsiemomentenis van invloed op de vorm van de oplegging.Bij de uitvoering van een grote hooggelegen rijbaan in Duitslandwas voor de toepassing van normaal uitgevoerde opleggingen eengewicht aan staal nodig, dat 1/3 bedroeg van het gewicht aan hetbenodigde voorspanstaal.De fabrikanten van opleggingen hebben bij het zoeken naar ver-beteringen zich onder meer laten leiden door een oud idee vanDr. Burkhardt, waarbij beton met staal werd gepantserd. Doorde stalen opleggingen te voorzien van een speciale oppervlakte-verharding is de toelaatbare hardheid, uitgedrukt in Herz, tweetot drie maal zo groot geworden. Daardoor kon de diameter vande rolopleggingen vier tot negen maal kleiner worden.Auflagerdruck =5OOt; Gewicht= 166 kgDe verkleining van de opleggingen maakt een grotere spreidingvan de lasten op een zelfde oppervlak mogelijk, waardoor groteretorsiemomenten kunnen worden opgenomen. Vooral bij de toe-passing van centrale ondersteuningen in de lengte-as is dit zeerbelangrijk.Voor de scharnieropleggingen geven sommige constructeurs devoorkeur aan zuivere betonscharnieren. Hiertoe moeten wordengerekend de betonscharnieren, uitgevoerd met de nodige insnoe-ringen en geschikt voor draaiingshoeken van 1/300 indien deondersteuningen door hun slanke vorm als pendelende schar-nieren werken.Van de loodopleggingen, waarvan men een grotere draaiingshoekverwachtte, heeft men zich afgewend. Proeven hebben uitge-wezen, dat het lood bij herhaalde draaiingen uitgewalst wordt,zelfs al blijft de draaiingshoek klein. Daaruit kunnen hoogst onge-wenste verschuivingen in de krachtlijn voortkomen.Nog een stap verder is de ontwikkeling van rubberopleggingen.Ze zijn principieel verschillend van de in Frankrijk ontwikkeldeopleggingen, waarbij neopreengummilagen en stalen platen ofstalen roosters elkaar afwisselen.In flg. 4 is een rubberoplegging weergegeven. Op een laag neo-preenrubber in een ronde stalen vatting rust een stempel.Een afdichting aan de bovenzijde van de aldus gevormde doosvoorkomt het uitwijken van de rubber. De stalen verpakking be-schermt het rubber tegen verwering, en zodoende tegen eenversnelde veroudering. Het neopreen gedraagt zich als een vloei-stof en laat hoekverdraaiingen in alle richtingen toe. Bij eenneopreendikte van 1/15 van de normale diameter van een kogel-scharnier en bij een hoekverdraaiing van 1/50, is de toelaatbaredruk 200 kg/cm2. Vooral voor opleggingen met een druk van 400ton en meer is een rubberoplegging economischer.Leerrrijk is in dit opzicht D?sseldorf. Bij de Benediktusstrasse wasvoor de loodopleggingen een ellipsvormige pijler nodig met assenvan 2,80 m en 1,60 m en een oppervlak van 3,50 m2. Bij de Pariser-strasse werkte men met een ronde pijler met een diameter van1,20 m of een oppervlak van 1,14 m2. In ongeveer een jaar tijd namhet benodigd oppervlak af tot ongeveer 1/3 van het oorspronke-lijke.De oplegconstructie en de doorsnede van het kunstwerk be-?nvloeden in sterke mate de vorm van de ondersteuningen.Worden de ondersteuningen in een enkele rij in de lengte-a? vande weg geplaatst, dan ligt hierin het voordeel, dat de hellingwaaronder de weg meestal ligt, uit statisch-constructief oogpuntgeen bezwaren geeft. Deze uitvoering is mogelijk tot een over-spanning van 18 m.Bij ondersteuning door twee pijlers moet speciaal worden geletop het opnemen van torsiekrachten. Daartoe moet ?f de pijlervoldoende breed of de dwarsdoorsnede stijf genoeg worden ge-construeerd. Voorspanning van de pijlers aan boven- en onder-zijde is een goede methode gebleken om de ondersteuning zeerslank te houden.Toch wordt ook nog wel in de rijbaanconstructie alleen de boven-zijde van de pijler voorgespannen, terwijl de opleggingen zich aande voet van de pijlers bevinden. Onder meer is dit zo verwezen-lijkt in de Fischerstrasse te Hannover (foto 3). Bij een slechtegrondslag kan deze werkwijze voordelen bieden, omdat de fun-dering minder zwaar wordt belast. Daar echter de bovenbouwdan aan zwaardere eisen moet voldoen, zal deze methode veelalkostbaarder zijn.fig. 4. rubberopleggingMeestal wordt dan ook de oplegging boven op de pijler geplaatstof er wordt een pendelende ondersteuning toegepast.De praktijk leert, dat de verhouding tussen het oppervlak, inge-nomen door de ondersteuningsconstructies, en het rijdek onaf-hankelijk is van de beslissing of een enkele of dubbele rij pijlersmoet worden gebruikt. Meestal is deze verhouding 1 : 50.fig. 5. langs- en dwarsdoorsnede van rijbaanconstructie in NamedyDe eencellige doosligger vertoont een zekere ontwikkeling, isgoed in staat om de torsiekrachten op te nemen en daardoor zeergeschikt voor centrale ondersteuning in de lengte-as van de brug.In het algemeen geeft men bij een breedte van 10-12 m aan dezedwarsdoorsnede de voorkeur.De Schmargendorferbr?cke in Berlijn is van een wel zeer op-vallende vorm. In verband met de S-vorm van dit kunstwerk en dedaarmee samenhangende wisselende verkantingen van 6%, wasdeze vorm noodzakelijk omdat men de onderzijde ongeveer hetzelfde aanzicht wilde laten houden. Ook was dit de enige manierom een centrale rij ondersteuningen te verwezenlijken. Met eenbreedte van 28,10 m is ze ruim twee maal zo breed als het normaletype van dit soort (zie Cement 13 (1961) Nr. 5, blz. 248-249).De uitvoeringOp twee of drie uitzonderingen na worden in Duitsland voegenin de onderhavige kunstwerken zo veel mogelijk vermeden.382Cement 14 (1962) Nr. 6In het midden van de brug wordt een vast punt gemaakt om detotale bewegingen van de brug te halveren. Een mooi voorbeeldvan een voegloze constructie is de ruim 600 m lange Prinzenalleete D?sseldorf.De hooggelegen rijweg in Brussel is daarentegen juist met zeerveel voegen uitgevoerd.Wat de werkwijze zelf betreft, meer dan 50% van de onderzochtebouwwerken werd vanuit het midden begonnen. Nadat de onder-steuningen gereed zijn, maakt men dan telkens enige overspan-ningen in de richting van beide uiteinden. Door de gehele con-structie na het gereedkomen voor te spannen, wordt de nodigecontinu?teit verkregen. Onder meer werd in Baden Oost op dezewijze gewerkt.Ook bij Namedy zijn de overspanningen aanvankelijk als apartdragende velden uitgevoerd (flg. 5).De fundering ondervindt daartoe een belasting met bijbehorendezetting, die ongeveer met die van de uiteindelijke toestand onderinvloed van het verkeer overeenkomt. Nadat gedeeltelijke voor-spanning is aangebracht, wordt de ruimte tussen de kopeindenvan de liggers volgestort. Na voldoende verharding wordt deconstructie in zijn geheel voorgespannen.Ten einde in de constructie stortvoegen te vermijden, wordttijdens tiet storten van de betonspecie een vertrager toegevoegd.Daardoor wordt tevens scheurvorming door verschil in krimp tenopzichte van de geprefabriceerde vloerplaat voorkomen.Om ter plaatse het ontstaan van verkeersproblemen ten gevolgevan de bouwactiviteiten te voorkomen, is de steigerloze uitbouween goed middel. De uitbouwwagen beperkt de rijhoogte nauwe-lijks meer dan de normale dragende bekisting. Bovendien geldtdeze beperking slechts voor de plaats waar de bedoelde wagenzich bevindt. Wisselende breedte en bochten met vrij kleine straalzijn ook mogelijk met deze werkwijze, zij het dan met behulp vanbijzondere voorzieningen.Bij Kettig is een speciaal voor hooggelegen rijbanen ontwikkeldsysteem toegepast. Dit bestaat uit twee stalen uitbouwliggers, dieover de lengte van een veld vrij kunnen uitkragen, met daaraanbevestigd vier bekistingsliggers die zich langs deze uitbouwliggerskunnen voortbewegen. Nadat een veld gereed gekomen is, laatmen de bekistingsliggers hydraulisch zakken, en worden deze naareen volgend veld getransporteerd en op de brugpijlers geplaatst.Daarna kunnen de uitbouwliggers naar de volgende overspanningworden overgebracht. Bogen met een straal van 500 m minimaalkunnen met behulp van deze werkwijze worden uitgevoerd. Denodige ruimte beneden de onderkant van het beton is ongeveer1,50 m.Prefabricage wordt vooral in de Verenigde Staten toegepast.Besparing op het arbeidsloon en het zo min mogelijk bemoeilijkenvan het verkeer daar ter plaatse zijn hierbij de belangrijkste drijf-veren. Een fraai voorbeeld van deze werkwijze is de Hammer-smith Flyover in Londen (foto 6).VormgevingAls het zo uitkomt, zullen ook in Duitsland wel geprefabriceerdehooggelegen rijbanen worden uitgevoerd.foto 6, Hammersmith-flyover in Londenfoto 7. Rondweg in BonnHierbij zijn echter bepaalde moeilijkheden te overwinnen. Deliggers moeten hoger worden uitgevoerd, terwijl in bochten degebogen vorm dikwijls moeilijk met zo weinig mogelijk rechtebalken van de zelfde vorm te benaderen is.De vrij hoge kosten, verbonden aan het onderzoek naar de meestgoede vorm, zijn beslist verantwoord, ofschoon men moet beden-ken, dat deze kunstwerken niet worden gezien als een door destad slingerend lint, maar in detail door de bewoners van de ge-bouwen aan weerszijden van de kunstwerken.Speciale aandacht verdienen de ondersteuningen, die zeker niette zwaar, maar ook niet te ijl moeten worden uitgevoerd. Naarboven smaller wordende pijlers doen deze hoger en slanker lijkendan ze in werkelijkheid zijn. Omgekeerd geeft verbreding naarboven toe een lagere indruk van erg hoge ondersteuningen, zoalsbij voorbeeld in M?nchen, waar men te maken heeft met hoogtenvan 8 en 13 m.Het achtste kunstwerk van dit type in D?sseldorf bij de janWellemplatz( foto 8) is zelfs eerst als model (schaal 1 : 1) terplaatse gesteld om zich van de al of niet juiste vormgeving teovertuigen.De onderzijde van deze bouwwerken moet goed verzorgd wor-den, zo nodig kan de bekisting ook dienst doen voor het aan-brengen van een bepaald patroon (foto 7). Verven van betonmoet niet zonder meer worden verworpen als zijnde een vergrijptegen de eerlijkheid van het materiaal. De hooggelegen rijbanenvoorzien in de grote behoefte aan verkeersruimte en in de be-hoefte van de automobilist aan goede berijdbaarheid. Schadelijkebe?nvloeding van het stadsbeeld behoeft niet te worden gevreesd,omdat het voorgespannen beton oplossingen mogelijk maakt, dietegemoet kunnen komen aan alle wensen die men van uit eenesthetisch gezichtspunt stelt aan de constructie.De collega's in de bureaus van directies, aannemers en raadgeven-de ingenieurs hebben door steeds nieuwe pogingen en door be-rekenen en tekenen nieuwe constructieve oplossingen bedachten onvermoeid naar de goede oplossing gezocht. Zij vooral ver-dienen in dit opzicht onze hartelijke dank.foto 8. model hooggelegen rijbaan op jan Wellemplatz in D?sseldorf383Cement 14 (1962) Nr. 6