1 februari2021 Scheurwijdteberekening The Muse Theemswegtracé II? CEMENT 1 2021 GROUP Cement is een kennisplatform van én voor constructeurs. Het platform legt kennis vast over construeren met be- ton en verspreidt deze onder vakgenoten. Om deze kennisdeling te ondersteunen en het belang ervan te onderstrepen, kan een bedrijf partner worden. Een partner geniet een aantal aantrekkelijke voorde- len, zoals zichtbaarheid, flinke korting op lidmaatschappen, gratis plaatsing van vacatures en de mogelijkheid mee te praten over de inhoud van het platform. Heb je ook interesse om partner te wor- den, neem dan contact op met Marjolein Heijmans, m.heijmans@aeneas.nl. Onze partners CEMENTONLINE Meer informatie over deze bedrijven en over het partner schap staat op www.cementonline.nl/partners. Cement wordt mede mogelijk gemaakt door:  partners CEMENT 1 2021 ?1 2? CEMENT 1 2021 26 Deel 5: 152 m lange trogbrug De langste trogbrug in een goederen- spoorlijn in Nederland die in één keer is gestort. 30 Renovatie metrotunnel Rotterdam - deel III Ontwikkeling en ontwerp permanente fixatie Gina-profielen, brandwerende bekleding, monito- ring en kathodische bescherming. 42 'Frietzak' en 'spagaat' Knik in woontoren The Muse in Rotterdam zorgt voor uitdagend krachtenspel. 68 Nieuwe methode scheurwijdteberekening Nieuw CROW-rapport met methode voor de berekening voor gewapende betonconstructies met verhinderde vervormingen. Artikelen 5 Theemswegtracé In het Rotterdamse havengebied wordt de Havenspoorlijn verlegd naar de Theemsweg. 6 Deel 1: Spoorlijn op hoog niveau 4 km lang hooggelegen spoorviaduct voorkomt knelpunt treinverkeer. 9 Deel 2: Palen met schachtinjectie Voor de fundering zijn verschillende paalsystemen toegepast, deels in de grond gevormd, deels prefab. 11 Deel 3: 4 km lang spoorviaduct Het hooggelegen betonnen viaduct is deels ter plaatse gestort en deels met prefab elementen uitgevoerd. 22 Deel 4: Betonnen dek op stalen boogbruggen Het betondek is gestort toen de boogbruggen op hun plek lagen en ontkist met verrolbaar werkplateau. 42 54 Foto voorpagina:?Theemswegtracé, foto: Danny Cornelissen i.o.v. Havenbedrijf Rotterdam COLOFON Cement, vakblad over betonconstructies, is hét vakblad van en voor constructeurs en verschijnt 8 keer per jaar. Het vakblad is een onderdeel van het kennisplatform Cement, een uitgave van Aeneas Media bv in opdracht van het Cement&BetonCentrum. Uitgave Aeneas Media bv, Veemarktkade 8, Ruimte 4121, 5222 AE 's-Hertogenbosch T 073 205 10 10, www.aeneas.nl Redactie dr.ir. Dick Hordijk (hoofdredacteur), ir. Paul Lagendijk, ir. Marloes van Loenhout, ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter), ir. Paul Berendsen, ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers, ir. Maikel Jagroep, ir. Ad van Leest, dr.ir. Mantijn van Leeuwen, ing. Michael van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters, ir. Ton Pielken rood, ir. Kees Quartel, ir. Hans Ramler, ir. Luc Rens, ir. Paul Rijpstra, prof.dr.ir. Theo Salet, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop,  dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim van Tittelboom, dr.ir. Rutger Vrijdaghs, ing. Henk ter Welle, ing. Jan van der Windt Uitgever / vakredacteur ir. Jacques Linssen j.linssen@aeneas.nl, T 073 205 10 22 Planning en coördinatie Hanneke Schaap h.schaap@aeneas.nl, T 073 205 10 19 Eindredactie Hanneke Schaap Ontwerp Twin Media bv, Miranda van Agthoven Vormgeving Twin Media bv, Maarten Bosch Media-advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl, T 073  205 10 23 Klantenservice abonnementen@aeneas.nl, T 073 205 10 10 Website www.cementonline.nl Overname artikelen Overname van artikelen en illustraties is alleen toegestaan na schriftelijke toestemming. Lidmaatschappen 2021  Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.cementonline.nl/lidworden of neem contact op via abonnementen@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voor- waarden op www.cementonline.nl/algemene- publicatievoorwaarden Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Cement niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslissingen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang- hebbenden kunnen contact opnemen met de uitgever. ISSN 0008-8811 Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 1 2021 ?3 Niet voor alles, maar voor veel dingen die in eerste instantie niet goed lijken te zijn, geldt dat het vroeg of laat toch goed komt. Geldt dat ook voor de Betuweroute? Dit kwam in mij op toen ik zag dat we in dit nummer een interessante vijfdelige serie hebben over het Theemswegtracé, onderdeel van die Betuweroute. Ik weet niet of u het ook zo beleeft, maar als ik weer eens over de A15 rij en bijna geen treinen op het naastgelegen kilometerslange spoor zie, bekruipt me het gevoel dat we met dit duurste Nederlandse infrastructuurproject ooit, ons belastinggeld niet goed hebben besteed. Anders dan bij de ook circa 15 jaar geleden bijna tege- lijkertijd gereedgekomen HSL, was er overigens vanaf het begin al scepsis over de Betuwe- route. Zou er echt zoveel aan- bod van goederen zijn en was de aansluiting op Duitsland niet de bottleneck? Dat laatste was zo, maar dat is over een aantal jaren opgelost. En omwille van het milieu wordt er meer en meer ingezet op goederenver- voer over het spoor. Vroeg of laat Door ondeugdelijke treinen had ook het HSL-tracé een valse start en door corona ligt nu het personenvervoer nagenoeg stil. Maar ook dat komt goed, want als we weer mogen reizen, zal voor korte reizen vanwege het milieu de trein het van vlieg- verkeer moeten winnen. Dus al met al is het toch goed dat we hebben geïnvesteerd in deze grootschalige infrastructuur, nu we ons steeds beter realiseren dat we echt iets moeten doen in het belang van ons milieu. Kwestie van veranderende inzichten of juist goed ingeschat door toenmalige kabinetten? En natuurlijk hebben we in dit nummer ook weer aandacht voor constructies en techniek. Wat te denken van de markante woontoren The Muse in Rotter- dam, met een slimme oplossing voor de krachtsafdracht in de ogenschijnlijk geknikte draag- constructie? Of van het bereke- nen van de buigstijfheid van een kern? Ook scheurwijdtebeheer- sing komt aan bod, want daar- over moet vroeg of laat toch duidelijkheid komen. Of is dat er nu met het nieuwe CROW-rap- port over dit onderwerp? En dan corona. We zijn het denk ik allemaal inmiddels goed zat en hadden gehoopt er al lang vanaf te zijn. Maar houd moed, vroeg of laat komt ook dat weer goed! Veel leesplezier, geduld en goede gezondheid. Dick Hordijk Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl 68 En verder 52 Samen innoveren is niet alleen halen, maar ook brengen Column Dorien Staal. 54 Stabiliteitskern met tweede-orde-effecten Over het bepalen van de buigstijf- heid van een kern en de invloed daarvan op het tweede-orde-effect. 62 Een bontjas van beton Huis op 't Raboes, een familiehuis aan het Eemmeer, gebouwd met 'pure, eerlijke' materialen. 4? CEMENT 1 2021 auteurs ir. Rolf Dalmeijer Gemeente Rotterdam p. 30 - 39 Wiljan de Moor Movaresp. 5 ? 29 ir. Kirsten Hannema Architectuur- journalistp. 62 - 67 ir. Peter van Nes Van Hattum en Blankevoortp. 30 - 39 Ad Molendijk RET p. 30 - 39 ing. Jorrit van Ingen MSEng RC WSP p. 54 - 61 ir. Erik Taffijn Gemeente Rotterdam p. 30 - 39 ir. Maartje Dijk Witteveen + Bos p. 68 - 72 ing. Steven de Mos Havenbedrijf Rotterdam p. 5 ? 29 ing. Maurice Hol BAM Infra p. 30 - 39 Dorien Staal Voorbij Prefab p. 52 - 53 ir. Matthij Moons RC IMd Raadgevende Ingenieurs p. 42 - 51 ir. Paul Korthagen RC IMd Raadgevende Ingenieurs p. 42 - 51 Aan dit nummer van Cement werkten mee: CEMENT 1 2021 ?5 auteurs Theemsweg­ tracé PROJECTGEGEVENS project Theemswegtracé opdrachtgever Havenbedrijf Rotterdam (in samenwerking met ProRail) opdrachtnemer Bouwcombinatie SaVe (Besix, Dura Vermeer, Mobilis, Hollandia en Iemants)start bouw 2019 kunstwerk gereed mei 2021 aannemingssom kunstwerk ?160 miljoen 6?Spoorlijn op hoog niveau 9?Palen met schachtinjectie 11?4 km lang spoorviaduct 22?Betonnen dek op stalen boogbruggen 26? 152 m lange trogbrug In het Rotterdamse havengebied wordt de Havenspoorlijn verlegd naar de Theemsweg, over het zogeheten 'Theemswegtracé'. Dit nieuwe tracé maakt deel uit van de Betuweroute die het westelijke havengebied met het achterland verbindt. Onderdeel van het project zijn een 4 km lang hooggelegen spoorviaduct, twee boogbruggen en twee trogbruggen. ING. STEVEN DE MOS Hoofd Waarnemingen Theemswegtracé Havenbedrijf Rotterdam WILJAN DE MOOR Adviseur Betonconstructies Movares 1 6? CEMENT 1 2021 De Calandbrug bij Rozenburg is een verbindende schakel in de Betuweroute, de goederenspoor- lijn van de Maasvlakte naar de grens met Duitsland. Voor de zee- scheepvaart vormt deze hefbrug de toegang naar de Brittanniëhaven. Door de verwachte groei van zowel het spoorvervoer als het zeescheepvaartverkeer, vormt de Caland -brug een capaciteitsknelpunt voor het treinverkeer. Om dit knelpunt op te lossen is er een nieuw tracé ontworpen. Het goe- derenspoor wordt verlegd naar de Theems- weg, ten zuiden van de Brittanniëhaven, waardoor het spoorverkeer niet langer over de Calandbrug rijdt en niet meer wordt gehinderd door brugopeningen voor de scheepvaart. 1 Het oude (rood) en het nieuwe tracé (geel) Spoorlijn op hoog niveau Het Theemswegtracé is een nieuw 4 km lang hooggelegen spoorviaduct in het havengebied van Rotterdam. Dankzij dit nieuwe tracé voert de goederenspoorlijn niet meer over de Calandbrug, dat steeds meer een groot capaciteitsknelpunt voor het treinverkeer wordt. CEMENT 1 2021 ?7 Het Theemswegtracé (TWT) bestaat uit een nieuw 4 km lang hooggelegen spoorviaduct dat loopt vanaf de Merseyweg langs de Theemsweg tot aan de Moezelweg en sluit ter hoogte van de A15 weer aan op de be- staande spoorbaan (fig. 1). Dat voor een vol - ledig hooggelegen spoorviaduct is gekozen en niet voor een spoorviaduct op het maai - veld, is vanwege de hooggelegen aansluitende sporen aan de uiteinden, de passage van de Rozenburgsesluis en zeven bedrijfsinritten die moeten worden gekruist. In het traject zijn verder onder meer twee stalen boogbruggen opgenomen, over de Rozenburgsesluis en de Thomassentunnel, en twee naast elkaar gelegen trogbruggen voor elk spoor één (fig. 1). Deeltracés Het 4 km lange tracé is opgedeeld in negen verschillende deeltracés (DT). Deeltracé 1 en 9 zijn de aansluitingen op de bestaande Ha - venspoorlijn. Deeltracé 2 bestaat uit de twee gebogen betonnen trogbruggen. Deeltracé 3, 4, 6 en 7 bestaat uit een hooggelegen betonnen viaduct. Deeltracé 5 is de stalen boogbrug over de Rozenburgsesluis en deeltracé 8 is de stalen boogbrug over de Thomassentunnel (A15/N15). In figuur 1 staat een bovenaan - zicht van het projectgebied met de locaties van de verschillende deeltracés. In tabel 1 staat een overzicht van de verschillende constructieve toepassingen per deeltracé. Over een deel van deze toepassingen staat meer beschreven in deel 2 t/m 5 van deze artikelenserie. Logistiek De omgeving van het project was heel bepa - lend voor het bouwproces. Ruim de helft van het 4 km lange tracé is gesitueerd langs de Theemsweg met onderliggende leidings- traten (ondergronds tracé waar leidingen gebundeld naast elkaar liggen) en in- en uitritten naar (chemische) bedrijven. Die bedrijven moeten tijdens de werkzaamheden goed bereikbaar blijven voor bijvoorbeeld hulpdiensten. Een van de uitdagingen was dat over 80% van het tracé slechts ruimte was voor een éénrichtingsverkeer bouwweg (foto 2). Het viaduct is tussen deze bouwweg en de Theemsweg gebouwd. Bovendien was deze bouwweg gelijktijdig opstelplaats van bouw - kranen. De weg wordt voor het gedeelte langs de oever van het Calandkanaal in een later stadium vervangen door klinkerbestrating om te fungeren als dienstweg naar enkele trapopgangen voor onderhoud en calamitei - ten. Ter plaatse van de Theemsweg is geen ruimte voor een aparte dienstweg en wordt het bestaande fietspad gebruikt als dienst- weg. Planning Vanaf 2017 zijn de eerste voorbereidende werkzaamheden uitgevoerd, zoals het ver- leggen van kabels & leidingen (K&L), het verleggen van een 2 km lang fietspad, het bouwen van een vervangend 143 m lang en 25 m hoog betonnen windscherm (ten behoeve van de zeescheepvaart) en het Vanwege de hooggelegen aansluitende sporen, de passage van de Rozenburgse- sluis en zeven bedrijfsinritten is voor een volle- dig hooggelegen spoorviaduct gekozen Deeltracé (DT) DT1DT2 DT3 DT4DT5 DT6 DT7DT8 DT9 Lengte deeltracé (DT) in meters 321521807 467173779 92267 259 Aantal steunpunten -2 x 5 5615 225 235 Fundering: in de grond gevormde palen XXXXXXXX Fundering: prefab palen vierkant 450 mm en vierkant 500 mm X Gewapende grondconstructie met palenmatras XX Spoordek: trogbrugconstructie X Spoordek: prefab liggers + druklaag XX XX Spoordek: stalen brug met staal/betonvloer XX Spoordek: zettingsvrije plaat X Onderslagbalk: in het werk gestort XXXX Onderslagbalk: prefab XX X Tabel 1 Constructieoverzicht Theemswegtracé Theemswegtracé (1) 2 8? CEMENT 1 2021 10 m verhogen van een bestaande leiding - brug met een hogedrukstoomleiding. Dit waren losse contracten. Het hoofdcontract, de realisatie van het kunstwerk zonder de sporen (de 'onderbouw') is in maart 2018 gestart. In het najaar van 2018 is gestart met het in drie fasen verleggen van de Theems- weg, om na ongeveer een jaar engineering in maart 2019 met de funderingen te starten. In december 2020 was de onderbouw zover gereed dat kon worden gestart met de 'bovenbouw'. Dit is het laatste contract en omvat het aanbrengen van het ballastbed, de sporen, bovenleiding en treinbeveiliging. Dit bovenbouwcontract wordt uitgevoerd door VolkerRail. Eind 2021 moet de bovenbouw gereed zijn en volgt een grote buitendienststelling van de Havenspoorlijn van circa 1 week om het nieuwe Theemswegtracé aan te sluiten. Daarna zullen de eerste goederentreinen over het nieuwe tracé gaan rijden. 2 Situatie bouwplaats langs de Theemsweg Over 80% van het tracé was slechts ruimte voor een éénrichtings verkeerbouwweg 1 CEMENT 1 2021 ?9 In het Theemswegtracé zijn drie verschillende typen funderings- palen toegepast: Grondverdringende schroefpalen met ver- loren casing: 8 steunpunten in deeltracé 2 en 9. Paallengtes tot 33 m. Schoorstand: te lood. Prefab voorgespannen betonpalen: 14 steunpunten in deeltracé 6. Schachtafme- tingen 450 x 450 mm en 500 x 500 mm. Paallengtes tot 30 m. Schoorstand: te lood. In de grond gevormde schroefpalen met schachtinjectie en verloren paalpunt: alle overige 91 steunpunten. Paallengtes tot 34 m. Schoorstand: te lood. Op het laatste genoemde paalsysteem wordt in dit artikel verder ingegaan. In de grond gevormde schroef - palen De in de grond gevormde schroefpalen met schachtinjectie bestaan uit een stalen casing (boorbuis) die wordt teruggewonnen, en een verloren gietijzeren conische boorpunt. Bij het Theemswegtracé zijn twee verschillende diameters toegepast: Ø560/670 en Ø711/850. De eerste notatie betreft de diameter van het beton (Ø 560 mm resp. Ø711 mm), de tweede notatie de diameter van de stalen boorkop (Ø670 mm resp. Ø850 mm). Schachtinjectie Bij in de grond gevormde schroefpalen met schachtinjectie wordt tijdens het inboren door de boorpunt de grond zijdelings ver- 1 In de grond gevormde funderingspalen Palen met schachtinjectie Voor de fundering van het Theemswegtracé zijn verschillende paalsystemen toegepast, deels in de grond gevormd, deels prefab. De funderings- palen worden tweemaal akoestisch getest om eventuele onvolkomen- heden in de paalschacht te detecteren Theemswegtrac? (2) 2 10? CEMENT 1 2021 drongen. Omdat de boorpunt een grotere dia - meter heeft dan de boorbuis, ontstaat ruimte tussen de boorbuis en de grond. Doordat bo- ven de boorpunt geen spoed aanwezig is, vindt verticaal geen grondtransport plaats waar- door grondontspanning wordt voorkomen. Gelijktijdig met het inboren van de boorbuis wordt de schachtinjectie met grout gestart. Deze schachtinjectie heeft een dub- bele functie: enerzijds koeling en smering van de boorpunt en boorbuis, en anders- zijds constructief ter vergroting van het draagvermogen. De water-cementfactor (wcf ) van de grout speelt hierbij een belang - rijke rol. Bij een te lage wcf kan de grout een onvoldoende koelend en smerend effect hebben. Bij een te hoge wcf is dit nadelig voor de constructieve bijdrage aan de draag - kracht van de paal. De maximale grens van de wcf is gesteld op 1,5; het gros van de palen is met een wcf van 1,0 geproduceerd. Als de boorbuis op diepte is, wordt de wapening in de boorbuis geplaatst en wordt de buis met beton gevuld. De boorbuis wordt daarna oscillerend getrokken en de stalen boorpunt blijft achter. Tijdens het oscille- rend trekken van de boorbuis wordt ervoor gezorgd dat er continu een overhoogte van beton in de boorbuis aanwezig is. Op deze wijze ontstaat er een grond - verdringende gewapend betonnen funde- ringspaal met een dunne groutschil (foto 1). In dit project is de toegepaste beton - sterkteklasse C30/37 t/m C40/50 en de mili - euklassen XC2 en XA2. Betondekking op de wapening is 75 mm. Proefpalen Met de schroefpaal type Ø711/850 was er in de Nederlandse bodem vóór dit project nog geen ervaring opgedaan. Er bestond enige twijfel over de terugtrekbaarheid van de casing en de bepaling van de water-cementfactor (wcf ) van de grout om de boorbuis op diepte te krij- gen. Om hier duidelijkheid in te krijgen, zijn er vijf proefpalen gedraaid. De conclusie was dat de gekozen werkmethode toepasbaar was. Doormeten palen De funderingspalen zijn tweemaal akoestisch getest om eventuele onvolkomenheden in de paalschacht te detecteren. Eénmaal na het produceren van de paal en éénmaal na het snellen van de paalkop. 2 Bouwkuipen voor funderingspoeren binnen grote bouwkuip FUNDERINGEN Voor de funderingspoeren van het viaduct moest zowel aan de Theemsweg- als aan de bouw- wegzijde een damwand of keerwand worden geplaatst. Het gaat daarbij om ruim 50 funderingspoeren. Langs het Calandkanaal heeft de aannemer ervoor gekozen twaalf funderingspoeren in twee grote vakken te verdelen en per zes funderingspoeren één grote bouwkuip te maken. Deze bouwkuip is hergebruikt voor de tweede serie van zes funderingspoeren. Binnen deze bouwkuip is per funderingspoer ook weer een bouwkuip van damwanden gemaakt om de poeren onder de glooiingbekle- ding te kunnen maken (foto 2). CEMENT 1 2021 ?11 Het betonnen viaduct is circa 9 m breed en bestaat uit een fundering met hierop twee kolommen en een onderslagbalk met daarop prefab liggers met een druklaag (fig. 1). Deze prefab liggers zijn voor het grootste deel omgekeerde T-liggers en voor één veld kokerliggers. Op het spoordek zijn ontsporingsgeleidewanden en randelemen - ten aangebracht. De liggers, de randelemen - ten en het grootste deel van de onderslag - balken zijn geprefabriceerd, alle overige onderdelen zijn in situ gestort. Onderslagbalken Bij de steunpunten ligt dwars op de dubbele kolommen een horizontale balk, de onder- slagbalk. Hier bovenop zijn de langsliggers gemonteerd, die tussen deze onderslagbal - ken overspannen. De meeste onderslagbal - ken zijn in prefab beton uitgevoerd. Deze hebben een afmeting van 9 m x 2,5 m x 1,25 ? 1,8 m (l x b x h) en een gewicht van 76 ton tot 94 ton. In de onderslagbalken zijn 2 x 32 verticale gains opgenomen ten behoeve van de stekwapening uit de kolommen (foto 2). Na montage is de balk aan de twee 1 Standaard doorsnede spoorviaduct (verouderde figuur; in werkelijkheid loopt het afschot naar het midden omlaag) 2 Inhijsen prefab onderslagbalk 4 km lang spoorviaduct Het grootste deel van het 4 km lange Theemswegtracé bestaat uit een hooggelegen betonnen viaduct, deels uitgevoerd in ter plaatse gestort beton en deels met prefab elementen. 1 2 Theemswegtracé (3) 12? CEMENT 1 2021 kolommen vastgestort door middel van een gietvoeg met cementgebonden, krimparme gietmortel. Hierna zijn in het werk de op- stortingen ten behoeve van de oplegcon - structies van de prefab liggers aangebracht (foto 3), evenals de opstortingen voor een HWA-verzamelbak (hemelwaterafvoer). Er zijn langsliggers toegepast met verschil - lende hoogte. Bij de overgang van het ene type ligger naar het andere type, zit daarom een sprong in de hoogte van de onderslag - balk (foto 3). Aan beide kopse kanten van de balken zijn prefab-betonnen 'schaamschot- ten' bevestigd (foto 4). Deze werken de naad 3 Onderslagbalk met sprong in de hoogte en oplegconstructies voor de prefab liggers 4 Randelementen aan spoordek vast gestort 3 4 CEMENT 1 2021 ?13 tussen de prefab liggers visueel weg. De wapening in de prefab onderslag - balken bestaat uit hoofdwapening van Ø20 mm en Ø32 mm met minimaal 96 stuks 7-draads voorspanstrengen Ø15,7 mm (VMA) in de lengterichting van de balk. Aan de kopse kanten en bovenop zijn thermisch verzinkte schroefhulzen voorzien voor bevestiging van de schaamschotten en het tijdelijk leuning - werk. De onderslagbalken zijn door Spanbe- ton geproduceerd en gestort met zelfver- dichtend beton in de sterkteklasse C60/75 met cementtype CEM III/A 52,5. Afwijkende onderslagbalken Op diverse locaties kon niet worden volstaan met de standaard onderslagbalken en moes- ten afwijkende vormen en maten worden gemaakt. Hoedliggers? Op meerdere plaatsen kruist het tracé een leidingstrook. Daardoor moes- ten bij vier steunpunten de kolommen met fundering buiten de leidingstrook worden gepositioneerd, waardoor extra lange onder- slagbalken nodig waren. Deze zijn allemaal uniek (de langste 18 m x 4,6 m x 3,0 m) en zijn zo groot, dat ze in verband met proble- men met transport niet in prefab beton zijn uitgevoerd maar in situ zijn gestort. In door- snede hebben deze balken een 'hoed'-vorm (fig. 5). Dit was nodig omdat hier ook een grote vrije ruimte nodig was en daarmee een hoog tussenstuk (de hoed). Van deze hoedliggers is als eerste het brede onderste deel gestort. Hier kwamen later de prefab liggers op te liggen. Het smal - lere hoge middendeel loopt tot bovenzijde druklaag en is in een tweede fase gestort. Om scheurvorming te voorkomen, werd het beton van de tweede fase met behulp van een inwendig koelsysteem gekoeld. De hoedliggers zijn voorzien van zes kabels elk met 19 stuks 7-draads voorspan- strengen Ø15,7 mm (VMA), ingestort in het onderste deel van de hoedligger. Voor de ka - bels zijn kunststof HDPE-kabelomhullingen toegepast, in plaats van het gebruikelijke staal in verband met bovenleidingsspanning van 25 kV. De strengen zijn maximaal 48 uur na de tweede stort op 20% krimpvoorspan - ning gezet. Na minimaal 21 dagen is 100% van de voorspanning aangebracht, waarna de ondersteuningsconstructie is verwijderd. Onderslagbalken bij trogbruggen? Een afwijkende onderslagbalk ('special') bevindt zich bij de aansluiting van de beide naast elkaar gelegen trogbruggen op de prefab Bij vier steun - punten moesten de kolommen buiten de leidingstrook worden gepositioneerd waardoor extra lange onderslagbalken nodig waren +8.814 +9.724 +10.049 +8.684 +9.534 +9.834 75 75 130 720 190 325 130 720 190 325 DETAIL 8 DETAIL 9 4600 1050 2500 1050 500 75 1725 1725 75 500 3-04 3-04-B 3-04-A 850 300 1849var. inkassing r ondom d oo k t.b.v bitumen 5 Doorsnede hoedligger (met ronde doken) 5 Theemswegtracé (3) 14? CEMENT 1 2021 6 Doorsnede onderslagbalk steunpunt 7.02 7 In situ gemaakte onderslagbalk voor de stalen boogbrug over de Rozenburgsesluis liggerconstructie (het 'standaard' viaduct). Vanwege de grotere breedte van de troglig - gers heeft deze onderslagbalk een grotere afmeting (15,3 m x 4,9 m x 2 m (l x b x h)). Door het grote gewicht is ook deze onder- slagbalk in situ gestort. Hij heeft een recht- hoekige doorsnede en is wel in één stort uit- gevoerd, waarbij voor de gehele constructie koeling is toegepast. De kolommen zijn in de aslijn van de trogliggers gepositioneerd, waardoor kleinere momenten ontstaan en er geen voorspanning nodig was. Onderslagbalken bij kokerliggers? De andere special is een grote hoedligger voor de oplegging van een zijde van de kokerlig - gers (de andere zijde is gecombineerd met de onderslagbalk van een aanbrug van een van de boogbruggen). Vanwege de vele lei - dingen in de ondergrond is de funderings- 7 6 CEMENT 1 2021 ?15 poer hier relatief lang en smal. Hierdoor ligt de onderslagbalk onder een hoek met de funderingspoer. Ook de kolomvorm is hier- door noodzakelijkerwijs aangepast. De bouwwijze komt overeen met de eerder beschreven vier onderslagbalken over de leidingstraten: een hoedligger die in twee fasen is gestort en in beide fasen is ge- koeld met een inwendig koelsysteem. Ook hier is voorspanning toegepast. In dit geval in langsrichting vijf voorspankanalen in het bovenste deel en in dwarsrichting negen voorspankanalen in het onderste deel (VMA). De kanalen bestaan elk uit 19 7-draads voor- spanstrengen Ø15,7mm (VMA). Door de hoge belasting vanuit de prefab kokerliggers en de afwijkende vorm van de kolommen, zijn de voorspankanalen in de eerste stort (in dwarsrichting) met een forse kromming aangebracht. De vijf voorspankanalen in de tweede stort (langsrichting) lopen in een rechte lijn (fig. 6). Net als bij de onderslag - balken over de leidingstraten is eerst een krimp- en vervolgens de eindvoorspanning aangebracht. Onderslagbalken bij boogbruggen? Ook de in totaal zes onderslagbalken onder beide stalen bruggen (incl. de aanbruggen van een van de boogbruggen) zijn dusdanig groot en zwaar, dat deze allemaal in situ gemaakt zijn (foto 7). Hierin is geen voorspanning toege- past omdat de opleggingen van de stalen boogbruggen recht boven de kolommen zijn gepositioneerd. Doken Voor het opnemen van langs-, dwars- en remkrachten uit het spoordek zijn in de bal - ken zware verticale stalen doken ingestort, waarmee het steunpunt en het spoordek zijn verbonden. Dit via de aan te storten in situ koppelbalk (foto 8). De wapening rond deze doken loopt op tot zes lagen Ø32mm 'gestapeld' om deze krachten op te kunnen nemen (foto 9). De doken zelf bestaan uit stalen kokers van rond 356 mm (fig. 5) of vierkant 220-280 mm met een wanddikte van 35-50 mm. De ronde doken zijn voor de vaste punten van een dek en staan de beweging van het dek in één richting toe. Over die vierkante doken vallen rechthoeki - ge contrakappen, die zijn ingestort in de koppelbalk (foto 10). De holle doken zijn gevuld met gietmortel. Verdere ingestorte voorzieningen zijn een HWA-doorvoer die in de kolom uitkomt, hijsvoorzieningen en aan de onderzijde drie sparingen voor architectonische verlichting inclusief kabeldoorvoeren. Voor het opnemen van langs-, dwars- en remkrachten uit het spoordek zijn er in de onderslagbalk zware, verticale stalen doken ingestort 8 8 Doken waarmee het steunpunt en het spoordek zijn verbonden; koppelbalk hier nog niet gestort Theemswegtracé (3) 16? CEMENT 1 2021 Prefab liggers Het viaduct bestaat in totaal uit 691 voorge- spannen prefab-betonnen langsliggers die zijn opgedeeld in drie hoofdtypen: ZIPXL, TRS (beide fig. 1, foto 11 en 12) en SKK. De ZIPXL-liggers zijn omgekeerde T-liggers en vormen de veldliggers (488 stuks). Deze zijn onderverdeeld in drie verschillende lengte/hoogte-verhoudingen. De standaard is 30 m / 1,60 m (l x h). Bij inritten, leiding- straten en pasvelden wordt ook gebruik- gemaakt van liggers met een hoogte van 1,80 m en 2,20 m. De lengte varieert hierbij van 32 m tot 38 m. De TRS-liggers zijn asymmetrische T-liggers en vormen de randliggers (194 stuks), per veld twee stuks. Deze hebben dezelfde lengte/hoogte-verhoudingen als de ZIPXL-liggers. Om deze liggers stabiel te kunnen aanbrengen, zijn ze gefixeerd aan de veldliggers met draadstangen in het mid - den en aan de uiteinden. De SKK-liggers zijn kokerliggers (9 stuks) (foto 13) en worden slechts in één veld gebruikt, namelijk het veld over de hoek van de binnenvaartterminal van tank - overslagbedrijf Vopak aan de Neckarhaven. Als gevolg van de beperkte hoogte tussen het spooralignement en de terminal konden hier geen hoge(re) ZIPXL-liggers worden toegepast. De kokerliggers hebben een iets beperktere hoogte van 1,90 m. 9 11 10 12 9 Wapeningconcentratie rondom de in te storten doken (hier nog niet ingestort) 10 Doken met rechthoekige contrakappen 11 Aanbrengen ZIPXL-veldligger?12 Aanbrengen TRS-randligger CEMENT 1 2021 ?17 Het zijn de langste liggers van dit project met een lengte van circa 43 m. Door een bocht in het spoor zijn de buitenste liggers langer dan de binnenste liggers. Het gewicht varieert tussen de 135 ton en 149 ton per stuk. Deze liggers moesten overigens wel in een buitendienststelling van de binnen - vaartterminal worden aangebracht omdat eronderdoor, zowel boven- als ondergronds, leidingen met gevaarlijke stoffen lopen. De liggers zijn voorzien van 102 tot 130 7-draads voorspanstrengen Ø15,7mm (VMA). Ze zijn gemaakt met een zelfver- dichtend betonmengsel op basis van CEM III/A52,5 met kalksteenmeel. Sterkteklasse is maximaal C70/85. Koppelbalk? Aan de uiteinden van elk veld met prefab liggers is in situ een betonnen koppelbalk gestort (dwarsdrager). Deze zit deels tussen en deels buiten de kop van de prefab liggers. In deze koppelbalken is langswapening aangebracht die door hijs- sparingen in de veldliggers loopt. In de randliggers zijn hiervoor schroefkoppelin - gen ingestort om stekken in te monteren. De randligger is tevens de kopkist van de koppelbalken, zodat deze van buitenaf niet zichtbaar zijn. De koppelbalken zijn uitge- voerd in sterkteklasse C45/55. Druklaag? Nadat aan beide uiteinden van een veld de koppelbalken zijn gestort, is op de prefab liggers een druklaag onder af - schot (200-260 mm) gestort. De druklaag is gewapend met Ø8-Ø16. Er is gestort met een betonmengsel sterkteklasse C35/45 met cementtype CEM III/B 42,5 LH-HS. Aan weerszijden van de toekomstige sporen zijn ontsporingsgeleidewanden gestort. Het afschot van de druklaag loopt naar het midden omlaag, waardoor het water via doorvoeren (zogenoemde 'mouse- holes') in de middelste ontsporingsgeleide- wanden naar de watergoot in het midden van het spoordek loopt. Vanuit hier wordt het water vervolgens via het steunpunt naar het riool afgevoerd. De HWA is in de poer, kolom, onderslagbalk en koppelbalk ingestort en daardoor onzichtbaar wegge- werkt. 'Hangende' liggers? Een speciale construc- tie is toegepast bij de kruising van het via - duct met de Neckarweg. Het tracé kruist de Neckarweg onder een flauwe hoek, waardoor de onderslagbalken in het profiel van vrije ruimte (PVR) van de Neckarweg komen. Deze zijn daarom aan één zijde ingekort. Hierdoor hebben de buitenste twee prefab liggers hier aan één uiteinde geen oplegpunt. De prefab liggers zijn daarom met een verzwaarde koppelbalk aan elkaar gestort. Deze prefab liggers 'hangen' uiteindelijk aan één zijde aan het spoordek. Om dat mogelijk te maken zijn extra sparingen in de kop van de liggers opgeno- men, om voldoende langswapening voor de koppelbalk aan te kunnen brengen Over de gehele lengte van het viaduct is een betonnen borstwering aangebracht, voorzien van een verticaal geprofileerde structuur 13b 13a 13  Kokerliggers: (a) veldligger, (b) randligger Theemswegtracé (3) 18? CEMENT 1 2021 (foto 14). Bij de montage zijn de balken op een hulpconstructie geplaatst die in een tij- delijke wegversmalling stond. Na voldoende verharding is deze hulpconstructie weer verwijderd. Randelementen Aan het contract van het project is een architectonische visie gekoppeld. Hierin is bepaald dat aan beide zijden over de gehele lengte van het viaduct een borstwering door middel van randelementen moest worden aangebracht (fig. 15), in totaal bijna 6000 stuks. De hoogte van de randelementen is zodanig gekozen dat deze gelijk als valbevei - liging fungeert. Doordat de prefab liggers en ook de druk - laag een zeeg hebben en de randelementen in een rechte lijn moesten komen, is een kim aangebracht op de druklaag die het hoogteverschil opvangt. Met twee hoekstalen is het element op de kim gezet en met een schoor vastgehouden totdat het element is vastgestort, tegen een betonnen wand, op de druklaag (foto 16). Tussen deze wand en de ontsporings- geleidewanden bevindt zich een kabelkoker. De kabelkoker is afgedekt met betonplaten en vormt het inspectiepad (fig. 1). De randelementen zijn voorzien zijn van een verticaal geprofileerde structuur. Voor de elementen is oppervlakteklasse B2 14 Prefab ligger met extra sparingen voor wapeningdoorvoer 15 Doorsnede prefab randelementen inclusief de houtvezelcementplaten 14 15 CEMENT 1 2021 ?19 en grijsschaal III conform CUR-Aanbeveling 100 Schoonbeton van toepassing. Belangrijk aandachtspunt was dat de kleur van de ran - delementen zoveel mogelijk overeenkomt met de kleur van het in situ gestorte beton en de kleur van de prefab liggers. Het in situ gestorte beton is voornamelijk geproduceerd met cementtype CEM III/B 42,5, hetgeen een vrij lichte kleur oplevert. Na het beoordelen van de monstertegels, zijn de randelementen geproduceerd met cementtype CEM III/A 52,5 (foto 17). Ze zijn uitgevoerd met beton in sterkteklasse C45/55, in de milieuklasse XC4/XF4. Ze zijn bij Durisol Raalte geprodu - ceerd (foto 18). Om het betonoppervlak aan de zichtzijde (dit is de niet-spoorse zijde) zolang mogelijk vrij van vervuiling te houden, zijn er twee extra maatregelen genomen: De elementen zijn aan de bovenzijde iets schuin gestort, waardoor regenwater via de niet-zichtzijde wordt afgevoerd. Hierdoor blijft de zichtzijde langer schoon. Om verontreiniging in het betonoppervlak door vlekken veroorzakende ijzer- en vana - diumverbindingen (zogenoemde oer of py - riet) zo veel mogelijk te voorkomen, is tijdens de productie het grove toeslagmateriaal grind vervangen door gebroken kalksteen. Geluidswering? Hoewel het tracé door een industriegebied loopt, is extra geluidswe- ring nodig omdat het nieuwe tracé dichter bij het dorp Zwartewaal, aan de overzijde van het Hartelkanaal, komt te liggen. In het ontwerptraject hebben de bewoners inten - sief meegesproken over voorzieningen om geluidsoverlast tegen te gaan. Aan de spoorzijde tegen de rand - elementen, boven de kabelgoten, wordt geluidsabsorberende beplating (houtvezel - cementplaten) aangebracht. Deze platen moeten een geluidsreductie van 9dB(A) rea - liseren. Er worden twee houtvezelcement- platen op één randelement gemonteerd (fig. 15). Een goede montage is van belang om te voorkomen dat ze in de gebruiksfase los gaan zitten door de zuiging en stuwdruk van de treinen. De platen worden per stuk met vier ankers M8 gemonteerd. Deze wor- den ter plaatse geboord, waarna ze op een vooraf vastgesteld moment worden aange- draaid. Andere geluidswerende maatregelen zijn dat het spoor volledig in ballastbed 16 Gemonteerde randelementen 17 Monstertegels en grijsschalen 16 17 Theemswegtracé (3) 20? CEMENT 1 2021 wordt aangebracht en ook op de beide stalen boogbruggen wordt een ballastbed op een betonvloer aangebracht. Verder worden de randelementen over het hele tracé extra verhoogd tot 1,70 m boven bovenkant spoorstaaf, meer dan voor valbeveiliging nodig zou zijn. Tussen de rand elementen onderling zit een naad van 25 mm. Om toch een 'geluid - dichte' aaneengesloten wand de realiseren, wordt de naad tussen de houtvezelcement- platen in het midden van het randelement geplaatst, waardoor één houtvezelcement- plaat een overstek heeft en aansluit op het naastliggende randelement (fig. 15). Om bouw toleranties in de randelementen op te vangen en om te voorkomen dat daar- door de relatief broze houtvezelcement- platen bij monteren zouden breken op de rand van het naastliggende randelement, wordt aan de achterzijde een verjonging aangebracht. Door deze overlappende methode wordt toch een 'geluidsdichte' wand gecreëerd. De ruim 11.000 houtvezelcementplaten worden eveneens bij Durisol Raalte gepro- duceerd. Durisol had de houtvezelcement- platen ook aan de randelementen 'nat in nat' vast kunnen storten in één proces. Er is bewust voor gekozen de platen los te produceren en in het werk te monteren (foto 16). Hierdoor wordt voorkomen dat schade optreedt als gevolg van afbouwwerk - zaamheden op het dek. In de gebruiksfase kunnen bij onderhoud of schade de platen gemakkelijk worden vervangen. 18 Opslag randelementen 18 CEMENT 1 2021 ?21 1 2 Aardingssysteem constructie PREFAB SCHUIMBETON BLOKKEN Om de realisatie van het nieuwe hooggelegen spoorviaduct mogelijk te maken is de bestaande Theemsweg voor aanvang van de werkzaamheden verlegd. Het nieuwe tracé van de Theemsweg kruist hierbij een kabel- en leidingstrook (K&L). Hier is gekozen om boven de kabel- en leidingstrook licht ophoogmateriaal toe te passen. Hierdoor wordt de gewichtstoename op de K&L van het nieuwe asfalt- en funderingspakket gecompenseerd. Een tweede vereiste was dat de kabel- en leidingstraat goed bereikbaar moest blijven en dat het lichte ophoogmateriaal snel en eenvoudig moest kunnen worden verwijderd. Uiteindelijk is de oplossing gevonden in het maken van stapelbare prefab schuimbetonblokken met een volumieke massa van 500 kg/m³. Vooraf zijn enkele elementen gemaakt waarop een proefbelasting van 10 maal het eigen gewicht (5000 kg) is aan- gebracht (foto 1). In totaal zijn 117 prefab schuimbetonblokken toegepast met afmeting 1000 mm x 1000 mm in drie verschillende hoogtes. AARDING KUNSTWERK Op de Havenspoorlijn wordt een bovenleidingspanning van 25 kV AC (50 Hz) als tractie-energievoorziening toegepast (overige spoor in Nederland is 1500V). Een nadeel van deze tractievoorziening is dat er relatief veel retourstroom door de spoorstaven en de grond teruggaat naar het onderstation (verdeelstation voor de energie- voorziening). Ongecontroleerde retourstromen kunnen schade aan de beton- constructie veroorzaken. Bijvoorbeeld corrosie van wapening en (thermische) schade aan voorspankabels als gevolg van te hoge stroomconcentraties. Om dergelijke schade te voorkomen is een aardingssysteem ontworpen met als doel de retourstromen gecon- troleerd door de betonconstructie te leiden en af te voeren (fig. 2). Hiervoor zijn in alle onderdelen van de betonconstructie zoge- naamde aardstaven opgenomen. Deze staven zijn uitgevoerd als gladstaal (FeB220/B500A) met een diameter van Ø16mm en wor- den fysiek met het wapeningsnet in de betonconstructie verbon- den. De gladstaalstaven hebben geen constructieve functie. De retourstroom wordt via de aardstaven uit de spoordekken naar de steunpunten en de funderingspalen naar 'moeder aarde' geleid. 2 1 Proefbelasting van een prefab schuimbetonblok Theemswegtracé 22? CEMENT 1 2021 De twee stalen boogbruggen liggen over de Rozenburgsesluis en de Thomassentunnel (A15/N15). De brug over de Rozenburgsesluis is 18 m breed en 177 m lang. De breedte van de brug over de Thomassentunnel is 13 m en de lengte 270 m. Beide bruggen zijn met aangevoerde delen opgebouwd op een voorbouwlocatie naast de sluis respectievelijk tunnel en ver- volgens ingereden op hun definitieve plek (op 4 april 2020 resp. 30 mei 2020) (foto 1). Betondekken De spoordekken hebben een dikte van 400 mm en worden gevormd door een staalbetonvloer, een combinatie van stalen dwarsdragers waarop een gewapend beton - nen spoordek is gestort (foto 2). De redenen dat hiervoor is gekozen, zijn dat er dankzij het beton minder onderhoud nodig is aan het dek, dat er minder last ontstaat van ver- moeiing en dat het spoor in ballast komt ten behoeve van geluidsreductie. De betondek - 1 Inrijden brug Rozenburgsesluis, foto: Danny Cornelissen i.o.v. Havenbedrijf Rotterdam Betonnen dek op stalen boogbruggen Onderdeel van het Theemswegtracé zijn twee stalen boogbruggen. Deze zijn op een voorbouwlocatie gemaakt en vervolgens op de definitieve positie ingereden. Het betondek is gestort nadat de bruggen op hun plek lagen. Voor het ontkisten is gebruikgemaakt van een verrolbaar werkplateau. Om krimp in de plastische fase te beperken zijn kunststofvezels aan het beton toegevoegd 1 CEMENT 1 2021 ?23 ken zijn om het gewicht bij het transport te beperken pas op de definitieve locatie gestort. Het betonvolume van beide spoordek - ken is elk 1300 m³, de wapeningshoeveelheid is met 750 kg per m³ relatief hoog. De beton - sterkteklasse is C30/37, de milieuklasse XD3 / XF4 / XA2. Belangrijk aspect bij deze beide lange spoordekken was het zoveel mogelijk voor- komen van scheurvorming. Hier is veel aan - dacht aan besteed. Zo zijn om de krimp in de plastische fase te beperken kunststofve- zels (polypropyleen) aan het betonmengsel toegevoegd (900 g/m³). Deze kunststofvezels nemen vocht op, waarbij het opgenomen vocht na het storten geleidelijk weer vrij- komt. De plastische krimp wordt hierdoor gereduceerd. Tevens heeft de toevoeging van de polypropyleenvezels een positief effect op de stabiliteit van het betonmengsel, waar- door ontmenging tijdens het betonstorten minder snel zal optreden. Vooraf is een proefstort gemaakt om genomen maatrege- len op effectiviteit te kunnen beoordelen. Werkplateau Bij beide boogbruggen is zoals gezegd de be- tonnen vloer pas gestort nadat de bruggen op hun plek lagen. Door de aanwezigheid van de Rozenburgsesluis respectievelijk de A15 was een ondersteuningsconstructie niet mogelijk. In plaats daarvan is de bekisting 2 Storten spoordek op boogbrug Thomassentunnel 3 Bekisting is afgesteund op de flenzen van de dwarsdragers van de brug, foto: Matemco VIDEO Timelapsefilmpjes van het inrijden van de boogbruggen zijn te bekijken bij het artikel op www.cementonline.nl. 2 3 Theemswegtracé (4) 24? CEMENT 1 2021 afgesteund op de flenzen van de dwars- dragers van de brug (foto 3). Deze bekisting is later verwijderd, gebruikmakend van een werkplateau bestaande uit hangsteigers, die via speciaal ontwikkelde trolleys over de flenzen van de stalen hoofdligger konden rollen (foto 4). Meer over het werkplateau staat in het artikel 'Ontkisten boven water' uit Betoniek Vakblad 2020/4. Inrijoperatie Het inrijden van de boogbruggen is gebeurd met behulp van SPMT's (Self Propelled Modular Transporter). Om beide bruggen te kunnen bouwen op de naastgelegen voor- bouw locaties waren zware tijdelijke beton -nen funderingen nodig om de 4500 ton (per stuk) wegende bruggen niet te laten wegzakken. Voorbouwlocatie Rozenburgsesluis? Voor de brug over de Rozenburgsesluis zijn ter hoogte van de vier hoekpunten betonnen funderingsblokken aangebracht van 9,5 m x 6,9 m x 1,5 m (l x b x h) met daaronder 12 funderingspalen per blok. Om de brug over de sluis te kunnen rijden, mocht de sluis- wand niet horizontaal worden belast. Hier- voor gold een belastingvrije zone van 12 m uit de sluiswand. Dit werd overbrugd met stalen kleppen. Dit zijn gekoppelde stalen profielen die naast elkaar worden gelegd Het ontkisten gebeurde vanaf een werkplateau dat met trolleys over de flenzen van de stalen hoofdligger kon rollen 4 5 4 Hangsteiger die via trolleys over de flenzen van de stalen hoofdligger rolt 5 Inrijden brug Rozenburgsesluis over de stalen 'kleppen' CEMENT 1 2021 ?25 6 Betonnen hulpconstructie voor het inrijden van de boogbrug over de Rozenburgsesluis waardoor een rijvloer voor de SPMT's ont- staat die de overbrugging tussen ponton en de wal vormt (foto 5). Deze kleppen rusten aan één zijde op een ponton en aan de andere zijde op een tijdelijk stalen landhoofd, 12 m landinwaarts uit de sluiswand. Dit landhoofd bestond uit 12 stalen buispalen op een rij met daarop een zwaar I-profiel. Bij het zuidelijke steunpunt van de brug moesten de SPMT's tijdens het inrijden deels op de kelder van het bewegingswerk van de sluis staan. Vanwege hoge belastin - gen was hier een overkluizing nodig. Deze kon echter niet met (grote) stalen hulppalen worden gemaakt. Vanwege ondergrondse sluisfunderingen en de kabels en leidingen (K&L) was daar geen ruimte voor. Daarom zijn hier dunne VVP-palen toegepast (ver- dringende vibratiepaal). Een casingbuis Ø273mm met verloren punt werd hoogfre- quent de grond in getrild en vol gestort met beton C35/40. Vervolgens is de casing weer getrokken. In de bovenste 6 m is een wape- ningsnet toegepast. Op deze palen zijn tijde- lijke betonpoeren gestort, waarop een hori - zontaal doorgaand stalen profiel met stalen kleppen is gelegd (foto 6). Voorbouwlocatie Thomassentunnel? De voorbouwlocatie voor de brug over de Tho- massentunnel was een stuk ingewikkelder. Deze locatie ligt op de bestaande Neckarweg die aansluit op de N15. De weg is dan ook voor circa 1,5 jaar afgesloten geweest voor verkeer zodat hier de brugdelen samenge- steld konden worden. Naast deze Neckar- weg liggen op meerdere locaties K&L waar overkluizingen voor nodig zijn. De overklui - zingen zijn gebruikt om de zware brugon - derdelen, waarvan de zwaarste 1000 ton zijn, op locatie te kunnen transporteren. Enkele overkluizingen zijn ook tijdens het inrijden van de gehele brug gebruikt. Ook zitten er in het oorspronkelijke terrein di - verse hoogteverschillen, waardoor dam - wandconstructies nodig waren om het ter- rein op één hoogte te krijgen. De tijdelijke fundering bestond hier deels uit betonnen poeren met in de grond gevormde palen en deels uit poeren van grond vermengd met grout, de zogenoemde CSM-wanden. Ook zijn er meerdere tussensteunpunten uitge- voerd met zowel palen als CSM-wanden, omdat er aan de boogbrug nog twee aan - bruggen van 50 m zitten. 6 Theemswegtracé (4) 26? CEMENT 1 2021 Deeltracé 2 van het Theemsweg - tracé kruist een aantal onderde- len: de Merseyweg, een lokaal goederenspoor en kabels en lei - dingen (K&L-stroken). Dit tracé wordt gevormd door twee naast elkaar gele- gen enkelsporige, gebogen voorgespannen betonnen trogbruggen, die bestaan uit een rijvloer die de belasting overdraagt naar de trogbalken, die op hun beurt deze belasting afdragen naar de steunpunten. Het voordeel van trogbruggen is de dunne rijvloer, die zeer gunstig is voor de doorrijhoogte onder de brug. De bruggen hebben een lengte van 130 m respectievelijk 152 m en zijn opgelegd op vijf steunpunten (fig. 2, 3, 4). Elke trog - brug bestaat uit twee voorgespannen balken van 3100 mm hoog en 1000 mm breed met daartussen een relatief dunne vloer met 1 Bovenaanzicht trogbrug, foto: Danny Cornelissen i.o.v. Havenbedrijf Rotterdam 152 m lange trogbrug Deeltracé 2 van het nieuwe Theemswegtracé bevat twee gebogen betonnen trogbruggen, die onder meer een spoorlijn passeren. Een van de twee is met een lengte van 152 m de langste trogbrug in een goederenspoorlijn in Nederland die in één keer is gestort (foto 1). 1 CEMENT 1 2021 ?27 2 Langsdoorsnede trogbrug 130 m?3 Langsdoorsnede trogbrug 152 m 4 Bovenaanzicht trogbruggen 5 Doorsnede trogbruggen 2 4 3 5 Theemswegtracé (5) 28? CEMENT 1 2021 een dikte van 500 mm (fig. 5). De vloer heeft als functie de belasting naar de trogbalken over te dragen en deze trogbalken dragen de belasting weer af naar de vijf steunpunten. De vloer en trogbalken van de trog - brug zijn zonder stortnaden in één stortfase gestort (foto 6). Bij toepassing van een stort- naad tussen vloer en balken zouden twee problemen ontstaan: aanbrengen voorspan - ning (dit kon dan pas als de balken ook wa - ren gestort) en kans op scheurvorming in verband met verhinderde vervorming tus- sen trogvloer en trogbalken. Om de tempe- ratuurgradiënt in de trogbalken te beperken en scheurvorming in de dunne trogvloer te voorkomen, zijn de trogbalken in de eerste fase van de verharding gekoeld door een inwendig koelsysteem. Er is beton toegepast met sterkteklasse C40/50 en milieuklassen XC4, XD3 en XF4. De trogbruggen zijn volledig met fijn grind gestort (korrelgroep 4 ? 16 mm), in verband met de hoge wapeningsdichtheid. In de bal - ken is langsvoorspanning aangebracht; per trogbalk 8 kunststof HDPE-kabelomhullin - gen met elk 27 strengen Ø15,7 mm (kunst- stof omhullingen in plaats van staal in ver- band met bovenleidingsspanning van 25 kV). Eindblok Bij beide landhoofden is de vloer van de trogbrug aan de onderzijde verzwaard. In dit zogenaamde 'eindblok' is dwars- voorspanning aangebracht om de krachten ter plaatse van de potopleggingen in het beton op te kunnen nemen. Deze dwars- 6 6 Storten trogbrug De vloer en trogbalken zijn in één fase gestort, waarbij de trogbalken zijn gekoeld door een inwendig koelsysteem CEMENT 1 2021 ?29 7 Stalen vakwerkliggers als tijdelijke ophangconstructie voor de trogbruggen voorspanning bestaat uit 9 respectievelijk 10 kunststof HDPE-omhullingen, met elk 27 strengen Ø 15,7mm FeP 1860. De eind - blokken zijn in een iets hogere sterkte gestort (C50/60). Vanwege de hoge wape- ningsdichtheid is hiervoor zelfverdichtend beton toegepast. Uitvoering De benodigde ondersteuningsconstructie voor de trogbruggen passeerde een grote leidingstraat, een goederenspoor én een fietspad, die allemaal in dienst moesten blijven tijdens de bouw. Daarom zijn hier grote stalen vakwerkliggers gebruikt als ondersteuning. Door het profiel van vrije ruimte (PVR) van het kruisende goederen - spoor zijn deze liggers boven de te storten vloer geplaatst, waardoor een ophangcon - structie is ontstaan (foto 7). Sparingen die hierdoor in de vloer nodig waren, zijn later aangestort. 7 Op enkele plekken zijn grote stalen vakwerkliggers gebruikt als ondersteuning Theemswegtracé (5) Begin 2015 werd bij een van de zinkvoegen in de metrotunnel in Rotterdam een lichte lekkage in het dak waargenomen. Na een eerste inspectie bleken het beton en de zinkvoegen lokaal beschadigd. Reden voor de RET om de oorzaak te achterhalen en de schade te herstellen. Naast enkele in eerdere artikelen beschreven werkzaamheden (zie kader), zijn hierbij onder meer het Gina-profiel gefixeerd, de brandwerende bekleding van de voeg verbeterd en de kathodische bescherming hersteld. Gina-prof ielen gef ixeerd en beschermd Renovatie metrotunnel Rotterdam (III): Ontwikkeling en ontwerp permanente fixatie Gina-profielen, brandwerende bekleding, monitoring en kathodische bescherming 30? CEMENT 1 2021 auteurs 2 1 Het eerste deel van het Rotter- damse metrotracé is gebouwd in de jaren 60, met een zinktunnel tussen metrostation Rotterdam Centraal en de Parallelweg (net voorbij het huidige metrostation Wilhelminaplein) op de zuidelijke Maasoever. De tunnel bestaat uit een landgedeelte en een riviergedeelte (onder de Nieuwe Maas). Voor de waterdichte afdich - ting tussen de tunnelelementen is voor het eerst gebruikgemaakt van Gina-profielen als primaire dichting en Omega-profielen als secundaire dichting. Uitgebreide inspec- ties, na schade die in 2015 is aangetroffen, lieten een schadebeeld zien van uitgebroken ankers, betonschade en naar binnen ver- plaatste Gina-profielen. Ontwikkeling en ontwerp permanente fixatie Op basis van de analyse naar de schadeoor- zaak werd geconcludeerd dat herstellen van de betonschade niet voldoende zou zijn. De blokkade aan de achterzijde van het Gina- profiel ten gevolge van opgespannen zand in de voeg, zou ervoor zorgen dat het profiel zich de voeg uit zou blijven werken. Daarom moest het Gina-profiel opnieuw worden geborgd. Hiervoor is een stalen borgconstruc- tie ontworpen. Deze constructie bestaat uit een fixatienok die op een staalplaat is be- vestigd en daarmee het Gina-profiel op zijn huidige plek fixeert (fig. 1). De knevelcon - structie om het Omega-profiel te bevestigen is hierbij gehandhaafd. Afhankelijk van de situatie is een 'pasnok' (daar waar de oor- spronkelijke klemstrippen niet meer aan - wezig zijn) en een 'stelnok' (daar waar de originele klemstrippen nog aanwezig zijn) voorzien (fig. 2). De pasnokken hebben variabele hoogtes, afhankelijk van de aan - wezige vorm van het Gina-profiel. Ze zijn afzonderlijk gemaatvoerd en machinaal bewerkt. AD MOLENDIJK Projectleider RET IR. ROLF DALMEIJER Ontwerpmanager Gemeente R otterdam IR. ERIK TAFFIJN Hoofdconstructeur Gemeente Rotterdam ING. MAURICE HOL Ontwerpleider BAM Infra (Combinatie ZRL BAM/VHB) IR. PETER VAN NES Projectleider Van Hattum en Blankevoort (Combi natie ZRL BAM/VHB) 1 Doorsnede voeg met fixatie landtunnel 2 Type borgnok (links 'pasnok' en rechts 'stelnok') CEMENT 1 2021 ?31 3a 3b Bij de riviertunnel is de staalplaat niet nodig omdat de nok direct aan de daar aanwezige stalen kopring kon worden gelast. In aanloop naar de keuze voor dit systeem zijn diverse varianten de revue gepasseerd, waaronder ook een betonnen variant, met een W9U-dilatatievoeg. Maar vanwege de kleine ruimte, de wapeningsdetaillering rondom de voeg en het feit dat het beton boven het hoofd, in het dak moest worden aangebracht, was het risico op lekkages te groot. Bovendien lag de keuze voor staal vanuit de bestaande stalen Omega-bevestiging met knevels meer voor de hand. Montage fixatie? De stalen fixatieplaat steekt onder het bestaande Omega-profiel door en onderbreekt daarmee de waterdichte aansluiting van het Omega-profiel op het beton. Voor de afdichting onder de platen tegen het beton is daarom een strookvormig rubber (type JS1) gebruikt. Vanwege de beperkte ruimte in de zinkvoeg hebben de ankers van het Omega- profiel (zogenoemde Omega-ankers) een dubbelfunctie gekregen: naast het bevestigen van het Omega-profiel nu ook het monteren van de stalen fixatieplaat. Om de staalplaten te kunnen monteren is hanteerbaarheid en gewicht van belang en is de grootte ervan beperkt tot 600 mm in de dwarsrichting van de tunnel. Hierdoor zijn 'montagevoegen' tussen de platen ont- staan, die ook weer onderling waterdicht moeten zijn en bovendien in samenspel met het JS1 rubber een algehele afdichting moeten verzorgen. Hiervoor zijn speciale rubbers ontwikkeld, zogenoemde conusrubbers (foto 4 en 5). Waterdichtheidsproef? Om het samenstelsel van stalen platen en rubber profielen te kunnen testen op waterdichtheid en daar- mee op de haalbaarheid, is een waterdicht- heidsproef opgezet. Bij oplopende water- drukken en belastingen is getest of de oplossing waterdicht was. Deze proef is uit- gevoerd op een stelconplaat op schaal 1:1 (foto 3a en 3b). Op de plaat is een 2 m lang Omega-profiel aangebracht. Een zijde is direct op de stelconplaat gemonteerd (en representeert daarmee de secundaire zijde van de voeg), de andere zijde op het zoge- naamde gerepareerde gedeelte van de voeg (op dezelfde plaat) met de stalen fixatieplaten. Aangezien op nagenoeg alle locaties sprake was van betonschade, is op de stelcon - platen ook een reparatiemortel aangebracht. Dit gaf de mogelijkheid de te realiseren vlak - heid van het afgewerkte beton te beproeven en te zien wat de invloed daarvan was op de interactie tussen beton, rubber afdichtingen en staalplaten. De in de proef gerealiseerde 3 Proefopstelling in opbouw (a) en afgerond (b) ARTIKELENSERIE Dit is het derde en laatste deel in een serie artikelen over de renovatie van de Metrotunnel in Rotterdam. Het eerste artikel (Cement 2019/8) ging in op het oorspronkelijk ontwerp, het schade- beeld, de mogelijke schadeoorzaken, de uitgevoerde analyse en mogelijke her- stelmaatregelen. In het tweede artikel (Cement 2020/7) wordt ingegaan op het terugduwen van het Gina-profiel, de proeven uitgevoerd op de ankers van de Gina- en Omega-profielen, het rubber van het Gina-profiel en op de betonre- paratie. In dit derde artikel wordt de permanente fixatie van het Gina-profiel behandeld en het ontwerp en herstel van de brandwerende bekleding van de voeg. Daarnaast is er aandacht voor de kathodische bescherming en het moni- toringssysteem. 32? CEMENT 1 2021 5 4 vlakheid was 1,3 mm/400 mm. In de uitein- delijke uitvoering van de betonreparaties is deze eis aangescherpt tot 1,0 mm/600 mm. De staalplaten zijn opgelegd op twee rubber strips (fig. 6). Eén binnen de projec- tie van de flens van het Omega-profiel, het JS1-rubber dat tevens voor waterdichtheid moet zorgen. De andere rubber strip aan de achterzijde van de plaat, dat alleen dienst doet als oplegrubber. Hiermee is een twee- zijdig opgelegd systeem ontstaan. De beno- digde indrukking van het JS1-rubber wordt bereikt door het aanspannen van de moer op het Omega-anker. Om voldoende waterdichtheid te krij- gen en op de lange termijn te houden moet een minimale blijvende indrukking worden gerealiseerd van 2,6 mm, zo bleek uit be- proeving. Dit komt neer op een initiële indrukking van 5 mm van het 10 mm dikke JS1-profiel. Deze indrukking verdisconteert daarmee de uitvoeringstoleranties voor be- tonreparatie (1,0 mm), staalplaat (0,25 mm) en de relaxatie van het systeem. Onder een van de staalplaten zijn twee vijzels geplaatst (foto 3a), waarmee het lokaal belasten van de fixatie door het Gina- profiel is gesimuleerd. De vijzelbelasting (100 kN/m) laat de staalplaat vervormen en simuleert daarmee het ontspannen van het JS1-rubber en de verschilvervorming in de voeg tussen de platen die wordt afgedicht door de conus- rubbers. Om dit effect te minimaliseren is uitgegaan van een redelijk stijve plaat (t = 20 mm). De optredende ontspanning van het rubberprofiel is dan kleiner dan 2,4 mm. Doorontwikkeling op basis van test? Het concept is een aantal maal aangepast en doorontwikkeld, aangezien het concept in de proefopstelling niet direct waterdicht bleek (foto 4). Met name de interactie tussen de Om de fixatie te kunnen testen op waterdichtheid is een water- dichtheidsproef opgezet met stelconplaten, onder meer gebruikmakend van vijzels 4 Testopstelling met waterlekkage 5 Ontwikkeling conusrubber van concept (links) naar definitief (rechts) CEMENT 1 2021 ?33 6 7 flens van het Omega-profiel, het conusrub- ber en het JS1-rubber onder de platen bleek een spelbreker. Dit heeft geresulteerd in een gemodificeerd conusrubber met een geprofi - leerd oppervlak (foto 5). Met dit conusrubber is uiteindelijk de gevraagde waterdichtheid aangetoond bij gedeeltelijke ntspanning door de belasting uit het Gina- profiel. FEM-berekening? De stalen fixaties zijn naast de uitvoerige beproeving, uitgerekend met een FEM-model (fig. 6). Hierbij is een belasting uit het Gina-profiel gehanteerd van 100 kN/m. Deze belasting volgde uit de rekenkundige analyses die zijn uitgevoerd in Plaxis en Aba - qus. In het model is, gebruikmakend van niet-lineaire veren, het samenstelsel van staalplaat, knevels, rubber profielen (JS1- rubber en de flens van het Omega-profiel) en de afspankracht uit de Omega-ankers gemodelleerd. Met behulp van dit model zijn de capaciteit van de staalplaat en de Omega- ankers gecontroleerd en tevens de benodigde blijvende indrukking van het JS1-rubber onder de staalplaat, na relaxatie en inclusief een belasting vanuit het Gina-profiel. Voor elke voeg zijn de staalplaten uitge- werkt, op basis van informatie die beschik - baar was uit 3D-pointclouds, inspecties en inmetingen, met behulp van Autodesk In - ventor in een 3D-model. Uit dit model zijn vervolgens legplannen, werkplaatstekenin - gen en montageplannen gegenereerd (fig. 7). Montageplan? Met name het montageplan was een belangrijk aspect in de overdracht van ontwerp naar werkvoorbereiding en uit- voering. Het plan beschrijft stap voor stap hoe en in welke volgorde de stalen platen, rubber afdichtingen, aandrukstrippen en knevels moeten worden aangebracht en met welke momenten de Omega-ankers moeten worden afgespannen. Daarbij hoort een afspanproto- col. Hierin staat onder meer met hoeveel klemkracht het Omega-profiel moet worden gemonteerd om zo waterdichtheid te waar- borgen. In verband met relaxatie van het rub- ber worden de ankers na 21 dagen nagespan - nen en is het Gina-profiel opnieuw gefixeerd en het Omega-profiel waterdicht afgemon - teerd. Wat rest is dan een in situ afperstest, waarbij de voeg met water wordt gevuld en op druk wordt gezet om zo de waterdichtheid van het systeem te controleren. Besloten is een nieuwe brandwerende voeg afdekking te ontwerpen op basis van numerieke analyses en dat ontwerp te toetsen met een brandproef 6 Modellering t.b.v. FEM-model 7 Voorbeeld uitwerking stalen fixatieplaat 34? CEMENT 1 2021 8 Brandwerendheid In het kader van het herstel van de zinkvoe- gen is ook gekeken naar de brandwerend - heid van de voegen. Hierbij ging het er met name om, om het te hoog oplopen van de temperaturen van het rubber Omega-profiel bij brand te voorkomen. De voegen waren oorspronkelijk afge- dekt met zogenoemde asbesthoudende Nobranda-platen en een laag steenwol. Hal - verwege de jaren 90 zijn deze vervangen door Promatect-H-platen. Bij een verhitting met een 90 minuten durende ISO-834 brand, zoals ook gehanteerd is in het ontwerp van de metro(boortunnel van RandstadRail, toonden thermodynami - sche analyses aan dat de temperatuur in het rubber te hoog zou oplopen bij deze bestaan - de beplating. Daarom is besloten een nieuwe voegafdekking te ontwerpen op basis van nu - merieke analyses en dat ontwerp te toetsen met een brandproef. De randvoorwaarde was dat het Omega-profiel geen hogere tem - peratuur dan 100 °C mocht bereiken. Berekening? Er is in eerste instantie uitge- gaan van een beplating met 25 mm Proma - tect-T, 25 mm Promasil, beide over de volle breedte van de inkassing. En daarnaast 40 mm Promasil met beperkte breedte ter plaatse van het Omega-profiel. Deze opbouw is gekozen omdat Promatect-T-platen beter geschikt zijn onder vochtige omstandigheden en Promasil om het totaal gewicht van de beplating te beperken. Een analyse met het softwarepakket COMSOL voorspelde bij deze plaatopbouw een temperatuur van 100 °C ter plaatse van het Omega-profiel. Brandproeven? Een eerste brandproef is uitgevoerd op 12 februari 2019 bij Efectis (in de kleine oven) op een proefstuk van 1800 x 1800 x 650 mm met een betonsterkteklasse van C25/30. In dit proefstuk zijn de voeg (10 cm), de nieuwe permanente Gina-fixatie, het Omega-profiel en de brandwerende be- plating op ware schaal nagebouwd. Het resul - taat van de brandproef was dat de maximum temperatuur in het Omega-profiel 70 °C be- droeg en dat deze zich manifesteerde na circa 110 minuten, dus 20 minuten na het stoppen van de brand. Op zich een goed resultaat, ech - ter de temperaturen waren, ook gezien de voorspellingen, aan de lage kant. Aangezien alle 33 voegen een nieuwe beplating krijgen, was het vanuit meerdere oogpunten (materi - aalverbruik, gewicht en hanteerbaarheid) aan- trekkelijk om het ontwerp te optimaliseren. MONITORING Het implementeren van het monitoringsysteem, bestaande uit verplaatsingsmeters die met behulp van infrarood de ver- plaatsing van de Gina-profielen monitoren, voegbreedtemeters, ankers met ingebouwde rekstro- ken die de belastingen uit de stalen fixatieplaten registreren en manometers die eventuele waterdruk achter de Omega- profielen registeren, stelt de RET in staat de zinkvoegen op afstand te monitoren en moge- lijk afwijkend gedrag tijdig te onderkennen. Bij afwijkend gedrag kan de RET dan speci- fiek en lokaal inspecteren en tijdig maatregelen nemen om eventuele vervolgschade te voorkomen. 8 Proefstuk met ingebouwde Gina-fixatie, Omega-profiel en thermokoppels CEMENT 1 2021 ?35 9 10a 10b Optimalisatie? Het geoptimaliseerde ont- werp bestond uit een sandwich van 25 mm dikke beplating van Promatect-T en 25 mm Promasil (fig. 9) en een afdichting van de naden met het beton via promaseal (op- schuimende) strips. De plaat van 40 mm kon geheel vervallen. Ook dit ontwerp is getest in een brandproef. De maximum temperatuu