Rotterdam heeft een wereldprimeur: een outdoor surflocatie midden in de stad. Het project RiF010 is een surfpool in een ongebruikt deel van de Steigersgracht tussen de Koopgoot en de Markthal. Het was de winnende inbreng van het stadsinitiatief in 2014. Mede door de complexiteit midden in het centrum heeft de uitvoering even op zich laten wachten, maar de bouw nadert nu zijn einde. Voor de realisatie van het project zijn een aantal bijzondere bouwtechnieken toegepast.
Surfpool in hartje Rotterdam
Bijzondere bouwtechnieken voor Rotterdamse surfgracht RiF010
1 Blik in de bouwkuip van project RiF010 in Rotterdam, foto: Paul Poels Fotografie
1
6? CEMENT 3 2024
De surfpool wordt 130 m lang en
21 m breed en wordt gerealiseerd
in de bestaande Steigersgracht.
In de gracht wordt een bassin gecreëerd dat
de surfpool scheidt van de gracht zelf. Het
bassin loopt van een diepe zijde naar een
ondiepe zijde en eindigt in een strand. Aan
de andere zijde worden vanuit een golfkelder
golven tot 1,5 m opgewekt. In de surfpool
worden zogenoemde riffen aangelegd ten
behoeve van het breken van de golven, zodat
er kan worden gesurft. Deze riffen, met lo-
kaal steile hellingen, worden gevormd door
een profileringsvloer. Naast de pool en de
kelder omvat het project ook een onderkel -
derd paviljoen (fig. 2). Daarop wordt in dit
artikel niet ingegaan.
Monumentale kademuren
De Steigersgracht wordt omringd door mo-
numentale metselwerk kademuren. Deze
kades (gebouwd in 1942) zijn gefundeerd op
houten palen, waarvan de helft met een
schoorstand van maar liefst 3:1. De kademu -
ren en funderingspalen moeten tijdens de
bouw intact blijven en mogen geen deel uit-
maken van de definitieve constructie. Ook
de golven mogen geen direct effect hebben op de kades. Daarnaast is in de waterver-
gunning gesteld dat het waterpeil in de surf -
pool afzonderlijk regelbaar moet zijn ten be-
hoeve van compensatie van waterbuffering.
Er is dus een omhullende constructie nodig
om de surfpool af te schermen van de gracht
en kades. Voor een goede surfervaring is het van
belang om de maximale breedte binnen de
gracht te benutten. Bovendien is er, vanuit
architectonisch oogpunt, de wens om het te
doen lijken alsof de golven 'door de gracht
rollen' met een waterpeil gelijk aan het
grachtpeil (NAP -1,0 m). De constructie moet
dus onopvallend zijn. In het diepe deel van de surfpool
wordt een waterdiepte van 3 m gevraagd. Dit
resulteert in een ontgravingsdiepte tot circa
2 m onder de vloer van de metselwerk kades.
Naast bescherming van de kades spelen ook
het voorkomen van omgevingshinder en
bescherming van kastanjebomen op de kade
een belangrijke rol in de keuze van de toege-
paste bouwtechnieken.
Bouwkuip
Voor de 110 m lange bouwkuip zijn meerdere
mogelijke bouwmethodieken afgewogen
PROJECTGEGEVENS
project RiF010
opdrachtgever
Stichting RiF010 contractvorm D&B
architect
Morfis Architecture & Urbanism
hoofdaannemer Mobilis
constructeur Mobilis, WSP
ontwerp surfpool Surfloch
installaties (incl. golfinstallatie) Hellebrekers
leverancier(s) Bekaert,
Dyckerhoff Basal opleverdatum juli 2024
Rotterdam heeft een wereldprimeur: een outdoor surflocatie
midden in de stad. Het project RiF010 is een surfpool in een ongebruikt deel van de Steigersgracht tussen de Koopgoot
en de Markthal. Het was de winnende inbreng van het
stadsinitiatief in 2014. Mede door de complexiteit midden in het centrum heeft de uitvoering even op zich laten wachten,
maar de bouw nadert nu zijn einde. Voor de realisatie van het project zijn een aantal bijzondere bouwtechnieken toegepast.
CEMENT 3 2024 ?7
in relatie tot de gestelde randvoorwaarden.
Beschouwd zijn onder meer toepassing van
prefab L-wanden, een afzinkkelder en een
gesloten U-bak met stalen damwanden. Die
laatste bleek de enige beheersbare bouw -
techniek. De grootste uitdaging in het verdere
bouwkuipontwerp lag in het verwezenlijken
van de benodigde ontgravingsdiepte om de
constructie veilig te kunnen maken. Uitvoe-
ring in een 'droge bouwkuip' zou door het
benodigde grondwerk en bemaling leiden
tot onacceptabele vervorming van kades en
achterliggende constructies. Toepassing van
een voorgespannen stempelraam bleek
daarbij niet voldoende. Voor beheersing van
de vervorming zouden de damwandplanken
tot in de stabiele zandlaag vanaf NAP -16 m
moeten reiken. Er zou dan echter een raak -
vlak met houten schoorpalen van de kade-
muren ontstaan. De damwanden zouden
daarom verder van de kade en onder grotere
schoorstand moeten worden aangebracht,
resulterend in een aanzienlijke versmalling
van de surfpool. Doordat de damwand niet
meer kan worden getrokken na de bouw, is
dit ook geen kostenefficiënte en duurzame
oplossing. Ondanks de beperkte ontgravingsdiepte is
gekozen voor een 'natte bouwkuip' met be-
hulp van onderwaterbeton, gefundeerd op
LEKA-palen. De vervorming van de dam -
wanden tijdens het nat ontgraven wordt be-
heerst door de waterstand in de bouwkuip
tijdelijk te verhogen (eerste bouwfase in
fig. 3). Het opzetten van water met slechts
0,5 m bleek rekenkundig voldoende om te
kunnen garanderen dat de damwanden (en
daarmee ook de kades) niet naar binnen
zouden vervormen. Als gevolg van het opzet-
ten van water drukken de damwanden tijde-
lijk naar buiten. Een lichte afstempeling
tussen de bovenzijde van de damwanden en
de kades was voldoende om de damwanden
te steunen. Na de stort en het uitharden van
de onderwaterbetonvloer fungeert deze als
stempelconstructie. Tijdens het leegpompen
en de ruwbouwfase houdt deze de damwan -
den en achterliggende grond met palen op
hun plek. De stabiliteit van de kades en hou -
ten palen is daarmee in alle fasen gewaar-
borgd.
2 3D-weergave RiF010 met omgeving en benaming bouwdelen
IR. RUUD
ARKESTEIJN
Specialist Ondergronds Bouwen
Mobilis TBI & TU/e
IR. FROUWKO WISMAN
Constructeur Mobilis TBI
1)
1) Frouwko Wisman werkt
sinds april 2024 bij Deloitte
auteurs
2
Koopgoot
Rif 1
Rif 2
Markthal
Surfpool
Paviljoen
Golfkelder
Wezenbrug
Vlasmarktbrug
Strand
8? CEMENT 3 2024
Oorspronkelijke situatieRuwbouw Nat ontgraven
Eindsituatie
3 Bouwfasering in vier stappen op basis van doorsnede in diepe deel surfpool
3c
3a 3b
3d
CEMENT 3 2024 ?9
Door deze uitgekiende bouwkuipfasering
kon worden volstaan met een zeer slank
damwandprofiel (ZZ12-700) met een dam -
wandlengte van slechts 8 m. Vanwege deze
korte damwandlengte, en door een beperking
van de schoorstand van de damwanden, kon
de breedte van de surfpool worden geopti -
maliseerd (fig. 3).
Profileringsvloer
De vorm van de surfpool (ontworpen door
Surfloch) is doorslaggevend in het creëren
van de juiste golf. De riffen hebben hierdoor
een variabele benodigde diepte (fig. 4) met
lokaal steile hellingen. Deze hellingen en
vorm zijn, binnen de gestelde toleranties,
niet realiseerbaar met onderwaterbeton. Om
de benodigde vorm van de riffen te krijgen
wordt daarom, in den droge, een profilerings
-
vloer aangebracht. Deze profileringsvloer
ligt in het diepe en vlakke deel direct op de
onderwaterbetonvloer. Bij de riffen ligt deze
op een uitvullaag van zand. De profilerings
-
vloer maakt geen deel uit van de hoofddraag -
constructie. Wel moet deze gronddicht en
erosiebestendig zijn. Uiteindelijk is ervoor
gekozen om de profileringsvloer uit te voeren
met een gewapende betonvloer. Om trek-
spanningen ten gevolge van krimp en inter -
actie met de betonwanden te beperken, is
deze rondom gedilateerd.
Opwekken van golven in golfkelder
De lopende golf wordt gegenereerd in de
golfkelder (fig. 5). Deze bestaat bouwkundig
uit een installatieruimte en acht golfslag-
kamers. De installatieruimte is een droge
technische ruimte waarin de blowers staan opgesteld. Tussen deze installatieruimte en
de surfpool bevinden zich de gecomparti -
menteerde golfslagkamers. Deze kamers
hebben een luchtdoorvoer naar de blowers,
die lucht af-/aanvoeren in de golfslagkamers.
Hierdoor kan zowel onder- als overdruk
worden gegenereerd. Gevolg hiervan is dat
het waterpeil in de golfslagkamers zal stij-
gen of dalen. Het ontstaan van één golf, kent
meerdere fasen in de golfslagkamer:
Fase 0. Rust, waterstand NAP -1 m, atmos-
ferische druk
Fase 1. Water opzetten, onderdruk maxi -
maal 15 kPa, waterstand stijgt tot NAP +0,44 m
Fase 2. Water neerduwen, overdruk maxi-
maal 7,2 kPa, waterstand daalt tot NAP -1,25 m
De vorm van de bullnose en de drempel aan
de voorzijde van de golfkelder zorgen ervoor
dat de gewenste golfhoogte ontstaat en dat
de golf zich horizontaal gaat verplaatsen. De golf wordt beschreven met een
zogenoemd cnoïdale golffunctie (fig. 6). De
golven worden met een minimale tussentijd
van 7,5 seconden gegenereerd (meer over de
golven staat in het kader 'Vloeistofdynamica
oppervlaktegolven'). De maatgevende belastingsituatie in
de golfslagkamers doet zich voor tijdens de
afwisseling van fasen. Bij minimale water-
stand ontstaat de maximale onderdruk en
vice versa. Het dak van de golfslagkamers
heeft mede daarom een dikte van 300 mm.
Het eigen gewicht van dit dak zorgt voor
voortdurende normaaldruk in de wanden
van de golfslagkamer. Daarnaast zorgt deze
massa voor demping van het geluid dat
door de blowers wordt gegenereerd. Door de
4
4 Langsdoorsnede surfpool
VLOEISTOFDYNAMICA
OPPERVLAKTEGOLVEN
De voortplantingssnelheid van de golf
is afhankelijk van de diepte van het
bad. De golfsnelheid (voor ondiepe
golven) wordt hierbij beschreven door:
= ?
gd
waarin:
v = voortplantingsnelheid golf [m/s]
g = zwaartekrachtsversnelling [m/s²]
d = waterdiepte [m]
In deze relatie is zichtbaar dat de
voortplantingssnelheid terugloopt
naarmate de waterdiepte afneemt. De
golflengte wordt daarmee ook korter
en de golf wordt hoger (shoaling).
Tegelijkertijd neemt de golfsteilheid en
de orbitale snelheid van de water-
deeltjes toe. Op een gegeven moment
wordt de orbitale snelheid zo groot
ten opzichte van de voortplantings-
snelheid dat de waterdeeltjes 'uit de
golf' treden. Dat wordt het breken van
de golf genoemd [1].
10? CEMENT 3 2024
5
5 Doorsnede golfkelder
6 Vorm golf als gegenereerd door golfgenerator (cnoïdale functie met golfpiek en golfdal)
Een gesloten
U-bak met
onderwater-
beton en stalen
damwanden
bleek de enige
beheersbare
bouwtechniek
voor de bouw-
kuip
compartimentering ontstaat een brede regel -
mogelijkheid om de gewenste golf te kunnen
opwekken. Er wordt rekening gehouden met
belastingsituaties waarin aanliggende com -
partimenten in verschillende fasen zijn. De golven lopen parallel aan de wand.
De belastingen werken zowel op de vloer als
op de wanden. Verderop is beschreven hoe deze golfbelasting is gemodelleerd in het
constructieve rekenmodel.
Onderwaterbeton
Zoals eerder toegelicht is de toepassing van
onderwaterbeton primair voortgekomen uit
de stempelfunctie ten behoeve van een sta -
biele bouwkuip met korte damwanden
6
CEMENT 3 2024 ?11
en een maximale breedte. De opwaartse
druk (waterdruk en/of opbarstdruk) is be-
perkt; een slanke vloer van slechts 750 mm
bleek hierdoor voldoende. Voor een kelder-
vloer in combinatie met onderwaterbeton
zijn er in de basis drie principes die kunnen
worden toegepast (zie [2] en [3] voor meer
achtergrondinformatie). De randvoorwaar-
den en afwegingen per bouwdeel hebben bij
RiF010 geleid tot de keuze voor een combi -
natie van deze drie principes.
Traditionele bouwwijze: een tijdelijke
(vaak ongewapende) OWB-vloer met daar-
boven een traditioneel gewapende vloer als
definitieve constructie.
Bij RiF010 is dit toegepast onder het pavil -
joen. Vanwege de beperkte afmetingen en
bovenbelasting is de meerwaarde van een
definitieve functie van het OWB beperkt.
Geïntegreerde vloer: een staalvezelver-
sterkte OWB-vloer (SVOWB) voor de bouw -
fase die ten behoeve van de eindfase wordt
gekoppeld met een op te storten vloer; deze
twee vloerdelen werken samen. Dit principe
is eerder toegepast bij onder meer Onder-
doorgang Zevenaar, Albert Cuypgarage,
Droogdok Royal van Lent en Singelgrachtga -
rage-Marnix [4].
Bij RiF010 is dit principe toegepast in de
pompkelder, golfslagkamers en in het diepste
deel van de surfpool. De keuze komt voort uit
het beperken van de maximale ontgravings
-
diepte in combinatie met waterdichtheidsei -
sen en bijzondere (dynamische) belastingen
vanuit de bovenbouw en golfslagkamers.
Definitieve SVOWB-vloer: SVOWB-vloer
die zowel in de bouwfase als in de eindfase de constructieve vloer vormt. Dit is nog niet
eerder toegepast (wel met traditionele wape-
ning, bijvoorbeeld in de Rottemerentunnel).
Vooruitlopend op de beoogde CROW-CUR
Aanbeveling (zie kader) is dit vloerprincipe
binnen RiF010 toegepast in het merendeel
van de surfpool. Dit was mogelijk doordat
hier geen waterdichtheidseis geldt voor de
gebruiksfase. De profileringsvloer en dam -
wanden hebben geen constructieve functie.
De hoofddraagconstructie wordt in de eind -
fase gevormd door een op palen gefundeerde
'U-bak', bestaande uit de SVOWB-vloer en
betonwanden.
In figuur 7 staat een schematische weergave
van de vloerprincipes voor RiF010. De weer-
gave voor de surfpool betreft vooral het on -
diepe deel. In het diepe deel is een strook
van circa 4 m (tot over de randpalenrij) ge-
integreerd uitgevoerd, om te voorkomen dat
een randkorf nodig was die onder water zou
moeten worden geplaatst (fig. 9).
Uitwerking SVOWB-vloer
De voornaamste uitdaging binnen het ont-
werp van de definitieve SVOWB-vloer lag in
het beheersen van het risico op doorgaande
krimpscheurvorming en de toetsing op
vermoeiing ten gevolge van de dynamische
golfbelasting. Hierbij is gebruikgemaakt van
de conceptuele ontwerpaanpak vanuit de
eerder genoemde CROW-commissie. Naast het beperken van bouwtijd en
-kosten heeft de definitieve SVOWB-vloer
geresulteerd in een duurzamer ontwerp. Uit
[3] valt af te leiden dat de milieu-impact van
7 Schematische weergave van de drie verschillende vloerprincipes voor RiF010
CROW-COMMISSIE
'DEFINITIEVE SVOWB-
VLOEREN'
Sinds 2020 wordt toepassing van
staalvezelversterkt onderwater-
beton als permanente vloercon-
structie onderzocht binnen de
CROW-commissie 'Definitieve
SVOWB-vloeren'. De commissie
vloeit voort uit de CUR-commissie
die de herziene CUR77 [6] heeft
gepubliceerd in 2014. Een haal-
baarheidsstudie, toen nog vanuit
SBRCURnet, is in 2016 positief
afgerond met speciale aandacht
voor krimp en waterdichtheid. Om
die risicofactoren te beheersen,
en tegelijkertijd een alternatief te
bieden voor bewerkelijke traditio-
neel gewapende OWB-vloeren,
ligt de focus op gebruik van staal-
vezelbeton. De werkzaamheden
bevinden zich inmiddels in de
afrondende fase. De commissie
hoopt in de loop van 2025 een
ontwerprichtlijn te publiceren.
Paviljoen
Traditionele bouwwijze met OWB
Golfkelder
Geïntegreerde keldervloer
Surfpool
Definitieve SVOWB-vloer
7
12? CEMENT 3 2024
een 750 mm dikke SVOWB-vloer lager is dan
de impact van een gewapende keldervloer
van 400 mm zonder onderwaterbeton (in een
'droge bouwkuip'). Voor RiF010 geldt boven -
dien het gunstige effect op de dimensionering
van damwanden en palen.
Scheurvorming? Ondanks de bouwkuiplengte
van 110 m werd het risico op krimpscheur-
vorming op voorhand acceptabel geacht. Dit
komt door de volgende aspecten:
Vergelijkbare langwerpige bouwkuipen met
SVOWB-vloeren hebben geen doorgaande
krimpscheurvorming laten zien.
Er worden buigslappe palen (LEKA-palen
met buisdiameter Ø168-10 mm) en zeer korte
damwanden toegepast. In combinatie met
slappe holocene grondlagen zorgt dit voor
een beperkte verhinderingsgraad van de
vloeren.
De relatief dunne vloer met lagesterktebe-
ton (C20/25 voor de bouwfase) in combinatie
met 30 kg/m³ 4D-staalvezels. Dit maakt een
krimparm betonmengsel mogelijk met mini -
male hydratatiewarmte en (buig)taai scheur-
gedrag.
Het opzetten van water in de natte bouw -
kuipfase zorgt voor extra stempeldruk in
8
9
8 SCIA-model inclusief modellering van lopende golfbelasting (in figuur met golfpiek ter hoogte van rif 1)
9 Principe vloer-wandkoppeling diepe deel surfpool
De maatgevende
belastingsituatie
in de golfslag-
kamers doet
zich voor tijdens
de afwisseling
van fasen
CEMENT 3 2024 ?13
de vloer vanuit de damwanden tijdens en na
het leegpompen. Door vroegtijdig te starten
met leegpompen zal de stempeldruk al tij-
dens het afkoelen en krimpen van de vloer
worden gegenereerd.
Er geldt geen waterdichtheidseis voor de
surfpool. Bovendien zouden doorgaande
krimpscheuren beperkt watervoerend zijn
in verband met de waterremmende kleilagen
onder de vloer. Hierdoor is het na-injecteren
van scheuren goed mogelijk.
Door de extra verhindering vanuit de aan -
sluiting met de bouwkuip voor het paviljoen,
die in een eerder stadium werd droogge-
pompt, werd een lokale piek in trekspanning
verwacht. Uit het SCIA-rekenmodel voor de
eindfase kwam lokaal een trekbelasting in
de SVOWB-vloer naar voren ten gevolge van
ongelijkmatige neerwaartse belasting (uit de
aanvulling onder de profileringsvloer en
golfbelasting) en de schoorstand van de
randpalen. Als risicobeheersmaatregel zijn
langs de randpalen lokaal extra wapenings-
staven (3xØ16 mm) onderwater aangebracht
in de betreffende zones.
Belasting golven? De golfhoogte van maxi -
maal 1,5 m in het diepe deel van de surfpool
resulteert in een belastingvariatie van circa
15 kN/m². Voor de gebruiksfase is op basis
van de golffrequentie en maximale openings-
uren over 50 jaar een aantal lastwisselingen
N = 83 x 10? afgeleid. Voor de stalen buispalen en de beton -
nen wandaansluitingen is vermoeiing ge-
toetst conform de vigerende staal- en beton -
normen. Voor de SVOWB-vloer is dit niet
eenduidig vastgelegd. Voor staalvezelbeton
zijn namelijk beperkte onderzoeksgegevens
bekend met betrekking tot vermoeiing. Dit
volgt ook uit een literatuurstudie vanuit de
eerder genoemde CROW-commissie [5]. Voor dwarskracht en pons is de toet-
sing in het ontwerp afgeleid uit paragraaf
8.6.3. van NEN-EN 1992-1-1 in combinatie
met doorsnedecapaciteiten voor ongewa -
pend beton (conform hoofdstuk 12 van NEN-
EN 1992-1-1). Zelfs met deze conservatieve
benadering, waarin de staalvezels worden
verwaarloosd, voldoet de vloer voor een
toets op basis van de minimale vloerdikte (h
min) conform CUR-Aanbeveling 77 [6].
Belangrijk hierbij is dat er in de meest kriti -
sche doorsnedes geen tekenwisseling op-
treedt; in de gebruiksfase blijven de palen
bijvoorbeeld op druk belast in de bruikbaar-
heidsgrenstoestand. Voor de toetsing van vermoeiing op
buiging in de vloer is de bijdrage van staal -
vezels logischerwijs wel nodig gezien het
brosse buigingsgedrag van een ongewapen -
de vloer. De momentcapaciteit is bepaald
conform CUR-Aanbeveling 111 (over bedrijfs-
vloeren op palen [7]). In de meest kritische
zones volgt op buiging een kleine tekenwis-
seling in het SCIA-model ten gevolge van de
variabele belastingen. Vanuit literatuur van
Singh & Kaushik [8], met extrapolatie van de
S-N-curve voor een faalkans P
f = 0,05 tot
log(N) = 7,92, is een reductiefactor van 0,5
afgeleid voor de momentcapaciteit. Ter ver-
gelijking: een vergelijkbare reductiefactor 0,5
volgt uit extrapolatie van de S-N-curve voor
ongewapend beton zonder tekenwisseling.
Toets vermoeiing op buiging in SVOWB-
vloer:
Maximaal optredend moment (BGT):
M
Ek,max = 80 [kNm/m']
Momentcapaciteit (BGT):
M
R,FAT = M R,k ? 0,5 = 238 [kNm/m'] ? 0,5
= 119 [kNm/m']
Unity check:
M
R,FAT / M Ek,max = 0,67 [-] ? voldoet
Een golfslagbad in de gracht
De surfpool is ontworpen met een waterpeil
gelijk aan het grachtpeil (NAP -1,0 m). In rust
is er dus geen netto waterdrukverschil tussen
de binnen- en buitenzijde van de U-bak (zie
ook kader 'Partiële factoren in relatie tot
Archimedes'). De golfbelastingen in de ge-
bruikssituatie vormen hiermee een belang -
rijk aandeel van de belasting op de SVOWB-
vloer en wanden van de surfpool.
De wanden en vloer van de surfpool
ondervinden bij het passeren van de golf een
toename van de waterdruk (t.p.v. de golfpiek)
gevolgd door een beperkte afname (t.p.v. het
golfdal). De belastingvariatie is gebaseerd op
het in figuur 6 beschreven golfprofiel en is
als lopende, statische belasting in SCIA Engi
-
neer geschematiseerd (zie voorbeeld in fig. 8).
PARTIËLE FACTOREN IN
RELATIE TOT ARCHIMEDES
Binnen het ontwerpproces van
RiF010 zijn sterke vermoedens ont -
staan over overmatige veiligheid
vanuit partiële factoren ten aan-
zien van met name de bepaling
van neerwaartse drukbelasting.
Naar aanleiding hiervan is het
Cement-artikel 'Partiële factoren in
relatie tot de wet van Archimedes'
gepubliceerd, in de rubriek Norm-
besef, met een toelichting en een
simpel rekenvoorbeeld. Doel van
het stuk is het starten van een
brede discussie ten behoeve van
eventuele aanpassing van huidige
rekenregels en/of de gangbare
ontwerpmethodiek binnen onder-
grondse bouwwerken.
AANVULLENDE INFORMATIE
BIJ ARTIKEL
Het project RiF010:
Animatie RiF010:
Video plaatsen golfinstallatie :
14? CEMENT 3 2024
Hydrodynamische effecten (uit bijvoorbeeld
tijdsduur en waterstromingen) zijn verwaar
-
loosd. De golfbelasting brengt palen wisselend
op trek en druk en variërende buigende mo
-
menten, met lokaal ook axiale trekkrachten,
in de vloer en betonwanden.
Kritisch in het ontwerp bleken de buigende
momenten in de wand-vloerkoppeling. Al
snel werd duidelijk dat de betonwanden tot
in de kassen moesten worden doorgestort
(als verloren bekisting). Uitgaande van een
definitieve SVOWB-vloer voor de gehele
surfpool zijn er verschillende opties voor dit
aansluitdetail beschouwd. Bijvoorbeeld een
krachtsoverdracht via een (met opgelaste
haarspelden of stiftdeuvels) gekoppelde
damwand en/of het inboren van stekken in
de SVOWB-vloer (na leegpompen). In het
ondiepe deel kon worden volstaan met enkel
het inboren van stekken in de SVOWB (zie
schets in fig. 7), maar deze optie bleek voor het diepe rif niet haalbaar. Het vooraf afzin
-
ken en instorten van een wapeningskorf in
de randzone van de SVOWB-vloer was wel
mogelijk, maar die was uitvoeringstechnisch
niet gewenst. Voor het diepe rif is uiteinde-
lijk een wand-vloerkoppeling ontworpen
met een geïntegreerde randzone (over circa
4,0 m) inclusief ingeboorde stekken (fig. 9).
Voor het diepe rif is bovendien een beschou -
wing in Plaxis gemaakt van het horizontaal
steunende effect van de bimsvulling tussen
de damwanden en de kade. De bims (licht-
gewicht vulkanisch puimsteengruis) blijkt
door de opsluiting als bedding te fungeren
bij uitbuiging van de wand.
Van ontwerp naar realisatie
Tijdens de werkvoorbereiding en de realisa -
tiefase was er speciale aandacht voor het
raakvlak met de kastanjebomen en kades,
omgevingsmanagement, bouwfasering, tole-
rantiebeheer en bouwkuipmonitoring. De
omgevingsbeïnvloeding bleek beperkt met
metingen ruim binnen de gestelde vervor-
mings- en trillingseisen. De (SV)OWB-vloe-
ren lieten na de stort een temperatuurpiek
zien van circa 30 °C en presteren goed in
de bouwkuipfase; van doorgaande krimp-
scheurvorming of overmatige lekkage is
geen sprake.
In aanloop naar de oplevering worden zes
weken uitgetrokken voor het testen van de
golfinstallaties en eventuele finetuning van
de optimale golf. De feestelijke opening is
gepland op 6 en 7 juli met een internationaal
surftoernooi tijdens de Rotterdam open.
Leerzaam
In een dergelijk project vraagt de unieke
projectscope in een binnenstedelijke omge-
ving om maatwerk met bijzondere bouw -
technieken. Het bouwteamverband is daarin
stimulerend om tot een optimale voorziening
voor surfers te komen zonder de belangen
en risico's van met name omgeving uit het
oog te verliezen. Onder andere een door-
dacht bouwkuipontwerp en toepassing van
definitief onderwaterbeton hebben dit mo-
gelijk gemaakt. Hierbij zijn tegelijk de kosten,
tijd, risico's en milieu-impact vanuit de bouw
geminimaliseerd.
LITERATUUR
1?Nortier, I.W., Koning, P. de,
Toegepaste vloeistofmechanica:
hydraulica voor waterbouwkundigen.
Noordhoff, 1998, 7de druk.
2?Arkesteijn, R., Definitieve
onderwaterbetonvloeren met
staalvezels. Geotechniek nr. 5 2016, p.46.
3?Arkesteijn, R., Duurzaamheid van
onderop. Vloer Technisch Magazine nr. 1
2018, p. 7-9.
4?Poels, A., Ros, J., Laagland, A.,
Ontwerp Singelgrachtgarage - Marnix.
Cement 2022/7, p.18-27.
5?Haalbaarheidsstudie Definitieve
onderwaterbetonvloeren, SBRCURnet,
2016.
6?CUR 077:2014 ? Rekenregels voor
ongewapende
onderwaterbetonvloeren.
7?CUR 111:2018 - Staalvezelbeton
bedrijfsvloeren op palen ?
Dimensionering en uitvoering.
8?Singh, S.P., Kaushik, S.K., Flexural
Fatigue Life Distributions and Failure
Probability of Steel Fibrous Concrete.
ACI Materials Journal Volume 97, Issue
Number 6, 2001.
10 Ruwbouwfase tijdens inhijsen blowers in golfkelder, foto: Paul Poels Fotografie
De voornaamste
uitdaging voor
de SVOWB-
vloer lag in het
beheersen van
het risico op
krimpscheur-
vorming en de
toetsing op
vermoeiing
10
CEMENT 3 2024 ?15
In het kort
- De surfpool wordt 130 m lang en 21 m breed en wordt gerealiseerd in de bestaande Steigersgracht
- Voor een goede surfervaring is het van belang om de maximale breedte binnen de gracht te benutten
- Behoud en schadebeheersing van bestaande metselwerkkades vragen om een natte bouwwijze waarbij het water tijdelijk wordt opgezet
- Een gesloten U-bak met onderwaterbeton en stalen damwanden bleek de enige beheersbare bouwtechniek voor de bouwkuip
- De lopende golf wordt gegenereerd vanuit een stijgend en dalend waterpeil door onder- en overdruk in de golfslagkamers
- De maatgevende belastingsituatie in de golfslagkamers doet zich voor tijdens de afwisseling van fasen
- Voor de onderwaterbetonvloer zijn drie principes gecombineerd: een traditionele bouwwijze, een geïntegreerde staalvezelversterkte vloer en een definitieve onderwaterbetonvloer
- De voornaamste uitdaging voor de SVOWB-vloer lag in het beheersen van het risico op krimpscheurvorming en de toetsing op vermoeiing
- Voor de SVOWB-vloer is gebruikgemaakt van de conceptuele ontwerpaanpak vanuit ‘CROW-commissie Definitieve onderwaterbetonvloeren’
- Kritisch in het ontwerp zijn de buigende momenten in de wand-vloerkoppeling
Foto 1. Blik in de bouwkuip van project RiF010 in Rotterdam, foto: Paul Poels Fotografie
Projectgegevens
Project: RiF010
Opdrachtgever: Stichting RiF010
Contractvorm: D&B
Architect: Morfis Architecture & Urbanism
Hoofdaannemer: Mobilis
Constructeur: Mobilis, WSP
Ontwerp surfpool: Surf Loch
Installaties (incl. golfinstallatie): Hellebrekers
Leverancier(s): Bekaert, Dyckerhoff Basal
Opleverdatum: juli 2024
De surfpool wordt 130 m lang en 21 m breed en wordt gerealiseerd in de bestaande Steigersgracht. In de gracht wordt een bassin gecreëerd dat de surfpool scheidt van de gracht zelf. Het bassin loopt van een diepe zijde naar een ondiepe zijde en eindigt in een strand. Aan de andere zijde worden vanuit een golfkelder golven tot 1,5 m opgewekt. In de surfpool worden zogenoemde riffen aangelegd ten behoeve van het breken van de golven, zodat er kan worden gesurft. Deze riffen, met lokaal steile hellingen, worden gevormd door een profileringsvloer. Naast de pool en de kelder omvat het project ook een onderkelderd paviljoen (fig. 2). Daarop wordt in dit artikel niet ingegaan.
Figuur 2. 3D-weergave RiF010 met omgeving en benaming bouwdelen
Monumentale kademuren
De Steigersgracht wordt omringd door monumentale metselwerk kademuren. Deze kades (gebouwd in 1942) zijn gefundeerd op houten palen, waarvan de helft met een schoorstand van maar liefst 3:1. De kademuren en funderingspalen moeten tijdens de bouw intact blijven en mogen geen deel uitmaken van de definitieve constructie. Ook de golven mogen geen direct effect hebben op de kades. Daarnaast is in de watervergunning gesteld dat het waterpeil in de surfpool afzonderlijk regelbaar moet zijn ten behoeve van compensatie van waterbuffering. Er is dus een omhullende constructie nodig om de surfpool af te schermen van de gracht en kades.
Voor een goede surfervaring is het van belang om de maximale breedte binnen de gracht te benutten. Bovendien is er, vanuit architectonisch oogpunt, de wens om het te doen lijken alsof de golven ‘door de gracht rollen’ met een waterpeil gelijk aan het grachtpeil (NAP -1,0 m). De constructie moet dus onopvallend zijn.
In het diepe deel van de surfpool wordt een waterdiepte van 3 m gevraagd. Dit resulteert in een ontgravingsdiepte tot circa 2 m onder de vloer van de metselwerk kades. Naast bescherming van de kades spelen ook het voorkomen van omgevingshinder en bescherming van kastanjebomen op de kade een belangrijke rol in de keuze van de toegepaste bouwtechnieken.
Figuur 3. Bouwfasering in vier stappen op basis van doorsnede in diepe deel surfpool
Een gesloten U-bak met onderwaterbeton en stalen damwanden bleek de enige beheersbare bouwtechniek voor de bouwkuip
Bouwkuip
Voor de 110 m lange bouwkuip zijn meerdere mogelijke bouwmethodieken afgewogen in relatie tot de gestelde randvoorwaarden. Beschouwd zijn onder meer toepassing van prefab L-wanden, een afzinkkelder en een gesloten U-bak met stalen damwanden. Die laatste bleek de enige beheersbare bouwtechniek.
De grootste uitdaging in het verdere bouwkuipontwerp lag in het verwezenlijken van de benodigde ontgravingsdiepte om de constructie veilig te kunnen maken. Uitvoering in een ‘droge bouwkuip’ zou door het benodigde grondwerk en bemaling leiden tot onacceptabele vervorming van kades en achterliggende constructies. Toepassing van een voorgespannen stempelraam bleek daarbij niet voldoende. Voor beheersing van de vervorming zouden de damwandplanken tot in de stabiele zandlaag vanaf NAP -16 m moeten reiken. Er zou dan echter een raakvlak met houten schoorpalen van de kademuren ontstaan. De damwanden zouden daarom verder van de kade en onder grotere schoorstand moeten worden aangebracht, resulterend in een aanzienlijke versmalling van de surfpool. Doordat de damwand niet meer kan worden getrokken na de bouw, is dit ook geen kostenefficiënte en duurzame oplossing.
Ondanks de beperkte ontgravingsdiepte is gekozen voor een ‘natte bouwkuip’ met behulp van onderwaterbeton, gefundeerd op LEKA-palen. De vervorming van de damwanden tijdens het nat ontgraven wordt beheerst door de waterstand in de bouwkuip tijdelijk te verhogen (eerste bouwfase in fig. 3). Het opzetten van water met slechts 0,5 m bleek rekenkundig voldoende om te kunnen garanderen dat de damwanden (en daarmee ook de kades) niet naar binnen zouden vervormen. Als gevolg van het opzetten van water drukken de damwanden tijdelijk naar buiten. Een lichte afstempeling tussen de bovenzijde van de damwanden en de kades was voldoende om de damwanden te steunen. Na de stort en het uitharden van de onderwaterbetonvloer fungeert deze als stempelconstructie. Tijdens het leegpompen en de ruwbouwfase houdt deze de damwanden en achterliggende grond met palen op hun plek. De stabiliteit van de kades en houten palen is daarmee in alle fasen gewaarborgd.
Door deze uitgekiende bouwkuipfasering kon worden volstaan met een zeer slank damwandprofiel (ZZ12-700) met een damwandlengte van slechts 8 m. Vanwege deze korte damwandlengte, en door een beperking van de schoorstand van de damwanden, kon de breedte van de surfpool worden geoptimaliseerd (fig. 3).
Profileringsvloer
De vorm van de surfpool (ontworpen door Surfloch) is doorslaggevend in het creëren van de juiste golf. De riffen hebben hierdoor een variabele benodigde diepte (fig. 4) met lokaal steile hellingen. Deze hellingen en vorm zijn, binnen de gestelde toleranties, niet realiseerbaar met onderwaterbeton. Om de benodigde vorm van de riffen te krijgen wordt daarom, in den droge, een profileringsvloer aangebracht. Deze profileringsvloer ligt in het diepe en vlakke deel direct op de onderwaterbetonvloer. Bij de riffen ligt deze op een uitvullaag van zand. De profileringsvloer maakt geen deel uit van de hoofddraagconstructie. Wel moet deze gronddicht en erosiebestendig zijn. Uiteindelijk is ervoor gekozen om de profileringsvloer uit te voeren met een gewapende betonvloer. Om trekspanningen ten gevolge van krimp en interactie met de betonwanden te beperken, is deze rondom gedilateerd.
Figuur 4. Langsdoorsnede surfpool
Opwekken van golven in golfkelder
De lopende golf wordt gegenereerd in de golfkelder (fig. 5). Deze bestaat bouwkundig uit een installatieruimte en acht golfslagkamers. De installatieruimte is een droge technische ruimte waarin de blowers staan opgesteld. Tussen deze installatieruimte en de surfpool bevinden zich de gecompartimenteerde golfslagkamers. Deze kamers hebben een luchtdoorvoer naar de blowers, die lucht af-/aanvoeren in de golfslagkamers. Hierdoor kan zowel onder- als overdruk worden gegenereerd. Gevolg hiervan is dat het waterpeil in de golfslagkamers zal stijgen of dalen. Het ontstaan van één golf, kent meerdere fasen in de golfslagkamer:
- Fase 0. Rust, waterstand NAP -1 m, atmosferische druk
- Fase 1. Water opzetten, onderdruk maximaal 15 kPa, waterstand stijgt tot NAP +0,44 m
- Fase 2. Water neerduwen, overdruk maximaal 7,2 kPa, waterstand daalt tot NAP -1,25 m
Figuur 5. Doorsnede golfkelder
De vorm van de bullnose en de drempel aan de voorzijde van de golfkelder zorgen ervoor dat de gewenste golfhoogte ontstaat en dat de golf zich horizontaal gaat verplaatsen.
De golf wordt beschreven met een zogenoemd cnoïdale golffunctie (fig. 6). De golven worden met een minimale tussentijd van 7,5 seconden gegenereerd (meer over de golven staat in het kader ‘Vloeistofdynamica oppervlaktegolven’).
De maatgevende belastingsituatie in de golfslagkamers doet zich voor tijdens de afwisseling van fasen. Bij minimale waterstand ontstaat de maximale onderdruk en vice versa. Het dak van de golfslagkamers heeft mede daarom een dikte van 300 mm. Het eigen gewicht van dit dak zorgt voor voortdurende normaaldruk in de wanden van de golfslagkamer. Daarnaast zorgt deze massa voor demping van het geluid dat door de blowers wordt gegenereerd. Door de compartimentering ontstaat een brede regelmogelijkheid om de gewenste golf te kunnen opwekken. Er wordt rekening gehouden met belastingsituaties waarin aanliggende compartimenten in verschillende fasen zijn.
De golven lopen parallel aan de wand. De belastingen werken zowel op de vloer als op de wanden. Verderop is beschreven hoe deze golfbelasting is gemodelleerd in het constructieve rekenmodel.
Figuur 6. Vorm golf als gegenereerd door golfgenerator (cnoïdale functie met golfpiek en golfdal)
De maatgevende belastingsituatie in de golfslagkamers doet zich voor tijdens de afwisseling van fasen
Vloeistofdynamica oppervlaktegolven
De voortplantingssnelheid van de golf is afhankelijk van de diepte van het bad. De golfsnelheid (voor ondiepe golven) wordt hierbij beschreven door:
waarin:
v = voortplantingsnelheid golf [m/s]
g = zwaartekrachtsversnelling [m/s2]
d = waterdiepte [m]
In deze relatie is zichtbaar dat de voortplantingssnelheid terugloopt naarmate de waterdiepte afneemt. De golflengte wordt daarmee ook korter en de golf wordt hoger (shoaling). Tegelijkertijd neemt de golfsteilheid en de orbitale snelheid van de waterdeeltjes toe. Op een gegeven moment wordt de orbitale snelheid zo groot ten opzichte van de voortplantingssnelheid dat de waterdeeltjes ‘uit de golf’ treden. Dat wordt het breken van de golf genoemd [1].
Onderwaterbeton
Zoals eerder toegelicht is de toepassing van onderwaterbeton primair voortgekomen uit de stempelfunctie ten behoeve van een stabiele bouwkuip met korte damwanden en een maximale breedte. De opwaartse druk (waterdruk en/of opbarstdruk) is beperkt; een slanke vloer van slechts 750 mm bleek hierdoor voldoende. Voor een keldervloer in combinatie met onderwaterbeton zijn er in de basis drie principes die kunnen worden toegepast (zie [2] en [3] voor meer achtergrondinformatie). De randvoorwaarden en afwegingen per bouwdeel hebben bij RiF010 geleid tot de keuze voor een combinatie van deze drie principes.
- Traditionele bouwwijze: een tijdelijke (vaak ongewapende) OWB-vloer met daarboven een traditioneel gewapende vloer als definitieve constructie.
Bij RiF010 is dit toegepast onder het paviljoen. Vanwege de beperkte afmetingen en bovenbelasting is de meerwaarde van een definitieve functie van het OWB beperkt.
- Geïntegreerde vloer: een staalvezelversterkte OWB-vloer (SVOWB) voor de bouwfase die ten behoeve van de eindfase wordt gekoppeld met een op te storten vloer; deze twee vloerdelen werken samen. Dit principe is eerder toegepast bij onder meer Onderdoorgang Zevenaar, Albert Cuypgarage, Droogdok Royal van Lent en Singelgrachtgarage-Marnix [4].
Bij RiF010 is dit principe toegepast in de pompkelder, golfslagkamers en in het diepste deel van de surfpool. De keuze komt voort uit het beperken van de maximale ontgravingsdiepte in combinatie met waterdichtheidseisen en bijzondere (dynamische) belastingen vanuit de bovenbouw en golfslagkamers.
- Definitieve SVOWB-vloer: SVOWB-vloer die zowel in de bouwfase als in de eindfase de constructieve vloer vormt. Dit is nog niet eerder toegepast (wel met traditionele wapening, bijvoorbeeld in de Rottemerentunnel). Vooruitlopend op de beoogde CROW-CUR Aanbeveling (zie kader) is dit vloerprincipe binnen RiF010 toegepast in het merendeel van de surfpool. Dit was mogelijk doordat hier geen waterdichtheidseis geldt voor de gebruiksfase. De profileringsvloer en damwanden hebben geen constructieve functie. De hoofddraagconstructie wordt in de eindfase gevormd door een op palen gefundeerde ‘U-bak’, bestaande uit de SVOWB-vloer en betonwanden.
CROW-commissie 'Definitieve SVOWB-vloeren'
Sinds 2020 wordt toepassing van staalvezelversterkt onderwaterbeton als permanente vloerconstructie onderzocht binnen de CROW-commissie ‘Definitieve SVOWB-vloeren’. De commissie vloeit voort uit de CUR-commissie die de herziene CUR77 [6] heeft gepubliceerd in 2014. Een haalbaarheidsstudie, toen nog vanuit SBRCURnet, is in 2016 positief afgerond met speciale aandacht voor krimp en waterdichtheid. Om die risicofactoren te beheersen, en tegelijkertijd een alternatief te bieden voor bewerkelijke traditioneel gewapende OWB-vloeren, ligt de focus op gebruik van staalvezelbeton. De werkzaamheden bevinden zich inmiddels in de afrondende fase. De commissie hoopt in de loop van 2025 een ontwerprichtlijn te publiceren.
In figuur 7 staat een schematische weergave van de vloerprincipes voor RiF010. De weergave voor de surfpool betreft vooral het ondiepe deel. In het diepe deel is een strook van circa 4 m (tot over de randpalenrij) geïntegreerd uitgevoerd, om te voorkomen dat een randkorf nodig was die onder water zou moeten worden geplaatst (fig. 9).
Figuur 7. Schematische weergave van de drie verschillende vloerprincipes voor RiF010
De voornaamste uitdaging voor de SVOWB-vloer lag in het beheersen van het risico op krimpscheurvorming en de toetsing op vermoeiing
Uitwerking SVOWB-vloer
De voornaamste uitdaging binnen het ontwerp van de definitieve SVOWB-vloer lag in het beheersen van het risico op doorgaande krimpscheurvorming en de toetsing op vermoeiing ten gevolge van de dynamische golfbelasting. Hierbij is gebruikgemaakt van de conceptuele ontwerpaanpak vanuit de eerder genoemde CROW-commissie.
Naast het beperken van bouwtijd en -kosten heeft de definitieve SVOWB-vloer geresulteerd in een duurzamer ontwerp. Uit [3] valt af te leiden dat de milieu-impact van een 750 mm dikke SVOWB-vloer lager is dan de impact van een gewapende keldervloer van 400 mm zonder onderwaterbeton (in een ‘droge bouwkuip’). Voor RiF010 geldt bovendien het gunstige effect op de dimensionering van damwanden en palen.
Scheurvorming
Ondanks de bouwkuiplengte van 110 m werd het risico op krimpscheurvorming op voorhand acceptabel geacht. Dit komt door de volgende aspecten:
- Vergelijkbare langwerpige bouwkuipen met SVOWB-vloeren hebben geen doorgaande krimpscheurvorming laten zien.
- Er worden buigslappe palen (LEKA-palen met buisdiameter Ø168-10 mm) en zeer korte damwanden toegepast. In combinatie met slappe holocene grondlagen zorgt dit voor een beperkte verhinderingsgraad van de vloeren.
- De relatief dunne vloer met lagesterktebeton (C20/25 voor de bouwfase) in combinatie met 30 kg/m3 4D-staalvezels. Dit maakt een krimparm betonmengsel mogelijk met minimale hydratatiewarmte en (buig)taai scheurgedrag.
- Het opzetten van water in de natte bouwkuipfase zorgt voor extra stempeldruk in de vloer vanuit de damwanden tijdens en na het leegpompen. Door vroegtijdig te starten met leegpompen zal de stempeldruk al tijdens het afkoelen en krimpen van de vloer worden gegenereerd.
- Er geldt geen waterdichtheidseis voor de surfpool. Bovendien zouden doorgaande krimpscheuren beperkt watervoerend zijn in verband met de waterremmende kleilagen onder de vloer. Hierdoor is het na-injecteren van scheuren goed mogelijk.
Door de extra verhindering vanuit de aansluiting met de bouwkuip voor het paviljoen, die in een eerder stadium werd drooggepompt, werd een lokale piek in trekspanning verwacht. Uit het SCIA-rekenmodel voor de eindfase kwam lokaal een trekbelasting in de SVOWB-vloer naar voren ten gevolge van ongelijkmatige neerwaartse belasting (uit de aanvulling onder de profileringsvloer en golfbelasting) en de schoorstand van de randpalen. Als risicobeheersmaatregel zijn langs de randpalen lokaal extra wapeningsstaven (3xØ16 mm) onderwater aangebracht in de betreffende zones.
Belasting golven
De golfhoogte van maximaal 1,5 m in het diepe deel van de surfpool resulteert in een belastingvariatie van circa 15 kN/m2. Voor de gebruiksfase is op basis van de golffrequentie en maximale openingsuren over 50 jaar een aantal lastwisselingen N = 83 x 106 afgeleid.
Voor de stalen buispalen en de betonnen wandaansluitingen is vermoeiing getoetst conform de vigerende staal- en betonnormen. Voor de SVOWB-vloer is dit niet eenduidig vastgelegd. Voor staalvezelbeton zijn namelijk beperkte onderzoeksgegevens bekend met betrekking tot vermoeiing. Dit volgt ook uit een literatuurstudie vanuit de eerder genoemde CROW-commissie [5].
Voor dwarskracht en pons is de toetsing in het ontwerp afgeleid uit paragraaf 8.6.3. van NEN-EN 1992-1-1 in combinatie met doorsnedecapaciteiten voor ongewapend beton (conform hoofdstuk 12 van NEN-EN 1992-1-1). Zelfs met deze conservatieve benadering, waarin de staalvezels worden verwaarloosd, voldoet de vloer voor een toets op basis van de minimale vloerdikte (hmin) conform CUR-Aanbeveling 77 [6]. Belangrijk hierbij is dat er in de meest kritische doorsnedes geen tekenwisseling optreedt; in de gebruiksfase blijven de palen bijvoorbeeld op druk belast in de bruikbaarheidsgrenstoestand.
Voor de toetsing van vermoeiing op buiging in de vloer is de bijdrage van staalvezels logischerwijs wel nodig gezien het brosse buigingsgedrag van een ongewapende vloer. De momentcapaciteit is bepaald conform CUR-Aanbeveling 111 (over bedrijfsvloeren op palen [7]). In de meest kritische zones volgt op buiging een kleine tekenwisseling in het SCIA-model ten gevolge van de variabele belastingen. Vanuit literatuur van Singh & Kaushik [8], met extrapolatie van de S-N-curve voor een faalkans Pf = 0,05 tot log(N) = 7,92, is een reductiefactor van 0,5 afgeleid voor de momentcapaciteit. Ter vergelijking: een vergelijkbare reductiefactor 0,5 volgt uit extrapolatie van de S-N-curve voor ongewapend beton zonder tekenwisseling.
Toets vermoeiing op buiging in SVOWB-vloer:
Maximaal optredend moment (BGT): MEk,max = 80 [kNm/m’]
Momentcapaciteit (BGT): MR,FAT = MR,k × 0,5 = 238 [kNm/m’] × 0,5 = 119 [kNm/m’]
Unity check: MR,FAT / MEk,max = 0,67 [-] → voldoet
Een golfslagbad in de gracht
De surfpool is ontworpen met een waterpeil gelijk aan het grachtpeil (NAP -1,0 m). In rust is er dus geen netto waterdrukverschil tussen de binnen- en buitenzijde van de U-bak (zie ook kader ‘Partiële factoren in relatie tot Archimedes’). De golfbelastingen in de gebruikssituatie vormen hiermee een belangrijk aandeel van de belasting op de SVOWB-vloer en wanden van de surfpool.
De wanden en vloer van de surfpool ondervinden bij het passeren van de golf een toename van de waterdruk (t.p.v. de golfpiek) gevolgd door een beperkte afname (t.p.v. het golfdal). De belastingvariatie is gebaseerd op het in figuur 6 beschreven golfprofiel en is als lopende, statische belasting in SCIA Engineer geschematiseerd (zie voorbeeld in fig. 8). Hydrodynamische effecten (uit bijvoorbeeld tijdsduur en waterstromingen) zijn verwaarloosd. De golfbelasting brengt palen wisselend op trek en druk en variërende buigende momenten, met lokaal ook axiale trekkrachten, in de vloer en betonwanden.
Figuur 8. SCIA-model inclusief modellering van lopende golfbelasting (in figuur met golfpiek ter hoogte van rif 1)
Kritisch in het ontwerp bleken de buigende momenten in de wand-vloerkoppeling. Al snel werd duidelijk dat de betonwanden tot in de kassen moesten worden doorgestort (als verloren bekisting). Uitgaande van een definitieve SVOWB-vloer voor de gehele surfpool zijn er verschillende opties voor dit aansluitdetail beschouwd. Bijvoorbeeld een krachtsoverdracht via een (met opgelaste haarspelden of stiftdeuvels) gekoppelde damwand en/of het inboren van stekken in de SVOWB-vloer (na leegpompen). In het ondiepe deel kon worden volstaan met enkel het inboren van stekken in de SVOWB (zie schets in fig. 7), maar deze optie bleek voor het diepe rif niet haalbaar. Het vooraf afzinken en instorten van een wapeningskorf in de randzone van de SVOWB-vloer was wel mogelijk, maar die was uitvoeringstechnisch niet gewenst. Voor het diepe rif is uiteindelijk een wand-vloerkoppeling ontworpen met een geïntegreerde randzone (over circa 4,0 m) inclusief ingeboorde stekken (fig. 9). Voor het diepe rif is bovendien een beschouwing in Plaxis gemaakt van het horizontaal steunende effect van de bimsvulling tussen de damwanden en de kade. De bims (lichtgewicht vulkanisch puimsteengruis) blijkt door de opsluiting als bedding te fungeren bij uitbuiging van de wand.
Figuur 9. Principe vloer-wandkoppeling diepe deel surfpool
Van ontwerp naar realisatie
Tijdens de werkvoorbereiding en de realisatiefase was er speciale aandacht voor het raakvlak met de kastanjebomen en kades, omgevingsmanagement, bouwfasering, tolerantiebeheer en bouwkuipmonitoring. De omgevingsbeïnvloeding bleek beperkt met metingen ruim binnen de gestelde vervormings- en trillingseisen. De (SV)OWB-vloeren lieten na de stort een temperatuurpiek zien van circa 30 °C en presteren goed in de bouwkuipfase; van doorgaande krimpscheurvorming of overmatige lekkage is geen sprake.
In aanloop naar de oplevering worden zes weken uitgetrokken voor het testen van de golfinstallaties en eventuele finetuning van de optimale golf. De feestelijke opening is gepland op 6 en 7 juli met een internationaal surftoernooi tijdens de Rotterdam open.
Foto 10. Ruwbouwfase tijdens inhijsen blowers in golfkelder, foto: Paul Poels Fotografie
Leerzaam
In een dergelijk project vraagt de unieke projectscope in een binnenstedelijke omgeving om maatwerk met bijzondere bouwtechnieken. Het bouwteamverband is daarin stimulerend om tot een optimale voorziening voor surfers te komen zonder de belangen en risico's van met name omgeving uit het oog te verliezen. Onder andere een doordacht bouwkuipontwerp en toepassing van definitief onderwaterbeton hebben dit mogelijk gemaakt. Hierbij zijn tegelijk de kosten, tijd, risico's en milieu-impact vanuit de bouw geminimaliseerd.
Partiële factoren in relatie tot Archimedes
Binnen het ontwerpproces van RiF010 zijn sterke vermoedens ontstaan over overmatige veiligheid vanuit partiële factoren ten aanzien van met name de bepaling van neerwaartse drukbelasting. Naar aanleiding hiervan is het Cement-artikel ‘Partiële factoren in relatie tot de wet van Archimedes’ gepubliceerd, in de rubriek Normbesef, met een toelichting en een simpel rekenvoorbeeld. Doel van het stuk is het starten van een brede discussie ten behoeve van eventuele aanpassing van huidige rekenregels en/of de gangbare ontwerpmethodiek binnen ondergrondse bouwwerken.
Literatuur
[1] Nortier, I.W., Koning, P. de, Toegepaste vloeistofmechanica: hydraulica voor waterbouwkundigen. Noordhoff, 1998, 7de druk.
[2] Arkesteijn, R., Definitieve onderwaterbetonvloeren met staalvezels. Geotechniek nr. 5 2016, p.46.
[3] Arkesteijn, R., Duurzaamheid van onderop. Vloer Technisch Magazine 1 2018, p. 7-9.
[4] Poels, A., Ros, J., Laagland, A., Ontwerp Singelgrachtgarage - Marnix. Cement 2022/7, p.18-27.
[5] Haalbaarheidsstudie Definitieve onderwaterbetonvloeren, SBRCURnet, 2016.
[6] CUR 077:2014 – Rekenregels voor ongewapende onderwaterbetonvloeren.
[7] CUR 111:2018 - Staalvezelbeton bedrijfsvloeren op palen – Dimensionering en uitvoering.
[8] Singh, S.P., Kaushik, S.K., Flexural Fatigue Life Distributions and Failure Probability of Steel Fibrous Concrete. ACI Materials Journal Volume 97, Issue Number 6, 2001.
Reacties