thema Ontwerp KW511 6 2 0 11 52 thema Ontwerp KW511 Naast het ruim 3,3 km lange kunstwerk 520 maken tien 'middelgrote' kunstwerken deel uit van de Westrandweg. Hierbij is onderscheid gemaakt tussen de 900-serie (nieuwe kunstwerken paral- lel aan de bestaande kunstwerken nabij Knooppunt Raasdorp) en de 500-serie (op zichzelf staande kunstwerken). Kunstwerk 511 is de grootste van deze kunstwerken en vormt tevens de scheve kruising met de Ringvaart Haarlemmermeer. Omdat er geen ondersteuningen in de Ring- vaart konden worden geplaatst, was een grote overspanning noodzakelijk. 62 m: Nieuw record in overspanning gers te bepalen. Hierbij is uitvoerig aandacht besteed aan de hoeveelheid wapening/voorspanning en de afmetingen van de verschillende onderdelen van de onderbouw, het dek en speci- fiek de stalen liggers. Uiteindelijk is gebleken dat binnen de voorgeschreven varianten de variant met ter plaatse gestorte betonnen plaatligger de voorkeur verdiende. Doordat een variant met geprefabriceerde liggers in de vraagspecificatie was uitgesloten, was dit kunstwerk 511 na de tenderfase het enige viaduct van de Westrandweg dat niet op die wijze zou worden uitgevoerd. Na de aanbesteding is echter, in overleg met de opdrachtgever, besloten van de voornoemde varianten af te wijken en een geometrie te kiezen die overeen- komt met de overige kunstwerken van de Westrandweg. Een van de redenen hiervoor was dat Spanbeton, als leverancier van de prefab liggers, in staat bleek de grote overspanning over de Vormgevingsproces Van de vier oorspronkelijke varianten zijn er in de tenderfase drie voorgeschreven. De verschillen tussen de mogelijke varianten betroffen niet alleen het type bovenbouw, maar ook het aantal ondersteuningen: ? Variant 1: rijdek uitgevoerd als ter plaatse gestorte betonnen plaatligger met overspanningen variërend van 35 tot 60 m. ? Variant 2: rijdek met staal-betonconstructie als hoofdover - spanning, met overspanningen van 25, 75 en 40 m, en aanbruggen van ter plaatse gestorte betonnen plaatliggers met overspanningen van circa 40 m. ? Variant 3: rijdek met stalen boogconstructie als hoofdover - spanning van 75 m en ter plaatse gestorte betonnen plaatligger als aanbrug met overspanningen variërend van 25 tot 40 m. In de tenderfase is per variant een globaal ontwerp gemaakt met als doel de hoofdafmetingen en de belangrijkste kostendra- Ontwerp KW5116 2 0 11 53 ca. 30500 ? 1:40 1:40 ? ? 1:40 1:40 ? as WRW as WRW 25 x 1180 SKK1850 20 x 1480 2x SKK1600 + 18x ZIPXL1600 ca. 30500 ? 1:40 1:40 ? ? 1:40 1:40 ? as WRW as WRW 25 x 1180 SKK1850 20 x 1480 2x SKK1600 + 18x ZIPXL1600 1 Omdat er geen ondersteu- ningen in de Ringvaart konden worden geplaatst, was een grote overspan- ning noodzakelijk 2 Dwarsdoorsnede t.p.v. de overspanning Ringvaart (a) en t.p.v. de overige over - spanningen (b) Ringvaart in geprefabriceerde liggers uit te voeren. Een andere reden was dat, vergeleken met de bouw van een ter plaatse gestort rijdek, een rijdek met geprefabriceerde liggers veel minder impact op de omgeving had. De grootste overspanning over de Ringvaart bedraagt circa 62 m. De overige overspanningen variëren van 30 tot 45 m. Steunpunten Vanwege de voorgeschreven vormgeving van de pijlerbalken is gekozen voor het toepassen van hoedliggers. Deze hoedliggers worden ondersteund door vijf kolommen Ø2 m. Het bijzon- dere van deze steunpunten is de kruisingshoek met de boven- bouw van circa 45º. De kolommen worden vervolgens weer ondersteund door een pijlersloof gefundeerd op palen. De steunpunten aan weerszijden van de Ringvaart worden ongelijkmatig belast door de ongelijke overspanningslengte. Het steunpunt aan de westzijde van de Ringvaart is het meest in onbalans. De korte overspanning bedraagt 30 m en de lange overspanning bedraagt 62 m. Voor de fundering van het steun- punt is het wenselijk dat deze onder permanente belasting gelijkmatig wordt belast. De meest logische methode hiervoor is het excentrisch plaatsen van de hoedligger op de kolommen. Vanuit de vormgeving was het wenselijk kolommen centrisch onder de pijlerbalken te plaatsen. Om de paalfundering zoveel mogelijk gelijkmatig te belasten, zijn de pijlersloven (onder maaiveld) excentrisch onder de kolommen geplaatst. Stabiliteit steunpunten De steunpunten zijn vanuit vormgevingseisen slank ontwor - pen. Dit had vooral gevolgen voor de bouwfase. De liggers van de grote overspanning over de Ringvaart werden als eerste gemonteerd omwille van uitvoering en positie van de kranen. Hierdoor ontstond er voor zowel de steunpunten als de opleg- gingen een uitdagende situatie. Zonder aanvullende maatregelen zouden de steunpunten door de eenzijdige belasting vanuit het dek ter hoogte van de opleg- blokken circa 30 mm gaan vervormen. Deze vervorming zou niet met de oplegblokken kunnen worden opgenomen. Na veelvuldige afstemming met de uitvoering leek het 'wiggen' van de liggers de beste oplossing. Door de schuine kruisingshoek van 45º was dat meteen ook een uitdaging. De uiteindelijke wigconstructie is als volgt opgebouwd: ? Op de pijlerbalk is een stalen voetplaat met ankers gemon- teerd. ? Aan de geprefabriceerde liggers is een betonnen aanslagnok gestort. 1 ir. Kees Quartel Spanbeton ing. Marcel Janssen MSEng Ontwerpcombinatie Royal Haskoning ? Witteveen+Bos 2a 2b Ontwerp KW511 6 2 0 11 54 thema de Spanbetonfabriek te Koudekerk aan den Rijn te produceren, kon nu ook worden geprofiteerd van de verzwaring van de hijs- middelen en van de logistieke faciliteiten voor de lange SKK- liggers. De toename van de overspanning vertaalde zich in een vergroting van de balkhoogte van 1,80 naar 1,85 m. De theore- tische overspanning werd uiteindelijk 60,35 m. De totale bruto balklengte werd door de schuine balkeinden zo totaal 61,75 m. en het balkgewicht nam toe tot 160 ton. De twee afgeschuinde randliggers waren bij deze afmetingen volledig uitgenut . Er kon geen voorspanstreng meer bij, ondanks het feit dat de liggers in betonsterkteklasse C70/85 werden uitgevoerd. De lengte van 61,75 m is een Nederlands record. Nooit eerder werden liggers van deze lengte in een betonfabriek vervaardigd. De 25 SKK-1850-liggers worden tot een brugdek samengesteld door de 300 mm hoge en circa 80 mm brede voegruimten tussen de bovenzijden van de liggers in langsrichting te vullen met mortel. Dwarsvoorspanning bestaande uit kabels van 9 strengen om de 1200 mm in lengterichting verzorgen de constructieve samenhang. De overige zes overspanningen van dit kunstwerk zijn aanzien- lijk korter. Aan de westzijde zijn twee overspanningen van circa 30 m. Aan de oostzijde zijn vier overspanningen met een maxi- male lengte van 45 m. De dekconstructie kon daardoor worden samengesteld uit railbalken in combinatie met SKK-koker-/ randliggers, beide 1600 mm hoog. Een gewapende in-situ rijvloer van 230 mm dikte zorgt voor de constructieve samen- hang. De totale constructiehoogte van deze dekken is dan gelijk aan de constructiehoogte van de grote overspanning: 1850 mm. Nieuw is de toepassing van de ZIPXL ligger, een railbalk met een onderflensbreedte van 1480 mm in plaats van de oude standaardbreedte van 1280 mm. Deze innovatie bewijst zich in efficiency: minder liggers, minder logistieke acties. ? Direct na het plaatsen van de te wiggen ligger is een stalen balk gelast aan de stalen voetplaat, dusdanig dat de kopplaat tegen de aanslagnok ligt. Door het plaatsen van de 'korte' overspanning wordt de wigconstructie deels ontlast. De wigconstructie is toegepast bij 9 van de 25 liggers. Dek Bij het eerste ontwerp van de prefab oplossing voor KW511 was de hoofdoverspanning over de Ringvaart, gemeten van as tot as, 60 m. Dankzij de toepassing van pijlerbalken in de vorm van een hoedligger kon de balklengte worden beperkt tot circa 56,5 m. Met een SKK-kokerligger van 1,80 m hoogte en 1,18 m breedte zou de theoretische liggeroverspanning van 56 m net haalbaar zijn en kon ook aan de gewichtseis van maximaal 140 ton worden voldaan. Er waren dan 25 SKK-1800-liggers beno- digd voor dit brugdek van 30 m breedte. Omdat de bovenzijde van de SKK-ligger tevens het rijdek vormt waarop alleen nog het asfalt moet worden aangebracht, is het brugdek dan ook 1,80 m dik. Een extra uitdaging vormden de randbalken. De vormgevings- eisen schreven, net als bij de andere kunstwerken, een hoekaf- schuining voor onder 45°. Hierdoor zou een belangrijk deel van de doorsnede aan onderzijde van de ligger moeten worden opgeofferd. In overleg werd de afschuining 'beperkt' tot een hoek van 600 bij 600 mm. Het waterschap bleek bij verdere uitwerking strenge eisen te stellen aan de positie van de pijlers. Deze moesten buiten de oevers blijven waardoor de overspanning van 60 m naar 63 m veranderde. Dit stelde een nieuwe uitdaging aan het ontwerp van het ligger - dek. Er was wel een gunstige bijkomstigheid ontstaan. Dankzij het besluit om de PIQ-liggers voor KW520, de grote fly-over in 3 Ontwerp KW5116 2 0 11 55 3 Transport van de langste Nederlandse ligger ooit 4 Kunstwerk in definitieve situatie 5 Steunpunten KW511 de terugreis, vertrok deze richting Koudekerk om in de middag een nieuwe ligger aan te voeren. In totaal konden dus vijf transportcombinatie tien liggers per dag aanvoeren zodat na twee-en-een-halve dag de montage al gereed was. Terugkijkend is het bijzonder dat deze megatransporten op de dag konden plaatsvinden. Meer en meer wordt ondervonden dat het belang van de doorstroming van het verkeer de hoogste prio- riteit heeft bij de wegbeheeders van Rijkswaterstaat en de passage van zware transporten wordt daarvoor als een bedreiging gezien. Daarnaast vinden overal tegelijk ? vaak 's nachts ? bouwactivitei- ten plaats langs het wegennet waardoor het uitvoeren van zulke extreme transporten in de nacht soms niet mogelijk is. Niet altijd is dit ook ruim van tevoren bekend. Wij ondervonden dat ook bij de voorbereiding van de aanvoer van de zware liggers voor KW 511. Tot op het laatste moment moesten inspanningen worden gedaan om de benodigde vergunningen te verkrijgen en ook doorgang te krijgen bij andere wegenbouwlocaties. Uiteindelijk is alles volgens plan uitgevoerd. ? Transport en montage dek Hoewel de bouwplaats aan het water was gesitueerd bleken er beperkingen om de liggers ook over water aan te voeren. Er is daarom al in vroegtijdig stadium ingezet op een aanvoer over de weg, aanvankelijk dus nog van liggers van 56,5 m lengte en 140 ton. Toen het ontwerp wijzigde naar liggers met een lengte van 61,75 m. en een gewicht van 160 ton bleef dit het uitgangs- punt. Gelet op de mogelijke opstelposities van mobiele kranen was het noodzakelijk de montage van de liggers voor de over - spanning met de lange kokerliggers als eerste uit te voeren en pas daarna de aansluitende velden. Zodoende kon de montage met twee 650 tons mobiele kranen worden gedaan. Bij het ontwerp en de bouw van de funderingssloven van de pijlers van de grote overspanning die zich direct naast de oevers van de Ringvaart bevinden, is rekening gehouden met de stem- pelposities van de kranen. Op deze wijze konden de kranen direct afstempelen op de sloven, waardoor de kranen optimaal konden worden opgesteld en vanuit één positie alle liggers konden plaatsen. De montage is uitgevoerd in maart van dit jaar en nam drie dagen in beslag. In de vroege morgen werden vijf liggers met zware transportcombinaties over de weg aangevoerd. De route ging van de productielocatie van Spanbeton te Koudekerk aan den Rijn via de speciale 'Tijdelijke Maxima pontonbrug' over de Oude Rijn naar de N11 en vervolgens via de A12, A2 en de A9 naar knooppunt Raasdorp. Vanaf dit knooppunt is een werkweg aangelegd langs het tracé van de Westrandweg naar de Ringvaart. De combinaties reden achteruit de circa 1 km lange werkweg op tot op een in de Ringvaart afgemeerd ponton dat parallel aan het in aanbouw zijnde kunstwerk was gepositi- oneerd. Zo werd de ligger goed onder het bereik van de kranen gebracht. In afwachting van de montage konden de transport- combinaties op de werkweg worden opgesteld. Zo werden in de morgen vijf liggers geplaatst. Zodra een ligger van de trans- portcombinatie was afgenomen en deze was klaargemaakt voor 4 5