1 Uitbreiding metrowerkplaats GVB locatie Diemen Metro op kolommen 40
ing. Leonhard Schoot Uiterkamp MSEng RC Witteveen+Bos 1 Ondervloerse hefinstallatie werkspoor 0 2 Situatie gebouwen GVB locatie Diemen Door de komst van de nieuwe, langere metrovoertuigen op het Amsterdamse metronet en de Noord/ Zuidlijn, wordt de bestaande metrowerkplaats GVB locatie Diemen aangepast en uitgebreid. Bij de nieuwe metro s bevindt zich veel apparatuur aan de onderzijde. Er is daarom gekozen voor een onderhoudsconcept waar veel licht en ruimte aan de onderzijde van de metro beschikbaar is. Dit is gerealiseerd met een ondervloerse hefinstallatie, die de metrovoertuigen in zijn geheel kan heffen, en een verdiept aangelegde betonvloer met spoorstaven op betonkolommen. Maar hoe zorg je dat de betonkolommen de rem- en aanzetkrachten van de metro s kunnen opnemen en hoe ga je om met temperatuurswisselingen van de spoorstaven? Het GVB is verantwoordelijk voor het uitvoerend beheer van de infrastructuur en het materieel van trams en metro s in en rond Amsterdam. Voor onderhoud aan het rijdend materieel beschikt GVB over verschillende remises en werkplaatsen. Een daarvan is metrowerkplaats GVB locatie Diemen. Hier hebben de werksporen een lengte van 80 m. Door de komst van de nieuwe, langere metrovoertuigen (116 m lang en bijna 200 ton zwaar) is het noodzakelijk om deze metrowerkplaats aan te passen en uit te breiden. Mede omdat er binnen het Amsterdamse metronet geen wenselijke alternatieven voorhanden zijn. De aanpassingen betreffen zowel de gebouwen (kantoren en werkplaatsen), als de buiteninfrastructuur op het spooremplacement (sporen, bovenleidingen en systemen) om de toegankelijkheid van de gebouwen te borgen (fig. 2). Lijnwerkplaats (LWP) In 1979 is de lijnwerkplaats voor de metro in Diemen in gebruik genomen. De lijnwerkplaats biedt alle voorzieningen voor het dagelijks onderhoud en storingsonderhoud van de metrovoertuigen. In de bestaande lijnwerkplaats (LWP1) liggen vijf werksporen (werksporen 3, 4, 5 en 6 zijn 80 m lang en werkspoor 11 is 70 m lang). Ten noorden van deze lijnwerkplaats (waar in de bestaande situatie de S&T-loods stond), worden op beganegrondvloerniveau drie nieuwe werksporen (0, 1, 2) met elk een lengte van 120 m gerealiseerd. Gezamenlijk vormen deze drie werksporen de nieuwe lijnwerkplaats (LWP2). De overige vijf sporen van de bestaande lijnwerkplaats worden slechts beperkt aangepakt. Alleen spoor 11 wordt verbouwd tot een werkspoor van 80 meter. Daarmee beschikt de LWP in de nieuwe situatie over drie werksporen van 120 m en vijf van 80 m. Achter de werkplaats wordt de bestaande ruimte opnieuw ingedeeld ten behoeve van logistiek, werkplaatsinrichting, voorraad/magazijn, was- en kleedruimtes, gebouwinstallaties en kantoren (LWP3). Ook is de ruimte tussen de kantoren en de nieuwe werkplaats overdekt en afgesloten. Ontwerpuitgangspunten LWP De eisen voor de verbouwing van GVB locatie Diemen zijn opgesomd in het integraal programma van eisen. Voor de discipline constructie is onder meer gesteld dat de vloerbelasting voor onderhoud aan de metrovoertuigen geschikt moet zijn voor machines, hefbokken, vorkheftrucks en/of hefsporen. De werkplaatsen zijn uitgelegd op een vloerbelasting van 20 kn/m 2, voor de belastingen uit de metro is 120 kn/as aangehouden. De gebouwen moeten een levensduur van 50 jaar hebben. De machinetechniek/gebouwinrichting ten behoeve van metroonderhoud in de lijnwerkplaats bestaat hoofdzakelijk uit de volgende onderdelen: - ondervloerse hefinstallatie; - wegklapbare spoorbeëindigingsconstructie; - draaisteldraaischijven; - draaistelheftafels; - materiaalliften; - bovenloopkranen. Aanpassing van de gebouwen betreffen de lijnwerkplaats (LWP), de hoofdwerkplaats rail (HWR), de signalling en telecom (S&T) en de kuilwielendraaibank (KWD). In dit artikel wordt alleen verder ingegaan op de lijnwerkplaats (zie ook kader Overige gebouwen ). S&T 2 B&B KWD LWP2 LWP1 LWP3 Legenda: LWP - lijnwerkplaats HWR- hoofdwerkplaats rail KWD- kuilwielendraaibank B&B - baan en bovenbouw S&T - signalling en telecom HWR 41
3 Overige gebouwen Naast de lijnwerkplaats (LWP) zijn ook de hoofdwerkplaats rail (HWR), de signalling en telecom (S&T) en de kuilwielendraaibank (KWD) belangrijke gebouwen van de metrowerkplaats. Hoofdwerkplaats rail De centrale hoofdwerkplaats van de Amsterdamse tram is in 1996 gebouwd. In de hoofdwerkplaats rail (HWR) wordt groot onderhoud en speciaal onderhoud aan sneltrams uitgevoerd. In deze werkplaats zijn zestien sporen gelegen. GVB heeft besloten aan dit gebouw geen aanpassingen door te voeren. Het ontwerpproces van de aanpassing van dit gebouw is geëindigd bij het opgestelde voorontwerp. Signalling en telecom Naast het gebouw baan en bovenbouw (B&B), die de afdeling Spoor en Baan van Rail Services huisvest, wordt een nieuw gebouw signalling en telecom (S&T) gebouwd voor de afdeling Systemen ten behoeve van het testen van baanapparatuur. Hier zullen de functies en medewerkers uit de bestaande S&T-loods na verhuizing worden gehuisvest. Het gebouw bestaat uit een werkspoor, was- en kleedruimte, magazijn, kantoorruimten, vergaderruimte, soldeerruimte, spuitruimte en een elektronicaruimte. Kuilwielendraaibank Op het spoor voor de bestaande lijnwerkplaats en naast de hoofdwerkplaats rail is een apart nieuw gebouw kuilwielendraaibank (KWD) op spoor 11 gebouwd, waar het wielbandonderhoud aan alle metro s wordt uitgevoerd. In dit gebouw is een dubbelassige, ondervloerse kuilwielenbank aanwezig. Ten behoeve van wielprofilering beweegt de metro zich over de vaste kuilwielenbank heen. Constructief ontwerp Het constructief ontwerp van de lijnwerkplaats (LWP) is opgesplitst in drie onderdelen: - nieuwbouw van werksporen 0, 1 en 2 (LWP2); - inbreiding door middel van aanpassen bestaand werkspoor 11 (LWP1); - uitbreiding en aanpassing kantoren (LWP3). In dit artikel worden verder alleen de eerste twee onderdelen besproken. Nieuwbouw van werksporen 0, 1 en 2 (LWP2) Het gebouwstramien voor de nieuwe werksporen is in langsrichting overgenomen van de bestaande lijnwerkplaats. Op basis van een veelvoud van dit stramien zijn de nieuwe constructies bepaald. De dilataties zijn zo geplaatst dat deze niet conflicteren met het gebouwstramien. De aannemer heeft in de uitvoeringsfase zijn werkproces ingericht door per gedilateerd betondeel (moot) de werkzaamheden gefaseerd uit te voeren. De bovenbouw, vanaf beganegrondvloerniveau, bestaat uit een staalconstructie met een dakopbouw/lichtstraat om voldoende daglicht in de werkplaats te creëren. De stabiliteit wordt in de langsrichting van het spoor door windverbanden in dak en gevel geregeld, in de dwarsrichting met portalen. Voor de onderbouw is een betonconstructie op funderingspalen ontworpen. De betonvloer ter plaatse van werkspoor 0 is op beganegrondvloerniveau aangebracht. Onder deze beganegrondvloer zijn in totaal twaalf betonputten opgenomen met elk een inwendige afmeting van 4,10 m 3,25 m 4,80 m (l b d) (fig. 4). In deze putten is de ondervloerse hefinstallatie opgenomen die de metro in zijn geheel naar een hoogte van circa 1,70 m boven beganegrondvloerniveau kan heffen. 42
3 3D-weergave langsdoorsnede constructie kuilwielendraaibank (KWD) 4 Dwarsdoorsnede betonput 5 Betonkolommen onder spoorstaven werksporen 1 en 2 +0,000 4 100 35070-4,800 350 afvoerpomp De bovenzijde van de putten is afgesloten met een stalen frame voorzien van stalen platen met sleufsparingen (foto 1). Verder zijn in de beganegrondvloer voorzieningen getroffen om een wegklapbare spoorbeëindigingsconstructie, twee draaisteldraaischijven en twee draaistelheftafels op te kunnen nemen. Om deze bereikbaar te maken, zijn in de betonconstructie inkassingen opgenomen ten behoeve van de ingegoten spoorstaven. A2 500 4000 ±10 500 2000 ±5 +10 2000 ±5 1840-0 4420 220 380 ±5 riool inwendig ø32 mm 1650 50 kabelsparing ø110 350 350 4420 1240 1430 1240 1430 2680 P1 P1 150 350 4100 4450 150 4800 betonkolommen, net als het principe voor werkspoor 1 en 2, en uitgebreid tot 80 m werkspoor (fig. 6). Hiertoe zijn nieuwe palen onder de verdiepte betonconstructie aangebracht. De betonnen randbalken met bestaande palen en de staalconstructie worden niet aangepast (fig. 7). De wanden van de nieuwe betonconstructie zijn gekoppeld met wapening en vastgestort aan de bestaande betonnen randbalken. Om een maximale werkruimte te creëren, zijn de kolommen van de bestaande staalconstructie tijdelijk opgehangen aan de stalen kolommen van de naastgelegen lijnwerkplaats (werkspoor 6). Betonkolommen Zoals gezegd lopen de werksporen 1, 2 en 11 in de LWP over betonkolommen heen. De spoorstaven zijn op de kolommen bevestigd via haakplaten (fig. 8) met ankers. De spoorstaven zelf zijn voegloos uitgevoerd met thermietlassen. De kolommen en de verbindingen moeten in staat zijn zowel rem- en aanzetkrachten van de metro s als de temperatuurswisselingen van de spoorstaven op te nemen. Om ten behoeve van onderhoud aan de metro s maximale ruimte voor personen en materieel te creëren, zijn de kolomafmetingen zo slank mogelijk uitgevoerd. Daardoor was er weinig tolerantie voor het plaatsen van de verankeringen van de haakplaten. Ook waren de haakplaten niet voorzien van 5 De betonvloer ter plaatse van werksporen 1 en 2 is verdiept aangelegd (1,70 m onder beganegrondvloerniveau). Hier zijn de spoorstaven op betonkolommen bevestigd (foto 5). In deze verdiepte vloer zijn voorzieningen getroffen om een materiaallift op te kunnen nemen. Met name de afmetingen van de betonputten op werkspoor 0 (LWP2) en de onderlinge afstand van deze putten hebben zeer kleine toleranties in x, y en z-richting. De toleranties zijn nodig om voldoende stelruimte te creëren, omdat de inbouw van de machinetechniek plaatsvindt nadat de gebouwconstructie gereed is. Inbreiding door middel van aanpassen bestaand werkspoor 11 (LWP1) Werkspoor 11 is gelegen in een aparte stalen hal (naast werkspoor 6) met een beganegrondvloer en betonnen randbalken gefundeerd op palen. In de nieuwe situatie wordt de beganegrondvloer vervangen door een verdiepte betonvloer met 43
6 Dwarsdoorsnede werksporen 0, 1, 2 en 3 7 Dwarsdoorsnede werksporen 4, 5, 6 en 11 8 Haakplaat 9 Detail spoorstaaf, haakplaat, verankering en betonkolom A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A 350 3820 5085 3521 3656 3656 3461 765 6200 8920 14 964 4042 6940 3982 +11,505 dak / b.k. lichtstraat HE160A HE180A HE160A HE180A HE180A HE140A +7,905 HE140A +8,048 HE140A staalplaat-betonvloer 150 mm +8,048 HE140A 3615 B +8,150 moment vaste verbinding HE280A HE600A moment vaste verbinding HE280A HE600A HE240A moment vaste verbinding HE220A HE240A moment vaste verbinding 7747 7905 HE450B HE450B 8048 HE450B spoor 0 spoor 1 spoor 2 spoor 3 betonvloer TPG D 350 mm 1770 betonvloer TPG D 350 mm betonkolom 300x300 3120 751 751 2905 2905 751751 3060 550 8355 350 14294 500 +0,000 peil LWP -1,770 kelder LWP2-4,800 kelder spoor 0 6 Figuur 6: - woorden zonder hoofdletter noteren; afkortingen zo laten zoals ze zijn. slobgaten in verband met opname van - tussen horizontale getallen en mm een spatie krachten toevoegen! in - punten in getallen vervangen door komma s langs- en dwarsrichting van het spoor. Door toepassing van een stalen systeemkist, waarbij een hele serie betonkolommen in een keer wordt gestort, konden de maatafwijkingen van de in het werk gestorte betonkolommen tot een minimum worden beperkt. - op een aantal plekken staat t = die t moet cursief en spaties voor en na de = toevoegen. De circa 1,8 m in twee richtingen uitkragende kolommen zijn berekend als een volledig ingeklemd systeem in de verdiepte betonvloer. Op de betonkolom werkt zowel een belasting uit de metro s als een temperatuurbelasting. Belasting uit metro De metro s resulteren in verticale belastingen en horizontale belastingen in twee richtingen. De verticale kracht wordt veroorzaakt door de wiellast. Deze zorgt bovendien voor een kopmoment in dwarsrichting van het spoor. Immers, om de kolom afmeting zo slank mogelijk uit te kunnen voeren is de verankering van de haakplaat centrisch in de kolom geplaatst. De spoorstaaf ligt echter excentrisch in de haakplaat, op de betonkolom. De grootte van dit kopmoment is bepaald vanuit de detaillering van spoorstaaf, haakplaat, verankering en betonkolom (fig. 9). Ten gevolge van rem- en aanzetkrachten ontstaan horizontale krachten in langsrichting van het spoor. De krachten zijn bepaald op basis van de door de leverancier van de metro opgegeven waarden en op basis van normering. Voor de belasting is de totale rem- en aanzetkracht gedeeld door het aantal kolommen. Omdat in langsrichting de spoorstaafbevestiging in de haakplaat is geklemd, is de kolom ook getoetst op de maximale doorschuifwaarde van deze bevestiging. Lokaal kan de spoorstaaf als gevolg van rem- en aanzetkrachten elastisch vervormen, zodanig dat de doorschuifwaarde van de bevestiging een rol gaat spelen. Boven deze waarde schuift de spoorstaaf in de bevestiging en zal de belasting op de kolom afnemen. In dwarsrichting van het spoor ontstaat een kracht ten gevolge van spatkracht van de wielflens van de metro. De grootte van deze belasting is opgegeven door DB International. Temperatuurbelasting De spoorstaven van de werksporen zijn op verzoek van de opdrachtgever doorgaand voegloos (met thermietlassen) uitgevoerd. Om te voorkomen dat er ten gevolge van temperatuurstijging drukkrachten in de spoorstaaf ontstaan die vervolgens te hoge spatkrachten op de kolommen (loodrecht op het spoor) kunnen geven, wordt er een neutrale temperatuur in de spoorstaven aangebracht. De term neutrale temperatuur komt uit de richtlijn voor het voegloos maken van sporen van ProRail. Bij de gekozen waarde (bijvoorbeeld een neutrale temperatuur van 25 C) is de spanning in de spoorstaaf neutraal. Zo wordt voorkomen dat de spoorstaven in lengte veranderen door de temperatuurspanningen op te laten nemen door vaste (anker)punten. Het aanbrengen van de neutrale temperatuur kan gebeuren door het verlengen van spoorstaven op kracht (hydraulisch trekken) of in mm (verwarmen). Hiervoor dienen alle lassen ultrasoon onderzocht te zijn. De spoorstaaf wordt op deze manier voorgespannen vanaf de spoorwissel (1e vaste punt) buiten de werkplaats tot ruim 120 m achterin de werkplaats 44
C D E F G H I 3950 3500 3500 2750 2750 4200 4635 J +8,150 bestaand bestaande kolom staal staal 1,5 ton kraanbaan bestaande kolom spoor 4 spoor 5 spoor 6 spoor 11 betonkolom 300 x 300 BIM Tijdens de bouw en verbouwing moeten de onderhouds- en reparatiewerkzaamheden aan de bestaande metrovoertuigen ongehinderd doorgang kunnen vinden. Ten tijde van werk- +1,100 peil LWP +0,000 peil LWP -1,580 2006 isolatie 100 mm 7 9_Figuur 8 - detail spoorstaaf, haakplaat, verankering en betonkolom.pdf 1 07-05-15 17:27 gedeeltelijke doorsnede LWP 1502 1435 LL 300 300 1571 1771 1586 F LQ B L detail A 70 8 D 169 199 145 153 200 (2e vaste punt). Het 2e vaste punt is opgenomen in de beganegrondvloer. Hier is de spoorstaaf verankerd met ankers en worden de optredende spoorkrachten, door forse horizontale trekbandwapening opgenomen in de beganegrondvloer, afgedragen naar de paalfundering en ondergrond. 30 78 42 120 30 150 150 9 45
10 3D-weergave constructie lijnwerkplaats (LWP2) 10 zaamheden aan zowel de bestaande als de nieuwe gebouwen en werkplaatsen dient de bereikbaarheid van de werksporen zoveel mogelijk gewaarborgd te blijven. Dit moet op zodanige wijze gebeuren, dat er sprake is van geen, een beperkte, of een tijdelijke vermindering van capaciteit ten opzichte van de bestaande situatie. Het ontwerpteam heeft mede daarom gebruikgemaakt van een Bouw Informatie Model (BIM) voor de coördinatie tussen de disciplines en de visualisering van de fasering. BIM maakt gebruik van een 3D-model dat actuele informatie van elke discipline weergeeft en daardoor knelpunten tussen disciplines direct zichtbaar kan maken. Aan het model kan extra informatie worden gekoppeld, bijvoorbeeld de (uitvoerings)planning. Op deze wijze wordt de planning geïntegreerd binnen het model en visueel gemaakt. Planning - start uitvoering LWP2: september 2012 - opening LWP2: maart 2014 - start uitvoering LWP1 (spoor 11): februari 2014 - opening LWP1 (spoor 11): medio 2015 - periode diensten Railinfra Solutions: 2010 2015 (gebouwen S&T, KWD en LWP) - periode uitvoering: 2011 2015 (gebouwen S&T, KWD en LWP) Afstemming In de constructie van de gebouwen zijn diverse onderdelen opgenomen ten behoeve van metro-onderhoud. Dit vergde in de uitvoeringsfase veel afstemming en overleg tussen de diverse (buitenlandse) partijen en disciplines, om de raakvlakken constructie machinetechniek, deels directe levering en deels levering via aannemer, helder te krijgen. Tot slot Al met al kan worden gesteld dat de hypermoderne werkplaats is voorzien van de nieuwste technische faciliteiten en daardoor symbool staat voor de grote stap voorwaarts die GVB, gemeente Amsterdam, Metro en Tram en de Stadsregio Amsterdam momenteel zetten met de Amsterdamse metro. PROJECTGEGEVENS project Uitbreiding metrowerkplaats GVB locatie Diemen opdrachtgever Gemeente Amsterdam, Metro en Tram en de Stadsregio Amsterdam gebruiker GVB directievoering en toezicht Centraal Bureau Bouwbegeleiding (CBB) architect Zwarts & Jansma Architecten adviseur integraal ontwerp en engineering Railinfra Solutions (Witteveen+Bos, DB International en Royal HaskoningDHV) projectmanagement Arcadis aannemer (LWP) Strukton Bouw aannemer (S&T en KWD) VBK Noord 46