Navigeren door complexiteit Uitvoering van de kruisende onderdoorgangen in het Julianaplein in Groningen 1 Het Julianaplein vanuit de lucht, foto: Rijkswaterstaat 1 20? CEMENT 5 2024 Het Julianaplein is onderdeel van het project Aanpak Ring Zuid, waarbij de zuidelijke ringweg van Groningen wordt omgebouwd. Het is de grootste en drukste kruising van Noord-Nederland. Hier komt het verkeer uit de richtingen Assen, Drachten, Hoogezand en de binnenstad samen. Dit verkeersplein wordt ongelijkvloers gemaakt, zodat het ver- keer straks vanuit elke richting kan doorrij- den. Daartoe worden twee gebogen onder- doorgangen gebouwd, die elkaar bovenlangs kruisen (fig. 2). De onderste onderdoorgang is inwendig circa 12 m breed en circa 235 m lang, waarvan circa 125 m wordt overdekt. Deze onderdoorgang bestaat uit negen mo- ten, waarvan vijf gesloten delen. Hij bevindt zich net onder het bestaande maaiveld met het laagste punt circa 3 m onder het polder- peil. De bovenste onderdoorgang is gemid - deld 12 m breed, circa 172 m lang en is over circa 95 m gesloten. Deze onderdoorgang bestaat uit zeven moten, waarvan vier geslo- ten delen. Dit deel van de constructie ligt volledig boven de grondwaterstand. Meer over de complexiteit en de uit- dagingen bij het bouwen van twee kruisen - de onderdoorgangen op staal op zettings- gevoelige keileem midden in de bestaande infrastructuur staat in het artikel 'Twee kruisende tunnels' in Cement 2022/4. Als aanvulling richt dit artikel zich specifiek op de uitvoeringstechnieken en de invloed op het ontwerp, met name in relatie tot de wapening. Invloed uitvoering op ontwerp wapening Om de belastingen op de onderdoorgang, die is gefundeerd op staal op relatief lage beddingsconstanten, op te kunnen nemen, is een aanzienlijke hoeveelheid wapening in de vloer, wanden en het dak nodig. Tijdens het uitvoeren van de wapeningsberekenin - gen bleek al snel dat de inpassing van de wapening een complexe uitdaging zou wor- den. Vanwege de grote vereiste diameters en lengtes van de staven en de specifieke positionering van de wapening, zou het ter plaatse vlechten een negatieve impact heb- ben op zowel arbeidsintensiteit als inpas- sing. Daarom is een mogelijk beter alterna - tief met geprefabriceerde wapening beschouwd. Voor grote vloervelden werkt een aan - nemer bij voorkeur met vloernetten of PROJECTGEGEVENS project Aanpak Ring Zuid in Groningen / Kruisende Onderdoorgangen Julianaplein opdrachtgever Rijkswaterstaat opdrachtnemer Combinatie Herepoort (bestaande uit Max Bögl Nederland, Züblin Nederland Oosterhof Holman Infra, Koninklijke Sjouke Dijkstra, Roelofs Wegenbouw) engineering Witteveen+Bos Bij het ontwerpproces van een nieuw kunstwerk reikt de verantwoordelijkheid verder dan enkel de constructieve aspecten; het omvat ook de uitvoeringstechnische haalbaarheid. Een vroegtijdige samenwerking met de uitvoering kan niet alleen aanzienlijke tijdswinst opleveren, maar ook de risico's effectief beheren. Dit principe is toegepast bij de complexe kruisende onderdoorgangen van het Julianaplein, waarbij de uitvoering vanaf een vroeg stadium actief was in het ontwerpproces. CEMENT 5 2024 ?21 rolmatten. Door de kromming van de onder- doorgangen en de afmetingen en diameters van de benodigde wapening was dit echter geen optie. Zo ontstond het idee om met prefab wapeningskorven te gaan werken. Bij het toepassen van prefab wapening is het van groot belang dat alles nauwkeurig in elkaar past, omdat de aanpassingsmoge- lijkheden ter plaatse zeer beperkt zijn. Daar- om is gekozen alle belangrijke onderdelen en details in Allplan in 3D uit te werken. Wapeningsconfiguratie Voor een zo efficiënt mogelijk wapenings- systeem van de moten is voor de wape- ningsconfiguratie één principe aangehou - den (fig. 3). In de vloeren en het dak wordt de eerste laag wapening altijd in de langs- richting van de moten aangebracht, met een hart-op-hart-afstand van 100 mm. Voor de wanden is gekozen de eerste laag in de horizontale richting aan te brengen met een hart-op-hart-afstand van 125 mm. Op deze manier kunnen de beugels in de eerste laag worden aangebracht voor de krachts- afdracht in de dwarsdoorsnede van de moot. In de dwarsrichting moeten staven tot en met een diameter Ø40 mm worden toege- past. Conform eis ROK-0114 mag in dit geval de staafafstand niet kleiner zijn dan 120 mm. Vanwege de inpasbaarheid, eventueel beno- digd bijplaatsen van losse staven en om grind - nesten te voorkomen, is voor hart-op-hart- afstand 140 mm gekozen. Voor de tussenafstand van verschil - lende wapeningslagen in dezelfde richting wordt een waarde van 40 mm aangehouden, zodat een tussenstaaf Ø40 mm als hulpwa - pening kan worden aangebracht (fig. 4). 2 3D-weeggave kruisende tunnels in BIM 3 Wapeningsconfiguratie in de moten 4 40 mm tussenafstand verschillende wapeningslagen 2 IR. ESLI BOSMAN Senior Constructeur Witteveen+Bos IR. WOUTER CLAASSEN Ontwerpleider Witteveen+Bos WIM MEULENBRUGGE Senior 3D-ontwerper Witteveen+Bos auteurs 3 4 22? CEMENT 5 2024 Wapeningshoeveelheden Als gevolg van de bodemgesteldheid en de fundering op staal ontstaan aanzienlijke in - terne krachten in de vloeren van de moten. Dit resulteert bijvoorbeeld in drie lagen bovenwapening Ø40-140 ter plaatse van het midden van de vloer voor de diepst gelegen moot. Bij de aansluitingen tussen de wanden, het dak en de vloer is eveneens een aan - zienlijke hoeveelheid wapening vereist van - wege de optredende momenten. Voor het dak resulteert dit in maximaal twee lagen Ø32-140. In de diepst gelegen vloeren is bijna over de gehele vloer dwarskrachtwapening nodig. De beugels bevinden zich in de bui - tenste laag en worden geplaatst tussen de staven van de langswapening. Door het ge- bruik van prefab korven kan de wapening in dwarsrichting voor de vloer, wanden en het dak worden gevlochten als gewapende balken (fig. 5). Hierbij is uitgegaan van ge- prefabriceerde wapeningskorven met een breedte gebaseerd op vier staven met een tussenafstand van 140 mm omgeven door beugelwapening. De langswapening maakt geen deel uit van de prefab korf. Deze gepre- fabriceerde korven worden achter elkaar op de onderwapening in langsrichting geplaatst, om op deze manier de vloer en het dak te vormen. Na het plaatsen van de prefab kor- ven wordt tot slot de bovenwapening in langsrichting aangebracht. Het aantal typen korven in elke moot is afhankelijk van de variatie in interne krachten. In de basis wordt uitgegaan van vier typen korven voor zowel de vloer als het dak. Deze verschillende typen zijn nodig ter plaatse van de dilatatievoeg, ter plaatse van de randstrook, in het middengedeelte en in een passtrook. Voor de wanden zijn twee verschillende typen korven toegepast, aangezien de rand - stroken door de inpassing van de tand- en inkassingsconstructie in het werk moeten worden gevlochten. De voordelen van deze werkmethode zijn talrijk: eenvoudige en overzichtelijke tekeningen met veel repetitie; wapening wordt als prefab elementen op de bouw aangevoerd; de mogelijkheid om wapening voorafgaand te produceren, waardoor de uitvoering op de bouwplaats sneller kan verlopen (de vloe- ren van de moten werden op deze manier in circa zeven dagen tijd gevlochten); 5 Principe van wapening prefab korven De detaillering van de wapening rondom de hemelwater- afvoerleidingen vroeg de nodige aandacht MEER OVER HET ONTWERP Over het ontwerp van de twee kruisende onderdoorgangen in het Juliaplein is in Cement 2022/4 het artikel 'Twee kruisende tunnels' verschenen. 5 CEMENT 5 2024 ?23 uitvoering vindt plaats in een geconditio- neerde werkplaats, waarbij de korf op werkhoogte is gepositioneerd wat zorgt voor betere arbeidsomstandigheden; eenvoudige controle van de wapening op de bouwplaats; verminderde kans op fouten tijdens de bouw; verbeterde veiligheid op de werkvloer; minder fysiek belastend werk voor de vlechters op de bouwplaats. Wapeningsdetaillering versus beton In verband met de eisen met betrekking tot de brandveiligheid van de onderdoorgangen is het beton in de wanden en aan de onder- zijde van het dak uitgevoerd met een beton - mengsel met polypropyleenvezels. Het beton van de wanden heeft een betonsterkteklasse van C30/37. In de vloeren werd een beton - sterkteklasse van C35/45 gehanteerd. De keuze voor een bepaald type beton - mengsel heeft gevolgen voor het ontwerp, zoals de detaillering van de wapening in de verbindingen. Vanwege meerdere lagen wapening in de aansluitingen tussen de wanden en de vloer en het dak ontstaan relatief hoge lokale drukspanningen in het beton, ter plaatse van de buigdoorn. Omdat het door de toepassing van de polypropy -leenvezels niet mogelijk is om een hogere betonsterkteklasse toe te passen in de wan - den en het dak, zijn de drukspanningen in het beton gereduceerd met grotere doorn - diameters voor de wapeningsstaven (foto 7). Buigdoornen van Ø300 mm, Ø400 mm, Ø500 mm en Ø600 mm waren noodzakelijk. Om de hoeken voldoende af te wapenen zijn schenkels Ø16-140 bijgelegd. Ook de detaillering van de wapening rondom de hemelwaterafvoerleidingen (HWA), met diameters van Ø200 tot Ø400mm, vroeg de nodige aandacht (foto 8). Door de aanwezig - heid van de leidingen wordt de dwarskracht- capaciteit lokaal aanzienlijk verminderd, in een gebied waar de dwarskracht al vrij hoog is. Door middel van een vakwerkmodel is de krachtswerking rondom de HWA-leiding in beeld gebracht. Het momentenverloop in de dwarsrichting van de vloer laat zien dat ter plaatse van de HWA-leiding druk aan de bovenzijde en trek aan de onderzijde van de vloer optreedt. In de basis worden de dwarskrachten rondom de HWA-leiding op twee manieren opgenomen: door middel van een wapeningskorf onder de HWA-leiding (fig. 9) door middel van een ophangstaaf (Z-staaf ) (fig. 10) 6 De druk- spanningen in het beton zijn gereduceerd met grotere doorndiameters 6 Prefab wapeningskorven vloer KWALITEITSCONTROLE KORVEN De kwaliteitscontrole van de korven moet minstens het volgende omvatten: - De hart-op-hart-afstand van de ?wapeningsstaven moet overeen- ?komen met de tekening. - De haarspelden en/of beugels ?moeten op een vaste afstand ?vanaf de rand zijn uitgezet. - Haarspelden en/of beugels moe- ?ten de juiste verticale stand ?hebben ten opzichte van de ?hoofdwapening. - Het wapeningsprincipe zoals ?aangegeven op de tekening, ?inclusief bundeling van haarspel- ?den, moet secuur zijn uitgezet. - De langswapening moet correct ?worden uitgezet op de bekisting ?en de haarspelden moeten hier- ?naast kunnen worden geplaatst. - Rekening moet worden gehouden ?met de dwarsverkanting in de ?doorsnede, bijvoorbeeld bij het ?uitzetten van de stekken voor de ?wandwapening. 24? CEMENT 5 2024 7 7 Grote doorndiameters en extra schenkels?8 Wapening rondom HWA-leiding 9 Vakwerkmodel wapeningskorf onder HWA-leiding?10 Vakwerkmodel Z-staaf 8 9 10 Op basis van art. 9.2.2(4) en 9.3.2 van NEN- EN 1992-1-1 geldt dat een fractie gelijk aan ? 3 = 0,50 van de noodzakelijke dwarskrachtwa - pening in de vorm van beugels moet worden aangebracht. Om voldoende dwarskracht- capaciteit te genereren en door de minimale benodigde aanwezigheid van beugels worden beide wapeningsprincipes toegepast. Tandconstructie Om eventuele verschilverplaatsingen tussen de moten op te vangen, zijn alle moten onder- ling verdeuveld met een tandconstructie. In het ontwerp is al in een vroeg stadium nage- dacht over de maakbaarheid van deze verbin -ding. Vanwege de grote krachten op de tanden en de beperkte ruimte was de inpasbaarheid van de wapening een uitdaging (fig. 11a en 11b). Daarbij was de detaillering cruciaal. Door de repetitie van de tandverbinding is een efficiënte oplossing bovendien van groot belang. Dit vroeg om een op maat gemaakte bekisting, die met zo min mogelijk aanpas- singen kan worden ingezet voor alle moten. In het ontwerp is allereerst gezorgd dat de verschillende locaties zoveel mogelijk gelijk zijn ontworpen wat betreft afmetingen en hoeken. Verder is de volgorde van uitvoe - ring van belang. Eerst is de wand met inkas - sing gestort (foto 12a en 12b), gevolgd door CEMENT 5 2024 ?25 de aansluitende tandverbinding met bijbe - horende wand. Als de tand in de inkassing zou worden gestort, ontstaan grote risico's met betrekking tot verdichting en bekisten. Om dit te voorkomen zijn de tanden geprefa - briceerd op de bouwplaats (foto 13). Na de stort en het ontkisten van de wandconstruc - tie met inkassing, zijn de tanden met behulp van een tafelconstructie ingeschoven en op twee oplegblokken aangebracht. Zowel boven als onder de tand is een oplegblok toegepast. De tanden zijn door middel van stekken ver - 11a 12a 11b 12b 11 Modellering van (gedeeltelijke) wapening inkassing (a) en tandconstructie (b) 12  Bekisting rondom inkassing tandconstructie 26? CEMENT 5 2024 bonden aan de wand en meegestort met de eerstvolgende wandconstructie. Om de overgang tussen de tand en de in het werk gestorte wand te laten voldoen aan de eisen voor CUR100, is een cannelure aangebracht met een diepte van 10 mm. De prefab korven van de vloer moeten ter plaatse van de dilatatievoegen van de moten worden gekoppeld met de wandconstructie (foto 14). Omdat de bekistingselementen ten behoeve van de inkassingsconstructie op de vloer van de volgende moot moeten worden geplaatst, zijn op deze locatie mechanische koppelingen nodig in plaats van stekwape- ning naar de wand. Om het risico op fouten te minimaliseren, zijn de koppelingen zowel aan de tandzijde als aan de inkassingszijde toegepast. Aan de inkassingszijde zijn de mechanische koppelingen niet strikt nood - zakelijk, maar het bijkomende voordeel van de toepassing is dat geen overlappingslengte nodig is op deze locatie. Randvoorwaarden voor de uitvoering Het gebruik van prefab wapening met mini - male toleranties vereist duidelijke afspraken. Bovendien moeten alle betrokken partijen (ontwerpers, uitvoerders en vlechters) wen - nen aan een nieuw uitvoeringsprincipe. Zo moest al vanaf de eerste bouwlaag rekening worden gehouden met de positie van de stekwapening. Bij een werk dat in situ wordt gevlochten is het vaak eenvoudiger te antici - peren op maatafwijkingen. Niet alles zal daardoor gelijk goed gaan; het doorlopen van een leercurve is essen tieel. Voor de onderdoorgangen van het Julianaplein is het gelukt om samen met Combinatie Herepoort tijdig voldoende scherpte in het uitvoeringsproces te krijgen. Nauwe samenwerking De nauwe samenwerking tijdens het ontwerp proces en het uitvoeringsproces tussen de uitvoerende en ontwerppartijen heeft geleid tot een robuust ontwerp, een praktische uitvoeringsmethodiek en mini - male conflicten van de wapening. De ervaring heeft geleerd dat het van groot belang is om zo vroeg mogelijk in het ontwerptraject de meest geschikte uitvoe- ringsmogelijkheden vast te leggen. Daar- naast is het cruciaal dat het ontwerpteam betrokken blijft gedurende de uitvoerings- fase, zodat de ontwerpprincipes kunnen worden overgedragen en toegepast. Op 2 september 2024 om 06.00 u zal het werk voor de onderdoorgangen Juliana - plein zijn afgerond en worden ze openge- steld voor het verkeer. De tanden zijn geprefabriceerd op de bouwplaats 14 13 13 Geprefabriceerde tand (gedraaid) 14 Mechanische koppelingen in vloer in plaats van stekwapening CEMENT 5 2024 ?27