IBRVGGENBOUW II PREFABRICAGE I TWEEDE VAN BRIENENOORD­ BRUG SNELKLAAR DANK ZIJ PREFABRICAGE ir.C.Quartel. Schokbeton BV, Zwijndrecht Vrijwel dagelijks blijkt uit de lange files voor de Van Brienenoordbrughoezeer de huidige brug een flessehals vormt in het autoverkeer. Inmiddels wordt in hoog tempo gewerkt aan een verdubbeling van de brug. Qua maatvoering is het vrijwel een kopie van de bestaande brug, zowel de hoofdoverspanning als de aanbruggen. Destijds zijn de 50 meter lange liggers op het werk gemaakt. Thans worden de liggers eldersgeprefabriceerd en over water aangevoerd. Het zijn de langste prefab liggers die ooit een Nederlandse fabriek hebben verlaten. De bijzondere technische en logistieke eisen die zo'n werk met zich meebrengt komen hier voor het voetlicht. aan het ontwerp. Drie aspecten worden onderscheiden: . - maximum gewicht; - in te brengen voorspankracht; - stabiliteit vandebalk gedurende transport enmontage. Het ontwerp van de liggers vanuit derandvoo~aarden De bestaande brug is opgebouwd uit liggers diedestijds terplaatse zijngepre­ fabriceerd. DezeT-vormige liggers met eenhoogte van3 m en eengewicht van circa 140 ton, werden achterhetland­ hoofd vervaardigd endaar nagespan­ nen. Vanaf dieplaats werden zerollend naar hun definitieve plaatsgebracht. De breedte vandebovenflens bedroeg 1,50 m (fig. 1). Peroverspanning van 27 m breedte zijn 9balkentoegepast, hart­ op-hart 3m. De tussenruimte van 1,5 m tussen deflenzen werdopgeVlild met ter plaatse gestorte beton. De keuzevoordetweede brug,die ui­ terlijkidentiekis aandebestaande brug, bepaalde zoweldepijlerafstand van ruim 50 m als de constructiehoogte van 3m. Tochsprak hetniet vanzelf datbij het ontwerp vandenieuwe brugopnieuw werd uitgegaan van3 m hoge T -vormi~ gebalken. De keuze voor in defabriek gemaakte liggerssteldeduidelijke eisen verkorten, zodatdebrug op 1mei 1990 gereed zalzijn. Nadat ookSchokbeton zijnmedewer­ king hieraan hadtoegezegd, koosde mi­ nistervan Verkeer en Waterstaat voorde snelle bouw. Alsgevolg daarvan ver­ kreeg Schokbeton op 1juli 1987 de op­ dracht meteen aangepast leveringssche~ .--------~--~-~---~­ ma. De opdrachtomvat 162 VIP-liggers, hoog 2,60 m, in lengte variërend van 50,65 tot 52,80 m met eenmaximaal ge­ wicht van 114 ton.Daarnaast ruim 3400 . bekistingsplaten, geleverd en gemon­ teerd inhetwerk. De waarde vande op­ dracht isf12,5 miljoen. S chokbeton werd- met enkele an- ? dere leveranciers vanbetonnen balken - in 1984 doordedirectie Bruggen vandeRijkswaterstaat uitge­ nodigd eenontwerp en prijsaanbieding in tedienen voor het leveren en monte­ renvan geprefabriceerde liggersvoorde aanbruggen vandetweede VanBriene­ noordbrug. De overspanningen van de aanbruggen zouden,evenalsdievan de bestaande brug, 50 meterlangmoeten worden. In december 1984 heeft Schokbeton met tweeoplossingen opdeze prijsvraag ingeschreven. Eénoplossing met balken van ruim 50 m lengte; deandere met balken vancirca 45 mlengte. Inhetlaat­ ste geval worden debalken opgelegd op uitgebouwde pijlertafels. De oplossingmetdecirca 50 mlange liggers isals besteksoplossing verder uit­ gewerkt.Schokbeton ontving in no­ vember 1985 eenzogenaamde 'reken­ en tekenopdracht' vooreenvolledig technisch ontwerp.Daarbijhoordete­ vens hetopstellen vaneencompleet montage-draaiboek. Eénenander in nauw overleg met hetprojectteam van de Rijkswaterstaat. In het voorjaar van 1987 warenallebe­ steksvoorbereidingen voor het project gereed. Infeite ging het om driever­ schillende bestekken: éénvoor de on­ derbouw, éénvoor deliggers enbekis­ tingsplaten vandeaanbruggen enéén voor het leveren enaanbrengen vande stalen boogbrug ende basculebrug. In april 1987 vond deaanbesteding plaats. Ook Schokbeton leverdezijn definitieve prijsin. Op dat moment kwam hetvoorstel vaneengroep aanne­ mers debouwtijd met 15 maanden te 10 Cement 1989 nr. 3 Dwarsdoorsnede van de bestaande liggers in de aanbruggen van de Van Brienenoordbrug ,De voordelen vanprefabricage inde fa­ briek zijn: - hoge betonsterkte (sterkteklasse B52,5); -beheersing vandemaatvoering en kwaliteit; - onafhankelijk kunnenwerkenvande weersgesteldheid. Gewicht De hefcapaciteit inde fabriekshallen en op het opslagterrein bedroegin 1984 circa 80 ton.Door hetaanbrengen van enkele wijzigingen konhethefvermo­ gen worden vergroot totcirca 115 ton. Voor demontage moestworden uitge­ gaan vandecapaciteit vandebeschikba­ re mobiele ktanen. Op grondhiervan is hetmaximale balkgewicht opcirca 110 ton gesteld. . Het transportvanfabriek naarbouw­ plaats zouvarend plaatsvinden; daar­ doorwas ditonderdeel nietmede-bepa­ lend voor hetvaststellen vandegrens- Cement 1989 nr. 3 11 IBRUGGENBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP I~PRE__F_\'\B_RI_~C~A_G_B _ 3300 150 VAR. Uiteindelijkontstaatzoeen statisch be­ paald torsieslap balkrooster watdoor het storten vandedruklaag opdebekis­ tingsplaten enbalkf1enzen toteen monoliete constructie wordtsamenge­ steld en als één constructief elementkan worden beschouwd. .,o ~g........0NN o.... m m 15 o o o o N derflens van 1,18 mbreed isdaarbij als uitgangspunt gehandhaafd. Debedoe­ ling istweeledig: 1.zoveel mogelijk voorspanstrengen zo laag mogelijk kunnenplaatsen; 2. destabiliteit indwarsrichting Verze~ keren. Stabiliteit De stabiliteit vandeligger moetinalle fasen gewaarborgd zijn.Voor eendeel is dittebereiken doorextra maatregelen te treffen gedurende opslag,transport en montage. Gedeeltelijk ookdoor het stellen vanminimale afmetingen aande verschillende balkonderdelen. Metna­ me in dwarsrichting iseen zekere stijf~ heid vereist. Het ontwerp is opgezet vanuitdebe­ kende railbalk-profielen (hetzoge­ naamde ZIP-systeem bijSchokbeton). Dit type voorgespannen liggerken­ merkt zichdoor eenbrede onderflens van 1,18 m en een lijfdikte van300 mm (fig. 2). Op deze liggers wordtgebruike­ lijk een terplaatse gestorte druklaag van gewapend betonaangebracht. De on- Voorspanning Bij hetfabriekmatig vervaardigen van voorgespannen liggerswordthoofdza­ kelijk gebruik gemaakt vanhet lange~ bank systeem. Tussentweespanblok- De minimale lijfdikte isop200 mm ge­ ken, dieopeen bepaalde afstandvanel- steldinverband met dwarskrachtcapa­ kaar staan (debaanlengte), wordenciteitenstabiliteit, maarook om prakti­ voorspanstrengen gespannen. De stalenscheredenen als doorvoerruimte van bekistingen wordentussendespan- strengen inverband met dekking en be­ blokken opdebaan geplaatst waarbijdenodigde beugeldiameter. strengen doordekopschotten vande Uit deze ontwerpgegevens enhet maxi- bekisting lopen. Na hetstorten en Ver- malegewicht van 11Otonvolgdeeenlig~ hardenvanhetbeton wordt doorhet gerhoogte van2,60 m met eenlijfdikte hydraulisch verplaatsenvanéénspan- van200 mm en eenonderflens van 1180 blokdespanning vandestrengen weg- mm (fig. 3). De bovenf1ens is 500 mm genomen. Destrengen willendanver- breed;overeenlengte van 2,5 mvanaf de korten maarondervinden weerstandbalkeindenbedraagtdelijfdikte 400 van hetverharde Qeton. Dank zij deaan- mmo Een enander houdt verband met hechting vanvoorspanstaal aanhet om- deinleiding vandevoorspankracht en ~ ringendebetonwordt devoorspan- deoplegreactie. kracht ophet element overgebracht - '-------~-----~- (voorspanning met voorgerekt staal). Om vandebeschikbare constructie- '--- __ ~. ~ ~~_ Demaximale voorspankracht diekan hoogte van3 mteprofiteren zondereen worden aangebracht is quagrootte en onnodig dikbrugdek aantebrengen, is Elk veld vandeaanbruggen konaldus positie inhoogterichting afhankelijkgekozenvoordetoepassing van een worden opgebouwd uit9liggers, 50 m van deZwaarte vandespanblokken enU-vormige bekistingsplaat vangewa- lang, 2,60 mhoog, hart-op-hart afstand fundering. Devoorspancapaciteit vanpendbeton (afmetingen 2680 :x:2220 3,10 m (fig. 4).Voordestijfheidindwars­ de grootste spanbank vandefabriek in mm, dikte 70 mm). Op dezebekistings- richtingzijn2einddwarsdragers en 2 Koudekerk aid Rijn was 10 000 k.N plaat wordt terplaatse eenbetonnen middendwarsdragers aangebracht,op (overeenkomend met 65 strengen 0 druklaag van 150 mm dikteaangebracht eenonderlinge afstandvan 16,50 m. De­ 12,5 FeP 1860). Dit zouniet voldoende zodatdetotale diktevanhetdek op 220 zeworden inhet werk gestort ennage­ zijn voor detebouwen liggers. Op de mm wordtgebracht. spannen.Voorhetdoorvoeren vande oplossing vandeze zaakwordt hierna r-----~~----------, voorspankabels indwarsrichting zijnin teruggekomen. deliggers sparingen aangebracht. MIDDEN Daarwaardedwarsdragers aansluiten aan deliggers, isdelijfdikte verbreed tot de breedte vandebovenflens, om een­ voudig bekistingswerk vandedwars­ dragers tebevorderen. Uit praktische overwegingen zijnde middendwarsdragers los van hetdek uitgevoerd. Daardoor was hetmogelijk de bekistingsplaten overdevolledige balklengte onbelemmerd intedelen. Oe balklengten varierenvan50,65 tot 52,80 m met balkgewichten evenredig daaraan van 108 tot 114 ton. De variatie in lengtewordtveroorzaakt doorde kromming inhet tracé vande aanbrug~ gen aandezuidzijde. waarde. Transport overdeweg zou ui­ teraard eengeheel andere situatie heb­ ben opgeleverd. Debelastingopbouw vandeliggers (fig. I'----------~--~-+---~------~---~--I 5)isinteressant. Detotale 'dode' belas~ 2 Brugdek opgebouwd uit 3 Dwarsdoorsnede van de tingopeen ligger bedraagt 70% vande ZIP-balken prefab-liggers voor de tweede Van Brienenoordbrug totale belasting; dit iskenmerkend voor 12 Cement 1989 nr.3 ken in deproduktiehal onderling koppelen met een Zwaar juk, zodat in één keer de 100 voorgerekte strengen kunnen wordentoegepast. Uit een onderzoek werdvastgesteld dat dit qua positionering vandestrengen en aanvangsdrukspanning mogelijk was . Vervormingen door voorspannen Infiguur 6zijn de resulaten vandit on­ derzoek weergegeven. De figuurgeeft de ontwikkeling vandeopbuiging in de tijd, gebaseerd op het kruipverloop vol­ gens de YB 1974/1984, zowel voorbal­ ken diedirect volledig wordenvoorge­ spannen als voor balken dienaTmaan­ den nog voor eendeel worden nage­ spannen. Van belang Was daarbij debestekseis dat het verschil in opbuiging tussentwee naast elkaar gelegen liggersmaximaal 1/1500 vandeoverspanning (~ 33 mm) mocht bedragen. Uit defiguur blijktdat voor dedirect volledig voorgespannen liggers volgens de YB deonderlinge op­ buigingsverschillen veelgroter zijndan bij dedeels nagespannen liggers. De er­ varingheeftechter geleerd datdewer­ kelijke kruipvervorming zichveel pro­ gressiever ontwikkelt dande YB veron­ derstelt. Dit iseveneens in de figuur ge­ schetst. Dit betekent datdeverschillen in op­ buiging tussenliggers, met eenouder­ dom vanmeer dan 1maand, veelgerin­ ger zijn. Op basis vandeze gegevens isdebestek­ seis vertaald in een tolerantiegebied voor deopbuigingvan 140 +/- 25 mm, uitgaande vanmontage vanbalken met a.Het ontbrekende deelvan 4000 kN inbrengen met nagerekt staaL Dit houdt inde ligger tefabriceren met circa 65 strengen en 3spankanalen voor elkmaximaal 12 strengen, dieop een nader tebepalen tijdstipworden aangebracht engespannen. b. Twee naastelkaar gelegen spanban- geving vandeprefab-ligger vereiseneen aanvangsvoorspankrachtvan 14000 kN, wat aanzienlijk meer is dandeeerder genoemde capaciteitvandespanbank van 10 000 kN. Erzijn twee mogelijkhe­ den om een grotere voorspankracht te mobiliseren: § OP "KALE BALK ": B30 EiGEN GEwiCHT BALK 28 % GEWICHT -OWA~SDRAGERS ] '" -BEKISTING PLAA T 32 % ...J