ZOEKTOCHT NAAR DE MEEST GESCHIKTE UITVOERINGSMETHODIEK In Maarsbergen wordt gebouwd aan twee onderdoorgangen onder het spoor (fig. 2). Eén waarbij het gemotoriseerd verkeer het spoor ongelijkvloers kruist en één voor het (brom-)fietsverkeer en voetgangers. Om de lengte van de onderdoorgang voor het snelverkeer te optimaliseren, is gekozen de spoordekken uit te voeren als trogdekken. Voor de opleiding Betontechnologisch Adviseur (BTA) van de Betonvereniging is als eindopdracht de meest geschikte uitvoeringsmethodiek onderzocht. Uitvoering trogdekken geoptimaliseerd VAKBLAD 1 202512 Auteur Luuk Jansen, Hegeman Bouw & Infra 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 12 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 12 20-02-2025 08:3020-02-2025 08:30 PROJECTGEGEVENS Project: Spooronderdoorgangen Maarsbergen (UT) Opdrachtgever: ProRail Aannemer: Hegeman Bouw & Infra Contract: Design en Construct (UAV-GC) Engineering: WSP Wapening: Buig Centrale Steenbergen Betonbouw: Wegro Beton en Bekistingswerken Betonleverancier: Heidelberg Materials Leverancier prefab beton: De Jong's Betonbedrijf Advies verhardingsbeheersing: Heijboer Betontechnologie, Concretix 1 Spoordekken in uitvoering (foto: Bertels Fotografie) VAKBLAD 1 2025 13 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 13 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 13 20-02-2025 08:3020-02-2025 08:30 I n het aanbiedingsontwerp is gekozen voor twee spiegelsymmetrische betonnen trog­ dekken. Bij dit type wordt het brugdek aan de onderzijde tussen de hoofdliggers (wand­ liggers) aangebracht (fig. 3). De constructie­ hoogte van de vloer is onafhankelijk van de overspanning van de liggers. Door de relatief stijve wandliggers kan een dunne vloer worden toegepast. De vloerdikte is beperkt tot 500 mm bij een vrije overspanning van circa 30 m. KENMERKEN TROGDEKKEN De uitvoering van trogdekken is complex. Dit gaat gepaard met een uitdagende stortfasering, waarbij veelal wordt gekozen de dunne vloer en de massieve wandliggers in één betonstort te combineren. Ook is er veelal sprake van een hoge wapeningsdichtheid, vaak in combinatie met langs- en dwarsvoorspanning. Verder gaat het om een hoge temperatuurontwikkeling en grote temperatuurverschillen in de betonspecie als gevolg van de massieve wandliggers, in combinatie met een dunne vloer. Aan het oppervlak zijn bijzondere eisen gesteld conform CUR-Aanbeveling 100, klasse B9. De randafwerking (zijkanten van het dek) moest worden uitgevoerd in 'ruw/grof' beton. Hierbij is door de architect gekozen voor een NOEplast structuurmat, type Kairo, ongeacht de soort uitvoeringsmethode (fig. 4). ONDERZOEK In de studie is de meest geschikte uitvoerings­ methodiek onderzocht waarbij wordt voldaan aan de beoogde kwaliteit en risico's worden beperkt. Hierbij zijn de volgende thema's uitgelicht: ? uitvoeringstechniek (bekisting en stort­ fasering) ? verhardingsbeheersing ? constructie (wapeningsdichtheid) ? betonsamenstelling. Per hoofdthema zijn diverse varianten opge­ steld en vergeleken aan de hand van een trade-off matrix (TOM). In deze matrixen zijn diverse aspecten vergeleken, zoals financiën, uitvoerbaarheid, kwaliteit en planning. UITVOERINGSTECHNIEK Voor het realiseren van de grove afwerking van het betonoppervlak zijn drie opties onder­ zocht: 1 Traditionele of systeembekisting met struc­ tuurmatten bevestigd aan de bekisting. 2 Houten traditionele bekisting in combinatie met (later aan te brengen) prefab rand­ elementen met structuur. 3 Systeembekisting in combinatie met (later aan te brengen) prefab randelementen met structuur. RAPPORT Dit is een artikel in een serie naar aanleiding van de opleiding Betontechnologisch Adviseur (BTA) van de Betonvereniging. Het artikel is gebaseerd op het adviesrapport 'Realisatie spoordekken ? Gebied Midden ? Spoorkruising Maarsbergen', dat Luuk Jansen heeft opge- steld als eindopdracht voor deze opleiding. Download het rapport op betoniek.nl of scan de QR-code. Meer over de cursus BTA staat op betonvereniging.nl/cursussen/ betontechnologisch-adviseren. MAARSBERGEN, SPOORONDERDOORGANG N226 - EPVE 57 KW05 KW06 - 07 KW08 KW09 A-B KW02 - 03 KW04 KW01 4.3 Fietsonderdoorgang Woudenbergseweg (kw01) 4.4 Spoorbruggen en fietsbrug Woudenbergseweg (kw02 - kw03 - kw04) 4.5 Spooronderdoorgang/verdiepte ligging N226 (kw05) 4.6 Spoorbruggen verdiepte ligging (kw06 - kw07) 4.7 Fietsbrug tuindorpweg (kw08) 4.8 Fietsbrug Engweg en groene verbinding (kw09) KUNSTWERKEN 2 Ligging onderdoorgangen 3 Dwarsdoorsnede spoordekken (voorlopig ontwerp) 14 VAKBLAD 1 2025 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 14 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 14 20-02-2025 08:1420-02-2025 08:14 Met een trade-off matrix zijn onder andere de onderstaande aspecten afgewogen: 1 Financiële consequenties 2 Impact op hoofddraagconstructie (toename eigen gewicht) 3 Beoogde kwaliteit betonwerk 4 Uitvoerbaarheid In samenspraak met Hegeman Bouw & Infra zijn de wegingsfactoren bepaald. Uit de TOM is de derde variant, 'systeembekisting in combinatie met prefab randelementen', als voorkeursvariant naar voren gekomen (fig. 5). In Tabel 1 staat een vereenvoudigde weergave van de TOM. Tabel 1. Trade-off matrix uitvoeringstechniek (1b) inclusief waardering en weging (1a) 1aWAARDERING WEGING 4goed 3belangrijk voor opdrachtgever 3redelijk 2neutraal belang voor opdrachtgever 2matig 1minder belangrijk voor opdrachtgever 1slecht 0variant niet haalbaar 1bASPECT WEEGFACTORVARIANT 1 VARIANT 2 VARIANT 3 structuurmatten die op de bekistingsplaten worden verlijmd, in combinatie met een houten traditionele bekisting houten traditionele bekisting in combinatie met prefab randelementen . systeembekisting in combinatie met prefab randelementen financieel 3 4 2 3 planning 3 1 3 4 ontwerp 2 4 2 2 kwaliteit 2 2 4 4 verhardingsbeheersing2 1 3 3 uitvoerbaarheid 3 2 3 4 betonsamenstelling1 2 3 3 totaal 37 45 54 4 NOEplast type Kairo (bron: NOE) info@noe.nl www.noe.eu 1 Maattoleranties A/B ± 1.00 % Matdikte ± 2.00 mm Shore hardheid A 65-70 Bestand tegen temperatuur + 80.00 °C Uit een trade-off matrix is de variant met systeembekisting en prefab randelementen als beste naar voren gekomen afronding R=200 mm scherpe overgang/aftekening door sprong 50 mm betonreliëf middels NOEplast-mat type Kairo 5 Dwarsdoorsnede met prefab randelement STORTPLAN Bekijk voor een nadere toelichting op de uitvoering het stortplan op betoniek.nl of scan de QR-code. 15 VAKBLAD 1 2025 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 15 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 15 20-02-2025 08:1420-02-2025 08:14 Prefab elementen De keuze voor prefab elementen verkleint de kans op ontsierende gebreken. Dit doordat de elementen fabrieksmatig onder gecontro­ leerde omstandigheden worden gerealiseerd. Ook vereenvoudigt deze variant het aanbren­ gen van de bekisting en de centerpennen. Bovendien is het isolerend vermogen lager, wat gunstig is voor de verhardingsbeheersing. Bij een volledige uitvoering in het werk zouden er dikkere structuurmatten op de bekisting worden bevestigd, waardoor er meer warmte wordt vastgehouden. Door de hogere tempe­ ratuurgradiënt tussen de vloer en de wand­ liggers zou dit resulteren in een verhoogd risico op scheurvorming. Doordat de randen van de troggen, na de stort, worden voorzien van randelementen, is er veel vrijheid in de toe te passen bekisting en paneel­indeling. Daarnaast kunnen center­ pennen vrijer (zonder vast patroon) worden geplaatst. Dit is prettig in relatie tot de hoge wapeningsdichtheid. De toevoeging van de randelementen leidt echter wel tot een toename in het eigen gewicht van het spoordek. Maar met de voorziene wapenings- en voorspannings­ configuratie was dit geen probleem. Bevestiging prefab elementen Voor de bevestiging van de prefab elementen zijn boutankers over de lengte van de trog­ wand ingestort. Dit om inboren in de voor­ gespannen wandliggers te voorkomen. Aan de ankers wordt een hoeklijn bevestigd, waar de panelen op worden gepositioneerd. Gezien het relatief hoge gewicht van de panelen, van circa 2 m in hoogte, was het niet mogelijk om te ver­ ankeren in de dekkingszone. De bevestiging viel overigens buiten de scope van de studie. VERHARDINGSBEHEERSING Een trogdek is een constructie waarbij verhar­ dingsbeheersing een belangrijke rol speelt, vooral omdat twee forse wandliggers zijn ver­ bonden met een relatief dunne vloer. Deze vloer koelt in vergelijking met de wanden relatief snel af, waardoor trekspanningen in de vloer ontstaan. Als de wanden afkoelen treedt trekspanning op in de onderzijde van die wanden. Op basis van de keuze voor de uitvoerings­ techniek, is een hydratatieberekening voor de spoordekken uitgevoerd (fig. 6). Uit de bere­ kening bleek dat de begin- en restspanningen hoger zijn dan de treksterkte van het beton, met een risico op scheurvorming tot gevolg. Als toetsingscriteria is 0,5 × treksterkte f ct gehanteerd (fig. 7 en kader 'Criteria scheur­ vorming'). Voor het beheersen van dit risico zijn drie varianten beschouwd: 1 Scheurvorming voorkomen door koeling 2 Scheurvorming beheersen door (aanvul­ lende) langswapening 3 Scheurvorming beheersen door het verlagen van de temperatuurgradiënt door het afdekken van de vloer. Dit in combinatie met tijdige krimpvoorspanning (binnen 48 u), waarmee initiële verhar­ dings- en krimpscheuren worden dicht­ gedrukt. 6 Verhardingsberekening trogdek (bron: Heijboer Betontechnologie) Spanningsontwikkeling in de kern in het midden van de balk (1)Aanzicht eindspanningen Uit de berekeningen blijken de restspanningen S zz N/mm 2 van de balk: 704 uur (eind spanning) Punt 1 in de kern in het midden 3,7 S limiet 50% 2,0 CRITERIA SCHEURVORMING ? t < 0,5 f ct  geen risico op scheurvorming 0,5 f ct < ? t < 0,7 f ct  risico op scheurvorming: in een beperkt aantal gevallen scheurvorming 0,7 f ct < ? t < f ct risico op scheurvorming: in de meeste gevallen scheurvorming ? t > f ct scheurvorming opgebouwde treksterkte-ontwikkeling optredende trekspanning in de constructie, goed te zien is de dag- en nachtcyclus 50% opgebouwde treksterkte-ontwikkeling; dit is het toetsingscriteria 16 VAKBLAD 1 2025 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 16 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 16 20-02-2025 08:1420-02-2025 08:14 Optimalisatie van het betonmengsel was binnen de gestelde eisen niet of nauwelijks mogelijk (zie verder onder het kopje 'Beton­ samenstelling'). Bij de keuze voor de verhardingsbeheersing speelde de voorspelbaarheid een belangrijke rol. Dit omdat de spoordekken op het kritieke pad liggen (gebonden aan een treinvrije periode). Ook zijn de spoordekken de enige objecten die in eindbeheer komen van de opdrachtgever. Verder geldt dat de kosten voor verhardingsbeheersing, en dus ook de verschillen in kosten tussen de drie varianten, slechts een fractie bedragen van de totaal­ kosten voor het realiseren van de spoor­ dekken. Op basis van het criterium voorspelbaarheid bleek variant 1 'scheurvorming voorkomen door koeling' de meest geschikte. Hiermee worden de trekspanningen gereduceerd tot < 0,5 f ct (fig. 7). Hierbij speelde ook de stort­ datum (zomer) een rol, waarbij de kans bestond dat de mengseltemperatuur hoger opliep dan de aangehouden 26 °C. De overige varianten werden, gezien de kans op hoge temperaturen in de zomer in combina­ tie met het hoge cementgehalte (C45/55), als te risicovol beschouwd. Het afdekken van de vloer (variant 3) reduceert net als variant 1 weliswaar de spanningen, maar niet de tempe­ ratuur in de wandliggers. Hierbij zou het risico bestaan dat de temperatuur in de wanden te hoog oploopt. De krimpvoorspanning kan worden gebruikt als extra back-upscenario en moet binnen 48 uur worden aangebracht. Aanbrengen koeling Per trogwand is één groep van 4 PE-koelbuizen aanbracht (Ø32 mm) (foto 8). Deze koelbuizen zijn gelijktijdig met de voorspanning aange­ bracht. Hierbij is gebruikgemaakt van separate supporten. CONSTRUCTIE Uit de constructieberekening bleken vier­ snedige beugels over de gehele lengte van de wandligger noodzakelijk. Deze dwarskracht­ wapening is onwenselijk in relatie tot de uitvoerbaarheid van het vlechtwerk en de aan­ wezigheid van koeling en voorspankanalen. Om de uitvoeringsmethodiek te vereenvoudi­ gen, zijn drie alternatieven voor de binnenste beugel van de wandligger (fig. 9) vergeleken. 1 Toepassing vaste, viersnedige beugels 2 Toepassing T-heads (wapening met een platte verankering op het eind) 3 Toepassing dubbele haarspeld 7 Verhardingsberekening trogdek gekoeld (bron: Heijboer Betontechnologie) Spanningsontwikkeling in de kern in het midden van de balk (1)Aanzicht eindspanningen Uit de berekeningen blijken de restspanningen S zz N/mm 2 van de balk: 704 uur (eind spanning) Punt 1 in de kern in het midden 2,0 S limiet 50% 2,0 Optimalisatie van de buitenste beugel bleek niet mogelijk, omdat dit wringwapening betreft. Bovenstaande varianten zijn weer in een TOM uitgewerkt en beoordeeld op deze criteria: 1 Financiën 2 Planning 3 Uitvoerbaarheid 4 Veiligheid 8 Positie koelbuizen koelbuis koelbuis koelbuis koelbuis opgebouwde treksterkte-ontwikkeling optredende trekspanning in de constructie, goed te zien is de dag- en nachtcyclus 50% opgebouwde treksterkte-ontwikkeling; dit is het toetsingscriteria 17 VAKBLAD 1 2025 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 17 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 17 20-02-2025 08:1420-02-2025 08:14 Het toepassen van T-heads bleek de beste keuze. Dit verbetert de uitvoerbaarheid omdat de T-heads zijn aan te brengen na de voorspanbuizen en koeling. Daarnaast komt deze toepassing de doorlooptijd van het vlechtwerk en de veiligheid (geen opstaande stekken) ten goede. Financieel bleken de meerkosten beperkt. T-heads zijn in de uiteindelijke uitvoering ook toegepast om de additionele splijtwapening ter plaatse van de spankoppen te verankeren (foto 10). Dit heeft geleid tot een reductie in de wape­ ningshoeveelheid en dichtheid, waarbij traditio­ nele haarspelden met laslengte zijn vermeden. BETONSAMENSTELLING Vanuit het ontwerp was een C45/55 voorge­ schreven, met name vanwege het voorspan­ systeem (inleidende drukspanning bij span­ koppen). Vanuit de OVS (ontwerprichtlijn spoor) gold een eis voor toepassing van een hoogovencement. Verdere optimalisatie in relatie tot verhardingsbeheersing was zoals gezegd niet mogelijk. Er was al een cement met lage hydratatiewarmte gekozen (42,5N LH) en gedeeltelijke cementvervanging, door bijvoorbeeld vliegas, was niet mogelijk in verband met de eisen aan de kleur. Het trogdek kraagt over een deel uit (fig. 11). Dit deel is verdikt ten behoeve van extra stijf­ heid. Vooral in deze verdikte zone, rondom de spankoppen, is de wapeningsdichtheid zeer hoog (foto 12). Aan de hand van de wapenings­ tekeningen zijn de maximale korreldiameter en consistentieklasse getoetst. Op basis van de wapeningsdichtheid (en de lastige verdicht­ baarheid) is geadviseerd deze vloerzones (ca. 25 m 3 ) als eerste te storten, met een maxi­ male korreldiameter (D max ) van 8 mm en con­ sistentieklasse F5. Hierdoor kon direct na de eerste twee vrachten worden overgegaan van 8 mm naar 16 mm en een consistentieklasse F4 (maar één wisseling in mengsel, die niet kon misgaan). Toepassing van een korreldiameter van 32 mm zou voor de wandliggers mogelijk zijn geweest, maar dat zou leiden tot te veel wisselen in mengselsamenstelling in relatie tot een slechts beperkte besparing in kosten. RELATIE TOT DE PRAKTIJK De projectpartners (zie projectgegevens) heb­ ben de genoemde aanbevelingen nader uitge­ werkt en in de praktijk toegepast. Inmiddels zijn beide spoordekken gerealiseerd en in een treinvrije periode van oktober 2024 in de spoorbaan gereden. Vooral het realiseren van de randafwerking met prefab elementen en het toepassen van T-heads hebben de uitvoering aanzienlijk vereenvoudigd. Dit was wenselijk, gezien de hoge complexiteit van de wapening en de betonstorten. 10 T-heads om splijtwapening te verankeren rood gearceerde zones, verdikkingen uiteinden troggen, gestort met D max 8mm 11 Dwarsdoorsnede verdikkingen vloer, fasen 2a en 2b 9 Onderzochte alternatieven dwarskrachtwapening 12 Wapeningsdichtheid verdikkingen trogdekken 1. toepassen vaste beugel 2. toepassen T-heads (haak en eenzijdige kop) 3. toepassen dubbele haarspeld 18 VAKBLAD 1 2025 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 18 12-BV 1-2025_BTA Maarsbergen.indd 18 20-02-2025 08:1420-02-2025 08:14