72 Uniek gekromde vormen in prefab beton 1 Aanbruggen voor 'De Groene Verbinding' omgezet van in het werk gestort naar prefab beton Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013 73 Rotterdam - Charlois Charloisse Lagedijk Koedood-zone Carnisselande/Portland Landschapspark Buytenland in Albrandswaard (in ontwikkeling) Betuweroute A15 Begraafplaats 'Oud Charlois' De Groene Verbinding is de nieuwe ontsluitingsroute voor recreatief fiets- en voetverkeer van het centrum van Rotterdam naar het toekomstige landschapspark Buytenland. Dit park bestaat uit 600 hectare natuur- en recreatiegebied en ligt in de gemeente Albrandswaard, grotendeels in de polders van Rhoon, ten westen van de Vinex-locatie Carnisselande/Port- land (fig. 2). Het wordt aangelegd als natuurcompensatie voor de realisatie van Maasvlakte 2. De Groene Verbinding kruist onder meer de Betuweroute, en de A15 die momenteel wordt verbreed. Inpassing De Groene Verbinding is verbonden met het bestaande fiets- netwerk. Zo sluit de noordzijde aan op de Charloisse Lagedijk. Dit gebeurt via een hellingbaan (helling 1:30), gelegen in de voet van de secundaire waterkering ten westen van begraaf- plaats 'Oud Charlois'. Aan de zuidzijde wordt via een meer landschappelijk meanderende route door het park boven op de zanddepots aangesloten op het recreatieve netwerk in de Koedood-zone en verder. Het project bestaat uit een noordelijke aanbrug van ruim 300 m en een netkous van in totaal 190 m. Deze laatste sluit aan op de grondwal ten zuiden van de A15. De aanbrug is opgebouwd uit een grondconstructie van 55 m, een gesloten doosconstructie van 120 m en een viaductconstructie van 120 m (as 8-16). De hoofdoverspanning van de netkous bedraagt ruim 140 m. De breedte van de constructie is 7,5 m. Vooral het laatste veld van de viaductconstructie, as 14-16, heeft in het ontwerp de nodige aandacht gekregen. Dit in verband met de specifieke geometrie, de aansluiting met de netkous en het uitkragende bordes met aansluiting trap richting de Driemans- steeweg. Tevens is de krachtsafdracht afwijkend ten opzichte van de overige delen van de viaductconstructie. Constructief ontwerp betonnen aanbrug De laatste 130 m van de betonnen aanbrug, gezien vanaf de noordkant, bestaat uit een betonnen viaductconstructie. Dit moet een slanke constructie worden die oogt als één door - gaande ligger op slanke kolommen. Gekozen is voor een viaductconstructie, opgebouwd uit in totaal zeven steunpunten met daartussen dekken die zijn opgelegd via tandopleggingen. Toepassing van kolomtafels reduceert de overspanning, waar - De Groene Verbinding is een recreatieve fiets- voetgangersverbinding tussen Rotterdam en Albrandswaard. In het ontwerp is ervoor gekozen de complexe dekconstructie van de aanbrug, ter plaatse van de aansluiting met de stalen hoofdoverspanning, in het werk te storten. Ten tijde van de uitvoering is op voorstel van de aannemer besloten dit deel in prefab beton uit te voeren. Verrassend, want dit lijkt in eerste instantie niet erg voor de hand liggend. ir. Alex gellweiler, ing. Mustapha Attahiri MsEng Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam 1 De Groene Verbinding in aanbouw, september 2013 2 Overzicht en inpassing Groene Verbinding Stakeholders Het project de Groene Verbinding kenmerkt zich door een groot aantal stakeholders. ProRail was bepalend voor de hoogteligging van de spoorkruising met de Betuweroute (NAP +9,0 m). Rijkswa- terstaat was bepalend voor de kolomposities van de hoofdover - spanning en inpassing van het kunstwerk in de architectuurop - gave voor de A15. Hieruit kwam naar voren dat de gehele breedte van het wegtracé kolomvrij moest zijn met uitzondering van een punt bij de pleisterplaats van het benzinestation aan de zuidkant van de A15. Dit om de uitvoeringsvrijheden in het contract met A-lanes (opdrachtnemer A15) niet te beperken. Ook de ONMIJ, een samenwerkingsverband waarin onder andere de gemeente Albrandswaard is vertegenwoordigd, is bij het project betrokken. ONMIJ heeft het 11 m hoge geluidsscherm met grondwal aan de zuidzijde van de A15 gerealiseerd. Voorts is er waterschap Hollandse Delta die de Oude Pendrechtsedijk, een secundaire waterkering, beheert waarmee de betonnen aanbrug aan de noordzijde kruist. 2 Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013 74 spoorlijn Betuweroute Driemanssteeweg 18000 18000 18000 Oude Pendrechtsebeek begraafplaats 'Oud Charlois' netkous Rijksweg A15 15700 54000 (3x18000) R60000 5900 16 15 17 14 13 12 11 10 9 8 A L2 L1 7480 3740 3740 R2480 R1280 800 934 1416 931 459 3249 491 821 R46870 R156255 1:50 3 4 15 16 L1 L2 14 L1 L2 R = 8 A A R = 60 000 7480 3740 3740 2740 2000 2740 bordes ophanging trap onderzijde dek opleggingen aansluiting stalen netkous 500 300 inkassing dek t.b.v. tandoplegging: 4700x450 mm 5 3 Betonnen aanbrug ? viaductconstructie (as 8-16) ? bovenaanzicht 4 Dwarsdoorsnede in situ variant dek as 14-16 5 Bovenaanzicht dek as 14-16 zwaartepunt van het betonnen dek komt daardoor 'naar buiten' te liggen (fig. 5). Om deze krachtwerking 'te corrigeren', zijn de kolommen van as 14 (500 mm) en as 15 (300 mm) uit het midden van de constructie 'naar buiten' geplaatst. Het dek as 14-16 is bij as 14 vrij op de kolomtafel gelegd. Bij as 15 is het dek momentvast verbonden met de kolom (geen kolomtafel) om de krachten op de uitkraging van 5,9 m vanuit as 15 op te kunnen nemen (fig. 6). Bij as 16 wordt, via een bordes, de aansluiting met de stalen trap gerealiseerd. De stalen trap wordt tevens onder aan het dek, halverwege as 14 en 15, opgehangen. Uitwerking in prefab beton De vorm van de constructie en de detaillering van het dek as 14-16 is zo specifiek dat een oplossing voor het ter plaatse door het dek extra slank kan worden uitgevoerd. De kolomta- fels zijn gefundeerd op kolommen en poeren, onderheid met vier of zes vibropalen per poer. De afstand tussen de kolommen bedraagt circa 18 m (fig. 3). Het dek is ontworpen als een ter plaatse gestorte betoncon- structie van maximaal 800 mm dik. Om de beleving van slank- heid nog verder door te voeren, is in dwarsdoorsnede de dikte van het dek naar de randen toe gereduceerd. Hiervoor zijn vier kromtestralen gebruikt (fig. 4), om op deze manier de krom- ming door te kunnen zetten in de leuning. Het deel tussen as 14 en de aansluiting met de netkous op as 16 is gekromd. De lengte van dit deel bedraagt circa 22 m. Het Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013 75 14 15 16 1:30 horizontale bochtstraal R = 60 000 18 200 800 5900 2301 2301 15 899 5575 325 1034 R = 8 6 A L2 L1 2 prefab schalen beton in hetwerk gestort 3740 3740 2350 70725167 7480 924 1416 931 459 491 821 200 3730 20 200 85210240 86 7 6 Langsdoorsnede dek as 14-16 in situ 7 Schaal in prefab variant as 14-16 Overwegingen tussen in het werk gestort en prefab De variant prefab is met de variant in situ vergeleken. Bij deze afweging speelden een aantal overwegingen, te weten: uitvoe- ring en uitvoerbaarheid, planning en kosten. Uitvoering en uitvoerbaarheid ? De bouwplaats is voldoende ruim en goed toegankelijk. Ook zijn er geen beperkingen in de zin van volledige afsluitingen van wegen, geluidshinder en trillingen. Daarom zou een in het werk gestort dek goed mogelijk zijn. ? De slappe bodem in combinatie met hoge belastingen en het werken op grote hoogte spreken tegen de in situ variant. ? De grote afmetingen van het dek (in rechtstand ongeveer 7,5 m ?22 m) en het hoge gewicht (ongeveer 330 ton) spreken juist weer voor een in situ dek. In de prefab-betonvariant zijn de bovenstaande beperkingen opgelost door het toepassen van de genoemde splitsing van het dek in twee schalen. Bovendien is ook het bordes geprefabri- ceerd. Hierdoor blijven het gewicht en afmetingen zodanig dat transport en inhijsen mogelijk is. storten van beton voor de hand liggend was. In het ontwerp is hier dan ook voor gekozen. Aanvankelijk wilde de betonleve- rancier de dekken en kolomtafels as 8-14 in prefab beton uitvoeren, zonder het dek as 14-16. Op uitdrukkelijk verzoek van de onderaannemer is gezocht naar oplossingen om ook dit dek in prefab beton te kunnen uitvoeren. Naast economische mogelijkheden voor prefab zijn er ook beperkingen waar reke- ning mee moet worden gehouden zoals transport en element- gewichten. Dit laatste met betrekking tot de hijscapaciteit in de fabriek, tasveld en op locatie. In de variant met prefab beton is ervoor gekozen om de dekele- menten over de as van het viaduct in tweeën te delen en met een 'natte knoop' in het werk aan elkaar te verbinden. Dit om de afmetingen van de elementen te beperken. Aangezien voor de dekken as 12-14 mallen met binnen- en buitenstralen nodig waren, konden deze mallendelen ook worden gebruikt voor het dek as 14-16. Echter, vanwege de hijscapaciteit in de fabriek is besloten zijn elementgewichten van beide delen van as 14-16 gereduceerd door ze uit te voeren als schalen (fig. 7). Deze schalen hebben een minimale dikte van 200 mm. De verschil- lende krommingen en clothoïden (specifieke krommen) zijn gemaakt door het toepassen van kleine rechte stukken bekis- ting. Afgestemd is dat de krommingen van de dwarsdoorsnede (R = 1280 m tot 156 255 m) worden gemaakt door rechte stukken van maximaal 100 mm en de clothoïde in het horizon- taal alignement (R = 60 000 m) door rechte stukken van maxi- maal 1000 mm. Ten behoeve van de stijfheid zijn verstijvingsribben in dwars- richting toegepast en zijn de schalen uitgevoerd met extra wapening voor de transport-, montage- en bouwfase (fig. 8). Na plaatsen van deze schalen worden ze ter plaatse volgestort met beton. Het prefab bordes aan de zijkant wordt tijdens het volstorten aan het dek bevestigd. Hiervoor is lokaal het prefab dekelement aangepast. Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013 76 234 5 6 1 verstijving met hijsvoorziening tijdelijke ondersteuning sparing t.b.v. kolom 21 675 325 550 3850 4000 4000 4000 4125 450 450 250 20 275 700 21 225 2100 18 200 5900 14 15 16 8 9 8 Langsdoorsnede dek as 14-16 prefab variant 9 Aansluiting van de netkous op het dek 10 Visualisatie dek as 14-16 met aansluiting trap ontstane bouwwijze niet maatgevend is voor de snedekrach- ten in het dek. Extra verstijvingsribben in prefab dragen bij aan de sterkte en lichtere ondersteuning. ? De bekisting van beide varianten is niet gelijk. In prefab wordt met enkele aanpassingen gebruikgemaakt van malde- len van de dekken as 12-14. Indien dek as 14-16 in situ wordt gestort, zou daarvoor een extra nieuwe mal voor het geheel moeten worden gemaakt. ? De kosten van transport van de prefab onderdelen zijn hoog. ? De prefab-betonvariant vraagt extra engineering en detail- lering in de transport-, montage- en bouwfasen en in de eindfase. ? Voor het hijsen en transport van de prefab onderdelen, de bouwfasen, de koppeling van de prefab onderdelen en de lokale ondersteuning ter plaatse van de verstijvingsribben, zijn extra wapening en dure koppelingen nodig. Keuze prefab versus in situ Uit bovenstaande blijkt dat niet altijd vanwege tijdsdruk, slechte toegankelijkheid uitvoeringslocatie en beperkt bouwter - rein voor een variant in prefab wordt gekozen. De redenen om voor de prefab beton dan wel de in situ variant te kiezen voor de viaductconstructie van De Groene Verbin- ding, zijn voor de ontwerpende partij anders dan voor de aannemer. Voor de aannemer wordt de keuze vooral gedomi- neerd door het beschikbare materieel, capaciteit van de fabriek en eigen (ontwerp)keuzen. Voor de ontwerpende partij wordt de keuze meer bepaald door (de constructieve haalbaarheid van) het ontwerp. Uit de vergelijking van de twee varianten blijkt dat ze beide constructief haalbaar zijn. De voorkeur van de aannemer voor een prefab variant heeft uiteindelijk de door - slag gegeven. Planning De bouwtijd bedraagt ongeveer twee jaar, van april 2012 t.m. april 2014. Dit zou ruim voldoende moeten zijn om de aanbrug in situ te realiseren. Ook vanuit de opdrachtgever is er géén specifieke eis gesteld om snel te bouwen. Wel is het zo dat het gedeelte tussen as 14-16 begin augustus 2013 gereed moest zijn in verband met het inrijden van de netkous en de bevestiging ervan aan het betonnen dek ter plaatse van as 16. Kosten Tussen de prefab variant en de in situ variant bestaat een verschil in kosten: ? De ondersteuningsconstructie van de prefab variant kan lichter en dus goedkoper worden uitgevoerd, indien de Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013 77 10 scheluwe bovenzijde van het dek maakt de overgang van het bordes naar het dek extra complex. Hoewel in het ontwerp een in het werk gestorte variant het uitgangspunt was, is ook het bordes volledig geprefabriceerd. De aansluiting van het bordes met het dek vindt plaats door middel van uitstekende wapening die wordt doorgezet in de in situ laag van het dek. De trap is zoals gezegd tevens opgehangen aan de onderzijde van het dek. Deze ophanging wordt gerealiseerd met Willemsankers Ø24 mm die volledig vrij moeten kunnen bewegen. De locatie van deze sparingen en de eventuele aanpassing van de wapening is meegenomen in de prefab-betonschalen. Tot slot De uitvoerbaarheid van de prefab-betononderdelen is tegenge- vallen, mede vanwege de geometrie, complexe details en hoeveelheid wapening. De financiële haalbaarheid is hierdoor onder druk komen te staan. Probleemloze uitvoering van de in situ variant was echter ook allerminst zeker. ? Detailleringen Van enkele specifieke aspecten van dek as 14-16 wordt hieron- der toegelicht hoe dit in de prefab variant is meegenomen. Tandoplegging Achter de tandoplegging moet vanwege de grote dwars- en ophangkrachten veel wapening worden toegepast. De wape- ning ligt in vele lagen en dicht op elkaar waardoor een goede uitvoering en samenstelling van beton een vereiste is. In de prefab variant is vanwege de grote hoeveelheid wapening en de oplegging op de kolomtafel dit deel van het dek over de volle- dige hoogte geprefabriceerd. Op deze manier kon een goede uitvoering van de wapeningskorf en een goede betonkwaliteit worden gegarandeerd. Aansluiting netkous De aansluiting van de netkous op het dek gebeurt met twee opleggingen die zijn meegestort in de prefab-betonconstructie. Hiervoor zijn doorvoerbuizen voor de verankering opgenomen in het dek. Voor deze voorzieningen is meer constructiehoogte nodig dan beschikbaar is in de standaarddwarsdoorsnede. De architect heeft hiervoor een oplossing aangedragen door ter plaatse van de twee bevestigingspunten het dek aan de onder- zijde lokaal te verdikken en deze verdikking over een bepaalde lengte 'weg te laten zinken' in het dek (foto 9). De functie van de opleggingen is het opnemen van belastingen en verschilverplaatsingen in zowel langs- als dwarsrichting. Deze opleggingen worden spanningsvrij gemonteerd en nemen zowel trek- als drukkrachten op ten gevolge van variabele belastingen uit de netkous. Aansluiting en ophanging trap De aansluiting van de stalen trap op het dek vindt plaats door middel van een bordes dat aan de zijkant van het dek wordt gehangen (fig. 10). De gekromde vorm van dit bordes en de ? ProJEctgEgE vEns project De Groene Verbinding opdrachtgever Stadsregio Rotterdam architect Marc Verheijen aannemer Van der Horst Holding directievoering Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam engineering Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam engineering prefab beton Ingenieursbureau LukassenBrokking onderaannemer beton Van der Made onderaannemer prefab beton Romein Beton aanneemsom ? 9 211 000,- bouwtijd april 2012 ? april 2014 (oplevering 1 mei 2014) impressie Groene Verbinding www.youtube.com/ watch?v=VKmJHmC201k Uniek gekromde vormen in prefab beton 6 2013