Titel : Ontwerpnota Circulair Viaduct Projectnummer : L202801publicaties.minienm.nl/download-bijlage/112177/h3... · Een initiatief van Van Hattum en Blankevoort, VolkerInfra en Spanbeton

Niets uit deze uitgave mag worden overgenomen, verveelvoudigd, openbaargemaakt en/of overhandigd aan derden zonder voorafgaandetoestemming van VolkerInfra

Titel : Ontwerpnota Circulair Viaduct

Projectnummer : L202801

Documentnummer : CV-DO-RAP-002Revisie : 1.0Status : DefinitiefDatum : 19-10-18

Fase : Realisatiefase

Opdrachtgever : Rijkswaterstaat

VolkerInfra, http://www.volkerinfra.nl/

Naam: Paraaf: Datum:Opgesteld: Gert Visser 19-10-18

Project : Circulair ViaductProjectnummer : L202801Documentnummer : CV-DO-RAP-002Revisie : 1.0

Een initiatief van Van Hattum en Blankevoort, VolkerInfra en Spanbeton Pag. 2 van 14

Document HistorieRevisie Omschrijving/Belangrijkste wijzigingen Datum1.0 Eerste uitgave 19-10-18



INHOUDSOPGAVE

1 ALGEMEEN 41.1 Inleiding 41.2 Locatie 41.3 Projectdoelstelling 51.4 Doel van het document 51.5 Disclaimer – beperking ontwerp 51.6 Leeswijzer 5

2 REFERENTIEDOCUMENTEN 62.1 Voorgaande studies 62.2 Normen 6

3 UITGANGSPUNTEN ONTWERP EN ONTWERPKEUZES 73.1 Ontwerpbasis overkoepelend 73.2 Ontwerpbasis dek 73.3 Ontwerpkeuzes geometrie 73.3.1 Positie 73.3.2 Afmetingen segmenten 83.3.3 Deviators / doorvoeren / manchetten 83.3.4 Spankoppen 93.3.5 Oplegdetail stootplaat 93.3.6 Fundering (Kampen) 103.4 Materiaal 103.5 Vormgeving 10

4 ONTWERP DEK 115 ONTWERP ONDERBOUW 126 BEHEER EN ONDERHOUD 136.1 Monitoring 136.2 Assembleren 136.3 Demontage 136.4 Opslag 13

7 MOGELIJKE VERVOLGONTWIKKELINGEN 14BIJLAGEN

1. Ontwerpbasis – overkoepelend (CV-DO-RAP-001)2. Ontwerpbasis dek (NvU-1805035-1)3. Berekening dek – globale krachtswerking (BER-1805035-deel 1)4. Berekening dek – detaillering holle element (BER-1805035-deel 2)5. Berekening dek – detaillering massieve element (BER-1805035-deel 3)6. Berekening dek – spanprotocol en vervormingen (BER-1805035-deel 4)7. Berekening dek – oplegblokken (BER-1805035-deel 5)8. Berekening dek – splijtwapening massieve element (CV-DO-MEM-001)9. Berekening dek – splijtwapening dwarsvoorspanning (CV-DO-MEM-002)10. Berekening dek – berekening shear keys (CV-DO-MEM-004)11. Berekening onderbouw – fundering damwand (R1801745-01)12. Berekening onderbouw – stalen oplegstrook (CV-DO-MEM-005)13. Berekening onderbouw – aanvullende controles oplegreacties (CV-DO-MEM-003)14. Tekeningen – overzicht, doorsneden15. Tekeningen – dek16. DSI statement – ETA combinatie17. Ontwerpproces segmenten (totstandkoming geometrie blokken tijdens ontwikkelfase)



1 ALGEMEEN

1.1 InleidingVan Hattum en Blankevoort ontwikkelt samen met Rijkswaterstaat en Spanbeton het eerste CirculairViaduct van Nederland. Dit Circulaire Viaduct zal na realisatie enkel gebruikt worden door hetbouwverkeer van Isala Delta. De ontwikkeling van het Circulair Viaduct is een initiatief vanRijkswaterstaat, Van Hattum en Blankevoort en Spanbeton. Het Circulair viaduct is onderdeel van hetduurzaamheidsplan van Van Hattum en Blankevoort om in 2025 de meest duurzame civiel bouwervan Nederland te zijn.

De bouw van het Circulair Viaduct vindt plaats binnen de projectgrenzen van het project Isala Delta,en wel op het bouwterrein van de te bouwen Reevesluis. Dit bouwterrein is gelegen aan deDrontermeerdijk tussen Elburg en Kampen op ongeveer 200 meter ten zuiden van de kruising met deStobbenweg. Na de bouw van het Circulair Viaduct zal onderzoek plaatsvinden naar het gedrag vanhet viaduct onder belasting. In maart 2019 wordt het viaduct weer gedemonteerd en zo mogelijkelders ingezet. Indien dit niet mogelijk is wordt het viaduct opgeslagen.

Deze ontwerpnota van het 1e circulaire viaduct en omvat het gehele ontwerp. Deze nota licht degemaakte ontwerpkeuzes toe en is een overkoepelend document voor alle berekeningen entekeningen, samen te vatten als:

- Berekening onderbouw- Globale krachtswerking dek- Detaillering van de wapening- Overzichtstekeningen- Tekeningen van de elementen

1.2 LocatieHet viaduct zal, als eerste, gerealiseerd worden op het project Isala Delta. Vervolg locaties voor hetviaduct zijn nog niet bepaald.

Figuur 1 – visualisatie van het circulaire viaduct (ter indicatie, dit is niet werkelijke situatie zoals bij Kampen)



1.3 ProjectdoelstellingDe doelstelling van het project Circulair Viaduct is in de praktijk aantonen dat het circulair viaduct:

- Bouwbaar is- Geschikt is voor toepassing als viaduct in openbaar gebied- Kan “circulair” worden gedemonteerd- Geschikt is voor herbouw op een volgende locatie

1.4 Doel van het documentIn deze nota dient als overzicht en waarin de gehanteerde uitgangspunten, gemaakte keuzes enontwerpberekeningen worden vastgelegd. De berekeningen zijn separaat als bijlages toegevoegd.

1.5 Disclaimer – beperking ontwerpHet in deze ontwerpnota gepresenteerde ontwerp zal worden toegepast te Kampen (project IsalaDelta).

Er wordt onderscheid gemaakt tussen de situatie bij Kampen (project Isala Delta) en de grootsteoverspanning van 21,5 m. De reden hiervoor is dat bij de grootste overspanning de middelste voegopen kan staan met een minimale betondrukzone 620 mm hoog. Hierbij worden 3 shear keys per lijfgeactiveerd. De analyse van de krachtsinleiding en de hoge mate van (schuif-) spanningen hebbenniet tot voldoende vertrouwen geleidt op de constructieve veiligheid ervan. Voordat overgegaan kanworden tot het toepassen van deze oplossing met shear keys in de infrastructuur (dus zonderaslastbeperking) is meer inzicht vereist:

- Meer geavanceerde niet lineaire berekeningen (bijv Diana)- Het testen van de shear keys bij bijvoorbeeld TU Delft- Mbv proeven bepalen van de wrijvingscoëfficiënt bij het toepassen van onthechtingsolie

Voor Kampen geldt een aslastbeperking van 2x 30 ton.

Derhalve kan het ontwerp na Kampen niet zonder aanvullend ontwerp, onderzoek / testen niettoegepast worden, tenzij de situatie vergelijkbaar is met Kampen: er dient zorgvuldig wordennagegaan of aan alle voorwaarden wordt voldaan zoals deze bij Kampen van toepassing zijn.

1.6 LeeswijzerVoor een overzicht van het rapport wordt verwezen naar de inhoudsopgave. Hieronder is perhoofdstuk aangegeven wat de belangrijkste inhoud ervan is:

- Hoofdstuk 2: de voorgaande studies en de meest relevante normen- Hoofdstuk 3: er wordt verwezen naar de in de bijlagen opgenomen rapporten met

uitgangspunten. Vervolgens wordt ingegaan op de belangrijkste ontwerpkeuzes- Hoofdstuk 4: er wordt een toelichting op en overzicht gegeven van de berekeningen en

tekeningen van het dek, welke zijn opgenomen in de bijlagen- Hoofdstuk 5: er wordt een toelichting op een overzicht gegeven van de berekeningen en

tekeningen van het dek, welke zijn opgenomen in de bijlagen- Hoofdstuk 6: er wordt ingegaan op aspecten van beheer en onderhoud- Hoofdstuk 7: afsluiting met mogelijke vervolgontwikkelingen



2 REFERENTIEDOCUMENTEN

2.1 Voorgaande studiesRapport Circulair Viaduct, Hoe wordt een constructief onderdeel van het circulair viaduct

tot een VO/DO ontwerp uitgewerkt?Opsteller S. de GrootVersie Definitief, 20-7-2016

Rapport CIRCULAIR VIADUCT, Een studie naar hoe het Circulaire viaduct gerealiseerdkan worden.

Opsteller Joris RuijgrokVersie Definitief, 19 januari 2018

2.2 NormenHet viaduct wordt ontworpen conform de vigerende Eurocodes en de ROK 1.4. Daar waar wordtafgeweken, vanuit de gewenste circulariteit, zal dit worden gesignaleerd.



3 UITGANGSPUNTEN ONTWERP EN ONTWERPKEUZES

3.1 Ontwerpbasis overkoepelendIn bijlage 1 is de overkoepelende ontwerpbasis opgenomen. De belangrijkste onderwerpen hierinopgenomen:

- Referentiedocumenten- Uitgangspunten ontwerp, inclusief gemaakte keuzes mbt vormgeving en functionaliteit- Geometrie, waterstand (Kampen)- Afwijkingen van normen en richtlijnen, waaronder de ROK- Aandachtspunten toekomstige vervolgontwikkelingen

3.2 Ontwerpbasis dekIn bijlage 2 is de ontwerpbasis prefab dek opgenomen. De belangrijkste onderwerpen hierinopgenomen:

- Configuratie dekken: welke afmetingen van dekken worden berekend (dek 1 t/m 5). Met dezedekken worden omhullende afmetingen (lengte * breedte) van de dekken bepaald

- Geometrie van de segmenten- Voegen en shearkeys tussen de segmenten- Beschrijving voorspansysteem (Wire Ex)- Ontwerplevensduur- Belastingen, belastinggevallen en -combinaties- Calamiteiten, in het bijzonder aandacht voor calamiteit 2 (aanrijding tegen onderzijde brugdek

(pdf 20/53): voor Kampen is geen rekening gehouden met de mogelijkheid hiervan omdat hetook niet mogelijk is. Voor toekomstige toepassingen zal dit onderzocht moeten worden

- Berekeningswijze. Belangrijk aspect is dat de voegen open kunnen gaan staan waardoor erminder spreiding in het dek ontstaat. Het dek wordt op 2 wijzen doorgerekend om deomhullende snedekrachten te bepalen:

1. De voegen staan op2. De voegen zijn gesloten

3.3 Ontwerpkeuzes geometrie

3.3.1 PositieDe ligging van het viaduct vormt een raakvlak met de te realiseren Reevesluis, zie ook Figuur 2(Reevesluis = lichtgrijs). Het inbrengen en verwijderen van de uit damwanden bestaande onderbouwvan het viaduct kan invloed hebben op de groutankers van de Reevesluis. Conform CUR166 dient deminimale maat die tussen de groutankerprop en de dichtstbijzijnde damwand van het viaduct(ankerscherm) 20 m te zijn. De positie van het viaduct is op deze maat uitgelegd.



Figuur 2 – ligging viaduct tov Reevesluis

3.3.2 Afmetingen segmenten

Afmetingen segmenten (l*b*h) = 2,5*1,5*1 m

Toelichting: tijdens de ontwikkelfase is de geometrie van de segmenten tot stand gekomen. Dit procesen de afwegingen daarin zijn beschreven in Ontwerpproces circulair viaduct, zie bijlage 17. Debelangrijkste overwegingen van de afmetingen zijn hieronder samengevat:

· De lengte van de segmenten volgt uit het feit:- dat een lengte van 2,5 m qua transport in breedterichting goed te vervoeren is- dekken variërend in lengte van 15 tot 22,5 m in een veelvoud van 2,5 m kunnen

worden gemaakt· De breedte was oorspronkelijk gekozen op 1,25 m. Niet te breed vanwege het totale gewicht,

en niet te smal vanwege het holle element in combinatie met de lijven. Uiteindelijk is tijdenshet DO de breedte van de segmenten aangepast naar 1,5 m omdat:

- de breedte van de lijven daardoor effectiever worden gebruikt- de shear keys qua geometrie beter inpasbaar zijn

· De constructiehoogte van 1 m volgde uit berekeningen voor de kortste en langsteoverspanning. De ligging van het zwaartepunt van de voorspanning speelde hierbij ook eenrol

3.3.3 Deviators / doorvoeren / manchetten

Er zijn deviators toegepast om bij door- en opbuiging te voorkomen dat de voorspankabels uit positiegeraken, zie Figuur 3 en Figuur 4 met de groene arcering.

Om invoering van de voorspankabels in elk segment te geleiden, lopen aan weerszijden van dedeviator de bovenkant van de onderflens naar boven toe op richting de doorvoeren in de deviator.

De diameter van de doorvoer in de deviator is 160 mm. Deze maat volgt uit de maximale uitwendigediameter van het voorspansysteem + 10 mm speling rondom: 140 + 2*10 = 160 mm.



De uiteinden van de Wire Ex 66 hebben de grootste diameter van 140 mm. De doorvoeren in dedeviators zijn hierop afgestemd. Om tijdens door- en opbuiging te voorkomen dat de kabel alsnog teveel kan verplaatsen, is ter plaatse van de deviator een manchet rondom de voorspankabel voorzien.Deze uitwendige diameter is gelijk aan de maximale diameter van 140 mm.

De h.o.h. afstanden van de doorvoeren in de deviator is gekozen op 400 mm. Deze maat is gekozenom te voorkomen dat het voorspansysteem tijdens het doorvoeren door de samengestelde ligger niettegen de zijkant van de lijven aan komt.

Figuur 3 – deviator, langsdoorsnede

Figuur 4 – deviator, dwarsdoorsnede

3.3.4 Spankoppen

De minimale h.o.h. afstand van de spankoppen van het Wire Ex 66 systeem mag conform opgave DSI420 mm te zijn, om binnen de ETA certificering te blijven. Deze is dan ook aangehouden om zoveelmogelijk in lijn te zijn met de h.o.h. afstand van de doorvoeren in de deviators De diameter van despankop is 370 mm.

3.3.5 Oplegdetail stootplaat

Het massieve element is voorzien van een oplegnok ten behoeve van een stootplaat. Eendookconstructie bleek niet haalbaar ivm raakvlak met het voorspansysteem.



3.3.6 Fundering (Kampen)Ook de fundering van het kunstwerk dient eenvoudig hergebruikt te kunnen worden. Een fundering opstaal bleek niet haalbaar. Derhalve is gekozen voor een fundering op damwand. Deze is tevenseenvoudig te verwijderen en her te gebruiken. De bovenste 25 cm van de damwand wordt onderlingschuifvast verbonden door de sloten onderling te lassen. Ook zit in deze zone de doorvoeren van deankerstangen. Zodoende zal slechts 25 cm van de damwand niet hergebruikt kunnen worden.

Er is gekozen voor een verankerde damwand. Zodoende zijn de verplaatsingen minimaal, zodat demonitoring van het dek niet verstoord wordt. Om de verankering circulair te houden is gekozen vooreen ankerscherm en legankers in plaats van groutankers.

3.4 MateriaalZie de ontwerpberekeningen van Spanbeton (bijlage 2 t/m 7).

3.5 VormgevingIn deze fase van de ontwikkeling is geen effort gestoken in de esthetische vormgeving

- Het beeld van het viaduct wordt met name bepaald door eventuele randelementen en/ofleuningen. Deze kunnen in een vervolgstadium verder onderzocht / uitgewerkt worden

- Bij Kampen worden barriers en een tijdelijke leuningconstructie toegepast



4 ONTWERP DEK

Het dek is opgebouwd uit holle tussensegmenten en massieve kopstukken. Deze worden door VZA inlangsrichting en dwarsrichting samengesteld.

Figuur 5 – hol en massief segment

Ten behoeve van het ontwerp van het dek zijn de volgende berekeningen opgesteld:- Krachtsverdeling en DO berekening betonvorm bijlage 3- Wapening hol segment (type SMC_A) bijlage 4- Wapening massief segment (type SMC_B) bijlage 5- Spanprotocol en vervormingen bijlage 6- Opleggingen bijlage 7- Splijtwapening massieve segment bijlage 8- Splijtwapening dwarsvoorspanning bijlage 9- Berekening shear keys bijlage 10- Statement DSI Circulair Bridge

Netherlands_Report Anchor zone bijlage 16

Toelichting voorspanniveau (onderdeel van bijlage 3). Tijdens het ontwerpproces bleek dat bij degrotere overspanningen de middelste voeg inde UGT vrij ver open gaat staan, waarbij debetondrukzone kleiner wordt dan 500 mm, en zelfs richting 300 mm ging. Vanwege de overbrengingvan de schuifkrachten is dit ene ongewenste situatie: het aantal geactiveerde shear keys wordt teweinig. Derhalve is besloten het voorspanniveau te verhogen:

- overspanning van 20 m: Pm,∞ = 6920 kN/ligger- overspanning van 22,5 m: Pm,∞ = 8980 kN/ligger- overspanning van 25 m: hoger voorspanniveau niet haalbaar, derhalve maximale

overspanning 22,5 m

Toelichting bijlage 10. Deze bijlage omvat een uitgebreide analyse van de krachtswerking op de shearkeys. Uit deze memo volgt een belangrijke beperking in het ontwerp de shear keys. Deze voldoet voorde situatie te Kampen. Voor verdere toepassing en zeker voor grotere overspanningen dientaanvullend onderzoek / testen te worden uitgevoerd.

Toelichting bijlage 16. De statement van DSI heeft betrekking op de ETA certificering van hetspansysteem. Er is geen ETA certificaat voor de situatie zoals bij Kampen wordt toegepast. Dit volgtuit het feit dat het Wire Ex systeem wordt toegepast met additionele wapening en zonderspiraalwapening. De volgende certificaten zijn van toepassing:

- ETA-07/186 (Wire Ex)- ETA-013/0979 (External and Internal unbonded Post-tensioning)

DSI verklaart in haar statement dat met beide certificaten met aanvullende analyse vanuit DSI detoepassing van het Wire Ex systeem zoals bij Kampen wordt toegepast akkoord is.

De bijbehorende tekeningen zijn opgenomen in bijlage 14 en 15, respectievelijk overzichtstekeningenvan de situatie te Kampen en de vorm- en wapeningstekeningen van de segmenten.



5 ONTWERP ONDERBOUW

De onderbouw bestaat uit een verankerde zowel verticaal als horizontaal dragende damwand. Deverankering bestaat uit een ankerscherm met gewi ankers. Zie ook Figuur 6 en Figuur 7.

Ten behoeve van het ontwerp van de onderbouw zijn de volgende berekeningen opgesteld:- Fundering landhoofden circulair viaduct Bijlage 11- Stalen onderdelen onderbouw Bijlage 12- Aanvullende controles tgv toegenomen verticale belastingen Bijlage 13

Toelichting bijlage 13. In de loopt van het ontwerpproces is de verticale belasting uit het dek lichttoegenomen. Het ontwerp van de onderbouw (bijlage 12) was inmiddels afgerond. De analyse inbijlage 13 laat zien dat de toegenomen belasting binnen de grenzen van het ontwerp valt.

De bijbehorende tekeningen zijn opgenomen in bijlage 14, overzichtstekeningen van de situatie teKampen.

Figuur 6 – 3D weergave van het landhoofd

Figuur 7 – bovenaanzicht damwand met verankering



6 BEHEER EN ONDERHOUD

6.1 MonitoringIn Kampen zal tijdens het gebruik van het viaduct gemonitord worden. Dit wordt/is uitgewerkt in eenmonitoringsplan. Belangrijk doel van de plan is om het gedrag te toetsen met theorie.

6.2 AssemblerenHet assembleren van de segmenten tot ligger, voor het dek te Kampen, vindt plaats bij Spanbeton.Hiervoor is een assemblageplan opgesteld, inclusief hijsplan. Voor elke volgende toekomstigetoepassing dient dit opnieuw doorlopen te worden en dienen de plannen hierop aangepast te worden.

6.3 DemontageHet viaduct zal na de toepassing in Kampen gedemonteerd worden. Per locatie dient eendemontageplan te worden opgesteld. Voor Kampen dient dit nog te gebeuren.

6.4 OpslagWanneer het viaduct niet wordt ingezet, zal deze worden opgeslagen op een terrein. Belangrijk aspecthierbij is de dekking op de wapening bovenin de segmenten. Deze is lokaal minimaal 20 mm. Dit is alsakkoord bevonden omdat de voegen altijd gesloten zijn en onder druk staan. In deze situatie is ergeen extra kans op chloride indringen of carbonatie. Echter, wanneer een segment op een terrein ligtopgeslagen, kan carbonatie eerder optreden vanwege de verminderde dekking. Er dienen nader tebepalen maatregelen genomen te worden om dit te voorkomen. Gedacht kan worden aan hetbehandelen van de koppen met een milieuvriendelijk materiaal, waardoor luchtindringing beperkt danwel voorkomen kan worden.



7 MOGELIJKE VERVOLGONTWIKKELINGENMogelijke vervolgontwikkelingen zijn hieronder benoemd.

Generiek:· Maximale levensduur dek (nu gesteld op 200 jaar)· Het verder inbedden van afwijken ten opzichte van de eisen uit de ROK· Het testen van een dek / ligger bij bijvoorbeeld TU Delft· Werking voegen dek. Er wordt onthechtingsolie toegepast om mortel in de voeg na

demontage eenvoudig te kunnen verwijderen. Door de onthechtingsolie is een veiliguitgangspunt gekozen om geen wrijving te rekenen tussen de elementen. Met het uitvoerenvan testen kan een wrijvingscoëfficiënt worden bepaald

· Optimaliseren van dimensies· Optimaliseren van wapening· Waterdichtheid dek· Brandwerendheid· Circulair maken oplegmateriaal· Doorvoer van K&L in de langsrichting van het dek· Verankering barrier aan brugdek· Vormgeving· Opgave materialen t.b.v. invoer in madaster· Het toepassen van staalvezelbeton· Het toepassen van geopolymeerbeton

BIJLAGEN (seperaat bijgevoegd)

Documents

Titel : Ontwerpnota Circulair Viaduct Projectnummer : L202801publicaties.minienm.nl/download-bijlage/112177/h3... · Een initiatief van Van Hattum en Blankevoort, VolkerInfra en Spanbeton