themaFIietsen over de Zuid-Willemsvaart6201340themaFietsen over deZuid-WillemsvaartOm het fietsverkeer vanaf Rosmalen naar 's-Hertogenbosch(door Fietsersbond uitgeroepen als Fietsstad 2011) op eenveilige en ongestoorde manier de Empelseweg en Laaghemaalte laten kruisen, is gekozen een fietsbrug aan te leggen. Degekromde brug wordt in twee fasen en vier secties gerealiseerd.Nieuwe fietsbrug sluit aan op brug in Bruistensingel over Zuid-Willemsvaart1FIietsen over de Zuid-Willemsvaart 62013 412De fietsbrug ligt aan de oostzijde van het nieuwe deel van deZuid-Willemvaart, in het verlengde van de brug in de Bruisten-singel over het kanaal. Vanaf deze brug gaat het wegverkeerterug naar het maaiveld richting de `turborotonde'. Het fietspadblijft hoog en gaat met een wijde boog over de turborotondeheen naar het zuiden. Vanuit het noorden sluit het fietspad aanin deze bocht (fig. 2), vanaf de woonwijk de Groote Wielen.Schetsontwerp ? gezamenlijk procesDe inpassing van een fietsbrug met deze afmetingen (totalelengte is 279,7 m en breedte is 4,5 m) in deze omgeving (eenhoofdontsluiting voor Rosmalen, bewoners in de omgeving enkantoorpanden met zichtlocatie) is een proces waarbij verschei-dene partijen zijn betrokken. Het ontwerp is tot stand gekomenin samenwerking met onder andere (landschaps-)architecten,ontwerpers van beton-, weg- en geotechnische constructies,beheer- en onderhoudsdeskundige van de gemeente 's-Herto-genbosch, Rijkswaterstaat en de WillemsUnie.Vanwege de inpassing in de omgeving mocht de fietsbrug geenlandmark worden, maar moest wel stilistisch worden vormge-geven (fig. 1). Dit is onder meer bereikt door een ronde onder-zijde van de fietsbrug waarmee de dikte visueel wordt beperkt.Dankzij een metalen randelement wordt de nadruk gelegd opde lijnvormigheid. Vanwege de bocht in de west-zuidverbin-ding van de fietsbrug, de ronde onderzijde en de noordelijkeaansluiting, vond de architect het essentieel dat de kolommengeen richting hebben. Ook voor de kolommen is daarom eenronde vorm toegepast.Om oplegblokken te kunnen vervangen, is een ruimte beno-digd van 300 mm tussen bovenzijde kolom en onderzijde dek.Om te voorkomen dat het dek visueel boven de kolommenzweeft, is hier een demontabele stalen ring toegevoegd.Het hekwerk op de fietsbrug vindt aansluiting bij het hekwerkop de brug over het kanaal. Door de positionering van de regelsvan het hekwerk wordt de overklimbaarheid bemoeilijkt.De constructieve opbouw van de fietsbrug bestaat uit:? Een kistdam van 37,6 m;? Een west-zuidverbinding met acht overspanningen tussen de21,6 en 26,8 m, met een totale lengte van 192,3 m;? Een noordelijke aantakking met twee overspanningen, meteen totale lengte van 49,8 m.De totale lengte van de brug is 279,7 m, de breedte bedraagt 4,5 m.Binnen het gehele project `Omlegging Zuid-Willemsvaart' is defietsbrug de enige die conform de ROK, gebaseerd op de Euro-code, is uitgewerkt. De overige kunstwerken zijn conform deoude ROBK6 ontworpen.ir. remco Mast en ing. Jochem verbaanVolker InfraDesign bv / WillemsUnie v.o.f.ing. Peter de gunst PMsEArcadis Nederland bv / WillemsUnie v.o.f.1 Artist's impression zijaanzicht fietbrug vanuit Empelseweg (zuidzijde)2 Overzicht fietsbrug; Vogelvlucht gezien vanuit het oosten, kijkend richting hetnieuwe kanaalzijde`s-HertogenboschBruistensingelEmpelsewegEmpelsewegzijde RosmalenLaaghemaalthemaFIietsen over de Zuid-Willemsvaart6201342sectie 4sectie 2sectie 1sectie 1west voegvoegvoegvoegsectie 2sectie3sectie3zuidsectie2voegvoegsectie 4as 12as 11noordas 10as 4as 3as 2as 1as 5as 6as 7as 8as 9druk in betonwapening3 453 Indeling secties en velden van de fietsbrug4 3D impressie van de westelijke kistdam5 Vakwerkanalogie verankering wapening onderbouwfasen worden gebouwd. In de eerste fase wordt de brug t/m as 6gebouwd (fig. 3), inclusief de noordelijke aantakking(as 10 t.m. 12). Nadat de eerste fase gereed is, kan het fietsver-keer via de noordelijke en westelijke tak worden geleid richtingde brug over het kanaal. Vervolgens kan de tweede fase(as 6 t.m. 9 en de grondterp met zichtscherm) worden gemaakt.De bovenbouw wordt op traditionele manier gemaakt: eenondersteuningsconstructie in de vorm van torens met daaropeen standaardbekistingKistdamZoals eerder aangegeven, is aan de westelijke zijde eenkistdam toegepast om het toenemende hoogteverschil tussenVoor het hellingspercentage van de brug is de zogenoemdeformule van Roos als leidend aangehouden. Dit percentage wasbepalend voor de lengte van de brug. Ook de aansluitendepercelen hebben invloed op de lengte.Door het verlengen van de brug met twee overspanningen, inplaats van het toepassen van een grondterp, is voorkomen dathet zicht vanuit een naastgelegen kantoorpand volledig zouworden verhinderd. Ook aan de westzijde zijn twee overspan-ningen toegevoegd om de ontsluiting van een aansluitendnoordelijk perceel mogelijk te maken. Een zichtscherm dat opde grondterp van het fietspad is aangebracht, voorkomt inkijkbij diverse woningen.UitvoeringsmethodiekOm te voorkomen dat de bouw van de fietsbrug leidend wordtvoor het ontgraven van het kanaal, is er een extra wegfaseringge?ntroduceerd. Om de overlast voor de omgeving te beperken,is het namelijk noodzakelijk dat de steenbestorting van hetkanaal over het water wordt aangevoerd in plaats van per as.Om dit te realiseren, wordt het kanaal ter plaatse van de Bruis-tensingel al in het najaar van 2013 gegraven. V??r dit momentmoet de nieuwe brug over het kanaal gereed zijn voor zowel hetweg- als het fietsverkeer.Dankzij overleg met de gemeente kan zowel het weg- als hetfietsverkeer door een extra wegfasering langs de bouwwerk-zaamheden van de fietsbrug worden geleid. Door de aanwezig-heid van de bypass in de Empelseweg, ter plaatse van de krui-sing met de Bruistensingel/Laaghemaal, kan de brug in tweeFIietsen over de Zuid-Willemsvaart 62013 43514041003700320 400 400 32020,0?leuning RVS-uitstralingrandelementen RVS-uitstralingplaatverdeling overeenkomstigmet stijlen leuningR400067jes. Tevens leidt het gebruik van T-heads tot extra eisen voorhet ondernet ten aanzien van de uitvoeringstolerantie. Voor deverankering is daarom gekozen voor het gebruik van een hori-zontale staalplaat, waarbij koppelbussen met een moer voor deverbinding zorgen. Tussen de staande wapening van de kolomwordt over de staalplaat een extra wapeningslaag aangebracht.Hierdoor wordt een goede verankering in de drukzone gereali-seerd.OpleggingenHet toepassen van NEN-EN 1337 voor de opleggingen incombinatie met de vorm van de fietsbrug, resulteerde in denodige aandachtspunten.? Gezien de hoogteligging van de brug ten opzichte van derotonde, moet ook voor de bovenbouw rekening wordengehouden met een aanrijdbelasting. Vanwege het beperkteeigen gewicht van de bovenbouw is een eenzijdig verhinderdeoplegging nodig. Echter, als gevolg van het afspannen en vankrimp zal een verplaatsing aan het uiteinde van het dekoptreden die niet exact evenwijdig is aan de as. Door hettoepassen van een extra staalplaat tussen bovenbouw enoplegging, kan de verplaatsing als gevolg van afspannen vrijoptreden (fig. 6). Daardoor kan op een zo laat mogelijk tijd-stip de oplegging worden gefixeerd door de staalplaat vast tefietspad en verkeersweg te ondervangen (fig. 4). Dezebestaat uit twee onderling gekoppelde damwandschermenAZ18-700. Door middel van een plaxisberekening zijn devervormingen bepaald, waarbij vooral de vervorming vanhet landhoofd van belang is. Tijdens de uitvoering ontstaateen verplaatsing als gevolg van een enkelzijdige grondbelas-ting ter plaatse van het landhoofd. Omdat de bovenbouw opeen torenondersteuning wordt gebouwd, wordt het land-hoofd pas belast na het afspannen van het dek. Als gevolgvan de verplaatsing door de enkelzijdige grondbelastingontstaat een scheefstand. Hierdoor zal bij het aflaten vanveld 1 op dit landhoofd een extra verplaatsing ontstaan. Omdeze vervorming te beperken, zijn de damwanden ter plaatsevan het landhoofd doorgelast en voorzien van twee groutan-kers.Aan de oostzijde was een kistdam niet nodig omdat hier, indwarsdoorsnede gezien, niet over een korte afstand eengrote hoogte moet worden overbrugd.OnderbouwTer plaatse van het westelijke landhoofd is de brug gefundeerdop de damwanden van de kistdam. Ter plaatse van de tussen-steunpunten en het noordelijke en zuidelijke landhoofd isgebruikgemaakt van boorpalen. Een fundering op staal wasniet mogelijk in verband met de grote verschillen van de kleila-gen in de ondergrond. Om de overlast voor de omgeving tebeperken, is gekozen voor een trillingsarm paalsysteem.De negen kolommen zijn zo veel mogelijk gelijkvormig gehou-den. De variatie zit in de lengte van het rechte deel van dekolom. Hierdoor is het mogelijk dat alle kolommen met vierstalen bekistingsdelen worden gemaakt.De twee maatgevende belastingssituaties voor de kolommenzijn de aanrijdbelasting en de situatie tijdens de bouwfasewaarbij nog maar ??n veld op de kolommen rust.Voor de verankering van de kolomwapening in de poer zijn devolgende opties beschouwd:? stekken orthogonaal;? stekken radiaal;? T-heads;? staalplaat met koppelbussen.Op basis van een vakwerkanalogie kan worden afgeleid, dat dekolomwapening pas vanaf de onderzijde van de poer kanworden verankerd en dus niet vanaf de bovenzijde van de vloer(fig. 5).Het toepassen van stekken leidde tot een te dicht wapeningsnetaan de onderzijde van de poer. Bij het gebruik van T-heads zouer te weinig ruimte aanwezig zijn tussen de verankeringsplaat-6 Schets oplegging7 Dwarsdoorsnede brug met fietsenthemaFIietsen over de Zuid-Willemsvaart6201344aanzicht kopdoorsnede veld 89 108 Aanzicht en doorsnedevoorspanning9 Bovenaanzicht horizontalekromming voorspanelementen10 Kruisende voorspanningt.p.v. veld 4in veld 9 (aftakking richting het noorden) wordt eenzijdiggespannen vanaf de open voeg en blind verankerd in veld 4. Deoverige secties worden allemaal eenzijdig gespannen vanaf delandhoofden.De breedte van het dek is 4,5 m en het dek is aan de onderzijdevoorzien van een kromming, loodrecht op de rijrichting, meteen straal van 4,0 m (fig. 7). De bovenzijde van het dek wordtafgewerkt in een dakprofiel met een afschot van 1:50.VoorspanningGezien de geringe beschikbare ruimte voor de ankerkoppen iservoor gekozen uit te gaan van een 19-strengs voorspansys-teem. In alle velden, met uitzondering van de noordelijke aftak-king (veld 4-9), zijn zeven voorspanelementen toegepast. Voorde noordelijke aftakking volstaan vijf voorspanelementen. Deelementen zijn naast elkaar geplaatst op de kop van het dek, inde neutrale lijn van de doorsnede (fig. 8).De voorspanelementen worden in lengterichting van de veldenmet een verticaal verloop aangebracht. De elementen liggen terplaatse van het veld onder de neutrale lijn en ter plaatse van detussensteunpunten boven de neutrale lijn van de doorsnede.Gezien de ronde onderkant van het dek en het verticale verloopvan de voorspanelementen, worden de elementen vanaf delassen aan de oplegging en vervolgens te conserveren.? De centrale positionering van het oplegblok op de kolomheeft ertoe geleid dat de inspectieruimte tussen onderzijdedek en bovenzijde kolom uiteindelijk 300 mm is geworden.? De uit te voeren toetsing in de ULS, de in rekening tebrengen grote vervorming door temperatuur en krimp en hetrelatief lage eigen gewicht (constructie is maar 4,5 m breed)hebben ertoe geleid, dat ter plaatse van diverse tussensteun-punten ??n oplegblok in plaats van twee oplegblokken moestworden toegepast.? Door het opleggen van de oplegblokken op beton in plaatsvan gietmortel kon een hogere wrijvingsfactor wordengebruikt.BovenbouwDe brug heeft zowel rechte als horizontaal gekromde velden(R = 58,7 m). De overspanningen vari?ren van 17,3 tot 26,8 m.Om het dek zo slank mogelijk te maken, is voorspanning toege-past.De bovenbouw is onderverdeeld in vier secties (fig. 3):? sectie 1 = veld 1-2;? sectie 2 = veld 3-4-5 en 9 (T-stuk);? sectie 3 = veld 6-7-8;? sectie 4 = veld 10.Sectie 1, 2 en 3 zijn statisch onbepaalde dekken en sectie 4 eenstatisch bepaald dek. De secties worden constructief geschei-den door een voeg in verband met het uitzetten en krimpen alsgevolg van temperatuurvariaties in de gebruiksfase.Het T-stuk wordt als eerste gemaakt. De voorspanning in develden 3, 4 en 5 wordt tweezijdig gespannen. De voorspanningFIietsen over de Zuid-Willemsvaart 62013 451112? dienstvoertuig (veegmachine) met 80% van de gelijkmatigverdeelde belasting? asfaltspreidmachine met loader en twee walsen (bouwfase)? windbelasting? rembelasting.Ten behoeve van de controle in langsrichting, zijn sneden inhet model aangebracht met een hart-op-hartafstand van 0,5 m.Door de horizontale kromming van het dek, moet het UCS(co?rdinatenstelsel) in het programma haaks op de betreffendesnede worden gedraaid om de juiste waarden haaks en evenwij-dig aan de as van het fietspad te verkrijgen. In deze sneden zijnvervolgens de resultanten voor zowel het moment als de bijbe-horende normaalkracht bepaald.Aangezien het niet mogelijk is de spanningen in het modelcorrect op te vragen, zijn de momenten en normaalkrachtenper snede handmatig (met behulp van Excel) omgerekend naarspanningen. Door middel van het maken van grafieken inExcel, met de spanning uitgezet tegen de lengte over de as vanhet fietspad, kon worden bepaald waar de maximale trekspan-ning zou optreden. Nadat deze posities zijn bepaald, is metbehulp van het programma DBet de voorgespannen doorsnedegetoetst.In dwarsrichting (haaks op as fietsdek) is het dek niet voorge-spannen. De momenten en normaalkrachten worden metwapening opgenomen.Tot slotIn juli 2013 zijn de werkzaamheden buiten gestart met hetaanbrengen van de kistdam. In augustus is gestart met de reali-satie van de tussensteunpunten. De eerste fase wordt afgerondin juni 2014, de tweede fase in februari 2015.Voor de inpassing van een constructie met deze afmetingen ineen omgeving met veel stakeholders, is het noodzakelijkvoldoende tijd in te plannen voor de afstemming van alle eisen,wensen en raakvlakken. Door toepassing van de juiste faseringkon deze tijd beschikbaar worden gemaakt en kan deze fiets-brug ? weliswaar geen landmark, maar wel bijzonder fraai ?worden gerealiseerd. 11 Modellering betondoorsnede12 Bovenaanzicht modellering fietsbrugankerkop naar het midden van de constructie geleid (fig. 9). Dithorizontale verloop van de elementen heeft tot gevolg dat erextra wapening ter plaatse van de kromming rond de elemen-ten moet worden aangebracht om uitbreken van de elementente voorkomen.Bij de aansluiting van de noordelijke aftakking op de velden 3-4-5kruisen de voorspanelementen elkaar. De elementen uit de noor-delijke aftakking waaieren uit in veld 4 (fig. 10).Om een te grote opwaartse krommingsdruk te voorkomen,worden de voorspanelementen uit de noordelijke aftakking inveld 4 zonder verticale kromtestraal toegepast. De voorspanele-menten in de velden 3-4-5 gaan onder de elementen uit de noor-delijke aftakking door en hebben wel een verticale kromtestraal.ModelleringIn de eerste fase van het project is de krachtswerking en hetvoorspanverloop bepaald met behulp van ALP (AlgemeenLigger Programma). Voor de definitieve berekening is SciaEngineer gebruikt. De met ALP bepaalde voorspanning is inge-voerd als belasting in Scia Engineer.Het brugdek wordt opgebouwd uit plaatelementen met daaropde van toepassing zijnde belastingen. De gekromde doorsnedevan het dek wordt gesimuleerd door te werken met verschil-lende platen met verlopende dikten (fig. 11).De dekken worden in het model zowel verticaal als horizontaalondersteund door puntveren ter plaatse van de opleggingen.Ter plaatse van de horizontaal gekromde delen wordt de y-rich-ting van de opleggingen haaks op de as van het fietspad en dex-richting evenwijdig aan de as van het fietspad gedefinieerd(fig. 12). Voor de puntveren is zowel een hoge als een lage stijf-heid toegepast. Hierin is de invloed van de onderbouwverwerkt.In de modellen zijn de volgende belastingen ingevoerd:? eigen gewicht? rustende belasting schampkanten en asfalt? krimp? voorspanning? temperatuur (jaarlijks en dagelijks)? steunpuntszetting? gelijkmatig verdeelde belasting (5 kN/m2)