ir.A.van der Niet?ng.J.L. van den Heuvelraadgevend ingenieursbureauBouvy, van der Vlugt en van der Niet,ScheveningenDe constructie van hetsemi-metroviaductin Den Haag1SituatieSituationInleidingNa Rotterdam en Amsterdam is Den Haag de derde in de rij van steden die een metronetin uitvoering heeft. De metroplannen maken deel uit van een groter en ambitieus plan totstadsvernieuwing en verbetering van de verkeerssituatie. De meeste activiteiten wordenthans ontplooid in het Bezuidenhoutkwartier. Op de situatie in figuur 1 ziet men:? het nieuwe stationsgebouw, Den Haag Centraal, dat in de plaats is gekomen van het oudestation Staatsspoor;? achter het station een parkeergarage;? de Utrechtse Baan, invalsweg van de Rijksweg naar Utrecht, hier diep gelegen in eenopen bak;? de Dwarsweg die via het Pr. Bernhardviaduct over de spoorlijn wordt gevoerd richtingSpui;? een busplatform en een metrostation, gelegen boven de sporen van NS, beide via roltrap-pen toegang gevend tot de eronder gelegen perrons van Den Haag Centraal;? op het dak van de parkeergarage komt een keerlusplateau voor de metro; vanaf ditplateau zal een tak afbuigen naar het westen, richting Scheveningen;? thans in uitvoering is de hier aangegeven tak, richting Jul. van Stolberglaan, die het onder-werp van dit artikel vormt.Deze tak voert de metro over een viaduct met een 12-tal velden en kruist daarbij deUtrechtse Baan. Na het hooggelegen metrostation Ternoot daalt de tak via enkele velden,een landhoofd en een oprit en vervolgt voorlopig ? niveau zijn weg in de middenberm vande Jul. van Stolberglaan, richting Laan van N.O. I.ndi?.BetrokkenenAan het tot stand komen van dit soort plannen in stedelijke omgeving gaat enorm veeloverleg vooraf, waarbij deskundigen van velerlei uiteenlopende disciplines zijn betrokken.Uit het overleg van deze deskundigen is onder meer gekristalliseerd een programma vanCement XXVII (1975) nr. 6 2371 TRACE EN DWARSPROFIEL BAAN2 BELASTINGEN : VERTICALE BEL STINGENAHORIZONTALE ,,3 KRACHTEN TGV VOEGLOOS SPOOR ENTEMPERATUUR4 STERKTE EISEN5 GEBRUIKS EISEN2Programma van eisenProgram of requirementeisen voor de metrotak (fig. 2). De punten 2 t/m 5 zouden normaliter in een voorschriftstaan, maar voor dit nieuwe vervoerssysteem zijn ze speciaal vastgesteld. GemeentewerkenDen Haag heeft hiervoor het bureau Hageman uit Rijswijk als deskundige aangetrokken.De constructie is besteksklaar gemaakt en uitgewerkt door het Raadgevend Ingenieurs-bureau Bouvy, van der Vlugt en van der Niet, in nauw overleg met Gemeentewerken. Deesthetische vormgeving was onderworpen aan de goedkeuring van de architect van Ge-meentewerken, die ook het station heeft ontworpen en de bouwkundige afwerking daarvanheeft verzorgd.Het werk wordt uitgevoerd door HAMECO, de Haagse Metro Combinatie, waarin partici-peren de Fa. Nederhorst uit Gouda en de HBG uit Rijswijk. De directie over de uitvoeringwordt gevoerd door Gemeentewerken Den Haag.Voegloos spoorTer verhoging van het rijcomfort wordt voegloos spoor toegepast. Dit stelt zodanige eisenaan de constructie, dat hierop eerst in hoofdzaken wordt ingegaan. Voegloos spoor kan,door het ontbreken van dilatatievoegen, geen lengteverandering ondergaan. Door tempera-tuurvariatie ontstaan in de rails grote normaalspanningen, trek bij temperatuurverlaging,druk bij temperatuurverhoging. De orde van grootte is ca. 1000 kg/cm2en is onafhankelijkvan de raildoorsnede.De constructie die de rail draagt is evenzeer onderworpen aan temperatuurverschillen en zaldaarom een lengteverandering willen ondergaan, dat wil zeggen zich verplaatsen ten opzich-te van de rails. De railbevestiging is zodanig dat deze verplaatsing mogelijk is. Hierbijtreedt wel een zekere schuifweerstand op die leidt tot verdere verhoging van de normaal-spanning. Theoretisch zou dit te voorkomen zijn door ook de lengteverandering van dedraagconstructie te beletten, maar dat is een onpraktische oplossing. De extra spanningenin de rail worden daarom beperkt door de dilatatielengte van de draagconstructie te limi-teren, in dit geval tot ca. 35 m.In de rechte vakken zijn hiermee de problemen geanalyseerd en opgelost, mits aan debeide uiteinden van het vak een stijve constructie aanwezig is die zonder verplaatsing dekrachten in de rail kan opnemen. In de gebogen vakken heeft de onder spanning staanderail bovendien de neiging zijn expansie te zoeken in zijdelingse verplaatsing. De draag-constructie moet deze spatkrachten kunnen opnemen bij minimale zijdelingse vervorming.Een extra complicatie kan zich voordoen bij railbreuk, een niet geheel denkbeeldigemogelijkheid. Gesteld dat de temperatuur excessief laag is. De rails staan onder een trek-spanning van ? 1000 kg/cm2, plaatselijk nog verhoogd door de zich verkortende draag-constructie. Bij railbreuk zullen de raileinden ter weerszijden van de breuk zich met eenschok ontspannen en verkorten. In figuur 3 is voor twee verschillende statische systemenaangegeven wat er kan gebeuren bij railbreuk in de buurt van de middelste dilatatievoeg.De draagconstructie wordt door de schuifweerstand in de railstoelen meegesleurd. Dekracht per veld is ca. 224 t, zoals in figuur 3 nader is uitgewerkt. De pijlers worden mee-getrokken in de met pijlen aangegeven richting. Het rechtse veld boven, dreigt van depijler te worden afgetrokken. Gezien de grote krachten zou dit een zware pijlerconstructieen dito fundering vergen. We zullen straks zien dat hiervoor een slimme oplossing is ge-vonden.Tenslotte nog een laatste probleem, verband houdend met het voegloos spoor. Dit doetzich voor wanneer een gedeelte van het railspoor in de schaduw van hoge gebouwen ligten een aangrenzend deel directe zonbestraling krijgt. Door de temperatuursprong zal derail nu toch een horizontale verplaatsing ondergaan. Dit geval is te vergelijken met hetverschijnsel bij railbreuk, zij het in sterk afgezwakte vorm. De krachten hierbij zijn gematigden acceptabel.3Krachtenspel bij railbreukForces in case of rail fractureCement XXVII (1975) nr. 62384Dwarsprofiel metrobaanCross section metro track5Tunnel + opritTunnel and rampDe constructieve vormgevingFiguur 4 toont het dwarsprofiel van de metrobaan met het nodige meubilair. Dubbelspoor,hart-op-hart 3,75 m in de rechtstand, oplopend tot 4,60 m in de boog. Centrale kabelkoker,railbalken met radkeerders, voetpaden met berging voor leidingen en kabels.In figuur 5 ziet men de oprit aan de Jul. van Stolberglaan met een lengte van?65 m,verdeeld in drie delen door dwarsvoegen. In dwarsdoorsnede een simpele plaat op drielangswanden, die gefundeerd zijn op korte palen 38 cm. Links aan de oprit is eenvoetgangerstunneltje verbonden.Het landhoofd (f/g. 6 en foto 7) is ca. 41 m lang en bestaat uit een holle doos. De uitwen-dige vorm van het bovenste deel is om welstandsredenen gelijk aan de vorm van het aan-sluitende viaduct. Het landhoofd fungeert als eindmassief van het voegloos spoorvak enmoet de daaruit voortvloeiende grote horizontale krachten opnemen. De doos is daaromgrotendeels gevuld met zand en gefundeerd op staal na een vooraf uitgevoerde grond-verbetering.Het viaduct loopt ter plaatse van station en perrons gewoon door. In verband met deperronverbreding zijn dubbele liggers toegepast, die in dwarsrichting gekoppeld zijn meteen dek- en bodemplaat {fig. 8). Uitkragende dwarsribben op het dek dragen de perron-platen.Het station is geheel los van het viaduct gefundeerd op korte betonpalen en als het wareom het viaduct heengebouwd. Vanuit de hal kan men de perrons bereiken via normaletrappen, via roltrappen en er komen te zijner tijd liften voor invaliden.7Het landhoofd; de uitwendige vormsluit aan op die van het viaductThe abutment; the outer form is joiningthe form of the viaductCement XXVII (1975) nr. 62398Station en perronsStetion and platformsHet is hier de juiste plaats om te vermelden dat het viaduct voorlopig gebruikt zal wordendoor een normale stadstram (de bestaande lijn 6). De perronhoogte is nu op deze tram-wagens afgestemd. Bij de komst van de semi-metro wagens, die een andere instaphoogtehebben, zullen de perrons verhoogd moeten worden. Dit kan op eenvoudige wijze gebeurendoor de perronplaten op te vijzelen en de uitkragende dwarsribben op te hogen. Eerst dankunnen de liften in gebruik genomen worden, daar deze op de definitieve hoogte wordeningesteld.Links in figuur 8 zien we ook de funderingswijze van het viaduct. De pijlerwanden, hiergekoppeld door een bovenregel, zijn gefundeerd op diepwandpanelen met een doorsnedevan 1,00 X 1,80 m, reikend tot 25 m -.Een vergelijkend onderzoek tussen een paalfundering en een diepwandfundering toondeeen gering kostenverschil. De voorkeur is gegeven aan de diepwand, die een stijvere con-structie oplevert, sneller gebouwd wordt en als een soort ingeklemde paal een natuurlijkevoortzetting van de pijlerwand in de grond vormt.We komen nu aan het eigenlijke viaduct tussen metrostation en parkeergarage {fig. 9). Dedraagconstructie bestaat uit een enkele kokerligger van voorgespannen beton, die statischbepaald is opgelegd op de pijlerwanden. Ook hier zijn de pijlerwanden in de grond ver-lengd met diepwandpanelen. In de rechtstanden met een doorsnede van 1,00 X 3,00 m, inde bocht met een doorsnede van 1,00 X 5,25 m.Dat het noodzakelijk is in de bocht bredere en stijvere panelen toe te passen, zal duidelijkworden wanneer men bedenkt dat de pijler in dwarsrichting horizontale krachten en momen-ten moet opnemen, veroorzaakt door:1. spatkracht van de rails voortvloeiende uit het voegloos spoor;2. middelpuntvliedende kracht van de metrowagens;3. windbelasting dwars;4. excentrische belasting op het spoor in de buitenbocht;5. excentrische belasting door eigen gewicht, als gevolg van de gebogen vorm van de statischbepaalde liggers.Laatstgenoemde belasting door eigen gewicht is permanent. Dit is de reden waarom de asvan het diepwandpaneel is verschoven naar de buitenbocht. De verticale resultante vaneigen gewicht + rustende belasting loopt excentrisch door de pijlerwand, maar centrischdoor het paneel. Hiermee wordt voorkomen dat op den duur een blijvende vervorming inde grond en daardoor scheefstand zou optreden. De straal van de boog bedraagt ca. 200 m.Uit welstandsoverwegingen is daarom afgezien van rechte velden, die als koorden van eenveelhoek het gebogen verloop volgen, zoals bij voorbeeld bij de Rotterdamse Metro. Deknikken in het dek zouden te sterk geprononceerd worden.Figuur 9 toont ook de oplossing voor het probleem railbreuk. Linksboven ziet men dat develden onderling over de voeg heen gekoppeld worden door een aantal niet gespannenspanstaven, die onder normale gebruiksomstandigheden niet functioneren. De staven kun-nen vrij bewegen in gespaarde kanalen en laten normale dilatatie toe. In geval van rail-breuk worden de velden uit elkaar getrokken. Pas dan treden de koppelstaven in functie.Om de gevolgen van een schoksgewijze belasting af te zwakken, zijn tussen de stalenankerplaten en de einddwarsdrager platen ongewapend rubber opgenomen, waardoor demaximale kracht geleidelijk aangroeit.Cement XXVII (1975) nr.6 2409Doorsneden viaduct met funderingSections of the viaduct with foundation10Dwarsdoorsnede en alternatievedwarsdoorsnede viaductCross section and alternative cross sectionof the viaductDe kokerligger, als doorsnedevorm voor het rijdek, is gekozen vanwege het welhaast van-zelfsprekende gemak, waarmee een dergelijke ligger torsiemomenten door excentrischebelasting opneemt. Het probleem bij een in het werk gestorte kokerligger is het verwijde-ren van de binnenbekisting. Niet zo zeer een technisch, dan wel een economisch probleem.Het is tenslotte altijd wel mogelijk de binnenbekisting in de vorm van brandhout door eenmangat naar buiten te wurmen ten koste van veel manuren. Dus zowel hoge materiaal- alsloonkosten. Om hieraan tegemoet te komen zijn twee doorsnedevormen serieus overwogen(fig. 10). Bij de boven aangegeven oplossing wordt bij het eerste stort een gedeelte vande dekplaat weggelaten. De binnenbekisting kan op eenvoudige wijze worden verwijderdin hanteerbare en voor direct hergebruik geschikte delen. Daarna wordt de opening afge-dekt met vooraf vervaardigde betonplaatjes (rechts aangegeven) en de rest van het dekwordt gestort. De betonplaatjes hebben een werkende breedte van 0,50 m en zijn verstijfdmet ribben. In de dekplaat wordt nog wat extra dwarsvoorspanning aangebracht om los-krimpen van de stortnaad te voorkomen.Bij de onder aangegeven oplossing zijn holle ruimten gecre?erd met behulp van buizen vandun plaatstaal met verstijvingsribbels. De ligger kan in ??n stort gemaakt worden, debuizen zijn verloren. Deze oplossing vergt ook meer beton en dus ook meer langsvoor-spanning. De buizen moeten tegen opdrijven verankerd worden. Dwarsvoorspanning isniet nodig.Beide oplossingen zijn begroot. Het verschil bleek gering en lag in de orde van groottevan de begrotingsnauwkeurigheid. Daarom is besloten de aannemers het laatste woord tegeven. Beide oplossingen zijn als alternatieven in het bestek opgenomen. Bij de bestedingbleek het merendeel van de inschrijvers meer heil te zien in de bovenste oplossing, waar-onder ook de laagste inschrijvers. Heeft de praktijk deze keus gerechtvaardigd? Dat iseen vraag die eigenlijk nooit beantwoord wordt, omdat maar ??n alternatief wordt uitge-voerd. Wij troosten ons.met de gedachte dat de kostprijs van een constructie dat bedrag is,waarvoor de laagste inschrijver bereid is hem te maken.Figuur 11 toont de alternatieven voor de perronliggers. In het onderste geval hebben desparingen een diameter van 1,40 m. Voor sparingbuizen van dun plaatstaal is dit wel debovengrens. Verlies van de zuivere cirkelvorm is niet denkbeeldig. Qua hoeveelheid betonen langsvoorspanning zijn beide oplossingen gelijk. De bovenste is gekozen.Cement XXVII (1975) nr. 6 24111Dwarsdoorsnede en alternatievedwarsdoorsnede perronliggerCross section and alternative cross sectionplatform girder12Details voorspanning, veld 33,00 mDetails prestress, span 33,00 mDe voorspanning (fig. 12)De langsvoorspanning bestaat uit Freyssinet kabels 12 X1/2". De kabels liggen uitsluitendin de wanden en waaieren niet uit in de bodem- of dekplaat. Aangezien de velden statischbepaald zijn en achter elkaar gestort worden, is er op ??n van de kopvlakken geenruimte om te spannen. Om die reden is een sparing gemaakt aan de bovenzijde van deeinddwarsdrager, waarin de helft van het aantal kabels in elke wand verankerd wordt meteen spanverankering.De lengte van de sparing is zodanig dat deze samen met de tegenoverliggende sparingvoldoende ruimte biedt voor de spanvijzel. De kabels die aan de ene kant bovenin ge-spannen worden, liggen aan de andere kant onderin met een blinde verankering. De tweekabelgroepen kruisen elkaar in het veldmidden onderin de wand. De afmetingen van dewand zijn hierop berekend.In feite kan de volgorde van storten van de velden nu onderling willekeurig gekozenworden, en is het zelfs mogelijk een veld tussen twee eerder gereedgekomen velden testorten en te spannen. Het aantal kabels is aangepast aan de veldlengte, die varieerttussen 31 m en 40 m. In de gebogen velden is het aantal kabels in de wanden ongelijk.Cement XXVII (1975) nr. 6 24213-14Detail rubberopleggingen envoegconstructieDetails rubber bearings andjoint constructionIn de wand aan de buitenbocht is het aantal vergroot ten koste van het aantal in debinnenbocht, ter compensatie van het excentrisch aangrijpende eigen gewicht. De dwars-voorspanning bestaat uit Freyssinet kabels 12 ? 5 mm hart-op-hart 0,50 m. Dit is ook destramienmaat van de betonplaatjes in het dek. In de einddwarsdrager zijn spanstaven0 26 mm toegepast vanwege de korte lengte.De oplegconstructie (fig. 13)De brugvelden zijn statisch bepaald opgelegd. De opleggingen zijn rubberopleggingen40 X 60 X 6 cm, omhuld met neopreen, zo dicht mogelijk onder de wanden geplaatst envan voldoende dikte om de optredende horizontale verplaatsingen in langsrichting te kunnenopnemen: Zoals eerder opgemerkt treden met name in de bochten aanzienlijke horizontalekrachten in dwarsrichting op. Om deze krachten op de pijler over te brengen is elke eind-dwarsdrager aan de onderzijde voorzien van een tand, die in een uitsparing in de pijlerkopvalt. De tand is zijdelings opgesloten met rubberopleggingen 25 X 40 cm, die klem gezetworden door middel van een platte vijzel tussen twee rubberplaten. De platte vijzels wordenge?njecteerd met mortel.In figuur 14 is de eenvoudige voegconsfruci/e te zien, die niet rechtstreeks bereden wordten waarvan alleen verlangd wordt dat hij waterdicht is en dilatatie toelaat. Het rubber-profiel kan eventueel later op eenvoudige wijze vervangen worden.De uitvoeringFoto 15 geeft een blik op een gereedgekomen gedeelte van het viaduct in de bocht. Depijlerwand is voorzien van verticale cannelures die een slankmakend effect hebben. Detand voor het opnemen van de zijdelingse kracht is duidelijk zichtbaar. Het rijdek vertoontop regelmatige afstand groeven die rondom lopen en een aardig effect geven. In feitezijn dit de naden tussen de panelen van de buitenbekisting. Foto 16 toont een dergelijkpaneel, dat constante afmetingen heeft en niet alleen in de rechte vakken maar ook in debochten wordt gebruikt. In de buitenbocht zal de voeg tussen de panelen breder zijn danin de binnenbocht. Dit verschil verdwijnt doordat de naad afgedekt wordt met een strooktriplex van constante breedte. De ondiepe groeven worden dus gevormd door de strokentriplex.Op foto 17 is de buitenbekisting afgesteld en geolied. Hierna wordt de bodemwapeninggevlochten, gevolgd door de wandwapening met de langsvoorspanning (foto 18). Eerst danworden de panelen van de binnenbekisting gesteld (foto 19), waarna het eerste stort kanplaatshebben. Na 1 of 2 dagen kan de binnenbekisting gelost en verwijderd worden. Na hetstellen van de prefab-betonplaatjes (foto 20) wordt de resterende dekwapening met de dwars-Foto 1516Paneel van de buitenbekisting kokerliggerPanel of the outer formwork box girder17Buitenbekisting afgesteldThe outer formwork is adjusted18Wapening en langsvoorspanningvan een veldReinforcement and longitudinal prestressof a fieldCement XXVII (1975) nr. 6 24379Paneel van de binnenbekisting kokerliggerPanel of the inner formwork box girder20Prefab-platen met verstijvingsribben alsverloren bekisting voor 2e stort kokerliggerPrefabricated slabs with stiffening ribsas lost formwork for the second pourof the box girder21Kokerligger gereed voor 2e stortBox girder ready for the second pour22Pijlerwand met cannelures; houten palenvoor de jukken van het steigerwerkPier wall with grooves; wooden pilesfor the yokes of the falsework23lukken met schroefstempelsYokes with screw strutsvoorspanning afgevlochten (foto 21). Na het schoonspoelen van de kist en het verwijderenvan de binddraadjes (dit ten genoege van de directie) volgt het tweede stortHet steigerwerk is gefundeerd op korte houten palen (foto 22). In elk veld worden jukkendirect naast de pijlers geplaatst en twee tussenjukken in het veld. Op de jukken rustenstalen liggers die de panelen van de buitenbekisting dragen. De jukken zijn voorzienvan schroefstempels die het stellen en lossen van het steiger vergemakkelijken (foto 23)Foto 24 geeft een blik op de werkzaamheden aan het station, met onder meer rechtseen liftschacht Nauwelijks zichtbaar onder de perronliggers bevindt zich een afzonderlijkgebouwtje dat diverse dienstruimten bevat, waaronder een transformatorruimte. Dit gebouw-tje is gefundeerd op diepwandpanelen en moet in geval van nood fungeren als tijdelijkelndbok van het voegloos spoorvak. Daartoe zijn de perronliggers, die over het gebouwtjeCement XXVII (1975) nr. 6 24424Station in de steigersStation in the falsework25 andconstructie in dak bedieningsgebouwtjeTooth construction in the roof of theoperation building26Het meubilair is gedeeltelijk aangebrachtop het rijdekThe almost finished traffic laneFoto 27 en 28lopen, aan de onderzijde voorzien van een tand, die in een sparing in de dakrand van hetgebouwtje valt (foto 25). De tand kan normaal vrij in langsrichting bewegen, maar kan zonodig afgestopt worden. Dit kan nodig zijn wanneer in de toekomst besloten wordt dathet verhoogde baangedeelte verder doorgetrokken wordt. In dat geval moet het landhoofd,dat nu als eindbok fungeert, gesloopt worden en neemt het dienstgebouwtje deze functietijdelijk over.Op foto 26 zijn de trottoirs en kabelgoten reeds aangebracht. De uitstekende stekeindenwachten op de betonnen railbalken. Op de achtergrond het nieuwe station Den HaagCentraal en het hoge kantoorpand op de kop van het station.De foto's 27 en 28 geven een indruk van het voltooide viaduct en tonen aan dat dearchitect eer heeft ingelegd bij de esthetische begeleiding van het project.Cement XXVII (1975) nr. 6 245
Reacties