thema KW520: Hulpconstructies 6 2 0 11 46 thema KW520: Hulpconstructies Ondersteuning van de pijlerbalk en portaalkraan KW520: Hulpconstructies47 6 2 0 11 1 Voor de montage van de PIQ-liggers wordt een 'por - taalkraan', de zogenoemde launching girder (LG), toe - gepast Het 3,3 km lange viaduct is verdeeld in overspanningen van 45 m met in totaal 83 overspanningen. Voor deze overspanningen zijn zogenoemde PIQ-liggers toegepast. Meer over dit ontwerp staat in het artikel 'KW520: Ontwerp dek'. Ondersteuning pijlerbalken De 84 steunpunten van KW520 onderscheiden zich in een aantal types: a landhoofden; b meerkoloms steunpunten; c portalen; d pijlerbalken. Vooral de pijlerbalken kennen een bijzonder ontwerp: één centrale kolom met een naar twee zijden uitkragende balk waar later de PIQ-liggers op komen te liggen. In dit artikel wordt alleen de ondersteuning van de pijlerbalken beschreven. Er zijn 57 pijlerbalken. Door dit hoge aantal lag het voor de hand een stalen ondersteuning/bekisting te ontwerpen. Aan deze ondersteuning konden de volgende eisen worden gesteld: ? De bekisting/ondersteuning moet toepasbaar zijn voor alle pijlerbalken. ? De ondersteuning kan alleen afsteunen op de poer (dus geen hulppalen). ? Er moet rekening worden gehouden met het PVR (profiel van vrije ruimte) voor het goederenspoor langs de Basisweg. ? De hoogte van de ondersteuning moet traploos instelbaar zijn in verband met de variërende hoogte van de kolommen (de kolomhoogte varieert van ca. 8,0 m tot 18,0 m). ? Er moet rekening worden gehouden met de verschillende hellingen van de pijlerbalken als gevolg van de verschillende dwarsverkantingen van het dek. Beide uitkragende delen moeten onafhankelijk van elkaar een verschillende stand in kunnen nemen. ? De vervormingen aan de uiteinden van de pijlerbalken mogen maximaal 20 mm bedragen. ? De éénheden moeten zoveel mogelijk modulair zijn om de (de)montagetijd zo kort mogelijk te houden. ? Bij voorkeur geen centering door de pijlerbalk. ? De ondersteuning moet te allen tijde kantelveilig zijn. De totale doorlooptijd van de ondersteuning (montage, montage geprefabriceerde wapening, montage wandbekisting, storten, verharden, aanbrengen voorspanning en demontage) bedraagt maximaal twee weken. Omdat de steunpunten in een weekcyclus moeten worden gerealiseerd, zijn er dus twee ondersteuningsconstructies nodig. In de DO-fase zijn er twee principiële keuzes gemaakt in het ontwerp van de pijlerbalken, waardoor het mogelijk werd om aan bovenstaande eisen te voldoen: Om de uitvoering van Kunstwerk 520 (KW520) in de Westrandweg mogelijk te maken zijn twee bijzon- dere hulpconstructies toegepast: de ondersteuning van de pijlerbalk en een portaalkraan, de zoge - noemde launching girder. 1 ing. Jurgen Clephas Combinatie Westpoort KW520: Hulpconstructies 6 2 0 11 48 thema behoeve van de bereikbaarheid en (de)montage van het volgende vulstuk of basisframe. Basisframe Het basisframe vormt de overgang van de 'smalle' basis naar de brede pijlerbalk. In dit frame zitten voorzieningen om de bodemkist in de juiste verkanting te zetten en ten behoeve van fijnregeling van de bodemkist in x- en y-richting, na montage door de kraan. Het basisframe is (in lengterichting van de pijlerbalk gezien) boven en onder voorzien van horizontale vulblokken/afstand- houders. De maat van deze afstandhouders is afhankelijk van de dwarsverkanting. Ten behoeve van het transport naar de bouwplaats en (éénma- lig) intern transport op de bouwlocatie wordt het frame in twee delen opgebouwd. Bodemkist De bodemkist volgt de (constante) vorm van de onderkant van de pijlerbalk. Om de maatafwijkingen in de pijlerbalk te compenseren, die ontstaan als gevolg van de verschillende dwarsverkantingen, liggen de twee helften (gezien in de langs- richting van pijlerbalk) steeds op een andere maat uit elkaar. Deze maat wordt 'opgevuld' met een stalen vulkist, die dus voor elke verkanting anders is. De bodemkist is voorzien van vulkisten ten behoeve van de schuine (onder)zijde van de pijlerbalk (foto 2). Om maatafwijkingen van de betonkolom op te nemen is er in de onderkant van de pijlerbalk, ter plaatse van de aansluiting bij de kolom een horizontaal vlak voorzien, met een theoreti- sche maat van 100 mm. De exacte maat wordt, na het stellen van de bodemkist, in het werk ingemeten en kan dan worden afgedicht. ? De keuze van het draaipunt van de uitkragende delen van de pijlerbalk: deze is bovenin gekozen om zo de lengte van de pijlerbalk tot een minimum (enkele mm's) te laten variëren. ? Om alle maatafwijkingen van de kolom op te kunnen vangen en de bekisting weer op '0' te kunnen stellen is er ter plaatse van de overgang pijlerbalk-kolom een 'kraag' van 100 mm voorzien (fig. 3). Door de bijzondere vorm en eisen die aan de ondersteunings- constructie zijn gesteld én om het mogelijk te maken de prijzen van verschillende leveranciers op een zuivere manier met elkaar te vergelijken, is ervoor gekozen de werkmethode vast te leggen, de hijsbare eenheden te definiëren en het basisontwerp tot DO-niveau uit te werken. In samenwerking met Adviesbu- reau Vogels is er een ontwerp ontwikkeld dat aan alle boven- staande eisen kon voldoen. Op foto 4 is te zien waar het ontwerp toe heeft geleid heeft. We kunnen hierbij van onder naar boven de volgende hoofdonder - delen onderscheiden. Stelframe Het stelframe is er om een juiste maatvoering voor de gehele ondersteuningsconstructie te kunnen realiseren. Indien dit frame zuiver gemaatvoerd wordt in x-, y- én z- richting kan de rest van de ondersteuningsconstructie worden gebouwd zonder assistentie van een maatvoerder. Vulbokken Deze stukken komen tussen het stelframe en het basisframe en dienen om de variabele kolomhoogtes op te vangen. De vulstukken zijn in x-, y- en z- richting onderling koppelbaar en zijn voorzien van een aanslag/verbinding ten behoeve van een eenduidige en eenvoudige montage. De vulstukken zijn voorzien van (houten) loopvlonders ten 2 KW520: Hulpconstructies6 2 0 11 49 1615 var. 755 2000 45.190° 1800 100 100 3500 750 C (max 48) 2 Stalen vulkist foto: FotoMix 3 Om alle maatafwijkingen van de kolom op te kunnen vangen is er een 'kraag' van 100 mm voorzien 4 Ondersteuningsconstructie met stelframe, vulbokken, basisframe, bodemkist en wandkist 5 Principe launching girder Launching girder Tijdens de tenderfase zijn er twee opties overgebleven voor het monteren van de PIQ-liggers: a aanvoer van de liggers onderlangs, één kraan op het dek en één kraan voor het voorste steunpunt; b aanvoer van de liggers bovenlangs en deze plaatsen met een soort 'portaalkraan'. Optie a had enkele grote nadelen: ? Het verkeer op de Basisweg zou ernstige hinder ondervinden van de trailers. ? De logistiek op de bouwplaats zou op de dag van montage ernstige hinder ondervinden. ? In verband met de enorm grote hoeveelheid aanwezige kabels en leidingen bij vele steunpunten waren veel aanvullende maatregelen nodig om een kraanopstelling mogelijk te maken. Dit zouden dan voor elk steunpunt éénmalige maat- regelen en dus kosten zijn. ? De bereikbaarheid van de kruising van KW520 bij de Zaan- boog, Radarweg en vooral bij de A10 waren nog niet goed onderzocht. ? Windgevoeligheid van de kranen bij montage in relatie tot de weekcyclus. Optie b had ook nadelen: ? Door de aanvoer bovenlangs moest elke week een compleet veld worden gerealiseerd. ? De methode was nog nooit toegepast in Europa. Na een zorgvuldige afweging is er uiteindelijk voor optie b gekozen. Wandkist De wandkist is aan de onder- en bovenzijde voorzien van een centerpen. De bovenste centerpen gaat over het betonwerk heen. De onderste centerpen gaat onder de pijlerbalk door en wordt ter plaatse van de betonkolom 'omgeleid' of afgevoerd naar het basisframe. Er komen dus geen centerpennen door de betonconstructie. De wandkisten zijn voorzien van een (stort) bordes met een breedte van 1,20 m. Het bordes is bereikbaar met een vaste trap of opgang en het loopvlak is voorzien van antislip. De wandkist bestaat, exclusief kopschotten en passtukken, uit 8 delen, maar moet ook in 4 delen hijsbaar en (de)monteerbaar zijn. Het gewicht van het grootste paneel is niet groter dan de zwaarste, overige te hijsen delen. 3 4 5 KW520: Hulpconstructies 6 2 0 11 50 thema 6 Verplaatsen cross- beam met LG 7 Spanbordes met dwarsvoorspanning ? de PIQ-liggers moeten vanaf de trailer kunnen worden opge- pikt; ? in verband met de montage van de gebogen liggers moet de minimale inwendige ruimte tussen de hoofdliggers 3500 mm bedragen; ? de LG moet bestand zijn tegen windkracht 11/12 en moet nog liggers kunnen monteren tot windkracht 8; ? in verband met de weekplanning en de logistiek was het wenselijk de montage van de PIQ-liggers binnen één werkdag te realiseren; ? de crossbeams moeten door de LG zelf kunnen worden gemonteerd en verplaatst; ? aan beide zijden van het dek zijn platforms voorzien die door de LG zelf kunnen worden verplaatst en gemonteerd. In nauw overleg met Aboma/Keboma is de machine verder ontwikkeld en geproduceerd in Italië. Door het werken op hoogte en met beweegbare delen is er veel aandacht besteed aan veiligheid van het bedienend en monterend personeel. ? De launching girder Voor de montage van de PIQ-liggers wordt dus een 'portaal- kraan', de zogenoemde launching girder (LG), toegepast. Dit is een hefkraan die de lange PIQ-liggers op de juiste positie kan inschuiven (fig. 5). De LG bestaat uit drie hoofdonderdelen: 1 de hoofdliggers met hijsvoorzieningen; 2 de crossbeams die de dwarsverplaatsing mogelijk maken (foto 6); 3 de spanbordessen aan de zijkanten van het dek (foto 7). De velden van KW520 Eén veld bestaat uit 10 PIQ liggers en 9 in-situ gestorte voegen. Deze gewapende voegen zijn circa 0,90 m breed en 0,30 m dik. Om van het dek één geheel te maken is deze voorzien van dwarsvoorspanning met een h.o.h.-afstand van circa 1,50 m. Om elke week de aanvoer bovenlangs mogelijk te maken zijn dan de volgende activiteiten nodig om één compleet dek te realiseren: 1 afspannen van de 'laatste' pijlerbalk van het laatst gemon- teerde veld naar 100%; 2 montage PIQ-liggers; 3 verplaatsen spanbordessen; 4 verplaatsen laatste crossbeam naar voorste pijlerbalk; 5 bekisten en wapenen van de voegen; de voegen moeten ook worden voorzien van doorvoerkanalen voor de dwarsvoor - spanning; 6 inschieten strengen dwarsvoorspanning; 7 storten voegen; 8 aanbrengen dwarsvoorspanning; 9 injecteren kanalen dwarsvoorspanning. Uitgangspunten ontwerp De volgende uitgangspunten waren van toepassing voor het ontwerp van de LG: ? maximale hijsgewichten van 160 ton; ? maximale overspanning 47,50 m; 6 7