? utiliteitsbouw ? algemeen ontwerp?ir.D.l.Peters en ir.f! den Boer, Haskoning Ingenieurs- en architectenbureau, NijmegenDe Pier van Scheveningen is in 1991 van eigenaar veranderd. Sindsdien hebben er ver?schillende bouwactiviteiten plaatsgehad, dieditjaareen voorlopighoogtepuntkrijgen.Momenteel wordt de opbouw van de 300 m lange wandelpromenade, die de eilanden ont?sluit, gerealiseerd. De wandelpromenade wordt geheel overkapt en voorzien van eentweede beloopbaar dek, circa 5,5 m boven het bestaande dek. De nieuwe opbouw biedttevens ruimte voor clusters reclameborden, die incidenteel reiken tot 12 mbovenhet hui?dige dekniveau.ln hetvoorjaarvan 1999zalde overkappingvan de wandelpromenade ge?reed zijn.RENOVATIE BETONCONSTRUeTIESCHEVENINGSE PIEREEN TWEEDE JEUGD DOOR VOORSPANNINGCD Masterplan Pier ScheveningenDe redenen voor de verschillende bouwacti-viteiten waren de op onderdelen slechtestaat van de uit 1961 daterende constructieen de door de eigenaargewenste uitbreidingvan de voorzieningen op de Pier (foto 1).De Pier is in 1993 voorzien van een nieuwrestaurant, dat gebouwd is op de plaats vanhet bestaande restaurant op een van dePiereilanden. Gelijktijdig met de bouw vanhet nieuwe restaurant zijn de palen onderhet restauranteiland gerenoveerd.Op een van de andere eilanden bevindenzich een grand-caf? en een 45 m hoge uit-kijktoren. Tevens is er een onderverdieping,oorspronkelijk bestaande uit een balkroos-tertussen de palen en een beloopbare ring-vormige vloer, de zogenoemde visring. Dezeverdieping is recent voorzien van een nieu-we vloer en een gevel, waardooreen service-ruimte is ontstaan. In deze ruimte bevindtzich onder meer een nieuw zoetwaterbassinvan 150 m3ten behoeve van de sprinklerin-stallatievan hetrestaurant. Ditbassin is metklemringen opgehangen aan de palen, om-dat de capaciteit van de aanwezige verbin-dingen tussen balk en paal het niet toeliethet waterbassin op de nieuwe vloer te latenrusten.Ten behoeve van de nu in uitvoering zijndeuitbreiding (foto 12) is de bestaande beton-constructie van de wandelpromenade ver-sterkt. Ditis gedaan in combinatie metde re-novatie van de palen onder de wandelpro-menade. De palen van de Pier worden sinds1993 in fasen gerenoveerd. De renovatievan een deel van de onderbouw gaattelkensvooraf aan de aanpassing van de boven-bouw of de opbouw. De renovatie van de pa-len onder de wandelpromenade betrof in fei-te reparatie van betonschade, conserveringen, waar nodig, versterking. Versterkingenzijn met het oog op de opbouw ook uitge-voerd aan kespen en andere constructieon-derdelen. Dezewerkzaamheden zijn voorna-melijk in 1996 uitgevoerd.6 CEMENT1998j5? Va/tooide renovatie pa/en onder wande/promenade? Paa/-kespverbindingII I IiL ! / I,i iiiif:nii iililiHIIIIII 1/II- - - '--PaalrenovatieDe palen van de Pier zijn holle voorgespan-nen geprefabriceerde betonpalen, diameter800 mm, wanddikte 125 mm, die in zee ge-heid zijn. Aan veel palen is gedurende de le-vensduur van de Pier (nu 37 jaar) schadeontstaan, in devorm van scheurvorming. De-ze schade is ontstaan door zwelling van hetin depalen aangebrachte vulbeton. De scha-de verschilt sterk per paal. De palen zijn opgrond van hun schade geclassificeerd en opverschillende wijzen gerepareerd.De palen met relatief weinig schade zijnschoongemaakt met hoge waterdruk, descheuren zijn ge?njecteerd en de palen zijnvervolgens voorzien van een mantel vah ge-wapende kunststof.Depalen metveel scha-de, in de vorm van lange verticale scheuren,zijn voorzien van een ruimere mantel, waarineen extra betonschil met ringwapening isaangebracht. De aannemer heeft veel in-breng gehad inde reparatiemethode. Overde renovatie van de palen is gepubliceerd in[1].Inmiddels zijn de palen onder dewandelpro-menade gerenoveerd (foto 2). De schadewas ook daar sterk wisselend. OpvallendCEMENT1998/5was dat de palen in de brandingszone sterkbeschadigd waren. Aangenomen wordt datook de voortdurende belasting door golf-krachten de scheurvormingheeftverergerd.WandelpromenadeDe opbouw van de constructie van de wan-delpromenade is als volgt. Het 12 m brededek bestaat uit prefab cassetteplaten dieopgelegd zijn op jukken van twee palen metdaarop een prefab betonnen kesp. De juk-ken staan 12 m uit elkaar; de palen 7 m. Depalen zijndestijds metgrote nauwkeurigheidin zee geheid vanaf een tijdelijke steiger.Door het zand over een deel van de paal-lengte te flu?deren, was hetmogelijk de paalzodanig te plaatsen dat zowel de verticaleals de horizontale positie van de paalkopbinnen enkele centimeters nauwkeurigwas.De kespen werden met de palen verbondendoor middel van een voorspanverbinding(fig. 3). Door de kesp werden vier verticaleDywidagstaven gevoerd, die aan de paalkopwerden verbonden door ze vast te storten ineen prop vulbeton die aangebracht werddoor een vulopening in de kesp. De dekpla-ten van dePierwerden op in de kespen uitge-spaarde sponningen gelegd en met eenstrookter plaatse gestort beton over de kespheen momentvast met elkaar verbonden.De kespen zijn dus door middel van cen-trisch aangebrachte voorspanning moment-vast met de palen verbonden en vormen zomet depalen een portaal. De wandelprome-nade ontleent zijn standzekerheid en weer-stand tegen horizontale belasting voor eendeel aan deze verbindingen.Benodigde versterkingenDe nieuwe opbouw van de promenadebrengt voor de bestaande constructie eengrotere horizontale en verticale belastingmetzich mee. Bij hetontwerpvan deopbouwwaren de beperkingen door de bestaandeonderbouw voor een groot deel maatge-vend. Uit berekening bleek dat met name debestaande verbinding tussen palen en kes"pen een sterk reducerend effect had op demogelijkheid met de nieuwe opbouw dehoogte in te gaan. Bij vergroting van de mo-mentcapaciteit van deze verbinding was erveel meer mogelijk voordat de capaciteit van~7? utiliteitsbouw ? constructief ontwerp?oPaalverzwaring met voorspanwapening; de bovenste 2,7 m isdoor middel van folie vrijgehouden van de paal? Polyester mantel waarin de mortel omhoog wordt gepompt; hetgedeelte eronder wordtgestortnadat de ring tegen de kesp is aange-spannende overige onderdelen van de bestaandeconstructie de uitbreidingsmogelijkhedenzou verhinderen.Gekozen is voor versterking van de paal-kespverbindingen van de wandelpromena-de in combinatie met een ontwerp voor eenopbouw dat de mogelijkheden van de ver"sterkte bestaande constructie zo goed mo"gelijk benut.Daarnaast bleek het nodig op een aantalplaatsen, waar de onderbouw of de boven-bouw afwijkt van de standaard-dwarsdoor-snede, andere versterkingsmaatregelen tetreffen.Drie betonportalen zijn versterkt met stalendrukschoren, die in het werk zijn voorge-spannen. Verder zijn van de vierbetonporta-len die op het strand staan de funderings"poeren, kolommen en kespen compleet ver-sterkt. Hier waren ook extra funderingspa-len nodig.Paal-kespverbindingVan de paal-kespverbindingis eenbasisont-werp gemaakt, waaropmet een prestatiebe-stekaanbiedingen zijn gevraagd voor uitvoe-ring van de verbinding, in combinatie metpaalrenovatie.ln de eerste fase van depaaI-renovatie (1993) was de ervaring met aan-8besteden op basis van een prestatiebestekuitstekend. Het basisontwerp bestaat uithet aanbrengen van additionele verticalevoorspanning, die door de kesp wordt ge-voerd en wordt ingestort in een betonnenverdikking om de paal. De ring om de paalvormt in feite een verankeringselement van-waaruit de kesp met extra kracht op de paalwordt getrokken. Het aanspannen wordt bo-venop de kesp gedaan.UitvoeringNa gunning is het ontwerp in samenspraakmet de aannemer door HASKONING verderuitgewerkt enis er, na het uitvoeren van di-verse proeven, door de gemeente Den Haaggoedkeuring op verleend.De nieuw aangebrachte voorspanning be-staat uit drie maal vier 0,6" strengen FeP1860. De betonnen schilis gemaaktmet hetmateriaal Emaco S88 Pourable, een collo?-dale PCC-mortel; de sterkte is B 65. In hetontwerp is getracht de verzwaarde kop zokort mogelijk te houden. Mede dankzij hetgebruik van hoogwaardig materiaal meteenhoge eigen sterkte en een hoge aanhecht-sterkte op het bestaande beton, bleek hetmogelijk de hoogte van de kop te beperkentot3,5m. Om hetontwerptetoetsen zijn uit-trekproeven op de voorspanstrengen uit hetmortelmateriaal en hechtproeven op demortel op de paal gedaan. De resultaten wa-ren zeer bevredigend.Eerst is een deel van de verzwaring gestort,dat met folie is vrijgehouden van de paal(foto 4). Dit deel is 2,7 m hoog. Voor de ver-ankeringslengte van de voorspanstrengenis1,5 m aangehouden. De strengen warenover de bovenste 1,2 m onder de kesp vaneen omhulling voorzien en werden van on-deraf ingevoerd, waarna er spiraalwapeningomheen geplaatstwerd. De mortel werd om-hoog gepompt in een polyester mantel (foto5). Na uitharden tot een druksterkte van 50N/mm2 is de ring tegen de kesp gespannen(foto 6). Vervolgens is hetgedeelte onder dering gestort, waardoor de nieuwering met debestaande paal werd verbonden.De aangebrachte kracht bedraagt circa1700 kNo De momentcapaciteitvan de paal-kespverbinding neemt daardoor toe van250 naar 700 kNm (gebruiksgrenstoe-stand).De uitvoering hield onder meerin dater doorde bestaande kespen veel boorwerk (metdiamant) verricht moest worden. Dit moestCEMENT1998/5CD Kespversterking met uitwendige voor-spanningOm de schade te herstellen zijn twee kespenversterkt met uitwendige voorspanning (fig.7). Boven en onder de kesp zijn vier 0,6"strengen FeP 1860 aangebracht, verankerdin zware stalenankerplaten, die op hunbeurt op de kespen zijn vastgeklemd metverticale voorspanstaven 0 26,5 FeP 1080,die door in de kespen geboorde gaten zijngevoerd en zelf weer zijn verankerd met con-traplaten aan de andere zijde van de kesp.Hetgeheel is ingepakt in betonnen omhullin"~n~~~. ?....,? Kespversterking met uitwendige voorspanningkespen aanwezige (horizontale) voorspan"ning.KespversterkingDe kespen zijn destijds gemaakt op een lan"ge bank en bevatten standaard voorgerektedraden 0 5. Enkele kespen met afwijkendeoverspanning bevatten ook nagespannenwapening inde vorm van gladdestaven 026in omhullingsbuizen. Bij het boorwerk voordepaal"kespverbinding is schade aan de na"gespannen wapening van de kespen opge-treden. Daarbij bleek overigens ook dat deomhullingsbuizen van de staven destijds nahetspannen nietgoed gevuld zijnmetgrout.? Aanspannen ring tegen kespmet grote nauwkeurigheid geschieden. Hetbleek in de praktijk zeer moeilijk om bovenop hetdekboorposities goed uittezetten.Ermoest rekening worden gehouden met degerealiseerde bouwtoleranties van het sa"menstel van prefab elementen dat de con"structie van de Pier vormt. Verder bleek hetverloop van een boorgat 040 mm door 920mm beton (800 mm kesp + 120 mm druk"laag) niet te beperken tot minder dan circa20 mmo De boorgaten moesten uiteraard'uitkomen' in dediktevan denieuwtemakenschil om de paal die onder de kesp stond.Verder moest bij hetboren ook uiterst accu"raat gewerkt worden in verband met de in deI I IL I ! / ! I: i\'\r e;- II ICEMENT1998j5 9?.......:::ut;::.il:.:.;it::::e""it::::sb;:co::.;U::..:W..:... ....__--=u:.:.;it:.,:.vo::.;e::.;r"-'in.:sg""S:.,:.te::.;c:.;.h:.,:.n:.:.;ie:..:k..:..._----' --'? Spannen uitwendige voorspanningBij het ontwerp van de kespversterkingspeelde mee dat deze aan de bovenzijdemoest vallen binnen de vloerafwerking van80 mm die op het bestaande dek zal wordenaangebracht (foto 9).? SchoorconstructieI'il1~l1i11illiltitiiiiiiii10SchoorconstructiesVoorbij as 21 (dat is 21 x 12 = 252 m van deboulevard) heeft de bestaande Pier reedseen dubbel dek: een niveau 0 en een niveau-1. De opbouw van beide dekken is identiek.Tussen de kespen van het onderdek en vanhet bovendekbevindt zich een stuk paal datop de onderkesp staat en tezamen met debovenkesp is vastgeklemd met Dywidagsta-ven, die door middel van moffen zijn doorge-koppeld. De paal-kespverbinding van hetonderste dek is versterkt. De extra momen-ten in de overige verbindingen konden doorde onversterkte constructie worden opgeno-men.Vanaf as 21 strookt de kolomplaatsing vande nieuwe opbouw niet met de posities vande palen van de bestaande Pier. De kolom-men staan op het overstek van de kespen.De daarmee gepaard gaande buiging en af-schuiving in de kespen was niet op te ne-men. Daarom waren schoorconstructiesnoodzakelijk. Tussen de bovenkesp en hetuitstekende deel van de onderkesp zijn sta-len drukschoren geplaatst (fig. 10).De met platte vijzels op spanning gebrachteschoren (foto 11) rusten op betonnen opleg-vlakken die gemaakt zijn met dezelfde ho-gesterktemortel als voor de palen is ge-bruikt. Via deze ondersteuningvlakken wordtde kracht uit de schoor in de kesp geleid. Alsdimensioneringscriterium gold het benodig-de afschuifvlak beton op beton. Voor deschuifsterkte van het aansluitvlak is gere-kend op een verhoging onder invloed van denormaaldruk, door de spanningen terug terekenen naar hoofdtrekspanningen. Deaangebrachte verhouding van schuif- endrukspanning bedraagt maximaal 0,5. Deingeboorde wapening is slechts praktischvan aard. Ook hiergold uiteraard dat de aan~wezige wapening in de bestaande kesp be~perkingen oplegt aan zowel de in de nieuwesituatie toe te laten krachten en momentenals aan de detaillering (splijtspanningen endergelijke). Het aanbrengen van de schorenverandert het statisch systeem van het jukvan palen en kespen.Doorde stijfheid van de schoor en de aange-brachte voorspankracht met beleid te kie-zen, is optimaal gebruik gemaakt van de ca-paciteit van de bovenkespen, die in denieu-we situatie worden belast op een combina-tie van buiging en trek. Alleen op as 25, delaatste dwars-as van de wandelpromenade,bleek hetaanbrengen van extra bovenwape-ning noodzakelijk. Kesp 25 is een ter plaatsegestorte balk, die deel uitmaakt van eenbalkrooster datde driesprongvan de prome-nade en bruggen naar het restauranteilanden het toreneiland vormt. De bovenwape-ning wordt aangebracht in een opgestorteschil, die met ingeboorde wapening schuif-vast aan de kesp wordt verbonden. Hiermeekon gelukkig ook de noodzaak van het gelijk-tijdig met het aanbrengen van de opbouw opdruk brengen van de schoren op deze as ver~vallen; een idee dat tijdens het voorontwerpleefde.De Pier boven het strandVoor de eerste 60 m (van as 00 tot as 05)van de Pier geldt ook dat de ondersteuningvan de opbouwen de onderbouw qua plaatsniet corresponderen. Om die reden warenversterkingen noodzakelijk. Tevens bleekdat de capaciteit voor opname van horizon-tale belasting dwars op de nieuwe Pierop-bouw onvoldoende was.Het pierdek is nabij de boulevard breder enbestaatvoor de eerste 48 m vanaf de aanzetuit een ter plaatse gestorte vloer van 500mm met versterkte stroken (hoogte 650mm) ter plaatse van de dwarsassen. Onderde versterkte stroken staan telkens drie ofvier ter plaatse gestorte kolommen 10 500mmo Deze staan op een funderingssloof on-der het strandniveau. Elke kolom staat opdrie of vier korte prefab betonpalen. Dit ge-heel is traditioneel gebouwd in ter plaatsegestorte beton. Er is een duidelijk verschil inkwaliteit van het aan het zeemilieu bloot ge-stelde oppervlak van het ter plaatse gestor-CEMENT1998/5te en het geprefabriceerde beton. Grote de-len van hetter plaatse gestorte dek zijn aan-getast. Bij de renovatie worden alle loszitten-de delen verw?derden wordt overal voldoen-de dekking aangebracht.De capaciteit voor dwarsbelasting van deconstructie wordt vergroot door de kolom-men in te klemmen op nieuw te maken poe-ren en palen. De palen worden geschroefde,in de grond gevormde palen, vier per kolom.Een poervan Circa 3 x 3 m2vormt de verbin-ding met de verzwaarde kolom. Om de ko-lommen 121 500 wordt een 150 mm dikke ge"wapend betonnen schil gestort. De wape-ning in de verzwaarde kolom sluit aan op debalken, die ter plaatse van de versterktestroken worden gerealiseerd. Omdat ook dedwarskrachtcapaciteit van de bestaandeversterkte stroken niet voldoet, wordt erdoor het bestaande dek heen schuifwape-ning aangebracht in te boren en, na aan-brengen van de wapening, weer aan te gie-ten gaten. In verband met de geringe druk-sterkte zijn versterkingsmethoden die ge-bruik maken van voorspanning, bij dit deelvan de Pierveel mindereffectiefen derhalveniet toegepast.Ten slotteDe in 1961 gebouwde Pier is ??n van de eer-ste werken in Nederland waarb? op groteschaal gebruik is gemaakt van geprefabri-ceerde voorgespannen betonnen elemen-ten en is inmiddels te beschouwen als eenklassiek voorbeeld van deze bouwwijze. Inhet algemeen kan gesteld worden dat hettoenmalige ontwerp eenvoudig was en daar-door sterk. Ditgeldt ook voor het ontwerp ende uitvoeringvan verbindingen, wapeningenvoorspanning. Dit bood goede mogel?khe-den bij het ontwerpen van uitbreidingen. Deuitstekende staat van veel onderdelen, degrotere sterkte van het beton dan dest?ds inhet ontwerp was aangenomen en de moge-lijkheden die de huidige voorschriften bie-den, cre?erden enige reserve in de bereken-de capaciteit in de 'oude' situatie. Een en an-der werkt voordelig b? bouwplannen als de-ze. Niettemin komt het b? renovatiebouwveel aan op hetgoed benutten van de moge-I?kheden en het waken voor 'te veel willen'.Op de assen die niet standaard z?n bl?kt bij-voorbeeld dat de ingrepen om de Pier ge-schikt te maken voor de opbouw, relatief in"gr?pend z?n.Er is met inventieve uitvoeringstechniek,met nieuwe materialen en bijzondere toe-CEMENT1998/5passingen van voorspanning een unieke ver-grotingvan de mogel?kheden van de Pier ge-realiseerd.BelanghebbendenOpdrachtgever: Van der Valk ScheveningsePier Exploitatiemij.Architect: Van der Breggen, Alphen aan denRijnAdvies en ontwerp constructie: HASKONINGIngenieurs- en Architectenbureau, N?megenToetsing en begeleiding: Gemeente DenHaag, Dienst Bouwen en WonenUitvoering onderbouw: DUC, Urk; Samaco,WaddinxveenUitvoering opbouw: Gesman aannemings-bedrijf, Alphen aan den Rijn; REWA, BudelLiteratuur1. Van W?k, M.H., H. van Breukelen, F.Baks,Renovatie palen Scheveningse pier. Cement1995, nr. 2.@ Op spanning brengen schoren met plat-te vijzel@ Stand van zaken half april 199811