themaComplexe aansluiting van oud naar nieuw6201452themaComplexeaansluiting vanoud naar nieuw1OV SAAL KW25: uitbreiding bestaande pergolaconstructieCement_06_2014 52 26-09-14 11:12Complexe aansluiting van oud naar nieuw 62014 53Bestaande situatieHet bestaande spoorviaduct bestaat uit de volgende onderdelen:? Het deel ten westen van de kruising met de A10, opgebouwduit vijf overspanningen van elk 27,50 m.? Het deel ter plaatse van de kruising met de A10, met eenlengte van 100 m: de pergolaconstructie.? Het viaduct ten oosten van de pergola, bestaande uit achtoverspanningen met een lengte van 27,50 m, twee overspan-ningen van 25 m en ??n van 30 m.De bovenbouw van de genoemde delen bestaat uit een prefab-betondek dat via langsbalken is opgelegd op betonnen kolom-men (foto 2).Uitbreiding pergolaconstructieTen behoeve van het nieuwe spoor zijn aan weerszijden van debestaande pergolaconstructie nieuwe spoorviaducten gereali-seerd evenwijdig aan het bestaande spoor. De nieuwe viaductenbestaan uit standaardviaducten en overgangsconstructies tenbehoeve van de aansluiting met de bestaande pergola.StandaardviaductenDe standaardviaducten sluiten aan de west- en oostzijde aan oprespectievelijk de westelijke en oostelijke overgangsconstructie.De bovenbouw van deze viaducten (west en oost) bestaat uittraditionele dekken die zijn opgebouwd uit prefab-betonliggersevenwijdig aan de spooras en een in situ druklaag. Elke prefabligger is met een rubberen oplegblok opgelegd op de betonnenonderbouw.Westelijke overgangsconstructieDe westelijke overgangsconstructie bestaat uit een dicht deel,ter plaatse van het spoor, en een open deel (fig. 3). De primaire,dragende lijnen (as E en F) van de nieuwe en bestaandeconstructie van het pergoladek bestaan uit langsdragers enbevinden zich aan weerszijden van de rijksweg. Loodrecht opdeze langsdragers zijn prefab-betonelementen geplaatst dieafhankelijk van de locatie een dicht of een half open dekvormen.Ter plaatse van de aansluiting met het bestaande dek aan deoostzijde (rechts van deel 2) bevindt zich een dilatatievoeg dieis voorzien van doken. Deze doken zijn ontworpen om hetverticale vervormingsverschil tussen het bestaande en nieuwedek te nivelleren (zie verder bij `Verdeuveling').Aan de westzijde (links van deel 3) is de overgangsconstructievoorzien van een einddwarsdrager die is opgelegd, samen methet eindveld van de standaarddekconstructie, op een gemeen-schappelijk steunpunt van de onderbouw. Een dookverbindingtussen beide dekken was hier niet nodig.Aan de noordzijde is de overgangsconstructie opgelegd op eennieuwe fundatie (as D) en aan de zuidzijde op de langsliggervan as E (fig. 4).Oostelijke overgangsconstructieDe oostelijke overgangsconstructie sluit met een driehoekigdeel (fig. 5) aan op de bestaande pergolaconstructie. Eenkoppeling van het nieuwe met het bestaande dek van depergola door middel van doken was hier niet nodig, aangeziende randen van het bestaande en nieuwe dek met balken enkolommen zijn ondersteund en daarmee als `star' wordenDe bestaande spoorverbinding tussen Riekerpolder en Duivendrecht/Utrecht kruist de zuidbaanvan de A10 tussen de rivier de Amstel en het gelijknamige knooppunt (A2 en A10). Vanwege deverbreding van het spoor in het project OV SAAL Zuidtak Oost is het bestaande viaduct hier uitge-breid met twee sporen. Kunstwerk 25 (KW25-1) bevat een complexe overgangs-constructietussen een bestaande pergola en de nieuwbouw.ing. Jos Hogerwerf RO,ing. Frans van den HeuvelAlliantie Amstelspoor / BAM CombinatieAmstelspoor1 Aanleg van de nieuwe overgangsconstructie KW25bij de kruising van het nieuwe spoor met de A102 KW25 in aanbouwfoto: Your Captain Luchtfotografie2Cement_06_2014 53 26-09-14 11:12themaComplexe aansluiting van oud naar nieuw6201454bestaand viaductbestaande pergoladeel 3deel 1 deel 2nieuw standaard dekverdeuvelingDEBF3 De westelijke overgangsconstructiebestaat uit een dicht deel, ter plaatsevan het spoor, en een open deel4 Voor de dimensionering van de paal-funderingen en betonafmetingen vande onderbouw is gebruikgemaakt vanhet softwarepakket SCIA Engineer5 3D-aanzicht overgangsconstructie oost6 Onderbouw pergola met overgangs-constructies westbestaande, naastliggende spoorviaduct te plaatsen. Daarmeelagen de overspanningen vast: 27,50 m. De steunpuntenbestaan uit drie afgeronde in het werk gestorte betonschijven? 2600 mm breed en 1200 mm dik ? met een oplegbalk (fig. 6).De funderingen van deze steunpunten bestaan uit een beton-nen sloof met elk 24 prefab-betonpalen van 400 ? 400 mm2.Om schade aan het bestaande spoorviaduct te voorkomen, zijnde dichtstbijzijnde palen voorgeboord.Overgangsconstructie westEen architectonische randvoorwaarde was de pergola-uitbreiding zo open mogelijk te maken. Daarom is bij deonderbouw van de westelijke overgangsconstructie gekozenvoor 15 betonnen kolommen aan weerszijden van de rijksweg(fig. 6). Deze in het werk gestorte kolommen hebben eendiameter van 900 mm en hebben een h.o.h.-afstand van 4,0 m.De kolommen zijn gedimensioneerd op een aanrijdbelastingen zijn, net als bij de bestaande constructie, gefundeerd op eenbetonsloof op een dubbele rij palen. Dit zijn, afhankelijk vande locatie (zie `Fundering'), prefab palen of inwendig geheidestalen buis-palen. Ter bescherming van de funderingen zijnbarriers langs de rijksweg geplaatst.De kolommen van de westelijke overgangsconstructie directnaast het bestaande viaduct (fig. 3 as D en fig. 6) liggen tenopzichte van de rijksweg beschermd achter de kolommen vande bestaande constructie, grenzend aan de rijksweg. Ze zijndaardoor niet op aanrijdbelasting gedimensioneerd.De funderingen van deze kolommen bestaan uit twee- of drie-paalspoeren en liggen zo dicht mogelijk tegen de bestaandefunderingen van het spoorviaduct. De toegankelijkheid van deheistelling bepaalde het toe te passen paalsysteem, waarbijrekening werd gehouden met de schoorstanden en locaties vande palen van het naastliggende spoorviaduct.Overgangsconstructie oostDe overgangsconstructie oost sluit, zoals gezegd, met eendriehoek aan op de bestaande pergola. Het zuidelijke deel vandeze driehoek bestaat uit ongekoppelde driepaalspoeren metdaarop de betonkolommen (fig. 5). De kolommen aan denoordzijde zijn aangebracht op een doorgaande betonbalk vanbeschouwd. Dit geldt ook voor de overgangsconstructie aan deoostzijde met de standaarddekconstructie die op een gemeen-schappelijk steunpunt van de onderbouw is gefundeerd. Deverticale vervormingsverschillen ten gevolge van de mobielebelasting zijn hierdoor te verwaarlozen.Onderbouw viaduct en overgangsconstructieOntwerpkeuzen voor het nieuwe kunstwerk zijn voornamelijkgemaakt op basis van kosten en uitvoerbaarheid.FunderingPer locatie is bekeken welk type paalsysteem het beste konworden toegepast, mede afhankelijk van bereikbaarheid. Inoverleg met de uitvoering is een keuze gemaakt tussen ofweleen prefab-betonpaal (wel of niet voorgeboord) ofwel eeninwendig geheide stalen buispaal. Dit laatste is een systeem meteen stalen buissegment, voorzien van een aangelaste voetplaat,die wordt geheid met een valblok in het buissegment en vervol-gens wordt volgestort met beton. Voor dit type is een kleinestelling nodig. Het is daardoor uitermate geschikt op locatiesmet beperkte werkruimte. Tevens ontstaan tijdens het aanbren-gen van deze paal minder trillingen, waardoor het risico opschade aan bestaande constructies vermindert.StandaardviaductRandvoorwaarde vanuit de vormgeving was om de nieuwesteunpunten van het standaarddek, zowel ten westen als tenoosten van de overgangsconstructies, in het verlengde van het3D-/4D-modellenBij de uitwerking van het ontwerp is een 3D-model van de overgangsconstructiegemaakt dat tijdens de bouw van groot belang is geweest. Op basis van dit modelzijn de productie- en uitvoeringstekeningen gemaakt. Dankzij dit model is eeneffici?nte raakvlakafstemming in de ontwerp- en uitvoeringsfase ontstaan.Een deel van het model is gebruikt voor een 4D-animatie, waarin de bouwwijzeis gekoppeld aan de planning. Deze animatie gaf een duidelijk beeld van de terealiseren constructie en is veelvuldig toegepast voor afstemming tussendiverse partijen.3Cement_06_2014 54 26-09-14 11:12Complexe aansluiting van oud naar nieuw 62014 55 betonschijven bestaand viaduct betonschijven nieuw standaard viaduct kolommen overgangsconstructie west kolommen bestaand viaduct kolommen overgangsconstructie oostbeton (voorgerekt staal). Ter plaatse van het spoordek zijn deruimten tussen de pergolabalken opgevuld met plaatelementen.De gesloten dekken (deel 2 en 3) bij de beide overgangsconstruc-ties (oost en west) zijn uitgevoerd met prefab liggers met een insitu druklaag. Hiermee ontstaat een monoliete dekconstructie diefungeert als horizontale schijf, waardoor de rem- en aanzetkrach-ten per spoor gelijkmatig worden verdeeld over de kolommen.De buitenste pergolabalken boven de rijksweg zijn conform deROBK gedimensioneerd op aanrijdbelasting. Om deze belas-ting te kunnen opnemen, zijn extra horizontale stempels tussende pergolabalken aangebracht waardoor de krachten wordengespreid over de naastliggende pergolabalken.VerdeuvelingDe aansluiting van de nieuwe dekconstructie (deel 2) op hetbestaande pergoladek vereiste speciale aandacht. Indien dezedekdelen niet gekoppeld zouden zijn, voldeed deze oplossingniet aan NEN 6706 art. 9.2.1.3.3. In deze norm is gesteld dat deverticale verplaatsing van de bovenzijde van het dek tengevolge van de mobiele belasting niet meer dan 2 mm magbedragen. Zonder aanvullende maatregelen kon niet aan dezeeis worden voldaan.Diverse varianten zijn onderzocht. Uiteindelijk is gekozen vooreen koppeling met deuvels tussen beide dekken. Deze verdeu-1500 ? 1500 mm2. Hiermee ontstond enige bewegingsvrijheidin posities van de palen en konden knelpunten met de schoor-palen onder de bestaande pergola worden voorkomen. Alspaaltype is ook hier een inwendig geheide stalen buispaaltoegepast.Bovenbouw overgangsconstructiesHet dekontwerp voor beide overgangsconstructies bestaat uitprefabbetonnen pergolabalken die ter plaatse van de kolommenzijn opgelegd op prefabbetonnen langsbalken (LP-liggers). Debeschikbare constructiehoogte van het dek werd bepaald doorhet alignement van het spoor en het minimaal vereiste PVRvan de rijksweg. Hieruit volgde een beschikbare hoogte vanmaximaal 1550 mm. Vanwege deze beperkte hoogte moestende pergolabalken in inkassingen in de langsbalken wordenopgelegd. Deze stapelconstructie werd met een stek-/gain-verbinding aan elkaar gekoppeld (fig. 7).De lengte van de langsbalken is afgestemd op de kolomafstan-den van 4,0 m en bedraagt 8,0 m. Aan weerszijden van dekolommen ontstaan overstekken van 2,0 m.De pergolabalken bij de westelijke overgangsconstructie tussenas E en F (deel 1, ofwel het deels open gedeelte van de over-gangsconstructie) zijn uitgevoerd in massief voorgespannen4 56Cement_06_2014 55 26-09-14 11:12thema6201456gevend voor het dookontwerp was het aspect vermoeiing,niet de scheurwijdte of het sterktecriterium.Krachtswerking in dook en oplegdrukkenHet dookgedrag in het beton is geanalyseerd en geverifieerd opbasis van de vakwerkanalogie. Centraal hierbij was het effect vande geconcentreerde krachtsinleiding ten opzichte van de maxi-maal toelaatbare drukspanning van het beton. De wapening omde dook zorgt ervoor dat de belasting uit het inleidingsgebied vande dook door het beton kan worden opgenomen (fig. 12, foto 11).Zonder deze wapening kan een horizontale scheur ontstaan dieeen verdere toename van de dookkracht niet toelaat. Deze analysewas zo cruciaal dat besloten is een externe review door professorveling is in staat de verticale belasting van het ene dekdeel naarhet andere over te dragen.In het ontwerp van de bestaande pergola wordt het dek halver-wege in langsrichting gefixeerd aan de onderbouw. Om onge-wenste horizontale belastingafdracht tussen de bestaande en denieuwe pergola te voorkomen, moest deze situatie ongewijzigdblijven. Gezien de grote ongedilateerde lengte van hetbestaande dek en de lengte van het aansluitende nieuwe dek(circa 103 m respectievelijk 85 m) werden de deuvels aan ??nzijde in het beton ge?ntegreerd en aan de andere zijde in eenglijhuls aangebracht (fig. 9).In totaal zijn twintig rvs-deuvels ? met een diameter van90 mm en een lengte van 1200 mm ? verdeeld over het dekaangebracht. Uit de berekeningen volgde dat de randdoken hetmeest zouden worden belast en dat een veilig bezwijkgedragontstaat. `Veilig' houdt in dat, indien de randdook zou bezwij-ken, een herverdeling van belasting ontstaat die door de naast-liggende dook kan worden opgenomen. Het zogenoemde`ritssluitingseffect' zal niet optreden.De diameter van de dook wordt bepaald door de maximalevoegbreedte en een representatieve dookkracht van 90 kN dieuit de berekening volgde (fig. 9). De voegbreedte bestaat uiteen nominale breedte van 50 mm vermeerderd met een voeg-beweging ten gevolge van temperatuur van 34 mm en eenkrimpverkorting van het nieuwe dek van circa 5 mm. Maat-toekomstigepergolabalktoekomstigerandelemento.k. balken +8,050 m375340800625b.k. +9,600 mF78Cement_06_2014 56 26-09-14 11:12Complexe aansluiting van oud naar nieuw 62014 57ca. 500 45Starre dook op elastische bedding:qT = Tdook / LqM = Tdook x (Bvoeg + L) / (1/6 x L2)qmax = qT + qMqmin = qT - qMM-lijn voor Tdook = 100 kNLBvoegqmaxqminTdookTdook7 Dwarsdoorsnede stapelconstructie pergola-balken en langsbalken8 Prefab-betondek oostelijke overgangsconstructiefoto: Gerrit Sern?9 Dookverbinding tussen bestaand en nieuw deel10 De randligger en de naastliggende ligger van hetbestaande dek zijn met stalen strippen versterktstrippen die aan de onderzijde van de balken zijn vastgelijmden aan de uiteinden zijn verankerd in het beton (foto 10).Uitvoering verdeuvelingDe realisatie van de verbindingsconstructie tussen de bestaandeen de nieuwe pergola vergde zeer grote nauwkeurigheid. Inhoofdlijnen is hierbij de volgende werkvolgorde aangehouden:? verwijderen randelementen;? verwijderen beton ter plaatse van de rand van het betondekvan de bestaande pergola;? monteren prefab-betonelementen van de nieuwe pergola-constructie;? uitvoeren betonwerk van de druklaag voor het LZ-dek (metuitzondering van de voegconstructie);? stellen deuvels;? monteren voegprofiel;? uitvoeren betonwerk van de voegconstructie;? afbouwen voegconstructie;? aanbrengen versterking van de bestaande prefab liggers metopgelijmde stalen strippen.Voorafgaand aan de montage zijn diverse voorbereidendewerkzaamheden uitgevoerd om een passende aansluiting tekunnen realiseren. Voor het verwijderen van de randelemen-ten zijn een kettingzaag en wandzaag gebruikt.Een deel van de dekrand is met hogedrukwaterstralen verwij-derd om de deuvelverbinding te realiseren. Bij deze methodeWalraven uit te laten voeren. De conclusie van deze review wasdat de dookverbinding in staat is de rekenkundige krachten metvoldoende constructieve veiligheid over te dragen.Om te voldoen aan de criteria duurzaamheid en isolatie vanwapening met het oog op zwerfstromen uit het spoor, is hetbeton aan de bovenzijde verdikt uitgevoerd. Aangezien hetspoor op een ballastbed ligt, was dit voor ProRail geen bezwaaren is voor deze oplossing dispensatie verleend. Om vuil in dedookconstructie te voorkomen, is een zware voegafdichtingmet staalplaat bevestigd aan het beton. Visuele inspectie ismogelijk vanaf de onderzijde. Eventueel kan hiervoor eenvideo-inspectiewagentje worden ingezet.Controle bestaande dekconstructieHet bestaande dek is destijds opgebouwd uit twee langsdragersaan weerszijden van de rijksweg met daartussen prefabbeton-nen railbalken met een overspanning van 17 m en een lengtevan circa 100 m. Op deze railbalken ligt ter plaatse een gestortedruklaag. De prefabbetonnen railbalken zijn op twee plaatsenversterkt met tussendwarsdragers. In het dek is in langsrichting(evenwijdig aan het spoor) een `krimpvoorspanning' toegepast.In de oorspronkelijke berekeningen van de bestaande construc-tie is rekening gehouden met toekomstige viersporigheid. Debijbehorende dimensioneringsberekening voor de standaard-prefab-betonliggers was beschikbaar. Hieruit bleek dat de rand-ligger destijds was getoetst op statische belasting uit de dekrandinclusief randelement en dat deze was vergeleken met de belas-ting van de standaardligger. Maatgevend was de standaardlig-ger. De berekende voorspanning werd in de randligger toege-past, waardoor deze voor de toenmalige situatie was overgedi-mensioneerd.De randligger van het bestaande dek is in de ? met deuvelsgekoppelde ? nieuwe situatie getoetst op mobiele belasting uitde twee sporen. Uit deze analyse bleek dat voldoende voor-spanning in de randligger aanwezig was voor opname van derekenkundige belasting. Er werd echter niet voldaan aan crite-ria in de gebruiksfase. Om hieraan te voldoen, is besloten derandligger en de naastliggende ligger te versterken met stalen910Cement_06_2014 57 26-09-14 11:12Complexe aansluiting van oud naar nieuw6201458thema10-20012-755 166bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg6bg 12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)12 (71)2254bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg4bg 16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)16 (72)behandeling sloopvlakken:+9.850var. (+9.795/9.731)BK. vloerbetonsterkteklasse C35/45320555555555555555 161616161616161616161610-20012-(92)12-752164 164 164bg 12 (73)12 (73)4bg 16 (74)16 (74)220225+225+2excl. zeegverwijderen losse delen beton, uitstekende wapening envrijgekomen voorspankoppen tot op het beton wegslijpen,sloopvlak conserveren d.m.v. aanbrengen Betec-flex o.g.excl. zeegbestaande wapening onder/bovenbitumenrvs plaat t =t =t 4,725overlapoverlap16-(91)uitstekende wapeningprefab ligger LZAB1-1wegslijpen voorplaatsen beugels 71indien noodzakelijkna wegslijpenhaarspeld bijplaatsen690280 2656039014028540550 5301211, 12 De wapening om de dook zorgtervoor dat de belasting uit het inlei-dingsgebied van de dook door hetbeton kan worden opgenomennodig zijn externe adviseurs ingeschakeld. Dankzij de inten-sieve samenwerking tussen alle betrokken partijen is decomplexe aansluiting van bestaand naar nieuw succesvol envolgens planning gerealiseerd. Inmiddels wordt de laatste handgelegd aan de restpunten en zullen binnen afzienbare tijd de detwee spoorviaducten worden opgeleverd. van plaatselijk slopen blijft de wapening behouden die in eenlater stadium weer nodig is. De deuvels zijn met grote nauw-keurigheid aangebracht. De steltolerantie van de doken tijdensde montage was een hoek met horizontaal = 0 ? 1 mrad.De werkvolgorde van het aanbrengen van de deuvels is tot opdetailniveau uitgewerkt in een uitvoeringsplan met in totaalzestien stappen. Dit plan is dankzij goed overleg tussen allebetrokken partijen binnen de alliantie tot stand gekomen.Medewerkers vanuit alle lagen binnen de organisatie hebbenhun bijdrage geleverd. Tijdens het bouwen zijn er veelvuldigcontroles uitgevoerd om de gewenste nauwkeurigheid teverkrijgen. Dat is volledig gelukt.Tot slotDe bijzondere locatie en de overgangsconstructie tussen debestaande pergola en de nieuwbouw (KW25-1) boden veleuitdagingen. Ontwerpkeuzen zijn zorgvuldig gemaakt, op basisvan de gestelde eisen, kosten en technische uitvoerbaarheid. Deuitvoering is hierbij nadrukkelijk betrokken geweest. WaarBetrokken partijenStandaard dekken:? leverancier: Romein Beton;? ontwerp: Lincon.Overgangsconstructie oost en west:? leverancier: Spanbeton / Betonson;? ontwerp: Spanbeton / Betonson.11Cement_06_2014 58 26-09-14 11:12