Prinses Alexiaviaduct: Intelligent ontwerpen, duurzaam besparen en slim oplossen
Het Prinses Alexiaviaduct op de Maasvlakte bestaat eigenlijk uit drie betonconstructies. BAM Infra Nederland deelde het ontwerpproces in drieën om op tijd klaar te zijn. Met intelligente software zijn vergaande berekeningen gemaakt met geoptimaliseerde hoeveelheden beton en staal en andere optimalisaties als resultaat. Collega’s Paul en Niels vertellen hoe ze te werk zijn gegaan.
‘De drie betonconstructies overbruggen achter elkaar de industriële leidingstrook, de Maasvlakteweg, de nutsleidingstrook, de Havenspoorlijn en de Container Exchange Route’, vertelt Paul Timmerman, ontwerpmanager bij BAM Infra Nederland. ‘Samen vormen ze het Alexiaviaduct.’ Havenbedrijf Rotterdam wil met deze ongelijkvloerse kruising de bereikbaarheid in het gebied verbeteren.
Niels van Bergenhenegouwen, constructeur in het ontwerpteam van Paul, nam het constructief ontwerp van het viaduct over de Maasvlakteweg voor zijn rekening. Deze heeft met 37,1 meter de grootste overspanning. Niels gebruikte de intelligente software SOFiSTiK. ‘Het programma neemt meer parameters mee in de berekeningen dan gangbare software. Zo neemt het de invloeden per bouwfase mee en berekent het langetermijneffecten, zoals betonkrimp en voorspanverliezen van de voorspankabels. Daardoor kunnen we veel nauwkeuriger de hoeveelheden beton en staal bepalen en deze daardoor optimaliseren.’
Met SOFiSTiK heeft hij ook de wapening voor de funderingspalen bepaald. ‘Het programma toetst de resultaten zelf, waardoor we geen data in andere software hoeven in te voeren. Dit werkt efficiënter en voorkomt fouten. Ook kunnen we met SOFiSTiK meerdere wapeningszones berekenen. Dit hebben we bijvoorbeeld voor de landhoofdwanden en het dek gedaan. Hiervoor is nu minder staal nodig dan als we op één maatgevende zone waren afgegaan.’
Intelligent ontwerpen
Het vraagt om zwaardere competenties van de constructeur om met zo’n geavanceerd programma overweg te kunnen. Het grote voordeel is dat het leidt tot een duurzaam ontwerp met optimaal materiaalgebruik en andere optimalisaties. Niels geeft daarvan nog een voorbeeld. ‘De landhoofdwanden van het viaduct over de Maasvlakteweg verbreedden in het basisontwerp van 1.200 mm naar 1.500 mm dikte, met schuine lijnen in twee richtingen. Dit zou het bekisten en wapenen heel ingewikkeld maken. Uit de nauwkeurige berekeningen bleek dat één dikte over de hele lengte ook haalbaar zou zijn. Daardoor wordt het een stuk makkelijker om ze buiten te maken.’
De andere twee betonconstructies overbruggen de industriële leidingstrook, de nutsleidingstrook, de Havenspoorlijn en de Container Exchange Route. De constructeurs maakten hiervoor gebruik van het berekeningsmodel SCIA Engineer en een innovatieve app voor het wapeningsontwerp van de funderingspalen, met minimale hoeveelheden staal. Deze app is een innovatie van BAM Infra Nederland zelf.
Duurzaam besparen
Havenbedrijf Rotterdam had een sterke prikkel voor duurzaamheid in de aanbesteding gegeven, waaraan BAM Infra Nederland in het ontwerp invulling gaf, onder meer door een optimalisatie van de gewapende grond. Paul: ‘Gewapende grond voorkomt gronddruk op de drie betonconstructies waardoor minder beton en staal nodig zijn. We hebben in het ontwerp verwerkt dat er onder de landhoofden van twee van de betonconstructies nog maar één rij funderingspalen nodig is in plaats van twee, wat extra materiaal bespaart.’
De uitvoering wordt eveneens zo duurzaam mogelijk ingestoken. Met medewerking van Stedin hebben Havenbedrijf Rotterdam en BAM Infra Nederland op de projectlocatie een eigen laadplein aangelegd om deze machines direct te voeden. Dat is niet eerder op een bouwplaats gedaan. De traditionele machines draaien op HVO100, een duurzame brandstof die 90% minder CO₂ uitstoot dan reguliere diesel. Daarnaast zet BAM zoveel mogelijk elektrisch materieel in, zoals elektrische kranen voor het betonwerk, e-vrachtwagens voor het grondverzet en een elektrische asfaltset. Samen levert dat een besparing op van meer dan 2.500 ton CO₂. Ook past zij het duurzamere GROENR-Beton toe, met minder cement, wat naar verwachting circa 593 ton CO₂ scheelt ten opzichte van traditionele mengsels. Duurzaam asfalt draagt eveneens bij: ruim 2.200 ton minder CO₂. In totaal besparen ze zo meer dan 5.300 ton CO₂. Vergelijkbaar met zo’n 1.900 autoritten van Utrecht naar Shanghai!
In maart is de uitvoering gestart en die duurt naar verwachting tot eind 2026. BAM bouwt het complete viaduct en zorgt voor de aansluiting van de Mekongweg en de Prinses Máximaweg op het viaduct, de verbreding van de Maasvlakteweg en de aanleg van een fietspad langs de Mekongweg. De oorspronkelijke gelijkvloerse kruising wordt vervolgens weggehaald.
Slim oplossen
‘De Mekongweg sluit aan de oostkant op de betonconstructie aan’, vertelt Paul. ‘De aardebaan van de Mekongweg geeft druk op het landhoofd van deze constructie. Hierdoor is veel wapening nodig in de aansluiting van de wanden op het dek. We hebben ervoor gekozen om de aardebaan eerder op te hogen, zodat een deel van de zettingen al is opgetreden voordat we de aansluiting maken. Door deze aanpak is ook hier minder staal nodig.’
Zo bleef het ontwerpteam van BAM puzzelen om het beter, efficiënter en duurzamer te doen. Het integrale 3D-model was daarbij onmisbaar. Hierin kwamen de drie betonconstructies en de toe- en afritten samen, inclusief de wegenbouwkundige en installatietechnische onderdelen. Ook de in te storten voorzieningen waren in het model zichtbaar en dat was belangrijk. In de slanke dekken moeten namelijk vele mantelbuizen voor kabels en leidingen en de betonkoeling een plek krijgen, naast de wapening en voorspankabels. Dat was een complexe puzzel die in het integrale 3D-ontwerp te maken was.
Binnen de relatief korte ontwerptijd tot zo’n veelomvattend en duurzaam ontwerp komen, was een flinke klus voor het ontwerpteam. Nu is het uitvoeringsteam hard aan het werk om dit concreet te maken.
