In de jaren na de Tweede Wereldoorlog is in Rotterdam een groot aantal kades gebouwd. Bij het veranderen van de markt en het verplaatsen van de haven naar het westen (Europoort en Maasvlakte) hebben deze kades veelal hun oorspronkelijke functie verloren. Het Havenbedrijf Rotterdam wil er een nieuwe functie aan toekennen. Daarbij speelt de vraag op wat de restlevensduur is van de verschillende kades en voor welke functies ze geschikt zijn. Bekijk hier het filmpje over de beproeving van de RDM-kade.
themaKade met een tweede leven7201038themaKade met eentweede levenIn de jaren na de Tweede Wereldoorlog is in Rotterdam een groot aantal kades gebouwd. Bij het veranderen van demarkt en het verplaatsen van de haven naar het westen (Europoort en Maasvlakte) hebben deze kades veelal hunoorspronkelijke functie verloren. Het Havenbedrijf Rotterdam wil er een nieuwe functie aan toekennen. Daarbij speeltde vraag op wat de restlevensduur is van de verschillende kades en voor welke functies ze geschikt zijn.1Renovatie kade RDM in de Rotterdamse deelgemeente HeijplaatKade met een tweede leven 72010 3911300+3.88+2.82+1.68DOORSNEDEvisueletechnischeinspectieschadegeen / geringeschadegrove schadeoorzaak vaststellenvervangentechnsche inspectie:kernen borensterkte bepalenchloride onderzoekcarbonatatieonderzoekoorzaak vaststellenrestlevensduurbepalenbeproevenvervangengegevensaanwezig tbvcapaciteitsbepalingcontroleuitvoerencapaciteitvoldoendegeschikt, lokaleschadereparerenjajajaneejaneejaneejaeisen23In september 2009 werd aan Royal Haskoning gevraagd in teschrijven voor de renovatie van de bovenbouw van een kade,gelegen in de Rotterdamse deelgemeente Heijplaat. Onzekerwas nog welke functie eraan zou worden toegekend. Oorspron-kelijk was de kade ontworpen op een nuttige belasting van 20kN/m?. Daarbij moest eind oktober een bestek gereed zijn enom voor subsidie in aanmerking te komen moest de aanbeste-ding v??r 31 december 2009 plaatshebben.De in 1967 gebouwde kade was onderdeel van de RDM en hadvanaf 1996 geen specifieke functie meer. Sindsdien was de kadein bezit van de gemeente Rotterdam, waarna het in 2004 doorhet Havenbedrijf Rotterdam N.V. in erfpacht werd genomen.De bestemming van de kade en de omliggende terreinen is inde loop der jaren onzeker geweest. Zo stond de kade op denominatie voor sloop en werd tijdelijk gebruikt voor aan- enafvoer van sloopmaterialen.De betreffende kade (fig. 2) is 169 m lang en 11,3 m breed. Inde lengte is de kade opgedeeld in negentien stramienen van 9m. Per stramien fungeert een onderslagbalk als onderbouw;deze balk is aan de kop verbreed. Zowel aan de voor- als aan deachterzijde rust de onderslagbalk op zes palen. De bovenbouwbestaat uit voorgespannen, I-vormige prefab liggers, h.o.h. 1,18m, met daarop breedplaten. Het geheel is verder voorzien vaneen druklaag.UitvraagVoorafgaand aan de uitvraag is door derden een inspectieuitgevoerd. Op basis van deze inspectie is door een collega-adviseur geconcludeerd dat de bovenbouw in zijn geheel zoumoeten worden verwijderd; daarbij is ook een eerste aanzetvoor een nieuwe bovenbouw gemaakt. Het inspectierapportalsmede de bevindingen van de collega-adviseur werden terinformatie aan de uitvraag toegevoegd. Nadere bestudering vanhet inspectierapport liet zien dat weliswaar grote schade zicht-baar was bij de I-liggers, maar dat deze schade, een enkeleuitzondering daargelaten, uitsluitend de voorste rij liggersbetrof.Voorgesteld werd een extra inspectie volgens figuur 3 in combi-natie met monsterproeven uit te voeren, omdat een substanti?lebesparing werd verwacht indien een groot deel van de boven-bouw in tact zou worden gelaten. Op basis van deze verwach-ting is het advieswerk aan Royal Haskoning gegund.In de uitvraag stonden geen duidelijke eisen geformuleerd overde gewenste toekomstige nuttige belasting. Dit zou wordenafgestemd op een toekomstige gebruiker of functie. Beideir. Marcel 't Hart ening. rob van der PloegRoyal Haskoning1 Een ligger beproefd tot aan bezwijken2 Doorsnede van de kade. Per stramien is alsonderbouw een onderslagbalk aanwezig3 Schema voor een extra uit te voeren inspectieKade met een tweede leven7201040thema4 Per boot is vanaf de onder-zijde een technisch visueleinspectie uitgevoerd5 De visuele inspectie lietzien dat de I-vormige lig-gers, in ieder geval aan dewaterrand, ernstig warenbeschadigdloos naar paars in het pH-traject van 9 tot 10. Dat betekent datongecarbonateerd beton paars kleurt en gecarbonateerd betonkleurloos blijft.De gemeten carbonatatiediepte is over het algemeen nihil. Hetcarbonatatiefront is zeer waarschijnlijk nergens tot aan de wape-ning gevorderd. Uitzondering hierop zijn de geconstateerdeschades die zijn ontstaan op die plaatsen waarbij niet of nauwe-lijks sprake is geweest van dekking. Bij de I-liggers is dezeschade niet aanwezig. Het alsnog ontstaan van omvangrijkecarbonatatiege?nitieerde corrosie van de wapening is, gezien deleeftijd van de constructies, ook op termijn niet te verwachten.ChloridegehalteHet chloridegehalte werd in het laboratorium bepaald conformvoorschriften van de Bouwdienst Rijkswaterstaat, zoals vastge-legd in BSW-rapport 96-01. De bepaling geschiedt middels deRCT-methode volgens Germann-Petersen. Hierbij wordenstofmonsters verzameld dan wel kernen geboord; deze wordeneerst in schijven van bijvoorbeeld 20 mm dikte gezaagd envervolgens verbrijzeld tot de fijnheid van boorstof. Het aanwe-zige chloride wordt vrijgemaakt door ongeveer 1,5 g boorstofin korte tijd te ontsluiten met azijnzuur. Met behulp van eenwaren op dat moment nog niet bekend. Na gunning werd deoorspronkelijke ontwerpeis van 20 kN/m? opgelegd. Er zijngeen eisen gesteld aan bijvoorbeeld mobiele lasten of aanvarin-gen.Visuele inspectiePer boot is vanaf de onderzijde een technische visuele inspectieuitgevoerd (foto 4). De palen, onderslagbalken, I-liggers enbreedplaten werden conform schema gecategoriseerd in `geenschade', `minimale schade' en `grove schade' (tabel 1).In dit artikel wordt verder niet ingegaan op de herstelwerk-zaamheden aan de onderbouw.Technische inspectieBij de technische inspectie werden treksterkte, carbonatatie-diepte en chloridegehalte onderzocht.TreksterkteDe treksterkte is bepaald volgens CUR-Aanbeveling 102 [1]. Inafwijking op deze methode is gebruik gemaakt van cilinders?50 (l = 100 mm).Op het boven- en ondervlak van de boorkernen zijn stalentrekankers gelijmd. Op deze trekankers werd een trekkrachtuitgeoefend, die met 0,05 N/mm2per seconde toenam totbreuk van het proefstuk. De bezwijkkracht werd gedeeld doorhet oppervlak van de doorsnede van het proefstuk. Tabel 2vermeldt de resultaten.CarbonatatiediepteDe carbonatatiediepte werd gemeten op een vers en schoonbreukvlak door het conform NEN-EN 14630 te besproeien meteen fenolfthale?ne-oplossing. Dit is een indicatorvloeistof meteen pH-afhankelijk omslagpunt: de kleur verandert van kleur-Tabel 1 Resultaat visuele inspectieaantal grove schade percentage(%)voorste rij I-balken 19 15 79achterliggende I-balken 171 6 4voorste palen 57 13 23achterliggende palen 171 0 0onderslagbalken 19 0 0vloeren* 190 0 0* Hierbij moet worden opgemerkt dat de slijtlaag op het constructieve betonvolledig gescheurd en losgekomen was van het beton. Het ondergelegen con-structieve beton was in prima staat.4Kade met een tweede leven 72010 4195 95150400800340dat de kade zijn functie (of een eventuele andere functie) kanvervullen tot 2050. Bij het bereiken van dit tijdstip kan opnieuween onderzoek plaatshebben en kan een mogelijke nieuweverwachting worden bepaald. Echter, om dit zeker te stellenmoet een capaciteitsbepaling worden verricht.CapaciteitsbepalingBij het bepalen van de capaciteit is het vergaren van gegevensonontbeerlijk. Een en ander hierover staat beschreven in deRBBK.Van de vloerplaten waren gegevens aanwezig over de afmetin-gen, de wapening en de staal- en betonkwaliteit. Hiervan is eenberekening gemaakt op sterkte en duurzaamheid, waarbij voorde veiligheidsfactor een toeslagfactor voor de levensduur inrekening is gebracht. De capaciteit is hierbij ruim voldoende.Gezien de levensduur, de daadwerkelijke in het verledenaanwezige belasting en het ontbreken van schade is de conclu-sie getrokken dat de vloerplaten ook in de toekomst geschiktzijn voor de gestelde eisen.De visuele inspectie liet zien dat de I-vormige liggers, in iedergeval aan de waterrand, ernstig waren beschadigd (fig. 5). Vandeze liggers waren alleen globale afmetingen op tekeningionselectieve chloridegevoelige elektrode wordt het potentiaal-verschil tussen de betonontsluiting en een inwendige referen-tie-elektrode gemeten in millivolt (mV). De meetwaardenworden gekalibreerd aan de hand van standaardoplossingen,waarna de gevonden waarden kunnen worden omgerekendnaar chloridegehalten in massapercentages. De gemetenwaarden zijn weergegeven in massaprocenten ten opzichte vanhet betongewicht. Bij waarden lager dan 0,07% is de kans opchloridege?nitieerde wapeningscorrosie verwaarloosbaar.Bij chloridegehaltes tussen 0,07% en 0,15% bestaat er een re?lekans op wapeningscorrosie, maar zeker is dit niet. Bij gehalteshoger dan 0,15% is het optreden van wapeningscorrosievrijwel zeker.In alle monsters is het gevonden chloridepercentage lager dan0,07% (tabel 3). De kans op chloridege?nitieerde wapeningscor-rosie is op basis van deze resultaten verwaarloosbaar.Oorzaken schadeOpvallend is dat de schades alleen waarneembaar zijn aan deI-liggers en de palen direct aan de waterlijn. Gezien de schadeaan palen en I-liggers en de algemene gedachte dat de schade isontstaan ten tijde dat de kade dienst deed voor aan- en afvoervan sloopmateriaal, lijkt aanvaring, al dan niet in combinatiemet overbelasting van de rand, de voornaamste reden voor deopgetreden schade.Bij de overige schade was een situatie waarneembaar die duide-lijk afweek van de standaardsituatie. Dit betrof oude sparingenen doorvoeringen en de oplegging van een oude bouwweg bijde overgang van land naar kade. Schade werd hierbij toegekendaan deze afwijkende situatie.RestlevensduurOp basis van het aanwezige chloridenpercentage, de leeftijd vande kade, de aanwezige dekking en bij soortgelijke projectenopgedane ervaringen, is met de opdrachtgever besproken dat,vanuit de inspectie bezien, er alle reden is te veronderstellenTabel 2 Bepaling treksterktegemeten treksterkte[N/mm2]paal 3,6druklaag 1,6I-ligger 2,5 - 3,0Tabel 3 Chloride-indringingbuitenzijde(0 ? 20 mm)[% m/m]dieper(20 ? 40 mm)[% m/m]druklaag dek 0,050 0,010I-ligger 0,020 0,010juk 0,040 0,040paal 0,040 0,0405themaKade met een tweede leven7201042richting zijn ze 8,0 m en in dwarsrichting 0,8 m uit elkaargeplaatst. Hierop zijn dubbele UNP-balken gelegd, waarop debetonbalk is geplaatst. De onderlinge hart-op-hartafstand vande UNP-balken is gelijk aan de bestaande systeemmaat enbedraagt 8,0 m. Vervolgens zijn de twee vijzels geplaatst op eenvooraf gemarkeerde positie (2,0 m uit hart oplegging). Devijzels hadden elk een capaciteit van 100 ton, waarbij de slagcirca 150 mm was. De beide vijzels waren zo uitgevoerd dat zeeen gelijke slag en gelijke druk hadden tijdens het beproeven.Na het plaatsen van de vijzels werd de stalen ligger geplaatst.Deze bestond uit een HE600B S355 voorzien van kipschottenter plaatse van opleggingen en vijzels. Op de ligger werdenweer dubbele UNP-profielen geplaatst. De UNP-profielen(boven en onder) waren onderling gekoppeld door GEWI-staven (incl. platen en moeren (?32 mm)).De beproeving werd uitgevoerd als een vierpuntsbuigproef,waarbij de verwachte bezwijkbelasting circa 400 kN bedroeg.De belasting werd op ? - ? - ? van de balklengte aangebracht(fig. 7). De balk was circa 8,3 m lang, maar de systeemlengtewas 8,0 m. De afstand a was derhalve 2,0 m.In overleg werd afgesproken de belasting in stappen van 20 kNop te voeren. Tussen vijzels en hydropomp werd een digitalemanometer geplaatst. Tevens werd met een meetklok de door-buiging tijdens het beproeven gemeten. De meetklok had eenslag van 50 mm.Nadat het geheel stond opgesteld, kon de beproeving starten.aanwezig. Op de kade lagen beschadigde delen van de ligger.Hieruit konden de volgende gegevens worden herleid:? aan weerszijden ligger is het lijf verbreed tot rechthoekigebalk;? in deze verbreding zijn beugels aanwezig;? in het lijf zijn geen beugels aanwezig;? voorspanstaal type stripvormig sigma-ovaal aanwezig;? minimale dekking 50 mm;? wapening aanwezig in hart lijf cq hart flens;? configuratie van deel van de wapening.Op basis van de volgende aannamen is een capaciteit bepaald:? betonkwaliteit tijdens ontwerp K400;? staalkwaliteit voorspanstaal QP160;? doorsnede wapening 40 mm?.Uit deze ontwerpberekening bleek dat dwarskracht het meestwaarschijnlijke bezwijkmechanisme zou zijn. Om met meerzekerheid een uitspraak te doen voor de I-vormige liggers, isbesloten de liggers in het werk te beproeven.BeproevenOmdat de gehele voorste rand verwijderd zou gaan worden,konden hiervoor de vier nog in tact zijnde liggers wordengebruikt. Daarvan zijn er uiteindelijk drie beproefd (foto 6).Op het terrein zijn vier stelconplaten vlak opgesteld. In langs-6Kade met een tweede leven 72010 43a al - 2aF FlM = FaV = FV = FV-lijnM-lijn6 Van de in tact zijnde liggers zijner uiteindelijk drie beproefd7 De belasting werd op ? - ? - ?van de balklengte aangebracht Literatuur1 CUR-Aanbeveling 102, Inspec-teren en beoordelen vanbetonconstructies waarin ASRwordt vermoed of is vastge-steld. CUR, Gouda.ConclusieAanbevolen wordt een inspectie niet alleen visueel, maar ook -afhankelijk van wat er visueel wordt aangetroffen - technischuit te voeren. Een goede communicatie tussen inspecteur enconstructeur is daarbij van groot belang. De verkregen resulta-ten uit het technisch onderzoek zijn een waardevolle aanvullingop het technisch dossier, zeker bij onvolledige beschikbaarheidvan ontwerpgegevens.Indien de omstandigheden het mogelijk maken en toelaten,kan het destructief onderzoek van een onderdeel extra kennisverlenen over de capaciteit van de constructie.Een tijdig uitgevoerde combinatie van visuele en technischeinspectie en een hierop afgestemd reparatie- en onderhouds-plan, kan de levensduur van een constructie mogelijk met velejaren verlengen doch geeft in elk geval inzicht in de hoogte vande benodigde investeringen. OnlineKijk voor een filmpje van de beproeving opwww.cementonline.nlAllereerst werd het geheel op spanning gebracht. Vervolgenswerd in het midden van de balk de meetklok opgesteld. Na hetopvoeren van de belasting werd er circa twee minuten rustaangehouden. In deze tijd konden de doorbuiging en de belas-ting worden genoteerd. Tevens kon de balk visueel wordenge?nspecteerd. De balk is beproefd tot aan bezwijken.De volgende stadia konden worden waargenomen:? scheurvorming door buiging: 260 kN;? dwarskrachtscheuren: 300 kN;? bezwijken: 400 kN.De resultaten waren bij alle drie proefstukken waarneembaar.Voor de bepaling van de druksterkte van het beton is een aantalboorkernen beproefd. Uit de proefresultaten blijkt deze druk-sterkte resp. 74,6 N/mm?, 83,6 N/mm? en 79,1 N/mm? tebedragen. Tevens zijn twee stalen strippen beproefd. Uit deresultaten is gebleken dat de bezwijkbelasting van de stalenstrippen 49 kN bedraagt.ToetsingDe proefresultaten (tabel 4) toonden aan dat de I-vormigeliggers de minimaal gewenste capaciteit hebben. De aanwezigedekking in relatie tot de indringing van chloriden geeft boven-dien voldoende vertrouwen om een levensduurverwachting tot2050 te kunnen waarborgen.VervangenDe voorste rij liggers en het dek zijn tot de eerstvolgendeI-liggers verwijderd, waarna een traditioneel gewapende rand-ligger is toegepast. Hoewel niet in de uitvraag gespecificeerd, isdeze ligger robuuster uitgevoerd om ook in dwarsrichting eengrotere capaciteit te verkrijgen. Deze randligger is tevens toege-past bij de lokaal bezweken balken in de velden.Tabel 4 Dwarskracht- en momentcapaciteitonderdeel benodigdecapaciteitberekende capaciteit opbasis van aannamenberekende capaciteit op basisvan aangepaste aannamenbeproefdecapaciteitbeproefde capaciteitincl. veiligheidsfactordwarskracht Vd(kN) * 222 332 347 400 300moment Md(kNm) 239 270 275 800 600* De benodigde capaciteit is bepaald ten gevolge van een lijnvormige belasting ter plaatse van de eindoplegging. Hier zijn beugels aanwezig en is dedoorsnede rechthoekig. De berekende en beproefde capaciteiten zijn bepaald op basis van een I-vormige doorsnede (zonder beugels). Tevens zal inde praktijk het in het werk gestorte deel een positief effect hebben op de capaciteit.7
Reacties