Van 3D geprinte brug tot ingeschoven rotonde

6 oktober 2017 - Dit is Werken bij BAM! / Digital construction / Infra

Duurzaam en innovatief: rondweg Gemert Noord-Om.

De provincie Noord-Brabant wilde duurzame, innovatieve oplossingen voor de Noordelijke Randweg Gemert Noord-Om. BAM Infra bedacht hiervoor een rotonde die wordt ingeschoven, en een innovatieve fietsbrug: de eerste constructieve betonconstructie die met een 3D-betonprinter is gemaakt. Dankzij de TU Eindhoven zijn de resultaten van dit project wetenschappelijk onderbouwd.

Duurzaam & innovatief

De nieuwe randweg verbindt de Boekelseweg (N605) en de N272 ten oosten van Gemert. De provincie en de gemeente willen hiermee de regionale bereikbaarheid, de leefbaarheid en de verkeersveiligheid verbeteren, alsmede de economische ontwikkeling verder stimuleren. BAM Infra kreeg deze opdracht op basis van de hoogste EMVI-score, onder meer vanwege het duurzame, innovatieve karakter van het ingediende plan. Zo bedachten wij een rotonde die naast de weg wordt gebouwd en in enkele dagen op haar plek bij de Handelseweg wordt geschoven. Deze methode is bekend voor tunnels, maar uniek voor rotondes.

Wereldprimeur!

Ook vernieuwend is de 3D-geprinte, voorgespannen betonnen fietsbrug over de Peelse Loop bij Gemert. Het is de eerste constructieve betonconstructie in de wereld die wij met een 3D-printer vervaardigen. De fietsbrug is 8 meter lang, 3,50 meter breed en 0,90 meter dik.

Wetenschappelijke ontwikkeling

De printer bestaat uit een grote stellage met een bewegende slede voorzien van een printkop. In een menginstallatie  wordt het cement vloeibaar gemaakt tot mortel en vervolgens door een pomp via een slang naar de printkop gestuurd. Laagje voor laagje groeit het object met elke keer 1 cm mortel die uithardt. Grind ontbreekt in dit proces. Het kan niet door de printkop, maar is ook niet noodzakelijk als toevoeging, omdat er minder mortel nodig is dan bij een traditionele stort. Alleen daar waar nodig wordt dit materiaal  aangebracht. De stappen bij de ontwikkeling van de 3D-betonprinter zijn gericht op het optimaliseren van het proces en het toepassen van verschillende soorten mortel.

Praktische oplossingen

Tijdens de uitvoering kwamen praktische eisen naar voren die in de wetenschappelijke omgeving nog niet waren gesteld. Zo bedachten de partners een staaldraadfeeder aan de printkop om de geprinte, nog zachte mortel direct te voorzien van wapening. In totaal was 20 kilometer draad nodig voor de hele brugoverspanning. Verder optimaliseerden ze alle relevante parameters, waaronder de samenstelling van de betonmortel, de snelheid van het printen en de hoogte van de printelementen.  Gekozen is voor zes elementen van elk circa 1 m hoog die snel genoeg droogden om geen bekisting nodig te hebben.

 

 

Uitvoering

Na het printen en uitharden zijn de zes elementen gekanteld en aan elkaar gelijmd, op locatie worden ze vervolgens tussen de landhoofden gehesen. Door de holle kanalen lopen de voorspankabels die aan de landhoofden worden bevestigd en vervolgens worden aangetrokken. De betonbrug heeft dankzij de verspringende laagjes een golvend aanzien, wat de mogelijkheden van het 3D-betonprinten onderstreept. Met bekisting komen voor ditzelfde effect veel meer kosten kijken. De betonmortel is voorzien van een coating als bescherming tegen weersinvloeden. De officiële oplevering van de fietsbrug is medio oktober 2017.

Voordelen

Het gerobotiseerde proces maakt het mogelijk volledig maatwerk te leveren: vrijwel elke vorm is mogelijk en elk element kan uniek zijn. Alleen daar waar nodig wordt beton geprint, terwijl bij het traditionele storten de volledige bekisting wordt gevuld. Dit levert economische voordelen op. Er is ook maatschappelijke en milieuwinst. Minder beton betekent minder cementproductie dus minder CO2-uitstoot, geen bekisting betekent minder afval. De kortere bouwtijd, op afstand van de definitieve locatie, geeft minder overlast voor de omgeving. Alleen het inhijsen van de geprinte constructie belemmert tijdelijk het verkeer. Van  grote waarde is bovendien dat het digitale ontwerp in een Bouw Informatie Model (BIM) rechtstreeks wordt omgezet in een printscript, zonder dat vertalingen met mogelijke ruis naar de uitvoering nodig zijn. De faalkosten nemen hierdoor aanzienlijk af. Genoeg voordelen dus om het 3D-betonprinten voor constructieve betonconstructies door te zetten.

 

17 oktober is 's werelds eerste 3D-geprinte betonnen fietsbrug in gebruik genomen. Benieuwd naar de totstandkoming? Bekijk de video