Betondwarsliggers bij deNederlandsche Spoorwegendoor ir. J. F. Deen ik, hoofdingenieur N.V. Ned.Spoorwegen, Dienst van Weg en WerkenU.D.C. 625.142.4betonnen dwarsliggersInleidingSinds het verschijnen van het artikel in Cement 5 (1953) Nr. 1-2,blz. 11-14, van de hand van ir. J. A. van der Breggen en C.Verruyt zijn de N.V. Nederlandsche Spoorwegen voortgegaanmet de ontwikkeling van betondwarsliggers en is het experimen-tele stadium grotendeels voorbij, zodat de laatste jaren op grotereschaal betondwarsliggers zijn toegepast. Hoe deze ontwikkelingis voortgezet, welke motieven daarbij een rol speelden, welkeervaring werd opgedaan en waar deze ontwikkeling ten slotte toeleidde (foto 1) zal hier nader worden uiteengezet.Toepassing van betondwarsliggers tot 1957In 1952 werden hier te lande voor de Nederlandsche Spoorwegentwee typen betondwarsliggers vervaardigd bij de N.V. Neder-landse Spanbeton Mij en wel de voorgespannen dwarsligger vande NSM, zoals in bovengenoemd artikel beschreven, en een beton-blokdwarsligger RS, die in Franrijk was ontwikkeld. Zij werdenin een proefvak tussen Bilthoven en Den Dolder naast uit Duits-land aangevoerde dwarsliggers gelegd, waarbij verschillendesoorten bevestigingen werden toegepast.Hoewel eerst na verloop van vele jaren een gefundeerde conclusiewas te verwachten, bleek al spoedig dat in het ballastbed, zoalsdat bij de Nederlandsche Spoorwegen vrijwel algemeen voor-komt, een betondwarsligger gemakkelijker in zijn lengterichting,dus dwars op het spoor, verschuift dan een houten. Dit is te ver-klaren uit het hardere oppervlak van beton, waarin geen grind-korrels dringen, zodat geen haakweerstand ontstaat. In dat op-foto 2. effect van een ontspoorde as op voorgespannen betondwars-liggersfoto 1. een moderne T.E.E.-trein op voegloos spoor met betonblok-dwarsliggerszicht waren de RS betonblokdwarsliggers, met twee kopvlakkennaar iedere zijde, duidelijk in het voordeel boven de anderebetondwarsliggers. Voor het handhaven van de juiste richting vanhet spoor is deze schuifweerstand bijzonder belangrijk.Bovendien is het vervaardigen van betonblokdwarsliggers meteen eenvoudige apparatuur uit te voeren, zodat de keuze voorhet opdoen van verdere ervaring voorlopig viel op betonblok-dwarsliggers.In de jaren die volgden werden in totaal 110000 stuks (ca. 75 km)van deze dwarsliggers vervaardigd en verwerkt. In de toekomstmoet men rekenen op voegloos spoor, een betondwarsligger zaldus daarvoor geschikt moeten zijn, vandaar dat 30 km als voegloosspoor gelegd werd.Door het ongeveer 2 maal zo grote gewicht van de betondwars-ligger zal men bij het leggen van het spoor, zowel bij spoorver-nieuwing als bij nieuwe aanleg, bij voorkeur mechanische leg-apparatuur gebruiken. Dit betekent ?f het werken met voor-gebouwde lengten spoor, die een volledige onderbreking van hetspoorwegverkeer noodzakelijk maken voor het uitwisselen vaneen gedeelte van het te vernieuwen spoor, ?f het bouwen vanspoor op betondwarsliggers in een buiten dienst gesteld of nieuwaan te leggen spoor met een mechanische legapparatuur, zoals datin het in de aanhef genoemde artikel is aangegeven. De toepassingvan de betondwarsliggers bleef daardoor in hoofdzaak beperkttot die lijnen, waar het spoor verdubbeld moest worden en waarmen dus ?f vrij bouwen kon ?f het bestaande spoor gedurendelangere tijd buiten dienst kon stellen.Het proefvak tussen Bilthoven en Den Dolder, waarin zes vakkenvan elk 200 meter lengte, drie soorten dwarsliggers met verschil-lende bevestigingen vanaf 1952 met elkaar werden vergeleken,kwam ontijdig tot zijn eind door een ontspoorde goederenwagen,die een groot deel van de betondwarsliggers beschadigde oftotaal vernielde (foto 2). Dit gaf ons ongevraagd een vergelijkingtussen het effect van een ontsporing op houten dwarsliggers enal of niet voorgespannen betonliggers.Intussen ontstond er bij de Nederlandsche Spoorwegen een ge-brek aan houten dwarsliggers voor zijsporen. Gewoonlijk gebruiktmen daarvoor dwarsliggers, die uit de hoofdsporen bij vernieu-wing vrijkomen en die nog zodanig zijn, dat het nog de moeiteloont deze voor hergebruik in aanmerking te laten komen. Doorhet hiaat in de jaarlijkse vernieuwing van spoor gedurende delaatste wereldoorlog ontstond enerzijds een grotere behoefte aandwarsliggers voor zijspoorvernieuwing terwijl anderzijds uit devernieuwde hoofdsporen onvoldoende bruikbare dwarsliggersvrijkwamen. Voor een deel kon dit worden opgevangen door aan-koop van nieuwe houten dwarsliggers van geringere afmetingen.Cement 13 (1961) Nr. 11 651foto 3. betonblokdwarsliggers voor zijsporenVoor de rest was het vrij eenvoudig mogelijk de blokken, diedeel uitmaakten van de betonblokdwarsliggers afzonderlijk tevervaardigen. Deze blokken werden van een eenvoudige spoor-staafbevestiging voorzien en om de twee of drie gekoppeld dooreen verbindingsbuis, die in een uitsparing aan de voorzijde van deblokken werd vastgewigd (foto 3). In totaal werden 109000 stuksvan deze dwarsliggers gebruikt.Ervaring en richtlijnenDe voornaamste ervaring die in deze jaren werd opgedaan was wel,dat het vervaardigen, transporteren en verwerken van lossebetonblokken in vele opzichten een vereenvoudiging betekent.Bij een ontsporing zal de beschadiging deels de koppelingen vande blokken treffen, zodat het voordeel kan bieden deze uitwissel-baar te maken.foto 5. zigzagverband; verbinding van twee buizen met het beton-blokDe richtlijnen voor de verdere ontwikkeling komen deels voortuit de speciale omstandigheden bij de NS en zijn deels algemeengeldig. Wij kunnen deze ongeveer als volgt beredeneren en for-muleren:o. Gezien de onzekerheid over de levensduur, zowel van hetbeton als van de koppelstaven en de bevestigingsmiddelen voorde spoorstaven is het veilig om deze bij de berekening van deeconomie van de betondwarsligger niet veel hoger te nemen dandie van goed gecreosoteerd hout. Een houten dwarsligger heefteen zekere restwaarde die ligt tussen 10 en 20% van de oorspron-kelijke waarde, als zijnde nog bruikbaar voor diverse andere doel-einden of als brandhout. Een betondwarsligger zal wanneer hijaan vervanging toe is, meer kosten veroorzaken aan afvoer danhij opbrengt als puin of iets dergelijks.Stel daarom als voorwaarde, dat de kostprijs van de betondwars-ligger inclusief bevestiging gelijk moet zijn aan die van de houtendwarsligger compleet met bevestiging. Het verschil in restwaardezal dan gevonden moeten worden door een iets langere levens-duur.b. Voegloos spoor moet op betondwarsliggers mogelijk zijn. Invoegloos spoor zal bij warm weer, doordat geen uitzetting moge-lijk is, drukspanning optreden, waardoor het spoor zijdelings wiluitknikken. Het gevaar voor uitknikken wordt hoofdzakelijk doortwee factoren voorkomen en wel de zijdelingse stijfheid van hetspoor en de zijdelingse weerstand in het ballastbed. Wat het laat-ste betreft verkeren wij in Nederland in ongunstiger omstandig-heden dan in het buitenland. Ons ballastbed bestaat vrijwel overaluit grind, een nationaal produkt, terwijl men elders gebrokensteen of hoogovenslak toepast, die in ons land niet goed te ver-krijgen zijn. Als het grind pas verwerkt is blijft het achter inweerstand bij gebroken steen.foto 4. voegloos spoor op zigzag gelegde houten dwarsliggers foto 6. zigzagverband ; vastklemmen van de buizen met deksel enlijm foto:Perfect/N.S.652 Cement 13 (1961) Nr. 11Juist in ons land met zijn ongelijke, meestal lage draagkracht vande bodem behoeft het spoor periodiek onderhoud, waarbij dezijdelingse weerstand door het werken in het grind sterk terugkan lopen. Men zal dus maatregelen moeten nemen ter verhogingvan die zijdelingse weerstand en voorschriften moeten uitvaar-digen voor het onderhoudspersoneel, wil men zeker zijn van eenbepaalde minimum weerstand.De zijdelingse stijfheid van een spoor is afhankelijk van de beves-tiging en bij betonspoor mede van de aard van de dwarsligger.Wij zullen dus als eis moeten stellen, dat een spoor op betonblok-dwarsliggers zodanig geconstrueerd wordt, dat de zijdelingse stijf-heid zo groot mogelijk is.c. De frequente treinenloop maakt het overdag niet mogelijk bijeen spoorvernieuwing het spoor zelfs maar voor korte tijd buitendienst te stellen, zodat het in dienst vernieuwen van het spoorvrijwel algemeen wordt toegepast; hieraan zal ook niet te ont-komen zijn bij het leggen van betonblokdwarsliggers met voeg-loos spoor.Dit betekent de eis: niet te grote en gemakkelijk te hanterenonderdelen, waarmee zonder belangrijke snelheidsverlaging eenspoorvernieuwing is uit te voeren.Verdere ontwikkelingDe ervaring en de richtlijnen, die hierboven genoemd zijn, dedende ontwikkeling voortgaan in de richting van betonblokdwars-liggers, bestaande uit losse blokken. Om de stijfheid zo hoogmogelijk op te voeren is, uitgaande van een reeds vroegere toe-gepaste methode om de houten dwarsliggers om en om scheef teleggen (foto 4), de gedachte ontstaan om de blokken onder despoorstaven verspringend te leggen, verbonden met koppel-buizen, zodat spoorstaven en buizen in zijdelingse richting eenvakwerkligger formeren. De verbinding van telkens twee buizenmet een betonblok wordt tot stand gebracht door de buizen ineen trapeziumvormige opening aan de voorzijde van het blok meteen gegoten ijzeren wig vast te klemmen (foto 5). Om na te gaanof dit spoor inderdaad tussen het verkeer door voegloos als ver-nieuwing van een bestaand spoor gelegd kan worden, werd einde1958 tussen Weesp en Naarden-Bussum, waar dagelijks 94 treinenpasseren, op een baan met slechte ondergrond in een S-boog metstraal van 2000 meter en een verkanting van 65 mm, 1500 metervoegloos spoor op betonblokdwarsliggers met zigzagverband ge-legd.Naast deze praktijkproef was het gewenst om dit nieuw ontwik-kelde systeem te vergelijken met de reeds bij ons toegepastebetonblokdwarsliggers RS. Bovendien was in Frankrijk een spoorop betonnen langsliggers (Longrines Laval) ontwikkeld, dat we-gens zijn principi?le onderscheid van betondwarsliggers de moeitewaard leek om met betondwarsliggers vergeleken te worden.Inmiddels vatte de Office des Recherches et Essais (ORE), eenonderdeel van de Union Internationale des Chemins de Fer (UIC)het plan op om in Zwitserland en Nederland een vergelijkendeproef te doen met verschillende soorten betondwarsliggers. Zo-doende werden in 1958 tussen Gorinchem en Sliedrecht 5 vakkenvan 500 meter lengte gelegd met Franse, Zweedse, Duitse, Engel-se, Italiaanse en Belgische dwarsliggers.Daarbij aansluitend heeft de Nederlandsche Spoorwegen 1000 mbetonblokdwarsliggers met zigzagverband, 500 meter RS beton-blokdwarsliggers en 1000 meter spoor op betonnen langsliggersgelegd. Eerst na lange tijd zal een conclusie uit deze proef moge-lijk zijn.Op de proefvakken in Zwitserland en Nederland worden tevensvergelijkende zelfregistrerende isolatiemetingen uitgevoerd.foto 7. het leggen van het nieuwste type betonblokdwarsliggersHoewel de automatische overweg en baanvakbeveiliging op dethans gelegde betondwarsliggers zonder moeilijkheden functio-neert, blijkt wel dat de elektrische weerstand op de meeste beton-dwarsliggers in de baan veel minder bedraagt, dan uit de gemetenwaarde bij aflevering op de fabriek zou zijn te verwachten.Inmiddels zijn ook de betondwarsliggers met een enkele koppe-ling tussen twee tegenover elkaar liggende blokken uitgevoerd,met losse koppelstangen uit buisprofiel. De buizen worden daarbijvan boven af in sleuven gelegd en daarin vastgelijmd. Het lijmenvan stalen delen in de beton was hierbij voor ons niet nieuw meer,daar dit reeds met succes bij de bevestigingsdelen in de blokkenvoor het zigzagspoor was toegepast.Op de plaatsen, waar niet aan voegloos spoor gedacht wordt enwaar dus geen hoge eisen aan de zijdelingse stijfheid van het spoorgesteld behoeven te worden, is met deze dwarsliggers een eersteproef in 1958 van 1 km genomen en in de daarop volgende jarentotaal 24 km tussen Zwolle-Almelo bij spoorvernieuwing gelegd.Hierbij werd ervaren, dat het lijmen van buizen in een gleuf in deblokken onder het verkeer door uitvoerbaar is.In 1959 werd 11 km voegloos spoor op betonblokdwarsliggers metzigzagverband gelegd tussen Den Haag en Gouda. De ervaring,opgedaan bij het leggen, gaf aan dat het aanbrengen en vastklem-men van de buizen in een holte aan de binnenkant van de blokkenveel tijd vergt bij het leggen. Vandaar dat ook bij deze dwars-liggers de oplossing gezocht is in het aanbrengen van de buizenvanaf de bovenzijde in een sleuf in de blokken. Hierbij bleek tenslotte de combinatie van het vastklemmen van de buis met eendeksel tegen het beton, en het aanbrengen van lijm in deze ver-binding het meest doelmatig (foto 6).Het lijmen kan hierbij wachten tot het spoor zich gestabiliseerdheeft en kan na het opnieuw richten van het spoor worden uit-gevoerd bij gunstige weersomstandigheden.In 1960 en 1961 werd respectievelijk 20 en 35 km voegloos spoorop betonblokdwarsliggers gelegd voornamelijk tussen Den Haagen Gouda en tussen Haarlem en Den Haag (foto 7).