themaVier bruggen, ??n visie6201332themaVier bruggen,??n visieOver de nieuwe Zuid-Willemsvaart worden in totaal zes bruggen voor wegverkeer aangelegd.Vier van de zes worden uitgevoerd als doorgaande, in het werk gestorte plaatbruggen. Het zijnde bruggen Beusingsedijk, Graafsebaan, Bruistensingel en Nieuwe Empelseweg. Ze zijn verdeeldover het gehele traject van de nieuwe vaarweg (fig. 2). Het ontwerp van de vier bruggen is ingrote lijnen identiek. De Graafsebaan was door de grote kruisingshoek het meest complex.Brug Graafsebaan door grote kruisingshoek meest complexVier bruggen, ??n visie 62013 33MAASRosmalenEmpel Den DungenNijvelaarDe Brand's-HertogenboschBerlicumA2A2Brug Nieuwe Empelseweg(O-00044) Brug Bruistensingel(O-00099)Brug Graafsebaan(O-00041)Brug Beusingsedijk(O-00040)21 Brug Graafsebaan na ontkisten dek2 Locatie plaatbruggen in het traject van deomlegging Zuid-WillemsvaartVormgevingsvisieIn het `Ambitiedocument Kunstwerken Zuid-Willemsvaart' iseen vormgevingsvisie gegeven die nagenoeg gelijk is voor allevier de kunstwerken. Hierin staat onder meer dat de bruggenmoeten worden opgebouwd uit drie overspanningen: een over-spanning over de stedelijke zone aan de kant van 's-Hertogen-bosch (westzijde), de hoofdoverspanning over het kanaal en deoverspanning over de landschappelijke zone aan de kant vanRosmalen (oostzijde). De hoofdoverspanning en de oostelijkeoverspanning zijn in basis ongeveer even lang (circa 40 m). Deoverspanning aan de westzijde is korter. In het ambitiedocu-ment is gesteld dat de verhouding westoverspanning,hoofdoverspanning, oostoverspanning gelijk moet zijn aan0,6 : 1,0 : 1,0.De lengte van de ecologische zone aan de oostzijde is in eenlatere fase vastgesteld op 40 m, gemeten vanaf de waterlijn toteen hoogte van 2,5 m op het talud. De lengte van de overspan-ning loodrecht op het kanaal is hierdoor circa 39 m. Door deaanwezigheid van poeren ter plaatse van de tussensteunpuntenis de hoofdoverspanning circa 47 m. De verhouding is daar-door gewijzigd in 0,6 : 1,0 : 0,84.Een uitzondering hierop is de Brug Beusingsedijk. Hier is geenecologische zone en moet de eindoverspanning aan de oost-zijde gelijk zijn aan die van de westzijde waarmee de verhou-ding 0,6 : 1,0 : 0,6 wordt.Voor de dikte van de dekdoorsnede moet een slankheidsverhou-ding worden aangehouden van circa 1/30. Omdat de rand van debrug het beeld van slankheid bepaalt, is vastgesteld dat de dekcon-structie aan de randen moet verjongen en deels moet wordenbekleed met een afwerking met een `RVS-uitstraling' (fig. 3).De onderzijde van de dekconstructie moet vlak worden uitge-voerd waardoor eventuele onderslagbalken in het dek moetenworden opgenomen. Het was wel toegestaan ter plaatse van detussensteunpunten een kleine voute toe te passen. De ondersteu-ning van de dekconstructie bij deze tussensteunpunten moetworden uitgevoerd met ronde kolommen die parallel lopen aanhet kanaal. Het landhoofd aan de westzijde, de stedelijke zone,moet worden uitgevoerd als een verticaal landhoofd met alsafwerking een stalen damwand. Het landhoofd aan oostzijde,landschappelijke zone, moet worden uitgevoerd met een talud.Ontwerp plaatbruggenOp basis van het ambitiedocument is in de VO-fase een aantalvarianten bekeken, onder andere in prefab beton. Al snel is1ing. Michael van nielen PMsE rcArcadis Nederland bv, WillemsUnie v.o.f.themaVier bruggen, ??n visie620133433 Vormgeving randen brugdekken volgens`Ambitiedocument KunstwerkenZuid-Willemsvaart'en Graafsebaan is de ontwikkelde overspanningslengte van hetdek parallel aan de as van de weg groter dan de overspanninghaaks op de as van het kanaal.Brug GraafsebaanDe Brug Graafsebaan heeft met 128,4? de grootste kruisings-hoek van de vier bruggen. Daarom wordt deze brug nadertoegelicht in dit artikel1). Deze scheve vorm heeft een groteinvloed op de berekening van de gehele brug, onder meer op detoe te passen dekdikte (eerste veld 900 mm en de beide overigevelden 1700 mm). De ontwikkelde overspanningslengte paral-lel aan de as van de weg is dankzij de schuine kruisingshoekimmers groter. Ook uit de verdere definitieve ontwerpbereke-ning van het dek volgde, dat de scheve vorm steeds weer vooruitdagingen zorgde in de gehele engineering van de brug.Berekening dekconstructieVanwege de kruisingshoek was het niet mogelijke de dekcon-structie te berekenen met het programma ALP2000. Het dek isdaarom berekend als plaatmodel met orthotrope eigenschap-pen (in Scia Engineer). Bij het bepalen van de orthotropeeigenschappen is voor de langsrichting van de overspanning(richting van de voorspanning) met een ongescheurde stijfheidvan het beton gerekend en voor de dwarsrichting met degescheurde stijfheid. De gebruikelijke belastingen als eigengewicht, asfalt, verkeersbelasting (belastingsmodel LM1),temperatuur, steunpuntszetting, krimp en kruip zijn in reke-ning gebracht. De belasting ten gevolge van voorspanning is,ondanks de scheve kruisingshoek, bepaald met behulp vanALP2000. In het rekenmodel zijn de overspanningen aange-houden over de as van het kunstwerk van 36 m, 60 m en 50 m.Met de afmetingen van de dekdoorsnede, volgend uit deontwerpberekeningen, en de benodigde dekking op de voor-spankanalen is het parabolische verloop van de voorspankana-gekozen de bruggen uit te voeren als in het werk gestorte voor-gespannen betonnen plaatbruggen. Hierdoor ontstond enigevrijheid om de gestelde vormgevingseisen `eenvoudig' tekunnen realiseren. Een doorslaggevende factor daarbij was hetfeit dat de plaatbruggen als het ware in een weiland kunnenworden gebouwd, omdat het kanaal ten tijde van de uitvoeringvan de dekconstructie nog niet aanwezig is en er geen kruisendverkeer is onder of in de nabijheid van de bruggen. Het is dusmogelijk om met een relatief eenvoudige ondersteuningscon-structie voor de bekisting de bruggen in het werk te storten.Op basis van enkele ontwerpberekeningen zijn de verschillendedekdikten vastgesteld zoals weergegeven in tabel 1. Hierbij is dedikte vastgesteld in de dunste doorsnede van het dek net na deverjonging aan de randen. In figuur 4 en 5 zijn ter illustratieeen langs- en dwarsdoorsnede gegeven van twee bruggen.Door de scheve kruisingshoek van de bruggen BeusingsedijkTabel 1 Kruisingshoek, veldlengten, constructiebreedte en dekdikte van de plaatbruggenkunstwerknummer-objectkruisingshoekas weg -as kanaal[?]veld as 1-2// as weg( as kanaal)[m]veld as 2-3// as weg( as kanaal)[m]veld as 3-4// as weg( as kanaal)[m]constructiebreedte[m]veld as 1-2dekdikte[mm]veld as 2-3dekdikte[mm]veld as 3-4dekdikte[mm]Brug BeusingsedijkKW04 ? O-0004071,530(28)50(47)30(28)14,5 900 1700 900Brug GraafsebaanKW06 ? O-00041128,436(28)60(47)50(39)16,25 900 1700 1700Brug BruistensingelKW11 ? O-000998931(31)47(47)39(39)27,35 900 1350 1350Brug Nieuwe EmpelsewegKW13 ? O-000448728(28)47(47)39(39)14,5 700 1350 13501) Op het tijdstip van verschijnen van dit Cementartikel is de eerste van de vierbruggen (Graafsebaan) gereed zijn de overige nog in uitvoering.Vier bruggen, ??n visie 62013 35AS WEGAS FIETSPAD HART DEK30.00??155511 5891356500022504600265030.00??14 50039214 50039270010002750110027501000753374770072507250157014631350783567233800150150235565898800max.100max.100asfaltd=70mmbarrier methandrail2,5%2,5%2,5%leuningrandelement RVS uistralingvoertuigkerende leuningasfaltd=70mmrandelement RVS uistraling454 3D-langsdoorsnede Brug Bruistensingel5 Dwarsprofiel Brug Nieuwe Empelsewegdwarswapening moet worden beschouwd als hoofdwapening.Dus ook in dwarsrichting moet het minimumwapeningsper-centage worden aangebracht, zowel aan de boven- als aan deonderzijde, in dit geval ?25-105 o/b.Op basis van de resultaten uit de diverse doorsnedetoetsen iseen aanvullende krachtsverdeling gemaakt. Hieruit volgde voorde langsrichting dat de momenten in de velden 1-2 en 3-4nagenoeg gelijk zijn en dat er een toename is van het veldmo-ment in het veld 2-3 (circa +10%). De optredende steunpunts-momenten reduceerden door de aangepaste plaateigenschap-pen (circa -15%). De invloed van de aangepast plaateigen-schappen op de dwarsmomenten was aanzienlijk (maximaal+50%). De benodigde voorspanning en wapening is om dezereden getoetst op basis van de maximaal optredende snede-krachten uit de twee krachtsverdelingen.len en benodigde hoeveelheid voorspanning vastgesteld. Dezehoeveelheid zorgde voor hoge drukspanningen waardoor dedekconstructie moest worden uitgevoerd met een betonsterkte-klasse C53/65.Met het ALP-model zijn de belastingen uit krommingsdrukkenen de normaaldrukkrachten bepaald die zijn ingevoerd in hetScia Engineer plaatmodel. Op basis van de snedekrachten uithet plaatmodel zijn doorsnedetoetsen met het programmaDbet uitgevoerd. Uit de eerste doorsnedetoetsen volgde dat erniet altijd sprake was van een ongescheurde doorsnede inlangsrichting. In dwarsrichting was niet altijd sprake van eenvoltooid scheurpatroon. Dit wordt mede veroorzaakt door hetgestelde in ROBK6 in aanvulling op NEN 6723:1995artikel 10.1.1. Hierin staat dat voor dekconstructies dethemaVier bruggen, ??n visie6201336kabelnr.1kabelnr.2kabelnr.4kabelnr.5kabelnr.8kabelnr.10kabelnr.11kabelnr.14kabelnr.16kabelnr.18kabelnr.19kabelnr.22kabelnr.24kabelnr.26kabelnr.27kabelnr.28kabelnr.30kabelnr.32kabelnr.34kabelnr.35kabelnr.38kabelnr.40kabelnr.42kabelnr.43kabelnr.45kabelnr.47kabelnr.50kabelnr.51kabelnr.53kabelnr.54kabelnr.55kabelnr.56kabelnr.57kabelnr.58kabelnr.59kabelnr.604004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004484004485913924009834911 3210 3680 444116 242745 681200HART DEK AS FIETSPADAS WEGnr. 2nr. 1 nr. 3 nr. 6 nr. 7 nr. 11 nr. 12 nr. 15 nr. 16 nr. 20 nr. 21 nr. 24 nr. 25 nr. 29nr. 31nr. 30 nr. 32 nr. 36 nr. 37 nr. 40 nr. 41 nr. 45 nr. 46 nr. 49 nr. 50 nr. 54 nr. 55 nr. 58nr. 60nr. 59nr. 4 nr. 5 nr. 8 nr. 9 nr. 13 nr. 14 nr. 17 nr. 18 nr. 22 nr. 23 nr. 26 nr. 27 nr. 33 nr. 34 nr. 38 nr. 39 nr. 42 nr. 43 nr. 47 nr. 48 nr. 52 nr. 53 nr. 56 nr. 571141465 465 465 465 465 465 465465465465465465465 465465465465465465 465 465 465 465 465 465465664111964217834441 3680 3210 491116 242200HART DEK AS WEGAS FIETSPADAS KANAAL2 31 AS 1 AS 2 AS 3AS KANAAL20786043604320781208569374287428693148569505106777120602060206020602060206020602060206020602060206035 795 59 672144 798988155822056786 Aanzicht as 1 Brug Graafsebaan7 Aanzicht as 4 Brug Graafsebaan8 Bovenaanzicht verloop voorspankabels Brug Graafsebaanrekening houdend met de minimale h.o.h.-afstanden van despankoppen, over de gehele breedte van het eerste dekdeelaangebracht. In het tweede en derde veld zijn er meer voor-spankabels aanwezig, respectievelijk 60 en 54 kabels. Omervoor te zorgen dat het verloop van de voorspanning een zogroot mogelijke pijl kan maken in het dal van de parabolischeboog, zijn in deze velden geen voorspankabels ter plaatse vande verjongingen aan de randen aanwezig. Om nu de 54 voor-spankabels in het laatste veld op de kop van het dek bij as 4 tekunnen positioneren, zijn de voorspankoppen in twee lagenboven elkaar aangebracht (fig. 7). Hierdoor zijn de voorspanka-bels in het eerste veld over een grotere breedte aangebracht danin de twee overige velden. Daardoor verlopen de voorspanka-bels in de breedte van het brugdek net v??r as 2 (fig. 8).Door het verlopen van de voorspankabels ontstaan horizontalekrommingsdrukken die druk- en trekkrachten veroorzakenhaaks op de as van het brugdek. Vooral de trekkrachten zorgenervoor dat in het dekdeel bij de horizontale `ombuiging' van devoorspankabels extra dwarswapening is aangebracht (bundelvan ?25 + ?32 om de 105 mm onder en boven). Deze extrawapening is in extra lagen onder het bovennet en boven hetondernet aangebracht.VervormingDe scheve vorm van de dekconstructie veroorzaakt een andervervormingsgedrag dan een dekconstructie met rechte vorm. Infiguur 9 en 10 is de vervorming weergegeven van de belastingsge-vallen eigen gewicht en voorspanning. Hierin is zichtbaar dat,vooral in het eerste veld, in een snede haaks op de as van het dekeen neerwaartse en een opwaartse vervorming optreedt doorzowel eigen gewicht als voorspanning. Om te voldoen aan degestelde eisen voor een blijvende zeeg volgens ROBK6 artikel 16.9,was het nodig in het tweede en derde veld een extra toog toe tepassen. Deze extra toog is vastgesteld op basis van permanentebelastingen inclusief de invloeden van krimp, kruip en relaxatie.VoorspanningIn het dek zijn drie voorspangroepen aangebracht. De eerstegroep bestaat uit 30 kabels met 19 strengen ?15,7 over degehele lengte van het brugdek van as 1 naar as 4. De tweedegroep loopt van steunpunt 2 tot het uiteinde van het brugdekbij steunpunt 4. Deze groep bestaat uit 24 kabels met 19 stren-gen ?15,7. De verankering bij steunpunt 2 is met een blindeverankering uitgevoerd. En als laatste de derde voorspangroepmet 6 kabels met 19 strengen ?15,7 van steunpunt 1 tot steun-punt 3. Ook hier is de verankering bij steunpunt 3 met eenblinde verankering uitgevoerd. Door deze verdeling zijn er inhet eerste veld (as 1-2) 36 kabels aanwezig, in het tweede veld(as 2-3) 60 kabels en in het laatste veld (as 3-4) 54 kabels.De 36 voorspankabels in het eerste veld konden door dedekdikte van circa 900 mm op het uiteinde van het dek bij as 1maar in ??n laag worden aangebracht (fig. 6). De kabels zijn,Vier bruggen, ??n visie 62013 37Uz[mm]9480706050403020100-11Uz[mm]390-20-40-60-80-100-120-145AS WEGAS FIETSPADHART DEK4 AS 41250207860436043207812085229810 57849 3309109 Vervorming (Uz) belastingsgeval eigen gewicht Brug Graafsebaan10 Vervorming (Uz) belastingsgeval voorspanning Brug Graafsebaansteunpunten op de assen 2 en 3. De tussensteunpunten zijnopgebouwd uit een op palen gefundeerde poer met een door-snede van b ? h = 4 ? 2 m2met daarop zeven ronde kolommenmet een diameter van 1200 mm. De gehele brug, zowel delandhoofden als de poeren van de tussensteunpunten, is gefun-deerd op grondverdringende in de grondgevormde schroefpa-len met groutinjectie ?540/660. In het eerste voorlopigontwerp is uitgegaan van prefab palen vierkant 450 mm. Omhinder en schade door trillingen aan omliggende gebouwen tevoorkomen, is de keuze gemaakt schoefpalen toe te passen.Zowel de landhoofden als de poeren zijn geschematiseerd alseen plaat die is ondersteund door staven met een verendeondersteuning in z-richting op de paalpunt en horizontalebeddingen in x- en y-richting tot de bovenste 1 m van de staven(fig. 12). Uit het rekenmodel van de dekconstructie zijn debelastingen verkregen uit eigen gewicht, rustende belasting,verkeersbelasting (belastingsmodel LM1), temperatuur enkrimp en kruip.Omdat de poeren van de tussensteunpunten direct tegen hetkanaal aan zijn gepositioneerd, is het mogelijk dat deze tussen-steunpunten worden belast door aanvaring van een schip ophet kanaal. De afmetingen en hoogte van de poeren tenopzichte van het maaiveld en de waterlijn zijn zo gekozen, dathet niet mogelijk is de kolommen van de tussensteunpuntenaan te varen. De aanvaarbelasting wordt op deze wijze opgeno-men door de, veel stijvere, poeren onder de kolommen.Volgens ROBK6 artikel 16.7 bestaat de belasting door scheeps-stoten uit twee categorie?n:a) de aanvaarbelastingen door min of meer normaal manoeu-vreren van schepen;b) de aanvaarbelastingen door een calamiteitssituatie.De invloeden zijn bepaald met het programma ALP2000 op basisvan de CEB/FIP 1978 Model Code. Voor de vervorming tengevolge van 35% van de verkeersbelasting is het niet vereist omdeze invloeden op te nemen.Omdat de vervorming van het dek erg varieert, zijn in overlegmet de uitvoering 65 punten over het gehele dek vastgesteldwaarvoor de vervorming is bepaald op het tijdstip na ontkistenen de lange termijn (t = ). Voor deze 65 punten is vervolgensbepaald wat de benodigde extra toog moest zijn om te voldoenaan de eisen voor een blijvende zeeg. Na het storten, voorspan-nen en ontkisten van het dek is op de 65 punten een hoogteme-ting uitgevoerd. De resultaten van deze meting zijn vergelekenmet de theoretisch bepaalde hoogte op het tijdstip na ontkisten.De gemeten waarden komen goed overeen met de theoretischwaarden. Hierdoor kan worden geconcludeerd dat de dekcon-structie zich `gedraagt' zoals theoretisch is vastgesteld.Storten dekconstructieIn nauw overleg met de materiaaltechnoloog van Volker InfraDe-sign bv en de uitvoerende partij GMB Civiel bv is besloten dedekconstructie uit te voeren als ??n continustort (dit is bij alleplaatbruggen toegepast). Door de hoge dichtheid van wapeningop een aantal locaties in het dek, was het nodig een mengsel(C53/65) met fijne toeslagmaterialen toe te passen. De conti-nustort had een omvang van 3500 m3, waarvoor 4 betonpompenen 5 betoncentrales zijn ingezet en ruim 300 betonmixers nodigwaren met circa 40 transportbewegingen (foto 11) per uur. Demateriaaltechnoloog was op de bouwplaats aanwezig om allebetonmixers naar de juiste betonpomp te sturen.OnderbouwDe onderbouw van de dekconstructie van de Brug Graafsebaanbestaat, net als bij de overige plaatbruggen, uit twee hooggefun-deerde landhoofden op palen in de assen 1 en 4 en twee tussen-themaVier bruggen, ??n visie6201338-10600-10450-6700-6650-4650-4600-4000111211 40 transportbewegingen per uur tijdens stort dekconstructie Brug Graafsebaan12 Model tussensteuaanvaarbelastingen door een calamiteitssituatie bepaald.Hieruit is gebleken dat niet het grootste en zwaarste schipmaatgevend is maar, door de grotere aanvaarhoek, een kleinschip uit CEMT-klasse I. Deze maximale scheepsbelasting isaangehouden bij de dimensionering van de tussensteunpunten.Tot slotZoals al in een vroeg stadium van het ontwerp bleek, heeft descheve vorm van het dek een grote invloed op de gehele engi-neering en uitvoering van de Brug Graafsebaan. De BrugBeusingsedijk heeft een kleinere kruisingshoek wat zichvertaald in een `eenvoudigere' engineering en uitvoering. Debruggen Bruistensingel en Nieuwe Empelseweg zijn met hunrechte overspanning nog weer `eenvoudiger'. Het eindresultaatis dat er vier mooie slanke bruggen worden gerealiseerd over denieuwe omlegging van de Zuid-Willemsvaart, die van grootbelang zijn in de oost-westverbinding tussen Rosmalen en's-Hertogenbosch. De grootte van de aanvaarbelasting is afhankelijk van descheepsmassa, scheepssnelheid en aanvaarhoek. Voor categoriea is een aanvaarhoek opgegeven (5?) en voor categorie b is deaanvaarhoek bepaald op basis van de scheepsafmetingen vaneen aantal schepen. Door de breedte van het kanaal en deafmetingen van de verschillende schepen is het niet mogelijkdat de poeren frontaal worden aangevaren door een schip.Voor de scheepsmassa is de maximale massa aangehouden dievolgt uit ROBK6 of Richtlijn vaarwegen (RVW 2005). De maxi-maal voorgeschreven vaarsnelheid op het kanaal is 12 km/u(3,3 m/s). Voor een aantal scheepsafmetingen van verschillendeschepen in de scheepsklassen CEMT-klasse I t.m. IV is demaximale aanvaarhoek bepaald. Aan de hand hiervan zijn dePlaatbruggen in cijfersBrug Beusingsedijk:- totale lengte 110 m met drie velden van 30, 50 en 30 m;- breedte 14,50 m;- dekdikte 900/1700 mm;- 2600 m3beton totaal, inclusief steunpunten;- voorspanstaal 46 kabels met 19 stuks ?15,7 strengen.Brug Graafsebaan:- totale lengte 146 m met drie velden van 36, 60 en 50 m;- breedte 16,25 m;- dekdikte 900/1700 mm;- 4300 m3beton totaal, inclusief steunpunten;- voorspanstaal 60 kabels met 19 stuks ?15,7 strengen.Brug Bruistensingel:- totale lengte 117 m met drie velden van 31, 47 en 39 m;- breedte 27,35 m;- dekdikte 900/1350 mm;- 5500 m3beton totaal, inclusief steunpunten;- voorspanstaal 74 kabels met 19 stuks ?15,7 strengen.Brug Nieuwe Empelseweg:- totale lengte 114 m met drie velden van 28, 47 en 39 m;- breedte 14,50 m;- dekdikte 700/1350 mm;- 2500 m3beton totaal, inclusief steunpunten;- voorspanstaal 40 kabels met 19 stuks ?15,7 strengen.