Kennisplatform over betonconstructies

Breedplaatvloer maakt slanke netwerkboog mogelijk
Comfort belangrijk voor bijzonder ontwerp hoofdoverspanning én aanbruggen van fietsbrug in Nigtevecht
Christa van den Berg, Jeroen Koot

vrij 3 mei 2019
artikel

In de zomer van 2018 werd bij Nigtevecht de nieuwe fietsbrug over het Amsterdam-Rijnkanaal in gebruik genomen (foto 1 en 2). Naast de 104 m lange netwerkboog van de hoofdoverspanning springen vooral de betonnen aanbruggen aan beide zijden in het oog. De ruimtelijke inpassing van de 300 m lange hellingbanen vormde een uitdaging, net als de uitwerking van het betonnen dek voor de boogbrug.

1. De nieuwe fietsbrug over het Amsterdam-Rijnkanaal (foto: ipv Delft / Lucas van der Wee)

Na jaren van studies, schetsen en toenemende weerstand, besloten de provincies Noord-Holland en Utrecht de beoogde fiets- en natuurverbinding bij Nigtevecht eind 2014 via Best Value aan te besteden, een aanpak waarbij wordt gestreefd naar de meeste waarde voor de beste prijs. Het belangrijkste punt in de projectdoelstelling was het maximaal creëren van draagvlak onder gebruikers en omwonenden. Aan de vormgeving zijn in dit stadium geen eisen gesteld.
Het draagvlak is gecreëerd door gesprekken met de dorpsraad en het organiseren van bewonersavonden. Ook de lokale afdeling van de Fietsersbond is gevraagd mee te denken over zaken als verkeersveiligheid en gebruikerscomfort. Daarnaast stelde het ontwerpteam voor het brugontwerp zo transparant en compact mogelijk te houden, mede gezien de wensen van omwonenden.
 

Projectgegevens


Project: Fietsbrug Nigtevecht

Opdrachtgever: provincie Noord-Holland en provincie Utrecht

Ontwerp: ipv Delft

Hoofdaannemer: Ballast Nedam

Constructief concept: ipv Delft

Constructeur boogbrug: Jeroen Koot Constructie Advies

Uitvoeringsontwerp boogbrug: CSM Steelstructures en Stendess

Constructeur aanbruggen: Ballast Nedam Engineering

Ontwerp en uitwerking natuurverbinding: Bureau Waardenburg

Realisatie staalconstructie: CSM Steelstructures

Realisatie betonconstructie: Ballast Nedam

Bekisting: Safe

Uitvoeringskosten: circa ? 8,2 miljoen

2. Vooral de betonnen aanbruggen springen in het oog (foto: ipv Delft / Lucas van der Wee)

Opzet

De hoge doorvaart vereist lange hellingbanen; zorgvuldige inpassing daarvan was essentieel. Door de hellingbanen zo dicht mogelijk langs het kanaal te plaatsen, behouden omwonenden hun uitzicht en privacy. Al in de tenderfase is ervoor gekozen de hellingbanen te realiseren met in het werk gestort beton, zonder voorspanning en traditioneel gewapend. Ipv Delft heeft hiermee goede ervaringen, constructief gezien is het een beproefd concept en bovendien voldoet een momentvast aan elkaar verbonden constructie goed aan de eisen ten aanzien van minimaal onderhoud en hoge duurzaamheid.
Het lastigste ontwerpaspect voor de aanbruggen is de ruimtelijke inpassing ervan. De doorvaarthoogte van 10 m betekent hellingbanen van minstens 300 m aan beide zijden van het kanaal. Gebaseerd op de beschikbare ruimte en omliggende bebouwing, krijgen de hellingbanen elk hun eigen vorm: een 200 m lange rechte hellingbaan parallel aan het kanaal die overgaat in een fietspad op grondlichaam aan de westzijde en een 300 m lange compacte helling met haarspeldbochten aan de oostzijde (fig. 3, foto 4).

3. Situatieschets fietsbrug

4. Fietsbrug kort voor oplevering

Vervolgens is gezocht naar de ideale verhouding tussen dekdikte, kolomafstand en kolomdikte. De uitkomst: een dekdikte van 650 mm in het midden, teruglopend tot 400 mm aan de randen (fig. 5), kolommen met doorsnede 800 mm, 16 m hart-op-hart. Vanwege het grote aantal kolommen krijgen deze een ronde doorsnede voor een rustig beeld. Om graffiti te voorkomen, is het ontwerp van de natuurzones onder de fietsbrug afgestemd op de plaatsing van de kolommen. De meeste staan in het water of zijn door water omringd (foto 6).

5. Doorsnede dek aanbruggen

6. De meeste kolommen staan in het water

Comfort

Bij de uitwerking is veel aandacht besteed aan gebruikerscomfort. De hellingbanen hebben een hellingspercentage van 2,5 tot 2,9% en zijn 4 m breed tussen de hekwerken. Beide zijn voorzien van een rustplateau van 20 m lengte halverwege de helling. In de bochten is gekozen voor een comfortabele, grotere radius van 10 m waar 5 m gebruikelijk is. Voor voetgangers is de brug aan weerszijden toegankelijk via trappen. Op het gedeelte waar voetgangers gebruikmaken van de brug is het brugdek 1 m breder dan op de hellingbanen. Fietsers en voetgangers gaan hierdoor veilig samen.

De haarspeldvormige hellingbaan (oostzijde) is uitgevoerd zonder dilataties. Aan de westzijde heeft de rechte hellingbaan vanwege de lengte wel twee dilatatievoegen. Om de stabiliteit van het dekdeel tussen de dilataties te garanderen, zijn de kolommen hier iets groter in doorsnede. Ingestorte deuvels ter plaatse van de dilatatie in het hart van het dek zorgen voor overdacht van de dwarskrachten (fig. 7). Daar waar de hellingbaan boven de weg ligt (oostzijde), hebben de ontwerpers eveneens grotere kolommen toegepast, dit keer om de aanrijdbelasting te kunnen opvangen.

7. Dilataties in de rechte hellingbaan zorgen voor overdacht dwarskracht

Vormgeving

Dat behalve efficiëntie, inpassing en minimaal onderhoud ook vormgeving een grote rol speelde, is in het betonwerk goed te zien, onder meer in de detaillering. Zo worden dek en schampkant bewust in één keer gestort om een horizontale stortnaad op de brugranden te voorkomen. Verder worden de locaties van de plaatnaden in de onderzijde van het dek zorgvuldig gekozen en is de bekisting in de bochten zeer nauwkeurig uitgewerkt. Het lijnenspel dat de plaatnaden vormen, is hierdoor rustig en gelijkmatig (foto 8). Aan de bovenzijde is het dek subtiel dakvormig voor de afwatering. Doordat de hekwerken licht naar binnen hellen, ontstaat tussen de schampkant en rijbaan een smalle zone op het dek die fungeert als goot voor hemelwaterafvoer. Hierdoor is daar geen expliciete goot voor nodig.

8. Patroon van de plaatnaden in een van de bochten

Schoonbeton

Om aan de eisen voor schoonbeton te voldoen, heeft de aannemer een aantal praktische maatregelen genomen. Allereerst zijn de aanbruggen in het juiste jaargetijde (voorjaar en zomer) gebouwd voor de meest geschikte omstandigheden. Daarnaast is bij slecht weer (regen, wind) het storten uitgesteld. Per dag is scherp gekeken naar met name de plasticiteit van het betonmengsel. Na het storten is het dek afgedekt met juten kleden en continu nat gesproeid met water om het verhardingsproces te beheersen en scheurvorming te voorkomen (foto 9).

9. Natte juten kleden op het gestorte dek

Netwerkboog

Waar bij de aanbruggen zowel materiaal als bouwmethode voortkomen uit het streven naar een slanke en onderhoudsarme brugconstructie, gold dat ook voor de hoofdoverspanning. Hier is het principe van een netwerkboog toegepast, een bijzonder slanke stalen boogbrug met veel, vaak kruisende, hangers. Het dek van deze imposante verschijning moest van beton zijn, dat stond vast. Voor de aanvaarbelasting fungeert het dek dan als één grote stijve schijf en daarnaast is het gewicht nodig om de hangers altijd op trek te belasten. Bovendien vormen aanbruggen en hoofdoverspanning zo visueel één doorlopend betonnen lint voor bruggebruikers. Dat oogt mooi en fietst prettig.

Het ontwerpteam overwoog uiteenlopende opties: een massief betonnen dek, breedplaatvloeren die dragen op aan de randliggers gelaste stalen strippen, een staalplaatbetonvloer en breedplaatvloeren die afdragen op dwarsliggers.
Bij de keuze spelen diverse factoren een rol. Het gewicht bij het invaren van de brug, onderhoudskosten, praktische uitvoerbaarheid, maar ook een verzorgde uitstraling van de onderzijde van het brugdek is van belang. Een staalplaatbetonvloer viel bijvoorbeeld af omdat het conserveringssysteem van de stalen onderzijde al binnen de door de opdrachtgever geëiste ontwerplevensduur van honderd jaar zou moeten worden vervangen. Het op de voorbouwlocatie storten van de vloer was niet haalbaar in verband met het transportgewicht, een bekisting op de eindlocatie niet in verband met hinder voor de scheepvaart. Een dek van prefab delen zonder druklaag kwam niet in aanmerking vanuit oogpunt van gebruik en onderhoud, vanwege de benodigde voegovergangen. Ook voor de robuustheid bij aanvaring was een volledig prefab dek geen optie.

10. De haarspeldvormige hellingbaan aan oostzijde

Breedplaatvloer

Uiteindelijk viel de keuze op 125 mm dikke voorgespannen breedplaatvloeren die afdragen op de randliggers. De druklaag is pas aangebracht na het invaren van de brug. Zo bleef het invaargewicht beperkt omdat wapening en druklaag nog niet aanwezig waren bij het invaren. Doordat de platen een goede werkvloer vormen, is het mogelijk wapening en druklaag na het invaren aan te brengen.

Het toepassen van breedplaatvloeren is ook constructief een goede oplossing. In een boogbrug is een betonnen dek namelijk niet bepaald de handigste keuze: de onderzijde van een boogbrug fungeert immers als trekband en de trekkrachten kunnen voor scheurvorming in het beton zorgen. Dit probleem is verholpen door de druklaag van het dek pas te storten als de brug al op de uiteindelijke steunpunten ligt. De stalen randliggers nemen alle trekkrachten uit het eigen gewicht van de brug, inclusief het betonnen dek, op. De trekspanningen in het beton blijven daardoor beperkt tot krachten uit de belasting door verkeer op de brug, temperatuurverschillen tussen de betonvloer en stalen liggers, en krimp.

11. De lange rechte aanbrug aan westzijde

Scheurvorming

Dankzij de gekozen uitvoeringsmethode van het dek blijft de langskracht in de betonvloer zodanig beperkt dat de treksterkte van het beton alleen ter plaatse van de naden tussen de breedplaten en de dwarsliggers wordt overschreden. De trekkracht in het dek wordt deels door het beton opgenomen, en deels door de stalen randliggers. De verhouding waarmee die krachten worden verdeeld, is afhankelijk van de stijfheid van het beton. Omdat het onmogelijk is de stijfheid goed in te schatten, is voor de diverse toetsen de meest relevante en veilige toestand aangehouden. Voor de overall sterkte is met gescheurd beton gerekend, voor de krachten in het beton met ongescheurd beton en voor de scheurwijdte toets met een onvoltooid scheuren patroon.

Oplegging

De breedplaten worden opgelegd op aan de randligger gelaste platen van 300 mm. In bovenaanzicht zijn de plaatuiteinden U-vormig, waarbij de twee uitstekende nokken voldoende opleglengte hebben (fig. 12, foto 13). Ter hoogte van het terugliggende middendeel is op de staalconstructie ruimte voor stiftdeuvels voor de verbinding staal-beton (fig. 14). Die is nodig voor overdracht van schuifkrachten.

12. Bovenaanzicht aansluiting breedplaatvloeren op randliggers (boven) en dwarsdoorsnede dek (onder)

13. Breedplaten ter plaatse van de langsliggers, vóór het invaren van de brug

14. Deuvels voor verbinding betonvloer aan de randliggers (fig. 8b)

Dicht bij de landhoofden is een groter aantal stiftdeuvels aanwezig. De totale trekkracht in het dek, inclusief krachten door temperatuurverschil tussen het betonnen dek en de stalen randliggers, wordt aan het einde van het dek overgedragen. Deze kracht is echter veel te groot om in een klein gebied op te kunnen nemen. De breedte van het dek en dwarskrachtvervorming in het vlak van de betonplaat zorgen voor een overdrachtslengte van 8 m, waarin de trekkracht in het beton geleidelijk wordt overgedragen naar de randliggers (fig. 15).

15. Afname trekkracht in beton

Het gekozen deuvelpatroon sluit aan op de krachten in deze overdrachtszone. De totale trekkracht in het beton, met een bovengrens van 4700 kN over de gehele breedte van het dek, wordt verspreid over een lengte van 2 × 8 m. Hiervoor zijn gemiddeld 10 deuvels Ø16 mm per m1 nodig. Buiten deze zone hebben de deuvels geen directe bijdrage in de hoofdkrachtswerking en is het aantal gereduceerd.

Dwarsliggers

De excentrische oplegging van de breedplaten zorgt ervoor dat de randliggers op torsie worden belast en willen roteren. Om deze vervorming te beperken, zijn HEB200-dwarsliggers toegepast die ook voor de constructieve samenhang zorgen in de transportfase. In de bouwfase zijn de dwarsliggers dus onmisbaar, maar qua sterkte (in eindfase) zijn ze niet van belang, omdat het betonnen dek dan het torderen van de randliggers verhindert. In de gebruiksfase kunnen ze echter zorgen voor ongewenste afdracht van verticale belasting in lengterichting. Daarom is de vervormingscompatibiliteit van de buiging van de betonvloer en de dwarsliggers geanalyseerd, zowel door vervormingen uit de stort als door een onbedoeld voertuig. Deze analyse bepaalde de wapening die nodig is voor de krachtsoverdracht tussen betonplaat en dwarsliggers (fig. 16).

16. Doorsnede voorgespannen breedplaten t.p.v. dwarsliggers

Samenwerking

Tijdens het gehele proces werkten alle betrokken partijen nauw samen, wat een positief effect had op zowel het eindresultaat als de efficiëntie van het proces. In de ontwerpfase werd de concurrent engineering-methode toegepast, waarbij verschillende partijen op regelmatige basis fysiek in dezelfde ruimte aan het werk waren. Overleg en afstemming verliepen op die manier heel soepel en efficiënt. Ook de staalbouwer werkte al vroegtijdig proactief mee, wat het proces positief heeft beïnvloed.

Sinds de oplevering wordt de brug veelvuldig gebruikt. Zowel omwonenden als recreanten zijn positief over de nieuwe fietsverbinding en de lokale middenstand vaart wel bij het toegenomen aantal passanten. Uit gebruikersonderzoek is inmiddels gebleken dat 80% van de gebruikers zowel veiligheid als comfort beoordeelt met een acht of hoger. Op vormgeving geeft 97% van de ondervraagden de brug een dikke acht. Het streven om een mooie en prettig te berijden brug te realiseren, is dus waargemaakt. En Nigtevecht is, dankzij de brug, voor eens en altijd op de kaart gezet.

17. De steunpunten van de hoofdoverspanning zijn zo open mogelijk

Planning


Best Value tender: eind 2014 / begin 2015

Uitslag tender, concretiseringsfase: medio 2015

Traject van buurtparticipatie: eind 2015, begin 2016

Uitwerking ontwerp: 2016

Start voorbereidende werkzaamheden: zomer 2016

Start bouw aanbruggen: maart 2017

Invaren boogbrug: maart 2018

Oplevering, feestelijke opening: 7 september 2018

Reacties

xMet het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord

Copyright 2019 Aeneas Media

NIEUWE SERVICE

Een mailtje ontvangen bij verschijning van een nieuwe CUR-aanbeveling? 

Aanmelden

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren