O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBouwtechniekcement 1999 864M o g e l i j k h e d e n v o o r d ek r a c h t s a f d r a c h t n a a r d eo n d e r g r o n dAfhankelijke krachtsafdrachtBij afhankelijke krachtsafdracht(fig. 1) wordt de ondergrondseconstructie een integraal onder-deel van de draagconstructie vande bovenliggende bebouwing,waarbij de krachten die op deondergrondse constructie wordenuitgeoefend, exact bekend moe-ten zijn. Deze vorm van krachts-afdracht treedt op bij het achterafaanbrengenvangebouwenopeenreeds aanwezige tunnel. Het ont-werp van het gebouw wordt danvolledig afgestemd op de aanwe-zige tunnelconstructie.De flexibiliteit bij het plaatsen vanbebouwing op de tunnel is be-perkt.Erwordenbeperkingenaanhetontwerpvanhetgebouwopge-legd zoals het aantal verdiepin-gen, de maximale belastingen ende plaatsing van kolommen ofwanden.Het gebruik van de verticaledraagkracht van ondergrondseconstructies, door vervanging vande gronddekking door gebouwla-gen, is een effici?nte manier omde benodigde draagkracht vooreen gebouw te genereren. Door-dat geen fundering aangebrachtbehoeft te worden en door de lagegrondprijs, kunnen relatief goed-kope gebouwen worden gereali-seerd. Het aantal lagen is echterbeperkt;bijhogeregebouwenmoetgebruik worden gemaakt vanonafhankelijke krachtsafdracht.Onafhankelijke krachtsafdrachtOnafhankelijke krachtsafdrachtkan in principe op twee manierenplaatshebben (fig. 2): er kan overde tunnelconstructie heen wordengebouwd of er kan door de tunnelheen worden gefundeerd.Toepassing van een brugcon-structie zal per definitie leiden totduurdere gebouwconstructies. Hetvia op buiging belaste construc-ties afvoeren van krachten isimmers altijd ongunstiger danrechtstreekse verticale afvoer. Debenodigde constructies zijn daar-naast niet standaard. De flexibili-teit bij het ontwerp van eengebouw wordt beperkt doordat dekrachten alleen aan weerszijdenvan de tunnelconstructie kunnenworden afgevoerd.Het is ook mogelijk door de tun-nelconstructie heen te funderen.Dezemoetdanwelwordenaange-past, bijvoorbeeld door het voorafopnemenvanvoorzieningenwaar-inlatereenfunderingkanwordenaangebracht of door het doorbo-ren van de tunnelconstructie.VergelijkingBij zowel afhankelijke als onaf-hankelijke krachtsafdracht geldtdat beperken van het gebouwge-wicht leidt tot een meer economi-sche constructie. Bij afhankelijkekrachtsafdrachtkunnendanmeerMeervoudig grondgebruik bijtoekomstige tunnelbouwir. R.E. van Alphen, Corsmit Raadgevend ingenieursbureauprof.dipl.-ing. J.N.J.A. Vambersky, TU Delft / Corsmit Raadgevend ingenieursbureau*) Ir. R.E. van Alphen heeft als afstudeeronderwerp aan de TU Delft, in samenwerkingmet het Ingenieursbureau Amsterdam, een onderzoek verricht naar de constructievehaalbaarheid van meervoudig grondgebruik bij de Zuidas in Amsterdam [1].Doorgaans wordt pas tot meervoudig gebruik van grond overgegaan in situ-aties waar reeds bebouwing of infrastructuur aanwezig is. Een bekend voor-beeld is de overbouwing van de Utrechtse Baan in Den Haag. In dit artikelwordt aandacht besteed aan de situatie waarbij nieuwe tunnels worden aan-gelegd met het oog op toekomstig meervoudig gebruik van de grond erboven.Dit speelt onder meer bij de Zuidas in Amsterdam. Het hier ondergronds bren-gen van de zware infrastructuur moet de weg vrijmaken voor de ontwikkelingvan de Zuidas tot een kwalitatief hoogwaardig stedelijk gebied.1 | Afhankelijke krachtsafdracht2 | Onafhankelijke krachtsafdrachta. over tunnelconstructieb. door tunnelconstructieO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBouwtechniekcement 1999 8 65lagen op de tunnel worden ge-plaatst;bijonafhankelijkekrachts-afdracht kunnen de constructie-elementen die de krachten naarde ondergrond moeten afdragen,kleiner worden uitgevoerd.Het gebruik van een kolommen-skelet voor het gebouw in combi-natie met het beperken van devloeroverspanning zal tot eenlichte draagconstructie leiden. Dekeuze voor een licht vloersysteemleidt tot een verdere reductie vanhet gebouwgewicht.Dediversemogelijkhedenwordenintabel1aandehandvaneenaan-tal criteria met elkaar vergeleken.C a s e s t u d i e : d e Z u i d a s ,h o o g b o u w b o v e nr a i l t u n n e l s [ 2 ]Recente plannen voor de Zuidasbestaan uit de aanleg van vierinfrastructuurtunnels(fig.3),waar-van de beide tunnels voor rail-infrastructuur bebouwd zullenworden. Alleen al op de tunnelvoor zware rail, met een breedtevan 65 m, is een totale vloer-oppervlakte van ongeveer 260 000m2voorzien [3]. Dit komt overeenmet gemiddeld elf bouwlagen.Voor de Zuidas komt onafhanke-lijke krachtsafdracht het meest inaanmerking, zowel door de onbe-kendheid met de toekomstigebebouwing als door het strevennaar hoge gebouwen (maximaal100 m) op de tunnels. Het voorafrekeninghoudenmetkrachtenuitdergelijke hoge gebouwen bete-kent zeer dure tunnelconstructies.BrugconstructiesBij de tunnel voor zware rail, meteen minimale breedte van 65 mter plaatse van het ondergrondsestation Zuid/WTC, zal het ge-bruik van overdrachtsconstruc-ties (concept 1: het 0-alternatief)bij hoge gebouwen leiden tot duredraagconstructies.Bovendienwordtde flexibiliteit bij de bovengrond-se inrichting van het maaiveldbeperkt, doordat gebouwen overeen groot gedeelte van het gebiedaangewezen zijn op steunpuntenaan weerszijden van de tunnel.Zodra het ondergrondse stationechter overgaat in drie tunnelbui-zen met elk twee sporen, is hetmogelijk steunpunten tussen deafzonderlijke tunnelbuizen teplaatsen.De grote overspanning van 65 mkan echter ook aanleiding zijnvoorarchitectonischuitdagendeenopvallende gebouwconstructies.Door de tunnel heen funderenNaast de mogelijkheid van hetgebruik van brugconstructies, opde Zuidas in elk geval toepasbaar,wordt voor het gedeelte ter plaatse3 | Dwarsdoorsnede over deZuidas ter plaatse van hetstation Zuid/WTCafhankelijke krachtsafdracht onafhankelijke krachtsafdrachtvooraf rekening gronddekking over de tunnels door de tunnelshoudend met de vervangen door funderen funderenmaximale gebouwhoogte bouwlagenkosten aanleg hoog minimaal minimaal afhankelijk vantunnels genomen maatregelenkosten draagcon- zeer beperkt, fundering zeer beperkt, fundering duur door duurder, gebruikstructie toekomstige reeds aanwezig reeds aanwezig brugconstructie gangbare funderingbebouwing niet mogelijkte halen gebouw- maximaal beperkt aantal beperkt door capaciteit beperkt doorhoogte bouwlagen brugconstructie capaciteit steunpuntenflexibiliteit bij de redelijk goed, hoge beperkt door maximaal redelijk, hoogte en vorm redelijk goed, benadertlatere inrichting gebouwen zijn mogelijk aantal lagen gebouw afhankelijk een ongereptvan het maaiveld met een vooraf opgelegd van de brugconstructie bouwkavel het meestmaximaal gewichtgevaar voor ongelijk- afhankelijk van hoogte niet aanwezig, aanwezig ter plaatse beperkt door spreidingmatige zettingen gebouw bij hoge ge- weggehaald gewicht van funderingsjukken van de belasting uitvan de tunnel bouwen direct zetting is toegevoegd gewicht aan weerszijde van de de gebouwen overvan de tunnel tunnel meer steunpuntengevaar voor over- sterk aanwezig niet aanwezig niet aanwezig beperkt aanwezigof onderdimensio- afhankelijk van tenering nemen maatregelenZicht op de A10: deAmsterdamse Zuidasfoto: Aeroview Dick Sellenraad,RotterdamTabel 1 | Vergelijking van verschil-lende mogelijkheden voorkrachtsafdrachtO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBouwtechniekcement 1999 866van het ondergrondse stationZuid/WTC door de grote hoe-veelheid vloeroppervlakte die hierop de beide railtunnels is voor-zien, gezocht naar een oplossingdie het risico van te dure gebouw-constructies moet uitsluiten. Hetdoor de tunnel heen funderen isdan een mogelijkheid, waarvoortwee concepten zijn opgesteld.Bij concept 2, het buispalen-alter-natief, worden de betonnen ko-lommen in de tunnel vervangendoor stalen holle buispalen metgrote diameter (2 ? 3 m) omhierin, in een later stadium, boor-palen aan te brengen die vol-doende capaciteit bezitten voorhet realiseren van hoogbouw.Concept 3, het 0+-alternatief, be-staat uit het vooraf reserveren vaneen aantal locaties in de tunnelwaar later sparingen in de tun-nelconstructie kunnen wordenaangebracht. Hierin kunnen ko-lommen van hoogwaardig mate-riaal worden geplaatst, die hetdoorzicht in de ondergrondseconstructie moeten waarborgen.Speciale voorzieningen zoalsgrondinjectiesentijdelijkecasingsmoeten het grondwater buitende tunnel houden.Inde figuren 4 en 5 is eendeelvande tunnelconstructie voor de con-cepten 2 en 3 weergegeven mettwee perrons en vier sporen vande tunnel voor zware rail. Voor dedrie concepten zijn in tabel 2 devoor- en nadelen weergegeven.De keuze tussen de concepten 2en 3 hangt af van de betrokkenpartijen. Indien met de beheerdervan de tunnel afspraken kunnenworden gemaakt over de toege-stane bouwactiviteiten in detunnel en over de te gebruikenbouwmethode bij het doorborenervan, waarbij het risico voorgrondwaterinstroom wordt uitge-sloten, leidt toepassing vanconcept 3 tot een gangbare onder-grondse stationsruimte en eengrote mate van flexibiliteit bij deinrichting van het maaiveld.Indien doorboren van de tunnel-constructie wordt uitgesloten,biedt het gebruik van buispalende mogelijkheid de geplandegrote hoeveelheid vloeropper-vlakteopdetunnelindetoekomstterealiseren.Erwordtdanweleenvoorinvestering gedaan waarvanniet met zekerheid te zeggen isdat deze in de toekomst ook wordtbenut.Om de ondergrondse situatie teverbeteren kunnen, zodra het ste-denbouwkundig plan geconcreti-seerd is en de locatie van de hoog-bouw tot 100 m bekend is, opdergelijke locaties buispalen meteen grote diameter worden toege-past. Op de overige plaatsen kandan worden volstaan met een klei-nere diameter of zelfs geen buis-palen. Op deze wijze wordt eenondergrondse ruimte met meerdoorzicht gecre?erd, wat echterten koste gaat van een vrije inrich-ting van het maaiveld.Bij volledige onbekendheid metde toekomstige bebouwing is,vanwege de onzekerheden die detoekomst altijd inhoudt, concept3 aan te bevelen: reservering vanruimte zonder voorinvesterin-gen. sL i t e r a t u u r1. Van Alphen, R.E., AmsterdamZuidas. Constructieve haal-baarheid van meervoudiggrondgebruik bij de Zuidasin Amsterdam. Afstudeer-verslag TU Delft, subfaculteitder Civiele Techniek,augustus 1999.2. Sluimer, G., BrainstormZuidas. Constructieve varian-ten tunnels en gebouwen.Ingenieursbureau Amsterdam,8 januari 1999.3. Pi de Bruijn/ dienst Ruimte-lijke Ordening Amsterdam,Visie Amsterdam Zuidas.Een stedenbouwkundigeuitwerking. ProjectbureauZuidas, 30 maart 1999.4 | Tunnelconstructie bijconcept 2:het buispalen-alternatief5 | Tunnelconstructie bijconcept 3:het 0+-alternatiefkenmerken toepassingconcept 1: geen rekening houden met toekomstige bij smalle tunnels (infrastructuurtunnels) kan hoog-0-alternatief bebouwing bouw boven de tunnels worden geplaatst met brug-constructies; laagbouw is mogelijk ongeacht debreedte van de tunnelvoordelen minimale kosten voor de aanleg van de tunnel;doorzicht over de perrons blijft gewaarborgdnadelen afhankelijkheid van brugconstructieconcept 2: aanbrengen van boorpalen in vooraf vooral van toepassing op brede tunnels;buispalen- aangebrachte buispalen in de tunnel mogelijkheid voor het plaatsen van hoogbouw;alternatief laagbouw is mogelijk ongeacht de breedte vande tunnelvoordelen er kan op een groot aantal plaatsen door de tunnel een steunpunt worden aangebrachtvoor de bovenliggende bebouwing;achteraf geen aanpassingen aan de tunnelconstructie nodig;reizigers- en treinverkeer geen hinder van bouwwerkzaamhedennadelen aanleg tunnel wordt duurder door het aanbrengen van de buispalen;het doorzicht in de tunnel wordt aanzienlijk beperkt door de grote buispalenconcept 3: reserveren van ruimte in de tunnel voor vooral van toepassing op brede tunnels;0+-alternatief latere boringen mogelijkheid voor het plaatsen van hoogbouw;laagbouw is mogelijk ongeacht de breedte vande tunnelvoordelen doorzicht in de tunnel blijft behouden door gebruik van hoogwaardige materialen;kosten aanleg tunnel blijven gelijknadelen tunnelconstructie moet tijdens gebruik doorboord worden;gevaar voor instroom van grondwater bij doorboring van de tunnel;hinder voor reizigers- en treinverkeer mogelijkTabel 2 | Voor- en nadelenvan de drie concepten
Reacties