VeriCon zocht
met deze blikvanger
de constructieve
grenzen op.

COMPLEXE BETONNEN TAKKENSTRUCTUUR PRIJKT OVER DE A12

“Het was een complexe uitdaging”, vertelt Harm Hulsbergen, 3D Engineer bij VeriCon over de structuur van de elementen van station Lansingerland – Zoetermeer. De 200 randelementen met ‘takkenstructuur’ zijn ontworpen als blikvanger en kenden constructief diverse uitdagingen om te laten voldoen aan de eisen. “Met zelfontworpen tools en 3D-inzicht in de constructie en de wapening, zochten we met behulp van een efficiënt ingericht engineerings- en productieproces de constructieve grens op voor dit ontwerp.”

VeriCon is een innovatief ingenieursbureau dat, met het oog op architectuur en de gebruiker, economisch en efficiënt uitvoerbare constructieve projecten ontwerpt, tekent en berekent. Dit is goed terug te zien aan de projecten waar het bedrijf aan meewerkt. Een van de recente opgeleverde projecten is station Lansingerland – Zoetermeer, ontworpen door Team V Architectuur en Arcadis Architecten. VeriCon leverde hiervoor 200 randelementen van verschillende formaten, met een open takkenstructuur van maximaal 2,5 meter breed en soms tot wel 8 meter hoog.  Deze zijn geplaatst rondom het 190 meter lange viaduct bij het station, dat loopt over de A12, de naastgelegen treinsporen en het fietspad. Daarnaast verzorgde VeriCon ook het hijs- en montageplan van de elementen voor in de fabriek en op de bouwplaats.

“Het gebruik van de 3D BIM-software heeft ook bij dit project bijgedragen aan een juiste uitwerking”, zegt Hulsbergen. “Het waren complexe vormen die overgenomen moesten worden vanuit het ontwerp van de architect. Ik meen me te herinneren dat we sinds 2006 werken met Tekla Structures voor onder andere het ontwerpen van technisch uitvoerbare betonconstructies en het modelleren van wapening in het 3D-model. Naast de complexe vormen was het constructief een uitdaging om de elementen met dunne takken te laten voldoen aan de strenge eisen. Er is daarom gekozen om de randelementen te maken van een vezelversterkte zeerhogesterktebeton met thermisch verzinkte wapening. Daarnaast hebben we ook in verband met deze technische uitdagingen en de maakbaarheid vanaf het voortraject tot aan de oplevering nauw samengewerkt met de producent van de randelementen mbX® ”, vertelt Hulsbergen.

Krachten berekenen
Met het gebruik van de takkenstructuur moest er ook rekening gehouden worden met de krachten die op elk van de takken wordt uitgeoefend. Om deze krachten te berekenen werden vanuit Tekla Structures DWG-exports gemaakt die vervolgens in de rekensoftware SCIA Engineer werden geïmporteerd. In de rekensoftware kon de engineer direct starten met het invoeren van onder andere de belastingen en combinaties. “Door te werken met geavanceerde software zoals SCIA Engineer en Tekla Structures zijn we in staat om heldere, constructieve gegevens veel verder uit te werken. Op deze manier bereiken we een hoge mate van efficiëntie en maximale constructieve veiligheid”, aldus Hulsbergen.

Bestanden uitwisselen
Tijdens het project werd er met verschillende partijen nauw samengewerkt. De nauwkeurige uitwerking, uitwisseling aan de hand van 3D-modellen en exportbestanden voor de mallenmaker en wapeningsleverancier hebben gezorgd dat alles juist geproduceerd en gemonteerd is. De informatie-uitwisseling met de mallenmaker en de wapeningsleverancier verliep in alle gevallen via een DWG-export van de elementen vanuit Tekla Structures waarbij IFC-modellen gebruikt werden voor extra inzicht. De mallenmaker zette vervolgens voor het uitfrezen van de malbodem de DWG-export van de vorm om naar een CNC-freesbestand waarmee de machine direct werd aangestuurd. Om alle takken te voorzien van een wapeningstaaf, rekening houdend met kruisingen, was er een structuur van drie lagen nodig. Deze konden door de wapeningsleverancier exact worden overgenomen vanuit de export en worden samengevoegd tot één net, waarbij elke tak minimaal één thermisch verzinkte wapeningsstaaf in het midden heeft liggen. Om vervolgens de randelementen aan te laten sluiten aan het dek werden de IFC-modellen aangeleverd bij de hoofdaannemer welke de controle op hoofdmaatvoering en koppeling op het dek uitvoerde. Het stekkenplan werd wel aangeleverd in DWG-formaat. “Maar ook dat was goed in te laden”, vertelt Hulsbergen. “Zo konden we ook direct een clash-controle uitvoeren, waardoor we tijdens de bouw alles goed op elkaar aansloot en we niet voor verrassingen kwamen te staan.”

Plaatsing randelementen
De laatste stap van het proces was het vervoeren en plaatsen van de randelementen. Hulsbergen: “De grootste uitdaging zat denk ik in het verzinnen van een manier om de elementen heel uit de kist te krijgen, te transporteren, te kantelen en de elementen te hijsen zonder dat deze beschadigd raken. Aan de dunne structuur kan namelijk niet worden gehesen of op worden gesteund of gekanteld. Door het proces te simuleren in het Tekla Structures-model zijn we hierin geslaagd.”

De ontwikkeling van het kantelframe voor het rechtop zetten van de elementen op de bouw gebeurde in samenspraak met de betonleverancier (mbX®- Concrete Valley) en de aannemer (Vobi). De elementen werden in horizontale positie op het kantelframe geplaatst en door middel van ingestorte ankers op de vlakke zijde van het element bevestigd aan het frame. Daarna werden de elementen ingeklemd en met behulp van een hijskraan werd het geheel rechtop gezet. Een lier zorgde ervoor dat dit in een gecontroleerde beweging gebeurde. Eenmaal rechtop werd er een speciaal hijsframe gemonteerd op de nokken. Aangezien deze draaglijnen buiten het zwaartepunt lagen, had het hijsframe een contragewicht (ca. 800 kg), zodat het in de juiste positie gehesen kon worden en weer worden losgekoppeld uit het kantelframe.

De randelementen werden bevestigd aan het brugdek door middel van de drie nokken die de verticale kracht overbrengen. Hiervoor werden ankers ingestort met stelplaten. De middelste nok werd aangestort en de andere zijn elastisch gevuld. Tussen de nokken werden twee hoeklijnen gemonteerd waarmee de elementen op afstand gesteld kunnen worden en de horizontale kracht overgedragen kan worden. Aan de onderzijde van het dichte deel is bovendien ook een horizontale steun aangebracht die gesteld kan worden door middel van span-wartels die afsteunen naar de brugliggers.

Tot slot
Op 18 mei 2019 vond de opening van het station plaats. Het bijbehorende viaduct over de A12 is een in het oog springend bouwwerk geworden, mede dankzij de prefabbetonelementen met takkenstructuur die rondom het dek zijn geplaatst. “Ook voor dit project hebben we weer een oplossing gevonden door software en techniek te koppelen aan slimme procesoplossingen. Een eindresultaat om trots op te zijn“, sluit Hulsbergen zijn verhaal af.

Bekijk hier het filmpje over de productie en de montage van de randelementen.

Dit artikel verscheen in november 2019 op de website van Construsoft.

De randelementen zijn gemaakt van een vezelversterkte zeerhogesterktebeton met thermisch verzinkte wapening.

Rekening houden met de krachten die op elk van de takken wordt uitgeoefend.

Het proces van ‘elementen uit de kist halen’ simuleren in het Tekla Structures-model.

Het kantelframe voor het rechtop zetten van de elementen op de bouw.

Overig Nieuws

cvhj-winnaars-2020