Op alle vlakken een kunstwerk Ontwerp complexe vorm spooronderdoorgang Goes deels geautomatiseerd 1 De nieuwe spooronderdoorgang heeft een hoog afwerkingsniveau, foto: Wagemaker 1 18? CEMENT 5 20 22 Tussen 1863 en 1873 werd de Zeeuwse Lijn aangelegd, een spoorlijn tussen Roosendaal en Vlissingen die Goes passeert. De stad en het station waren verbonden door de Frans den Hollanderlaan, de overweg aan de Van Hertumweg verbond Goes met het achterland (fig. 2). Sinds die tijd is er veel veranderd: Goes groeide, de spoorwegovergang in de van Hertumweg was de belangrijkste ver- binding tussen het centrum en de wijken ten zuiden van het spoor, het verkeer werd steeds drukker en het treinverkeer nam toe. Het verkeer in de binnenstad ondervond ge- regeld hinder van de gesloten spoorbomen. Bovendien vormt een spoorwegovergang altijd een risico voor de verkeersveiligheid. Om de verkeersdoorstroming en de verkeersveiligheid te verbeteren, is een spooronderdoorgang aangelegd: de Terwelle- gang. De onderdoorgang bestaat uit een ver- keersweg met twee rijbanen en een fiets- en voetpad. Daarnaast werd ook het Terwelle- plein, het plein bij het station, opgewaar- deerd. De spooronderdoorgang sluit aan de Zuidzijde met een nieuwe weg en een ovale rotonde aan op de bestaande rotonde Poel- plein, en aan de noordzijde op de bestaande weg met een nieuwe rotonde, het Kompas- plein. Ook de fiets- en voetpaden werden aangesloten op de nieuwe rotondes, waar- door de routing vanuit de onderdoorgang veel logischer is. Voor het slagen van het project was een strakke planning essentieel. Een grote uitdaging die om een intensieve samenwer- king vroeg, waarbij veel uitgangspunten voor het ontwerp in korte tijd werden be- sproken en vastgelegd. Het contract van PROJECTGEGEVENS project Onderdoorgang Van Hertum te Goesopdrachtgever ProRail architect Studio SK, ontwerpbureau van Movares constructeur Wagemaker (voorontwerp, definitief ontwerp en uitvoeringsontwerp) hoofdaannemer Gebroeders De Koning Papendrecht inrijden spoordekken Mammoet leverancier prefab palen Haitsma Sinds april 2020 rijdt het verkeer in Goes onder het spoor door. De spooronderdoorgang, onder een trogbrug en een plaatbrug door, is door zijn hoogwaardige bouwkundige afwerking een echte blikvanger. Bij de indeling in moten en de keuze voor de fundering is nadrukkelijk rekening gehouden met onder meer de gronddrukken. Om faalkosten en de engineeringsuren te beperken is een automatiseringsslag ingebracht. De gebogen vorm van het ontwerp en het verticale alignement leidden tot een grote hoeveelheid variabelen en complexiteit in het gegenereerde script, wat de digitale modellering extra uitdagend maakte. Toch is deze onderdoorgang zeer snel opgeleverd: amper een jaar na de start van het ontwerp werden de spoordekken ingereden. CEMENT 5 2022 ?19 ProRail omvatte namelijk een einddatum en vastgelegde buitendienststellingen (TVP's), die een-op-een in de planning moesten terugkomen. Vormgeving en uitgangspunten Naast de ontwerpvoorschriften van ProRail (OVS) en de projectspecifieke documenten en contractstukken, is een beeldkwaliteits- plan voor de hele stationsomgeving gemaakt en heeft de architect een vormgevingsdocu- ment voor de onderdoorgang opgesteld dat bindend was binnen dit contract. Hierbij is goed nagedacht over de gewenste uitstra-ling: het ontwerp heeft een hoogwaardig bouwkundig afwerkingsniveau, door de architect omschreven als ambitieniveau 'Plus'. Verschillende soorten wandbekleding, wandafwerking en leuningen sluiten goed op elkaar aan (foto 1 en 3). De wanden van zowel de binnenbocht als de buitenbocht van de onderdoorgang zijn voorzien van kunst, die speciaal hiervoor is ontworpen door de in Goes woonachtige kunstenaar George Schade (foto 4). Het project kende naast het vormge- vingsdocument ook de gebruikelijke functio- nele uitgangspunten en randvoorwaarden. 2 Overzicht betonwerk ING. MARCEL SOMERS PMSE RC Projectleider / ConstructeurWagemaker auteur 2 20? CEMENT 5 20 22 Voor het fiets- en voetpad en de verkeers- weg is een profiel van vrije ruimte voorge- schreven. De doorrijhoogte van de rijweg bedraagt minimaal 4,6 m en van het fiets- pad 2,7 m.De gewenste wegbouwkundige inde- ling is contractueel voorgeschreven. De alig- nementen van het referentieontwerp zijn opgesteld door de gemeente Goes en zijn gebaseerd op de ASVV 2004. De aanpak van de ruwbouw was anders dan normaal. Er is uiteraard gestart met de weg- bouwkundige alignementen en doorrijhoog- ten, maar voor het betonwerk is daarna ge- werkt van fijn naar grof in plaats van van grof naar fijn. Het constructieve betonwerk, feitelijk nauwelijks zichtbaar, werd achter en onder de hoogstaande bouwkundige af- werking gemaakt. Dit kostte extra tijd en geld, maar het resultaat is bijzonder. 3 Verschillende soorten wandbekleding, wandafwerking en leuningen sluiten goed op elkaar aan, foto: Wagemaker 4 De wanden zijn voorzien van kunst, die speciaal hiervoor is ontworpen door de in Goes woonachtige kunstenaar George Schade, foto: Wagemaker De circa 250 m lange onder- doorgang met spoorkruisingen bestaat uit een trogbrug en een plaatbrug 3 4 CEMENT 5 2022 ?21 Constructief ontwerp De circa 250 m lange onderdoorgang kruist drie sporen, verdeeld over twee betonnen dekconstructies. Conform het referentieont- werp van ProRail ligt één spoor in een trog- brug, de andere twee sporen liggen op een plaatbrug. Naast het dubbelspoorsdek is een fietsbrug gerealiseerd. De hele onderdoor- gang is opgedeelde in twaalf moten: twee gesloten spoormoten, een gesloten moot onder de fietsbrug en negen open moten.Bij een onderdoorgang is het funde- ringsontwerp een belangrijk onderdeel van het constructief ontwerp van de gehele con- structie. Soms is het funderingsontwerp zelfs dominant en dwingend voor het con- structief ontwerp, zoals hier het geval was. Toeritten? Voor de toeritten was de onder- grond te grillig en niet geschikt om te funde- ren op staal. Daarbij moest de constructie tegen opdrijven worden beschermd. Daar- om is voor de toeritten gekozen voor een fundering op prefab voorgespannen beton- nen palen van 290 x 290 mm². De relatief kleine paaldoorsnede maakt een mootlengte van circa 20 m mogelijk. Hoe stijver de paal en hoe meer moment deze naar zich toe trekt. Een relatief slappe paal kan de vervor- ming als gevolg van jaarlijkse temperatuurs- wisselingen het beste volgen. Er zijn geen geboorde palen toegepast want slanke, geboorde palen kunnen onvol- doende worden gewapend om krachten op te nemen. Bij geboorde palen is dus een grotere diameter noodzakelijk, waardoor ze meer kracht naar zich toe trekken. Dit bleek geen oplossing. De afmetingen van de moten in lengte- richting zijn zo gekozen dat een fundering met palen van 290 x 290 mm² mogelijk was. Ook in de dwarsrichting dienden de vervor- mingen te worden beperkt. Hiervoor is de gronddruk links en rechts van elke open moot zoveel mogelijk gelijk gehouden. Met andere woorden, de moten zijn zo rechthoe- kig mogelijk gemaakt. Met de resterende kleine gronddrukverschillen is in de bereke- ning rekening gehouden. Spoorkruisende moten? Er is gekozen voor twee spoormoten: één moot met het dubbel- spoors dek (moot 7) en één moot met de trogbrug en trappenhuis (moot 8). Om één spoormoot te realiseren zou een te groot vloerveld ontstaan om te voldoen aan de strenge verplaatsingseisen van de OVS. Daarnaast kunnen de palen vervormingen 5 5 Rekenmodel: 3D-model gesloten moot met trogbrug en trappenhuis DATA EN GEREALISEERDE PLANNING: ? Aanbesteding: februari 2018 ? Aanbrengen palen open toeritten en damwandkuip: september - november 2018 ? TVP-02 aanbrengen palen en damwanden spoorzone: 8 - 10 maart 2019 ? TVP-03 inrijden dekconstruc- ties: 12 - 14 april 2019 ? Bouw toeritten en afbouw: december 2018 - februari 2020 ? TVP-04 Saneren overweg: 25 - 27 april 2020 22? CEMENT 5 20 22 6 Voor deze onderdoorgang is rekening gehouden met zout/brak water 6 Beddingdruk in bovenaanzicht, niet-lineaire situatie met eigen gewicht en rustende belasting. Er is een zeer klein paars gebied als gevolg van dergelijk lange velden (circa 40 x 40 mm²) niet volgen. De dilatatie ten noorden van de trog (tussen moten 8 en 9) steekt nagenoeg haaks over de rijbaan naar de oostelijke wand. De dilatatie tussen de trogbrug en het dubbel - spoorsdek (tussen moten 7 en 8) loopt paral- lel met de trogbrug (fig. 2). Hierdoor ontstaat ter plaatse van de spoormoten een ongelijke gronddruk, vooral bij de spoormoot met de trogbrug. De oostelijke wand is immers veel langer dan de westelijke wand. Bovendien is er in de oostelijke wand een trappenhuis voorzien. De moot zou hierdoor willen ver- plaatsen en verdraaien. De spoormoten zitten echter opgesloten in de spoorbaan waarbij de dekconstructies fungeren als stempels. Ook het trappenhuis verhindert de verplaatsing en verdraaiing. In vergelijking met de open moten maakt dit de spoormoten dus beter geschikt om het verschil in gronddruk op te nemen. De verschilgronddruk kan niet worden opgevangen in de open moten; de grond - druk zou dan via nokken in de vloeren moe- ten worden overgebracht naar de naastgele- gen moten. Vanuit de nok komt de belasting dan uiteindelijk toch terecht bij de spoor- moten, wat het probleem niet oplost. Er is daarom gekozen voor een oplossing bij de spoormoten. Vanwege de niet-haakse kruising tussen trein- en autoverkeer treedt er krachtswerking op in verschillende richtingen. Dit resulteert in een complexe vorm van de spoorkruisende moten. Deze vorm geeft een extra dimensie aan de krachtswerking. Door de grootte van de spoormoot volstaat alleen een gewichts- vloer in combinatie met een fundering op staal, zoals eerder vermeld zouden palen de vervormingen simpelweg niet kunnen volgen. Om de verschuiving en rotatie van de moot tegen te gaan, is naast het stempel - eff ect van het dek en de aanwezigheid van het trappenhuis ook de vloer in de dam- wandkassen gewapend, waardoor de dam- wanden worden gemobiliseerd. Een onder- waterbetonvloer is toegepast om voldoende neerwaartse kracht te leveren, zodat de moten niet k unnen opdrijven. In de moot waar zich ook een trap bevindt, is zelfs onder het fietspad extra beton als ballast toegevoegd. Uitwerking De uitwerking van het constructief ontwerp kende enkele uitdagende onderdelen. De gesloten moot ter plaatse van de trogbrug en het trappenhuis vroeg de meeste aan- dacht. Figuur 5 toont het 3D-rekenmodel. De krachtsverdeling is in SCIA-engineer bepaald. Er is een model gemaakt van zowel de bouw- als gebruiksfase. CEMENT 5 2022 ?23 Buispalen bouwfase? De voor de bouwfase benodigde stalen buispalen W(Ø530-13.1 mm) zijn in de definitieve constructie opgenomen. In de bouwfase is het dek op deze met beton gevulde buispalen geplaatst. Daarna zijn de vloer en wanden gemaakt. De palen zijn ge- heel of gedeeltelijk in de permanente con- structie opgenomen. Voor de gebruiksfase mag de stalen buis niet in rekening worden gebracht en is alleen de betonkern meegere- kend. Voor de bouwfase is de stalen buis van belang en niet de betonkern. Toetsing opdrijven? Voor de maatgevende situatie bij opdrijven is alleen rekening gehouden met het eigen gewicht van de contructie, de betonnen vulling onder het fiets- en voetpad en de waterdruk. Onder de constructieve vloer is horizontaal een ge- wichtsvloer van onderwaterbeton met een dikte van 1125 mm aangebracht. Deze ge- wichtsvloer is ingevoerd als belasting en niet als constructief element. De gewichtsvloer is constructief verbonden aan de constructieve vloer met behulp van ingelijmde stekken. Aan de noordzijde loopt de constructieve vloer van het open deel van moot 8 op. De gewichtsvloer ligt op één niveau waardoor een in dikte verlopende uitvullaag tussen de gewichtsvloer en constructieve vloer nodig is. De maximale dikte van de variabele uit- vullaag is circa 1150 mm. Uit toetsing bleek dat het eigen ge- wicht voldoende is om de moot niet te laten opdrijven. Het gewicht is echter niet gelijk- matig verdeeld, waardoor de moot met name ter plaatse van de rijbaan los wil komen van de bedding. Aanvullend is een berekening gemaakt waarbij rekening is gehouden met niet-lineaire eigenschappen voor de bed- ding. De bedding kan in dit model geen trek opnemen. De buispalen ter plaatse van het tussensteunpunt zijn voorzien van een niet- lineaire aansluitvoorwaarde. Conservatief is aangehouden dat deze palen niet in staat zijn om trek op te nemen. Vanwege buiging in de palen zijn de palen 'wel' gewapend. De overige palen zijn volledig constructief opge- nomen in de vloer. Deze palen zijn in staat om zowel trek als druk op te nemen. Wanneer de permanente belasting wordt bekeken, volgt de situatie in figuur 6. De bedding blijft, op een klein stukje na (paarse gebied), overal onder druk. Uit deze berekening mag worden geconcludeerd dat de bedding ten gevolge van de permanente belastingen vrijwel overal op druk blijft en dat aan het criterium opdrijven wordt vol- daan. Brak water? In het overgrote deel van Neder- land geldt dat er sprake is van zoet grondwater. Voor deze onderdoorgang is rekening ge- houden met zout/brak water. Via de website van de provincie Zeeland is meer informatie ingewonnen over de verdeling van het zoete en zoute grondwater in de provincie (zie o.a. https://kaarten.zeeland.nl/map/freshem#). Brak water geeft een grotere volumieke massa en dus een grotere opwaartse grond- Om faalkosten en de enginee- ringsuren te beperken is een automatiserings- slag ingebracht 7 7 Fragment script 24? CEMENT 5 20 22 waterbelasting, concreet een verzwaring van circa 2,5 %; bij de uitwerking is hier rekening mee gehouden.Volgens de Eurocode NEN-EN 1992-1-1 moet de scheurwijdte worden gereduceerd wanneer beton in aanraking komt met zout/brak water. Daarbij moet een hoogste grondwaterstand worden aangehouden, waardoor er een zwaardere scheurwijdte moet worden aangehouden voor de gehele buitenzijde van de onderdoorgang, te weten: w k,max = 0,1 mm (palen) en w k,max = 0,2 mm (vloer, wanden en onderzijde dek). Dat resul - teerde in een zwaardere paalkopwapening. Aanpak / digitalisering ontwerp Om de onderdoorgang in het drukke stati- onsgebied van Goes in te passen, volgt hier- uit een gebogen onderdoorgang met een bocht van circa 90 graden. In combinatie met het verticale alignement levert dit zoge- naamde 'dubbelgekromde' geometrie op. De vele variabelen maken het modelleren van dergelijke geometrie in Revit tijdrovend en foutgevoelig. Om te anticiperen op wijzigin- gen en faalkosten en de engineeringsuren te beperken is een automatiseringsslag inge- bracht. In Revit is door middel van Dynamo (visual programming plugin) een aantal scripts geautomatiseerd (fig. 7). De geome- trie van de onderdoorgang is in een para- metrisch doorsnedeprofiel vastgelegd, dat door de parameters aan te passen kan ver- anderen in de verschillende benodigde ver- schijningsvormen. Door dit profiel te koppe- len aan de rekenkracht van de computer is het op iedere willekeurige positie van de wegas mogelijk een correct dwarsprofiel te generen. Dit houdt dan rekening met alle verschillende randvoorwaarden (onder an- dere ashoogte, bochtverbreding, verkanting, maaiveldligging, bochtverbreding, ashoogte fietspad, etc.). Met deze profielen zijn de ob- jecten, zoals vloeren en wanden, gegenereerd. Scripts gebruiken voor het modelleren van de constructie heeft ook een aantal be- perkingen. Het opstellen en beheren van de scripts kost tijd en vaardigheden. Bovendien was er gedurende de initiële ontwikkeltijd van de scripts nog geen model beschik- 8 Revit-model na uitvoeren script 8 CEMENT 5 2022 ?25 baar voor de constructeurs dat inzicht in de constructie gaf. Desondanks kon door de scripts in het project sneller de invloed van wijzigende ontwerpinput beoordeeld en ver- werkt worden in het model. Uitvoering Er was precies één jaar beschikbaar voor de engineering, het doorlopen van het VO, DO en UO, inclusief de uitvoering en het inrijden van de spoordekken. De spoordekken en de paalfundering van de toeritten hadden van- wege de planning de hoogste prioriteit. Voor de prefab-betonnen palen waren reeds mal- len gereserveerd in de fabriek. De betonnen dekconstructies zijn aan de zuidzijde op een voorbouwlocatie ge- bouwd. Dit is op traditionele wijze gedaan. De bekisting en vlechtwerkzaamheden zijn op een ondersteuningsconstructie op hoogte gemaakt. De dekken zijn niet voorgespan- nen, maar enkel gewapend met traditionele wapening. Hierdoor kon beter worden gean- ticipeerd op de krachtwerking in de ver- schillende fasen (inrijden versus eindfase). De opleggingen tijdens inrijden, bouwfase en definitieve situatie liggen immers op an- dere plaatsen. Een voorgespannen dek zou door de krommingsdrukken beperkingen ten aanzien van de locaties van de steun- punten in de verschillende fasen opleveren. Na het uitharden van het beton zijn de dekconstructies ingereden (foto 9, 10 en 11). De voorbereidende werkzaamheden zijn in een gezamenlijke sessie achter de com - puter verricht. De rekenmodellen voor zowel 9 11 10 9, 10, 11 Na het uitharden van het beton zijn de dekconstructies ingereden, foto 9 en 11: Gemeente Goes; foto 10: Gebr. De Koning 26? CEMENT 5 20 22 de wapeningsberekeningen als de SPMT's moesten qua aangehouden steunpunten, stijfheden en veerconstanten met elkaar overeenkomen. Een en ander is zorgvuldig afgestemd. De benodigde wapening voor het inrijden is vervolgens op tekening verwerkt. In TVP-03 zijn achtereenvolgens de trogbrug en het dubbelspoorsdek ingereden. Deze TVP bestond uit het opbreken van het spoor, het verwijderen van de grond, het aanbrengen van grondverbetering, het plaatsen van rijplaten, het inrijden van de dekken (tijdelijk opgelegd op stalen buispa- len), aanstortingen ter plaatse van de palen en het terugbouwen van het spoor. Ook de kunstwerken in de wanden zijn op traditionele wijze uitgevoerd. De kunstwerken zijn in de bekisting opgenomen (foto 12). Gedetailleerde planning en voorbereiding De uitwerking van het constructief ontwerp en de weg naar een realiseerbare oplossing was in dit project behoorlijk ingewikkeld en de vooraf vastgestelde TVP's waren zeer uit- dagend. Omdat tijd een beperkende factor was, was een gedetailleerde planning en voorbereiding nodig van alle betrokken disci - plines, van ontwerp tot uitvoering. Daarbij gold: wat vooraf was bedacht, moest buiten in de TVP worden gemaakt. De treinen moesten immers weer op tijd rijden. In Goes heeft deze aanpak zijn vruchten afgeworpen. De werkzaamheden zijn binnen de TVP's gerea - liseerd en het spoor is conform planning weer in dienst gegeven. Het heeft geleid tot een prachtig eindresultaat met een hoog bouwkundig afwerkniveau. VIDEO Op www. cementonline.nl staat een timelapse van de TVP (treinvrije periode). 12?Kunstwerken in de wanden opgenomen in de bekisting, foto: Gebr. De Koning 12 CEMENT 5 2022 ?27