Circulair tenzij Closing the Loop realiseert nieuw viaduct in A76 met bestaande elementen 1 Impressie circulair viaduct Daelderweg in de A76 in Nuth Een van de drie geselecteerde partijen uit de Strategic Business Innovation Research (SBIR) Circulaire Viaducten van Rijkswaterstaat is Closing The Loop. Dit consortium onderzocht of het mogelijk is een nieuw viaduct in de A76 te realiseren met bestaande elementen. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van twee bestaande viaducten: viaduct Daelderweg in de A76 en het Karel Keizerviaduct in de A9. Alle lichten staan momenteel op groen. 1 32? CEMENT 8 20 22 Maar liefst 70% van bestaande kunstwerken wordt niet duur- zaam gesloopt vóór het einde van de technische levensduur. Enorm zonde volgens consortium Closing the Loop, gezien de toenemende mondiale schaarste van primaire grondstoffen. Naar verwachting neemt die schaarste de komende jaren alleen nog maar verder toe. De gevolgen van klimaat - verandering, de groeiende wereldbevolking en de huidig e consumptiecultuur worden steeds zichtbaarder. Het is nu belangrijker dan ooit om gebruik van grondstoffen terug te dringen en materialen zoveel mogelijk te hergebruiken. Daarom is het consortium in - trinsiek gemotiveerd om waardevernietiging v an bestaande kunstwerkonderdelen tegen te gaan en een eerste stap te zetten via de SBIR Circulaire Viaducten. Viaducten A76 te Nuth fungeren als gastproject Voor het SBIR-project maakt Closing the Loop gebruik van een gastproject: viaduct Daelderweg in de A76 in Nuth. De ongelijk- vloerse kruising bestaat uit twee viaducten, een uit 1938 en een uit 2004. Oorspronkelijk was het voornemen om deze op korte ter- mijn te slopen en hier een nieuw viaduct te realiseren. In een haalbaarheidsonderzoek waarbij impact, haalbaarheid en economisch perspectief werden onderzocht, toonde het consortium begin dit jaar de potentie aan voor het hergebruiken van onderdelen uit beide viaducten voor één nieuw, groter viaduct. Door uitgebreid onderzoek werd veel bekend over de restlevensduur van de vrij- komende materialen en onderdelen uit beide viaducten. Zo zijn kernen geboord (foto 2), proefsleuven gegraven en is onder- zoek gedaan naar carbonatatie- en chloride- indringing ( fig. 4). Uit de onderzoeks r esultaten bleek dat het merendeel van de onderdelen een restlevensduur van nog minstens 100 jaar heeft. Dit betekent dat de vrijkomende materialen nog uitstekend kunnen worden hergebruikt in het nieuwe, circulaire via- duct. Niet alle onderdelen van de bestaande viaducten kunnen in het nieuwe viaduct worden hergebruikt. Doordat de overspan- ning van het nieuw te realiseren viaduct wordt vergroot, is het niet mogelijk om het dek van het viaduct uit 1938 te hergebrui- ken. De kokerliggers uit het viaduct uit 2004 bleken naar aanleiding van onder andere het restlevensduuronderzoek wel goed te hergebruiken. Er zijn vooralsnog geen noe- menswaardige belemmeringen gevonden die hergebruik hiervan in de weg staan. De vrijkomende bruikbare elementen waren echter niet voldoende voor een heel volledig nieuw circulair viaduct. Om het nieuwe dek toch circulair te kunnen realiseren, is Closing the Loop op zoek gegaan naar een donorvia- duct. Het oog viel op het Karel K eizerviaduct in de A9 bij Amstelveen. Daar komen een hoop liggers vrij, die goed toegepast kunnen worden in het nieuwe viaduct. Van drie viaducten naar één circulair viaduct Voor het ontwerp van het nieuwe circulaire viaduct Daelderweg A76 wordt rekening ge- houden met onder andere de toekomstige uitbreiding van de A76, een ontwerplevens- duur van 100 jaar en gevolgklasse CC3. De onderbouw van het viaduct wordt opgebouwd uit onderdelen van de bestaande twee viaducten in de A76 (foto 5). De land- hoofden en tussensteunpunten worden in zijn geheel behouden (fig. 6). Voor het via- duct uit 1938 geldt dat de buitenste tussen- steunpunten in het toekomstige profiel val- len van de verbreding van de A76. Om de toekomstige verbreding mogelijk te maken, worden de wanden verplaatst en gefundeerd op hergebruikte stalen buispalen. Op de pij- ler wordt een nieuwe oplegbalk gerealiseerd, die wordt verbonden met de bestaande opleg - balk van het viaduct uit 2004. Hiermee wordt een geheel nieuw landhoofd gecreëerd. Door- dat het grondtalud in de nieuwe situatie aan de voorzijde komt te vervallen, is het nodig om achter de nieuw te realiseren wanden een gewapende grondconstructie toe te passen (fig. 7). Toegepaste liggers in het nieuwe ontwerp Voor het dek worden liggers uit het Karel Keizerviaduct toegepast. Dit maakt het ANNE VAN ROSSUM MA Marketingmedewerker Nebest ING. WOUTER VAN DEN BERG Marketing & New Business Manager Nebest ING. FRANK SENGERS MSENG Senior AdviseurAntea Group auteurs SBIR CIRCULAIRE VIADUCTEN Closing the Loop is één van de drie partijen die naar aanleiding van de SBIR Circulaire Viaducten (Strategic Business Innovation Research) van Rijkswaterstaat een prototype van hun circulaire viaduct mogen ontwikkelen. Meer over SBIR Circulaire Viaducten staat in het artikel 'Hergebruik liggers A9', elders in dit nummer. CEMENT 8 2022 ?33 0,53 0,00,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 20 40 6080 100 C: Chloridegehalte\w t.o.v. cementgewic\wht \f%] x: \bnderzoeksdiepte \fmm] Chloridegehalte, gefitte curve Gemeten chlo\fidegeh\blte Cs Gefitte cu\fve 2 Kernen worden geboord ten behoeve van restlevensduuranalyses 3 Betonkern wordt beproefd in het laboratorium van Nebest 4 Meting chloridegehalte van het tussensteunpunt van het viaduct A76 uit 1938 Uit de onder- zoeksresultaten bleek dat het merendeel van de onderdelen een restlevens- duur van nog minstens 100 jaar heeft 2 3 4 34? CEMENT 8 20 22 5 Donorviaduct in de A76 6 3D-weergave van het circulaire viaduct 7 Ontwerp onderbouw van het circulaire viaduct 5 6 7 CEMENT 8 2022 ?35 project vanuit constructief oogpunt een stuk uitdagender. Het dek van dit viaduct, dat stamt uit 1968, is een statisch onbepaalde constructie. Het is opgebouwd uit HNP-lig- gers 75/98 met een lengte van circa 23 m en een druklaag met een dikte van 180 mm (fig. 8). Ter plaatse van de tussensteunpun- ten zijn Preflex-balken toegepast (een stalen profielbalk omhuld met beton, zie Cement- artikel Preflex-balken (I) en (II) uit 1959).Het hergebruiken van de HNP-liggers maakt het ontwerp uniek. Dit type ligger heeft vrijwel geen wapeningsstaal en is daarmee bijna volledig afhankelijk van de aanwezige voorspanning en sterkte van het beton. Daarnaast moeten de liggers worden ingekort naar een lengte van circa 20 m. Voor de liggers is aanvullend onder- zoek uitgevoerd. Hieruit bleek dat er geen spr ake is van chloride-indringing en dat de carbonatatie verwaarloosbaar is. De sterkte van de liggers is vastgesteld op sterkteklasse C80/95. Volgens de oorspronkelijke ontwerp - gegevens betrof dit K600 (B65). Conform het r estlevensduurmodel uit CROW-CUR Aanbe - veling 121 (Bepaling ondergrens verwachte r estlevensduur van bestaande gewapende betonconstructies) is vervolgens de restlevens - duur van de liggers beschouwd en aangetoond dat deze nog prima meeg aan. In het nieuwe viaduct is gekozen voor een symmetrische verdeling tussen het gebruik van liggers van het viaduct uit de A76 uit 2004 en de liggers uit de A9. De kokerliggers uit 2004 zijn onder het fietspad toegepast en de liggers uit de A9 onder de rijweg (fig. 9). Omdat de te hergebruiken onderdelen uit de A9 zijn ontworpen vóór de komst van de Eurocode/ROK, is er bij de haalbaarheids- studie voor gekozen robuust te ontwerpen. Zo wordt de druklaag uitgevoerd in een betonsterkteklasse C44/55 om de moment- capaciteit te verhogen. Daarnaast worden de flenzen van de liggers versmald (delen afge- zaagd) om meer liggers naast elkaar toe te kunnen passen, waarmee de dwarskracht- capaciteit wordt verhoogd. Oogsten van liggers Binnen de haalbaarheidsstudie is een oogst- plan gemaakt om te waarborgen dat de lig- gers uit de A9 op gecontroleerde wijze en onbeschadigd uit het viaduct kunnen wor- den gehaald. Deze liggers kunnen niet een- op-een worden ingepast binnen het nieuwe ontwerp, maar moeten eerst nog worden bewerkt. Zo wordt de bestaande druklaag verwijderd en de onderflens versmald (fig. 10). Na oogst worden de liggers naar een hub- locatie in Maasbracht vervoerd, waar de In het nieuwe viaduct is gekozen voor een symmetrische verdeling tussen het gebruik van liggers van het viaduct uit de A76 uit 2004 en de liggers uit de A9 8 Langsdoorsnede ter plaatse van eindveld Karel Keizerviaduct 9 Dwarsdoorsnede van het dek van het circulaire viaduct 8 9 36? CEMENT 8 20 22 10 Het afzagen van flenzen van de liggers bewerkingen en het proefbelasten van de liggers plaatsvindt. Expertmeeting hergebruik Het nieuwe, circulaire viaduct moet aan be- staande normen en wet- en regelgeving vol- doen, zoals het Bouwbesluit en de Eurocode. Na uitvoerig onderzoek bleek dit niet voor alle te hergebruiken onderdelen 100% het geval. Zo voldoen de railliggers uit het via- duct in de A9 niet aan de detailleringseisen uit de Eurocode voor de minimale hoeveel- heid beugelwapening. Uit de berekeningen blijkt echter dat die liggers ook zonder te voldoen aan die eis op een veilige manier kunnen worden toegepast. Toch kan deze detailleringseis niet zo- maar worden genegeerd. Om die reden heeft begin dit jaar een expertmeeting plaatsge- vonden, waarbij specialisten en experts van- uit Rijkswaterstaat, TNO en overige partijen uit verschillende normcommissies aanwezig waren. Tijdens deze meeting is besproken hoe moet worden omgegaan met eventuele afwijkingen ten opzichte van huidige normen en richtlijnen. De belangrijkste conclusie die hieruit volgde, was dat de geconstateerde afwijkingen het hergebruik van de liggers binnen het project niet in de weg hoeven te staan. Van belang is dat de wijze waarop er van de Eurocode wordt afgeweken goed wordt onderbouwd. Met de huidige onder- zoeksresultaten van het consortium is dit voldoende geborgd. In de vervolgfase van het projecttraject wordt dit verder opgepakt in samenwerking met de experts. Ook het bevoegd gezag wordt hierin tijdig betrokken. De resultaten uit dit traject, in combinatie met de proefbelastingen van de liggers, wor- den gebruikt voor verdere normontwikke- lingen ten behoeve van hergebruik. Contractuele kaders lopende projecten Voor hergebruik is tijdige afstemming van vraag en aanbod essentieel. Binnen het gast- project A76 komt een groot deel van de be- nodigde onderdelen vrij op de uiteindelijke projectlocatie. Ten aanzien van de liggers uit de A9, bestond de uitdaging om de oogst hiervan in afwijking op de traditionele sloop binnen de scope van de A9 op te nemen. De kracht in het vinden van oplossin- gen voor belemmeringen zit in de samen- werking tussen het gehele projectteam. Er zijn nu eenmaal belemmeringen die de markt ? in dit geval Closing the Loop ? niet zelf- standig kan oplossen, zoals normalisering en inkooprichtlijnen. Wanneer de hele keten bij elkaar aan tafel zit, wordt sneller duide- lijk welke belemmeringen er zijn. Vervolgens kunnen de teamleden samenwerken aan het oplossen hiervan. Zo ook in geval van project A76 voor de discussie ten aanzien van de beugelwapening en het oogsten van de liggers uit een ander donorproject. 10 De liggers kunnen niet een-op-een worden ingepast binnen het nieuwe ontwerp, maar moeten eerst nog worden bewerkt HERBRUIKBAARHEIDSSCAN Om de herbruikbaarheid van bestaande objectonderdelen van kunstwerken te kunnen bepalen, heeft Nebest de herbruikbaarheidsscan ont- wikkeld. Hiermee kunnen kansen voor hoogwaardig hergebruik vroegtijdig worden gesignaleerd. In de scan wordt rekening gehouden met vijf hoofdcate- gorieën: generieke gegevens, restlevens- duur, losmaakbaarheid, constructieve veiligheid en milieukundige aspecten. De herbruikbaarheidsscan omvat af- hankelijk van de gewenste diepgang en het moment van oogsten de volgende vier stappen: 1) archief- en dossieronder- zoek, 2) visuele inspectie, 3) restlevens- duuranalyse en constructieve beoorde- ling en 4) verificatie en monitoring tijdens en na afloop van oogsten. De herbruikbaarheidsscan is ingezet bij een pilot met Rijkswaterstaat, waarbij verschillende objecten worden geïnspec - teerd, waaronder bruggen, viaducten, duikers, tunnels en sluizen. CEMENT 8 2022 ?37 De volgende stap In april 2022 ontving Closing the Loop een go vanuit het SBIR-team van Rijkswaterstaat op het uitgevoerde haalbaarheidsonderzoek. Dat betekent dat het consortium groen licht kreeg om door te gaan naar de volgende fase: de daadwerkelijke realisatie van het circulaire viaduct in de A76. Als alles volgens planning verloopt, wordt in de loop van 2023 van start gegaan met de realisatie en bouw van het nieuwe viaduct en zal dit naar ver- wachting medio 2024 worden afgerond. Het resultaat is een viaduct dat voor meer dan 65% uit hoogwaardig hergebruikte onder- delen bestaat. Het overige deel bestaat uit gerecyclede materialen. Dit leidt niet alleen tot een reductie van meer dan 40% op de MKI en circa 60% voor CO?, maar ook tot een besparing van circa 10% op de directe bouw- kosten ten opzichte van een traditioneel gebouwd viaduct. Circulair tenzij Naast wettelijke en contractuele belemme- ringen, loopt het consortium ook tegen an- dere uitdagingen aan. Te vaak hoort Closing the Loop nog dat circulair werken moeilijk is, dat ambities te hoog zijn, het te kostbaar is en dat er weinig draagvlak is. Met de uit- gevoerde onderzoeken is nu bewezen dat circulaire viaducten wel degelijk haalbaar zijn. Door samen te werken en specialismen van verschillende partners te benutten, is veel mogelijk. Natuurlijk zijn er uitdagingen, belemmeringen en obstakels. Wanneer cir- culariteit en duurzaamheid worden nage- streefd, is het echter mogelijk hier een weg omheen te vinden. Op dit moment zijn er te veel projec- ten waar circulariteit en hergebruik zeer beperkt (of helemaal niet) zijn opgenomen en onderdelen traditioneel vervallen aan de aannemer. Hierdoor is het nagenoeg onmo- gelijk om deze onderdelen te redden van de sloopkogel. Tenzij het écht niet anders kan, moet circulariteit volgens het consortium worden nagestreefd. Alleen zo wordt circu- lariteit een vanzelfsprekendheid. Closing the Loop is trots en optimistisch ten aanzien van het in praktijk brengen van hoogwaardig hergebruik. Het realiseren van circulaire viaducten is niet alleen technisch haalbaar en constructief veilig, maar resul- teert ook in een reductie op de MKI en CO?-uitstoot. Bovendien is er met de juiste aanpak en afstemming ook op kosten te besparen. Genoeg redenen dus om vanaf nu 'Circulair tenzij' als uitgangspunt te han teren. CLOSING THE LOOP Het ontstaan van Closing the Loop vindt zijn oorsprong in bijeenkomsten van toekomstvormers van Rijkswater- staat en eerdere samenwerkingen op het gebied van hoogwaardige beton- recycling binnen het project Klimaat- enveloppe en de Open Leeromgeving Circulaire Viaducten & Bruggen. Dit resulteerde in een samenwerking om gezamenlijk invulling te geven aan circulaire ambities, waarbinnen ieders specialisme wordt benut om de cirkel voor hoogwaardig hergebruik te sluiten. Closing the Loop bestaat uit Nebest, Antea Group, GBN Groep en Strukton Civiel. Hoogwaardig hergebruik van bestaande kunstwerken kan het con- sortium echter niet zonder anderen bereiken. Belangrijk is dat circulaire innovaties ook daadwerkelijk binnen de markt te integreren zijn en aansluiten bij bestaande ontwikkelingen en behoeften. Het consortium werkt om die reden intensief samen met andere partijen. Zo kent Closing the Loop een aantal kennispartners, waaronder IMd Raadgevende Ingenieurs, NEN, Madaster, TNO en gemeente Amsterdam. Closing the Loop kent vijf deelinnova- ties: 1. de herbruikbaarheidsscan (zie kader); 2. circulaire ontwerpconcepten; 3. circulaire oogst bestaande kunstwerken; 4. realisatie circulaire kunstwerken; 5. hergebruik circulaire kunstwerken. 11 11 Closing the Loop 38? CEMENT 8 20 22