De indrukwekkende stalen kapconstructie van de Openbaar Vervoer Terminal in Rotterdam wordt ondersteund door zeven steunpunten. De twee betonnen hoofdsteunpunten aan de zuidzijde hebben een constructieve verbinding met het onderliggende metrostation. Om de horizontale belasting op te kunnen nemen, waren extra diepwandpanelen noodzakelijk. Auteurs:ing. Hendrik Jan de Waard, ir. Hans Gerritsen, ir. Geerhard Hannink(Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam)
OVT Rotterdam ondersteund1201474OVT RotterdamondersteundDe indrukwekkende stalen kapconstructie van deOpenbaar Vervoer Terminal in Rotterdam is opge-legd op zeven steunpunten. De twee betonnenhoofdsteunpunten aan de zuidzijde hebben eenconstructieve verbinding met het onderliggendemetrostation. Om de horizontale belasting op tekunnen nemen, waren extra diepwandpanelennoodzakelijk.1Twee hoofdsteunpunten kapconstructie Rotterdam Centraal nader beschrevenOVT Rotterdam ondersteund 12014 75De kapconstructie van de OVT is opgebouwd uit een noorde-lijk en een zuidelijk gelegen gedeelte. Het noordelijke gedeelteoverspant de sporen en perrons van de NS. Het zuidelijkergelegen gedeelte, genaamd de Zuidhal′,l∞ptd∞rovereendeelvanhetStationsp≤∈.Infig∪r3isdeligg∈gvandeZuidhalophetStationsp≤∈weer≥≥ven,samenmetdecon→urvanhetondergrondsemetrostation.DeZuidhalisop≥≤gdopzevenlocaties.V∞rs≤chtstweedaarvanwordt∈zowelx-,y-,alsz-richt∈g≥enbeweg∈>oe≥laten.Ditzijndeh∞fdsteunpunten1en2,≥≤≥naandezuidzijdevandeZuidhal.Opdevijfoveri≥steunpuntenisdekapconstructie∈ieder≥val∈n∞rd-zuid(y-')richtingglijdend opgelegd. Hierdoor worden de vervormingen van dekapconstructie onder temperatuurinvloeden in deze langsteoverspanningsrichting niet verhinderd.De hoofdsteunpunten 1 en 2 zijn uitgevoerd als gewapendbetonnen blokken gefundeerd op de zuidelijke diepwand vanhet metrostation.Fundering en geotechnische uitgangspuntenDe zuidelijke diepwand van het metrostation is globaal gezienin oost-westrichting geori?nteerd. Het opnemen van de verti-cale belastingen en de horizontale belastingen in oost-westrich-ting vanuit de kapconstructie, vindt voornamelijk plaats in hetvlak van deze diepwand. Om ook de belastingen in noord-zuidrichting op te kunnen nemen, is bij beide hoofdsteunpun-ten een extra steunpuntsdiepwand′aan≥bracht,haaksopdezui∂ijkebouwputdiepwand(fig.4).Dezesteunpuntsdiepwan-denbestaaniederuitdriediepwandpa≠≤nvan1,2mdiken3,3mbreed.Zezijn,≠talsdepa≠≤nvandebouwputdiep-wand,aan≥bracht→teendieptevanNAP-38,0m.Aandebovenzijdezijndepa≠≤n≥koppeldd∞rmid∂vaneen≥wapendebe→∩enkoppelbalk.Opdezekoppelbalkbev∈-denzichdeh∞fdsteunpunten.Behalvev∞rhetop≠menvankrachtenuitdekapconstructie,zijndesteunpuntsdiepwanden∞k≥dimensio≠erdopdeontgrav∈gtenbehoevevandebouwputvandeondergrondsefietsenstall∈g.V∞rdebepal∈gvandedraagkrachtvandediepwandenishetconservatieveuitgangspunt≥hanteerd,datdebouwputwan-denvanhetmetrostationzoweldevol≤di≥vertica≤bel∗∈gdra≥nalsdehorizonta≤krachten∈∞st-westricht∈gvaνitdekapconstructie.Dehorizonta≤krachten∈n∞rd-zuidrich-t∈gworden≥achtvol≤digtewordenaf≥dra≥nviadesteun-puntsdiepwanden.Hierbijkanonderscheidworden≥maakt∈reactiekrachtenten≥vol≥van(passieve)korreldrukkendie∈g.HendrikJandewaard,ir.Hans≥rritsen,ir.≥erhardHa∩∈k1)In≥nieursbureauGemeenteRoerdam1DeOpenbaarVervoerTerminalvanRoerdamCentraal2Overzichtprojec→nder∂en1)∈g.H.M.J.deWaardisconstructeur,ir.J.Gerritsenco?rd∈erendconstructeurenir.G.Ha∩∈k≥otechnischadviseurbijIn≥nieursbureauGemeenteRoerdam.RandstadRailenhetNieuweS≤utelprojectDeom≥v∈gvanhetopenbaarvervoerskn∞ppuntRoerdamCentraalheeftdeaf≥lopenjarengroteverander∈≥nonder-gaan.Naaraan≤id∈gvandeuitbreid∈gvanhetHSL-≠twerk,isruimtienjaar≥≤denbego∩enmethetboven-enonder-grondsontwikke≤nvandestationslocatie→teenh∞gwaardigμ<imodaalOV-kn∞ppunt.Dezeontwikkel∈gheeftplaats≥-vondenvaνittweeprojecten,namelijk:RandstadRailenhetNieuweS≤utelproject(NSP)RoerdamCentraal.Onder∂envanbeideprojectenzijnweer≥≥ven∈fig∪r2.TothetprojectRandstadRailbehorende∈grijpendeverbouw∈gvanhetondergrondsemetrostationRoerdamCentraalenhieropaansluitendde≥b∞rdetu∩els.Dezetu∩elsmakensinds2010eendirectelightrail-verb∈d∈gtussendecentravanRoerdamenDenHaagmo≥lijk.HetNSPRoerdamCentraalkentzowelondergrondsealsboven-grondseprojec→nder∂en.Ondergrondszijnerdefietsenstal-l∈gonderhetStationsp≤∈(zieCementartikelLaatste bouw-steen Rotterdam Centraal'), de Weenatunnel met de aansluitingop de parkeergarage onder het Kruisplein (zie CementartikelDiepwandenoptrekbel∗′)endeverb∈d∈gstu∩elvandezeparkeergara≥naardereedsbestaandeparkeergara≥onderhetSchouwburgp≤∈(Cementartikelvol>).Bovengrondsisdeligg∈gvandetram(ha<es)verbeterdenis≥werktaande∈het∞gspr∈≥ndeOpenbaarVervoerTermi-nal(OVT).Onder∂envandeOVTzijndeverbredereizi≥rstun-≠l,dekapconstructieoverdeNS-sporenen-perronsendekapconstructievandezui∂ijkehalophetStationsp≤∈.2OVTRoerdamondersteund12014763Overzichtenνmmer∈gsteunpuntenMo∂≤r∈genbereken∈gsteunpuntsdiepwandenDeconstructievemodel≤r∈gvandesteunpuntsdiepwand(fig.4)bestaatuitdrievertica≤stavenmetafmet∈≥nover-eenkomstigdepa≠elafmet∈≥n.Detussenafstandvandestavenismet3,3m≥lijkaandepa≠elbreedte.Aandeboven-zijdezijndedrievertica≤stavenmomentv∗metelkaarverbondenmeteenhorizonta≤lig≥rvan1,2mbreeden1,5mh∞g,overeenkomstigdeafmet∈≥nvandekoppelbalk.He⊤dezewijzeontstaneraamwerkisaandeonderzijdevanelkvandedrievertica≤staven≥steundd∞reenvertica≤∨r,af≥≤idvandebedd∈gswaardeophetniveauvanonderzijdediepwand.Dezeverengaanrotatievandesteunpuntswand∈zijnvlakte≥n,als≥volgvandehorizonta≤krachtophetniveauvanbovenzijdeh∞fdsteunpunten.Devertica≤stavenzijnoverhunh∞>e∈horizonta≤richt∈g≥steundd∞rel∗o-pl∗ischeveren.De∨rwaardevarieerthierbijoverdeh∞>e,afhankelijkvandegrondopbouw.Aan≥ziendediepwandenperpa≠elzijnv∞rzienvanwape-n∈gskorvenendezekorvenonderl∈gnietzijnverbonden,isinhetmodel≥enkoppel∈gverondersteldmetdediepwandvandebouwputvanhetmetrostation.Omdezelfderedenis∈hetmodel∞k≥enreken∈g≥houdenmetwrijv∈gtussendediepwandpa≠≤nonderl∈g.Ineenlaterefasevanhetprojectisnaaraan≤id∈gvanwijzi-g∈≥n∈hetontwerpvandekapconstructiemetbij≥stelde,ho≥rebel∗∈≥nmaarmeteenla≥raangrijπngspunt,eencontro≤bereken∈guit≥voerd.Bijdezecontro≤bereken∈gisv∞rhetbepa≤nvandevervormin≥nbehalvemetdewand-wrijv∈g,∞kreken∈g≥houdenmetde∈vloedvandeeerder-ku∩enontstaante≥nhetvlakvandebouwputwandente≥ndekopvandesteunpuntswand,enreactiekrachtenten≥vol≥vanwandwrijv∈gvandediepwanden.De(passieve)korreld-rukkendieontstaan∈diendekracht∈zui∂ijkericht∈gplaatsv∈dt,worden∈debereken∈gechterverwaarl∞sd.Dehorizonta≤kracht∈dezericht∈gwordt∈debereken∈gdusvol≤digop≥nomend∞rdewandwrijv∈gvandesteunpunts-diepwandenmetdeomlig≥ndegrond.Erisvanuit≥gaandatheteendiepwandbetreftzonderkerendefunctie.Debereken∈gisdaarom≥maaktopbasisvan≠utra≤korreldrukken.Weliserreken∈g≥houdenmeteenspa∩∈gsafnameten≥vol≥vandebenodigdeontgrav∈gv∞rdeondergrondsefietsenstall∈g.Aanbested∈gDeOpenbaarVervoerTerminalis∈twee∂enaanbesteedvaνittweeversχl≤ndeopdracht≥versenis≥bouwdd∞rtweeversχl≤ndeaa∩emers.Descheid∈gtussendebeide∂enli>aandezuidzijdevanhetNS-station.Hetn∞r∂ijkedeel,metalsopdracht≥verProRail,omvatdeverbredereizi≥rs-tu∩elendekapconstructieoverdeNS-sporen.Hetzui∂ijkedeel,metalsopdracht≥verdeGemeenteRoerdam,omvatdekapconstructieophetStationsp≤∈.Metnameomdegrensvlakkentussenbeide∂entebewaken,isbeslotenoverkoepe≤ndeenh∞fdconstructeuraantestel≤n.Dezerolis∈ditproject∈opdrachtvanProRail∈≥vd̲d∞rArcadis.Vanhetzui∂ijkestadse'deel van de OVT, het deel waarhet in dit artikel om gaat, is de uitwerking van het contract en dedirectievoering verzorgd door het Ingenieursbureau GemeenteRotterdam. De aanbesteding van dit zuidelijke deel heeft plaats-gevonden in december 2009, de aanbesteding van het noorde-lijke deel in juli van dat jaar.De grootschalige verbouwing van het metrostation is begin 2005in uitvoering gegaan. Het bestek van het metrostation is destijdseveneens in twee delen geknipt: de bouwput en de verbouwingvan het station zelf. Reden hiervoor was tijd te winnen in hetbouwproces.Het gevolg hiervan was dat de werkzaamheden aan de bouwputal waren begonnen, terwijl het ontwerp van het metrostation? en met name ook het ontwerp van de kapconstructie van deOVT ? nog in beweging was. Daardoor waren de krachten vanuitde kap van de OVT tijdens van het ontwerp van de bouwput vanhet metrostation nog zeer onzeker. Bovendien moest bij hetontwerp van de bouwput rekening worden gehouden met deuit te voeren ontgraving van de ondergrondse fietsenstallinggelegen aan de zuidzijde van het metrostation.3OVT Rotterdam ondersteund 12014 77antropogeenholoceenpleistoceenkedichemkleiveenkleiveenzandzandzandzandleemleem-0,4 m-4,0 m-16,7 m-34,0 m-5,0 m-7,5 m-24,5 m-30,2 m-31,1 m-37,3 mMetrostation CSkoppelbalksteunpuntsdiepwandendiepwandpaneel tbvbouwput metrostationnoordFHhoofdsteunpuntelasto-plastische veert.b.v. horizontaaldraagvermogen uitschuifweerstandenelastische veer t.b.v.verticaal draagvermogenmomentvaste verbinding4 Zijaanzicht steunpuntsdiepwand met constructieve modellering (blauw)5 Principe dubbellagerhoofdsteunpunt 1 bedragen de kopverplaatsingen van de diep-wand 18 mm in zuidelijke richting. Een dergelijke verplaatsingkan gemakkelijk worden gevolgd door de stalen kapconstruc-tie.Uitvoering diepwanden en koppelbalkenDe diepwandpanelen van de bouwput van het metrostation ende panelen van de steunpuntsdiepwanden zijn gerealiseerdbinnen het contract behorend bij de bouwput van het metrosta-tion. Het realiseren van de koppelbalken op de diepwandpane-len ter plaatse van de hoofdsteunpunten is uitgevoerd binnenhet contract behorend bij de verbouwing van het metrostation.De realisatie van de hoofdsteunpunten behoorde tot hetcontract voor de stalen kapconstructie.Bij de verbouwing van het metrostation is de bovenste, mindergoed verdichte en door bentoniet verontreinigde, laag van dediepwandpanelen gesloopt tot het niveau van onderzijde van dete realiseren koppelbalken. De verticale langswapening vanuitde diepwandpanelen is hierbij zo veel als mogelijk intactgelaten. Vanaf het sloopniveau is de wapening voor de koppel-balken aangebracht en zijn de koppelbalken gestort.Ten behoeve van de veel latere realisatie van de beide hoofd-steunpunten is in de bovenzijde van de koppelbalken ter plaatsevan de T-aansluiting van de diepwanden een krans opgenomenvan stekken met koppelbussen. Deze krans is opgebouwd uitdrie concentrische cirkels met een maximale diameter van 2 men met in totaal 54 stekken ?40 mm en 27 stekken ?32 mm,alle voorzien van koppelbussen met inwendige schroefdraad.genoemde passieve korreldrukken tegen de kopzijde van desteunpuntsdiepwanden.Vanuit de omhullende belastingscombinaties volgen maatge-vende belastingen ter grootte van 5500 kN in westelijke rich-ting op steunpunt 1, 3000 kN in zuidelijke richting op steun-punt 1 en een maatgevende verticale belasting van 14 500 kNop steunpunt 2. Het aandeel van de belastingsgevallen eigengewicht van de kapconstructie en rustende belasting bedragensamen circa 65% van de kracht in westelijke richting, 75% vande kracht in zuidelijke richting en 75% van de verticale kracht.Het resterende deel van de krachten komt hoofdzakelijk vanuitwindbelasting. De overallveiligheidsfactor ? in verband met deverhouding permanent/variabel op de horizontale belastingen? bedraagt daarmee circa 1,29.De vervormingen van de beide steunpuntsdiepwanden zijnbepaald met krachten volgend uit de omhullende van combina-ties in de bruikbaarheidsgrenstoestand. Voor het maatgevende45OVT Rotterdam ondersteund1201478+4,2dakplaatvoorzetwand-2,3bouwputdiepwandNAPcirca 6,5 mmetrostationsteunpuntsdiepwandkoppelbalkhoofdsteunpunt 1 (west)constructieve kernstalen cilindervarwapenings-krans-0,8hulpvloer6 Hoofdsteunpunt, koppelbalk en diepwanden7 Opbouw wapening hoofdsteunpunt 1 (west)8 Hoofdsteunpunt 2 (oost) gereed met definitieve kleurvan eerdere aannamen. De hoogte waarop de krachten op desteunpunten aangrijpen, nam echter bij beide hoofdsteunpun-ten af. Voor het qua horizontaalkracht maatgevende hoofd-steunpunt 1, werd als maximale horizontale oplegreactievanuit de kapconstructie een kracht van circa 5900 kNbepaald. Deze kracht grijpt aan op een hoogte van NAP +3,76m en heeft hiermee een arm van circa 4,5 m ten opzichte vanbovenzijde koppelbalk. Rekening houdend met de afmetingenvan de onderliggende constructie inclusief de wapenings-krans, is hoofdsteunpunt 1 voor de berekening beschouwd alseen uitkragende ronde kolom met een diameter van maxi-maal 2,72 m.De buitenvlakken van de hoofdsteunpunten 1 en 2 volgen delijnen en richtingen van de kap (foto 7 en 8). De vorm van dezeblokken is zo strak mogelijk gehouden door de hemelwateraf-voer van de kap door de hoofdsteunpunten te leiden. Het beto-noppervlak heeft een ruwe structuur gekregen door het toepas-sen van ongeschaafde planken als bekisting. Om de gewenstearchitectonische vorm te kunnen realiseren, zijn de blokkengewapend met een `huidwapening' van ?16-100 in twee rich-tingen.ScheurvormingOm de hoofdsteunpunten te kunnen storten, is een gewapendebetonnen hulpvloer ontworpen die is verbonden met dekoppelbalken. Deze hulpvloer is gedimensioneerd op de stort-belasting van de hoofdsteunpunten. In de hulpvloer zijn ankersopgenomen om de trekkrachten op te kunnen nemen dieDeze hoeveelheid toe te passen stekken met koppelbussen isdestijds gebaseerd op voorlopige uitgangspunten met betrek-king tot de krachtswerking.Ontwerp en uitvoering hoofdsteunpuntenDe hoofdsteunpunten 1 en 2 zijn vormgegeven als grotebetonnen blokken. De aansluiting vanuit de stalen kapcon-structie op de betonnen blokken is uitgevoerd door middelvan een dubbellager (fig. 5). De verticale krachten wordenopgenomen door een taatslager, de horizontale krachten dooreen radiaallager. De draaipunten van de beide lagers vallenhierbij samen. Door deze constructie is er geen overdrachtvan buigende momenten vanuit de stalen kap naar de hoofd-steunpunten. Het dubbellager is geplaatst in een stalen cilin-der die is ingestort in de hoofdsteunpunten. Omdat de vorm-geving van de hoofdsteunpunten nog niet was vastgelegd ophet moment dat de diepwanden ten behoeve van het metro-station in uitvoering werden genomen, is er destijds voor hetontwerp gekozen een constructieve kern toe te passen binnende betonblokken (fig. 6).Bij het opstellen van de definitieve berekening van dezeconstructieve kern, bleken de krachten vanuit de kapconstruc-tie door diverse aanpassingen te zijn toegenomen ten opzichte67OVT Rotterdam ondersteund 12014 79metrostation zouden leiden, is een aparte serie controlebereke-ningen gemaakt. Pas na het gereedkomen van het geraamte vande kapconstructie is de verbinding met de hoofdsteunpuntengerealiseerd. Hiertoe zijn de dubbellagers met as geplaatst in destalen cilinders opgenomen in de hoofdsteunpunten. Daarnazijn de liggers van de kapconstructie met gelaste passtukkenverbonden met de assen van de lagers en ten slotte is dekapconstructie door middel van vijzels afgelaten van de hulp-constructies.Tot slotDe beide betonnen hoofdsteunpunten op het Stationsplein inRotterdam vormen de constructieve koppeling tussen de stalenkapconstructie van de Openbaar Vervoer Terminal en deonderliggende diepwanden behorend bij het metrostation CS.Het ontwerp en de uitvoering van deze hoofdsteunpunten iseen langlopend proces geweest met be?nvloeding vanuit meer-dere (deel)projecten en inbreng vanuit diverse partijen. Inmid-dels zijn de hoofdsteunpunten afgewerkt in de door de architectgewenste kleur, zodat ook deze onderdelen gereed zijn voor deoffici?le opening van de Openbaar Vervoer Terminal. Deopening staat gepland voor maart 2014. ontstaan doordat de pasgestorte en nog vloeibare beton van dehoofdsteunpunten, een opwaartse kracht (verticale component)uitoefent op de schuin naar binnen staande bekistingsvlakken.De hoofdsteunpunten zijn uitgevoerd in een betonsterkteklasseC45/55.Hoofdsteunpunt 1 heeft een grondvlak van circa 6,5 ? 3,7 m2en een hoogte van maximaal 4,5 m. Hoofdsteunpunt 2 heefteen grondvlak van circa 8,0 ? 3,3 m2en een hoogte van maxi-maal 2,3 m. Ondanks deze forse afmetingen is er geen koelingtoegepast. Om ongewenste scheurvorming te minimaliseren, isin plaats van koeling gekozen voor een betonmengsel met eenlangzame sterkteontwikkeling. Hierbij bereikt het beton deeindsterkte na een periode van 90 dagen. Aanvullend is opbasis van een analyse van de temperatuurontwikkeling er voorgekozen om isolatie toe te passen.Na het ontkisten bleken de hoofdsteunpunten te zijn verhardzonder noemenswaardige scheurvorming. De kisten hebbenhierna nog geruime tijd om de hoofdsteunpunten gestaan omdeze te beschermen tegen beschadiging door het drukke bouw-verkeer.Oplegging kapconstructieOm de stalen kapconstructie te realiseren, is deze in eersteinstantie op hulpconstructies opgelegd. Dit had als gevolg dater vanuit de bouwfasen geen belastingen op de hoofdsteunpun-ten in rekening hoefden te worden gebracht. Een groot deel vandeze hulpconstructies moest worden geplaatst op het dak vanhet op dat moment nog in aanbouw zijnde metrostation. Hetmetrostation was hierbij bovendien tijdens de gehele verbou-wing gewoon in gebruik door reizigers. Om na te gaan of dekrachten vanuit deze hulpconstructies tot een acceptabelekrachtswerking in en vervorming van de onderdelen van het proJectgegevensOVT, zuidelijk deelopdrachtgever Gemeente Rotterdamuitwerking contract endirectievoering IngenieursbureauGemeente Rotterdamdetailengineering enuitvoering Iemants N.V.aanbesteding december 2009OVT, noordelijk deelopdrachtgever ProRailproject- en bouwmanagement ProRailengineering en uitvoering Mobiliseinde contractfase juli 2009Bouwput Metrostation CSopdrachtgever Gemeente Rotterdamengineering endirectievoering IngenieursbureauGemeente Rotterdamuitvoering CFEaanbesteding oktober 2004Verbouwing Metrostation CSopdrachtgever Gemeente Rotterdamengineering endirectievoering IngenieursbureauGemeente Rotterdamuitvoering Mobilisaanbesteding december 20058
Reacties