themaOntwerp kunstwerken2200910themaOntwerpkunstwerkenOvergangscontract Rijkswaterstaat voor de Randweg EindhovenOntwerp kunstwerken 22009 11Alle kunstwerken zijn op palen gefundeerd, met uitzonderingvan KW20 en de landhoofden van KW33, die op TerraClass(van Terre Armée) zijn gefundeerd. De grondslag in Eindhovenis zeer grillig en was daardoor lastig voor het funderingsont-werp waardoor incidenteel zwaar heiwerk te verwachten viel.Er is in deze situatie gekozen voor prefab geheide palen. Dat u,rijdend over de Randweg, het afgelopen jaar een groot aantalpalen boven maaiveld zag uitsteken, betekent overigens niet datdeze palen niet op diepte zijn gekomen (foto 1). Deze palenondersteunen de hooggelegen ontlastvloeren bij de portaalcon-structies (zie verderop in dit artikel).Fly-oversKunstwerk 4A/B/C bij BatadorpDe randvoorwaarden van de esthetische vormgeving van dearchitect waren in hoofdzaak bepalend voor de constructieveinvulling. Dat betekende dat de dwarsdoorsnede een overstekmoest hebben en dat de zijkant van het dek min of meer vloei-end moest overgaan in de V-vorm van de pijler. In langsrich-ting van het dek moest ter hoogte van het steunpunt een vouteworden aangebracht met een hoogte van 350 mm. Deze voutemoest over een lengte van 2250 mm teruglopen naar de stan-daard doorsnede.Daarnaast is rekening gehouden met het in twee fasen bouwenvan kunstwerk 4C. De diverse wegomleggingen tijdens debouw waren hieraan debet.Uit de gewenste vormgeving, in relatie met de Y-vorm van depijlers en de benodigde betrekkelijk smalle breedte van derijdekken (14,11 m), volgde een uitwendige vorm van hetrijdek met betrekkelijk kleine overstekken (fig. 4).Omdat deze drie kunstwerken in het verlengde van elkaarliggen en daarom eenzelfde vormgeving vragen, is van hetvolgende uitgegaan:­ kunstwerk 4C is maatgevend voor de constructiehoogte (2,00m). Hierop is de vormgeving bepaald, ook die van de pijlers.De kokerdoorsnede wordt loodrecht op het rijdek symme-trisch uitgevoerd. De kokerdoorsnede en de onderliggendepijler draaien mee met de (variabele) verkanting. Voordeelhierbij is dat de bekisting van zowel de bovenbouw als deonderbouw (Y-vorm) niet wijzigt;1ing. André Schröder en ing. ArdVerweij PMSERoyal Haskoningir. Jaap StrooIngenieursbureau Oranjewoud1 Tijdens de uitvoeringstaken een aantal palenboven maaiveld uitfoto: Boudewijn BollmannBij de ombouw van de Randweg Eindhoven is destijds, inafwijking van de traditionele contractvorm, gekozenvoor een semi-innovatieve contractvorm. Het betreft hiereen overgangsvorm naar de huidige door Rijkswater-staat gebruikte innovatieve contracten. Begin 2004 gaf(voormalig) Bouwdienst Rijkswaterstaat (momenteelDienst Infrastructuur) de combinatie van Royal Hasko-ning en Oranjewoud de opdracht het voorlopig en defini-tief ontwerp van alle kunstwerken, geluidschermen engrondkeringen te verzorgen. Ook het contract en decontracttekeningen voor deze onderdelen maakten deeluit van deze opdracht. De ontwerpwerkzaamheden zijnuitgevoerd van begin 2004 tot medio 2005. In dit artikelwordt een overzicht gegeven van de verschillende typenkunstwerken, geluidschermen en grondkeringen, komende bijzondere ontwerpaspecten aan de orde en wordt totslot de speciale contractvorm beschreven.De kunstwerken zijn onder te verdelen in vier typen:­ fly-overs op de knooppunten Batadorp en de Hogt;­ portaal-/pergolaconstructies bij de knooppunten;­ integraal kunstwerken (onderdoorgangen);­ viaducten van kruisende wegen over de rijksweg.Voor elk van de typen was door VHP-architecten een principevormgeving ontworpen (fig. 2a t.m. 2d). Dit principeontwerp isconstructief uitgewerkt en afgestemd op de specifieke rand-voorwaarden en omgeving van de afzonderlijke kunstwerken.themaOntwerp kunstwerken2200912­ voor kunstwerk 4A is dezelfde constructiehoogte toegepast,zodat dezelfde bekisting kan worden gebruikt;­ voor kunstwerk 4B (46 m overspanning scheef gemeten)geldt dat hier geen tussenpijler aanwezig is. Om hier inverband met de beschikbare ruimte een constructiehoogtevan 1,35 m mogelijk te maken, is gekozen voor hoge tot `half-hoge' landhoofden. Verder is dit viaduct scheef. Hier is deuiterlijke vormgeving van het rijdek zoveel mogelijk doorge-zet met als uitgangspunt dezelfde overstekvorm als kunst-werk 4A en kunstwerk 4C, maar dan als massief dek metgewichtsbesparende buizen.De tussenpijlers van de kunstwerken 4A en 4C hebben eenY-vorm. De twee waaiers van de Y zijn aan de bovenzijdegekoppeld met een trekbandconstructie en komen aan deonderzijde samen in een gemeenschappelijke rechthoekigedoorsnede van 3,00 x 1,75 m. Deze doorsnede komt op de sloofvan de fundatie te staan.De rijdekken zijn met rubberen oplegblokken op de pijlers enlandhoofden opgelegd. De onderbouw is gefundeerd op palen.Knooppunt De Hogt - Kunstwerk 19 t.m. 26De esthetische gedachte bij deze kunstwerken is identiek aankunstwerk 4A, 4B en 4C, met dien verstande dat voor dedwarsdoorsnede is uitgegaan van een plaatligger met afge-schuinde hoeken aan de onderzijde (fig. 5). Deze afschuining iszodanig gekozen dat deze weer vloeiend overloopt in de tweewaaiers van de Y-vormige pijler. Gekozen is voor een constanteconstructiehoogte per kunstwerk, waarbij de grotere overspan-ningen zijn voorzien van gewichtsbesparende buizen. Ook dezekunstwerken zijn bij de tussensteunpunten voorzien vanvouten. Door de aanwezigheid van het meanderende riviertjede Dommel, waarin geen pijler en/of hulpconstructie mochtworden geplaatst, en deels elkaar kruisende kunstwerken is hetniet altijd mogelijk geweest de ideale verhouding van de veld-lengten per kunstwerk te vinden, met als gevolg een minderefficiënt ontwerp.Voor kunstwerk 19, met een grootste lengte van 550 m (fig. 6),is in de ontwerpfase een alternatief bekeken met prefab liggers.KnooppuntEkkersweijerKnooppuntEkkersrijtKnooppuntBatadorpMispelhoefStrijpWelschapsedijkBeatrixkanaalNoordBrabantlaanMeerenakkerwegCranendonckMeerveldh. wegUilenpasPhilipsCampusProfessorHolstlaanGestelsestraat TongelreepAalsterwegRoostenlaanKnooppuntLeenderheideOnze LieveVrouwendijkKnooppuntde HogtAnthonyFokkerwegKW1KW2KW3KW5KW6 KW7KW8KW9KW10KW11KW12KW13KW14KW15KW16KW17KW22KW23KW24KW21KW19KW26KW25KW27KW28KW29 KW30KW31KW32KW33KW34KW20KW18KW4BKW4AKW4C2a 2b 2c 2d3Ontwerp kunstwerken 22009 132 Verschillende typen kunstwerken meta fly-overb portaalc viaductd onderdoorgang (integraal kunstwerk)3 Overzicht nummering kunstwerken4 Dwarsdoorsnede kunstwerk 45 Dwarsdoorsnede kunstwerk 196 Visualisatie knooppunt De Hogt metkunstwerk 19 centraalHierbij is gedacht aan een tafelconstructie waarop prefabinhangliggers worden geplaatst, met zoveel mogelijk repetitiedoor toepassing van even lange inhangliggers. Er moestenechter dusdanig veel concessies worden gedaan aan de vormge-ving, dat de opdrachtgever hiervoor niet heeft gekozen.Zo is de keuze gevallen op een ter plaatse gestorte constructie.Door de grote lengte van de constructie is het onmogelijk hetdek in één keer te maken. Dit in verband met de lengte van devoorspankabels (voorspanverliezen) en de maximale groottevan een stort. Door de verschillen in lengte van de opeenvol-gende overspanningen was het lastig de goede `knippen' voorde fasering te vinden, mede omdat elk gestort dekdeel zoumoeten worden voorgespannen voordat de kist zou wordenweggehaald.In het ontwerp is gekozen voor zes faseringen. Bij elke `knip'worden zoveel mogelijk voorspankabels doorgekoppeld. Door200014110400064 5de vorm van de doorsnede en het feit dat in sommige over-spanningen sparingsbuizen zijn toegepast, was het lastig alleverankeringen c.q. koppelingen en splijtwapening in deconstructie te kunnen plaatsen. Vanwege de wisselende belas-tingen in de bouwfasen, wisselende statische systemen en tijds-afhankelijke invloed is dit kunstwerk doorgerekend met hetprogramma BRUCO (Bridge Under Construction). Het kunst-werk is dilatatieloos met alleen voegovergangen bij de land-hoofden, waarbij de constructie is opgelegd op vier rubberenoplegblokken per pijler. Door de grote verplaatsingen tengevolge van krimp, kruip en temperatuur zijn de twee buitenstepijlers aan weerszijden van het kunstwerk voorzien van vieralzijdige glij-opleggingen. In het DO zijn ter plaatse van delandhoofden de buitenste blokken als alzijdige glij-opleggingenuitgevoerd en de twee binnenste als glij-oplegging in de lengte-richting en gefixeerd in de dwarsrichting.1571068001300Ontwerp kunstwerken2200914willen draaien. Twee problemen die met één oplossing kondenworden voorkomen: achter de verticaal dragende wand wordteen grondkerende wand toegepast. Omdat deze wand uit hetzicht wordt geplaatst, werd gekozen voor de goedkoopsteoplossing: een gewapende grondconstructie. Op deze manierkonden de dilataties in de wand vereenvoudigd worden uitge-voerd. De grondkerende functie van de wand van het portaal isdaarmee komen te vervallen.De bovenbouw van de portalen moest worden ontworpen als inhet werk gestort gewapend beton. Deze eis werd meegegeven aande ontwerpcombinatie. Voor de dekken met relatief kleine over-spanningen tot 15 m kon dit worden uitgevoerd in gewapendbeton zonder voorspanning. Bij kunstwerk 1 (knooppunt Bata-dorp) moest vanwege de overspanning voorspanning wordentoegepast. In bovenaanzicht is de vorm van de overspanning vanhet dek een parallellogram. De voorspanning moest daarom overde uiteinden gewaaierd worden aangebracht.De kruisingshoek van maximaal 20° maakte de toepassing vanstootplaten of -vloeren onmogelijk. De vorm van het dek moestworden aangepast om de minimaal geëiste kruisingshoek van60 gon te krijgen. De oplossing werd gevonden in het toepassenvan ontlastvloeren.In de fasering moest eerst de hoofdoverspanning worden gestorten afgespannen en konden vervolgens de ontlastvloeren wordenaangebracht. De beide vloeren werden doorgaand uitgevoerd enzullen in eerste instantie zelfdragend zijn, maar als gevolg van hetin de tijd veranderende statisch systeem van de vloer (het Kist-effect) zal er boven de dragende wand een steunpuntmomentontstaan. Hierin was in het ontwerp voorzien (fig. 8).ViaductenDe viaducten KW 9 en 10 gaan over de westelijke randweg,viaduct KW 27 over de zuidelijke randweg. Dit is het viaductover de A2 ten oosten van knooppunt De Hogt, waar eenaansluiting is gerealiseerd op de High Tech Campus (foto 9).Portalen en pergola'sDoor de ontvlechting in hoofdrijbanen en parallelrijbanenontstaan er bij de drie knooppunten - Batadorp, De Hogt enLeenderheide - enkele scheve kruisingen. Voor één van dezekruisingen - kunstwerk 2 tussen Ekkersweijer en Batadorp - iseen pergolaconstructie ontworpen. De overige scheve kruisingenworden gerealiseerd met zogenoemde portaalconstructies. Hetzijn eigenlijk korte tunnels boven maaiveld. Door de vormgevingworden ze vanaf de onderdoorgaande weg ervaren als portalen.Voor elk van de portalen bedraagt de kruisingshoek van beidewegen 15 à 20°. De overspanningen zijn relatief klein (kunst-werken 6 en 7 circa 12 tot 15 m) tot middelgroot (kunstwerk 1circa 23 m). Hierdoor ontstaan lange kunstwerken met hunspecifieke problemen.De onderbouw bestaat uit twee afzonderlijke dragende wandengefundeerd op prefab-betonpalen (fig. 7). Met het hoge draag-vermogen van de palen (tot 2000 kN) kon met slechts tweepalenrijen per wand worden volstaan. De wanden zijn circa 70 mlang en vanwege deze lengte zijn in elke wand twee dilatatiesvoorzien. De wand met fundering is relatief slap in de richtinghaaks op de wand en daarom zijn aanvullende voorzieningenontworpen om belasting als gevolg van een aanrijding op tekunnen nemen. De wanden zijn met (schuif-)deuvels verbonden,waardoor belasting door aanrijding voldoende wordt gespreid.De horizontale belasting van gronddrukken vanuit de grondli-chamen van de bovenliggende weg gaf een ander probleem.Deze belasting werkt in de slappe richting van de wand en konniet door de fundering worden opgenomen. De funderingaanpassen (verbreden) was een alternatief, maar leidde al gauwtot een onmogelijke en dure oplossing. Daarnaast werkte degrondbelasting op het hele kunstwerk asymmetrisch. Waar deene wand horizontaal wordt belast op het uiteinde van dewand, wordt de tegenoverliggende wand in tegengestelde rich-ting horizontaal belast op het andere uiteinde. Aangezien hetdek deze belasting zou overdragen, zou het gehele kunstwerkthema7 8ME07680045012851285MB034600+18.317 +18.3259508+25.000100200775min.600+18.111 ontlastvloerOntwerp kunstwerken 15220097 Dwarsdoorsnede portaalconstructie8 Steunpuntsmoment boven dragende wand9 Viaduct bij High Tech Campus; op de achter-grond knooppunt De Hogtfoto: Rijkswaterstaat/Joop van HoudtOp een aantal locaties moet zowel een geluidsscherm als eenkeerwand worden toegepast. In deze situaties worden deze tweeconstructies gecombineerd. Indien het een transparant schermbetreft worden de stalen stijlen bevestigd op de betonnendeksloof van de keerwand. In geval van een dicht scherm wordtde stalen damwand van de keerwand doorgezet tot bovenkantgeluidscherm. Op deze manier worden dus twee vliegen (keer-wand en geluidscherm) in één klap (stalen damwand) geslagen.De maximale hoogte van deze gecombineerde constructiebedraagt 12 m: 4 m keerwand en 8 m geluidscherm.ContractvormHet deelcontract dat is geschreven door de ontwerpcombinatieRoyal Haskoning / Oranjewoud is een onderdeel van het totalecontract (o.a. wegen) van Rijkswaterstaat Noord-Brabant.Rijkswaterstaat had al in een vroeg stadium ervoor gekozen ditcontract als overgangsvorm tussen het vroegere RAW-contracten de huidige innovatieve contractvormen (E&C, D&C, e.d.)voor een groot infrastructuurproject op de markt te zetten. Hetcontract kan worden gezien als een prestatie-/productcontractvoor onder andere de onderdelen baan en kunstwerken.Hieraan is gekoppeld een bepaalde mate aan ontwerpinspan-ning voor de opdrachtnemer. Hierdoor neigt het contract naarde huidige E&C-contracten. Door middel van een betalingsre-geling wordt een resultaatsverplichting opgesplitst in vier(fundering, onderbouw, bovenbouw en afbouw) van te vorenvastgestelde percentages.Er zijn drie beweegredenen voor deze opbouw: het beperken vande totale omvang van het contract (minder contractposten), hetaansluiten op de beperktere toezichthoudende rol van RWStijdens de uitvoering door systeemgerichte contractbeheersingen het creëren van een eenvoudige betalingsregeling. )Dit kunstwerk is gerealiseerd in opdracht van Philips. Deaansluitingen van het viaduct zijn als eerste aangelegd enkregen ook een tijdelijke functie voor omleiding van hetverkeer vanaf Antwerpen in de richting van 's Hertogenboschtijdens de ombouw van knooppunt De Hogt.OnderdoorgangenAfhankelijk van de locatie van deze onderdoorgangen bestaandeze uit één tot vier overspanningen en hebben ze een prefab ofter plaatse gestort rijdek. In een aantal gevallen worden dezekunstwerken aan de buitenzijde gebouwd onder de parallel-baan en komen naast de bestaande kunstwerken te liggen. Deconstructiehoogte en overspanningen waren daardoor al minof meer bepaald.Keerwanden en geluidschermenBinnen het project Randweg A2 Eindhoven worden twintigkeerwanden aangelegd met een totale lengte van circa 4 km. Dekeerwanden worden in drie situaties toegepast om het hoogte-verschil ter plaatse te overbruggen:­ keerwanden aansluitend op de portalen (kunstwerk);­ stalen damwanden tussen de hooggelegen hoofdrijbanen enop maaiveld gelegen parallelrijbanen;­ keerwanden aan de buitenzijde van lokaal hooggelegen paral-lelrijbanen.De op de portalen aansluitende keerwanden zijn ontworpen alsop staal gefundeerde betonnen keerwanden. De keerwandentussen de hoofd- en parallelrijbanen en aan de buitenzijde vande parallelrijbanen worden gevormd door een stalendamwandconstructie.In een enkel geval is de keerwand tussen de hoofd- en parallel-rijbaan ontworpen als een gewapende grondconstructie. Dekerende hoogte varieert van circa 1 m tot maximaal circa 8 m.In plaats van de standaard drieregelige leuning worden debovenzijden van de keerwanden doorgezet tot 1 m boven hethooggelegen maaiveld en dienen daarmee tevens als leuning.Naast 4 km keerwand worden ook 24 geluidschermen met eentotale lengte van circa 17 km geplaatst. De hoogte van degeluidschermen varieert van 2 tot 8 m.De locaties van de schermen bevinden zich zowel tussen de hoofd-en parallelrijbanen als aan de buitenzijde van de parallelrijbanen.Onderscheid wordt gemaakt tussen dichte en transparante scher-men. Het ontwerp van de dichte schermen is een stalen damwandmet daarop een betonnen deksloof. De transparante schermenbestaan uit stalen stijlen hart op hart 2,1 m met daartussen Poly-methylmetacrylaat (PMMA) panelen. De stijlen zijn geplaatst opeen op palen gefundeerde betonnen funderingssloof.9