themaVakwerk in beton1201446themaDe nieuwe fly-over is gebouwd voor het treinverkeer vanuitNijmegen richting Den Bosch. De fly-over loopt over de Dieze,de Veemarktweg en de sporen van en naar Utrecht. De enkel-sporige brug zorgt ervoor dat het treinverkeer vanuit DenBosch naar Nijmegen een eigen spoor heeft. De dubbelsporigeDiezebrug voor het verkeer van en naar Utrecht vervangt deoude stalen spoorbrug (fig. 2).Alle bruggen zijn trogconstructies. De fly-over is een enkelspo-rige trog met een lengte van circa 330 m. De dubbel- en enkel-sporige brug hebben een lengte van circa 150 m. In dit artikelwordt nader ingegaan op de fly-over en de dubbelsporige brug.TenderontwerpHet referentieontwerp van opdrachtgever ProRail uit 2010 ginguit van een traditionele rechthoekige trogconstructie met over-spanningen van circa 20 tot 30 m. In dit ontwerp waren noggeen vormgevingseisen verwerkt zoals de karakteristiekebolvormige onderkant. Rekening houdend met de in dienstzijnde sporen en een nader te bepalen bouwfasering is gaande-weg het tenderproces de positie van de steunpunten bepaald.Vakwerkin betonEen van de knelpunten in het huidige spoorwegnet is het spoorin en rond Den Bosch. Met het project Sporen in Den Bosch isdat knelpunt aangepakt. Dit project behelst drie kunstwerken:een fly-over, een dubbelsporige brug en een enkelsporige brug.1Grensverleggende toepassingen beton bij project Sporen in Den BoschVakwerk in beton 12014 472hadden tevens een constructieve functie. Het ondernet van dedruklaag was opgenomen in de prefab schaal. Vervolgens zouhet hele pakket in langs- en dwarsrichting worden nagespan-nen om het geheel samen te laten werken. Al snel bleek ookdeze oplossing niet mogelijk. De liggers konden door de hoogtenamelijk niet in zijn geheel worden geprefabriceerd doorbeperkingen in de betonfabriek en in het transport. Voor derandliggers gold een maximaal gewicht van 160 ton.Daarom is uiteindelijk besloten een horizontale knip te makenin de kokerliggers (randliggers): de onderkant prefab en debovenzijde in het werk gestort. De kokerliggers bereiken,eenmaal voorzien van de opstort, een maximaal gewicht van340 ton en zijn daarmee de zwaarste prefab kokerliggers ooit inNederland gebouwd. Dit tenderontwerp won, dankzij eenaanzienlijke EMVI-score, mede door de korte bouwtijd.Belastingen en krachtswerking dekkenHet ontwerp van de bovenbouw (dekconstructie) en de onder-bouw zijn, na gunning, gelijktijdig gestart en parallel uitge-werkt met wederzijds de nodige onzekerheden. De mate vaninvloed die de boven- en onderbouw op elkaar hadden, was inde beginfase nog niet exact bekend. Zo was het resulterendegewicht van de dekconstructie bepalend voor de onderbouw.Een van de belangrijkste invloedsfactoren op de onderbouwir. rick Bruinink1)Heijmans Civiel Projecten B.V.Marc kreling1)Heijmans Integrale Projecten B.V.1 Werkzaamheden fly-over Den Boschfoto: Stefan Verkerk2 Overzicht kunstwerken Sporen in Den BoschUiteindelijk resulteerde dit voor beide kunstwerken in vari?-rende overspanningen van 32 tot 55 m met een diversiteit aansteunpuntsvormen.Aanvankelijk was het idee een traditionele in situ voorgespan-nen trog te bouwen. Gevolg hiervan was de noodzaak vandiverse dure en ingewikkelde hulpconstructies. Bij uitwerkingbleek dat de gebogen onderzijde van de trog een relatief lagezwaartelijn opleverde. De voorspanning kon hierdoor nauwe-lijks onder de zwaartelijn worden gepositioneerd en zou ermeer hoogte nodig zijn, met weer meer gewicht en voorspan-ning tot gevolg. Deze uitwerking bleek (kosten)technischgezien onaantrekkelijk.Vervolgens kwam een oplossing met prefab beton naar voren,waarmee de constructie lichter werd, geen dure hulpconstruc-ties nodig waren en de bouwsnelheid omhoog kon. De prefaboplossing zou bestaan uit trogdekken opgebouwd uit tweeprefab randliggers (type kokerligger) voor de enkelsporigebruggen en twee prefab randliggers (C53/65) en een midden-ligger voor de dubbelsporige brug. Tussen de liggers zoudenprefab schaaldelen (C53/65) worden geplaatst waarop een insitu druklaag (C35/45) zou worden gestort. De schalen tussende prefab liggers fungeerden hierbij als tijdelijke werkvloer en1) Rick Bruinink was verantwoordelijk voor de uitvoering en Marc Kreling voor hetontwerp van het project.themaVakwerk in beton1201448handrail/leuningafschot1600 16004820afschot312219933 3D model duikboot4 Plaatsen kolommen in jukconstructies5 Doorsnede trogdekconstructie fly-overOntwerp onderbouwBijzonder in dit project is dat de onderbouw bestaat uit meer-dere steunpuntsvormen. Aanvankelijk waren de kolommen(vier per steunpunt) ontworpen als een met beton gevuldestalen casing. In het ontwerpproces, op verzoek van Rijks-spoorbouwmeester en architect, zijn deze gewijzigd naar eenprefab-betonkolom met een naar boven toe toemende door-snede. Deze kolommen werden bovendien vrij willekeurigschuin gepositioneerd, onder een hoek van circa 12?. Als gevolghiervan kwam het zwaartepunt erg hoog te liggen wat, incombinatie met de zeer slanke oplegtafel, een uitdaging bleekin het constructieve ontwerp.Ook aan het betonoppervlak werden strenge eisen gesteld. Ermochten slechts twee minimale kistnaden zichtbaar zijn en deafwerking moest voldoen aan CUR 100 klasse B1.De kolommen zijn opgelegd op poeren, al dan niet voorzienvan betonnen aanrijdconstructies, zogenaamde `duikboten'(fig. 3). Deze duikboten dienen een frontale en dwarse aanrijd-belasting te kunnen weerstaan van 10 000 kN respectievelijk3500 kN. Per duikboot waren daarom soms 35 palen benodigd.De kolommen zelf hebben aan de onderzijde een diameter van?0,90 m en aan de bovenzijde omstreeks ?1,80 m. Op dekolommen ligt een zeer slanke oplegtafel met een constructie-dikte van slechts 0,60 m oplopend naar circa 1,0 m. Ter plaatsewas de krachtswerking ten gevolge van rem- en aanzetkrach-ten, temperatuur en krimp/kruip. Deze belastingen wordenafgedragen op de onderbouw door middel van stalen dookver-bindingen tussen het dek en het steunpunt. De optredendehorizontale belastingen per steunpunt volgden uit de langs-krachtenberekening. Het resultaat hiervan was een maatge-vende horizontale kracht van circa 2450 kN voor de fly-over en1850 kN voor de dubbelsporige brug. Het moge duidelijk zijndat de afmetingen van de doken navenant groot zijn. Dit resul-teerde in stalen doken van ?250 mm, omsloten in een stalendeksel die in het brugdek is opgenomen. In de oplegtafels zijnstalen hulzen ingestort met afmetingen ?420 en diep 600 mm.Vanwege de grote kerende hoogten en strenge eisen ten aanzienvan horizontale vervormingen is ervoor gekozen de landhoof-den niet of nauwelijks te laten belasten door de langskrachtenvanuit de dekken. Daartoe zijn ter plaatse van de eindvelden,van zowel fly-over als dubbelsporige brug, doorkoppelingentussen twee dekken (vergelijk het met verzwaarde buigslappevoegen) in het dek aangebracht die zorgen voor overdracht vanlangskrachten naar nabijgelegen dookconstructies.345Vakwerk in beton 12014 4955 0932 33000100025001200540100010003000trekelementUMD4-1 UMD1-1UMD1-1UMD1-1UMD1-1UMD1-1UMD1-1UMD1-1 UMD5-1UXD5-1UXD4-1UXD6-1UXD5-1UXD4-1handrail/leuningafschot14 600afschothandrail/leuning6 Aanzicht middenligger dubbelsporigebrug7 Dwarsdoorsnede trogdekconstructieuitgevoerd in twee verschillende horizontale boogstralen. Voorvijf velden geldt een horizontale boogstraal van 1250 m en voortwee velden zelfs een boogstraal van 500 m.De dubbelsporige brug heeft drie overspanningen, ook allestatisch bepaald, en eveneens een maximale overspanning van55 m.Ten opzichte van het tenderontwerp zijn de randliggers vanbeide kunstwerken verlaagd vanwege het blikveld van de trein-reiziger. Dit resulteerde in een constructieverlaging van 0,50 men een slankheid van 1/15,7 naar 1/17,9 (fig. 5). De totaleconstructiebreedte van de fly-over werd vergroot van 7,80 mnaar 8,40 m.Ook voor de middenligger in de dubbelsporige brug werd eendoorzicht vereist. Om dat mogelijk te maken, is een betonnenvakwerkligger ontworpen (fig. 6 en 7). Een dergelijke construc-tie is in staal zeer gebruikelijk, in beton echter uniek. Omdatbeton zich van nature niet leent voor het opnemen van trek-krachten, is een slimme combinatie van staal en beton gezochtwaarbij beton de overhand heeft.van de Dieze zijn de steunpunten het hoogste en is de afstandtussen bovenkant poer en onderkant oplegtafel zelfs meer dan10 m.De kolommen zijn prefab uitgevoerd, met maximale gewichtentot 46 ton. Ze zijn gedurende het afwapenen en in de stortfasevan de poer met jukconstructies stabiel gehouden (foto 4).Bij de fly-over is ter plaatse van het kruisend spoor sprake vaneen `portaalconstructie' in beton met een overspanning vancirca 11,5 m. Hier bovenop is de dekconstructie van de fly-overgepositioneerd. Verder in dit artikel wordt nader ingegaan opde uitvoering van dit onderdeel.LandhoofdenHet landhoofd van de fly-over aan de noordzijde is opgebouwdmet betonnen wandpanelen (type Landshape). De maximalehoogte van deze panelen bedraagt circa 9 m. Achter de panelenis gewapende grond met kunststof `grids' toegepast (conformCUR-publicatie 198). Het is voor het eerst dat in Nederland eendergelijke constructie is gebuikt als definitieve dragendeconstructie voor spoorverkeer.De landhoofden van zowel de fly-over als de dubbelsporigebrug aan de zuidzijde bestaan uit een stalen combiwand (buis-palen ?1,22 m) voorzien van dubbelge?soleerde legankers meteen damwand-ankerscherm en daar bovenop een in het werkgestorte betonnen sloof. De buispalen zijn over de volledigehoogte leeggehaald en voorzien van gewapende betonnenvulling (zie verder onder kopje `Uitvoering'). Naast de functievan grondkering wordt deze constructie ook als funderings-constructie gebruikt.Ontwerp bovenbouwDe fly-over bestaat uit zeven velden, alle statisch bepaald,waarbij de dekconstructie aan ??n zijde in lengterichting isgefixeerd met een dookverbinding aan de onderbouw. Degrootste overspanning bedraagt ruim 55 m. De fly-over is67themaVakwerk in beton1201450opgelegd op de kokerliggers. Op de bodemschalen is een druk-laag gestort met een dikte van 440 mm.In de druklaag zijn in langs- en dwarsrichting naspankabelsgelegd. De dwarsnaspanning loopt door de ribben in de kokersh.o.h. 1,2 m.Het ontwerp van de dekken resulteerde in een gewicht vancirca 30 ton/m voor de fly-over en het dubbele hiervan voor dedubbelsporige brug. Dit was een aanzienlijke besparing tenopzichte van de traditionele in situ variant.UitvoeringDe uitvoering van enkele speciale onderdelen wordt hierondernader toegelicht.Combiwanden landhoofdenZoals gezegd zijn combiwanden toegepast bij de landhoofdenaan de zuidzijde van de fly-over en noord- en zuidzijde van dedubbelsporige brug. Na het heien zijn de buizen tot aan degrondwaterstand leeggehaald met een avegaar. Beneden degrondwaterstand is de aanwezige grond verwijderd met eenairlift-systeem. Dit systeem zorgt er door een slimme maarsimpele combinatie van water- en luchtdruk voor dat de gronduit de buis wordt verwijderd. Nadat de grond was verwijderd,zijn de buizen volgestort met onderwaterbeton.De boven- en onderregel en de diagonalen zijn volledig ingewapend beton uitgevoerd. Per ligger zijn vier verticale stalentrekstaven toegepast. De onderregel is met negen kabels nage-spannen.De middenligger neemt circa 75% van de treinbelasting voorzijn rekening. De totale constructiehoogte van het vakwerkbedraagt circa 6 m. De breedte bedraagt aan de onderzijde1,40 m en verjongt naar boven toe naar 1,0 m. De bovenregel isslechts 1,20 m hoog. De diagonalen zijn slechts 0,54 m hoog enhebben dezelfde breedte als de bovenregel. De trekstaven zijnuitgevoerd in platte stalen strips.Het totale gewicht van deze middenligger voor een lengte vanruim 55 m bedraagt `slechts' 643 ton en is tussen +1,50 m en+3,50 m ten opzichte van Bovenkant Spoor (BS) `open' voor hetdoorzicht vanuit de trein.De gehele ligger is opgebouwd uit prefab segmenten die op debouwplaats aan elkaar zijn gekoppeld (foto 12). De verbindin-gen tussen de elementen zijn gerealiseerd met natte knopen.Met name de aansluiting tussen onderregel, twee diagonalenen verankering van de stalen trekstaaf bleek een complexeuitdaging met een groot krachtenspel.De prefabbetonnen kokerliggers zijn voorgespannen met voor-gerekt staal. De in twee richtingen gekromde liggers bevattendwarswanden dik 200 mm, h.o.h. 6,0 m en zijn voorzien van2,70 m lange hamereinden. Wanden en hamerstuk zijn in hetop te storten deel doorgezet.De trogbodem bestaat uit prefab gebogen traditioneel gewa-pende platen met een dikte van 160 mm, die met nokken zijn89Vakwerk in beton 12014 518 Montage portaalconstructietussensteunpunt 6F tijdensbuitendienstelling van slechts 2 uurfoto: Nabor Fotografie9 Montage randliggers op de steunpunten10 Druklaag troggen met dwangframes,wapening en naspankabels11 Landhoofd ongekoeld (a) en landhoofdgekoeld (b)bron: Beton@stempels werden pas verwijderd nadat de druklaag voldoende wasverhard en de dwarsvoorspanning op krimp was gespannen. Nade spanfase op krimp werden zowel de dwars- als langsvoorspan-ning op 100% afgespannen. Na het afspannen is op de druklaageen niet-constructieve uitvulling van lichtbeton aangebrachtteneinde het juiste spooralignement en waterafvoer te garanderen.Betonsloven landhoofd dubbelsporige brugDe landhoofden van de dubbelsporige brug bestaan uit eenbetonnen sloof (2 ? 2,9 ? 18 m3) op een combiwand. De land-hoofden zijn met een C53/65 mengsel gestort. Uitvoering vondplaats in een buitendienststelling onder zeer hoge tijdsdruk; inde planning was slechts 20 uur beschikbaar voor de benodigdedruksterkteontwikkeling tot C28/35. Na 20 uur moest immersde verankering van het landhoofd op spanning worden gezet,waarna het dek moest worden ingeschoven.In verband met de grote dimensies en de grote hoeveelheidhoogovencement zou de temperatuur oplopen tot onaanvaard-Tafel fly-overOm tijd te winnen, is ??n van die tussensteunpunten (6F) vande fly-over als een tafel met vier poten in zijn geheel over hetspoor geplaatst. Dit steunpunt, met een totaalgewicht van 320ton, is pal naast het spoor voorgebouwd en met een enormehijskraan (750 tons Liebherr rupskraan met superlift) in eenbuitendienststelling met een nettotijd van slechts twee uur opzijn plaats gehesen (foto 8). Deze klus vergde maanden vanvoorbereiding.Direct na plaatsing van het steunpunt, is de verbinding tussenkolommen en poeren gerealiseerd door middel van een natteknoop. Deze knoop is afgestort met een snel verhardend beton-mengsel C53/65. Dit mengsel had slechts 16 uur nodig om debenodigde druksterkte C30/37 te ontwikkelen. Deze druk-sterkte was na 40 uur verhardingstijd nodig omdat aansluitendin een nieuwe buitendienststelling van 32 uur het spoorkrui-sende deel van de fly-over werd gebouwd. Beide montageactiesvolgden elkaar zeer snel op omdat voor beide de inzet vandezelfde kraan nodig was (foto 9).RandliggersDe prefab delen van de kokerliggers (C70/85) voor de bovenbouw(dubbelsporige brug en fly-over) zijn getransporteerd vanuit defabriek naar de bouwplaats waar ze werden opgelegd op maaiveldop opleggingen 5,0 m uit de liggerkop. Dit was bepalend voor devervorming en de spanningsverdeling van de ligger, ook in deeindsituatie. De liggers werden op de bouwlocatie onderstempeldop krachtgestuurde vijzels. Vervolgens werd de opstort met eenC70/85 hogesterktebeton aangebracht. Na verharding van dezeopstort waren de randliggers (prefab koker + opstort) sterk/stijfgenoeg om de belastingen te dragen en konden de vijzels wordenverwijderd. Daarna konden de randliggers op de steunpuntenworden gehesen/gemonteerd (foto 9) en zijn de prefab trogbo-demschalen gemonteerd.Om vervormingen en wringing in de randliggers te minimalise-ren, zijn stempelframes tussen de liggers aangebracht, voordat deprefab trogbodemschalen werden gemonteerd (foto 10). Deze1011a 11bthemaVakwerk in beton120145212 Opbouw prefab secties middenliggers dubbelsporige brug13 Bouw opgevijzeld steunpunt tegen onderkant oude spoorbrug14 Werkzaamheden vervanging dubbelsporige brug in buitendienststelling15 Een van de eerste treinen over de nieuwe fly-overfoto: Stefan VerkerkDe benodigde rijpheid is tijdig gehaald. De temperatuur isdankzij hard werken van de koelinstallatie onder controlegebleven en de sloof is zonder scheurvorming uit de kistgekomen. Door intensief overleg tussen het bouwteam, deconstructeur, de betontechnoloog en de betonleverancier eneen slim ontwerp, is het landhoofd conform planning en metde vereiste kwaliteit in slechts een etmaal gerealiseerd.Werkwijze dubbelsporige brugDe dubbelsporige brug is gebouwd in plaats van de oudedubbelsporige stalen spoorbrug. Het horizontale alignementvan de oude brug valt samen met dat van de nieuwe brug.Daardoor was het noodzakelijk de tussensteunpunten van denieuwe brug te bouwen onder de in dienst zijnde dekken vande oude spoorbrug. De fundering en de onderbouwconstruc-ties zijn hieronder gebouwd. Omdat er niet voldoende hoogteonder de brug was om de constructie te bouwen, is de poerverlaagd en in twee fasen gestort. Op de eerste storthoogtekonden de prefab kolommen onder de brug horizontaalworden ingeschoven en vervolgens de oplegtafel worden opge-stort. Deze constructie is vervolgens verticaal op definitievehoogte gevijzeld, waarna de tweede fase van de poerstort konworden gerealiseerd. De gehele constructie paste op enkelecentimeters precies onder de stalen brug (foto 13).bare waarden. Daarom is besloten de betonsloof te koelentijdens het verhardingsproces (fig. 11a en b). Op basis van eenkoelingsberekening zijn op voorgeschreven posities koelleidin-gen opgenomen. Gedurende de verharding is een continuestroom koelwater door de leidingen gepompt van 20 ?C.Temperatuur- en rijpheidssensoren hebben de ontwikkelingvan de sloof nauwgezet gemonitord. In de kern van de sloofliep de temperatuur op tot zo'n 70 ?C (ondanks de koeling), watals maximale temperatuur is gesteld.1312Vakwerk in beton 12014 53gereedgemaakt voor het treinverkeer (foto 14). Voor de feite-lijke bouw van de brug inclusief sloop van de oude brug wasslechts 6,5 dag nodig.Tot slotBegin 2011 is Heijmans gestart met het ontwerp en de voorbe-reiding. In oktober 2011 is gestart met de realisatie van onder-bouw en hulpwerken. Medio 2012 zijn tijdens een buiten-dienststelling de eerste dekken van de fly-over gemonteerd.Eind maart 2013 is de fly-over opgeleverd waarna deze op15 april in dienst is gesteld (foto 15). De dubbelsporige brugis op 5 juli 2013 opgeleverd en op 12 juli in dienst gesteld. Deenkelsporige brug is op 5 december 2013 opgeleverd en op20 januari 2014 in dienst gesteld.De resterende werkzaamheden bestaan uit esthetische afbouw-activiteiten waaronder bekleding van de troggen, de oplegtafelsen de combiwand landhoofden. Begin 2014 zijn de werkzaam-heden volledig afgerond. Hiermee komt een eind aan een zeerboeiend project waarbij een schat aan nieuwe ervaringen isopgedaan. Dit heeft geresulteerd in drie zeer opvallende enelegante spoorbruggen. proJectgegevensproject Sporen in Den Boschopdrachtgever ProRailarchitect Marius van den Wildenbergopdrachtnemer Heijmans Civielconstructief ontwerp Heijmans Integrale Projecten, Movares,Wagemakerprefab elementen BetonsonDe vervanging van de complete brug (m.u.v. de twee tussen-steunpunten) vond plaats in slechts 150 uur. Om dat mogelijkte maken, zijn na de bouw van de pijlers, naast de oude spoor-brug hulpconstructies aangebracht. Hierop zijn de drie nieuwespoordekken voorgebouwd. Alle prefab-betonliggers zijn opdeze voorbouwlocatie geplaatst met behulp van 700 tons tele-scoopkranen, een drijvende bok, SPMT's en pontons. Hettransport van de 6 m hoge en 643 ton zware vakwerkliggersmet SPMT's op pontons over het water was een waar huzaren-stukje. Nadat alle prefab elementen waren geplaatst, kon hetdek met wapening, naspanstrengen en druklaag worden afge-bouwd.In een buitendienststelling van 15 dagen is eind juni 2013 deoude spoorbrug gesloopt, zijn de landhoofden gebouwd, denieuwe dekken ingeschoven en is de spoorbrug afgebouwd en3D-BIMBinnen Heijmans worden alle civiele constructies 3D (BIM) ontwor-pen, zowel geometrisch (tekeningen) (en indien nodig) als construc-tief (rekenmodel).Voordeel van de 3D-uitwerking is dat raakvlak-ken, complexe vormen en details vroegtijdig zichtbaar worden. Bijhet project Sporen in Den Bosch zijn meerdere ingenieursbureausbetrokken en heeft de 3D-uitwerking van tekeningen erbij gehol-pen de maatvoering op elkaar te laten aansluiten.Het 3D-tekenmodel is bovendien gebruikt om tekenwerk in hetbuitenland uit te besteden.1415