Het ontwerp van de verschillendekunstwerken en van de baan isbinnen het project Zuidtangentover verschillende ingenieurs-bureaus verdeeld. De opdrachtge-ver, Schiphol Project Consult,heeft voor het baanontwerp dewerkgroep `Verhardingsconstruc-tie Zuidtangent' ingesteld, metdaarin de ingenieursbureaus Wit-teveen+Bos, Holland Railconsult,DHVenHaskoning.AanHollandRailconsult en Witteveen+ Bos isverzocht de overgang van de baanop de kunstwerken nader te on-derzoekenenhiervoorovergangs-voorwaarden op te stellen, als-mede aanvullende voorwaardenvoor het ontwerp van de baan ende kunstwerken.D e b e t o n n e n b u s b a a n -c o n s t r u c t i eDe baanconstructie bestaat uiteen betonplaat met een dikte van450 mm en een breedte van 7200mm. Het extra betondek van deC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2002 7 61Infrastructuur voor het kerntraject van de Zuidtangent (3)Wisseling bus ? trambe?nvloedt constructieA r t i k e l e n s e r i eEerder in Cement verschenenartikelen over de Zuidtangent:1. Snelbussen over een lopervan beton, Cement 2001nr. 6.2. Bereikbaarheid landzijde,Cement 2002 nr. 1.3. Betoninnovaties bij eengroot project, Cement 2002nr. 5.4. Aansluiting rijdek ? perron,Cement 2002 nr. 6.1 | Het trac? telt veel tun-nels en viaducten die opde baanconstructie aan-sluitenfoto: Klaas Laan, Hoornir. G.M.M. Touw, Holland RailconsultDe Zuidtangent is een openbaar-vervoersverbinding waarop autobussen deexploitatie verzorgen. Het Programma van Eisen geeft echter aan dat het inde toekomst mogelijk moet zijn de exploitatie met lightrail te kunnen ver-zorgen. In verband hiermee is het ontwerp van de baanconstructie omgezetvan asfalt in beton. Het trac? telt verder veel tunnels en bruggen die even-eens zijn voorzien van een extra betonlaag waarin later de rails kunnenworden aangebracht. Het zonder maatregelen koud aansluiten van debaanconstructie op de kunstwerken is niet mogelijk vanwege het verplaat-sen van de uiteinden van de baan door bijvoorbeeld krimp- en tempera-tuursveranderingen. Dit artikel behandelt aspecten die van invloed zijngeweest bij het ontwerpen van de overgangsconstructie van baan op kunst-werken.tunnels en bruggen is 200 mmdik. Het in later stadium aan-brengen van de rails gebeurt door200 mm diepe sleuven in de plaatte zagen waarin de spoorstavengeplaatst worden.Het ontwerp van de verhardings-constructie op de baan heeft zichin eerste instantie gericht op hetgoed kunnen opnemen van deverticaaluitgeoefendebelastingen.In horizontale zin moet behalvemet de belastingen door remmenen middelpuntvliedende kracht,ook rekening worden gehoudenmet opgelegde vervormingen uitkrimp- en temperatuursverande-ringen. Bij een oneindig langebaan kunnen de opgelegde ver-vormingen niet optreden, waar-door inwendige spanningen ont-staan. Onderbrekingen van debaan veroorzaken verplaatsingenvan de baan door de opgelegdevervormingen. Deze verplaatsin-gen worden tegengewerkt doorde ondergrond. De uiteindelijkeverplaatsing waarmee rekeninggehouden moet worden, is afhan-kelijk van de grootte van deze te-genwerking door de krachtsover-dracht tussen de verhardings-constructie en de onderliggendelagen. Door eventueel eindveran-keringsribben aan de onderzijdevan de baan aan te brengen, kande tegenwerkende kracht wordenvergroot en daarmee de verplaat-sing van het baaneinde wordenverkleind.De Zuidtangent bestaat uit eenaaneenschakeling van baange-deelten en kunstwerken (foto 1).De baan moet dus vele malenworden onderbroken. Om eengoede aansluiting tussen baan enkunstwerk te krijgen, zijn maat-regelen nodig; een voegconstruc-tie ligt het meest voor de hand. Nuzijn voegen uit comfortoogpuntminder gewenst. Het voorkomenvan voegconstructies kan alleendooreendoorgaandeverhardings-constructie te maken die onon-derbroken over de kunstwerkenwordtheengevoerd,ofdoordeuit-einden van de baanconstructie tekoppelen aan de landhoofden vande kunstwerken. Het over langekunstwerken heenvoeren van eenverhardingsconstructie die onaf-hankelijk wordt gehouden van delangsverplaatsingen in het onder-liggende kunstwerk, vraagt omeen constructieopbouw waarvoornog geen ervaring beschikbaar is.Het vastmaken van de uiteindenvan de baanplaat aan de landhoof-den geeft een te grote krachts-werking op die landhoofden.Voegconstructies waren derhalveonontkoombaar.I n t e r a c t i e t u s s e nb u s b a a n e n t r a m s p o o rBij een spoorconstructie op eenoneindig lange baan treedt er, alsgevolgvantemperatuurswisselin-gen in spoor en baan, geen wis-selwerking op tussen beide. Doorbijvoorbeeld een temperatuurs-verhoging van de spoorstavenwillen deze uitzetten. Omdat heteen oneindig lang spoor betreftwordt de uitzetting verhinderd entreden alleen inwendige spannin-gen op. In de ondergelegen baantreden evenmin verplaatsingenop. Twee boven elkaar gelegenpunten in respectievelijk spoor-staven en baan ondergaan beidegeen verplaatsing, zodat er geeninteractie plaatsheeft.Als een doorgaand spoor over eenkunstwerk wordt gevoerd, tredenbijtemperatuursveranderinggeenverplaatsingen op in de spoorsta-ven.Hetonderliggendekunstwerkvervormt echter wel in langsrich-ting en omdat er een verbindingis tussen kunstwerk en spoor,treedt een wisselwerking op. Hetkunstwerk oefent ten gevolge vanzijn vervormingen, via de spoor-staafbevestiging, krachten uit ophet spoor. Behalve door tempera-tuurswisselingen is er ook eeninteractie als gevolg van de rem-krachten en de doorbuiging,krimp en kruip van het kunst-werk.De verbinding tussen spoor enkunstwerk kan worden gesche-matiseerd als een veer. De vormvan de veerkarakteristiek en degrootte van de veerconstante zijnafhankelijk van de soort spoor-staafbevestiging. Voor de light-railverbinding zal spoor met in-gegoten spoorstaven worden toe-gepast. In de constructie wordengoten gemaakt waarin de spoor-staven op de juiste plaats enhoogtewordengesteld.Vervolgenswordendespoorstaven ingegotenin een kurkrubbermassa. De ver-vormingscapaciteit daarvan is be-perkt. Uit beproevingen blijkt datbij een verplaatsingsverschil inlangsrichting tussen goot enspoorstaaf van meer dan circa 10mm,dekurkrubbermassascheurt.Omdat verplaatsingsverschil ont-staat door de wisselwerking tus-sen spoor en kunstwerk, moetenombezwijkenvanhetkurkrubberte voorkomen, eisen worden ge-steld aan het kunstwerk. Vooraldelengtevanhetkunstwerkisvangrote invloed. Bij spoor met in-gegoten spoorstaven mag eenbrugdeknietlangerzijndan35m.Bij een betonnen baanplaat treedtbijdebe?indigingvandeplaateensoortgelijke wisselwerking op.Het bezwijken van de kurkrub-bermassa kan ook worden voor-komen door de spoorstaven teonderbreken door middel vancompensatielassen. Deze lassengeven echter extra onderhoud eneen vermindering van het rijcom-fort. Hoe minder compensatie-lassen, des te beter.K e u z e b a a n o n t w e r p i nr e l a t i e t o t v e r t r a m m i n gDe overgang van baan op kunst-werk kan niet los worden gezienvan het totale ontwerp van baanen kunstwerk. Omdat baan enspoorconstructie elkaar weder-zijds be?nvloeden, is in het ont-werpstadium een afweging ge-maakt tussen de verschillendebaanconstructies en de invloeddaarvan op de toekomstige light-railverbinding en op het ontwerpvan de overgang tussen baan enkunstwerken. De afweging isgemaakt door de verschillendemogelijkheden en gevolgen bijC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2002 762C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2002 7 63toepassing ervan in een matrix teplaatsen.Hierbij zijn voor de baange-deelten tussen de kunstwerkendrie verschillende ontwerpen be-schouwd. Het betreft een baanvan doorgaand-gewapend beton,een baan van gewapend betonmet dilataties om de circa 30 m eneen baan van ongewapend betonmet dilataties om de circa 5 m.De drie baanvarianten zijn beoor-deeld op de vier hoofdaspecten:verplaatsingenindevoegenzowelin horizontale als in verticale zin,krachtswerking in de voegen zo-wel horizontaal als verticaal, com-fort en onderhoud.Bij de beoordeling is onderscheidgemaakt tussen de situatie mid-den in de baan, bij een overgangvan de baan naar een `kort' kunst-werk en naar een `lang' kunst-werk. (Bij een lang kunstwerk is,los van het baanontwerp, eencompensatielas nodig als gevolgvan het statisch systeem van hetkunstwerkzelf;bijeenkortkunst-werk is geen compensatielas no-dig.) Tevens is onderscheid ge-maakt tussen de situatie van eenbaan voor alleen de bus en eenbaan voor bus en lightrail.Een voegloos doorgaand-gewa-pend betonnen busbaan is de bes-te oplossing voor de baan. Bij deovergang naar een kunstwerk iseen be?indiging nodig. Bij eengrote lengte van het baangedeelteontstaan bij de be?indiging grotehorizontale verplaatsingen zodateen bijzondere voegconstructienodig is. De grote verplaatsingenen de daarvoor benodigde voeg-constructie,kunnenwordenvoor-komen door de plaat te dilateren.Vanwege de vele kunstwerken endus de vele baanbe?indigingen,heeft een gedilateerde baan grotevoordelen. Uit het oogpunt vancomfort moet aandacht wordenbesteed aan de voegen, zowelhorizontaal als verticaal. Voordeelvan een gedilateerde busbaan istevens dat bij een latere vertram-ming veel compensatielassen inde sporen kunnen worden voor-komen. De afstand tussen de dila-taties in de busbaan is van invloedop het rijcomfort en indirect ophetonderhoud.Rekeninghoudenmet een latere vertramming leidtingevalvandilaterentotdeeisvaneen maximale toelaatbare afstandtussen de voegen van circa 35 m.Indien de voegafstand kleinerwordt gehouden zijn ter plaatsevan de voegen in de baan en bij deovergangen van de baan naar een`kort' kunstwerk (lengte kleinerdan 30 m) geen compensatielas-sen in het spoor nodig.Indien de betonbaan wordt gedi-lateerd kan het logischer zijn omeen ongewapende betonplaat toete passen met om de 5 m zoge-noemdeschijnvoegen(zaagsnedein de bovenste centimeters van debaan, waaronder bij verkortingvan de baan een scheur ontstaat).Op basis van de aanwezige grond-slag en in verband met de op tenementoekomstigeverticalelight-railbelasting is de variant vanongewapend beton komen te ver-vallen.Na afweging is uiteindelijk geko-zen voor een ongedilateerde baanindoorgaand-gewapendbetonmetbijzondere overgangsconstructiestussen baan en kunstwerk. Vol-gens de berekening van de ver-wachte horizontale verplaatsin-gen in de voeg moeten op deovergangen van baangedeeltesmet een lengte van meer dan 50mcompensatielasseninhettram-spoor worden toegepast. In deberekeningen zitten echter aller-lei onzekerheden wat betreft deaanwezige grondslag. Door hetmonitoren van de verplaatsingenvan het plaateinde gedurende degebruiksperiode voorafgaand aandeombouwtotlightrailverbinding,kan meer inzicht worden verkre-gen in de werkelijk optredendeverplaatsingen. Op basis van dezeinformatie kan eventueel beslo-ten worden om bij overgangenvan baangedeeltes met een lengtetot bijvoorbeeld 100 m geen com-pensatielassen toe te passen.O v e r g a n g s c o n s t r u c t i eb u s b a a n ? k u n s t w e r k e nBij de overgang tussen busbaanen kunstwerk treden verticale zet-tingsverschillen op tussen het oppalen gefundeerde landhoofd ende op staal gefundeerde busbaan.Gezien de aanwezige grondslagkan de zetting van de busbaanaanzienlijk zijn. Om zettingsver-schillen bij de overgang te voor-komen, moet het uiteinde van debaan verticaal worden opgelegdop het landhoofd. In deze verti-cale oplegging mogen geen hori-zontale verplaatsingen optredenomdat het oplegmateriaal dat dehorizontale bewegingen mogelijkmoet maken, niet te inspecterenen niet uit te wisselen is. De bus-baan moet dus ook horizontaalworden vastgezet op het land-hoofd. Tussen het landhoofd ende baanbe?indiging wordt eenovergangsplaat toegepast. Om dehorizontale belasting vanuit debusbaan op het landhoofd te be-perken mag die overgangsplaatdie aan het landhoofd vastzit niette groot zijn. De lengte van deovergangsplaat en dus de afstandtussen het landhoofd en de eerstevoeg in de busbaan bedraagt circa5 m. Korter dan 5 m is niet moge-lijk omdat op de overgangsplaatruimte moet zijn voor een com-pensatielas en omdat de hoekver-draaiing in verticale zin ten ge-volge van de zetting van de baanin het kader van de spoorcon-structie niet te groot mag zijn.O v e r g a n g b a a n p l a a t ?o v e r g a n g s p l a a tDediscontinu?teittussendebaan-plaat en de aan het landhoofdvastzittende overgangsplaat moetworden overbrugd met een voeg-overgang. De dimensioneringvan de voegen moet gebaseerdzijn op de verplaatsingen van debeide plaatdelen die in de voegsamenkomen. Om vervuiling vande voeg te voorkomen, moet dezeworden afgedicht. In de handelzijn vele voegprofielen beschik-baar maar geen van deze profie-len biedt uit zichzelf de mogelijk-C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2002 764heid om een railprofiel door devoeg te voeren terwijl de afdich-ting in stand blijft. Vanwege de inde toekomst mogelijke ombouwtot trambaan, is dit echter wel no-dig. Om deze afdichting te ver-zorgen is op basis van een stan-daard voegprofiel een dubbeleafdichting ontworpen (fig. 2). Bijhet in de toekomst doorzagen vanhet voegprofiel ter plaatse van despoorstaafgoten zal de onderlig-gende tweede voegvoorziening deafdichtende functie overnemen.O v e r g a n g s p l a a tHet in horizontale zin vastzettenvan de overgangsplaat aan hetlandhoofdkaninprincipewordenuitgevoerd met een dookcon-structie. Het overbrengen van dehorizontale krachten uit de over-gangsplaat naar het landhoofdmoet, vanwege de grootte van dekrachten,plaatsvindenviaverschil-lende doken, waarbij problemenontstaan door de verplaatsingenvan de plaat in breedterichting alsgevolgvantemperatuurswisselin-gen. Verder is het zo dat in ver-band met de verticale verdraaiingvan de overgangsplaat de krachts-overdracht van dook naar betononcontroleerbaar wordt.Om al deze problemen te vermij-den is ervoor gekozen de over-gangsplaat zowel in verticale alsin horizontale zin aan het land-hoofd te bevestigen, waarbij in deverbinding rekening is gehoudenmet de optredende verdraaiingvan de overgangsplaat als gevolgvan de zetting van de baanplaat.Bij de bevestiging van de over-gangsplaat op het landhoofd iseen scheurverdelende wapeningaangebrachtwaarbijzettingenvande baanplaat van 50 mm na 5 jaaren 70 mm na 10 jaar zonder nade-lige gevolgen kunnen optreden(fig. 3). 2?16?20-250?16-200-0,212-0,022wegverhardingaanvullen met betonafdichtingsprofieltype D8030019027550var.702303000-8050-130504 ?16baanbetonnenstekeinden ?16-150?16-150?16-150op lager niveau aanbrengent.p.v. ingegoten spoorstaven?16-150 ?16-100type Maurer Sohne type D80spoorstaven afwijkenddeze is t.p.v. toekomstige ingegotenrekening houden met voegverbinding,stekeinden ?16-75brugdeklandhoofdenkelvoudige dilatatievoegv.w. ?16-1502?16112131125002 | Principe voegovergangs-constructie3 | Principe voegovergangs-plaatconstructie