C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 624De Petroleumweg is de hoofdtoe-gang van het Shell-raffinaderij-complex te Pernis en geeft aan-sluiting op de A15. In de huidigesituatie kruist de Petroleumwegde dubbelsporige Havenspoorlijngelijkvloers met een overweg.Door toename van het verkeer opde Havenspoorlijn na aanleg vande Betuweroute vanaf Kijfhoek,zou de overweg praktisch altijdgesloten zijn en wordt de hoofd-toegang van Shell afgesneden vande A15; het Shell-terrein is danalleen nog via de achterdeur tebereiken. Pas in het voorjaarvan 1999 heeft de minister vanVerkeer en Waterstaat aan Shelleen onbelemmerde hoofdtoe-gang naar hun raffinaderijcom-plex toegezegd.In opdracht van de Projectorgani-satie Betuweroute is door Rijks-waterstaat (Directie Zuid-Holland)en het ingenieursbureau HollandRailconsult een `Quick scan' ver-richt naar mogelijkheden om dePetroleumweg door een ongelijk-vloerse kruising met het emplace-ment Pernis en de Havenspoor-lijn, aan te sluiten aan de Von-delingenweg ter hoogte van Ga-dering. Na weging van de moge-lijke oplossingen op de aspectenspoorfunctionaliteit, faseerbaar-heid,kabelsenleidingenentrans-portrisico's gevaarlijke stoffen, ishet trac? (foto 1) bepaald dat doorHolland Railconsult vervolgensin drie maanden tijd is uitgewerkttot een voorontwerp waarmeede bouwvergunning kon wordenaangevraagd. In juni 2003, na eenbouwtijd van twee jaar, is de ruw-bouw opgeleverd; naar verwach-ting kan deze ongelijkvloersekruising, het Vondelingenviaduct(foto 2), nog dit jaar in dienstworden genomen.V o r m g e v i n gHet viaduct is gesitueerd in eengrootschalige industri?le omge-ving. Geen enkel gebied in Neder-land kent zo'n hoge bezettings-graad van leidingen (foto 3).Kolkende massa's chemische enandere (liquide) stoffen wordenhier vlak onder het maaiveld ge-distribueerd naar de rest vanNederland.Vanwege deze leidingsystemenen de sporensituatie bleken ??n-puntsondersteuningen, geplaatstin een regelmatige structuur, nietrealiseerbaar. Ook het onderzoeknaareenpergolaconstructielever-de, zonder grote aanpassing vanhet spooremplacement Pernis,geenpraktischeoplossing.Uitein-delijk is gekozen voor portaalcon-structies die in vorm, grootte enpositie vari?ren (zie foto 2).Voor ordening van de portalenzijn drie regels gehanteerd:? de portalen staan circa 30 muit elkaar;Vondelingenviaduct in PernisEen reuze viaduct vooreen wereldgigantir. B. Kuiper, Holland RailconsultDe spoorwerken voor de Betuweroute snijden het Shell-kantoor Pernis metachterliggend raffinaderijcomplex af van de A15, de snelweg die deRotterdamse havens verbindt met Duitsland. Het Vondelingenviaduct hersteltdeze relatie met een zwierige, maar ook brute constructie. In een ferm over-spanningsritme van 30 m is het verkeersdek in een flauwe kruising over desporen gelegd. Het viaduct in het decor van grote tanks, hoge torens en over-gedimensioneerde vervoersaders wordt bij toepassing van een detaillering opmacro-niveau een sierlijke reus in dit industri?le landschap.1 | Trac? Vondelingen-viaduct in oranjeaangegeven2 | Situatie mei 2003foto: Aerophoto Schiphol BVC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 6 25? wanneer kolommen van ver-schillende portalen in ??n lijnte plaatsen zijn, is dit maatge-vend voor de positie van dedesbetreffende kolom;? de portaalstijl is in principeeen forse kolom met vierkantedoorsnede; op het moment datde portaalstijl buiten de randvan het viaductdek uitsteekt,zal deze bestaan uit tweerankere zuilen.Ter plaatse van de landhoofdenzijn geen taluds toegepast maarkeerwanden, omdat de leidingenbereikbaar moeten blijven en op-gebrachte grond tot ongelijkmati-gezettingvanleidingenzouleiden.O n t w e r pHetVondelingenviaductmoetge-schikt zijn voor wegverkeer klasse60, snelheid 80 km/uur. De weg-breedte bedraagt 17,5 m (hoofd-rijbaanmettweerijstrokeneneenfietspad voor twee richtingen).Aan de westzijde sluit de weg aanop het kruispunt Petroleumweg-Vondelingenweg en aan de oost-zijde op de nieuw aan te leggen T-splitsing Gadering. Het hoogstepunt van het verkeersdek ligt opNAP + 14,94 m, zodat het trans-port van gestapelde containers(zgn. Double Stack) op de onder-langs kruisende Havenspoorlijn(Bovenkant spoorstaaf = BS =NAP + 4,15 m) in de toekomstmogelijk is.De lengte van het kunstwerk be-draagt 667 m. Het viaduct bestaatachtereenvolgens uit:? de westelijke oprit met prefabliggers die opgelegd zijn opfunderingssloven;? het middendeel met prefabliggers die opgelegd zijn opportaalconstructies;? de oostelijke oprit die uitge-voerd is als kistdam met eenopvulling van ketelzand,een lichtgewicht materiaal omzettingen te beperken.De kistdam bestaat uit tweeonderling verankerde keer-wanden van gestaffelde stalendamwandplanken;toegepast zijn ankerstangen? 50 mm in HDPE ? 250,h.o.h. 4,80 m.F u n d e r i n gVanwegedeaanwezigheidvanlei-dingen in de directe omgeving ishetnoodzakelijkdepalentrillings-vrij in te brengen. Om deze redenzijn Terracon-groutinjectiepalen(?457-650mm)toegepast.Ditzijnin de grond gevormde, grondver-dringende betonpalen met eenpermanentestalenbuisdieschroe-vend op diepte wordt gebracht.Ter plaatse van het Vondelingen-viaductwordentweezandlageninde ondergrond aangetroffen. Debovenzijde van de eerste zandlaagvarieert van NAP ? 14 m tot NAP? 20 m; deze heeft een minimaledikte van circa 5 m. De bovenzijdevan de tweede zandlaag bevindtzich tussen NAP ? 29 m en NAP? 40 m. In het algemeen is opde tweede zandlaag gefundeerd(nettodraagkracht1500?2000kNper paal en een te verwachtenzetting van circa 10 mm). Plaat-selijk bleek de tweede zandlaagzeer slecht van kwaliteit te zijn;daar moest op de eerste zandlaagworden gefundeerd (netto draag-kracht circa 600 kN per paal eneen te verwachten zetting vancirca 50 mm).P o r t a l e nDe portaalbalk is een omgekeerdeT-ligger, waarop de prefab balkendie het brugdek vormen, wordenopgelegd. De bovenkant van deportaalbalk ligt op dezelfde hoog-te als het brugdek Alle afstandentussen de portaalkolommen zijnverschillend (grootste afstand is25 m). Het overstek van de por-taalbalk aan ??n zijde of aan beidezijden varieert in lengte van 1 tot6 m, enkele portalen hebben geenoverstek en ??n portaal heeft driekolommen en drie fundaties.De kolomlengtes vari?ren van 1tot 11 m.In het algemeen wordt een por-taalbalk gedragen door twee ko-lommen 1500 x 1500 mm2. Echterdaar waar de portaalbalk naast hetwegdek uitsteekt, worden van-wege de vormgeving dubbele ko-lommen toegepast: 2 stuks van1050 x 1950 mm2. Deze kolom-men staan voornamelijk onder deflenzen van de T-ligger (zie foto2). Voor de momentvaste verbin-ding tussen dubbele kolommenen portaalbalk kon niet wordenvolstaan met het omzetten vanwapening in het vlak van deportaalconstructie. De wapeningmoest ook uit het vlak gebogenworden,hetgeentrekbandennood-zakelijk maakte om de spatkrach-ten op te nemen (zie ook fig. 8).B r u g d e kHet brugdek wordt gevormd doorcirca 30 m lange prefab betonnenkokerliggers met een balkhoogtevan0,90m.Deliggerswordenaande uiteinden statisch bepaald op-gelegd op de T-vormige portaal-balken en in langsrichting aan debovenzijde gekoppeld met eennatte voeg. In het wegdek zijntwee typen voegconstructie toege-past: een dilaterende voeg en eenbuigslappe voeg. Voor de buig-slappe voeg zijn sparingen ge-maakt in zowel de portaalbalk alsde prefab kokerligger.De dilaterende voeg, egalisatie-laag, rijdekverwarming en asfalt-toplaag worden na oplevering vanhet viaduct onder directie van deRijkswaterstaat aangebracht. Omderijbaan'swintersgegarandeerdsneeuw- en ijsvrij te houden wor-den asfaltcollectoren(RoadEnergySystems) toegepast, een buizen-stelsel waarmee warmte en koudein en uit het asfalt kan wordengetransporteerd.3 | Drukte in de ondergrondC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 626O n t w e r p b e r e k e n i n gp o r t a a l JPortaalJkruistdetweesporenvande Havenspoorlijn en is daardoor??n van de hoogste portalen vanhet Vondelingenviaduct (fig. 4).Vanwege de aanwezigheid vaneen wissel moet het portaal wor-den gedimensioneerd op aanrij-ding door een trein. Verder ligtdirect naast de zuidelijke poer eenleidingenstrook. Met het oog opgraafwerkzaamheden in dezestrook wordt rekening gehoudenmet de afwezigheid van zijde-lingse grondsteun op deze poer.Voor de berekening van dekrachtswerking in de portaalcon-structies is gebruikgemaakt vantwee modellen (fig. 5-6). Model Ibetreft het gehele portaal metbelastingen in het vlak van hetportaal. Model II betreft een por-taalstijl(kolommetpoerenpalen)met belastingen loodrecht op hetvlak van het portaal.De opleggingen van beide model-len bestaan uit veren. De grond-steun op de palen wordt vertaaldnaar horizontale en verticale ve-ren, de grondsteun op de poerenlevert alleen een horizontale veer.Van model I zijn twee variantengemaakt: ??n model met lagewaarde voor de grondstijfheid en??nmethogewaarde.VoormodelII is alleen met de lage veerstijf-heden gerekend. Voor de noorde-lijke poer, die berekend moet zijnop aanrijdbelasting, wordt uitge-gaan van de horizontale grond-stijfheid van 6000 kN/m3(laag) of13 500 kN/m3(hoog). In de groot-te van de veerconstante wordt hetoppervlak van het zijvlak betrok-ken. Op de zuidelijke poer directnaast de leidingenstrook wordtg??n grondsteun in rekening ge-bracht,hetgeengroteinvloedheeftop de kopmomenten in de palenonder deze poer, met name bij dehoge veerstijfheid van de grond.Belastingen in het vlak van hetportaal (model I)Permanente belastingen:? eigen gewicht dek en rustendebelasting op het dek (uitvulling,asfalt, randelementen, hek-werken, e.d.) levert een gelijk-matig verdeelde belasting van506 kN/m;? eigen gewicht portaal en fun-deringen wordt in de raam-werkberekening meegenomen;? voor ongelijke zetting tussen debeide poeren van ??n portaalwordt 30 mm aangehouden.Veranderlijke belastingen:? mobiele belastingen, bestaan-de uit gelijkmatig verdeeldebelasting en puntlasten van??n of twee wagens en middel-puntvliedende kracht (Frep=340 kN grijpt aan op 1,25 mboven het wegdek en geeft eenmomentbelasting op de por-taalbalk van 850 kNm);? bouwbelastingen (foto 7);? windbelasting 1,5 kN/m2werkt op een verkeersbandvan 2,5 m en een constructie-hoogte van 1,25 m;? temperatuurbelasting: de jaar-lijkse temperatuurvariatie van+/? 25 ?C voor de portaalbalk,die statisch onbepaald is opge-legd, en de dagelijkse tempe-ratuurvariaties van ? 5 ?C tot+ 10 ?C aan de bovenzijde vande portaalbalk.Bijzonderebelastingenopdenoor-delijke kolom:? aanrijding door ontspoordetrein (1000 kN loodrecht ophet spoor, aangrijpingspuntBS + 1,80 m);? belasting door gekanteldetrein (bij een kolomafstandvan 30 m: 18 kN/m x 30 m =540 kN, aangrijpingspunt opBS + 3,50 m).Belastingen loodrecht op het vlakvan het portaal (model II)Voor belasting loodrecht op hetvlak van het portaal moet eensamenstel van vier portalen wor-den beschouwd. De drie brug-dekken zijn doorgekoppeld mettwee buigslappe voegen en daar-mee schuifvast verbonden met detwee tussenportalen; op de tweebuitenste portalen zijn de brug-dekken opgelegd op glijopleggin-gen in combinatie met dilatatie-voegen in het wegdek.Belastingen:? rembelasting van 200 kN,gelijkmatig te verdelen overde twee tussenportalen, dus50 kN per kolom;dubbele kolomkolom 1500x1500leidingenstrookfietspad hoofdrijbaan3000 2000buigslappe voegdilaterende voeg dilaterende voegbuigslappe voegmodel Imodel IImodel II4 | Aanzicht portaal J 5-6 | Rekenmodellen I en II7 | Montage van de liggersis uitgevoerd met grotemobiele kranen (650ton), soms vanaf hetverkeersdek in aanbouwcement 2003 6 27? windbelasting ter grootte van40% van de windbelasting inhet vlak van het portaal leverteen belasting van 51 kN perkolom;? belasting door het verlengenof verkorten van het brugdek(temperatuur, krimp en kruip).De gedeeltelijk verhinderdevervorming van het brugdeklevert een horizontale belas-ting van 60 kN per kolom;? aanrijdbelasting in deze rich-ting bedraagt 2000 kN engrijpt aan op BS + 1,80 m.Deze belasting werkt alleen opde noordelijke kolom met fun-dering.De rekenresultaten zijn gesor-teerd in zogenoemde envelop-diagrammen van de maximalemomenten en dwarskrachten.Voor de portaalbalk J resulteerteen maximaal veldmoment van15 800 kNm ? op te nemen door66 ? 32 ? en een maximaal over-stekmoment van 19 900 kNm ? indeze doorsnede overeenkomendmet 89 ? 32.Bij de aansluiting van de portaal-balk (omgekeerde T-ligger) op dedubbele kolom resteert voor deoverdracht van het buigend mo-ment een sterk gereduceerdedoorsnede. De portaalbalk valtnamelijk grotendeels tussen dekolommen (fig. 8). De afmetin-gen van de gereduceerde door-snede volgen uit de overlap van dedoorsnedes van balk en dubbelekolom. In deze knoop zijn 28staven ? 25 nodig die uit hetvlak gebogen moesten worden. Inoverleg met de vlechtcentraleheeft de aannemer een montage-proef uitgevoerd met een schaal-model op ware grootte van dezebijzondere3-Dkolomstekken,om-dat er twijfels bestonden over demaakbaarheid.U i t v o e r i n gHet werk is aanbesteed in febru-ari 2001 voor 18 miljoen. Naenkelewijzigingenindeplanningen een positieve startbesprekingmet alle kabel- en leidingbeheer-ders is de uitvoering daadwerke-lijk in juni 2001 begonnen. Hetaanbrengen van de 35 m langeschroefpalen met een stelling van135tontussendesporenenbovende leidingstroken is goed voorbe-reid en veilig uitgevoerd.Inhetbestekwarentientallenbui-tendienststellingen voorzien. Deaannemer heeft slechts twee bui-tendienststellingen zelf moetenregelen. Voor de overige werk-zaamheden binnen de invloedvan het spoor wist de aannemerde activiteiten zo te plannen datkonwordenmeegeliftmetderden,of koos de aannemer een andere,gegarandeerd veilige methode.De Vondelingenweg is onderdeelvan een primaire waterkering. Dewerkzaamheden in deze water-kering zijn tot tevredenheid vanhetWaterschapuitgevoerd.Dege-toonde deskundigheid is gewor-teld in de traditie en de eeuwigestrijd tegen het water. De aanne-mingsbedrijven Ph.de Koning enGebr. De Koning hebben immersdezelfdegrootvaderdieomstreeks1900 een hoep- en manden-makerij oprichtte, en zich vervol-gens toelegde op zinkstukken, be-schoeiingen en dijkwerken. Voorhet eerst sinds hun bestaanhebben de beide aannemingsbe-drijven in bouwcombinatie eenwerk aangenomen en uitgevoerd.De betrokkenheid van het perso-neel met de veilige en doelmatigeuitvoering was groot. De verkie-zingen van `werknemer van demaand' en het uitloven van prij-zen voor `de beste oplossing vaneen bepaald bekistingsprobleem'heeft bijgedragen aan de succes-volle bouw van het Vondelingen-viaduct op de meest complexeondergrond van het RotterdamseHavengebied (foto 9).In totaal zijn er 384 schroefpalenmet een lengte vari?rend van 22tot 42 m ingebracht. Overige hoe-veelheden: 6 oplegbalken, 17 op-legportalen, 5200 m3in situ betonB 35, 1140 ton wapeningstaal,212 stuks voorgespannen koker-liggers in lengte vari?nd van 30tot 34 m met een eigen gewicht500 ? 700 kN (= 70 ton). sProjectgegevensopdrachtgever:Projectorganisatie Betuweroutearchitect:Nienke van de Lune, HollandRailconsultontwerp en detaillering:Holland Railconsultuitvoering:Combinatie Vondelingenviaduct:Gebr. de Koning & Ph. de Koningleverancier prefab beton:Strukton beton, Xanten (D)21506501050 1050 1050345011001950900ab c d65019509 | Het fraaie resultaat terplaatse van de primairewaterkering8 | Aansluiting portaalbalkop dubbele kolom1050 x 1950 mm2a. dwarsdoorsnedeportaalbalk enkolommenb. bovenaanzichtaansluitingc. aanzicht tegen kopsekant portaalbalkd. zijaanzichtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou w