1

Cursus Spoortechnieken – 12 februari 2015

Module 8C : Integratie van de spoorinfrastructuur in de stedelijke omgeving

Wegenbouwkundige aspecten bij de aanleg van spoorinfrastructuur

ir. Luc RensFEBELCEMRaadgevend ingenieurl.rens@febelcem.be0479/78.00.21

Overzicht van de presentatieInleiding

Basisvereisten voor infrastructuur voor openbaar vervoer

Principes uit de betonwegenbouw Platenbeton en doorgaand gewapend betonFundering – Tussenlaag in asfaltOppervlakafwerking

Busbanen in betonLight Rail en Slab-trackToepassing wegenbouwprincipes in het ontwerp en de uitvoering van trambusbanenConclusies

2

Inleiding

Sinds enkele decennia : focus op openbaar vervoer (OV)Aangepaste infrastructuur

Vrijliggende busbanenTram – ‘Light Rail’Gecombineerde trambusbanen

OV infrastructuur : basisvereistenGebruikszekerheid

Stiptheid van het systeem – tevredenheid van de reizigersIdeaal :

OnderhoudsvrijVrij van schade (en herstellingen)Duurzaam – vermijden belangrijke renovaties of structureel onderhoud

Economische kostenInitiële kostOnderhoud, herstellingen, structurele verbeteringen, opbraak

VeiligheidControle snelheid, stabiliteit baanStroefheid, remafstandDwarse vlakheid : voorkomen van spoorvorming (en aquaplaning)

3

OV infrastructuur : basisvereistenComfort

Vlakheid - trillingenGeluid

EsthetiekIntegratie in het stadsbeeldHerkenbaarheid

OV infrastructuur : basisvereisten

Gebruikszekerheid

Kosten

Veiligheid

Comfort

Esthetiek

Keuze betonnen structuur en/of wegdek

4

Begrippen uit de betonwegenbouw

Ontwerp van een betonweg

- Percentage langswapening

- Ligging wapening

- Gedeuveld - Ongedeuveld

- Ongewapend - Gewapend

- Type van wapening (staalnet, staalvezels, synthetische vezels)

Doorgaand gewapend beton Voorschriften

m.b.t. het beheersen van het

scheurpatroon

Platenbeton

Voorschriften m.b.t. de voegen

5

Platenbeton

Korte platen, gescheiden door dwarse krimpbuigvoegen

L = 4 à 5 m

Platenbeton

Dwarsvoegen (en langsvoegen)Functie van de voegen

Controleren van de door krimp onvermijdelijke scheurvorming

UithardingskrimpThermische krimp = belangrijkste

Gezaagd(lokale verzwakking) of stortnaad

6

Basisprincipes platenbeton

Plaatlengte en -breedteRichtlijnen (eerder vuistregels):

Beperk plaatoppervlak tot max. 25 à 30 m²L ≤ 5 mL ≤ 25 x dikteL/B ≤ 1,5

SB 250 voor de Wegenbouw : 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

7

Lastoverdracht in de voegen - deuvels‘Samenwerken’ van aanliggende platen in geval van zware verkeersbelasting door :

Vertanding van de voegranden (aggregate interlock)Stijve (cementgebonden) funderingDeuvels : gladde ronde metalen staven, diam. 25 mm, lengte 600 mm, voorzien van coating

Langsvoegen - ankerstavenAnkerstaven

Geribde stalen staven diam. 12 à 20 mm, lengte 800 mmVerhinderen wegglijden van naastliggende stroken

8

Dwarse uitzetvoegenVroeger : systematisch tussen alle (lange) platenNu nog beperkt tot strikt noodzakelijke

Bescherming aanliggende constructiesKleine kromtestralenOvergang andere verhardingen (asfalt – kleinschalige elementen)Delen gebetonneerd bij koud weer

Constructieve wapeningWapeningsnetten

Bovenaan (op ca. 1/3 van bovenzijde)Tegen scheurvorming te wijten aan :

KrimpspanningenWelfspanningen (opwelving + schoteleffect)Spanningsconcentraties in hoeken of aan singuliere punten

Onderaan (op ca. 1/3 van onderzijde)Voor het opnemen van buigtrekspanningen

Zwakke ondergrond, slechte funderingExtreme verkeersbelasting

9

Constructieve wapeningStaalvezels

Verhogen taaiheid van het betonca. 30 kg/m³

Kunststof vezelsBescherming in plastische fase

Structureel

Doorgaand gewapend beton

10

Doorgaand gewapend betonAfwezigheid dwarse krimpvoegenKrimp opgevangen in netwerk van fijne scheurenWel dwarse werkvoegen en langse buig- of werkvoegen mogelijkLangswapening zorgt voor gecontroleerd scheurenpatroon :

Ideale tussenafstand 0,6 à 1,5 mMaximale scheuropening 0,3 à 0,5 mmGoede lastoverdrachtBeperkte waterindringing

Doorgaand gewapend betonDwarswapening ondersteunt langswapening en zorgt voor spanningsverdelingLangswapening = 0,75% van dwarsdoorsnede

Dikte 20 cm : ∅ 16 mm h.o.h. 130 mmDikte 25 cm : ∅ 20mm h.o.h. 170 mm

Langswapening ligt boven de neutrale vezel (ca. 8 cm van oppervlak)

Geen structurele wapeningWel controle krimp en scheurpatroon

11

Doorgaand gewapend beton

Doorgaand gewapend betonEindverankering door landhoofd met 6 ribben

12

Fundering en tussenlaag in asfaltFundering

Ongebonden steenslagCementgebonden steenslagSchraal betonWalsbeton

Belang van tussenlaag in asfalt (platenbeton + DGB)voorkomen erosie van de fundering plaatsing deuvels & ankerstavenUniforme aanhechting beton-asfalt-fundering

Voorbeeld structuur in platenbeton: Gestabiliseerde

steenslagfundering

Asfalt

Platenbeton(met LBV)

22 cm

5 cm

30 cm

Oppervlakafwerking betonverharding

Dwars gebezemdMeest toegepaste textuur(manueel of machinaal)Eenvoudig en goedkoopGoed compromis op vlak geluid enstroefheid voor secundaire wegen

Dwars gegroefdMet harkBelgische autosnelwegen in 1970’sGoede waterafvoer en stroefheidZeer lawaaierig : niet meertoegepast

13

Oppervlakafwerking betonverharding

Chemisch uitwassenActueel meest toegepast op Europese snelwegenGoede stroefheidLaag rolgeluid indien kleinesteentjes aan het oppervlak

Optimalisatie door toepassing van tweelaags beton

20 cm + 5 cmAsfalt ABT-B1 – 5 cm

Walsbeton 15 cm

Onderfundering

Oppervlakafwerking betonverharding

Chemisch uitwassenVerstuiven 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 hogedrukreinigerMachinaal met borstelwagen

14

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)

15

Gefigureerd beton (printbeton)

Busbanen in beton

16

Busbanen in beton

Specifieke belasting door busverkeer

Categorie zwaar verkeerAslasten in functie van type bus (OV, touringbus, gearticuleerd,...)Frequentie tot 500/dagIn steden: lage snelheid, weinig versporingRem- en wringkrachten op het wegoppervlak

Busbanen in beton Publicaties

Britpave (UK)Cement&BetonCentrum (NL)FEBELCEM (BE)...

17

Busbanen in beton

Standaardontwerp

Busbanen in beton - BE

Brussel – Marcel Thirylaan Brussel – Luxemburgstraat Gent – Woodrow Wilsonplein

Kortenberg Kampenhout

18

Busbanen in beton - FR

Parijs

Busbanen in beton - UK

Leeds

19

Busbanen in beton - NLZuid -Tangent

Haarlem – Hoofddorp - Amsterdam24 kmMogelijkheid omvorming tot light rail met ingebedde rails (20cm + 25 cm beton)Gebruik doorgaand gewapend beton

Light Rail & Slab Track

20

Public Transport : Light Rail

“Light Rail” : several definitionsA 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

21

Betonnen ‘slab track’ voor ‘light rail’

Verminderde onderhoudskosten (vooral voor ‘heavy rail’)Langere levensduurVerminderde kosten over de levensduur (Life-cycle cost)

Stabiel spoorRobuust systeem : geschikt voor gemengd gebruik van trams en bussen

Slab-track systemen

SYSTEMEN VAN BALLASTLOOS SPOOR

DISCRETE RAILBEVESTIGINGEN

OF CONTINU INGEBEDDE RAIL

OP BETONNEN PLAAT

PREFAB PLATEN DWARSLIGGERPANELEN

OP BETONNEN OF ASFALT ONDERGROND

22

Slab-track systemen

Slab-track systemen

Trambaan Zwijnaarde

23

Slab-track systemen

Slab-track systemen

Trambaan Brussel

24

Slab-track systems

Slab-track systems

25

Toepassing wegenbouwprincipes in het ontwerp en de uitvoering van trambusbanen

Beheer van Wegen – 05/12/2013

Structuur

Onderlaag : draagt trambelastingBovenlaag : rijweg/busbaanWat met de ‘interface’ tussen onder- en bovenlaag ?

Verbinden ? – wapening, beugelsHechten ? – ruw oppervlakTussenlaag asfalt ?? – niet op deze plaats ! Vrije beweging ? - plastiekfolie

26

Structuur

Platenbeton – dwars gebezemd

Quid respect L/B ?Voegafstand 2 à 2,5 mWapening noodzakelijk

Aanwezigheid sporenUniforme dikte ?

27

Doorgaand gewapend beton

Sheffield (UK) : Doorgaand gewapende structuur met ingebedde rails

Beheer van Wegen – 05/12/2013

Doorgaand gewapend beton

Dwarse scheurenAanvaard in stedelijk gebied ?Eventuele verhoging wapenings% tot 1 %

Verankeringslandhoofd?Waar ?Aantal ribben ?Wrijving of glijding ?

28

Gent - Korenmarkt

Uitgewassen beton - kunststofvezels

Uitgewassen beton

Blankenberge

29

Sheffield

Brussel

Gefigureerd beton

Besluiten

Keuze voor duurzame mobiliteit

Aangepaste infrastructuur noodzakelijk

Keuze voor betonLCA +LCCA +Noodzaak doordacht ontwerp en vakkundige uitvoering met aandacht voor alle details !

30

Dank u voor uw aandacht