nieuws

Elementen Papendorpsebrug met precisie geplaatst Gebruik thermo­mechanisch gewalst staal maakt lassen makkelijker

bouwbreed

utrecht ­ Een vergelijking met de Rotterdamse Erasmusbrug is vanwege de architectonische vorm en de naam van de ontwerper onvermijdelijk. Niettemin zijn er duidelijke verschillen met de Papendorpsebrug bij Leidsche Rijn. De laatste is kleiner, de tuien dus veel korter en het rijdek beduidend zwaarder. De plaatsing van de elementen op de brug eiste uitzonderlijke precisie.

Pas tijdens de uitvoering is gekozen voor een gecombineerde rijvloer van prefab beton en in het werk gestort beton. Uit logistieke overwegingen zag de bouwcombinatie af van de oorspronkelijke keuze voor een volledig geprefabriceerd betonnen brugdek. Eind november zijn de laatste betonnen elementen op de balkroosterconstructie geplaatst en is het rijdek van de Papendorpsebrug dicht. De oplevering van de brug vindt medio 2003 plaats. De bouwcombinatie Papendorpsebrug waarin CFE Beton en Waterbouw uit Dordrecht en staalbouwer Victor Buyck uit het Belgische Eeklo samenwerken, heeft er dan ruim twee jaar aan gewerkt. De combinatie sloot met de opdrachtgever, de gemeente Utrecht, een overeenkomst voor de bouw op basis van Design & Construct. “Zo’n contractvorm kan voor de opdrachtnemer en opdrachtgever belangrijke voordelen hebben”, vertelt projectleider R. Verkerk, werkzaam voor CFE. “Aanvankelijk gingen we ervan uit dat we het rijdek volledig met prefab betonnen elementen zouden maken. We waren al maanden aan het werk toen pas de keuze viel voor het huidige systeem, toepassing van constructieve B55 breedplaatvloeren van 6,5 bij 4,5 meter waarop vervolgens een druklaag wordt aangebracht. Maar een dergelijke overeenkomst heeft ook nadelen. Een van de belangrijkste daarvan is dat de architectonische randvoorwaarden vaak zo scherp zijn gesteld dat je als opdrachtnemer weinig ruimte hebt. Dat was ook bij deze brug het geval.”

Asymmetrisch

De tuibrug over het Amsterdam­Rijnkanaal, dat ter plaatse een breedte van 130 meter heeft, is een ontwerp van Ben van Berkel en zijn UN Studio. De asymmetrische Papendorpsebrug heeft een hoofdoverspanning van 150 meter met een backspan van circa 80 meter. Aan de oostzijde is in een eveneens circa 80 meter lange aanbrug voorzien. De stabiliteit wordt verzorgd door een tweetal zware tuiparen die met een pendelconstructie in het westelijk landhoofd zijn verankerd. De pyloon leunt om louter esthetische redenen naar achteren en is gekromd vormgegeven. De brug telt tweemaal negentien tuien waarvan er zeventien de rijvloer ondersteunen. De twee achterste tuien verankeren de pyloon en geven de brug de noodzakelijke stabiliteit. Dit tweetal is dus niet bedoeld om de rijvloer lichter te maken. De achterste tuien zijn bijzonder zwaar uitgevoerd. Mocht een van deze tuien het begeven dan hoeft dat in beginsel geen ramp te zijn. De brug is hier op gedimensioneerd. De twee tuien voor de verankering van de pyloon hebben een doorsnede van circa 30 centimeter en zijn opgebouwd uit 120 strengen. De overige tuien tellen ‘slechts’ twintig tot zestig strengen. De pendelconstructie in het landhoofd laat zich het best vergelijken met een enorme schakel van een fietsketting. Hij heeft een breedte van meer dan een meter en is gelast uit 13 centimeter dik staal. Aan de oostkant steunt de aanbrug op twee rijen van vier in het werk gestorte betonnen kolommen met een diameter van 1,5 meter. Deze kolommen zijn een van de weinige onderdelen van de betonconstructie die zichtbaar blijven. Zo is aan de westzijde van de pyloonfundatie nog slechts een randje van 15 centimeter te zien. “De bouwkuip van 20 bij 25 meter staat nog net op het land”, aldus Verkerk. “In het constructieve ontwerp is rekening gehouden met aanzienlijke belastingen in geval van aanvaringen. Voor de fundatie hebben we 182 palen met een lengte van 12 meter in den natte geheid. De heistelling stond op hulpbrug die op de kuip was geplaatst. Daarna hebben we circa 650 kuub onderwater beton gestort. Daarna is de bouwkuip leeggepompt en is er nog eens ongeveer 2000 kuub beton gestort. Van al die kuubs is nog slechts een strook van pakweg 15 centimeter te zien.” Niet alleen om te kunnen beantwoorden aan de hoge eisen ten aanzien van de aanvaarbelasting is uitzonderlijk veel wapening toegepast, maar ook voor de verankering van de pyloon. De hoofdwapening bestaat uit lagen met een staafdiameter die varieerde van 25 tot 32 millimeter. Daarnaast is splijtwapening toegepast, opgebouwd uit achttien lagen met staven met een doorsnede van 25 millimeter.

Pyloonfundatie

Tegelijk met de pyloonfundatie is een begin gemaakt met de bouw van het ankerblok op de westelijke oever en iets later in de tijd met het landhoofd aan de oostzijde van het kanaal. De bouwvolgorde werd sterk bepaald door constructieve overwegingen. Staalbouwer Victor Buyck heeft de 91,7 meter hoge pyloon in zes secties min of meer geprefabriceerd. De secties zijn geheel over water op een ponton vanuit Eeklo naar hun plaats van bestemming gevaren. Gemiddeld bedroeg het gewicht van de secties zo’n 200 ton. Het onderste deel van de pyloon, de paperclip, is met zijn 275 ton veruit het zwaarst en is in één stuk aangevoerd. Een 800 tons mobiele rupskraan bracht vanaf het land de verschillende segmenten op zijn plaats. “Nadat de paperclip op zijn plaats stond, zijn de eerste drie pyloonsegmenten aangebracht. Toen die eenmaal stonden had de pyloon een hoogte van 67 meter bereikt. Op dat moment konden we beginnen met het plaatsen van het rijdek boven land en vervolgens het aanbrengen van de tuien. Om de stabiliteit te waarborgen is met veel precisie telkens een stuk rijvloer gestort om enerzijds gewicht toe te voegen, maar ook om de rijvloer voldoende stijfheid en sterkte te geven.” De bouwers maken overigens telkens dankbaar gebruik van de waterweg. Want ook de betonelementen komen per schip naar Utrecht. Verkerk: “Het bleek wel lastig om een manier te vinden om de 10 ton wegende betonelementen binnen de tuien naar hun plaats te brengen. Het transport op de brug vindt daarom plaats met een verrijdbare portaalkraan. Vanaf een tussenopslag op de westoever worden de betonplaten de brug op gereden en vervolgens legt de portaalkraan ze op de balkroosterconstructie. De kraan verplaatst zich over tijdelijke stalen rails die noodgedwongen schuin op het rijdek zijn gemonteerd omdat het de enige mogelijkheid voor de kraan is om binnen de tuien te bewegen.” Het plaatsen van de betondelen op het staalbalkrooster vindt plaats met indrukwekkende nauwkeurigheid. Daar waar de delen op elkaar aansluiten moet het wapeningsstaal exact passen tussen de duizenden deuvels die op een tiental centimeters van elkaar staan. Na het storten van een gedeelte van de rijvloer kan weer een rijvloersectie ingebracht worden en/of tuien worden gemonteerd en gespannen.

Afspannen

K. Kamp, projectmanager van Holland Railconsult, het bureau dat penvoerder is voor de engineering: “De fases in de voortgang van de bouw zijn bepalend voor het moment van afspannen. Vooraf zijn fasegewijs die momenten en de krachten waarop de tuien op dat moment moeten worden gespannen, bepaald. In verband met de tijdens de montage steeds variërende vervormingen van de brug zijn de stalen rijvloersecties in de werkplaats allemaal met een overhoogte gebouwd die varieert van 10 tot 20 centimeter. Deze overhoogten zijn dusdanig berekend dat de brug na voltooiing de gewenste geometrie heeft.” Er is alles aan gedaan om te voorkomen dat Utrecht net als de Maasstad met het probleem van de zingende tuidraden te maken krijgt, aldus Kamp en Verkerk. “De tuibrug is in een windtunnel onderzocht. Op advies van het Nationaal Lucht­ en Ruimtevaartlaboratorium zijn de omhullingsbuizen om de tuien voorzien van een spiraalvormig profiel. Het profiel slingert zich om de buizen van de tuien omhoog en moet voorkomen dat de tuien als snaren gaan trillen. We gaan er van uit dat het een doeltreffende oplossing is.” De pyloon van de Papendorpsebrug is gemaakt uit thermo ­ mechanisch gewalste stalen platen van een S 460 kwaliteit met een wanddikte die varieert van 55 tot 60 millimeter. Victor Buyck heeft gekozen voor dit type staal in verband met de uitstekende lasbaarheid hiervan. “Dit type staal wordt nog weinig toegepast. De medewerkers van Victor Buyck hebben honderden meters in het werk moeten lassen. Het zegt veel over hun vakmanschap, maar ook over de lasbaarheid van deze kwaliteit staal. Er is geen centimeter van hun werk afgekeurd.” De gekromde huid van de pyloon is binnenin verstijfd met gelaste T­profielen. Daarnaast is om de 3 meter een 30 millimeter dik verstijvingschot aangebracht Het laatste segment voor het rijdek is door twee drijvende bokken geplaatst. Dit gebeurde op een vroege zondagochtend en scheepvaartverkeer was even niet mogelijk. Tegen het middaguur lag het segment op zijn plaats. De rijvloer is een balkroosterconstructie van langsliggers en dwarsdragers. De onderdelen daarvan zijn net als de pyloon geprefabriceerd tot circa 50 meter lange secties bij Victor Buyck in Eeklo. Na plaatsing zijn de secties aan elkaar gelast. De staalconstructie in het rijdek is voorzien van deuvels. De samenwerking van staal en beton door de deuvels geeft het rijdek zijn noodzakelijke sterkte en stijfheid.

Projectgegevens

Opdrachtgever: Gemeente Utrecht

Architect: UN Studio/Ben van Berkel, Rotterdam

Hoofdaannemer: Combinatie Papendorpsebrug v.o.f. (bestaande uit CFE Beton­ en Waterbouw BV en Victor Buyck Steel Construction NV uit Eeklo)

Engineering: Holland Railconsult, WRS Schaffhausen, IBZH

Projectmanagement: DHV, Amersfoort

Aanneemsom: 25 miljoen euro

‘Er is alles aan gedaan om het probleem met zingende tuidraden te voorkomen’

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels