Algemene projectomschrijving
Om de rivier de IJssel ruimte te geven bij extreem hoogwater, laten zestig stalen vizierkleppen van 12 m lang, 1,05 m hoog en 6,5 ton elk, die normaal het water keren, water door in de nieuwe Hoogwatergeul Veessen-Wapenveld. Bijzonder is dat de kleppen pas worden geopend als het extreem hoogwater daadwerkelijk aanwezig is. De kleppen draaien dan open door het water, totdat deze zich 70cm boven het water bevinden. De inlaatconstructie van 800 m lang heeft ruimtelijke kwaliteit en maakt de functie en krachtsverdeling van de onderdelen inzichtelijk. Zo hebben de vizierkleppen een kokervormige ligger met een parabolisch profiel, als verwijzing naar de momentenlijn onder waterdruk.
Voor de Nederlandse Planologische Kernbeslissing Ruimte voor de Rivier is langs de IJssel tussen Deventer en Zwolle 'Hoogwatergeul Veessen-Wapenveld' aangelegd. Bij extreem hoogwater krijgt de IJssel zo meer ruimte, waardoor de waterstand bovenstrooms van de geul wordt verlaagd. De Hoogwatergeul zorgt bij een waterstand in de IJssel van boven 5,65 m +NAP voor daling van het waterpeil van zo’n 70 cm in de directe omgeving. De geul is ruim 8 km lang en heeft een variërende breedte van 500 tot 1.500 m. De geul is niet gegraven, maar ontstaan door de aanleg van twee nieuwe dijken.
In het zuiden van de geul bij Veessen is een inlaat gerealiseerd bij de Kerkdijk. De inlaatconstructie heeft een totale lengte van 800 m en bestaat uit een hoog gelegen doorgaande betonbrug, de Tolbrug, met zestig overspanningen, waaronder zich de inlaatopeningen bevinden. De inlaatopeningen kunnen worden afgesloten met stalen vizierkleppen die zijn aangebracht tussen de betonnen pijlers. De zestig kleppen dichten onder normale omstandigheden de opening tussen de pijlers en de betonnen drempel en zullen pas bij extreem hoogwater worden geopend om de geul in werking te stellen als extra doorstroomcapaciteit. Dit extreme hoogwater komt gemiddeld eens in de 100 jaar voor.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
De stalen vizierkleppen bestaan uit een kokervormige hoofdligger die aan de kopse kanten eindigt in twee armen bestaande uit een dikke plaat. De massieve armen draaien om holle assen, gestoken door de betonnen pijlers.
In gesloten stand ligt de klep op de drempel, aan de uiteinden ondersteund met oplegblokken. In geopende stand hangt de klep aan twee cilinders die halverwege de armen aangrijpen.
De waterkerende hoofdligger heeft een verlopend dwarsprofiel: bij de aansluiting met de armen is het 100 mm breed en in het midden 350 mm. Het profiel verloopt parabolisch, waarmee het de momentenlijn in de ligger onder waterbelasting accentueert, naar wens van de architect. De hoogte van de vizierkleppen is overal 1,05 m.
De ligger maakt een hoek met de verticaal van 20° zodat deze in lijn gelijk valt met de pijlers.
De parabolische achterplaat heeft een pijl van 250 mm en een plaatdikte van 16 mm.
De armen van de klep bestaan uit een enkele plaat van 50mm dik. De plaat is voldoende stijf en stabiel om de krachten uit de kokerligger op te nemen en om zijdelingse verplaatsingen van de klep te beheersen. In de arm is een deling aangebracht om (de)montage van de klep te vergemakkelijken en om het lager van het draaipunt te vervangen.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Voor een strakke en onderhoudsvriendelijke vormgeving van de pijlers is geen aanslag toegepast, maar sluiten de kleppen op de pijlers aan met zijafdichtingen. De kieren van 100 mm aan de zijkant van de stalen klep zijn gesloten met lipseals, die in staat zijn variaties in spleetgrootte (veroorzaakt door vervormingen van klep en betonnen brug) te volgen zonder verlies van afdichtende werking. Aangezien de te keren waterstanden relatief laag zijn voor de klep is afdichten onder waterdruk niet mogelijk maar zijn de afdichtingsprofielen fysiek opgespannen om aan de lekeisen te voldoen.
De lip seal is daarom breed genoeg uitgevoerd om op te kunnen spannen in neutrale klepstand, om onder alle omstandigheden met voldoende kracht aan te liggen op de pijler en af te dichten. Deze special rubber seal is dusdanig ontworpen dat een gelijk profiel voor alle zestig kleppen kon worden toegepast.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
De staalconstructie en draaipunten zijn zo ontworpen, dat een minimum aantal onderdelen is toegepast. Het ontwerp draagt bij aan een robuuste uitvoering en tegelijk een simpele (de)montage.
De waterkerende huidplaat van de kokerligger heeft een dikte van 25 mm, dit maakt de klep robuust en strak. Lokaal plooien van de plaat wordt voorkomen zonder extra inwendige schotten. Zo wordt ook een eenvoudig samen te bouwen ligger verkregen. Vanaf de buitenzijde zijn er geen lasaftekeningen zichtbaar en oogt de constructie niet als de buik van een hungry horse.
De waterkerende plaat steekt aan de onderzijde onder de onderplaat uit en beschermt daarmee het neopreen afdichtingsprofiel onder de klep tegen koude (ijs) en uv-straling. De rand is scherp, om het loslaten van stromingswervelingen die ontstaan bij het openen van de kleppen te bevorderen en daarmee ongewenste stromingseffecten te vermijden.
De draaipunten zijn robuust, onderhoudsarm en zo eenvoudig mogelijk. De kleppen draaien om dikwandige buizen. In elke pijler is één buis gesteld en aangegoten waarop aan weerszijden twee vizierkleppen kunnen draaien. De buizen zijn aan de uiteinden afgedraaid en voorzien van vezelversterkte kunststof lagers.
Bijzondere aspecten uitvoering
Twee proefkleppen
Er werden twee van de zestig kleppen inclusief mechanische uitrusting eerder gefabriceerd ten behoeve van de proefmontage. Hiermee kon de uitvoering vroegtijdig starten en mogelijke aanpassingen in de voorbereiding doorvoeren.
Het project werd uitgevoerd conform NEN EN 1090-2 EXC4 en ROK 1.2 waardoor de levering van de stalen platen, buizen en assen met de vereiste materiaaleigenschappen een eerste uitdaging was. Vooral het tijdig verkrijgen van assen en buizen uit de walserijen voor de proefmontage van de eerste twee vizierkleppen was een opgave. Hierbij is zelfs een koerier naar Oekraïne gereden om een as op te halen bij de walserij, om deze toch op tijd te kunnen verwerken in de constructie.
Lopende-bandwerk
Aangezien zestig vizierkleppen van 12 m lang heel wat plaats in de productiehal in beslag nemen, werd door de staalbouwer een uitgekiend productieproces opgetuigd. Zo werd een just-in-time levering afgestemd met de diverse leveranciers als ook een interne continue productieflow om de projectplanning te waarborgen. De productie van de kleppen was zo voorbereid dat alle inkomende materialen na vijf dagen als eindproduct naar buiten gingen. Het was daardoor lopende-bandwerk geworden met een wekelijks productie van zes kleppen.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
De kleppen van 12 m lang en 1,05 m hoog worden elk door twee hydraulische cilinders geopend wanneer het waterpeil de bovenzijde van de klep nadert. Omdat de kleppen slechts incidenteel zullen worden geopend en het stijgen van de waterspiegel in de IJssel ruim van tevoren kan worden voorspeld, liggen de hydraulische cilinders normaliter in opslag en zullen pas worden aangebracht bij dreigende waterstand. De cilinders worden dan bij alle zestig kleppen vanaf het fietspad gemonteerd op demontabele stalen jukken, die op de brugpijlers zijn aangebracht, en door een monteur onder de brug aan de kleppen gekoppeld. Het aansturen van de cilinders vindt plaats vanaf het brugdek. De kleppen worden weer gesloten wanneer het peil in de IJssel voldoende is gezakt.
