foto ?. tijdens de werkzaamheden aan de 'Hammersmith Flyover' kon het verkeer ongehinderd de bouwplaats passerenDe 'Hammersmith Flyover' in West-LondenU.D.C. 625.733.1. (420) :624.012.3146Excursie van de Stuvo naar Engeland op 30-31 maart j. ./ hooggelegen stadsstraten (Londen) : prefab. + voorsp.InleidingOp 30 en 31 maart 1962 werd door de Studievereniging tot Ont-wikkeling van het Voorgespannen Beton (STUVO) een excursiegemaakt naar Engeland, waarbij onder meer een bezoek gebrachtwerd aan de 'Hammersmith Flyover', een hooggelegen stadsstraatin West-Londen (foto 1), die inmiddels is voltooid.De Hammersmith Flyover is een van de belangrijkste objecten inhet kader van de vergroting en verbetering van de westelijke uit-valsweg van Londen. De verbinding Londen-Centrum-West-Engeland passeert bij Hammersmith vele brandpunten van elkaarkruisend verkeer, zodat voor het gemeentebestuur en haar advi-seurs geen andere mogelijkheid openstond dan de bouw van eenhooggelegen stadsstraat ten einde een snelle afvoer van het oost-west-verkeer te realiseren.De plannen die vrijwel direct na de tweede wereldoorlog werdengemaakt, leidden tot een ontwerp van een gewapend-betoncon-structie waarvan elke pijler uit vier kolommen bestond. Toen ditontwerp echter rijp was om uitgevoerd te worden, realiseerdemen zich, dat de ontwikkeling van de betontechniek het ontwerpvoorbij gestreefd was.De toepassing van voorgespannen beton namelijk leverde in ditontwerp enkele aantrekkelijke voordelen op. Allereerst zoudende ondersteuningen uitgevoerd kunnen worden als enkele ko-lommen, waardoor de vrijkomende ruimte onder de bovenbouwgebruikt zou kunnen worden als parkeerruimte; voorts zou hetmogelijk worden om naast de hooggelegen stadsstraat een paral-lelweg (op 'normaal' niveau) voor het plaatselijk verkeer aan teleggen. Het herziene ontwerp bracht bovendien een aanzienlijkebesparing voor wat betreft de grondaankoop met zich mee.Bij de uitvoering in voorgespannen beton bleek het mogelijk omop grote schaal gebruikte maken van geprefabriceerde elementen,die elders konden worden vervaardigd, hetgeen gezien de beperkteruimte bij Hammersmith zeer gunstig was. Men kon bovendien deuitvoeringswijze aanpassen aan de plaatselijke situatie, dat wilzeggen: dat gedurende de bouw het drukke verkeer op geenenkele wijze zou worden gehinderd.Bij de uitwerking van het herziene ontwerp werd ook de stads-bouwmeester van Londen betrokken, omdat de brede boven-bouw op de relatief lage kolommen en de nauwe 'insluiting' vande constructie tussen een aantal bestaande woonblokken enigeproblemen van esthetische aard opriepen (foto 3, blz. 495).De constructieDe hooggelegen stadsstraat is een voorgespannen betonconstruc-tie met 16 overspanningen: hiervan zijn er elf van 42,70 m, tweevan 36,50 m, twee van 28,85 m en ??n van 22,60 m. De 16 over-spanningen zijn samen 623 m (2043 ft) lang; met de aan weers-zijden gelegen toeleidingswegen (opritten) bedraagt de totalelengte 863,50 m (2831 ft).In de korte overspanning van 22,50 m is een uitzetvoeg aange-bracht, die de constructie verdeelt in lengten van 247 m en 376 m.De 18,65 m (61 ft) brede bovenbouw is verdeeld in twee 7,35 m(24 ft) brede rijstroken met daartussen een 1,55 m (5 ft) bredemiddenstrook en aan de buitenzijde twee voetpaden (0,75 mbreed) voor dienstpersoneel (fig. 2).De lengte van de overspanningen werd bepaald door de te kruisenverkeerswegen, namelijk door de spoorlijnen in de richting vanhst Hammersmith-station en door de 'Fulham Palace Road': voorbeide kruisingen was een overspanning nodig van bijna 43 m.Ofschoon elders de overspanningen minder konden zijn, heeftmen zoveel mogelijk de afstand van 42,70 m aangehouden omdatde op deze wijze verkregen regelmaat het uiterlijk van de con-structie alleen maar ten goede zou komen. Bovendien stegen dekosten bij zulke grote overspanningen niet. (Nabij de beide op-ritten komen enkele kortere overspanningen voor).De kolomfunderingen bestaan uit gewapend-betonplaten op eenvaste ondergrond van grindzand. De kokervormige bovenbouwbestaat geheel uit geprefabriceerde elementen, die na de montageaan elkaar werden gespannen. Er zijn drie typen, te weten ligger-segmenten, 'cantilever'-elementen en dekplaten (fig. 4, blz. 496).De holle liggersegmenten hebben een lengte van 2,60 m; dehoogte varieert met de plaats die zij in de overspanning innemen.In het midden van de overspanning bedraagt deze hoogte 2 m, enbij de opleggingen 2,75 m. Het gewicht van de segmenten varieertderhalve van 36 tot 60 ton.Elk liggersegment wordt aan beide zijden 'geflankeerd' door 30,50cm dikke cantilever-elementen.Tussen alle elementen wordt na de montage een 7,50 cm bredevoeg ter plaatse gebetonneerd ; de moduul van de zich steedsrepeterende eenheid van liggersegment/voeg/'cantilever'-ele-ment/voeg bedraagt 3,05 m. De liggersegmenten en 'cantilever'-elementen zijn in de lengterichting van de constructie aan elkaargespannen met voorspaneenheden, bestaande uit strengen 0 29mm, (11/8") volgens het voorspansysteem Gifford Udall.De gewapend-betonnen 'cantilever'-elementen hebben een twee-ledig doel: zij vormen de tussenschotten van de liggersegmentenen dragen voorts de 20,5 cm dikke geprefabriceerde gewapend-betonnen dekplaten. De lengte van elk aan beide zijden van deconstructie uitkragend 'cantilever'-element is 18 m, terwijl dehoogte, evenals die van de liggersegmenten, afhankelijk is van deplaats in de overspanning; het gewicht van deze elementen be-draagt max. 15 ton.Aanvankelijk had men de 'cantilever'-elementen willen voor-spannen, maar bij een nadere uitwerking van deze gedachte bleekdit een onpraktische constructiemethode te zijn: door de para-bolisch lopende langsvoorspanning in de hoofdligger was hetnamelijk niet mogelijk om voor de dwarsvoorspanning een ge-494 Cement 14 (1962) Nr. 8schikt kabelverloop te krijgen, leder 'cantilever'-element isdaarom zwaar gewapend met zachtstaal.In totaal zijn er 202 liggersegmenten en een even groot aantal'cantilever'-elementen toegepast. In de kokervormige bovenbouwzijn diverse dienstleidingen aangebracht.De bovenplaat van de liggersegmenten vormt het binnenste ge-deelte van de beide rijstroken, die van een bitumineuze deklaagzijn voorzien; bovendien vormen zij de draagconstructie van deverhoogde tussenstrook, waarop de lichtmasten geplaatst zijn, enwaarin zich de mangaten bevinden voor de dienstruimte in dehoofdligger (fig. 2-4).De geprefabriceerde dekplaten, die op de 'cantilever'-elementenrusten en de buitenste gedeelten van de rijstroken vormen, be-zitten een gewicht van circa 6 ton, worden met elkaar verbondendoor de ter plaatse gebetonneerde voegen, waarin een wapeningis aangebracht.Aan de beide langszijden van de bovenbouw zijn doorgaande ge-wapend-beton balken gebetonneerd, die niet alleen een construc-tieve en wellicht een ethische functie vervullen, maar bovendienals voetpad in gebruik zijn, terwijl voorts de brugleuning eropaangebracht is.De gemiddelde 4,90 m hoge kolommen zijn rechthoekig vandoorsnede en hol; de wanddikte bedraagt circa 61 cm.Elke kolom bezit aan de voet (dat is beneden het maaiveld) tweerolopleggingen, waardoor bewegingen van de bovenbouw inlangsrichting mogelijk zijn (fig. 2). De twee rolopleggingen staanaan weerszijden van de hartlijn van de constructie (hart op hartcirca 2,60 m), ten einde voldoende weerstand te verkrijgen tegenmomenten in dwarsrichting, die optreden onder invloed vanwind en excentrische mobiele belastingen. De rolopleggingen(0 200 m, 800 mm lang), die elk 1000 ton belasting kunnen op-nemen, zijn van Duits fabrikaat (Kreutz) en van het type, datreeds vele malen in de Duitse bruggenbouw is toegepast.VoorspanningDe liggersegmenten, die zich boven de pijlers bevinden, zijndaarmee verbonden door 24 staven 0 32 mm ( ") (voorspan-systeem Lee-McCall). Deze staven, die van omhullingen zijn voor-zien, bevinden zich in de kolomwanden en zijn in de kolomvoetverankerd ; zij dienen niet alleen voor de bevestiging van de ligger-segmenten aan de pijlers, maarzij brengen tevens de kolomwan-den onder voorspanning waardoor de weerstand van de kolom-men tegen buiging is vergroot. De zich boven de kolommen be-vindende liggersegmenten zijn voorts in dwarsrichting voor-gespannen met zes soortgelijke staven, voor het opnemen van detrekkrachten, die ontstaan door he^ eigen gewicht en door debelasting van de buiten de kolommen uitkragende segment-gedeelten.Voor de langsvoorspanning van de bovenbouwconstructie heeftmen gebruik gemaakt van het voorspansysteem Gifford-Udall;vier voorspaneenheden, elk bestaande uit 16 kabels 0 29 mm(11/a")> zijn rond de middelste opening van de hoofdligger gegroe-peerd. In het midden van elke overspanning zijn de eenheden ge-legen op een maximum afstand onder de neutrale lijn, en aan-gebracht in omhullingen (0 25,4 cm) in de onderflens van deliggersegmenten.Ten einde massieve ankerblokken en een opeenhoping van ver-ankeringen te voorkomen, en voorts om de voortgang van hetvoorspannen te vergemakkelijken, zijn de voorspaneenhedenin 'groepen' van twee 'overlappend' aangebracht. Elke voorspan-eenheid doorloopt twee overspanningen en is buiten de eind-kolommen van de dubbele overspanning in de bovenflens van dehoofdligger verankerd. In iedere overspanning wordt de voor-spanning dus geleverd door vier voorspaneenheden, die in groe-pen van twee na elkaar worden gespannen. Boven de kolommenbevinden zich dus zes voorspaneenheden.In de beide buitenste openingen van de kokervormige hoofdliggerzijn nog 8 korte voorspanstrengen toegevoegd, die slechts over??n overspanning lopen.De strengen zijn tegelijkertijd aan beide einden gespannen. Methet oog op onverwachte relaxatie waren voorzieningen getroffenom na verloop van enige tijd te kunnen 'herspannen' en de defini-tieve voorspankracht aan te brengen. Daar waar voorspaneen-heden van omhullingen zijn voorzien, heeft men ge?njecteerd;overigens zijn de voorspaneenheden aan de tussenschotten vande kokervormige hoofdligger bevestigd met behulp van een terplaatse aangebrachte betonmantel.Afzonderlijke verankeringsblokken zijn aangebracht ter plaatsevan de beide landhoofden en aan weerszijden van de uitzetvoegnabij het midden van de constructie.De wijze van voorspannen maakte het mogelijk om iedere over-spanning afzonderlijk te monteren en vervolgens aan het reedsvoltooide gedeelte te spannen; bovendien is de constructie vol-ledig doorgaand voor zowel mobiele belasting als voor eigengewicht.Tijdens het voorspannen ontstonden er in de statisch onbepaaldeconstructie, verticale reacties ter plaatse van de pijlers en parasi-taire momenten. De genoemde momenten werkten in het middenvan de overspanning tegengesteld aan de door de voorspanningopgewekte momenten. Om dit ongewenste effect te eliminerenwerden de overspanningen naar boven toe enigszins gebogen ge-monteerd, terwijl tijdens de voorspanning dit gebogen profielweer 'recht' werd getrokken.De massief uitgevoerde randbalk aan beide zijden van de hoog-gelegen stadsstraat (1,06 m breed en 46 cm hoog) is allereerstconstructief bedoeld om grote plaatselijke belastingen over meer-dere 'cantilever'-elementen te spreiden. Een bijkomend voordeelis het, dat deze randbalk die als voetpad dienst doet en waarop debrugleuning geplaatst is, een slanke nuancering geeft aan de vrijmassieve constructie.De opritten aan beide zijden van het kunstwerk bestaan uit grond-lichamen, die tussen gewapend-betonnen keermuren opgeslotenzijn. De helling van de opritten bedraagt 1 op 20 en de maximumhoogte boven het maaiveld is 4,58 m.De beide landhoofden zijn doosvormige constructies van gewapendbeton, waaraan de geprefabriceerde hoofdligger is verankerd.495Onderzoek en ontwerpBelastingenMet behulp van sonderingen die men reeds eerder had verricht,werd vastgesteld dat onder het maaiveld een grindzandlaag voor-komt tot een diepte van gemiddeld 8,25 m, met daaronder eenzeer dikke en dichte kleilaag.Naderhand zijn enige meer gedetailleerde onderzoekingen gedaanten einde het draagvermogen van de bovenlaag en de kleilaag tebepalen alsmede de te verwachten zettingen vast te stellen.Uit de resultaten van de onderzoekingen bleek, dat de ondergrondzeer gelijkmatig is, en dat de te verwachten verschillen in zet-tingen van de kolomfunderingen onderling klein zouden zijn.Indien dat verschil toch groter zou worden (bij voorbeeld 1,3 cm),dan kon de invloed ervan op de constructie worden opgehevendoor opvijzeling van de kolommen en door vermindering of op-hoging van defunderingslaag onder de kolommen. Bovendien wasin het ontwerp van de constructie rekening gehouden met deinvloed van een zettingsverschil van 2,5 cm.In het ontwerp heeft men zich hoofdzakelijk gehouden aan hetbelastingsschema H.A. van de 'British Standard B.S. 153'. Voor watbetreft het maximum buigend moment en de dwarskrachten heeftmen de belasting echter aangenomen over vier rijstroken en nietover 2f (zoals dit normaal in Engeland het geval is bij de bereke-ning van een vierbaans brug).De maximum windsnelheid is voorts gesteld op 30 m/sec, boven-dien werd rekening gehouden met een door de wind veroor-zaakte opwaarts gerichte kracht van 25 kg/m2.In overeenstemming met de ervaringen in Duitsland, is de wrij-vingsco?ffici?nt van de speciale rolopleggingen op 0,03 gesteld.De brugleuningen zijn sterker dan volgens de betreffende Engelsevoorschriften B.S. 153 wordt vereist.SpanningenIn het algemeen zijn de toelaatbare spanningen in de constructiein overeenstemming met de twee British Standards 'B.S. Code ofPractice for Reinforced' en 'B.S. Code of Practice for PrestressedConcrete'.Voor het gebruikte beton zijn er 8 sterkte-klassen onderscheiden :vijf voor de hoofdconstructie en drie voor de betonspecie met fijntoeslagmateriaal, waarmee de voegen zijn gebetonneerd.De maximum toelaatbare drukspanning in de geprefabriceerdehoofdligger, als gevolg van de voorspanning en van buiging inlangsrichting, werd op maximum 140 kg/cm2(2000 psi) gesteld,dit is 1/3 van de kubussterkte na 28 dagen (420 kg/cm2, 6000 psi).Voor het beton, waarmee de voegen zijn gevuld, bedroegen dezewaarden resp. 175 kg/cm2(2500 psi) en 525 kg/cm2(7500 psi).De strengen (0 29 mm) zijn gespannen met een kracht van 65 ton(d.i. 80% van de gegarandeerde breuksterkte). Het spannings-verlies ten gevolge van relaxatie van het staal werd in het ont-werp aangenomen op 10%. Bovendien werd gesteld, dat als ge-volg van de kruip van het beton, van de wrijving in de omhullin-gen, het niet gelijktijdig aanspannen van de afzonderlijke strengenen het slippen van de verankeringen nog een spanningsverlies van17% optreedt. De totale reductie van de voorspanning bedraagtdus 27%, zodat circa 47 ton van de voorspankracht overblijft. Inhet geval van een groter spanningsverlies had men de mogelijk-heid van het zogenaamde 'herspannen'.De toelaatbare spanning in de zachtstalen wapening (zowel nor-maal staal als koud-vervormd staal) is door het 'Ministry ofTransport' vastgesteld op 13 kg/mm2. Door de toepassing vankoud-vervormd geprofileerd staal heeft men echter kunnen pro-fiteren van de grotere aanhechtingssterkte: de lengte van deoverlappingslassen kon daardoor verminderd worden.De hoofdconstructieAangenomen is dat in de overspanningen de buigbelasting in langs-richting wordt opgenomen door de geprefabriceerde hoofdligger.Ondanks de schuifvaste verbindingen tussen de hoofdligger en degeprefabriceerde wegdekplaten, de randbalken en de midden-strook, zijn deze constructie-elementen in dit opzicht niet mee-gerekend, omdat geen van deze delen is voorgespannen. Ook isniet aangenomen dat de wegdekplaten zullen bijdragen aan deweerstand tegen schuifkrachten en wringing.De geprefabriceerde hoofdligger en zijn langsvoorspanning wer-den daarom ontworpen op het opnemen van het totale buigendemoment, ten gevolge van: eigen gewicht, opgewekte momenten(inclusief parasitaire momenten), opvijzeling van de kolommen,een getolereerde ongelijkmatige zetting van circa 2,5 cm, en tenslotte de mobiele belasting. Het aandeel van de mobiele belastingwerd bepaald met behulp van invloedlijnen, die verkregen zijnmet een elektronische rekenmachine (deze machine is ook ge-bruikt voor de berekening van de door de voorspanningswerk-zaamheden veroorzaakte doorbuigingen).Het maximale wringingsmoment in de bovenbouwconstructie isberekend door het kritische belastingsschema (volgens de Engelsevoorschriften) excentrisch aan te brengen en de invloed daarvanna te gaan op een overspanning, waarvan de beide opleggingen alsvolledig ingeklemd beschouwd werden. Deze laatste aanname isaltijd ongunstiger dan zich in werkelijkheid zal voordoen. Deverdeling van de wringspanningen werd bepaald met behulp vande zogenaamde zeepvliesanalogie (Prandtl). De maximum span-ning bleek iets minder te zijn dan 14 kg/cm2.De spanningen ten gevolge van dwarskrachten werden gesuper-poneerd op die ten gevolge van wringing, waarbij de ongunstigstecombinatie bleek te ontstaan in de liggersegmenten aan weers-zijden van de kolommen. De voorspanning in deze segmenten iszo groot, dat de hoofdtrekspanning als gevolg van buiging en degenoemde schuifspanningen tijdens belasting steeds beneden10,5 kg/cm2blijft.Voorts is de doorbuiging van de bovenbouw in dwarsrichtingvastgesteld. De 'cantilever'-elementen werden daarbij beschouwdals zijnde volledig ingeklemd in de hoofdligger. De randbalken496Cement I4 (I942) Nr. 8gedragen zich als elastisch ondersteunde balken, die plaatselijkebelastingen over meerdere 'cantilever'-elementen verdelen. Deberekening van de uitkragende gedeelten van deze elementenvertoont grote overeenkomst met die van rechthoekige balken.Moeilijker is de bepaling van de spanningen op de plaats waar de'cantilever'-elementen in de hoofdligger overgaan, en waar zijzich gaan gedragen als I-balken, waarvan de flenzen gevormdworden door de onder- en bovenplaten van de aanliggende ligger-segmenten.De bepaling van de benodigde wapening in de buitenhoeken vande genoemde bovenplaten, waar concentraties van trekspanningenvoorkomen, is op experimentele wijze geschied. Bij het betreffen-de foto-elastische onderzoek kwam vast te staan dat deze trek-spanningen ruimschoots konden worden opgenomen door dedwarswapening in de bovenplaten. Het experimentele onderzoektoonde voorts aan, dat de 'cantilever'-elementen van uitsparingenkonden worden voorzien, waardoor een gewichts- en materiaal-besparing mogelijk werd.BreukbelastingOfschoon het ontwerp van de constructie gebaseerd is op deelasticiteitsberekening, werd de behoefte gevoeld aan een onder-zoek naar de grootte van de breukbelasting. Daarom zijn door de'Cement and Concrete Association' modelproeven verricht, waar-voor op verkleinde schaal vier liggersegmenten en vier 'cantilever'-elementen werden gemaakt. Het model werd op dusdanige wijzebelast, dat de optredende buig-, schuif- en wringspanningen indeze elementen overeenkwamen met die, welke optreden in deelementen aan weerszijden van een kolom.De belasting bij de eerste proefneming was als volgt: 1,5 maal heteigen gewicht en 2,5 maal de mobiele belasting op de twee rij-stroken van het ene wegdekgedeelte, terwijl het andere wegdek-gedeelte alleen met ??n maal het eigen gewicht werd belast.Ofschoon het model onder deze belasting niet bezweek, trad ereen vrij belangrijke scheurvorming op.Na het wegnemen van deze belasting, werd het model tot breukbelast door de wringkrachten te vergroten. Dit geschiedde op debovengenoemde wijze, waarbij echter de belasting op het tweedewegdekgedeelte ( 1 eigen gewicht) werd weggelaten. Bij juistdeze belasting trad breuk op, zodat derhalve de breuksterkte vande constructie voldoende groot geacht kon worden.Opritten en landhoofdenDe keermuren van de opritten zijn evenals de beide landhoofdenvan normaal gewapend beton. De landhoofden moeten echter nietalleen bestand zijn tegen de aangebrachte grondvulling, maar ookvoldoende weerstand bieden aan de verankeringsblokken, die metbehulp van staven hoogwaardig staal 0 32 mm (systeem Lee-McCall) aan de landhoofden gekoppeld zijn.UitvoeringBij de bouw van de flyover werd begonnen bij het westelijk land-hoofd en is in de richting van het oostelijk landhoofd gewerkt. Degeprefabriceerde elementen konden namelijk niet alleen gemak-kelijker ter plaatse van het westelijk landhoofd worden afgeleverd,maar hier hadden bovendien de voorbereidende werkzaamhedenreeds plaatsgevonden.De montage van de elementen boven de kruisende wegen vondplaats buiten de spitsuren. Nadat de elementen waren voorge-spannen konden de overige werkzaamheden geheel onafhankelijkvan het onderdoorgaand verkeer worden verricht.Tijdens de uitvoering van de kolommen en van de bovenbouw-constructie was aan weerszijden van de hartlijn van het kunst-werk een bouwruimte nodig van circa 8,50 m. Deze was met uit-zondering van de zes wegkruisingen, waar tijdelijk een hulpbrugmoest worden geslagen, overal aanwezig.Alle geprefabriceerde elementen (liggersegmenten, 'cantilever'-elementen, dekplaten en wandplaten) zijn op een bouwplaats op9 mijl afstand van de montageplaats vervaardigd.Er werd gebruikgemaakt van een stalen bekisting: voorde ligger-segmenten waren vijf vormen aanwezig; en voor de 'cantilever'-elementen twee. De elementen werden vervaardigd in volgordevan montage.De montage geschiedde met behulp van een loopkraan (door eenelektrische motor gedreven), die zich over rails voortbewoog(railafstand hart op hart 7,32 m) (flg. 5 en foto 6).De elementen werden door de loopkraan van af de onderzijde vande oprit naar de plaats van montage vervoerd. De rails warendaarbij gelegd boven de reeds gemonteerde elementen en kondensteeds met 3,05 m worden verlengd. De liggersegmenten werdenaan de zijkanten door de steigeropleggingen ondersteund. Daarbijwaren voorzieningen getroffen om de hoogte zo nodig met behulpvan vijzels te corrigeren; hiervan werd naderhand ook gebruikgemaakt bij het strijken van de steigers.De lopende montagewerkzaamheden werden slechts onderbrokendoor het vullen van de voegen met fijne betonspecie en door devoorspanningsoperaties zoals in het voorgaande is besproken.NabeschouwingDe montage van de bovenbouw duurde ongeveer 85 maand. Dekosten van de constructie inclusief de bijkomende werken be-droegen circa ? 1.300.000.Voor de geprefabriceerde elementen heeft men ongeveer 6000 m3beton gebruikt. Tijdens de uitvoering van de hooggelegen stads-straat waren 150 arbeiders op de montageplaats in dienst, terwijlbij de vervaardiging van de elementen 80 arbeiders waren be-trokken.De Consulting Engineers waren G. Maunsell & Partners; hetwerk werd uitgevoerd door Marples Ridgway & Partners Ltd.Cement I4 (I942) Nr. 8 497