themaFly-over Kerensheide3201244themaFly-overKerensheideFasering van grote invloed op krachtsverdelingFly-over Kerensheide 32012 45Spoedpakket E, oftewel SUBLIEM (= Spoedaanpak UitvoeringBrabantLimburg In E?n Managementteam), is ??n van van dein totaal zes spoedpakketten van Rijkswaterstaat waarin viervan de in totaal 30 hardnekkige verkeersknelpunten wordenaangepakt. E?n van die verkeersknelpunten van SUBLIEM isdeelproject P17, spoed A2 Maasbracht ? Geleen in ZuidLimburg.Dit project, waarvan de uitvoering is gestart in mei 2010, loopt ?van noord tot zuid ? van knooppunt Het Vonderen in de A2 (bijde aansluiting met de A73) tot aan knooppunt Kerensheide envervolgens in oostelijk richting tot aan afrit Geleen in de A76. Hetomvat de realisatie van 18 km spitsstrook, inclusief zeventienpechhavens langs de rijbaan in noordelijke rijrichting vanUrmond tot knooppunt Het Vonderen. Tevens is op dit traject ??nkunstwerk (Klein Berkelaar) gesloopt en herbouwd. Daarnaastzijn acht kunstwerken versterkt. Dit gedeelte van het project isinmiddels volledig opengesteld voor verkeer.In het deel van de A2 tussen Urmond en knooppunt Kerensheideen het deel van de A76 tussen knooppunt Kerensheide en Geleenwordt een structurele verbreding gerealiseerd door aan beiderijbanen ??n rijstrook toe te voegen. Dit gedeelte van het projectvormt geografisch gezien een winkelhaak die het terrein vanChemelot doorklieft. De realisatie van de structurele verbredingzal volgens planning in het derde kwartaal van 2012 gereed zijn.Voor de structurele verbreding worden tien kunstwerken gesloopt,waarvan er negen worden herbouwd. Daarnaast komen er viergeheel nieuwe kunstwerken bij en zullen er twee kunstwerkenworden verbreed. Tot slot gaat knooppunt Kerensheide op deschop: er wordt een nieuwe flyover gerealiseerd. Deze flyoverwordt aangelegd in de verbindingsboog voor verkeer komendevanuit Eindhoven (A2) dat afslaat richting Heerlen (A76). De flyover kruist eerst de A76 en vervolgens de A2.Beschrijving complete kunstwerkDe flyover Kerensheide heeft globaal de volgende kenmerken:twee hooggelegen landhoofden, tien tussensteunpunten en eenin het werk voorgespannen rijdek. Alle steunpunten zijn voorzien van Vibropalen, twintig stuks ?508/580 mm per landhoofd en circa 50 stuks ?456/530 mm per tussensteunpunt. Delandhoofden zijn uitgevoerd in betonsterkteklasse C35/45 enKnooppunt Kerensheide, de met een klaver-blad vormgegeven kruising van de A2 en deA76 nabij Geleen, vormt momenteel eenbarri?re voor een vlotte verkeersafwikkelingrichting het zuiden. Voor een betere doorstro-ming wordt een verbindingsboog aangelegdmet daarin een circa 600 m lange fly-over. Hetter plaatse gestorte rijdek is voorzien vangewichtsbesparende sparingen met daartussendoor voorspankabels.1ir. pieter van der sanden RcMovares Nederland B.V.ir. patrick van BerkelBreijn B.V., afdeling Constructies enGeotechnieking. Marco pronkHeijmans Civiel B.V. Span- enVerplaatsingstechnieken1 Fly-over Kerensheide in aanbouw,eind september 2011foto: FlyingEye.nlthemaFly-over Kerensheide3201246123456891011127TaskunstwerkasMV311fase 1fase 2fase 3fase 4fase 5fase 6fase 7fase 8fase 9fase 10fase 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1228as kunstwerk163915 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 138 37 36 35 34 33 32 31 30 29 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 172 45a5b3eindsteunpunten zijn dwarsblokkeringen toegepast. Hiermeewordt het vastlopen van de geluidsarme, meervoudige lamellenvoegovergangen voorkomen.Het in het werk voorgespannen rijdek (C53/65) heeft een horizontale boogstraal van 300 m en wordt gefaseerd gemaakt. Deelf velden/overspanningen vari?ren in lengte van 45 m terplaatse van de eindvelden tot 57,2 m ter plaatse van de kruisingmet de A76/A2. De voorspanning bestaat uit 39 kabelsVSL631 (31strengs kabels met strengen ?15,7 mm,FeP 1860). De constructieve dwarsdoorsnede heeft eenconstante breedte en dikte: 17,0 m respectievelijk 1,65 m. Tergewichtsbesparing is de dwarsdoorsnede in de velden voorzienvan acht sparingen ?1,25 m. Dwarsvoorspanning was nietbevatten tot circa 10 m uitkragende vleugelwanden. Deze zijnonder het weglichaam door met elkaar verbonden met drietrekstangen om zo de zijdelingse gronddrukken op te vangen.De tussensteunpunten bestaan uit betonsloven (C28/35), vierkant 14 m en dik 2 m, waarop 1,9 m dikke pijlers (C35/45)staan. De pijlers vari?ren in hoogte van 7,5 m tot 13,5 m en zijnmeestal radiaal op de as van het rijdek geori?nteerd. De taps inbreedte verlopende pijlers ? van boven breed ( 13,0 m) naaronder smal ( 4,25 m) ? hebben ellipsvormige randen. Tussenonderbouw en rijdek zijn staalplaatgewapende oplegblokkentoegepast: drie per landhoofd en vier per pijler. Vanwege degrote opgelegde verplaatsingen zijn de oplegblokken bij deeindsteunpunten (as 1, 12) en de eerste tussensteunpunten (as2, 11) in langs en dwarsrichting glijdend uitgevoerd. Bij deFly-over Kerensheide 32012 47as kunstwerkaspijlerstramien6sparingas kunstwerkuitwaaierende supportrekken672 Bovenaanzicht van de verbindingsboog3 Dwarsdoorsnede nabij hoogste punt4 Fasering rijdek, DO-fase5a Dwarsdoorsnede rijdek (veldmidden)5b Aanzicht spanvlak, kabelnummering6 3D-visualisatie voorspankabels veld 1 (fase 4)7 `Schuin'veld met waaierende supportrekken en getrapte koppelvoegde velden als bij de steunpunten bewust vrij gehouden. Hierdoor waren (indien noodzakelijk) extra kabels eenvoudiginpasbaar in het ontwerp. Deze keuze bleek ook gunstig voorde standaardisatie van de supportrekken en de plaatsbaarheidvan de horizontale splijtwapening.Het was noodzakelijk de pijlers in de middenberm van de A76(as 6) en A2 (as 8) te positioneren met de as van de pijlersevenwijdig aan de as van deze snelwegen. Dit betekende datdeze pijlers schuin onder het rijdek moesten worden geplaatst.Vanwege de grote neerwaartse krommingsdrukken en delocatie van de oplegblokken zijn ook de topbogen van de voorspankabels ter plaatse van de as van de pijler gepositioneerd.De overgang naar de volgende fase is vanwege de inpassing vande voorspankoppen ook evenwijdig aan de as van de pijlergelegen. Het gevolg hiervan is dat de als `schuin' aangeduidevelden ter weerszijden van as 6 en as 8 gekenmerkt wordendoor langere en kortere kabels dan in een regulier veld (fig. 7).Daar zorgt immers alleen de horizontale boogstraal van de flyover voor een klein kabellengteverschil.Het diepste punt per kabel is in de `schuine' velden telkens circahalverwege de vari?rende kabellengte gepositioneerd. In eenradiale dwarsdoorsnede is er dus sprake van niet op dezelfdehoogte gelegen voorspankabels. In de velden aan weerszijdenvan de assen 6 en 8 zijn de supportrekken waaierend geplaatst,zodat per rek wel sprake is van een gelijke hoogteligging(fig. 7). Bijkomend gevolg van de `schuine' assen is dat denodig. De afwerking van de zijkant van het rijdek vindt plaatsmet circa3 m hoge ?n brede gekromde RVS elementen, waarmee detotale dekbreedte 23 m wordt. In figuur 3 staat een karakteristieke dwarsdoorsnede.Ontwerp voorspanning rijdekIn het VO is het rijdek beschouwd alsof er sprake is van eenongefaseerde bouwwijze. Dit leverde een bovengrens quasteunpuntmomenten en bood voldoende inzicht om deoorspronkelijke rijdekdikte van 1,80 m vroegtijdig te reducerentot 1,65 m. De lengte van de diverse overspanningen is vooralbepaald door de posities van de pijlers; binnen het klaverbladwaren de mogelijkheden zeer beperkt. Bij het gefaseerd bouwenvan een plaatviaduct is de lengte per fase een veelvoud van develdlengten; hier dus een veelvoud van circa 55 m. Rekeninghoudend met het noodzakelijke doorkoppelen van de voorspanning, en dus het eenzijdig afspannen, de grote veldlengteen het hergebruik van de ondersteuningsconstructie metrijdekbekisting, is besloten om per fase ??n veld te maken. Eenfase van twee velden, oftewel ca. 110 m in ??n keer, zou incombinatie met het voorspankabelverloop tot te grote directoptredende wrijvingsverliezen leiden. Begonnen is met veld 4(fase 1). De daarop volgende fase `begon' telkens op 8,5 mvoorbij het steunpunt (fig. 4).De grote overspanningen hebben tot gevolg dat, ondanks hettoepassen van sparingen over circa 65% van de veldlengte, heteigen gewicht dominant is. Tussen de sparingen liggen de voorspankabels dicht bij elkaar (fig. 5a). Vanwege de aan te brengensplijtwapening zijn ter plaatse van het spanvlak de onderlingeafstanden zowel horizontaal als verticaal groter (fig. 5b). Deovergang van de kleine naar de grote horizontale h.o.h.afstand,250 mm respectievelijk 550 mm, vindt plaats over een korteafstand door middel van twee cirkelbogen (R 16 m). Figuur 6geeft het kabelverloop in veld 1 (fase 4) weer. Ook zichtbaarzijn de inkassingen in de kopse zijde van het rijdek. Tenbehoeve van de inpassing van de dwarsblokkeringen is daar hetkabelverloop lokaal aangepast. De in totaal 39 kabels zijnverdeeld over twee groepen met twee kabels langs de randen enzeven groepen met vijf kabels in het midden. Bij deze laatstegroepen is de ruimte tussen de bovenste twee kabels zowel inthemaFly-over Kerensheide32012489810a10b11(Algemeen Ligger Programma, FEMMASSE). Het rijdek ishierbij als verticaal en horizontaal verend ondersteund gemodelleerd. Gedurende het tijdsafhankelijke berekeningsproceswijzigt telkens het statisch schema volgens de in figuur 4 afgebeelde fasering. De voor de gebruiksfasen (t = 0, t = ) enbouwfasen uitgevoerde en gebruikelijke toetsingen van scheurvorming, sterkte (buiging, dwarskracht), vermoeiing enz.koppelvoeg ? dit is de voeg/stortnaad tussen twee opeenvolgende fasen ? getrapt is uitgevoerd (foto 8). De inpassing vande splijtwapening behoefde extra aandacht.Berekening voorgespannen rijdekDe krachtsverdeling in de langsrichting is bepaald met ALPFly-over Kerensheide 32012 49128 Getrapte koppelvoeg/stortnaad met koppelankersfoto: FlyingEye.nl9 Krachtsverdeling door EG/VSP, na fase 11 (= DO)10a Krachtsverdeling door EG/VSP, na fase 110b Krachtsverdeling door EG/VSP, na fase 211 Omhullende krachtsverdeling door EG/VSP/RB/MOB/TEMP, na fase 10NIEUW(= UO)12 Niet-gelijkmatige dwarskrachtverdeling door EG/VSP/RBhoudt in dat de aannemer wordt beoordeeld op zijn totale planvan aanpak, inclusief het voorgestelde tijdspad en verkeersplan.De realisatie van de bovenbouw van de flyover was in dit planvan aanpak aangegeven voor de duur van in totaal vijftienmaanden. Om deze snelheid te kunnen behalen, was het noodzakelijk dat de ondersteuningsconstructie minimaal tweevelden besloeg en dat na een opstartfase elke maand een dekgewapend, gestort, afgespannen en ge?njecteerd zou zijn. Nadat??n veld was gestort, waren de werkzaamheden voor hetkomende veld reeds in volle gang. Nadat het voorgaande veldwas afgespannen op zijn eindvoorspanning, werd de ondersteuning verwijderd en direct ingezet voor een volgend veld.Totaal was ondersteuningsmaterieel aanwezig voor drie velden.SpanprotocolOm tijdwinst en effici?ntie te behalen, is in nauw overleg metde ontwerpers gekomen tot een spanprotocol. Deze voorzag inde stappen krimp, eigen gewicht en eindvoorspanning. Deeerste voorspanfase, de zogenoemde krimpvoorspanning,besloeg het aanspannen van zestien kabels, de bovenste rij(fig. 5b), op 48% van de eindvoorspankracht. Hierdoor werd intotaal, ten opzichte van de 39 kabels, 20% van de totale eindvoorspankracht behaald. De krimpvoorspanning was meestalbinnen twee dagen na stort aan te brengen.Spanfase 2 is de fase waarbij de constructie haar eigen gewichtzelfstandig kan dragen. Deze fase was noodzakelijk vanwege debeperkte tijd en de minimale inzet van ondersteuningsmaterieel. Na deze spanfase werd 79% van de totale eindvoorspankracht behaald, door uitsluitend de onderste rij kabels,nummer 17 t.m. 39, op de eindvoorspankracht te brengen.Voor de laatste fase, de eindvoorspanfase, moesten uitsluitendde bovenste kabels, nummer 1 t.m. 16, worden nagespannen totde eindvoorspankracht. Voordeel van dit spanprotocol was datslechts de kabels 1 t.m. 16 twee keer moesten worden gespannen en de overige kabels slechts ??n keer.BetonsamenstellingOm voldoende productiesnelheid te kunnen behalen, is ervoorgekozen een hogere betonsterkteklasse (C53/65) toe te passendan constructief noodzakelijk was. Hierdoor konden deconstructies sneller worden gespannen en worden ontkist.Gemiddeld genomen werd de constructie zeven dagen na stortdatum volledig afgespannen, waarbij de minimale karakteristieke kubusdruksterkte 50 MPa moest bedragen. Het betonworden hier niet beschreven. Wel wordt de invloed van de fasering op de krachtsverdeling toegelicht. In figuur 9 staat demomentenlijn door eigen gewicht (EG) en voorspanning (VSP);in eerste instantie verrassend qua vorm.De vorm laat zich verklaren door fase 1 en vervolgens fase 2 naderte beschouwen (fig. 10a resp. 10b). In fase 1 ontstaan veldmomenten door het EG ( 1/8 q L?). In het veldmidden worden dezeverminderd door de opwaartse krommingsdruk door de VSP.Nabij de steunpunten is er een grote toename van de veldmomenten, ten eerste door de omhoog werkende component van devoorspankracht ter plaatse van het spanvlak en ten tweede door deopwaarts gerichte krommingsdruk in (een deel van) het overstek.Dit principe herhaalt zich in het gedeelte van het rijdek dat in fase2 wordt toegevoegd. Immers, dit betreft slechts ??n enkel (statischbepaald) veld. De momentenlijn van het vorige veld wordtopgetild. Fase 3 (e.v.) verloopt grotendeels analoog. Tijdens debouwfasen treedt het maatgevende veldmoment telkens op in hettijdelijke eindveld. Door de toevoeging van de overige belastingenen door kruip ontstaat uiteindelijk wel de karakteristieke vormvan een momentenlijn bij een doorgaande ligger (fig. 11). In dezefiguur valt op dat de momentenverdeling in veld 1 en 2 (links) enveld 10 en 11 (rechts) significant verschillen ten opzichte vanelkaar. Dit komt doordat, omwille van bouwtijdwinst, fase 10 en11 (in het DO) samengevoegd zijn tot ??n 92 m lange fase 10 (fase10NIEUWin het UO). Daarbij is ter beperking van de direct optredende wrijvingsverliezen tevens het kabelverloop aangepast.Een plaatmodel is gebruikt om de invloed op de krachtsverdeling te bepalen ten gevolge van de horizontale boogstraal vanhet rijdek (zie ook [1]), de twee nietradiaal geori?nteerdepijlers en de niet over de volledige rijdekbreedte aanwezigeoplegblokken. In een dwarsdoorsnede zijn hierdoor de veld ensteunpuntmomenten evenals de dwarskrachten niet gelijkmatigverdeeld (fig. 12). Dit effect is per belastinggeval `vertaald' naartoeslagfactoren die verschillend zijn voor momenten/dwarskrachten en voor radiaal/nietradiaal geori?nteerde pijlers.Deze factoren zijn in het liggermodel verwerkt.Uitvoering en interactie ontwerp-uitvoeringTijdspadDe aanbesteding van dit spoedpakket is geschied door gebruikmaking van het zogenoemde Best Value Procurement. DitthemaFly-over Kerensheide320125013worden gegaan, zonder daarbij de bekistingshuid, stalen onderslagen en moerbalken te demonteren. Aangezien de totalebelasting van de schotten per veld 360 ton bedroeg en telkensop het in de bouwfase maatgevende eindveld aangrijpt, is ookdeze situatie constructief beschouwd en als belastinggevalopgenomen. Lokaal bleek hierdoor een lichte verzwaring vande onderwapening noodzakelijk. Ten gevolge van deze additionele, tijdelijke belasting werd de doorbuiging nogmaalsverhoogd met 31 mm. Ook deze extra doorbuiging moestworden voorzien in de stelhoogtes van de vijzels, om de bekistingsschotten drukloos af te laten.SlotDe bouw vordert gestaag en ligt momenteel op schema. Hierbijzijn de in 2009 bij de ombouw van de randweg Eindhovenopgedane ervaringen met flyover De Hogt [2] waardevolgebleken. Naar verwachting zal de flyover Kerensheide in hetderde kwartaal 2012 in gebruik worden genomen. mengsel is speciaal ontwikkeld voor het project en is zelfsbijgesteld voor toepassing in de winter en zomermaanden.OndersteuningssysteemOm de bovenbouwconstructie te kunnen vervaardigen, is hetmodulaire ondersteuningssysteem (MOS) van Heijmans Civieltoegepast. Dit ondersteuningssysteem kenmerkt zich door variabele verticale staanders met een capaciteit van 150 ton, diezijn samengesteld tot torens van vier staanders. Horizontaleregels en kruisverbanden zorgen voor een geschoordeconstructie. Per staander zijn aan de voet 100tons vijzelsgemonteerd, die het ontkisten van de torens mogelijk maken.Daarnaast zijn boven op de staanders zware spindels aanwezigdie worden gebruikt om de fijnafstelling van de hoogte teverzorgen. Per veld rijdek zijn in totaal vier rijen torensgeplaatst, die op staal waren gefundeerd. Deze torens droegenvervolgens drie velden stalen balken (HEB800) met tooglatten.Op het volle klaverblad functioneerden deze velden als doorrijdportalen (foto 13).Ondanks de aanzienlijke voorspankracht kwam de betonnenconstructie niet los van haar ondersteuning. Dit gaf direct aandat het toepassen van vijzels onder de verticale staanders noodzaak was. V??rdat de eindvoorspanning werd aangebracht, zijnde twee torens direct naast de pijlers afgelaten om `kraken' vandeze torens en het holle rijdek te voorkomen. De theoretischedoorbuiging betrof circa 100 mm ten gevolge van het eigengewicht.Omdat met standaard bekistings en ondersteuningsschottenwerd gewerkt, werden deze onder het nieuw gerealiseerderijdek afgelaten door middel van langeslagvijzels boven op hetrijdek in combinatie met schroefbare geribbelde staven. Doorde schotten af te laten en om te rijden naar de positie van hetvolgende voor te bereiden veld, kon snel en adequaat te werk LiteRatuuR1 Weusthof, S. & Vergoossen, R.,Modelleren zonder kromming.Cement 2011/8.2 Scholten, P., Lang, hoog en slank.Cement 2009/2. pRojectgegeVensproject Spoedpakket E, deelproject P17, verbreding A2 Maasbracht ?Geleenopdrachtgever Rijkswaterstaathoofdaannemer Heijmans Infra Ge?ntegreerde Projecten B.V.uitvoering Heijmans Wegen en Heijmans Civielontwerp- en detailengineering Breijn (Ingenieursbureau Heijmans),Movaresondersteuningsconstructies en voorspanning Heijmans Civiel Span-& Verplaatsingstechniekenarchitect Heusschen * Copier, StudioSKaanneemsom ca. 120 miljoenbouwperiode 22 december 2009 ? derde kwartaal 201213 Overzicht modulairondersteuningssysteemmet doorrijdportalenover de A2foto: FlyingEye.nl