Kennisplatform over betonconstructies

Complexe betonnen takkenstructuur over de A12

vrij 24 jan 2020

"Het was een complexe uitdaging", vertelt Harm Hulsbergen, 3D Engineer bij VeriCon over de betonnen randelementen van station Lansingerland - Zoetermeer. De 200 elementen met 'takkenstructuur' zijn ontworpen als blikvanger. Het was niet eenvoudig ze te laten voldoen aan alle eisen. "Met zelfontworpen tools en 3D-inzicht in de constructie en de wapening, zochten we met behulp van een efficiƫnt ingericht engineerings- en productieproces de constructieve grens op. Tekla Structures heeft hierbij een belangrijke rol gespeeld."

- Gesponsord artikel - 

Over de A12 ligt sinds kort station Lansingerland – Zoetermeer, ontworpen door Team V Architectuur en Arcadis Architecten. Het station is gesitueerd op een 190 m lang viaduct, dat loopt over de snelweg, de naastgelegen treinsporen en het fietspad. Blikvanger zijn de betonnen randelementen met een takkenstructuur. Het gaat in totaal om 200 elementen met verschillende formaten van maximaal 2,5 m breed en soms tot wel 8 m hoog. VeriCon – een innovatief ingenieursbureau dat economisch en efficiënt uitvoerbare constructieve projecten ontwerpt, tekent en berekent – heeft de engineering verzorgd van de 200 randelementen (foto 1). Daarnaast verzorgde VeriCon ook het hijs- en montageplan van de elementen voor in de fabriek en op de bouwplaats.

1. Randelementen in de fabriek

 “Het gebruik van de 3D BIM-software heeft ook bij dit project bijgedragen aan een juiste uitwerking”, zegt Hulsbergen. “Het waren complexe vormen die moesten worden overgenomen vanuit het ontwerp van de architect. Tekla Structures bood daarbij uitkomst. Ik meen me te herinneren dat we sinds 2006 werken met deze BIM-software onder andere voor het ontwerpen van technisch uitvoerbare betonconstructies en het modelleren van wapening in het 3D-model. Voor station Lansingerland – Zoetermeer was het een uitdaging om de elementen met dunne takken constructief te laten voldoen aan de strenge eisen. Er is daarom gekozen de randelementen uit te voeren met een vezelversterkt zeer-hogesterktebeton met thermisch verzinkte wapening. In verband met deze technische uitdagingen en de maakbaarheid hebben we vanaf het voortraject tot aan de oplevering nauw samengewerkt met de producent van de randelementen mbX-Concrete Valley.”

"Door te werken met geavanceerde software zijn we in staat om heldere, constructieve gegevens veel verder uit te werken"

Krachten berekenen

Vanwege de takkenstructuur moest rekening worden gehouden met de krachten die op elk van de takken worden uitgeoefend. Om deze krachten te berekenen werden vanuit Tekla Structures DWG-exports gemaakt die vervolgens in de rekensoftware SCIA Engineer werden geïmporteerd (fig. 2). In de rekensoftware kon de engineer direct starten met het invoeren van onder andere de belastingen en combinaties. “Door te werken met geavanceerde software zoals SCIA en Tekla Structures zijn we in staat om heldere, constructieve gegevens veel verder uit te werken. Op deze manier bereiken we een hoge mate van efficiëntie en maximale constructieve veiligheid”, aldus Hulsbergen.

2. Momenten in de elementen

Bestanden uitwisselen

Tijdens het project werd met verschillende partijen nauw samengewerkt. De nauwkeurige uitwerking, de uitwisseling aan de hand van 3D-modellen en de exportbestanden voor de mallenmaker en wapeningsleverancier hebben gezorgd dat alles juist is geproduceerd en gemonteerd. De informatie-uitwisseling met de mallenmaker en de wapeningsleverancier verliep in alle gevallen via een DWG-export vanuit Tekla Structures van de elementen, waarbij IFC-modellen gebruikt werden voor extra inzicht. De mallenmaker zette vervolgens de DWG-export van de vorm om naar een CNC-freesbestand, waarmee de machine voor het uitfrezen van de malbodem direct werd aangestuurd. Om alle takken te voorzien van een wapeningstaaf, rekening houdend met kruisingen, was er een wapeningsopbouw van drie lagen nodig. Deze konden door de wapeningsleverancier exact worden overgenomen uit een DWG-export vanuit Tekla Structures en worden samengevoegd tot één net, waarbij elke tak minimaal één thermisch verzinkte wapeningsstaaf in het midden heeft liggen.

Om vervolgens de randelementen aan te laten sluiten aan het dek werden de IFC-modellen aangeleverd bij de hoofdaannemer (Vobi) die de controle op hoofdmaatvoering en koppeling op het dek uitvoerde. Het stekkenplan werd wel aangeleverd in DWG-formaat. “Maar ook dat was goed in te laden in Tekla Structures”, vertelt Hulsbergen. “Zo konden we ook direct een clash-controle uitvoeren, waardoor tijdens de bouw alles goed op elkaar aansloot en we niet voor verrassingen kwamen te staan.”

Plaatsing randelementen

De laatste stap van het proces was het vervoeren en plaatsen van de randelementen. Hulsbergen: “De grootste uitdaging zat denk ik in het verzinnen van een manier om de elementen heel uit de kist te krijgen, te transporteren, te kantelen en te hijsen zonder dat deze beschadigd zouden raken. Aan de dunne structuur kan namelijk niet worden gehesen of op worden gesteund of gekanteld. Door het proces te simuleren in het Tekla Structures-model zijn we hierin geslaagd.”

Om dit mogelijk te maken is een kantelframe ontwikkeld (fig. 3). De ontwikkeling hiervan gebeurde in samenspraak met de betonleverancier en de aannemer. De elementen werden in horizontale positie op het kantelframe geplaatst en door middel van ingestorte ankers op de vlakke zijde van het element bevestigd aan het frame. Daarna werden de elementen ingeklemd in het frame en met behulp van een hijskraan werd het geheel rechtop gezet. Een lier zorgde ervoor dat dit in een gecontroleerde beweging gebeurde. Eenmaal rechtop werd er een speciaal hijsframe gemonteerd op de nokken van het element. Aangezien deze draaglijnen buiten het zwaartepunt lagen, had het hijsframe een contragewicht (ca. 800 kg), zodat het in de juiste positie gehesen kon worden en weer worden losgekoppeld uit het kantelframe.

3. Kantelframe

De randelementen werden bevestigd aan het brugdek door middel van de drie nokken die de verticale kracht overbrengen. Hiervoor werden ankers ingestort met stelplaten. De middelste nok werd aangestort en de andere zijn elastisch gevuld. Tussen de nokken werden twee hoeklijnen gemonteerd, waarmee de elementen op afstand gesteld kunnen worden en de horizontale kracht overgedragen kan worden. Aan de onderzijde van het dichte deel is bovendien een horizontale steun aangebracht die gesteld kan worden door middel van span-wartels die afsteunen naar de brugliggers.

Tot slot

Op 18 mei 2019 vond de opening van het station plaats. Het bijbehorende viaduct over de A12 is een in het oog springend bouwwerk geworden, mede dankzij de prefab-betonelementen met takkenstructuur die rondom het dek zijn geplaatst. “Ook voor dit project hebben we weer een oplossing gevonden door software en techniek te koppelen aan slimme procesoplossingen. Een eindresultaat om trots op te zijn“, sluit Hulsbergen zijn verhaal af.

Copyright 2020 Aeneas Media

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren