O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSp o o r we g b o u wcement 1999 5 67E e r s t e p r o e f v a k ,R o o d e V a a r tHet eerste proefvak met inge-goten spoor is aangelegd in 1972in de stamlijn IndustriegebiedMoerdijk op de 250 m lange brugover de Roode Vaart (foto 1). Bijde aanleg van de brug zijn in hetbrugdek twee goten uitgespaardzoals weergegeven in figuur 2.Om tussen de gietmassa en hetbeton een optimale hechting tekrijgen, zijn de oppervlakken vande goot behandeld met een pri-mer. Op de bodem van de goot iseen loper gelijmd, die slapper isdan de gietmassa, waardoor eenconstante elasticiteit van het sys-teem gewaarborgd is. Het lijf vande spoorstaaf is beplakt met poly-styreenprofielen (rood in figuur 2).Om de horizontale krachten opde spoorstaaf beter door de giet-massa op te kunnen vangen, ishet polystyreen profiel aan debuitenzijde van het spoor kleinergekozen dan aan de binnenzijde.De spoorstaaf wordt in de gootgesteld met ophangbeugels (fig. 3).De eerste laag gietmassa wordttot de onderzijde van de in figuur2 rood gekleurde polystyreenpro-fielen gegoten. De ruimte tussendeze profielen en de gootwandwordt vervolgens over de gehelelengte opgevuld met polystyreen-strips (groen in figuur 2). Na hetverharden van de onderste laaggietmassa worden de ophang-beugels verwijderd en wordt derest van de goot gevuld met degietmassa. De oppervlakken vande gietmassa worden na verhar-den afgewerkt met een afwerk-laag om te voorkomen dat vochtin de constructie kan dringen.De ervaringen zijn positief. Totop heden is er geen enkel onder-houd gepleegd aan de baan. Weldient hierbij opgemerkt te wor-den dat de snelheid op het baan-vak en het aantal treinpassageslaag zijn.Toepassing van beton in de spoorwegbouw, deel 4IngegotenspoorstaafconstructieMet het eind jaren zestig ontwikkelde blokkenspoor [1] had de NS een bal-lastloos spoor ontwikkeld dat top-down gebouwd kon worden. Dit blokken-spoor is uit vele onderdelen opgebouwd en er moeten grote ruimten onder-goten worden. Hierdoor is het systeem duur. Verdere optimalisering lag voorde hand, maar was tevens een gedurfde: de blokken weglaten en de spoor-staaf rechtstreeks in de betonnen goot ingieten met een elastisch materiaalwaarmee een continue ondersteuning van de spoorstaaf wordt verkregen.1 | Eerste toepassing ingegoten spoorstaafconstructie op brug over de Roode Vaart instamlijn Industriegebied Moerdijk2 | Constructie ingegoten spoorstaaf op brug in proefvak stamlijn Industriegebied Moerdijk3 | Ophangbeugel voor proefvak in stamlijn Industriegebied MoerdijkO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSp o o r we g b o u wcement 1999 568P r o e f v a k o p a a r d e n b a a n ,D e u r n eIn 1976 en 1977 is op hetbaanvak Eindhoven ? Venlo bijDeurne een tweede proefvak metingegoten spoor aangelegd. Opdit proefvak werd de toepassings-mogelijkheid van ingegotenspoor op een aardenbaan onder-zocht bij hoge snelheden tot 160km/h en een hoog tonnage. Hetproefvak is aangelegd in tweedelen met een lengte van respec-tievelijk 120 en 126 m. De op-bouw van beide delen is identiek.Omdat het systeem geen eenvou-dige mogelijkheid biedt om na testellen, moest de constructiezettingsvrij worden ontworpen.Aangezien het proefvak in nor-male buitendienststellingen ge-realiseerd moest worden, iservoor gekozen het systeem uit tevoeren met zware prefab beton-platen. Met deze prefab platenwas al ruime ervaring opgedaanin combinatie met het blokken-spoor op de stamlijn Industrie-gebied Moerdijk en bij testenmet blokkenspoor op een proef-baan in het Tsjechische V?lim.De prefab platen hebben eenlengte van 6 m (fig. 4). Om deplaten in de langsrichting vol-doende stijf te maken, zijn dezenaast de normale wapening ookgewapend met oude NP 46spoorstaven. In dwarsrichtingzijn als hijspunten vier kortespoorstaven geplaatst. Aan ??nzijde van de plaat is ter plaatsevan een hijspunt een buis voorde hemelwaterafvoer ingestort.Bij de proeven in V?lim was ??nvan de problemen dat de platenonderling kleine verplaatsingenondergingen. Om dit te voorko-men zijn aan het uiteinde van deplaten half cilindervormige uit-sparingen gemaakt, waarin eenstalen pijp met een PVC-bekle-ding als deuvel was voorzien.Uiteindelijk is besloten deze deu-vels niet toe te passen.Voor de juiste krachtsafdrachtmogen de platen in het middenniet op de ondergrond steunen.Om hier zeker van te zijn is aande onderzijde van de plaat overde gehele breedte de middelste2 m uitgevoerd met een 20 mmdikke polystyreenlaag.De aanleg gebeurde tijdens nach-telijke buitendienststellingen.Nadat het spoorraamwerk wasverwijderd is een cunet op dieptegegraven. Op de cunetbodemzijn 0,50 m dikke funderingengestort met een lengte van 4 m,zodat twee aangrenzende platenop dezelfde fundering zijn opge-legd. Het nog niet uitgehardebeton werd afgedekt met een fil-tervlies, waarop drukverdelendemasoniteplaten werden gelegd.Hierop werden direct de prefabplaten gelegd. Op deze wijzewordt het nog niet uitgehardebeton van de fundering naar deprefab plaat gevormd, zodat ereen gelijkmatige oplegging ont-staat. Eventuele hoogtecorrectiesvan de plaat kunnen voor het vul-len van het cunet eenvoudiggeschieden door invoegen vanextra mansoniteplaten.In de goot is de loper gelijmd. Despoorstaaf is hier niet gesteldmet behulp van ophangbeugelszoals bij de brug over de RoodeVaart. De hoogte is gesteld metbehulp van vulplaatjes onder devoet van de spoorstaaf; de hori-zontale positie is verzekerd metbehulp van holle kunststof wig-gen, die later zijn gevuld metgietmassa. De ruimte tussen dewiggen, die om de 0,60 m staan,wordt tot bovenin de goot metpolystyreen opgevuld. De reste-rende ruimte in de goot is afge-vuld met gietmassa. Om de gootte beschermen tegen water envuil is de bovenzijde afgedichtmet dunne plaatjes die op hetbeton zijn bevestigd en tot despoorstaaf lopen.De ervaringen met het proefvakin Deurne zijn positief. De grotemassa van de betonnen platenzorgt voor lagere trillingen in deondergrond.In 1994 zijn de spoorstaven ver-vangen bij het onderhoud van deaanliggende sporen. De slijtagevan de spoorstaven die uit hetproefvak kwamen was duidelijklager dan die van de aanliggendesporen. Bij het opnieuw ingieten4 | Constructie ingegotenspoorstaaf op prefab beton-platen op proefvak DeurneO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSp o o r we g b o u wcement 1999 5 69van de spoorstaven zijn de poly-styreenprofielen vervangen doorgietmassa ter verbetering van dezijdelingse stabiliteit.Het betonoppervlak is afgedektmet ZOAB voor geluidsreductie(foto 5).O p t i m a l i s e r i n g v a n d ec o n s t r u c t i eDe proefvakken op de brug overde Roode Vaart en bij Deurnezijn begeleid door laboratorium-testen, onder meer ter bepalingvan de optimale stijfheid, dedoorschuifkracht en de weer-stand tegen verticaal uitknikken.Ook is onderzoek gedaan naar dezijdelingse stabiliteit. Hierbij isgebleken dat de polystyreenpro-fielen een relatief grote spoorver-wijding mogelijk maakten. Omde horizontale stabiliteit te ver-groten zijn proeven gedaan waar-bij het polystyreen is vervangendoor asfalt. Hiermee werd eenbetere horizontale stabiliteitbereikt, maar bij het afkoelenvan het asfalt krimpt dit echtervan de spoorstaaf af, zodat hiereen ruimte ontstaat. Dergelijkeruimten geven aanleiding totvorstschade, waardoor dezeoplossing nooit is toegepast.Andere beproevingen, alsmedepraktijkervaring met overwegenen andere toepassingen hebbentot verdere optimalisering van deingegoten spoorstaafconstructiegeleid (fig. 6). Door het gebruikvan een betere primer is de hech-ting van de gietmassa aan hetbeton verbeterd, waardoor degoot met verticale wanden kanworden uitgevoerd. De spoor-staaf wordt om de 2 m gesteldmet kurkrubber wiggen en vul-plaatjes. De gehele goot wordtgevuld met gietmassa, waardoorde horizontale stabiliteit verze-kerd is. Om gietmassa te bespa-ren en kabeldoorvoer mogelijk temaken wordt een PVC-buis aan-gebracht.B e s tIn 1998 is bij de verdubbelingvan het spoor tussen Boxtel enEindhoven ??n spoor over eenlengte van ruim 3 km als ingego-ten spoorstaafconstructie uitge-voerd. Hierbij is een nieuwe uit-voeringswijze beproefd [2].Op de gestabiliseerde ondergrondwordt het wapeningsnet gevloch-ten, waarna het beton wordtgestort met behulp van een slip-formpaver (foto 7). De betonnenplaat heeft een dikte van 420mm. In de uitgespaarde gotenwordt de loper geplakt, waarnade spoorstaven worden gesteldmet behulp van wiggen en inge-goten met gietmassa. Het baan-vak wordt in oktober 1999 indienst genomen (foto 8).5 | Ingegoten spoorstaafconstructie bij Deurne. Betonoppervlak afgedekt met ZOAB voorgeluidsreductiegietmassastelwiggenPVC-buisafstandhouderstelwiggenvulplaatjesloper7 | Aanleg betonbaan in Bestmet slipformpaver6 | Doorsnede over ingegoten spoorstaafconstructieO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eSp o o r we g b o u wcement 1999 570H a r m e l e n - o v e r w e g e nOm de sterke toename van hetwegverkeer op te vangen, zijndoor de NS diverse typen spoor-wegovergang ontwikkeld. Ditheeft geresulteerd in de zoge-noemde Harmelen-overweg, eenoverweg met de ingegoten spoor-staafconstructie, die in 1974voor het eerst is gelegd nabijHarmelen.De Harmelen-overweg bestaatuit zware betonnen platen van 6of 9 m lengte, die sterk lijken opde platen in Deurne. De beton-nen platen worden in het gegra-ven cunet gehesen en gesteldmet behulp van vijzels onder dehijspunten. De betonplaat rusthierbij niet op de bodem van hetcunet. De ruimte tussen debetonplaat en de cunetbodemwordt ge?njecteerd met een snel-verhardende mortel op cement-basis. Als de plaat gesteld is,kunnen de spoorstaven wordengeplaatst.Foto 9 toont de overweg gesteldop vijzels. De spoorstaven zijningebracht en de PVC-buizenworden geplaatst. De zijkantenvan de goot zijn voorzien van sta-len profielen om het beton tebeschermen tegen de verkeers-belasting.S t i l l e r t r e i n v e r k e e rIn het kader van het project`Stiller Treinverkeer' is de in-gegoten spoorstaafconstructiegeoptimaliseerd voor een lagegeluidsafstraling, nadat dit eer-der al was gedaan voor toepas-sing op stalen bruggen [3].Hiertoe is een kleine spoorstaafontworpen met een massa van42 kg/m (foto 10).De gietmassa en de loper zijnstijver gemaakt, opdat de zak-king van de slappe spoorstaafniet te groot wordt. Op dezewijze wordt de afstandsdempingvan de spoorstaaf vergroot en,door de smallere goot, neemt ookhet geluidsafstralend oppervlakaf. Van dit type spoor is 150 mingebouwd in de betonbaan inBest voor proefnemingen die injuni 1999 eindigen.O v e r i g e t o e p a s s i n g e nNaast de hierboven beschreventoepassingen is de ingegotenspoorstaafconstructie op een aan-tal viaducten en bruggen inNederland en in het buitenlandtoegepast. Verder wordt het sys-teem veel toegepast bij tramspo-ren, zowel in binnen- als buiten-land. De ingegoten spoorstaaf-constructie wordt ook voor deHSL-Zuid als veelbelovende bo-venbouwconstructie beschouwd.Vanuit Duitsland en Spanjebestaat interesse voor toepassingvan deze bovenbouwconstructieop hogesnelheidslijnen. sL i t e r a t u u r1. Oostermeijer, K.H. en Ingels,K.A.M., Toepassing vanbeton in de spoorwegbouw,deel 3. Rechtstreekse spoor-staafbevestiging. Cement1999, nr. 4.2. Van Es, A.W. en Kroon, R.C.,Spoorwegen funderen zonderballastbed. Cement 1998,nr. 10.3. Bos, J.A., Low noise track.Rail international, januari1999.4. Nederlandse Spoorwegen If5.2, Diverse verslagen. 1972tot 1987.8 | Betonbaan in Best naingieten spoorstaven9 | Aanbrengen Harmelen-overweg10| Twee modellen van de ingegoten spoorstaafconstructie; linksmet de kleine SA 42 spoorstaaf, rechts met de standaard UIC 54spoorstaaf