Vanwege een nieuwe nevengeul wordt de Waalbrug tussen Lent en Nijmegen verlengd. De markante vormgeving van deze 'Verlengde Waalbrug', met een ruimtelijk gekromde schaalconstructie, brengt een aantal uitdagingen mee. Zo is de bodemopbouw benut voor ontwerpoptimalisaties en zijn de technische grenzen van de modernste ontwerpsoftware bereikt.
Lees meer
In het tweede deel van dit artikel over de Verlengde Waalbrug, ‘Een knap staaltje engineering (2)’, wordt beschreven hoe het constructief ontwerp van de tijdelijke ondersteuningsconstructie van met name het dek van de brug tot stand is gekomen.
Over de bekisting van de Verlengde Waalbrug is een artikel '12 000 m² dubbelgekromde bekisting' verschenen in Betoniek Vakblad 2014/3. Dit artikel is gratis toegankelijk voor Cement-abonnees.
12
Een knap staaltje
engineering
Bijzonder ontwerp en bodemopbouw vragen om slimme oplossingen Verlengde Waalbrug
Een knap staaltje engineering 5 2015
13
VEUR -LENTNIJMEGEN
(LENT )
spoorbrug
Waalbrug
Citadelbrug
Promenade-
brugkade
verlengde
Waalbrug
NIJMEGEN drempel
nevengeul
1 De Verlengde Waalbrug in aanbouw
2 Plattegrond programma 'Ruimte voor de rivier'
bron: Ruimte voor de Waal Nijmegen
Vanwege een nieuwe nevengeul wordt de Waal-
brug tussen Lent en Nijmegen verlengd. De
markante vormgeving van deze 'Verlengde
Waalbrug', met een ruimtelijk gekromde schaal-
constructie, brengt een aantal uitdagingen mee.
Zo is de bodemopbouw benut voor ontwerp-
optimalisaties en zijn de technische grenzen
van de modernste ontwerpsoftware bereikt.
De Waal maakt bij Nijmegen een scherpe bocht, waarbij het
doorstroomprofiel vernauwt en daardoor een soort flessenhals
vormt voor het water dat naar het westen wordt afgevoerd. Om
de bewoners te beschermen tegen hoogwater is besloten de dijk
bij Lent ongeveer 350 m landinwaarts te verleggen (fig. 2). Dit
als onderdeel van het programma 'Ruimte voor de Rivier'.
Zodoende komt er ruimte om een nevengeul voor de Waal aan
te leggen, die bij hoogwater extra capaciteit voor de wateraf-
voer biedt. Hierdoor treedt minder opstuwing op en wordt een
waterstandsverlaging van maximaal 34 cm over het traject van
Nijmegen tot de Pannerdensche Kop bereikt.
Door het graven van een nevengeul ontstaat een eiland in de
Waal en een uniek stedelijk rivierpark met ruimte voor wonen,
recreatie, cultuur, water en natuur. Om Nijmegen en Lent
opnieuw met elkaar te verbinden, wordt de huidige Waalbrug
? bijna tachtig jaar na de opening in 1936 ? verlengd met de
'Verlengde Waalbrug'.
Het ontwerp
De Verlengde Waalbrug is een in het werk gestorte nagespan-
nen betonnen brug met een totale lengte van circa 280 m. De
brug wordt ondersteund door twee landhoofden en drie
tussensteunpunten (fig. 3). De twee middenoverspanningen
hebben een lengte van 79 m, de eindoverspanningen bedragen
54 m en 61 m. De massieve pijlers en hamerstukken gaan over
in een hol brugdek dat in langs- en dwarsrichting is voorge-
spannen. Het rijdek heeft een breedte van 34,3 m, met daarop
ruimte voor twee keer twee rijstroken, twee stroken voor open-
baar vervoer en aan beide zijden een voet- en fietspad (fig. 4).
In het architectonische ontwerp is getracht de aandacht niet af te
leiden van de bestaande Waalbrug door de constructie boven het
1 ir. Arjan Luttikholt,
ir. Pieter Schoutens,
ir. Wouter Claassen
Witteveen+Bos
2
Een knap staaltje engineering 5 2015
14
LentVerlengde Waalbrug Bastion op eiland Veur-LentRobinsonviaduct
bestaande Waalbrug
10 00054 500 79 000 79 00061 000 87 00018 000
bus
bus
34.300 As VWB
Nijmegen Lent
3 Langsdoorsnede Verlengde Waalbrug
4 Principe indeling brugdek
5 Doordat de middelste ligger richting de pijler minder snel in hoogte toeneemt
dan de twee naastliggende liggers, ontstaat een soort oksel
oplossing is gekozen. Dit betekent dat de in het veld hoogste
middelste ligger richting de pijler minder snel in hoogte
toeneemt dan de twee naastliggende liggers en een soort oksel
ontstaat (foto 5). Aan het eind van de voorontwerpfase is de
vorm bevroren, waarna engineering en de productie van de
bekisting is gestart. Dit beslismoment was noodzakelijk in
verband met de productietijd van de bekisting. Aanpassen van
de vorm was vanaf dat moment niet meer mogelijk. Hierdoor is
al in een zeer vroeg stadium een belangrijke randvoorwaarde
opgelegd aan de verdere uitwerking van het ontwerp.
De fundering
De ondergrond op de projectlocatie bestaat uit zand met een
doorlopende kleilaag (matig vast) die varieert in dikte van 1,50 m
tot 4,50 m (NAP -6 m tot NAP -9 m). De kleilaag met een conus-
weerstand van 3 MPa en een wrijvingsgetal van 4% is, door de
aanwezigheid van de oude toerit naar de bestaande Waalbrug,
circa tachtig jaar voorbelast. Dit gegeven was bepalend voor de
rijdek sober te houden. Typerend is dan ook vooral de onder
-
zijde, waarbij de golvende dynamiek van de bestaande Waalbrug
wordt doorgezet (foto 1). De brug is vormgegeven alsof deze
door de rivier uit de rotsen is gesleten. Het brugdek is aan de
onderzijde over de gehele lengte dubbel gekromd en loopt vloei -
end over in de pijlers. Dit beeld wordt geaccentueerd door
cannelures (groeven) in het betonoppervlak die de hoogtelijnen
en haaks daarop de stroomlijnen langs het oppervlak volgen.
In de eerste fase van het werk heeft Witteveen+Bos in samen-
werking met de architect en de bekistingsleverancier de vorm
op enkele punten aangepast en geoptimaliseerd. Zo is de
hoogte van het dek aan de zijkanten vergroot en in het midden
verkleind. De capaciteit van de relatief zwaar belaste randligger
is daarmee vergroot en ook is de herverdeling van langskrach-
ten naar de relatief hogere middelste liggers gereduceerd. Daar -
door kon worden volstaan met slechts één dwarsligger per veld,
wat de uitvoering van het werk vereenvoudigde. Ook zijn
verschillende overgangen van het brugdek op de hamerstukken
onderzocht, waarna uiteindelijk voor een zogenoemde oksel-
3
4
Een knap staaltje engineering 5 2015
15
LentVerlengde Waalbrug Bastion op eiland Veur-LentRobinsonviaduct
bestaande Waalbrug
10 00054 500 79 000 79 00061 000 87 00018 000
op palen te funderen, waarbij werd uitgegaan van vibrocombina-
tiepalen onder de betonsloof. Bij dat systeem wordt een stalen
buispaal met een dichte punt heiend de grond in gebracht,
waarin een prefab-betonpaal wordt geplaatst. De stalen buispaal
wordt vervolgens getrokken, waarbij gelijktijdig de ruimte tussen
de prefab paal en de grond met grout wordt opgevuld en de punt
achterblijft. De prefab-betonpaal heeft aan de bovenzijde ribbels
voor een goede hechting met het in het werk te storten beton.
Paal-plaatfundatie
Na het eerste ontwerp is besloten een heipredictie uit te laten
voeren omdat twijfels bestonden over de gekozen h.o.h.-afstand
van de palen in relatie tot de grondslag. Uit deze heipredictie
bleek inderdaad dat de h.o.h.-afstand moest worden vergroot,
met als gevolg een grotere funderingssloof. Dit resulteerde in
een tegenstrijdigheid in het ontwerp: er is in eerste instantie
niet voor een fundering op staal gekozen om de omvang van de
bouwkuip te beperken. De ondergrond is echter dermate goed
dat het aanbrengen van palen met een normale h.o.h.-afstand
moeizaam zou zijn. Het vergroten van de paalafstand leidt
echter tevens tot een grote bouwkuip.
In deze fase is het idee ontstaan om de voordelen van beide funde -
ringswijzen met elkaar te combineren in de vorm van een hybride
paal-plaatfundatie. Omdat de grond gewoonlijk onder een funde
-
ringssloof op palen wegzakt en niet bijdraagt aan de draagcapaci -
funderingswijze. Voor de landhoofden is de keuze gemaakt om
te funderen op prefab-betonpalen. Door het hoge funderings-
niveau en de aanwezigheid van een talud ter plaatse van de land-
hoofden, was funderen op staal niet mogelijk. Vanwege de goede
grondslag is voor de tussensteunpunten zowel een fundering op
staal als een fundering op palen beschouwd.
Vibrocombinatiepalen
Vanwege het groter benodigde oppervlak van de funderingssloof
zou een fundering op staal resulteren in een grotere bouwkuip en
een langere bouwtijd. Daardoor is in eerste instantie besloten om
5
Een knap staaltje engineering 5 2015
16
11 1002800
5550 uitvullaag
4150 4150
5550 onderwaterbeton
grind d = 300
5 x 10 vibrocombipaal Ø610/700,
vk380, p.pn. NAP -17,800 +2,000 +7,000
-0,750
+14,565 +22,774
8209 500
7065
500
5000
2750
extra langswandjes
Ø315 HWA
inspectiedoorgang 100 x 700 in langswand
12 oplegblokken
MHW +15.10 / LHW +3,50
pijler
oplegging hamerstuk
brugdek
6
Pijler as 4
7 De wapening in 3D gemodelleerd
8 Scia-model onderschil t.p.v. aansluiting op pijler
bestaat immers een sterke interactie tussen het deel van de belas-
ting dat door de palen wordt opgenomen en het deel dat door de
funderingssloof wordt opgenomen. Waar bij een normaal funde-
ringsontwerp enkel de ondergrenswaarden van de stijfheid en de
capaciteit van belang zijn, zijn nu ook de bovengrenswaarden
van belang. Immers, een bovengrenswaarde voor de paalpunt-
stijfheid in combinatie met de ondergrenswaarde voor de lage
beddingstijfheid onder de funderingssloof, geeft de maatgevende
kracht in de palen. Andersom geeft een bovengrenswaarde voor
de beddingstijfheid en een ondergrenswaarde voor de paalpunt-
stijfheid de maatgevende contactdruk onder de funderingssloof.
Om de hybride fundering te toetsen is een werkproces aange-
houden waarbij van grof naar fijn is gewerkt. De opvolgende
stappen zijn steeds gevalideerd met eerdere stappen. Hierbij is
gebruikgemaakt van verschillende rekenmethoden en software,
zoals D-Foundation (voor de paalstijfheid), methode van
Koppejan (voor de bedding), Plaxis 2D (voor de bedding en de
paal-grondinteractie), Plaxis 3D (verificatie D-Foundation en
Plaxis 2D en voor vergelijking met Scia Engineer) en Scia Engi-
neer (voor de interactie onderbouw-fundering). Alle relevante
combinaties zijn met Scia Engineer doorgerekend, waarbij de
fundering en het brugdek zijn ontworpen op de maatgevende
krachten. De snedekrachten in de fundering zijn gecontroleerd
met behulp van de resultaten uit de Plaxis-berekeningen.
De pijlers
De pijlers en hamerstukken zijn massief uitgevoerd tot aan de
aansluiting met de onderschil. De pijlers zijn in een eerste fase
gestort van NAP +2 tot NAP +7 m. De hamerstukken zijn in
een tweede fase gestort van NAP +7 m tot NAP +14,565 m
(fig. 6). De middelste pijler is monolithisch verbonden met het
brugdek. In de noordelijke en zuidelijke pijlers zijn bolsegment-
opleggingen met translatievrijheid in het horizontale vlak
aangebracht tussen de pijler en het hamerstuk. De zijdelingse
verplaatsingen zijn bij de landhoofden verhinderd doordat hier
het middelste oplegblok in dwarsrichting is gefixeerd.
De opleggingen hebben een ontwerplevensduur van twintig
jaar en liggen een groot deel van deze tijd onder de waterlijn.
Een manchet rond de pijler/opleggingen beschermt de opleg-
blokken tegen grof vuil en drijvende objecten (foto 5).
Vanwege de hoeveelheid beton die in een keer wordt gestort, is
gekozen koeling toe te passen om scheurvorming tijdens het
uitharden te voorkomen. Omdat de werkruimte in de bekisting
van de pijlers beperkt is, is gekozen de kernwapening van de
pijlers te prefabriceren en in zijn geheel met de kraan in te
hijsen. Om de geprefabriceerde korf hierbij zo goed mogelijk
aan te laten sluiten op de vorm van de bekisting en tegelijk
conflicten tijdens het inhijsen te ondervangen, is de wapening
in 3D gemodelleerd in Allplan (fig. 7). De hoofdkrachtswerking
teit, is een samenwerking tussen de twee funderingsmethoden niet
mogelijk. Door afgraven van de oude toerit naar de bestaande
Waalbrug wordt de grond ontlast en zal deze gaan zwellen. Door
het blijvende contact van de grond met de funderingssloof is een
combinatie van beide funderingswijzen nu wel mogelijk.
Deze paal-plaatfundering is de eerste in Nederland gefundeerd
op een (dieper gelegen) kleilaag. Hiermee is expliciet afgeweken
van ROK hoofdstuk 10 artikel 7.8 ten aanzien van paal-plaat-
funderingen. Hierin wordt immers gesteld dat voor het toepas-
sen van een paal-plaatfundering, een zandpakket aanwezig
moet zijn vanaf onderzijde vloer tot vier maal de grootste
equivalente diameter onder de palen, met een minimale conus-
weerstand van 10 MPa. Het wordt in dit geval acceptabel geacht
van de eis af te wijken omdat de aanwezige kleilaag is beperkt
in dikte (gemiddeld 2,3 m) en circa tachtig jaar voorbelast is
geweest. Daarnaast is de fundering zo ontworpen dat de belas-
ting in de eindsituatie nooit boven de grensspanning komt.
Door de hybride fundatie zijn uiteindelijk 102 vibrocombinatie-
palen Ø610/700 VK380 en meer dan 500 m
3 beton bespaard.
Toetsing paal-plaatfundatie
Het ontwerp van een hybride fundering is complexer dan uitslui-
tend die van een paalfundering of een fundering op staal. Er
6
Een knap staaltje engineering 5 2015
17
Het brugdek gedraagt zich als een kokerdek, waarbij de onder-
schil in de velden hoofdzakelijk op trek wordt belast en nabij de
steunpunten op druk. Om gewicht op de fundatie te besparen,
is de overgang tussen de massieve hamerstukken en het holle
brugdek zo laag mogelijk gelegd. Omdat de onderschil richting
de pijlers steeds sterker is gekromd, heeft deze de neiging naar
boven uit te knikken. Om dat te voorkomen, zijn ter plaatse
van de steunpunten extra langswandjes aangebracht.
Bekisting onderschil
De bekisting van de onderschil is volledig uit hout opgebouwd
en beslaat 12000 m
2 (zie kader). Er is gekozen voor een traditi-
onele houten bekisting omdat nagenoeg de gehele bekisting
tweezijdig is gekromd en bij het storten een grote betondruk op
de bekisting wordt uitgeoefend. Alternatieve bekistingen met
polystyreen, textiel en aarde zijn hierdoor afgevallen; deze zijn
onvoldoende sterk en vormvast. De bekisting bestaat uit in de
fabriek geprefabriceerde delen met afmetingen van 3 m hoog,
3 m breed en 18 m lang. In totaal zijn 300 delen per as naar
Lent getransporteerd en gemonteerd. Vanwege de asymmetri-
sche en niet-repeterende vorm is één unieke bekisting voor
de gehele brug gemaakt die eenmalig wordt gebruikt. Het
geschuurde en gelakte hout geeft een spiegelglad oppervlak dat
de CUR-Aanbeveling 100-klasse B1 kwaliteit van het beton moet
waarborgen. De houten bekisting rust op een ondersteunings-
constructie die op het tijdelijke maaiveldniveau van NAP +11 m
is gefundeerd.
loopt via de kernwapening. De buitenzijde van de pijler is enkel
afgewapend met huidwapening. Die is aangebracht voordat de
kernwapening werd ingehesen.
Het dek
Het brugdek bestaat uit een dubbelgekromde onderschil en een
bovendek waar het verkeer overheen rijdt. De bovenzijde van
het bovendek ligt vast door het alignement zoals opgegeven
door de gemeente Nijmegen. De vorm van de onderschil is in
samenwerking met de architect bepaald. Tussen de onderschil
en het bovendek zijn vijf langswanden aanwezig, waardoor een
hol dek ontstaat (fig. 4). Halverwege elke overspanning en
boven de steunpunten is een dwarswand geplaatst ten behoeve
van de samenwerking van de langsliggers en een gelijkmatige
verdeling van de krachtsafdracht (fig. 8).
12 000 m 2
dubbelgekromde
bekisting
Over de bekisting van de Verlengde Waalbrug is
een artikel '12 000 m
2 dubbelgekromde bekisting'
verschenen in Betoniek Vakblad 2014/3. Dit artikel
is beschikbaar op www.betoniek.nl en gratis
toegankelijk voor Cement-abonnees.
7
8
Een knap staaltje engineering 5 2015
18
9
10
Wapening onderschil
Het ontwerp van de wapening in de onderschil bleek een uitda-
gende opgave. Vanuit constructief oogpunt zijn op de aanslui-
ting tussen de massieve pijler en de gekromde onderschil
rekentechnisch grote diameters wapening benodigd. Vanuit
uitvoeringsoogpunt zijn echter juist zo klein mogelijke diame-
ters wenselijk, die onder het eigen gewicht de vorm van de
onderschil kunnen volgen. Vanwege de dubbelzijdige kromming zou het vooraf buigen van de wapening immers resulteren in een
nagenoeg eindeloze hoeveelheid uniek gevormde staven. Proef
-
ondervindelijk is in de bekistingsfabriek vastgesteld dat staven
met een maximale diameter van 16 mm konden worden toege-
past. Om in de kritische doorsneden toch een voldoende hoeveel -
heid wapeningsstaal aan te kunnen brengen, zijn staafbundels
toegepast. De gehele onderschil is daartoe gewapend met een
basisnet van Ø16 mm om de 100 mm, met waar nodig bijlegsta-
ven Ø12 mm of Ø16 mm (foto 9). Op de kritische doorsneden
zijn drie staven Ø16 mm om de 100 mm gebundeld, resulterend
in een equivalente diameter van 28 mm. Naast de vrije vormbaar -
heid van deze methode zijn bijkomende voor-delen dat de wape-
ningscongestie ter plaatse van overlappings-lassen beperkt blijft.
Omdat de staven na elkaar eindigen, is er steeds slechts één
lasstaaf Ø16 mm aanwezig, die doorloopt over de drie beëindi-
gingen. Bovendien is de hoeveelheid wapening in grote mate te
optimaliseren. Zo zijn er bijvoorbeeld twee stappen tussen de
standaarddiameters Ø20 en Ø25 mm te realiseren (2Ø16 =
Ø22,6; 2Ø12 + Ø16 = Ø23,3) waarvoor normaal gesproken in
beide gevallen Ø25 mm zou worden toegepast.
Naast de buigwapening is op plekken in de onderschil dwars-
krachtwapening benodigd. Vanwege de veiligheid en snelheid
van uitvoering zijn in plaats van haarspelden kopdeuvels toege-
past (foto 10). Deze deuvels hoeven pas te worden aangebracht
nadat het onder- en bovennet volledig zijn gevlochten. Zo is
het ondernet tijdens het vlechten van het bovennet goed en
veilig beloopbaar en kan na voltooiing van het bovennet simpel
de dwarskrachtwapening worden aangebracht.
Betonstorten onderschil
Het betonmengsel dat wordt toegepast voor de onderschil kan
tot een hellingshoek van 27° worden gestort. Om een dergelijke
steile hellingshoek mogelijk te maken, is stremstaal aangebracht,
Een knap staaltje engineering 5 2015
19
11
12
9 Onderschil is gewapend met een basisnet van Ø16 ? 100
10 Ten behoeve van dwarskracht zijn kopdeuvels toegepast, vanwege veiligheid en snelheid
11 Krimpstrook in onderschil en langswanden
12 Modellering van de onderschil
wat uitlopen van het beton moet beperken. Bij de steilere
vlakken, oplopend tot circa 60°, wordt een tegenkist geplaatst.
Bovendek
Het bovendek bestaat uit vrijdragende breedplaatvloeren met
een dikte van 120 mm, waarop een 330 mm dikke druklaag
wordt gestort. De breedplaten zijn voorzien van kopdeuvels
voor de opname van de dwarskracht (foto 10). Ook hier is voor
kopdeuvels in plaats van haarspelden gekozen in verband met de veiligheid van de werknemers. In de druklaag worden in
dwarsrichting van het dek 211 voorspankabels met negen
strengen Ø15,7 mm opgenomen. De dwarsvoorspanning wordt
eenzijdig van de westzijde aangespannen. Dit om de veiligheid
te waarborgen van het verkeer dat gelijktijdig aan de oostzijde
van de brug over een tijdelijke wegomlegging rijdt.
Krimpstroken
Om de reeds voltooide brugdelen tijdens de bouw vrij te
kunnen laten vervormen, is halverwege elke overspanning in
dwarsrichting een krimpstrook aangebracht (foto 11). Indien
het beton in de onderschil zonder krimpstrook tussen de
(tijdens uitvoering) vaste steunpunten krimpt, zouden door de
boogvorm te hoge verticale krachten in de ondersteuningscon-
structie optreden. Ook zijn tussen de houten bekisting en de
dragende ondersteuningsconstructie over het gehele oppervlak
van het dek rolopleggingen aangebracht. Om esthetische
redenen is gekozen de breedte van de krimpstrook in de onder
-
schil te beperken tot slechts 40 cm. Om in deze beperkte ruimte
een constructieve koppeling te kunnen maken, is gekozen voor
een lusverbinding in de wapening. In de randbalken van het
dek zijn staven met grote diameters aanwezig, die in de krimp-
strook zijn gekoppeld met gietmoffen.
De vier krimpstroken zijn op één dag aangestort. Het beton had
vervolgens maximaal een dag de tijd om op sterkte te komen,
waarna de fixatie in de oplegblokken werd verwijderd en een
deel van de langsvoorspanning is aangebracht. De constructie
gedraagt zich vanaf dat moment als één geheel. Nadat het beton
in de krimpstroken verder is uitgehard, zijn de overige kabels
tweezijdig vanaf de uiteinden van de brug afgespannen. In de
langswanden zijn in totaal 36 voorspankabels, bestaande uit
31 strengen Ø15,7 mm, aanwezig. Nadat circa 70% van de langs-
voorspanning was aangebracht, is gestart met het ontkisten van
de brug. Vervolgens wordt het maaiveld onder de brug met 9 m
afgegraven van NAP +11 m tot NAP +2 m, zodat de nevengeul
onder de brug zijn doorgang kan vinden.
Een knap staaltje engineering 5 2015
20
13
13 Snedekrachten in vloeiende boog (onder) en gesegmenteerde boog (boven),
waarbij de hoek tussen aansluitende schaalelementen circa 15° bedraagt
(resultaten als gevolg van uniforme verticale belasting op het dek)
gekromde schaalconstructie met behulp van schaalelementen,
het model zodanig op te bouwen dat knikken tussen individuele
schaalelementen in beide richtingen niet meer dan 10° bedraagt.
Zeker wanneer er grote normaalkrachten in de schaalconstructie
te verwachten zijn. Door het model nabij de aansluiting met het
hamerstuk voldoende te verfijnen naar 1,25 m × 1,25 m, was het
acceptabel de piekwaarden hier te hanteren voor het wapenen
van de onderschil.
De planning
In september 2012 werd begonnen met het voorontwerp en in
juli 2013 is het definitieve ontwerp afgerond. Op 29 juli 2013
was de omleiding gereed waarna in augustus 2013, één dag na
het verlenen van de bouwvergunning, de eerste palen de grond
ingingen. Afgelopen juni is de brug opengesteld voor verkeer.
?
?
PROJECTGEGEVENS
project Verlengde Waalbrug
opdrachtgever Gemeente Nijmegen
opdrachtnemer Bouwcombinatie i-Lent (Dura Vermeer Divisie Infra BV
en Ploegam BV )
architect Zwarts & Jansma Architecten
constructief ontwerp Witteveen+Bos
De geometrie van de onderschil is door de architect opgesteld
in Rhino. Dit model is vervolgens geconverteerd naar Allplan,
waarin de vorm- en wapeningstekeningen zijn gemaakt. Het
constructieve rekenmodel is opgesteld in Scia Engineer, waarbij
gebruik is gemaakt van de geometrie uit het Allplan-model
(fig. 8 en 12).
Om in Scia Engineer het dubbelgekromde vlak van de onder -
schil zo nauwkeurig mogelijk te kunnen benaderen, is gebruik-
gemaakt van schaalelementen. De schil is opgebouwd door het
dek in dwarsrichting te verdelen in elementen met een breedte
van 2,5 m. In langsrichting varieert de lengte van de elementen
van 7,5 m halverwege de overspanning tot 2,5 m nabij de
steunpunten. Vanwege de sterke kromming ter plaatse van de
aansluiting van de onderschil op de hamerstukken en in de
zogenoemde oksel zijn de elementen hier verder verfijnd.
Ondanks de grote fijnheid van het constructiemodel blijft dit
een benadering van een zuiver dubbelzijdig gekromd vlak:
boogstralen worden afgesneden en de krachtswerking in de
constructie wordt beïnvloed door de knikken in de geschemati-
seerde geometrie. Het effect hiervan is te illustreren aan de
hand van een versimpeld model van de brug met enkelzijdig
gekromde vlakken (fig. 13).
Hoewel de normaalkracht in de beide modellen nagenoeg gelijk
verloopt, vertonen de buigende momenten en dwarskrachten
een sterk afwijkend verloop. Dit effect treedt zelfs op als de
hoeken tussen aangrenzende schaalelementen klein zijn. Door -
gaans is het hierbij een conservatieve benadering om te ontwer -
pen op de extremen van het gesegmenteerde model. Dit omdat
de integraal van de momentenlijn in beide modellen vrijwel juist
een forse onderschatting geven ten opzichte van het zuiver
gekromde model. Hierin schuilt het risico dat sommige details in
de constructie onvoldoende zwaar worden uitgevoerd als enkel
wordt ontworpen op het gesegmenteerde model. Middeling van
piekwaarden ter plaatse van abrupte veranderingen in de door -
snede is dan ook niet te verantwoorden. Het verdient daarom
sterk aanbeveling om, bij het modelleren van een ruimtelijk
Ondersteuningsconstructie
In een vervolgartikel (in een volgend nummer)
wordt beschreven hoe het constructief ontwerp
van de tijdelijke ondersteuningsconstructie van
met name het dek van de brug tot stand is
gekomen.
Een knap staaltje engineering 5 2015
Reacties