themaFundering in onderwaterbeton3201322themaFundering inonderwaterbetonHet project Schelphoek is een omvangrijk woonplanaan de rand van de oude binnenstad van Alkmaar.In het gehele plan worden diverse woningen enappartementen gerealiseerd aan verschillende,nieuwe waterwegen. Om de binnenstad autoluw tekrijgen, voorziet het plan in een ruime hoeveelheidopenbare parkeerplaatsen. Hiervoor is een drie-laagse parkeergarage aangelegd. Het toegepasteonderwaterbeton is zowel in de bouwfase als in deeindfase gebruikt.Multifunctioneel onderwaterbeton bij project Schelphoek in AlkmaarFundering in onderwaterbeton 32013 23De drielaagse parkeergarage biedt ruimte aan in totaal 700auto's (500 openbaar) en heeft een in- en uitgang naast dehistorische zoutziederij. De garage is 150 m lang en ligt groten-deels onder de vijf tot zeven verdiepingen tellende woonblok-ken Het Brughuis, De Westerkolk en De Oosterkolk (fig. 2).Omdat de parkeergarage tevens onder de Schelphoekgracht isgelegen, kon deze toch 50 m breed worden. Binnen dezebreedte is een effici?nte indeling van de parkeergarage moge-lijk: drie rijbanen met aan weerszijden van elke rijbaan demogelijkheid schuin in te parkeren (fig. 3).1ir. sander VernooijBAM Advies & Engineering1 Voor Schelphoek werd de grootste beton-stort van Noord-Holland uitgevoerd2 Plattegrond woonplan Schelphoek2Ontwerp parkeergarageDe parkeergarage is opgebouwd uit een kolommenstructuur enmassieve betonvloeren met verzwaarde (verdikte) stroken in delengterichting van de garage. Vanwege de ligging onder driewoonblokken is het dek van de parkeergarage voorzien van eenovergangsconstructie.Onderwaterbeton als funderingDe bodemopbouw in Alkmaar is zodanig dat bij een toepassingvan de drielaagse parkeergarage en de daarbij benodigde dieptevan 10 m, de gehele constructie op staal kon worden gefun-deerd. Wel is de slappere bovenlaag verwijderd.Door de totale grootte van de parkeergarage is effici?nt materi-aalgebruik snel lonend. De mogelijkheid om een fundering opstaal te realiseren, resulteert in relatief lagere schuifspanningen.Hierdoor is ervoor gekozen om het beton van de waterafslui-tende laag in de bouwfase, tevens in de eindfase te benutten. Desituering van de parkeergarage nabij een monumentale zout-ziederij met de bij de situatie behorende lengte-breedteverhou-ding, maakt een bouwput met een meer traditioneel stempel-Fundering in onderwaterbeton3201324thema53504505000450 52251 5 8 11 141821 24 27 3017 31 35 38 41 44 47 50 53 57 6010800 81002305700 10800 10800159830MLIGA46350BD6000467546758100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 8100 81002 3 4 6 7 9 10 12 13 15 16 19 20 22 23 25 26 28 29 32 33 34 36 37 39 40 42 43 45 46 48 49 51 52 54 55 56 58 594585475043502650375047504885CFHJEK1651115350335kelderwand d=450991384501200"groeneknop""groeneknop"buis ?150 (geleiding)3510-4100-4100-4100-4610-4100-4100-1500- o.v.3950-350-605-3005-200-4500600047503750400030004750475060004500dbldbl30m30mm30m30mmdbldbl30m30mm30m30mmreclamewandreclamewandreclamewandreclamewand6060601abordes1300-pbordes2500-p33 Plattegrond parkeergarage4 Toepassing van wapeningskorven in het onderwaterbetonraam niet haalbaar. De keuze voor een bouwput met relatiefzware damwandprofielen en groutankers lag voor de hand. Detoepassing van een onderwaterbetonvloer past goed bij dekeuze geen stempelraam toe te passen, omdat deze vloer eenstarre steun zal geven ter plaatse van het ontgravingsniveau.Bij bouwputten met grote afmetingen is het grondtransportsterk bepalend voor de keuze van de constructiewijze en debouwmethodiek. Bij deze afmetingen is het lonend om de teontgraven diepte te beperken. Een combinatie van een gewa-pende fundering op staal in de eindfase en een ongewapende,waterafsluitende onderwaterbetonvloer zorgt voor een 1 mhogere ontgravingsdiepte.Dit betekende in dit geval een afname van ruim 7500 m3af tevoeren grond. Mede hierom is gekozen de poerwapening(fictieve poeren) te integreren in de onderwaterbetonvloer.De benodigde dikte voor het onderwaterbeton is niet directhetzelfde als de benodigde dikte voor een fundering op staal.Het onderwaterbeton kent over de gehele put dezelfde dikte,wat dus ook een vaste maat voor de hoogte voor de funderingop staal betekent.In dit project is een 1,5 m dikke onderwaterbetonvloer ontwor-pen met een drainagelaag van 200 mm. Daar bovenop ligt een350 mm dikke keldervloer (fig. 5).Door de onderwaterbetonvloer uit te voeren met een Hop-dobbersysteem is rekening gehouden met een tolerantie van+/- 150 mm aan de onderzijde en +/- 75 mm aan de bovenzijdevan het onderwaterbeton. Gecombineerd met een minimaledekking aan de onderzijde van de funderingspoer van 100 mm,resulteerde dit in een effectieve dekking in de poer van 250 mm.4Fundering in onderwaterbeton 32013 2565 Schets onderwaterbetonvloer met drainagelaag en keldervloer6 Een tribune maakte de gigantische betonstort zichtbaar voor toeschouwersopwaartse belasting uit waterdruk op het onderwaterbetonopvangen. Hiervoor waren schotels in de bovenzone van hetonderwaterbeton nodig. In de eindfase moeten de ankers deopwaartse belasting op de keldervloer opvangen. Dit bij ongun-stige belastingscombinaties in de weinig belaste velden.Het is mogelijk gebleken de keldervloer de waterafsluitendefunctie in de bouwfase te laten overnemen. Voor de veiligheidis gekozen alle trekankers in de keldervloer van schotels tevoorzien. Dit is ook gedaan ter plaatse van de poeren waar inde eindfase enkel neerwaartse druk zal optreden (fig. 8).Omdat de wapeningskorven in het water op hoogte moestenworden gehouden, waren hier tevens schotels aan de ankersnodig. De toegepaste hoogtehouders hadden niet alleen alsfunctie de korven neerwaarts op hun plaats te houden, maarook opwaarts. Het opdrijven van de wapeningskorven door hetstortfront van het onderwaterbeton moest immers wordenvoorkomen.BerekeningDe onderwaterbetonvloer van de bouwput is berekend volgensde methodiek die Rijkswaterstaat hiervoor heeft ontwikkeld[1]. Deze gaat uit van een gelijkmatig belaste vloer. De vloer isdan ook geschematiseerd als een vlakke plaatvloer conform dedefinitie uit NEN 6720. Er is geen rekening gehouden met deaanwezigheid van de damwand. In het model is dus geen belas-Deze dekking bepaalde de hoogte van de fundering op staalop 1,45 m onder de keldervloer. Samen met de definitieve,waterafsluitende keldervloer van 350 mm, resulteerde dit ineen maximale poerhoogte van 1800 mm (fig. 5). De 200 mmdikke drainagelaag gaf samen met de 350 mm dikke kelder-vloer voldoende ruimte om de nodige verankering van depoerwapening naar het later aangebrachte bovennet in devloer te verzorgen.Risico'sDe toepassing van wapeningskorven in het onderwaterbetonvoor de eindfase, was niet zonder risico's. Deze risico's zijn inde voorbereidingsfase al onderkend. De plaatsing van dekorven geschiedde op het tijdstip dat de gehele bouwput nogvolledig was gevuld met water (foto 4). Er was dus geencontrole van de poerwapening mogelijk n? plaatsing van dekorven en v??rdat het beton was gestort. Een ander te onder-kennen risico was, dat de onderzijde van het onderwaterbetonde bovenzijde van de ondergraven put zou zijn. Deze diepte isbepaald door de machinisten in samenwerking met de maat-voerders. Zij hadden hierdoor direct invloed op de dekking, dieniet door de constructeur zelf visueel zou zijn te controleren.Deze controle zou voor traditionele wapeningspoeren gangbaarmoeten zijn. Een ander risico was de horizontale positioneringvan de korven. Bij dit project zijn de poeren in de horizontalerichting overgedimensioneerd om een horizontale plaatsings-tolerantie van 300 mm ten opzichte van de theoretische maatmogelijk te maken.VerankeringDe lengte van de bouwput van ruim 150 m, met een breedtevan 50 m en een diepte van meer dan 10 m, resulteerde in detoepassing van 1300 Gewi-trekankers in het onderwaterbeton.Deze trekankers hadden ieder een trekcapaciteit van 600 kN.Ze zijn meervoudig gebruikt. In de bouwfase moesten ze deonderwaterbetondrainagelaagkeldervloerP -9,6 mP -11,65 m350250effectieve dekking20015005Fundering in onderwaterbeton3201326thema-9600uitvullaagtrekankerhart kolomtrekankeruitvullaag62-966250650onderwaterbeton5503502007 Vanaf een ponton zijn de Gewi-ankersingemeten8 Principe doorsnede poerendan die voor een normale (ongewapende) betonconstructievolgens NEN 6720. In de toetsing van de vloer is onderscheidgemaakt tussen een ideaal middenveld en een (uitkragend)eindveld.Voor toetsing van de BGT zijn de rekenregels van NEN 6720art. 7.5.3 gebruikt om de momenten in de vloer te bepalen.Voor de toetsing moest worden voldaan aan:? toets 1: < 0,5 N/mm2(gebaseerd op hminvan de vloer);? toets 2: < 0,3 N/mm2(gebaseerd op hnomvan de vloer).Voor toetsing van de UGT is uitgegaan van ontwikkeling vandrukbogen die de belasting naar de ankers afdragen (in 4 rich-tingen). Voor de toetsing moest worden voldaan aan:'d= (pd. y. x) / (4 . sin() . D . d) 0,75 . f'bEen onderwaterbetonvloer van 1500 mm dik met betonsterkte-klasse C20/25 voldeed. In verband met het mogelijk eerderdroogzetten van de bouwput, is geadviseerd om een hogerebetonsterkte C28/35 toe te passen.UitvoeringDe afmeting van de bouwput samen met de gekozen dikte vanhet onderwaterbeton, zorgde voor de grootste betonstort ooituitgevoerd in Noord-Holland. In het totaal is in juli 2010 meerdan 12 000 m3 betonspecie in een vier dagen durende continuebetonstort verwerkt. Om dit voor elkaar te krijgen, warennodig: circa 100 bulkwagens cement, 32 bulkwagens vulstoffen,12 binnenvaartschepen grind, 8 binnenvaartschepen zand,3 betoncentrales continu operationeel, 1300 betonmixerladin-gen, 3 betonpompen (waarvan de grootste van Nederland, teting aan de damwand afgedragen. De geringe wrijving die zaloptreden tussen damwand en onderwaterbetonvloer is hierbijdus verwaarloosd. De keuze voor deze methode is mede geba-seerd op het feit dat er voorafgaand aan het project Schelphoekgoede resultaten mee zijn geboekt ten aanzien van waterdicht-heid en stabiliteit van de onderwaterbetonvloer.Voor de bepaling van de momenten in de vloer is gebruikgemaakt van de tabellen voor vlakke plaatvloeren uit NEN6720. Voor de toetsing van de waterdichtheid en sterkte van debetonvloer worden echter andere (op ervaring gebaseerde)toetsingscriteria gebruikt, die aanzienlijk conservatiever zijn78Fundering in onderwaterbeton 32013 279 Leegpompen van de bouwputduikers, ingemeten vanaf een ponton door middel van een telood geplaatste buis die op elk Gewi-anker is geplaatst (foto 7).Op deze wijze was bekend op welke positie de bovenkant vande Gewi-staven zich bevond. Vervolgens zijn deze posities digi-taal uitgezet op de te plaatsen wapeningskorven, op een wijzedat deze voor de duikers herkenbaar was. Tevens is de hoeveel-heid korven en wapeningstypen geoptimaliseerd, waarbij theo-retisch alle Gewi-staven ruim binnen de korven zoudenmoeten vallen.Ondanks mogelijke misstanden van de Gewi-staven moestende poeren wel de Gewi-staven omsluiten. Wanneer dat niet hetgeval zou zijn, zou bij enkele poeren geen evenwicht in deondersteuning (met de hoogtehouders) mogelijk zijn. Tevensgaf de ruime plaatsing van de Gewi-staven binnen de poeren,de mogelijkheid de schotels goed aan te kunnen brengen na deplaatsing van de wapeningskorven.ResultaatDe gekozen uitvoeringsmethode en constructieve opzet van debouwput hebben geleid tot een deugdelijke, waterafsluitendeonderwaterbetonvloer. Het meeste lekwater dat moest wordenweggepompt, kwam (hoogstwaarschijnlijk) tussen de slotendoor van de toegepaste damwanden. Bij het leegpompen van debouwput bleek tevens dat de wapeningskorven met relatief kleinehorizontale en verticale misstanden zijn geplaatst (foto 9).De conclusie luidt dan ook dat met gedegen denkwerk zoweleen hoge nauwkeurigheid in de uitvoering als een multifuncti-oneel gebruik van de onderwaterbetonvloer is bereikt. weten een 63 m pomp) en gemiddeld 25 mixers op de weg.(Totaal reden deze circa 48 000 km van en naar Alkmaar, watongeveer ??n keer rond de wereld is.) Om deze gigantischestort zichtbaar te maken voor omgeving en toeschouwers, isspeciaal voor de stort van het onderwaterbeton een tribunegeplaatst (foto 6).Voordat de betonstort kon plaatsvinden, moesten de wape-ningskorven worden geplaatst over de Gewi-ankers. Omdat depositie van de wapening na de stort onomkeerbaar zou zijn,zijn enkele maatregelen genomen om de horizontale afwijkingte beperken. Alle Gewi-ankers zijn, in samenwerking met9 LiteRAtuuR1 Barten, P., Buiten de grenzen van de (huidige) VBC,Onderwaterbeton/ Waterdichtheid/ Scheurwijdte,2008. PROJeCtGeGeVensproject Parkeergarage Schelphoek, Alkmaaropdrachtgever Gemeente Alkmaarprojectontwikkeling De Eendragt CV en AMuitvoerder BAM Civiel Noordwestconstructeur BAM Advies & Engineeringarchitect A&E Architectenmaatvoerder Prismaduiker COWwapeningsleverancier Spanbergbetonleverancier Cementbouwheibedrijf Van 't Hekwtb Adviseur BAM Project Supportbetonpompbedrijf Faber