themaNieuwe rekenregels, nieuwe kansen?6201460themaNieuwerekenregels,nieuwe kansen?Voor KW27 in OV SAAL was herberekening nodig op basis van EurocodeCement_06_2014 60 26-09-14 11:12Nieuwe rekenregels, nieuwe kansen? 62014 611 Aanleg van Kunstwerk 27 over rijksweg A2, onderdeel van deverdubbeling van het spoor tussen Amsterdam Zuid enDuivendrechtfoto: Your Captain LuchtfotografieAls peildatum voor normen, richtlijnen en voorschriften is inhet contract van OV SAAL door ProRail 12 maart 2010 vastge-legd. Op deze datum gold nog het Bouwbesluit 2003, waardooralle ontwerpen moesten worden gebaseerd op de toen geldendeTGB-normen. Daarnaast golden aanvullende voorschriftenzoals vastgelegd door ProRail in de Railinfracatalogus (RIC).Na een periode van onduidelijkheid over de invoeringsdatum,is uiteindelijk op 1 april 2012 het Bouwbesluit 2012 van krachtgeworden. Vanaf die datum zijn voor bouwaanvragen denieuwe Europese normen voor constructieve veiligheid, deEurocode, bindend.De overgang van TGB-normen naar de Eurocode is eveneensverwerkt in de Ontwerp Voorschriften Spoorwegen (OVS) vanProRail. Zo is ProRail-voorschrift OVS00030-6 versie 003`Ontwerpvoorschrift Kunstwerken deel 6 ? Aanvullingen enwijzigingen op NEN-normen' gewijzigd in OVS00030-6 versie004 `Ontwerpvoorschrift Kunstwerken deel 6 ? Aanvullingenen wijzigingen op NEN-EN-normen'.Moment van vergunningaanvraagIn het voorjaar van 2012 ? het moment dat de Eurocode vankracht werd verklaard ? was het ontwerp van zes van de negenkunstwerken van OV SAAL Zuidtak Oost gevorderd tot eendefinitief ontwerp (DO). Voor deze kunstwerken is de aanvraagvan de bouwvergunning gedaan v??r 1 april 2012 en hier golddan ook Bouwbesluit 2003. Volgens afspraken met het bevoegdgezag van Gemeente Amsterdam is ook het detailontwerpuitgewerkt op basis van de TGB-normen.Het ontwerp van de kunstwerken KW15 Beethovenstraat,KW27 Spoorkruising A2 en KW29 Van der Madeweg was opde peildatum nog in een voorlopig stadium en niet gereed vooraanvragen van de bouwvergunning. Voor het ontwerp van dezedrie kunstwerken was een herberekening vereist op basis vande Eurocode en de gewijzigde OVS-voorschriften.ImpactanalyseIn opdracht van ProRail zijn de implicaties van de gewijzigdevoorschriften ge?nventariseerd. Hierbij is onderscheid gemaakttussen wettelijke eisen in het domein van de overheid, hetBouwbesluit 2012 en de Eurocode enerzijds, en wijzigingen inhet domein van opdrachtgever ProRail anderzijds.Als belangrijkste wijzigingen uit de Eurocode zijn gesignaleerd:? Vereiste veiligheid op basis van gevolgklasse CC3 en daarmeeeen verhoging van de belastingfactoren (NEN-EN 1990/NB,Tabel NB.14).? Ontwerpen met laststelsels BM71 voor personenvervoer?n SW/2 voor goederenvervoer (NEN-EN 1991-2/NB,art. 6.3.3(4)P). Volgens de TGB en Bouwbesluit 2003 hadopdrachtgever ProRail de vrijheid het laststelsel voor teDe overgang van de Nederlandse TGB-normen naar deEurocode met Nationale Bijlage heeft voor sommige lang-lopende projecten geleid tot aanpassingen van de uitgangs-punten gedurende het ontwerpproces. Dat was onder meerhet geval bij Kunstwerk 27 (KW27) in OV SAAL Zuidtak Oost,de verdubbeling van het spoor tussen Amsterdam Zuid enDuivendrecht. Het ontwerp moest door de komst van deEurocode opnieuw tegen het licht worden gehouden, metde nodige wijzigingen tot gevolg.1ir. Robert Fransen, ir. Kees HofstedeAlliantie Amstelspoor / BAM CombinatieAmstelspoorCement_06_2014 61 26-09-14 11:12themaNieuwe rekenregels, nieuwe kansen?62014622 Visualisatie van Kunstwerk 27 spoorkruising A2 , nieuw naastbestaandbron: A&E Architecten3 Laststelsels: (a) personenvervoer, (b) goederenvervoerTGB (BM71) weergegeven, uitgezet tegen de overspannings-lengte. Dit voor zowel UGT als BGT.Voor de dimensionering van de fundering is alleen de UGTvan belang. In figuur 4 is te zien dat de ontwerpbelasting opde fundering, bij de betreffende overspanningen (12 m, 16 m,32 m) niet toeneemt door de hier beschouwde wijzigingen.Figuur 5 beschrijft de relatieve toename van het veldmoment.Voor de UGT wordt het laststelsel SW/2 maatgevend bij over-spanningen groter dan 25 m. Voor de BGT gebeurt dit al bijeen overspanning van ongeveer 17 m. Voor KW27, met eenoverspanning van 32 m, neemt het veldmoment met circa 25%toe. Een wijziging in het ontwerp was dus noodzakelijk.Inpassing spoordekkenE?n van de oplossingen om het hogere veldmoment op tenemen, is een grotere constructiehoogte van het spoordek. Debeschikbare hoogte wordt aan de bovenzijde begrensd doorschrijven. Omdat op het traject OV SAAL geen goederen-treinen komen, was er alleen ontworpen op laststelsel BM71voor personenvervoer (fig. 3a).? Verhoging met 10% van de factor voor de geclassificeerdeverticale belastingen (NEN-EN 1991-2/NB, art. 6.3.2(3)P).? Toename van in rekening te brengen gewicht van het ballast-bed (NEN 1991-1-1, art. 5.2.3).? Strengere (+21%) vervormingseisen aan het dek van deconstructie (NEN-EN 1990/NB, art. A2.4.4.2.3). (De eis is inde Eurocode gebaseerd op de geclassificeerde belasting enniet op de karakteristieke belasting zoals uitgangspunt wasvoor NEN 6706.)Een deel van de wijzigingen heeft uitsluitend effect op de`bruikbaarheidsgrenstoestand' (BGT), een ander deel uitslui-tend op de `uiterste grenstoestand' (UGT). De impact van dewijzigingen is dus afhankelijk van de maatgevende toets.Aangezien vervorming bij spoorviaducten in de meeste geval-len maatgevend is, heeft de wijziging van de vereiste veiligheid(CC3) nagenoeg geen invloed. Ook de verhoging van depermanente belasting, bijvoorbeeld de rekenbelasting voor hetballastbed, is niet van belang voor de maatgevend veronder-stelde toets.In overleg met ProRail is besloten de wijzigingen in de OVS-richtlijnen, die op basis van het Bouwbesluit 2012 niet wettelijkbindend zijn, voor het project OV SAAL buiten beschouwing telaten.Relatie met overspanningOm een goed beeld te krijgen van de impact van de wijzigingenop het ontwerp van de drie te beschouwen kunstwerken, is deinvloed berekend van het te gebruiken laststelsel, samen met de-factor, met de overspanning als variabele. In figuur 4 is derelatieve toename van de totale oplegreactie van laststelselSW/2 ten opzichte van het eerder gemaakte ontwerp volgens de23a3bqvk= 250 kNqvk= 150 kN/m125 m 25 m7 mqvk= 150 kN/m1qvk= 80 kN/m qvk= 80 kN/m(1)(1) 0,8 m0,8 m 1,6 m 1,6 m 1,6 m250 kN 250 kN 250 kNCement_06_2014 62 26-09-14 11:12Nieuwe rekenregels, nieuwe kansen? 62014 63-15%-10%-5%0%5%10%15%20%10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35toenameoplegreactie[%]toenameveldmoment[%]overspanningslengte [m]= BGT= UGToverspanningslengte [m]= BGT= UGT4 Relatieve toename oplegreactie van laststelsel SW/2 t.o.v. het eerder gemaakte ontwerp volgens de TGB, uitgezet tegende overspanningslengte (o.b.v. de Eurocode incl. Nationale Bijlage, exclusief herziening OVS00030-6)5 Relatieve toename veldmoment bij laststelsel SW/2 t.o.v. BM71 (%), uitgezet tegen de overspanningslengte (o.b.v. deEurocode incl. Nationale Bijlage, exclusief herziening OVS00030-6)wegprofiel en het PVR voor het wegverkeer zijn vastgelegd innormen en in het Trac?besluit en zijn daarmee ook harde rand-voorwaarden.Met een globale analyse is de extra benodigde constructie-hoogte geschat, rekening houdend met een onzekerheidsmarge.bovenkant spoor (BS) en het benodigde ballastbed, aan deonderzijde door het vereiste Profiel van Vrije Ruimte (PVR)voor het onderdoorgaand wegverkeer (fig. 6). Het wijzigen vande hoogteligging van de spooras (BS) was ongewenst. Dit zoute veel aanpassingen vragen in een groot gebied. Het vereiste4 5Cement_06_2014 63 26-09-14 11:12themaNieuwe rekenregels, nieuwe kansen?62014646 Profiel van Vrije Ruimte (PVR) Kunstwerk 27 ? ontwerp TGB7 Kunstwerk 27 berekening conform TGB8 Kunstwerk 27 berekening conform Eurocodede gebruikelijke opbouw van een prefab omgekeerde T-liggermet een in situ druklaag. Dit resulteerde in een benodigdeconstructiehoogte van circa 2 m exclusief druklaag. Dezehoogte past niet met het PVR ?n valt buiten het toepassingsge-bied van dit type ligger. Dit type ligger voldoet dus niet bij hetaangepaste laststelsel en de gevraagde overspanning van 32 m.De oplossing is gevonden in een I-vormige ligger. De toege-paste liggerhoogte is 1800 mm inclusief dek (fig. 8) en is niethoger dan de oorspronkelijk gereserveerde hoogte. Het geslo-ten dek wordt gevormd door de liggers in dwarsrichting aanelkaar te spannen.Tot slotBij KW27 is gebleken dat het oorspronkelijke ontwerp, geba-seerd op de TGB-normen, niet meer voldeed aan de Eurocode.Gedetailleerd onderzoek was nodig en samen met de leveran-cier is een goede oplossing gevonden. Het ontwerp is uiteinde-lijk aangepast, wat laat zien dat de impact van gewijzigdenormen groot kan zijn. Op basis van de ervaringen met KW27mag overigens niet de conclusie worden getrokken dat deimpact van de invoering van de Eurocode op alle lopendeprojecten even groot is. Voor KW15 Beethovenstraat en KW29 Van der Madewegleidde de verzwaring van het dek niet tot knelpunten. Er wasvoldoende ruimte boven het PVR van de onderdoorgaande wegbeschikbaar.Voor KW27, de kruising van het spoor met rijksweg A2(fig. 2), was die ruimte er niet. Op basis van de TGB-normenen het bijbehorende laststelsel was aanvankelijk een construc-tiehoogte van 1600 mm (prefab ligger) + 260 mm (druklaag)bepaald (fig. 7). De toename als gevolg van het gewijzigde last-stelsel is geschat op 300 mm. Met deze toename is alle margeten opzichte van het vereiste PVR van 4,6 m verbruikt (fig. 6).Een gedetailleerde beschouwing was noodzakelijk.AlternatievenonderzoekDe resultaten uit de globale analyse voor KW27 warenaanleiding voor een gedetailleerd onderzoek. Door de gecon-tracteerde prefab-betonleverancier (Romein Beton) is eenherberekening uitgevoerd op basis van de Eurocode-eisen enNoot van de auteursOpvallend is de wettelijke verplichting ? vanuit de Eurocode viahet Bouwbesluit ? om spoordragende kunstwerken te ontwer-pen met belastingen door goederentreinen. Hiermee wordt geenruimte gelaten om lichter te ontwerpen voor spoorlijnen metalleen personenvervoer.asspoorMC01asbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekBS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01asbrugdekasbrugdekasbrugdekafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdek(PVR-GC25kV)27102602608004342250225050asspoorMC02(PVR-GC25kV)asspoorMC01asspoorMC01bovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorasspoorMC01434434434434434434434434434434434434465465465asbrugdekBS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01BS MC-01afschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mmafschot 50 mminspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepadinspectiepad1000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x22001000x2200(PVR-GC25kV)asspoorMC02(PVR-GC25kV)asspoorMC01asspoorMC012250asspoorMC02(PVR-GC25kV)asspoorMC0222508002760asbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdekasbrugdek100100100100100100bovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorbovenkant spoorPVR RW A24600mm2 3473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm473mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm286mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mm390mmPVRPVR678Cement_06_2014 64 26-09-14 11:12