Module 8C : Integratie van de spoorinfrastructuur in de stedelijke omgeving Wegenbouwkundige aspecten bij de aanleg van spoorinfrastructuur ir. Luc Rens FEBELCEM Raadgevend ingenieur
[email protected] 0479/78.00.21
Cursus Spoortechnieken – 12 februari 2015
Overzicht van de presentatie
Inleiding
Basisvereisten voor infrastructuur voor openbaar vervoer
Principes uit de betonwegenbouw
Platenbeton en doorgaand gewapend beton Fundering – Tussenlaag in asfalt Oppervlakafwerking
Busbanen in beton
Light Rail en Slab-track
Toepassing wegenbouwprincipes in het ontwerp en de uitvoering van trambusbanen
Conclusies
1
Inleiding
Sinds enkele decennia : focus op openbaar vervoer (OV) Aangepaste infrastructuur
Vrijliggende busbanen Tram – ‘Light Rail’ Gecombineerde trambusbanen
OV infrastructuur : basisvereisten
Gebruikszekerheid
Stiptheid van het systeem – tevredenheid van de reizigers Ideaal :
Economische kosten
Onderhoudsvrij Vrij van schade (en herstellingen) Duurzaam – vermijden belangrijke renovaties of structureel onderhoud
Initiële kost Onderhoud, herstellingen, structurele verbeteringen, opbraak
Veiligheid
Controle snelheid, stabiliteit baan Stroefheid, remafstand Dwarse vlakheid : voorkomen van spoorvorming (en aquaplaning)
2
OV infrastructuur : basisvereisten
Comfort
Vlakheid - trillingen Geluid
Esthetiek
Integratie in het stadsbeeld Herkenbaarheid
OV infrastructuur : basisvereisten Gebruikszekerheid Kosten Veiligheid Comfort
Keuze betonnen structuur en/of wegdek
Esthetiek
3
Begrippen uit de betonwegenbouw
Ontwerp van een betonweg
Platenbeton Voorschriften m.b.t. de voegen
Doorgaand gewapend beton Voorschriften m.b.t. het beheersen van het scheurpatroon
- Gedeuveld - Ongedeuveld
- Percentage langswapening
- Ongewapend - Gewapend
- Ligging wapening
- Type van wapening (staalnet, staalvezels, synthetische vezels)
4
Platenbeton
Korte platen, gescheiden door dwarse krimpbuigvoegen L=4à5m
Platenbeton
Dwarsvoegen (en langsvoegen) Functie van de voegen
Controleren van de door krimp onvermijdelijke scheurvorming
Uithardingskrimp Thermische krimp = belangrijkste
Gezaagd(lokale verzwakking) of stortnaad
5
Basisprincipes platenbeton
Plaatlengte en -breedte
Richtlijnen (eerder vuistregels):
SB 250 voor de Wegenbouw :
Beperk plaatoppervlak tot max. 25 à 30 m² L≤5m L ≤ 25 x dikte L/B ≤ 1,5 Nominale lengte = 5 m (fietspaden : 4 m) Nominale breedte ≤ 4,50 m
Beperkend criterium zijn meestal de welfspanningen t.g.v. thermische gradiënt
Basisprincipes platenbeton
6
Lastoverdracht in de voegen - deuvels
‘Samenwerken’ van aanliggende platen in geval van zware verkeersbelasting door :
Vertanding van de voegranden (aggregate interlock) Stijve (cementgebonden) fundering Deuvels : gladde ronde metalen staven, diam. 25 mm, lengte 600 mm, voorzien van coating
Langsvoegen - ankerstaven
Ankerstaven
Geribde stalen staven diam. 12 à 20 mm, lengte 800 mm Verhinderen wegglijden van naastliggende stroken
7
Dwarse uitzetvoegen
Vroeger : systematisch tussen alle (lange) platen Nu nog beperkt tot strikt noodzakelijke
Bescherming aanliggende constructies Kleine kromtestralen Overgang andere verhardingen (asfalt – kleinschalige elementen) Delen gebetonneerd bij koud weer
Constructieve wapening
Wapeningsnetten
Bovenaan (op ca. 1/3 van bovenzijde)
Tegen scheurvorming te wijten aan :
Krimpspanningen Welfspanningen (opwelving + schoteleffect) Spanningsconcentraties in hoeken of aan singuliere punten
Onderaan (op ca. 1/3 van onderzijde)
Voor het opnemen van buigtrekspanningen
Zwakke ondergrond, slechte fundering Extreme verkeersbelasting
8
Constructieve wapening
Staalvezels
Verhogen taaiheid van het beton
ca. 30 kg/m³
Kunststof vezels
Bescherming in plastische fase
Structureel
Doorgaand gewapend beton
9
Doorgaand gewapend beton
Afwezigheid dwarse krimpvoegen Krimp opgevangen in netwerk van fijne scheuren Wel dwarse werkvoegen en langse buig- of werkvoegen mogelijk Langswapening zorgt voor gecontroleerd scheurenpatroon :
Ideale tussenafstand 0,6 à 1,5 m Maximale scheuropening 0,3 à 0,5 mm Goede lastoverdracht Beperkte waterindringing
Doorgaand gewapend beton
Dwarswapening ondersteunt langswapening en zorgt voor spanningsverdeling Langswapening = 0,75% van dwarsdoorsnede
Dikte 20 cm : ∅ 16 mm h.o.h. 130 mm Dikte 25 cm : ∅ 20mm h.o.h. 170 mm
Langswapening ligt boven de neutrale vezel (ca. 8 cm van oppervlak)
Geen structurele wapening Wel controle krimp en scheurpatroon
10
Doorgaand gewapend beton
Doorgaand gewapend beton
Eindverankering door landhoofd met 6 ribben
11
Fundering en tussenlaag in asfalt
Fundering Ongebonden steenslag Cementgebonden steenslag Schraal beton Walsbeton
Belang van tussenlaag in asfalt (platenbeton + DGB)
voorkomen erosie van de fundering plaatsing deuvels & ankerstaven Uniforme aanhechting beton-asfalt-fundering 22 cm
Voorbeeld structuur in platenbeton:
5 cm 30 cm
Platenbeton (met LBV) Asfalt Gestabiliseerde steenslagfundering
Oppervlakafwerking betonverharding
Dwars gebezemd
Meest toegepaste textuur (manueel of machinaal) Eenvoudig en goedkoop Goed compromis op vlak geluid en stroefheid voor secundaire wegen
Dwars gegroefd
Met hark Belgische autosnelwegen in 1970’s Goede waterafvoer en stroefheid Zeer lawaaierig : niet meer toegepast
12
Oppervlakafwerking betonverharding
Chemisch uitwassen
Actueel meest toegepast op Europese snelwegen Goede stroefheid Laag rolgeluid indien kleine steentjes aan het oppervlak Optimalisatie door toepassing van tweelaags beton
20 cm + 5 cm Asfalt ABT-B1 – 5 cm
Walsbeton 15 cm Onderfundering
Oppervlakafwerking betonverharding
Chemisch uitwassen
Verstuiven van bindingsvertrager op het oppervlak, onmiddellijk na het betonneren. Deze zorgt ervoor dat het bovenste mortellaagje niet gaat binden Uitwassen van het oppervlak met water = verwijderen van het niet gebonden mortellaagje (cementpap) aan het oppervlak zodat de stenen aan het oppervlak worden zichtbaar gemaakt.
Manueel met hogedrukreiniger Machinaal met borstelwagen
13
Gekleurd uitgewassen beton
Verharding met esthetisch karakter, geschikt voor publieke ruimten, stedelijke omgeving,...
Uitzicht wordt bepaald door combinatie van mortel en stenen die zichtbaar zijn aan het oppervlak
Meer of minder stenen, grote of kleine stenen
Stenen en mortel ondersteunend of contrasterend
Gefigureerd beton (printbeton)
14
Gefigureerd beton (printbeton)
Busbanen in beton
15
Busbanen in beton
Specifieke belasting door busverkeer
Categorie zwaar verkeer Aslasten in functie van type bus (OV, touringbus, gearticuleerd,...) Frequentie tot 500/dag In steden: lage snelheid, weinig versporing Rem- en wringkrachten op het wegoppervlak
Busbanen in beton
Publicaties
Britpave (UK) Cement&BetonCentrum (NL) FEBELCEM (BE) ...
16
Busbanen in beton
Standaardontwerp
Busbanen in beton - BE
Brussel – Marcel Thirylaan
Kortenberg
Brussel – Luxemburgstraat
Gent – Woodrow Wilsonplein
Kampenhout
17
Busbanen in beton - FR
Parijs
Busbanen in beton - UK
Leeds
18
Busbanen in beton - NL Zuid -Tangent Haarlem – Hoofddorp - Amsterdam 24 km Mogelijkheid omvorming tot light rail met ingebedde rails (20cm + 25 cm beton) Gebruik doorgaand gewapend beton
Light Rail & Slab Track
19
Public Transport : Light Rail
“Light Rail” : several definitions
A rail-bound mode of public transport for cities and urban regions. Contrary to train (heavy rail) and metro (subway, underground) light rail principally is able to be integrated within public realm, sharing public spaces with other traffic to some extent. (www.lightrail.nl) A tracked, electrically driven local means of transport, which can be developed step by step from a modern tramway to a means of transport running in tunnels or above ground level (from conventional tramway to tram-train solutions) (UITP definition)
Betonnen ‘slab track’ voor ‘light rail’
CONCRETE SLAB TRACK
= a modern form of railway track construction which uses concrete in stead of ballast to provide stability to the track structure (@Britpave) Used for all types of railway systems, including high speed lines, heavy rail, light rail and tram systems
UK : Nottingham Express Transit
20
Betonnen ‘slab track’ voor ‘light rail’
Verminderde onderhoudskosten (vooral voor ‘heavy rail’) Langere levensduur Verminderde kosten over de levensduur (Life-cycle cost)
Stabiel spoor Robuust systeem : geschikt voor gemengd gebruik van trams en bussen
Slab-track systemen
SYSTEMEN VAN BALLASTLOOS SPOOR
DISCRETE RAILBEVESTIGINGEN OF CONTINU INGEBEDDE RAIL
PREFAB PLATEN
DWARSLIGGERPANELEN OP BETONNEN OF ASFALT ONDERGROND
OP BETONNEN PLAAT
21
Slab-track systemen
Slab-track systemen
Trambaan Zwijnaarde
22
Slab-track systemen
Slab-track systemen
Trambaan Brussel
23
Slab-track systems
Slab-track systems
24
Toepassing wegenbouwprincipes in het ontwerp en de uitvoering van trambusbanen
Beheer van Wegen – 05/12/2013
Structuur
Onderlaag : draagt trambelasting Bovenlaag : rijweg/busbaan Wat met de ‘interface’ tussen onder- en bovenlaag ?
Verbinden ? – wapening, beugels Hechten ? – ruw oppervlak Tussenlaag asfalt ?? – niet op deze plaats ! Vrije beweging ? - plastiekfolie
25
Structuur
Platenbeton – dwars gebezemd
Quid respect L/B ?
Voegafstand 2 à 2,5 m Wapening noodzakelijk
Aanwezigheid sporen
Uniforme dikte ?
26
Doorgaand gewapend beton
Sheffield (UK) : Doorgaand gewapende structuur met ingebedde rails
Doorgaand gewapend beton
Dwarse scheuren
Aanvaard in stedelijk gebied ? Eventuele verhoging wapenings% tot 1 %
Verankeringslandhoofd?
Waar ? Aantal ribben ? Wrijving of glijding ? Beheer van Wegen – 05/12/2013
27
Uitgewassen beton - kunststofvezels
Gent - Korenmarkt
Uitgewassen beton
Blankenberge
28
Gefigureerd beton
Sheffield
Brussel
Besluiten
Keuze voor duurzame mobiliteit Aangepaste infrastructuur noodzakelijk Keuze voor beton
LCA + LCCA + Noodzaak doordacht ontwerp en vakkundige uitvoering met aandacht voor alle details !
29
Dank u voor uw aandacht
30
