I n opdracht van de provincie Overijssel is BAM Infra in 2018 gestart met het verbete- ren van de verkeersveiligheid en het bevor- deren van de doorstroming van de N348, een traject van circa 13 km tussen Ommen en Raalte. Het tracé is opgedeeld in tien zoge- noemde bouwstenen (fi g. 1). Elke bouwsteen betreft een andere herstructurering. In het tracé worden twee onderdoorgangen gebouwd, bij de Oude Twentseweg en de Dalms- holterdijk (foto 2). Dit zijn bouwstenen 5a (BS05) en 10a (BS10). Deze onderdoorgangen maken deel uit van het parallel lopende wegennetwerk langs de N348. Ze verzorgen de verbinding van de oostzijde naar de westzijde van de N348. ONDERDOORGANGEN De toeritten van de onderdoorgangen (west- en oostzijde) zijn gerealiseerd in een foliekuip, een constructie waarbij de barrière voor het grondwa- ter wordt gevormd door een folie. Hierop zijn de grond(ballast) en wegconstructie aangebracht. Het gesloten middengedeelte van de onder- doorgang is uitgevoerd in een bouwkuip. Deze bouwkuip bestaat uit permanente damwanden met daartussen een permanente onderwater- betonvloer (owb-vloer), die tegelijk de functie ONDERDOORGANGEN IN DE N348 UITGEVOERD MET PERMANENTE ONDERWATERBETONVLOEREN, GEWAPEND MET ALLEEN GL ASVEZELPOLYMEER Onderwaterbeton vloer met GFRP PROJECTGEGEVENS Project Herinrichting N348 fase 1 en 2 inclusief groot onderhoud Opdrachtgever Provincie Overijssel Opdrachtnemer BAM Infra Regionaal Nieuwleusen B.V. Ontwerp BAM Infraconsult B.V. " Uit een kostenvergelijk tussen een traditioneel gewapende owb-vloer met constructievloer en de gerealiseerde GFRP- owb-vloer kwam een voordeel van 10 tot 20%" 1 Overzicht het tracé N348 Voor twee onderdoorgangen in de herinrichting van de N348 tussen Raalte en Ommen is gebruikgemaakt van een permanente onder- waterbetonvloer die is versterkt met glasvezelpolymeer (GFRP ? Glass Fiber Reinforced Polymer). Wat zijn de ervaringen met een dergelijke noviteit? Auteur ing. Jeroen Laagland, BAM Infraconsult 28 VAKBL AD 1 2020 5. Glasvezelgewapend OWB.indd 28 03-02-20 15:00 van de constructievloer heeft. Deze owb-vloer is gewapend met Glass Fiber Reinforced Poly- mer (GFRP). Hiertoe is besloten om ? na de succesvolle toepassing van GFRP in een owb- vloer met een tijdelijke functie bij het station Driebergen-Zeist ? ook er varing op te doen met deze innovatie in een permanente owb-vloer. Op de owb-vloer ligt de wegconstructie (van boven naar beneden bestaande uit asfalt, menggranulaat en grove drainerende, natuur- lijke steenslag). Gefundeerd op de damwanden ligt het prefab-betondek van de wegconstruc- tie. Verder bestaat de onderdoorgang uit vleu- gelwanden, waaraan de klemconstructie van de folie is aangebracht (zowel aan de oost- als westzijde). Deze klemconstructie is een stalen klemprofi el ingestort in een betonnen rand die met deuvels aan de vleugelwanden is verbon- den. Deze rand loopt met de helling van de folie mee naar het diepste punt. Een en ander is uit- gevoerd volgens de standaarddetails (fi guur 4.19) uit CUR-Rapport 221 'Folieconstructies'. Onderwaterbeton vloer met GFRP 2 Overzichtsfoto van BS10 (onderdoorgang Dalmsholterdijk) 3 Ontwerpmodel (onderdoorgang Dalmsholterdijk) 29 VAKBL AD 1 2020 5. Glasvezelgewapend OWB.indd 29 03-02-20 15:00 GFRP In het oorspronkelijke ontwerp van de onder- doorgangen is traditioneel gewapende onder - waterbeton vloer voorzien met een construc - tieve vloer. Tijdens het ontwerp is gekozen voor het alternatief van owb vloer gewapend met GFRP. Zo kan er sneller worden gebouwd. Tijdens het storten van de betonvloer ontstaat immers gelijk een definitieve vloer en kunnen tijd en kosten voor een constructieve vloer worden uitgespaard. De methode levert ook voordelen op ten aanzien van veiligheid omdat er geen wapening onder water hoeft te worden aange - bracht. Er is een kostenvergelijk gemaakt tussen de gerealiseerde GFRP-owb-vloer (1400 mm) en een gewapende owb-vloer (1000 mm), met daarop aangebracht een constructieve vloer (600 mm). Daaruit kwam een kostenvoordeel van 10 tot 20% (tabel 1). Een vergelijking met staalvezelbeton is (nog) niet gemaakt. Het toepassen van GFRP (foto 4) in owb is uniek, niet alleen in Nederland maar ook in de rest van de wereld. Eerder is GFRP weliswaar succesvol toegepast in een owb-vloer in sta- tion Driebergen-Zeist, maar dat betrof een tij- delijke owb-vloer. Het toepassen van GFRP in een permanente constructie in de twee onderdoorgangen N348 leidde tot het verder ontwikkelen van de bere - keningsmethode de mengselsamenstelling en de verwerking van het product in de praktijk. SAMENSTELLING BETONMENGSEL Het mengsel van het owb heeft de volgende prestaties: · C30/37; · milieuk lasse XD3; · c onsistentie: vloeimaat 600 mm (foto 5); · g rof toeslagmateriaal; · g lasvezelversterkt polymeer (GFRP). BEREKENING De berekening van de owb-vloer is uitgevoerd met behulp van een eindige-elementenpakket (EEM-pakket). Hierbij is rekening gehouden met alle op de vloer werkende, rustende en veranderlijke belastingen zoals verkeer, eigen gewicht, heersende waterdruk en vermoeiing. De wisselbelasting vanuit temperatuur en de veranderlijke belasting vanuit het wegverkeer bleken maatgevend voor de spanningen in de vloer. De spanningen zijn met behulp van een eenvoudige handberekening gecontroleerd. De dikte van de owb-vloer is ontworpen op de maximale trek - spanning die kan worden opgenomen door het vezelgewapende beton. Deze trekspanning is bepaald met buigproeven op balken van 150 × 150 × 600 mm 3. Hieruit volgde dat de vloer met een dikte van 1,4 m voldoet. Naast de EEM- berekeningen en de handberekening is een second opinion uitgevoerd. Daarbij is met een numeriek model de invloed van waterdruk en temperatuurbelasting onderzocht. Met deze benadering is onderzocht welke scheur vor - ming optreedt en bij welke belasting deze Tabel 1 Vergelijk gewapende owb-vloer en GFRP-owb-vloer GEWAPENDE OWB-VLOER GL ASVEZELVERSTERK TE OWB-VLOER ht = 1000 mm + 200 mm tolerantie, 80 kg/m 3 ht = 1400 mm + 225 mm tolerantie 1), vezels gewapende constructieve vloer, ht = 600 mm, 175 kg/m 3 ACTIVITEITEN ACTIVITEITEN aanbrengen wapening aanbrengen vezels stort ow-beton 200 m 2 stort ow-beton 200 m 2 constructieve vloer 200 m 2 1) Bij toepassing van GFRP is de tolerantie volgens de uitvoeringsnorm iets verhoogd in verband met de onzekerheid in de verwerking " Door de v ezels is het betonmengsel viskeuzer" 4 Gla svezelversterkte polymeer (GFRP)-wapening 5 Meten vloeimaat 30 VAKBL AD 1 2020 5. Glasvezelgewapend OWB.indd 30 03-02-20 15:00 klasse en sterkteklasse een stabiel en goed verwerkbaar betonmengsel te ontwikkelen. (foto 5). De proefstorten zijn visueel gecontro- leerd op homogeniteit en dus vezelverdeling. Dit is optisch bepaald aan de hand van uitge- zaagde stukken. De twee bouwkuipen (BS05 350 m 3 en BS10 400 m 3) zijn achtereenvolgens uitgevoerd (foto 6). Na het aanbrengen van het owb zijn de bouwkuipen circa vier weken onder water verhard en daarna afgepompt (foto 7). De sterkteontwikkeling is gecontroleerd met rijpheidsmeting en via aparte driepuntsbuig- proeven. VOORUITBLIK De resultaten van de toepassing van GFRP in het project N348 zijn veelbelovend. De owb- vloeren zijn waterdicht en ongescheurd. De opgedane kennis binnen dit project maakt het mogelijk deze innovatie verder te brengen. Andere projecten kunnen voortbouwen op de er varingen die bij de berekeningen en uitvoe - ring zijn opgedaan. Ook schaalvergroting, waarbij het voordeel (arbeid ten opzichte van materiaal) verder wordt benut, ligt binnen de mogelijkheden. Aandachtspunt is het lange termijn gedrag van het GFRP gewapende beton. Verder onderzoek, onder meer naar de invloed van wisselbelastingen, is gewenst. scheur vorming niet meer zou voldoen. Het ver - hogen van de belasting met een factor van res - pectievelijk 3,5 en 1,35 in de gebruiksgrens - toestand (SL S) en de uiterste grenstoestand (UL S) gaf aan dat de benodigde sterkte en vei- ligheidsvoorwaarden voldoende waren om door te gaan. MENGSEL Voor het project is een vernieuwd mengsel samengesteld, onder leiding van de materiaal- technologieafdeling van BAM Infraconsult (zie kader). Om de juiste samenstelling te bepalen, zijn een aantal vezeldoseerproeven uitge - voerd. Daarnaast zijn er in Nederlandse en bui- tenlandse laboratoria testen uitgevoerd om de aangehouden sterkten te verifiëren. Over de exacte betonsamenstelling kan verder (nog) niet worden ingegaan. Ook over de vereiste 100-jarige levensduur, die binnen het project een belangrijke rol speelde, kan in dit stadium nog niet veel worden gezegd. UIT VOERING Vooral het mengen en transporteren van het mengsel hebben voor enkele uitdagingen gezorgd. De GFRP is na het mengen van de betonspecie in de truckmixer toegevoegd. Voor de juiste verwerkbaarheid als owb is een vloei- maat nodig van circa 600 mm. Door de vezels is het betonmengsel viskeuzer dan normaal en vloeit het minder snel uit. Daardoor ligt de stortsnelheid lager dan normaal. Deze er va- ringen zijn opgedaan in praktijkproeven om te komen tot een verwerkbaar mengsel. Daarbij bestond veel interactie tussen de betoncentra- les, vezelleverancier, universiteiten en duikers (vóór en tijdens de uitvoering). Ook de ver - volgwerkzaamheden zijn meegenomen in een proefstort, zoals een stortploeg en duikers. De betoncentrale Dyckerhoff Basal heeft vooraf en tijdens de (proef)storten meege - dacht om het mengsel verwerkbaar te houden. De diverse proefstorten hebben ertoe geleid dat het gelukt is om met de gevraagde milieu- " He t toepassen van glasvezel - v ersterkte polymeerwapening in owb is uniek" 7 Onder doorgang BS10 na leegpompen 6 S tort onderwaterbeton 31 VAKBL AD 1 2020 5. Glasvezelgewapend OWB.indd 31 03-02-20 15:00