Het knooppunt Hofvliet, dat de nieuwe N434 met de A4 verbindt, kan worden gezien als dé 'eyecatcher' van de RijnlandRoute. Onderdeel van dit knooppunt zijn twee unieke fly-overs: KW20 en KW21. KW20 is een voorgespannen plaatbrug, KW21 een voorgespannen tweecellige kokerliggerbrug. Beide kunstwerken zijn ter plaatste gestort. Vanwege de combinatie van de overspanningslengte, horizontale bochtstraal en architectonische eisen, was uitvoering in prefab beton niet mogelijk.
1?Onderbouw KW20 in uitvoering
Twee voorgespannen fly-overs, gefaseerd uitgevoerd
De eyecatchers van
de RijnlandRoute
1
32? CEMENT 03 2019
De RijnlandRoute is een nieuw
aan te leggen wegverbinding tus-
sen Katwijk en de A4 ten zuiden
van Leiden (fig. 2).
De weg lost huidi-
ge knelpunten op en draagt bij aan een bete-
re doorstroming in de regio Holland Rijn -
land, met name rondom Leiden en Katwijk.
De RijnlandRoute wordt gerealiseerd door
de provincie Zuid-Holland in samenwerking
met Rijkswaterstaat. Ook de aanliggende ge-
meenten zijn intensief bij de weg betrokken.
Aannemerscombinatie Comol5 is verant-
woordelijk voor de realisatie van het eerste
deel van dit omvangrijke project. Dit deel
bestaat onder andere uit de reconstructie
van aansluiting Leiden-West, de bouw van
de N434, met circa 2,5 km geboorde tunnel
en 1,6 km verdiepte ligging/toerit, de verbre-
ding van en aanpassingen aan de A4 en de
A44. Om de N434 met de A44 en de A4 te
verbinden, worden nieuwe knooppunten ge-
realiseerd, respectievelijk knooppunt Om -
medijk en Hofvliet.
Het knooppunt Hofvliet (fig. 3) kan worden
gezien als dé 'eyecatcher' van de Rijn -
landRoute. Onderdeel van dit knooppunt
zijn twee unieke fly-overs: KW20 en KW21.
KW20 is een voorgespannen plaatbrug,
KW21 een voorgespannen tweecellige koker-
liggerbrug. Beide kunstwerken zijn ter
plaatste gestort. Vanwege de combinatie van
de overspanningslengte, horizontale bocht- straal en architectonische eisen, was uitvoe-
ring in prefab beton niet mogelijk. Geometrie KW20
Voor kunstwerk KW20 was dankzij de maxi
-
male overspanning van 46 m een voorge-
spannen plaatbrug een logische keuze. De
brug heeft een bochtstraal van 200 m (fig. 4).
Het dek heeft acht overspanningen met een
totale lengte van 302 m (fig. 5). De plaatbrug
heeft twee afwijkende doorsneden. Een
massief gedeelte met een constructiehoogte
van 1,1 m voor de overspanningen tot 33 m
(fig. 6a). En een gedeelte met gewichtsbespa -
rende sparingsbuizen met een diameter van
1,0 m met een constructiehoogte van 1,6 m
voor de overspanningen tot 46 m (fig. 6b).
Boven de steunpunten worden deze spa -
ringsbuizen niet doorgezet en wordt het dek
massief uitgevoerd. Ter plaatse van de landhoofden en de
tussensteunpunten is dwarsvoorspanning
toegepast: om de krachten door middel van
een gebogen kabelligging met behulp van
kromtedruk boven de oplegging te brengen
en om extra normaaldrukkracht in de maat-
gevende betondoorsneden te verkrijgen.
Geometrie KW21
Met overspanningen van 65 m was een
plaatbrug voor KW21 lastig haalbaar. Daar-
om is hier gekozen voor een voorgespannen
betonnen kokerliggerbrug (fig. 7). Deze heeft
PROJECT
GEGEVENS
project
RijnlandRoute
opdrachtgever
provincie ZuidHolland in samenwerking met Rijkswaterstaat
opdrachtnemer
Bouwcombinatie
Comol5, bestaande uit DIMCO BV, Mobilis BV,
Croonwolter&dros BV en VINCI Construction
Grand Projets S.A.S.
Het knooppunt Hofvliet, dat de nieuwe N434 met de A4 verbindt, kan worden
gezien als dé 'eyecatcher' van de RijnlandRoute. Onderdeel van dit knooppunt zijn twee unieke flyovers: KW20 en KW21. KW20 is een voorgespannen
plaatbrug, KW21 een voorgespannen tweecellige kokerliggerbrug. Vanwege de combinatie van de overspanningslengte, horizontale bochtstraal en architectonische eisen zijn beide kunstwerken ter plaatse gestort.
CEMENT 03 2019 ?33
een totale lengte van 224 m en een con-
structiehoogte van 2,75 m, een bochtstraal
van 465 m en bestaat uit vier overspannin -
gen: 40 m, 65 m, 65 m en 50 m (fig. 8). De
koker bestaat uit een dekplaat, drie lijven
en een vloerplaat. De dekplaat heeft een
verlopende dikte (voutes nabij de lijven,
fig. 9), zodat geen dwarskrachtwapening
nodig is. Aan de zijkant bevinden zich over-
stekken van 1,8 m. Ter plaatse van de opleg -
gingen is de koker massief uitgevoerd, om
zo de krachten goed te kunnen inleiden. In
deze massieve delen wordt wel dwarsvoor-
spanning aangebracht.
Oplegsysteem
De dekken van beide kunstwerken zijn ter
plaatse van de tussensteunpunten onder-
steund door centrisch geplaatste kolommen.
Randvoorwaarde vanuit de vormgeving was
namelijk dat de tussensteunpunten uit en -
kele kolommen moesten bestaan. De torsie-
stabiliteit wordt uit de opleggingen bij de
landhoofden gehaald. Het oplegsysteem
voor beide kunstwerken bestaat uit enkele
opleggingen ter plaatse van de tussensteun -
punten en een dubbele oplegging bij de
landhoofden. De torsie in het dek vertaalt
zich naar een trek- en drukkracht bij het
landhoofd. De grootte van deze krachten
is afhankelijk van de afstand tussen de op-
leggingen. Om met name de trekkracht te
beperken, is besloten het dek ter plaatse
van de landhoofden te voorzien van hamer-
einden. Hiermee wordt de hefboomsarm
tussen de opleggingen zo groot mogelijk
gemaakt. Het hamereind heeft grofweg de
breedte van het gehele dek, waarmee de
overstekken ter plaatse van de landhoofden
grotendeels komen te vervallen. In de ULS-situatie bleek dat, ondanks
het toevoegen van de hamereinden, bij de op-
legging van het landhoofd aan de binnenzijde
van de bocht opwippen kan plaatsvinden.
Om dit in rekening te brengen, is een extra
belastingsgeval aangemaakt wat resulteerde
in een groter torsiemoment in het dek. Hier-
op is vervolgens de wapening aangepast.
Er is per kunstwerk één langsfixatie aanwe-
zig. Bij KW20 bevindt deze zich halverwege
het dek ter plaatse van stramienas 6. Door
de wrijving, die in de opleggingen kan
optreden door bijvoorbeeld een tempera -
tuurvervorming, ontstaat een horizontale
reactiekracht in deze langsfixatie. Door het
vasthoudpunt min of meer halverwege de
brug te plaatsen, is de totale resulterende
wrijvingskracht het kleinst. KW21 is korter en heeft grotere over-
spanningen. Daar bevindt de langsfixatie
zich op een landhoofd, om zo de tussen -
steunpunten te ontlasten. Dit was nodig om -
dat de fundering van de tussensteunpunten
hier kritisch was. Elk steunpunt heeft een oplegging
met een fixatie in dwarsrichting haaks op
de bochtstraal. Hierdoor worden de wrik -
krachten zo klein mogelijk gehouden. De
opleggingen worden uitgevoerd als bol-
segmentopleggingen met schuifplaten.
Bouwfasering
De doorstroming op de A4 mag niet worden
gehinderd en vanuit veiligheidsoogpunt mag
niet boven de weg worden gewerkt. Daarom
worden beide fly-overs gefaseerd gebouwd
en wordt de A4 gefaseerd omgelegd. Voordat
wordt gestart met de uitvoering van de fly-
overs, wordt de A4 naar het oosten verlegd.
Vervolgens wordt aan de westzijde van de A4
eerst het deel van de kunstwerken uitge-
voerd, waaronder de A4 op zijn toekomstige
situatie kan worden gelegd. Hierdoor wordt
het aantal omleggingen van de A4 tot een
minimum beperkt. Dit deel van ruim 180 m
lang (KW20: 183 m; KW21: 188 m, fig. 5a en
8a) wordt in respectievelijk drie en twee fa -
sen uitgevoerd, waarmee de voorspanleng -
ten worden beperkt tot 138 m voor KW20
2?Situatieschets
2
IR. TON BOETERS
Constructeur KW21
Royal HaskoningDHV
IR. SANDER PRAKKEN
Ontwerpcoördinator / Site engineer DIMCO
ING. NICK NASS
Constructeur KW20 Mobilis TBI
IR. RICHARD
WESTERBEEK
Constructeur KW20 Mobilis TBI
34? CEMENT 03 2019
3?Overzicht knooppunt Hofvliet?4?Geometrie KW20?5?Bovenaanzicht KW20: (a) fase 3, (b) fase 4 en
eindsituatie?6?Doorsneden KW20: (a) massief gedeelte, (b) gedeelte met gewichtsbesparende sparingsbuizen
3
4
6a 6b
5a 5b
CEMENT 03 2019 ?35
7?Geometrie KW21 8?Bovenaanzicht KW21: (a) fase 2, (b) fase 3 en eindsituatie
9?Doorsnede KW21 10?Verloop voorspankabels 11?Splijtkrachten bij bouwfasedeling
9
10a 10b
11
hoog verloop laag verloop gemiddeld verloopovergangspunten
hoog verloop laag verloopovergangspunten
7
8a 8b
verankering
voorspanning
in bouwfase doorkoppeling
voorspanning zorgt voor
ontlasting splijtkrachten
aan linkerzijde en zorgt
voor optredende splijt
krachten rechterzijde
spijtkrachten
100% in bouwfase
Kabelverloop
Verloop krommingsdrukken
voutes
midden veld steunpuntmidden veld steunpunt
anker anker
36? CEMENT 03 2019
en 123 m voor KW21. Dit ter beperking van
het risico van het niet in kunnen brengen
van de strengen. Hierna worden de reste-
rende delen van de kunstwerken aan de
westzijde (alleen KW20) en de oostzijde uit-
gevoerd (fig. 5b en 8b).
Stabiliteit bouwfase
Aangezien in de eerste twee bouwfasen bij
KW20 de landhoofden nog niet aanwezig
zijn, worden in deze fasen tijdelijke onder-
steuningen onder het dek toegepast om kan-
telen van het dek te voorkomen. Bij KW21
wordt het dek direct vanaf één landhoofd
gebouwd, waardoor het dek in de bouwfase
zijn torsiestabiliteit kan halen uit het land -
hoofd dat al aanwezig is. Hier worden geen
tijdelijke steunpunten toegepast.
Voorspanverloop
Bij het ontwerp van beide fly-overs is veel
aandacht besteed aan het verloop van de
voorspanning. Beide brugdekken zijn uitge-
voerd met langsvoorspanning én dwars-
voorspanning. De langsvoorspanning
bestaat uit een 19-strengen-systeem met
een strengdoorsnede van 150 mm².
Bij KW20 is de langsvoorspanning
over de gehele dekbreedte aanwezig en
wordt ter plaatse van de sparingsbuizen
geconcentreerd tussen de sparingsbuizen
(fig. 6a en 6b). De langsvoorspanning
bestaat uit 30 kabels die boven de steunpun -
ten zo hoog mogelijk naast elkaar in de
doorsnede liggen, zodat er zo veel mogelijk
hoogte voor zowel de langs- als dwarsvoor-
spanning wordt gecreëerd. De dwarsvoor-
spanning zorgt ervoor dat de belasting die
door de langsvoorspanning naar de as van
het steunpunt wordt gebracht, verder wordt
opgepakt om de belasting zo direct mogelijk
boven de kolommen in te leiden. De langsvoorspanning is bij KW21
gesitueerd in de drie lijven en bestaat per lijf
uit 8 kabels die in 4 groepen van 2 kabels
boven elkaar liggen (fig. 9). Om bij de tussen -
steunpunten meer hoogte voor de voorspan -
ning te creëren, waaieren daar per lijf 2
kabels uit tot in de voute. De dwarsvoorspan -
ning loopt ter plaatse van het middelste lijf
vlak onder de bovenste kabels van de langs-
voorspanning door.
Door de
gefaseerde
bouw moeten
de voorspan
ankers worden
doorgekoppeld Bouwfasedelingen
Door de gefaseerde bouw ontstaan bouwfa -
sedelingen. Daardoor moeten de voor-
spanankers worden doorgekoppeld. De
bouwfasedelingen zijn bij KW20 gepositio-
neerd op 10 m vanaf hart steunpunt en bij
KW21 op 16 m vanaf hart steunpunt, om de
invloed van de bouwfasering op de krachts-
verdeling zo veel mogelijk te beperken (daar
liggen ongeveer de momentennulpunten).
Bovendien ligt de voorspanning hier voor
beide kunstwerken ongeveer in het midden
van de hoogte van het dek, waardoor er
ruimte is om de voorspankabels te waaieren
ten behoeve van de koppelankers. De doorkoppeling bestaat uit spanan -
kers waar in een volgende bouwfase nieuwe
strengen op kunnen worden verankerd. Bij
de bouwfasedelingen moesten de voorspan -
kabels uitwaaieren om voldoende grote rand-
en tussenafstanden voor de spanankers te
creëren. Het uitwaaieren van de voorspanka -
bels is zo uitgevoerd dat de krommingsdruk -
ken van de uitwaaierende kabels elkaar
opheffen. Dit is gedaan door het verloop van
een 'ideale kabelligging' te gebruiken en het
uitwaaierende kabelverloop over deze ideale
kabelligging te spiegelen (fig. 10). Doordat de kabels in het veld en
boven de steunpunten horizontaal liggen
(helling = 0) en ter plaatse van de spanan -
kers alle kabels een gelijke helling hebben,
kan een zuivere spiegeling plaatsvinden. De
spiegeling zorgt er tevens voor dat de kabels
nabij het oppervlak altijd een naar binnen
gerichte kromtedruk hebben en dat de
resulterende kromtedruk gelijk is aan de
'ideale kabelligging'. De lijven van KW21 verdikken naar de
bouwfasedeling toe, zodat ter plaatse van de
bouwfasedeling voldoende dikte aanwezig is
om twee ankers naast elkaar te verankeren
in het lijf.
Splijtkrachten bij
bouwfasedeling
In de bouwfase treden er ter plaatse van de
bouwfasedeling (t.p.v. de doorkoppeling
voorspanning) splijtkrachten op doordat de
voorspanning hier verankerd wordt. In de
volgende fase wordt de voorspanning door-
gekoppeld, beton aangestort en vervolgens
DRIE DEELPROJECTEN
Het project RijnlandRoute is
verdeeld in drie onderdelen
(fig. 2):
1 De nieuwe verbinding
(N434) tussen de A4 en
de A44, inclusief het
boortunneltracé van 2,5 km.
2 De verbreding van de
Ir. G. Tjalmaweg (N206)
vanaf de aansluiting met
de N441 Katwijk tot en met
de Torenvlietbrug.
3 De verbreding van de
Europaweg (N206) tussen
de A4 en de Rooseveltstraat
in Leiden.
CEMENT 03 2019 ?37
12?Staafmodel KW20 13?Verankering stekken met ophangwapening
14?Modellering van opleggingen bij landhoofd 15?Plaatmodel KW21
12 13
14
14
15
38? CEMENT 03 2019
DISTORSIE KW21
Distorsie is het effect waarbij de
doorsnede van vorm verandert
als gevolg van torsie. Dit wordt
toegelicht met het volgende
voorbeeld voor KW21. Als een
tandemstelsel zich boven één
van de drie lijven bevindt, zal
dat betreffende lijf lokaal
doorbuigen. De andere twee
lijven 'weten nog niet' dat er
een belasting aanwezig is.
Naast krachten in dwarsrichting
treden er lokaal extra
momenten en dwarskrachten
op die niet gevonden worden in
een staafmodel. De resultaten
van het plaatmodel worden
gebruikt om deze krachten te
bepalen.
Als voorbeeld: het optredende
moment in de hele doorsnede
(resultante van doorsnede) (1)
wordt opgevraagd. Daarnaast
wordt de trekspanning onder
een lijf uitgelezen, die wordt
vermenigvuldigd met het
weerstandsmoment van de hele
doorsnede om zo het
equivalente totale moment
inclusief distorsie (2) te krijgen.
Het verschil tussen beide
momenten (2-1) wordt hier het
distorsie-effect genoemd. De
aldus gevonden distorsie-
momenten en -dwarskrachten
worden opgeteld bij de
resultaten van het staafmodel.
de aansluitende voorspankabels gespannen.
Bij dit laatste wordt de verankering van de
eerder aangebrachte voorspanning ontlast.
Op dat moment zal ook het nieuwe dekdeel
krachten opnemen. De optredende voor-
spankrachten in de doorgekoppelde voor-
spanning zorgt voor circa 50% reductie van
de aanwezige splijtkrachten uit de eerdere
fase en voor circa 50% splijtkrachten in het
nieuwe dekdeel. Beide dekdelen moeten
daarom gewapend worden op splijtkrachten
(fig. 11). Dit principe is gecontroleerd met
een simpel plaatmodel, waarmee de be-
schreven aanname is bevestigd.
Sofistik versus SCIA
Voor de uitwerking van de bovenbouw is
vooraf een afweging gemaakt tussen de ein-
dige-elementenpakketten Sofistik en SCIA
Engineer. Er is gekozen voor het Duitse So-
fistik, omdat dit eindige-elementenpakket
het voordeel heeft dat er voorspankabels
mee gemodelleerd kunnen worden in de
3D-ruimte, waarbij de directe (wrijving) en
de tijdsafhankelijke verliezen (kruip) be-
paald worden door het programma. Daar-
naast is de modellering van elementen langs
een gekromde as eenvoudig. Het voordeel
van SCIA is de gebruiksvriendelijkheid met
goede grafische interface en het eenvoudig
opzetten van de rapportage.
Modellering
Voor de modellering van de twee fly-overs is
gekozen om voor beide kunstwerken zowel
een staafmodel als een plaatmodel te maken. Het staafmodel (fig. 12) is bedoeld om
de krachtswerking in langsrichting te bepa -
len. Hieruit volgen ook de oplegreacties en de
voegbewegingen. Het model bestaat uit een
staaf die de gekromde brugas volgt. De belas-
tingen worden als (excentrische) lijnlasten
aangebracht om zo de juiste krachtswerking
te vinden. Ook zijn de langsvoorspanning
(met directe en indirecte verliezen) en de
bouwfasedelingen gemodelleerd. Per landhoofd zijn de opleggingen ge-
modelleerd als een enkele veer met rotatie-
stijfheid. Door dit als één veer te modelleren,
worden precieze interactiekrachten tussen
landhoofd en dek verkregen. Indien dit als
twee aparte steunpunten gemodelleerd zou
zijn, zou conservatief de minimale druk in
de ene oplegging gecombineerd moeten
worden met de maximale druk in de andere
oplegging, terwijl deze niet gelijktijdig zullen
optreden. Voor de modellering hiervan is ge-
bruikgemaakt van dummystaven, om zo ook
de kracht in beide opleggingen uit het model
te halen. In figuur 14 is te zien dat starre
bindingen (gele kettingen in het figuur) de
buigstaaf (bovenzijde dek) verbinden met de
opleggingen (dummystaven met cirkelvor-
mige doorsneden onderin het dek). De op-
leggingen zijn aan de onderzijde verbonden,
door middel van starre bindingen, met het
gemodelleerde enkele verende steunpunt.
Het plaatmodel bestaat uit schaalelementen
(fig. 15). Het is daarmee een zwaarder mo-
del. Het model van KW20 bestaat uit platen
in het horizontale vlak gemodelleerd over
de horizontale kromming van de brug. Het
model van KW21 bestaat uit dek-, vloer- en
lijfplaten die samen de kokervorm maken.
Omdat de kromming veel minder is dan bij
KW20, is in dit model de kromming ver-
waarloosd. Met het plaatmodel is de
krachtswerking in dwarsrichting bepaald.
Voor KW20 zijn vergrotingsfactoren be-
paald voor het in rekening brengen van de
concentratie-effecten van de krachten uit
het staafmodel. De plaatbrug zal zijn steun -
puntsmomenten namelijk concentreren bo-
ven de kolommen en lokale effecten door
een verkeersbelasting op een buitenste rij-
strook zorgt voor een lokaal groter buigend
moment. Voor KW21 is het distorsie-effect
voor de krachtswerking in langsrichting
bepaald (zie kader 'Distorsie KW21'). Voor
het voorgespannen beton wordt de ongere-
duceerde E-modulus gebruikt. Dit is in
langsrichting over de gehele lengte en in
dwarsrichting boven de steunpunten. Het
overige beton is gemodelleerd met een gere-
duceerde E-modulus gelijk aan 1/3 van de
ongescheurde waarde.
Slanke kolommen en verbinding
kolom-poer
Vanuit esthetisch oogpunt is besloten om de
brugdekken van beide fly-overs door middel
van relatief slanke, ronde, ter plaatse gestor-
te kolommen te ondersteunen. Per steun -
CEMENT 03 2019 ?39
punt worden de krachten vanuit het dek
door middel van een enkele kolom naar de
fundering afgedragen. De diameter aan de
onderzijde van de kolom is 1900 mm en
neemt naar boven taps toe met een hoek van
1,5° (fig. 4 en 7). De kolommen moeten in
staat zijn de grote optredende horizontale en
verticale krachten vanuit het brugdek naar
de poer en fundering over te dragen. Met
name de hogere kolommen en vooral de ko-
lom met langsfixatie (KW20) vereisen zware
wapening ter plaatse van de kritische door-
snede. De stekken uit de kolom worden als
rechte verticale staaf zonder ombuiging in de
poer verankerd. Hierdoor kan een korf met
de stekken worden geprefabriceerd en kun-
nen alle stekken ineens worden geplaatst en
gesteld. Door de wapening zonder ombuiging
in de poer te verankeren, wordt tevens het
ondernet minder dicht. De trekkracht vanuit
de stekken wordt overgedragen naar nabij
gelegen beugels die als ophangwapening
fungeren (fig. 13). De benodigde hoeveelheid
ophangwapening is gelijk aan de verhouding
tussen de inwendige hefboomsarm van de
kolom- en van de ophangwapening maal de oppervlakte van het wapeningsstaal belast op
trek in de doorsnede van de kolom.
Afmetingen poeren
Voor een groot aantal steunpunten zijn de
afmetingen van de poeren afhankelijk van
de ligging ten opzichte van de A4. De breedte
van de poeren langs de A4 en in de midden -
berm wordt beperkt, om verschilzettingen
in de snelweg in de A4 te minimaliseren.
Deze poeren zijn daarom rechthoekig met
de lange zijden evenwijdig aan de A4. De
lengte van de poeren is niet te groot gekozen
om de momenten in de poeren te reduce-
ren. Daarom zijn de paalkoppen zo dicht
mogelijk bij elkaar geplaatst. Er is besloten slanke poeren te realise-
ren in combinatie met benodigde dwars-
krachtbeugels. Hierdoor wordt er bespaard
op de kosten van de bouwkuip en het ont-
graven. Tevens wordt hiermee de benodigde
spanningsbemaling tot een minimum be-
perkt. Ondanks de slanke dimensionering
kunnen de poeren conform de Eurocode
niet als plaat worden beschouwd, maar
moeten ze worden beschouwd als een ge-
16?Fundering KW20
Om de
restzettingen
van de weg te
beperken,
wordt onder
de nieuwe
aardebanen
van de toerit
naar en afrit
van de N434
een paalmatras
toegepast
16
40? CEMENT 03 2019
drongen ligger. Voor de bepaling van de be-
nodigde wapeningshoeveelheden is de door-
snede van de poer zodanig gereduceerd dat
de inwendige hefboomsarm overeenkomt
met de bijbehorende berekende inwendige
hefboomsarm conform de Eurocode.
Naderhand is de gedrongenheid van de poer
geanalyseerd met een plaatmodel, waarin
de poer en de kolom als wanden zijn be-
schouwd. Uit de analyse is gebleken dat de
gehanteerde aanpak veilig is.
Fundering
De poeren en landhoofden worden gefun-
deerd op vierkante prefab-betonpalen, met
afmetingen van 450 mm en 500 mm. Om het
risico van het niet op diepte komen van de
palen te beperken, is ervoor gekozen de
paalpunten verder uit elkaar te plaatsen dan
de paalkoppen, waarbij de palen worden 'ge-
waaierd' (fig. 16). De buitenste palen worden
met een schoorstand van 5:1 aangebracht. Vanuit de vormgeving mochten de
landhoofden niet breder worden dan het
brugdek, terwijl om constructieve redenen
de opleggingen ver uit elkaar zijn geplaatst.
De palen van de landhoofden zijn daarom
aan de randen van het landhoofd geconcen -
treerd. Idealiter worden de palen zodanig
geplaatst dat er een optimaal 'juk' wordt
gerealiseerd, om vervormingen en reactie-
krachten te minimaliseren. In verband met
het aangrenzende palenmatras (zie verder-
op) onder de aardebaan aan de achterzijde
en de zijkanten van het landhoofd, worden
de palen aan de achterzijde van het land -
hoofd, langs het palenmatras, echter te lood
aangebracht. De palen aan de voorzijde
worden met een schoorstand van 5:1 aange-
bracht. Door deze randvoorwaarden is het
een uitdaging geworden palenplannen te
maken waarmee de optredende belastingen
opgenomen kunnen worden. Naast drukbe-
lasting dienen de palen, door het niet-opti -
male 'juk', ook trekbelastingen op te kunnen
nemen, terwijl door concentratie van de pa -
len de omvang van de 'grondkluit' beperkt is.
Slappe grond
Voor de verbreding van de A4 en de aanleg
van de verbindingswegen tussen de A4 en de
N434 wordt de bestaande aardebaan ver-
ONLINE INFORMATIE
Voor actuele informatie zie
www.rijnlandroute.nl en
www.comol5.nl.
breed en worden nieuwe aardebanen aan -
gelegd. Om restzettingen zo veel mogelijk te
voorkomen, worden voorbelastingen toege-
past met overhoogte en verticale drainage.
Tijdens de voorbelasting zijn zettingen tot
ruim 2,5 m opgetreden. Door de slappe
grond ter plaatse van de fly-overs en de be-
perkt beschikbare zettingstijd (van 3 tot 6
maanden) ontstaan substantiële restzettin -
gen, die nog optreden na het heiwerk en de
uitvoering van het betonwerk van de steun -
punten. Met name op de schoorpalen ont-
staan hierdoor belastingen loodrecht op de
paalas, met grote paalmomenten als ge-
volg. Voor de tussensteunpunten in de
nieuwe ophogingen zijn palen met aanzien -
lijke kopwapening, tot 12Ø32, nodig.
Om de restzettingen van de weg te beper-
ken, wordt onder de aardebanen aanslui -
tend aan de landhoofden een paalmatras
(combinatie van paalfundering en met geo-
grids gewapende overdrachtslaag van
steenslag) toegepast (fig. 16). Het paalma -
tras wordt niet onder de landhoofden door-
gezet. Met het paalmatras wordt daardoor
niet voorkomen dat ook bij de landhoofden
aanzienlijke restzettingen optreden, met
aanzienlijke kopwapening als gevolg.
Bij het landhoofd van KW21 op as 5, dat te-
vens als horizontaal vasthoudpunt voor het
dek fungeert, ontstaan grote paalmomen -
ten. Met palen vierkant 500 mm kon met
een kopwapening van 12Ø32 worden vol -
staan. Bij het landhoofd van KW20 op as 1
is vanwege de hogere aanvulling licht
ophoogmateriaal benodigd om de paalmo-
menten acceptabel te houden. Het paalma -
tras zorgt wel voor een reductie van de
negatieve kleef op de maatgevende palen,
langs de rand van het paalmatras.
Tot slot
In het ontwerp van de fly-overs zijn de
randvoorwaarden betreffende bouwfase-
ring en vormgeving verwerkt. In de UO-fase
is het hoofd geboden aan specifieke uitda -
gingen in de detaillering. Tevens is er veel
energie gestoken in het ontwerp van de
bekisting. De uitvoering is op het moment
van schrijven van dit artikel gestart en de
onderbouw van de eerste fase bijna gereed.
De torsie
stabiliteit in
de definitieve
situatie wordt
uit dubbele
opleggingen bij
de landhoofden
gehaald, waar
het dek is
voorzien van
hamereinden
CEMENT 03 2019 ?41
1. Onderbouw KW20 in uitvoering
De RijnlandRoute is een nieuw aan te leggen wegverbinding tussen Katwijk en de A4 ten zuiden van Leiden (fig. 3). De weg lost huidige knelpunten op en draagt bij aan een betere doorstroming in de regio Holland Rijnland, met name rondom Leiden en Katwijk. De RijnlandRoute wordt gerealiseerd door de provincie Zuid-Holland in samenwerking met Rijkswaterstaat. Ook de aanliggende gemeenten zijn intensief bij de weg betrokken. Aannemerscombinatie Comol5 is verantwoordelijk voor de realisatie van het eerste deel van dit omvangrijke project. Dit deel bestaat onder andere uit de reconstructie van aansluiting Leiden-West, de bouw van de N434, met circa 2,5 km geboorde tunnel en 1,6 km verdiepte ligging/toerit, de verbreding van en aanpassingen aan de A4 en de A44. Om de N434 met de A44 en de A4 te verbinden, worden nieuwe knooppunten gerealiseerd, respectievelijk knooppunt Ommedijk en Hofvliet.
2. Overzicht knooppunt Hofvliet
3. Situatieschets
Drie deelprojecten
Het project RijnlandRoute is verdeeld in drie onderdelen (fig. 2):
- De nieuwe verbinding (N434) tussen de A4 en de A44, inclusief het boortunneltracé van 2,5 km.
- De verbreding van de Ir. G. Tjalmaweg (N206) vanaf de aansluiting met de N441 Katwijk tot en met de Torenvlietbrug.
- De verbreding van de Europaweg (N206) tussen de A4 en de Rooseveltstraat in Leiden.
Geometrie KW20
Voor kunstwerk KW20 was dankzij de maximale overspanning van 46 m een voorgespannen plaatbrug een logische keuze. De brug heeft een bochtstraal van 200 m (fig. 4). Het dek heeft acht overspanningen met een totale lengte van 302 m (fig. 5b). De plaatbrug heeft twee afwijkende doorsneden. Een massief gedeelte met een constructiehoogte van 1,1 m voor de overspanningen tot 33 m (fig. 6a). En een gedeelte met gewichtsbesparende sparingsbuizen met een diameter van 1,0 m met een constructiehoogte van 1,6 m voor de overspanningen tot 46 m (fig. 6b). Boven de steunpunten worden deze sparingsbuizen niet doorgezet en wordt het dek massief uitgevoerd.
Ter plaatse van de landhoofden en de tussensteunpunten is dwarsvoorspanning toegepast: om de krachten door middel van een gebogen kabelligging met behulp van kromtedruk boven de oplegging te brengen en om extra normaaldrukkracht in de maatgevende betondoorsneden te verkrijgen.
4. Geometrie KW20
5a. Bovenaanzicht KW20 fase 3
5b. Bovenaanzicht KW20 fase 4 en eindsituatie
6a. Doorsnede I KW20: massief gedeelte
6b. Doorsnede II KW20: gedeelte met gewichtsbesparende sparingsbuizen
Geometrie KW21
Met overspanningen van 65 m was een plaatbrug voor KW21 lastig haalbaar. Daarom is hier gekozen voor een voorgespannen betonnen kokerliggerbrug (fig. 7). Deze heeft een totale lengte van 224 m en een constructiehoogte van 2,75 m, een bochtstraal van 465 m en bestaat uit vier overspanningen: 40 m, 65 m, 65 m en 50 m (fig. 8b). De koker bestaat uit een dekplaat, drie lijven en een vloerplaat. De dekplaat heeft een verlopende dikte (voutes nabij de lijven, fig. 9), zodat geen dwarskrachtwapening nodig is. Aan de zijkant bevinden zich overstekken van 1,8 m. Ter plaatse van de opleggingen is de koker massief uitgevoerd, om zo de krachten goed te kunnen inleiden. In deze massieve delen wordt wel dwarsvoorspanning aangebracht.
7. Geometrie KW21
8a. Bovenaanzicht KW21 fase 2
8b. Bovenaanzicht KW21 fase 3 en eindsituatie
9. Doorsnede KW21
Oplegsysteem
De dekken van beide kunstwerken zijn ter plaatse van de tussensteunpunten ondersteund door centrisch geplaatste kolommen. Randvoorwaarde vanuit de vormgeving was namelijk dat de tussensteunpunten uit enkele kolommen moesten bestaan. De torsiestabiliteit wordt uit de opleggingen bij de landhoofden gehaald. Het oplegsysteem voor beide kunstwerken bestaat uit enkele opleggingen ter plaatse van de tussensteunpunten en een dubbele oplegging bij de landhoofden. De torsie in het dek vertaalt zich naar een trek- en drukkracht bij het landhoofd. De grootte van deze krachten is afhankelijk van de afstand tussen de opleggingen. Om met name de trekkracht te beperken, is besloten het dek ter plaatse van de landhoofden te voorzien van hamereinden. Hiermee wordt de hefboomsarm tussen de opleggingen zo groot mogelijk gemaakt. Het hamereind heeft grofweg de breedte van het gehele dek, waarmee de overstekken ter plaatse van de landhoofden grotendeels komen te vervallen.
In de ULS-situatie bleek dat, ondanks het toevoegen van de hamereinden, bij de oplegging van het landhoofd aan de binnenzijde van de bocht opwippen kan plaatsvinden. Om dit in rekening te brengen, is een extra belastingsgeval aangemaakt wat resulteerde in een groter torsiemoment in het dek. Hierop is vervolgens de wapening aangepast.
Er is per kunstwerk één langsfixatie aanwezig. Bij KW20 bevindt deze zich halverwege het dek ter plaatse van stramienas 6. Door de wrijving, die in de opleggingen kan optreden door bijvoorbeeld een temperatuurvervorming, ontstaat een horizontale reactiekracht in deze langsfixatie. Door het vasthoudpunt min of meer halverwege de brug te plaatsen, is de totale resulterende wrijvingskracht het kleinst.
KW21 is korter en heeft grotere overspanningen. Daar bevindt de langsfixatie zich op een landhoofd, om zo de tussensteunpunten te ontlasten. Dit was nodig omdat de fundering van de tussensteunpunten hier kritisch was.
Elk steunpunt heeft een oplegging met een fixatie in dwarsrichting haaks op de bochtstraal. Hierdoor worden de wrikkrachten zo klein mogelijk gehouden. De opleggingen worden uitgevoerd als bolsegmentopleggingen met schuifplaten.
Bouwfasering
De doorstroming op de A4 mag niet worden gehinderd en vanuit veiligheidsoogpunt mag niet boven de weg worden gewerkt. Daarom worden beide fly-overs gefaseerd gebouwd en wordt de A4 gefaseerd omgelegd. Voordat wordt gestart met de uitvoering van de fly-overs, wordt de A4 naar het oosten verlegd. Vervolgens wordt aan de westzijde van de A4 eerst het deel van de kunstwerken uitgevoerd, waaronder de A4 op zijn toekomstige situatie kan worden gelegd (fig. 5a en 8a). Hierdoor wordt het aantal omleggingen van de A4 tot een minimum beperkt. Dit deel van ruim 180 m lang (KW20: 183 m; KW21: 188 m, fig. 5 en 8) wordt in respectievelijk drie en twee fasen uitgevoerd, waarmee de voorspanlengten worden beperkt tot 138 m voor KW20 en 123 m voor KW21. Dit ter beperking van het risico van het niet in kunnen brengen van de strengen. Hierna worden de resterende delen van de kunstwerken aan de westzijde (alleen KW20) en de oostzijde uitgevoerd (fig. 5b en 5b).
Stabiliteit bouwfase
Aangezien in de eerste twee bouwfasen bij KW20 de landhoofden nog niet aanwezig zijn, worden in deze fasen tijdelijke ondersteuningen onder het dek toegepast om kantelen van het dek te voorkomen.
Bij KW21 wordt het dek direct vanaf één landhoofd gebouwd, waardoor het dek in de bouwfase zijn torsiestabiliteit kan halen uit het landhoofd dat al aanwezig is. Hier worden geen tijdelijke steunpunten toegepast.
Voorspanverloop
Bij het ontwerp van beide fly-overs is veel aandacht besteed aan het verloop van de voorspanning. Beide brugdekken zijn uitgevoerd met langsvoorspanning én dwarsvoorspanning. De langsvoorspanning bestaat uit een 19-strengen-systeem met een strengdoorsnede van 150 mm².
Bij KW20 is de langsvoorspanning over de gehele dekbreedte aanwezig en wordt ter plaatse van de sparingsbuizen geconcentreerd tussen de sparingsbuizen (fig. 6a en 6b). De langsvoorspanning bestaat uit 30 kabels die boven de steunpunten zo hoog mogelijk naast elkaar in de doorsnede liggen, zodat er zo veel mogelijk hoogte voor zowel de langs- als dwarsvoorspanning wordt gecreëerd. De dwarsvoorspanning zorgt ervoor dat de belasting die door de langsvoorspanning naar de as van het steunpunt wordt gebracht, verder wordt opgepakt om de belasting zo direct mogelijk boven de kolommen in te leiden.
De langsvoorspanning is bij KW21 gesitueerd in de drie lijven en bestaat per lijf uit 8 kabels die in 4 groepen van 2 kabels boven elkaar liggen (fig. 9). Om bij de tussensteunpunten meer hoogte voor de voorspanning te creëren, waaieren daar per lijf 2 kabels uit tot in de voute. De dwarsvoorspanning loopt ter plaatse van het middelste lijf vlak onder de bovenste kabels van de langsvoorspanning door.
Bouwfasedelingen
Door de gefaseerde bouw ontstaan bouwfasedelingen. Daardoor moeten de voorspanankers worden doorgekoppeld. De bouwfasedelingen zijn bij KW20 gepositioneerd op 10 m vanaf hart steunpunt en bij KW21 op 16 m vanaf hart steunpunt, om de invloed van de bouwfasering op de krachtsverdeling zo veel mogelijk te beperken (daar liggen ongeveer de momentennulpunten). Bovendien ligt de voorspanning hier voor beide kunstwerken ongeveer in het midden van de hoogte van het dek, waardoor er ruimte is om de voorspankabels te waaieren ten behoeve van de koppelankers.
De doorkoppeling bestaat uit spanankers waar in een volgende bouwfase nieuwe strengen op kunnen worden verankerd. Bij de bouwfasedelingen moesten de voorspankabels uitwaaieren om voldoende grote rand- en tussenafstanden voor de spanankers te creëren. Het uitwaaieren van de voorspankabels is zo uitgevoerd dat de krommingsdrukken van de uitwaaierende kabels elkaar opheffen. Dit is gedaan door het verloop van een 'ideale kabelligging' te gebruiken en het uitwaaierende kabelverloop over deze ideale kabelligging te spiegelen (fig. 10).
Doordat de kabels in het veld en boven de steunpunten horizontaal liggen (helling = 0) en ter plaatse van de spanankers alle kabels een gelijke helling hebben, kan een zuivere spiegeling plaatsvinden. De spiegeling zorgt er tevens voor dat de kabels nabij het oppervlak altijd een naar binnen gerichte kromtedruk hebben en dat de resulterende kromtedruk gelijk is aan de 'ideale kabelligging'.
De lijven van KW21 verdikken naar de bouwfasedeling toe, zodat ter plaatse van de bouwfasedeling voldoende dikte aanwezig is om twee ankers naast elkaar te verankeren in het lijf.
10. Verloop voorspankabels
Splijtkrachten bij bouwfasedeling
In de bouwfase treden er ter plaatse van de bouwfasedeling (t.p.v. de doorkoppeling voorspanning) splijtkrachten op doordat de voorspanning hier verankerd wordt. In de volgende fase wordt de voorspanning doorgekoppeld, beton aangestort en vervolgens de aansluitende voorspankabels gespannen. Bij dit laatste wordt de verankering van de eerder aangebrachte voorspanning ontlast. Op dat moment zal ook het nieuwe dekdeel krachten opnemen. De optredende voorspankrachten in de doorgekoppelde voorspanning zorgt voor circa 50% reductie van de aanwezige splijtkrachten uit de eerdere fase en voor circa 50% splijtkrachten in het nieuwe dekdeel. Beide dekdelen moeten daarom gewapend worden op splijtkrachten (fig. 11). Dit principe is gecontroleerd met een simpel plaatmodel, waarmee de beschreven aanname is bevestigd.
11. Splijtkrachten bij bouwfasedeling
Sofistik versus SCIA
Voor de uitwerking van de bovenbouw is vooraf een afweging gemaakt tussen de eindige-elementenpakketten Sofistik en SCIA Engineer. Er is gekozen voor het Duitse Sofistik, omdat dit eindige-elementenpakket het voordeel heeft dat er voorspankabels mee gemodelleerd kunnen worden in de 3D-ruimte, waarbij de directe (wrijving) en de tijdsafhankelijke verliezen (kruip) bepaald worden door het programma. Daarnaast is de modellering van elementen langs een gekromde as eenvoudig. Het voordeel van SCIA is de gebruiksvriendelijkheid met goede grafische interface en het eenvoudig opzetten van de rapportage.
Modellering
Voor de modellering van de twee fly-overs is gekozen om voor beide kunstwerken zowel een staafmodel als een plaatmodel te maken. Het staafmodel (fig. 12) is bedoeld om de krachtswerking in langsrichting te bepalen. Hieruit volgen ook de oplegreacties en de voegbewegingen. Het model bestaat uit een staaf die de gekromde brugas volgt. De belastingen worden als (excentrische) lijnlasten aangebracht om zo de juiste krachtswerking te vinden. Ook zijn de langsvoorspanning (met directe en indirecte verliezen) en de bouwfasedelingen gemodelleerd.
Per landhoofd zijn de opleggingen gemodelleerd als een enkele veer met rotatiestijfheid. Door dit als één veer te modelleren, worden precieze interactiekrachten tussen landhoofd en dek verkregen. Indien dit als twee aparte steunpunten gemodelleerd zou zijn, zou conservatief de minimale druk in de ene oplegging gecombineerd moeten worden met de maximale druk in de andere oplegging, terwijl deze niet gelijktijdig zullen optreden. Voor de modellering hiervan is gebruikgemaakt van dummystaven, om zo ook de kracht in beide opleggingen uit het model te halen. In figuur 13 is te zien dat starre bindingen (gele kettingen in het figuur) de buigstaaf (bovenzijde dek) verbinden met de opleggingen (dummy staven met cirkelvormige doorsneden onderin het dek). De opleggingen zijn aan de onderzijde verbonden, door middel van starre bindingen, met het gemodelleerde enkele verende steunpunt.
12. Staafmodel KW20
13. Modellering van opleggingen bij landhoofd
Het plaatmodel bestaat uit schaalelementen (fig. 14). Het is daarmee een zwaarder model. Het model van KW20 bestaat uit platen in het horizontale vlak gemodelleerd over de horizontale kromming van de brug. Het model van KW21 bestaat uit dek-, vloer- en lijfplaten die samen de kokervorm maken. Omdat de kromming veel minder is dan bij KW20, is in dit model de kromming verwaarloosd. Met het plaatmodel is de krachtswerking in dwarsrichting bepaald. Voor KW20 zijn vergrotingsfactoren bepaald voor het in rekening brengen van de concentratie-effecten van de krachten uit het staafmodel. De plaatbrug zal zijn steunpuntsmomenten namelijk concentreren boven de kolommen en lokale effecten door een verkeersbelasting op een buitenste rijstrook zorgt voor een lokaal groter buigend moment. Voor KW21 is het distorsie-effect voor de krachtswerking in langsrichting bepaald (zie kader 'Distorsie KW21'). Voor het voorgespannen beton wordt de ongereduceerde E-modulus gebruikt. Dit is in langsrichting over de gehele lengte en in dwarsrichting boven de steunpunten. Het overige beton is gemodelleerd met een gereduceerde E-modulus gelijk aan 1/3 van de ongescheurde waarde.
14. Plaatmodel KW21
Distorsie KW21
Distorsie is het effect waarbij de doorsnede van vorm verandert als gevolg van torsie. Dit wordt toegelicht met het volgende voorbeeld voor KW21. Als een tandemstelsel zich boven één van de drie lijven bevindt, zal dat betreffende lijf lokaal doorbuigen. De andere twee lijven 'weten nog niet' dat er een belasting aanwezig is. Naast krachten in dwarsrichting treden er lokaal extra momenten en dwarskrachten op die niet gevonden worden in een staafmodel. De resultaten van het plaatmodel worden gebruikt om deze krachten te bepalen.
Als voorbeeld: het optredende moment in de hele doorsnede (resultante van doorsnede) (1) wordt opgevraagd. Daarnaast wordt de trekspanning onder een lijf uitgelezen, die wordt vermenigvuldigd met het weerstandsmoment van de hele doorsnede om zo het equivalente totale moment inclusief distorsie (2) te krijgen. Het verschil tussen beide momenten (2-1) wordt hier het distorsie-effect genoemd. De aldus gevonden distorsie-momenten en -dwarskrachten worden opgeteld bij de resultaten van het staafmodel.
Slanke kolommen en verbinding kolom-poer
Vanuit esthetisch oogpunt is besloten om de brugdekken van beide fly-overs door middel van relatief slanke, ronde, ter plaatse gestorte kolommen te ondersteunen. Per steunpunt worden de krachten vanuit het dek door middel van een enkele kolom naar de fundering afgedragen. De diameter aan de onderzijde van de kolom is 1900 mm en neemt naar boven taps toe met een hoek van 1,5° (fig. 4 en 7). De kolommen moeten in staat zijn de grote optredende horizontale en verticale krachten vanuit het brugdek naar de poer en fundering over te dragen. Met name de hogere kolommen en vooral de kolom met langsfixatie (KW20) vereisen zware wapening ter plaatse van de kritische doorsnede. De stekken uit de kolom worden als rechte verticale staaf zonder ombuiging in de poer verankerd. Hierdoor kan een korf met de stekken worden geprefabriceerd en kunnen alle stekken ineens worden geplaatst en gesteld. Door de wapening zonder ombuiging in de poer te verankeren, wordt tevens het ondernet minder dicht. De trekkracht vanuit de stekken wordt overgedragen naar nabij gelegen beugels die als ophangwapening fungeren (fig. 15). De benodigde hoeveelheid ophangwapening is gelijk aan de verhouding tussen de inwendige hefboomsarm van de kolom- en van de ophangwapening maal de oppervlakte van het wapeningsstaal belast op trek in de doorsnede van de kolom.
15. Verankering stekken met ophangwapening
Afmetingen poeren
Voor een groot aantal steunpunten zijn de afmetingen van de poeren afhankelijk van de ligging ten opzichte van de A4. De breedte van de poeren langs de A4 en in de middenberm wordt beperkt, om verschilzettingen in de snelweg in de A4 te minimaliseren. Deze poeren zijn daarom rechthoekig met de lange zijden evenwijdig aan de A4. De lengte van de poeren is niet te groot gekozen om de momenten in de poeren te reduceren. Daarom zijn de paalkoppen zo dicht mogelijk bij elkaar geplaatst.
Er is besloten slanke poeren te realiseren in combinatie met benodigde dwarskrachtbeugels. Hierdoor wordt er bespaard op de kosten van de bouwkuip en het ontgraven. Tevens wordt hiermee de benodigde spanningsbemaling tot een minimum beperkt. Ondanks de slanke dimensionering kunnen de poeren conform de Eurocode niet als plaat worden beschouwd, maar moeten ze worden beschouwd als een gedrongen ligger. Voor de bepaling van de benodigde wapeningshoeveelheden is de doorsnede van de poer zodanig gereduceerd dat de inwendige hefboomsarm overeenkomt met de bijbehorende berekende inwendige hefboomsarm conform de Eurocode. Naderhand is de gedrongenheid van de poer geanalyseerd met een plaatmodel, waarin de poer en de kolom als wanden zijn beschouwd. Uit de analyse is gebleken dat de gehanteerde aanpak veilig is.
Fundering
De poeren en landhoofden worden gefundeerd op vierkante prefab-betonpalen, met afmetingen van 450 mm en 500 mm. Om het risico van het niet op diepte komen van de palen te beperken, is ervoor gekozen de paalpunten verder uit elkaar te plaatsen dan de paalkoppen, waarbij de palen worden 'gewaaierd' (fig. 16). De buitenste palen worden met een schoorstand van 5:1 aangebracht.
Vanuit de vormgeving mochten de landhoofden niet breder worden dan het brugdek, terwijl om constructieve redenen de opleggingen ver uit elkaar zijn geplaatst. De palen van de landhoofden zijn daarom aan de randen van het landhoofd geconcentreerd. Idealiter worden de palen zodanig geplaatst dat er een optimaal 'juk' wordt gerealiseerd, om vervormingen en reactiekrachten te minimaliseren. In verband met het aangrenzende palenmatras (zie verderop) onder de aardebaan aan de achterzijde en de zijkanten van het landhoofd, worden de palen aan de achterzijde van het landhoofd, langs het palenmatras, echter te lood aangebracht. De palen aan de voorzijde worden met een schoorstand van 5:1 aangebracht. Door deze randvoorwaarden is het een uitdaging geworden palenplannen te maken waarmee de optredende belastingen opgenomen kunnen worden. Naast drukbelasting dienen de palen, door het niet-optimale 'juk', ook trekbelastingen op te kunnen nemen, terwijl door concentratie van de palen de omvang van de 'grondkluit' beperkt is.
16. Fundering KW20
Slappe grond
Voor de verbreding van de A4 en de aanleg van de verbindingswegen tussen de A4 en de N434 wordt de bestaande aardebaan verbreed en worden nieuwe aardebanen aangelegd. Om restzettingen zo veel mogelijk te voorkomen, worden voorbelastingen toegepast met overhoogte en verticale drainage. Tijdens de voorbelasting zijn zettingen tot ruim 2,5 m opgetreden. Door de slappe grond ter plaatse van de fly-overs en de beperkt beschikbare zettingstijd (van 3 tot 6 maanden) ontstaan substantiële restzettingen, die nog optreden na het heiwerk en de uitvoering van het betonwerk van de steunpunten. Met name op de schoorpalen ontstaan hierdoor belastingen loodrecht op de paalas, met grote paalmomenten als gevolg. Voor de tussensteunpunten in de nieuwe ophogingen zijn palen met aanzienlijke kopwapening, tot 12Ø32, nodig.
Om de restzettingen van de weg te beperken, wordt onder de aardebanen aansluitend aan de landhoofden een paalmatras (combinatie van paalfundering en met geogrids gewapende overdrachtslaag van steenslag) toegepast (fig. 16). Het paalmatras wordt niet onder de landhoofden doorgezet. Met het paalmatras wordt daardoor niet voorkomen dat ook bij de landhoofden aanzienlijke restzettingen optreden, met aanzienlijke kopwapening als gevolg.
Bij het landhoofd van KW21 op as 5, dat tevens als horizontaal vasthoudpunt voor het dek fungeert, ontstaan grote paalmomenten. Met palen vierkant 500 mm kon met een kopwapening van 12Ø32 worden volstaan. Bij het landhoofd van KW20 op as 1 is vanwege de hogere aanvulling licht ophoogmateriaal benodigd om de paalmomenten acceptabel te houden. Het paalmatras zorgt wel voor een reductie van de negatieve kleef op de maatgevende palen, langs de rand van het paalmatras.
Tot slot
In het ontwerp van de fly-overs zijn de randvoorwaarden betreffende bouwfasering en vormgeving verwerkt. In de UO-fase is het hoofd geboden aan specifieke uitdagingen in de detaillering. Tevens is er veel energie gestoken in het ontwerp van de bekisting. De uitvoering is op het moment van schrijven van dit artikel gestart en de onderbouw van de eerste fase bijna gereed.
17. Impressie van de nieuwe verbinding van de N434 met de A4 in knoopunt Hofvliet
Online informatie
Voor actuele informatie zie www.rijnlandroute.nl en www.comol5.nl.
Projectgegevens
Project: RijnlandRoute
Opdrachtgever: Provincie Zuid-Holland in samenwerking met Rijkswaterstaat
Opdrachtnemer: Bouwcombinatie Comol5, bestaande uit DIMCO BV, Mobilis BV, Croonwolter&dros BV en VINCI Construction Grand Projets S.A.S.
Reacties
S.H.P. Stenebome - Provincie Zuid-Holland 28 april 2020 14:23
Interessant artikel, verduidelijkt door tekeningen.
André Schröder - Mobilis 03 mei 2019 07:48
Mooi artikel Nick en Richard!