Bouwen tussen monument en reizigers1201572Bouwen tussenmonument enreizigers1Nieuwe passage ten behoeve van capaciteitsvergroting station EindhovenBouwen tussen monument en reizigers 12015 73Station Eindhoven, gebouwd in de jaren vijftig en ontworpendoor architect Koen van der Gaast, vormt een icoon van denaoorlogse wederopbouwarchitectuur (foto 2). Dit komt ondermeer tot uiting door het gebruik van Bailey-liggers in de kap.Het station heeft de status van rijksmonument. Het aantal reizi-gers per dag bedraagt momenteel circa 70 000; de prognosevoor 2020 is circa 115 000. Hiermee is Eindhoven het op vierna drukste station van Nederland en het drukste buiten deRandstad. Momenteel is de grenscapaciteit bereikt. Maatgevendhiervoor zijn de smalle stijgpunten en de smalle perrontunnel.Deze laatste is, na aftrek van de winkelruimte, ongeveer 5,5 mbreed. Hoogste tijd dus voor een capaciteitsvergroting, te reali-seren door aanleg van een brede reizigerspassage bestaande uiteen transferzone en aan weerszijde een retailzone.SituatieIn de studiefase is onderzoek gedaan naar de verschillendemogelijkheden voor het oplossen van het capaciteitsvraagstuk.De meest optimale oplossing is gevonden in het realiseren vaneen nieuwe reizigerspassage direct gelegen naast de huidigereizigerstunnel plus het verbinden van deze passages. Dezevariant heeft diverse voordelen zoals behoud en gebruik vanhet rijksmonumentale stationsgebouw en -tunnel en de belang-rijke wens van de gemeente Eindhoven ten aanzien van deligging van de passage. Situering van de nieuwe passage (roderechthoek aangegeven op fig. 3) direct naast de bestaandetunnel (met gele rechthoek) maakt een goede aansluiting op hetbestaande stationsgebouw mogelijk, zonder kostbare en aantas-tende ingrepen aan het monument. Tijdens de bouw blijft debestaande tunnel in gebruik tot de nieuwe passage deze functiekan overnemen. Hiermee zijn (kostbare) tijdelijke maatregelenals een traverse voorkomen.De nieuwe passage wordt 34 m breed (fig. 5). Ook wordt deinwendige hoogte circa 1,20 m hoger dan de bestaande tunnel enkomt uit op 3,5 m. Deze winst is geboekt door spoordekken metingegoten spoorstaven in combinatie met een verlaging van hetvloerpeil. Zodoende zal de passagevloer ruim 80 cm lager liggendan de perrontunnel. De spoorhoogten worden niet gewijzigd.Constructie nieuwe passageVanwege de aanwezigheid van klei- en leemlagen, wordt depassage op palen gefundeerd. Ter voorkoming van trillings- engeluidhinder is gekozen voor geschroefde grondverdringendepalen. Bij voldoende werkhoogte wordt de casing getrokken.ir. Patrick van BerkelHeijmans Integrale Projecten BVing. Pieter Bout ROArcadis Nederland BV1 Bouwwerkzaamheden nieuwe reizigers-passage station Eindhovenfoto: Leo de Warem / ProRail2 Voorzijde van het rijksmonumentalestationsgebouw met standbeeld vandhr. Anton Philipsfoto: Roos van der Rijt / Arcadis3 Situatie met contouren tunnel en nieuwepassage2 3Vanwege de grote toename van reizigers wordt decapaciteit van station Eindhoven flink uitgebreid.Naast de bestaande perrontunnel komt een nieuwereizigerspassage. Vooral de aansluiting tussen beidevroeg om de nodige aandacht in het ontwerp.Bouwen tussen monument en reizigers1201574SA8300580 580166596332755503568350+18 605var567-595+15 1872337575150gws +1550indicatiefBS = +19 782+18 4751501500 5015 500 550520:120:1450 150 15015012003508503790 3400 5120 4800 800800800350+18 520105030097750028333486kolom 800 x 800+18 530100030 03042 300BS = +19 6824504501000 1100 111053208001065+16 120175880 1000kolomkolom?50030020 4620 509380 33 720SKSC' SD' SESFSBaanvankelijk dus geen herberekening nodig. Ook mag op basisvan inspectieresultaten, een hoge restlevensduur wordenverwacht. Na het besluit de bestaande tunnel te handhaven,ontstond bij de architect de wens oud en nieuw samen te voegendoor het lokaal verwijderen van de zijwand van de bestaandetunnel, juist onder de door sporen belaste doorsnede. Het deelsverwijderen van de wand maakt herberekening noodzakelijk.Voorafgaand onderzoek op geboorde kernen leverde eenbetonsterkteklasse C35/45 op. De verdeelwapening volgt nietuit de beschikbare wapeningstekening. De h.o.h.-afstand en dedekking van die verdeelwapening volgen uit een scan, de staaf-diameters zijn ingeschat op basis van de hoofdwapening.OverkluizingUit berekening bleek het maken van doorbraken zonderaanvullende maatregelen onmogelijk. Als eerste is een oplos-Het dek van de passage bestaat uit spoordragende dekplaten.Kolommen in de transferzone en in de retailzones zijn ongewenst,daarom zijn deze dekplaten voorgespannen. De locatie van dekolommenrijen ligt hiermee vast: er ontstaat een veld van 15,5 m(transfer), een veld van 13,5 m (retail) en een smalle retailzonetussen de bestaande tunnel en de transferzone (foto 4, fig. 5).Tussen de bestaande tunnel en het voorgespannen dek ? hetoude en het nieuwe gedeelte ? komt een `overgangsconstructie'.Deze speelt een belangrijke rol in de afdracht van de rem- enaanzetkrachten van de treinen. Voordeel van die constructie isook dat de nieuwe paalfundering verder kan blijven verwijderdvan de paalfundering onder de bestaande tunnel.Bestaande tunnelDe bestaande tunnel dateert van omstreeks 1950. De oorspronke-lijke berekening (op basis van GBV 1940) is beschikbaar, er was45Bouwen tussen monument en reizigers 12015 759480bestaande tunnel454050kolomkolom700 x 1000356835711000800925350asaophanging dak bestaandetunnel t.p.v. doorbrakenovergangsplaten4000 x 1200 x 300BS = +19 817doorbraak inbestaande tunnelwandoplegging Nevima Nevilon uitvoering Cof gelijkwaardig, 400 x 500 mmBk afgewerkte vloer +16 15020 204920501480 * 9460 breedte bestaande tunneloverkluizing15 90160823259633729450880 1000175kolom6+18 60580020:120:1BS = +19 782+16 120gws +1550 (indicatief)overgangsconstructie voorgespannen deknok4 Gerealiseerd deel van de passagefoto: Marcel Willems / Heijmans5 Dwarsdoorsneden bestaand en nieuw(rood: transfer, groen: retail)6 Doorbraak bestaande tunnel metoverkluizing7 Eerste voorstel versterken tunnelsing onderzocht waarbij het dak aan de nieuwe constructiewordt opgehangen en momentvast verbonden (fig. 7). Bij slapgedrag van de palen onder de bestaande tunnel zou dit leidentot toename van de ophangkrachten. Mede vanwege de toege-nomen spoorbelasting, bleek de ophanging niet voldoendeeffectief om te grote dwarskrachtpieken in het bestaande dekte voorkomen. Er is daarom overgestapt op het maken vanoverkluizingen over de bestaande tunnel ter plaatse van dedoorbraken (fig. 6 en 8). De overkluizing wordt aan de baan-zijde van een rij palen met stootplaten voorzien. Aan depassagezijde maakt de overkluizing deel uit van de eerderbeschreven `overgangsconstructie' tussen het voorgespannendek en de bestaande tunnel. De overkluizing ontlast enbeschermt de bestaande tunnel; de spoorbelasting verdeeltzich over de overkluizing en het dak van de bestaande tunnel.Als intermediair tussen overkluizing en bestaand tunneldekwordt een glijconstructie toegepast.De stijfheid van de bestaande en de nieuwe fundering be?n-vloedt de krachtenverdeling. Daarom is een gevoeligheids-analyse uitgevoerd met hoge en lage veerstijfheden, voorzowel de bestaande als de nieuwe paalfundering. Daaruitbleek dat bij een lage veerstijfheid van de nieuwe fundering deoverkluizing toch wat gaat `hangen' op de bestaande tunnel,waardoor het dek en de tunnelwand overbelast worden. Omdie reden zijn aan de onderzijde van de kolommen onder deovergangsconstructie nokken voorzien die op de tunnelvloerrusten. Figuur 9 illustreert dat (bij spoorbelasting boven debestaande tunnel) een deel van de belasting middels de nokdirect via de tunnelvloer op de palen wordt afgedragen.Figuur 10 toont de verplaatsing bij remmen naar rechtszonder dat de trein op de overkluizing staat (krachten viaspoorstaven). In dat geval heeft de remkracht op de nok eenontlastende werking.76DoorbrakenDe doorbraken zijn 5,8 m breed. In het midden van dezesparing wordt op basis van de originele wand een tussenkolomgerealiseerd. Hiertoe wordt langswapening tegen het resterendewandgedeelte van 0,6 m geplaatst en omsloten met tot beugelsgelaste haarspelden. Het geheel wordt afgewerkt met spuitbeton(fig. 8). De tunnelmoten van de bestaande tunnel zijn voorzienvan dilatatievoegprofielen bestaande uit bladkoper. Dit heefteen beperkte vervormingscapaciteit en daarom is aandachtbesteed aan het minimaliseren van de kans op onderlingeverplaatsingen. Ook wordt tijdens de uitvoering de onderlingepositie van de bestaande tunnelmoten gemonitord. De capaci-teit van de paalfundering onder de bestaande tunnel is getoetst,uitgaande van een gereduceerde korrelspanning ten gevolgevan de bouw van de nieuwe tunnel.Bouwen tussen monument en reizigers120157642005552752752756006002600 4630 290014002600hoek slopen t.b.v. wapening58050 50spuitbeton600500(zaag-mat)5103535dekking verwijderen2220 60060043020400290022001100 110058019703503502850kolom ?7003069 5000 50312995liftputstalen kolom?254 x 12,5oplegging Nevima Nevilonuitvoering C of gelijkwaardig,400 x 500 mmstalen kolom?254 x 12,5doorbrakennieuwe reizigerspassagebestaandetunnelInteractie spoor met constructieAls gevolg van remkrachten en temperatuurverschillen ontstaangrote belastingen op de constructie. Bovendien worden er eisengesteld aan toelaatbare spanningen in de spoorstaven en optre-dende horizontale verplaatsingen. Deze eisen hebben groteinvloed op de overgangsconstructie. Die constructie vormt inlangsrichting een relatief stijf portaal waardoor kan wordenvoldaan aan de verplaatsingseisen. Uit figuur 11 blijkt dat de over-gangsconstructie horizontale belastingen naar zich toe trekt.Gegeven zijn de spanningen in de spoorstaven bij remmen naarrechts. Boven de in horizontale richting relatief starre overgangs-constructie treden de grootste trekspanningen op.Perrons en bestaande kapDe perrons zijn niet opgelegd en gekoppeld aan de spoordek-ken. Hiermee wordt voorkomen dat verplaatsingen en trillin-gen van de dekken doorwerken in de perrons. Bovendienkomen ook de oorspronkelijk op palen gefundeerde poten vande Bailey-kap boven de passage, nu op de perrons te staan. Dedraagconstructie van de perrons bestaat uit prefab breedplaat-vloeren met een gewapende druklaag, gedragen door staal-betonliggers (fig. 12). Hiervoor is gekozen vanwege de stijfheid,bouwsnelheid en montagebeperkingen.Lokaal is in de vloer constructief glas toegepast om daglicht toete laten in de passage. Aan de zijde van de bestaande tunnel zijnde perrons glijdend opgelegd op de bestaande tunnelwand. Integenstelling tot de locatie bij de sporen is hier geen overgangs-constructie en overkluizing aanwezig.Ook het uiteinde van de beide langsgevels (foto 13) van de kapkomt bovenop de passage te staan. Niet op de perrons, maar opde spoordekken tussen twee sporen. Om te voorkomen datlangsverplaatsingen van de spoordekken deze beglaasde gevelsbeschadigen, worden de kolommen in de richting evenwijdigaan de sporen glijdend opgelegd.Op de wanduiteinden van de bestaande trappen van de oudeperrons naar de tunnels, staan poten van de kap. Mede daaromblijven de wanden van de bestaande trappen gehandhaafd. Detrappen zelf worden wel van meer transparante treden voorzien.Constructieve engineeringMet het oog op detailengineering van de betonconstructie heeftHeijmans het hoofdontwerp nader beschouwd. Daarbij is metdiverse aspecten rekening gehouden, zoals:- Constructieve detailleringen;- Uitvoeringsaspecten (hulpconstructies als damwanden enovername perronkap);- Bouwkundige aspecten;- Aspecten volgend uit E- en W-voorzieningen.Bij de detailengineering is vastgehouden aan het constructievehoofdontwerp. Dit ontwerp is slechts in beperkte mate geopti-maliseerd. Doorgevoerde optimalisaties zijn voornamelijk hetgevolg van afstemming van de diverse disciplines. In het defini-tief ontwerp is de passage opgeknipt in drie te onderscheidendeelgebieden: voorgespannen dek, onderbouw en aansluitingbestaande tunnel, en passage (overkluizings- en overgangscon-structie).89108 Plattegrond doorbraak bestaande tunnel9 Spoorbelasting op de overkluizing10 Remkrachten naar rechtsBouwen tussen monument en reizigers 12015 7720100806040200-20-40portaalspanninginspoorstaaf[MPa]kolomwand123 4remeffectoverkluizingovergangs-constructie 2-velds voorgespannen dektemperatuurseffecttotale spanninglengte [m]30 40 50 60 701 2-581,985230SA SB SC SE4065 948 13 380500014 328-43,30 -44,063 420019501700200 19501700+760 BS+19 682perronconstructie +760 BSroltraptraproltrap3045bk. onafgewerkte vloer =bk. afgewerkte vloer = 1kappoot opvangevenwijdig aan470BS = van +19 782 - +19 682ingelijmd spoor var 215011 Trekspanningen in spoorstaven bij remmen naar rechts12 Langsdoorsnede over dekken, perrons en kapIn het uitvoeringsontwerp zijn de drie deelgebieden tot volle-dige 3D-modellen verwerkt, waarbij de constructie met behulpvan staaf- en plaatelementen is gemodelleerd. Alle optredendebelastingen zijn vervolgens in deze modellen verwerkt. Debeschikbaarheid van een BIM-model (zie kader Building Infor-mation Model) is bij de opzet van deze rekenmodellen van nutgebleken. De met deze modellen berekende krachtswerking,vormt de basis voor de berekening van de benodigde wapeningen voorspanning in de constructie. Gekoppeld aan de hoofd-bouwfaseringen van het werk, zijn de berekeningen per bouw-fase uitgevoerd.Rekenmodel onderbouwHet rekenmodel voor de onderbouw is opgebouwd uit plaat-elementen voor vloer, wand en wandschijf en uit staafelemen-ten voor funderingspalen en kolommen. De positie van deplaten en staven is zo gekozen dat deze in het hart liggen van debetreffende constructieonderdelen (fig. 15). Voor de bepalingvan de juiste krachtsverdeling zijn in het model ter plaatse vanaansluiting op de overgangs-/overkluizingsconstructie rand-voorwaarden opgesteld.Voorgespannen dekOm de krachtsverdeling loodrecht op het vlak van het voorge-spannen dek te bepalen, is het dek gemodelleerd als een ortho-trope plaat. In het rekenmodel is ter plaatse van de opleggingengebruikgemaakt van zogenoemde middelingsstroken. Doortoepassing hiervan worden piekkrachten in de knooponder-steuning automatisch gemiddeld over de opgegeven spreidings-breedte.11Overkluizings- en overgangsconstructieHet rekenmodel van de overkluizings- en overgangsconstructieis, net als het model van onderbouw en dek, opgebouwd uitplaat- en staafelementen (fig. 16). Om de krachtsinleidingvanuit de kolommen op de platen zo waarheidsgetrouw moge-lijk te modelleren, zijn starre bindingen aangebracht langs deomtrek van de kolom.12Bouwen tussen monument en reizigers120157813 Monumentale gevel van de kap op bestaande fundatiefoto: Leo de Warem / ProRail14 BIM-model van moot 3 van de civiele constructieHet nieuwe dek van de overkluizing wordt door middel van eenglijconstructie los gehouden van het bestaande tunneldek. Inhet model zijn daarom tussen het nieuwe en bestaande dekverticale dummy-pendelstaven aangebracht die alleen eenverticale belasting doorgeven. Het glijdoplegmateriaal kanalleen een drukbelasting doorgeven. Dat is de reden dat in hetmodel voor de belastinggevallen die trek veroorzaken in dependelstaven, afwezigheden zijn ingevoerd. Zo kan een lineaireberekening worden gemaakt zonder dat er trek in de pendelsta-ven optreedt. Om aan te tonen dat deze praktische aanpak toteen veilige dimensionering leidt, is ter plaatse van enkeleaansluitingen een vergelijking gemaakt met het niet-lineairemodel uit het hoofdontwerp.Ook de verbindingen tussen nieuwe passage en bestaandetunnel ter plaatse van de nokken (fig. 6), zijn in het modeluitgevoerd met dummy-pendelstaven die alleen een normaal-kracht kunnen doorgeven. Zoals voor de dummystaven tussenhet nieuwe en bestaande dek, is ook voor de dummy-pendel-staven bij de vloer een afwezigheid in rekening gebracht, voordie belastinggevallen die een trekkracht in de pendelstaaf ople-veren.BouwfaseringEen belangrijke randvoorwaarde voor de uitvoering is dat hetstation tijdens de verbouwing in bedrijf blijft. Overlast voorBuilding Information ModelIn een vroeg stadium is ervoor gekozen hetontwerp van de passage in een BIM-model op tezetten (fig. 14). Aanleiding voor deze keuze isdivers, maar belangrijk is het onderkennen vanraakvlakken.Raakvlakken eindsituatieDiverse disciplines zijn betrokken bij het ontwerpvan de passage, daarom is het BIM-model gehan-teerd voor raakvlakkenbeheer. De geometrie vande civiele constructie is vastgelegd in het modelen voor alle partijen beschikbaar.Raakvlakken bouwfasenDoor de verschillende constructieve onderdelente voorzien van de juiste coderingen, kan degehele bouwvolgorde in het model worden gesi-muleerd. Daarmee kunnen raakvlakken in bouw-volgorde en met hulpwerken worden onderkend.Inmeting bestaande situatieOmdat de nieuwe passage volledig (constructief,bouwkundig en installatietechnisch) moet aanslui-ten op bestaande constructieonderdelen (tunnel,stationsgebouwen, perrons en sporen), is van debestaande situatie een 3D-inmeting gemaakt. Dedaaruit volgende point cloud is gebruikt om denieuwe situatie op de bestaande situatie teleggen. Daar waar nodig zijn naderhand aanvul-lende inmetingen verricht.1413Bouwen tussen monument en reizigers 12015 791715 EEM-model voor de onderbouw van moot 316 EEM-model voor de overkluizingsconstructie inclusief overgangsconstructievan moot 317 Grondtransport ten behoeve van fase 2 onder moot 1, perron 34foto: Marcel Willems / Heijmansreizigers moet tot een minimum worden beperkt. Dit houdt indat de treinenloop zo min mogelijk mag worden verstoord endat de stationsgebouwen en de perrons voor reizigers toegan-kelijk moeten zijn. De bouwfasering is hierop afgestemd.Het werk wordt gerealiseerd door middel van zes hoofdfasen.De eerste vijf hoofdfasen worden elk uitgevoerd tijdens lang-durige buitendienststellingen (vari?rend van 21 tot 36 weken).Daarbij worden telkens (minimaal) twee sporen buitendienstgesteld over het deel van de nieuwe passage en de bestaandetunnel. Om de beschikbare capaciteit van het station zo veelmogelijk te benutten, worden de buitendienst gestelde sporenals kopsporen in bedrijf gehouden. Ter compensatie van deonttrokken perronlengte is tijdens de realisatie van de passageeen tijdelijk perron in dienst. De passage kan daarom op eentraditionele wijze worden gebouwd.Omdat de nieuwe passage vanuit ??n zijde (zuidzijde) wordtgebouwd, moeten alle transporten ten behoeve van deze bouw-activiteiten onder en door de reeds gerealiseerde moten plaats-vinden. Hiervoor zijn diverse maatregelen getroffen om degerealiseerde betonconstructie te beschermen. Van het inpak-ken van kolommen tot het plaatsen van betonblokken terbescherming tegen aanrijding (foto 17).Na afloop van deze vijf buitendienststellingen is de civieletunnel gereed en zal deze hoogwaardig worden afgebouwd.Vanaf dat moment vindt de zesde hoofdfase plaats; de nieuwepassage wordt (gedeeltelijk) opengesteld voor reizigers, terwijlde bestaande tunnel wordt gesloten. De tot die tijd in gebruikzijnde opgangen naar de perrons worden gesloopt, vernieuwden liften worden toegevoegd. Ook kunnen dan de doorbrakenvanuit de nieuwe passage naar de tunnel worden gerealiseerd. PROJECTGEGEVENSprojectnaam SENS (Station Eindhoven NieuweStationspassage)opdrachtgever ProRail in samenwerking met gemeenteEindhoven en NSarchitectuur en technisch ontwerp Arcadis Nederland BVuitvoeringsontwerp Heijmans Integrale Projecten BVuitvoering Heijmans Civiel, Wegen en Utiliteitstart uitvoering 1 maart 2013openstellen nieuwe passage 12 december 2015oplevering juli 201615 16