Overgangscontract Rijkswaterstaat voor de Randweg ... - Oranjewoud

thema thema
Overgangscontract Rijkswaterstaat voor de Randweg Eindhoven
Ontwerp
kunstwerken
10
2 2 0 09
Ontwerp kunstwerken

Bij de ombouw van de Randweg Eindhoven is destijds, in
afwijking van de traditionele contractvorm, gekozen
voor een semi-innovatieve contractvorm. Het betreft hier
een overgangsvorm naar de huidige door Rijkswaterstaat
gebruikte innovatieve contracten. Begin 2004 gaf
(voormalig) Bouwdienst Rijkswaterstaat (momenteel
Dienst Infrastructuur) de combinatie van Royal Haskoning
en Oranjewoud de opdracht het voorlopig en definitief
ontwerp van alle kunstwerken, geluidschermen en
grondkeringen te verzorgen. Ook het contract en de
contracttekeningen voor deze onderdelen maakten deel
uit van deze opdracht. De ontwerpwerkzaamheden zijn
uitgevoerd van begin 2004 tot medio 2005. In dit artikel
wordt een overzicht gegeven van de verschillende typen
kunstwerken, geluidschermen en grondkeringen, komen
de bijzondere ontwerpaspecten aan de orde en wordt tot
slot de speciale contractvorm beschreven.
De kunstwerken zijn onder te verdelen in vier typen:
– fly-overs op de knooppunten Batadorp en de Hogt;
– portaal-/pergolaconstructies bij de knooppunten;
– integraal kunstwerken (onderdoorgangen);
– viaducten van kruisende wegen over de rijksweg.
Voor elk van de typen was door VHP-architecten een principe
vormgeving ontworpen (fig. 2a t.m. 2d). Dit principeontwerp is
constructief uitgewerkt en afgestemd op de specifieke randvoorwaarden
en omgeving van de afzonderlijke kunstwerken.
1
ing. André Schröder en ing. Ard
Verweij PMSE
Royal Haskoning
ir. Jaap Stroo
Ingenieursbureau Oranjewoud
1 Tijdens de uitvoering
staken een aantal palen
boven maaiveld uit
foto: Boudewijn Bollmann
Alle kunstwerken zijn op palen gefundeerd, met uitzondering
van KW20 en de landhoofden van KW33, die op TerraClass
(van Terre Armée) zijn gefundeerd. De grondslag in Eindhoven
is zeer grillig en was daardoor lastig voor het funderingsontwerp
waardoor incidenteel zwaar heiwerk te verwachten viel.
Er is in deze situatie gekozen voor prefab geheide palen. Dat u,
rijdend over de Randweg, het afgelopen jaar een groot aantal
palen boven maaiveld zag uitsteken, betekent overigens niet dat
deze palen niet op diepte zijn gekomen (foto 1). Deze palen
ondersteunen de hooggelegen ontlastvloeren bij de portaalconstructies
(zie verderop in dit artikel).
Fly-overs
Kunstwerk 4A/B/C bij Batadorp
De randvoorwaarden van de esthetische vormgeving van de
architect waren in hoofdzaak bepalend voor de constructieve
invulling. Dat betekende dat de dwarsdoorsnede een overstek
moest hebben en dat de zijkant van het dek min of meer vloeiend
moest overgaan in de V-vorm van de pijler. In langsrichting
van het dek moest ter hoogte van het steunpunt een voute
worden aangebracht met een hoogte van 350 mm. Deze voute
moest over een lengte van 2250 mm teruglopen naar de standaard
doorsnede.
Daarnaast is rekening gehouden met het in twee fasen bouwen
van kunstwerk 4C. De diverse wegomleggingen tijdens de
bouw waren hieraan debet.
Uit de gewenste vormgeving, in relatie met de Y-vorm van de
pijlers en de benodigde betrekkelijk smalle breedte van de
rijdekken (14,11 m), volgde een uitwendige vorm van het
rijdek met betrekkelijk kleine overstekken (fig. 4).
Omdat deze drie kunstwerken in het verlengde van elkaar
liggen en daarom eenzelfde vormgeving vragen, is van het
volgende uitgegaan:
– kunstwerk 4C is maatgevend voor de constructiehoogte (2,00
m). Hierop is de vormgeving bepaald, ook die van de pijlers.
De kokerdoorsnede wordt loodrecht op het rijdek symmetrisch
uitgevoerd. De kokerdoorsnede en de onderliggende
pijler draaien mee met de (variabele) verkanting. Voordeel
hierbij is dat de bekisting van zowel de bovenbouw als de
onderbouw (Y-vorm) niet wijzigt;
Ontwerp kunstwerken 2 2 0 09 11

12
thema
2a 2b 2c 2d
– voor kunstwerk 4A is dezelfde constructiehoogte toegepast,
zodat dezelfde bekisting kan worden gebruikt;
– voor kunstwerk 4B (46 m overspanning scheef gemeten)
geldt dat hier geen tussenpijler aanwezig is. Om hier in
verband met de beschikbare ruimte een constructiehoogte
van 1,35 m mogelijk te maken, is gekozen voor hoge tot ‘halfhoge’
landhoofden. Verder is dit viaduct scheef. Hier is de
uiterlijke vormgeving van het rijdek zoveel mogelijk doorgezet
met als uitgangspunt dezelfde overstekvorm als kunstwerk
4A en kunstwerk 4C, maar dan als massief dek met
gewichtsbesparende buizen.
De tussenpijlers van de kunstwerken 4A en 4C hebben een
Y-vorm. De twee waaiers van de Y zijn aan de bovenzijde
gekoppeld met een trekbandconstructie en komen aan de
onderzijde samen in een gemeenschappelijke rechthoekige
doorsnede van 3,00 x 1,75 m. Deze doorsnede komt op de sloof
van de fundatie te staan.
De rijdekken zijn met rubberen oplegblokken op de pijlers en
landhoofden opgelegd. De onderbouw is gefundeerd op palen.
Knooppunt De Hogt - Kunstwerk 19 t.m. 26
De esthetische gedachte bij deze kunstwerken is identiek aan
kunstwerk 4A, 4B en 4C, met dien verstande dat voor de
dwarsdoorsnede is uitgegaan van een plaatligger met afgeschuinde
hoeken aan de onderzijde (fig. 5). Deze afschuining is
zodanig gekozen dat deze weer vloeiend overloopt in de twee
waaiers van de Y-vormige pijler. Gekozen is voor een constante
constructiehoogte per kunstwerk, waarbij de grotere overspanningen
zijn voorzien van gewichtsbesparende buizen. Ook deze
kunstwerken zijn bij de tussensteunpunten voorzien van
vouten. Door de aanwezigheid van het meanderende riviertje
de Dommel, waarin geen pijler en/of hulpconstructie mocht
worden geplaatst, en deels elkaar kruisende kunstwerken is het
niet altijd mogelijk geweest de ideale verhouding van de veldlengten
per kunstwerk te vinden, met als gevolg een minder
efficiënt ontwerp.
Voor kunstwerk 19, met een grootste lengte van 550 m (fig. 6),
is in de ontwerpfase een alternatief bekeken met prefab liggers.
KW4A
3
KW4B
2 2 0 09
KW3
KW4C
KW5
KW6 KW7
Knooppunt
Batadorp
KW8 Mispelhoef
KW9
Strijp KW10
Onze Lieve
Vrouwendijk
Knooppunt
de Hogt
KW2
Anthony
Fokkerweg
KW21
KW20
KW18
Knooppunt
Ekkersweijer
KW1
KW11
KW12
Welschapsedijk
Beatrixkanaal
KW13 Noord
Brabantlaan
KW14
Meerenakkerweg
KW15 Cranendonck
KW16 Meerveldh. weg
KW17 Uilenpas
KW22
KW23
KW24
KW19
KW25
KW26
KW27
Philips
Campus
Knooppunt
Ekkersrijt
Gestelsestraat
Professor
Holstlaan
Tongelreep
Aalsterweg
Roostenlaan
KW29 KW30
KW32
KW28
KW31
KW33
KW34
Knooppunt
Leenderheide
Ontwerp kunstwerken

2 Verschillende typen kunstwerken met
a fly-over
b portaal
c viaduct
d onderdoorgang (integraal kunstwerk)
3 Overzicht nummering kunstwerken
4 Dwarsdoorsnede kunstwerk 4
5 Dwarsdoorsnede kunstwerk 19
6 Visualisatie knooppunt De Hogt met
kunstwerk 19 centraal
6
Hierbij is gedacht aan een tafelconstructie waarop prefab
inhangliggers worden geplaatst, met zoveel mogelijk repetitie
door toepassing van even lange inhangliggers. Er moesten
echter dusdanig veel concessies worden gedaan aan de vormgeving,
dat de opdrachtgever hiervoor niet heeft gekozen.
Zo is de keuze gevallen op een ter plaatse gestorte constructie.
Door de grote lengte van de constructie is het onmogelijk het
dek in één keer te maken. Dit in verband met de lengte van de
voorspankabels (voorspanverliezen) en de maximale grootte
van een stort. Door de verschillen in lengte van de opeenvolgende
overspanningen was het lastig de goede ‘knippen’ voor
de fasering te vinden, mede omdat elk gestort dekdeel zou
moeten worden voorgespannen voordat de kist zou worden
weggehaald.
In het ontwerp is gekozen voor zes faseringen. Bij elke ‘knip’
worden zoveel mogelijk voorspankabels doorgekoppeld. Door
Ontwerp kunstwerken 2 2 0 09 13
14110
4000
4 5
2000
1300
15710
de vorm van de doorsnede en het feit dat in sommige overspanningen
sparingsbuizen zijn toegepast, was het lastig alle
verankeringen c.q. koppelingen en splijtwapening in de
constructie te kunnen plaatsen. Vanwege de wisselende belastingen
in de bouwfasen, wisselende statische systemen en tijdsafhankelijke
invloed is dit kunstwerk doorgerekend met het
programma BRUCO (Bridge Under Construction). Het kunstwerk
is dilatatieloos met alleen voegovergangen bij de landhoofden,
waarbij de constructie is opgelegd op vier rubberen
oplegblokken per pijler. Door de grote verplaatsingen ten
gevolge van krimp, kruip en temperatuur zijn de twee buitenste
pijlers aan weerszijden van het kunstwerk voorzien van vier
alzijdige glij-opleggingen. In het DO zijn ter plaatse van de
landhoofden de buitenste blokken als alzijdige glij-opleggingen
uitgevoerd en de twee binnenste als glij-oplegging in de lengterichting
en gefixeerd in de dwarsrichting.
6800

14
thema
min. 600
200
+25.000
9508
+18.317 +18.325
7 8
Portalen en pergola’s
Door de ontvlechting in hoofdrijbanen en parallelrijbanen
ontstaan er bij de drie knooppunten - Batadorp, De Hogt en
Leenderheide - enkele scheve kruisingen. Voor één van deze
kruisingen - kunstwerk 2 tussen Ekkersweijer en Batadorp - is
een pergolaconstructie ontworpen. De overige scheve kruisingen
worden gerealiseerd met zogenoemde portaalconstructies. Het
zijn eigenlijk korte tunnels boven maaiveld. Door de vormgeving
worden ze vanaf de onderdoorgaande weg ervaren als portalen.
Voor elk van de portalen bedraagt de kruisingshoek van beide
wegen 15 à 20°. De overspanningen zijn relatief klein (kunstwerken
6 en 7 circa 12 tot 15 m) tot middelgroot (kunstwerk 1
circa 23 m). Hierdoor ontstaan lange kunstwerken met hun
specifieke problemen.
De onderbouw bestaat uit twee afzonderlijke dragende wanden
gefundeerd op prefab-betonpalen (fig. 7). Met het hoge draagvermogen
van de palen (tot 2000 kN) kon met slechts twee
palenrijen per wand worden volstaan. De wanden zijn circa 70 m
lang en vanwege deze lengte zijn in elke wand twee dilataties
voorzien. De wand met fundering is relatief slap in de richting
haaks op de wand en daarom zijn aanvullende voorzieningen
ontworpen om belasting als gevolg van een aanrijding op te
kunnen nemen. De wanden zijn met (schuif-)deuvels verbonden,
waardoor belasting door aanrijding voldoende wordt gespreid.
De horizontale belasting van gronddrukken vanuit de grondlichamen
van de bovenliggende weg gaf een ander probleem.
Deze belasting werkt in de slappe richting van de wand en kon
niet door de fundering worden opgenomen. De fundering
aanpassen (verbreden) was een alternatief, maar leidde al gauw
tot een onmogelijke en dure oplossing. Daarnaast werkte de
grondbelasting op het hele kunstwerk asymmetrisch. Waar de
ene wand horizontaal wordt belast op het uiteinde van de
wand, wordt de tegenoverliggende wand in tegengestelde richting
horizontaal belast op het andere uiteinde. Aangezien het
dek deze belasting zou overdragen, zou het gehele kunstwerk
4600
775
1285
MB03
+18.111
6800
ontlastvloer
100
2 2 0 09
ME07
450 1285
willen draaien. Twee problemen die met één oplossing konden
worden voorkomen: achter de verticaal dragende wand wordt
een grondkerende wand toegepast. Omdat deze wand uit het
zicht wordt geplaatst, werd gekozen voor de goedkoopste
oplossing: een gewapende grondconstructie. Op deze manier
konden de dilataties in de wand vereenvoudigd worden uitgevoerd.
De grondkerende functie van de wand van het portaal is
daarmee komen te vervallen.
De bovenbouw van de portalen moest worden ontworpen als in
het werk gestort gewapend beton. Deze eis werd meegegeven aan
de ontwerpcombinatie. Voor de dekken met relatief kleine overspanningen
tot 15 m kon dit worden uitgevoerd in gewapend
beton zonder voorspanning. Bij kunstwerk 1 (knooppunt Batadorp)
moest vanwege de overspanning voorspanning worden
toegepast. In bovenaanzicht is de vorm van de overspanning van
het dek een parallellogram. De voorspanning moest daarom over
de uiteinden gewaaierd worden aangebracht.
De kruisingshoek van maximaal 20° maakte de toepassing van
stootplaten of -vloeren onmogelijk. De vorm van het dek moest
worden aangepast om de minimaal geëiste kruisingshoek van
60 gon te krijgen. De oplossing werd gevonden in het toepassen
van ontlastvloeren.
In de fasering moest eerst de hoofdoverspanning worden gestort
en afgespannen en konden vervolgens de ontlastvloeren worden
aangebracht. De beide vloeren werden doorgaand uitgevoerd en
zullen in eerste instantie zelfdragend zijn, maar als gevolg van het
in de tijd veranderende statisch systeem van de vloer (het Kisteffect)
zal er boven de dragende wand een steunpuntmoment
ontstaan. Hierin was in het ontwerp voorzien (fig. 8).
Viaducten
De viaducten KW 9 en 10 gaan over de westelijke randweg,
viaduct KW 27 over de zuidelijke randweg. Dit is het viaduct
over de A2 ten oosten van knooppunt De Hogt, waar een
aansluiting is gerealiseerd op de High Tech Campus (foto 9).
Ontwerp kunstwerken

Dit kunstwerk is gerealiseerd in opdracht van Philips. De
aansluitingen van het viaduct zijn als eerste aangelegd en
kregen ook een tijdelijke functie voor omleiding van het
verkeer vanaf Antwerpen in de richting van ’s Hertogenbosch
tijdens de ombouw van knooppunt De Hogt.
Onderdoorgangen
Afhankelijk van de locatie van deze onderdoorgangen bestaan
deze uit één tot vier overspanningen en hebben ze een prefab of
ter plaatse gestort rijdek. In een aantal gevallen worden deze
kunstwerken aan de buitenzijde gebouwd onder de parallelbaan
en komen naast de bestaande kunstwerken te liggen. De
constructiehoogte en overspanningen waren daardoor al min
of meer bepaald.
Keerwanden en geluidschermen
Binnen het project Randweg A2 Eindhoven worden twintig
keerwanden aangelegd met een totale lengte van circa 4 km. De
keerwanden worden in drie situaties toegepast om het hoogteverschil
ter plaatse te overbruggen:
– keerwanden aansluitend op de portalen (kunstwerk);
– stalen damwanden tussen de hooggelegen hoofdrijbanen en
op maaiveld gelegen parallelrijbanen;
– keerwanden aan de buitenzijde van lokaal hooggelegen parallelrijbanen.
De op de portalen aansluitende keerwanden zijn ontworpen als
op staal gefundeerde betonnen keerwanden. De keerwanden
tussen de hoofd- en parallelrijbanen en aan de buitenzijde van
de parallelrijbanen worden gevormd door een stalen
damwandconstructie.
In een enkel geval is de keerwand tussen de hoofd- en parallelrijbaan
ontworpen als een gewapende grondconstructie. De
kerende hoogte varieert van circa 1 m tot maximaal circa 8 m.
In plaats van de standaard drieregelige leuning worden de
bovenzijden van de keerwanden doorgezet tot 1 m boven het
hooggelegen maaiveld en dienen daarmee tevens als leuning.
Naast 4 km keerwand worden ook 24 geluidschermen met een
totale lengte van circa 17 km geplaatst. De hoogte van de
geluidschermen varieert van 2 tot 8 m.
De locaties van de schermen bevinden zich zowel tussen de hoofd-
en parallelrijbanen als aan de buitenzijde van de parallelrijbanen.
Onderscheid wordt gemaakt tussen dichte en transparante schermen.
Het ontwerp van de dichte schermen is een stalen damwand
met daarop een betonnen deksloof. De transparante schermen
bestaan uit stalen stijlen hart op hart 2,1 m met daartussen Polymethylmetacrylaat
(PMMA) panelen. De stijlen zijn geplaatst op
een op palen gefundeerde betonnen funderingssloof.
Op een aantal locaties moet zowel een geluidsscherm als een
keerwand worden toegepast. In deze situaties worden deze twee
constructies gecombineerd. Indien het een transparant scherm
betreft worden de stalen stijlen bevestigd op de betonnen
deksloof van de keerwand. In geval van een dicht scherm wordt
de stalen damwand van de keerwand doorgezet tot bovenkant
geluidscherm. Op deze manier worden dus twee vliegen (keerwand
en geluidscherm) in één klap (stalen damwand) geslagen.
De maximale hoogte van deze gecombineerde constructie
bedraagt 12 m: 4 m keerwand en 8 m geluidscherm.
Contractvorm
Het deelcontract dat is geschreven door de ontwerpcombinatie
Royal Haskoning / Oranjewoud is een onderdeel van het totale
contract (o.a. wegen) van Rijkswaterstaat Noord-Brabant.
Rijkswaterstaat had al in een vroeg stadium ervoor gekozen dit
contract als overgangsvorm tussen het vroegere RAW-contract
en de huidige innovatieve contractvormen (E&C, D&C, e.d.)
voor een groot infrastructuurproject op de markt te zetten. Het
contract kan worden gezien als een prestatie-/productcontract
voor onder andere de onderdelen baan en kunstwerken.
Hieraan is gekoppeld een bepaalde mate aan ontwerpinspanning
voor de opdrachtnemer. Hierdoor neigt het contract naar
de huidige E&C-contracten. Door middel van een betalingsregeling
wordt een resultaatsverplichting opgesplitst in vier
(fundering, onderbouw, bovenbouw en afbouw) van te voren
vastgestelde percentages.
Er zijn drie beweegredenen voor deze opbouw: het beperken van
de totale omvang van het contract (minder contractposten), het
aansluiten op de beperktere toezichthoudende rol van RWS
tijdens de uitvoering door systeemgerichte contractbeheersing
en het creëren van een eenvoudige betalingsregeling. ☒
7 Dwarsdoorsnede portaalconstructie
8 Steunpuntsmoment boven dragende wand
9 Viaduct bij High Tech Campus; op de achtergrond
knooppunt De Hogt
foto: Rijkswaterstaat/Joop van Houdt
Ontwerp kunstwerken 2 2 0 09
15
9