themaAanpak dwarskrachtproblematiek420124themaAanpakdwarskracht-problematiekGroot onderzoeknaar beoordelingbestaande kunstwerkenAanpak dwarskrachtproblematiek 42012 51 Kleinpolderplein, Rotterdamfoto: Donny den BoerHet rijkswegennet wordt steeds intensiever benut enzwaarder belast. Zowel het aantal voertuigen als detoegestane belasting voor zwaar transport nemen toe.Er zijn spitsstroken nodig, die deels de vluchtstrookbenutten. Door de toename van het aantal rijstrokenwordt het aandeel vrachtwagens in de rechter rijstrooksteeds groter. De vraag rijst of de bestaande viaductenen bruggen voldoende draagkracht hebben. Dit speeltvooral voor de oudere bruggen, die op basis van anderevoorschriften zijn ontworpen.1ing. Wim Anemaat,ir.drs. Bert de GraaffRijkswaterstaatthemaAanpak dwarskrachtproblematiek4201262 Kleinpolderplein, Rotterdam, kort na aanleg in 1972foto: https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat / Afd MultimediaRijkswaterstaatNederlands probleem; deze speelt ook in andere landen. Door ditinternationale overleg kon ook worden aangesloten op en bijge-dragen aan de ontwikkeling naar specifieke voorschriften voorbestaande betonnen constructies. Nederland loopt met zijnaanpak voorop.FaseringGekozen is voor een risicogestuurde, gefaseerde beoordeling vande objecten door ingenieursbureaus. Hierbij zijn ook de TU Delften TNO betrokken om hun onderzoeksuitkomsten in te brengenbij de uitgangspunten voor het zo scherp mogelijk beoordelen enrekenen. Bepaald werd dat de bruggen die onderdeel waren vanlopende projecten in het kader van die projecten zouden wordenbeoordeeld. Zo bleven er 2020 kunstwerken over als projectscope.Allereerst zijn deze betonnen bruggen ingedeeld naar typeconstructie. Binnen deze typen was het mogelijk criteria te formu-leren om ze in te delen in subtypen met in principe geen dwars-krachtprobleem en subtypen met mogelijk wel een dwarskracht-probleem. Zo bleven 1184 constructies over met een mogelijkdwarskrachtprobleem, onder te verdelen in de typen: platen(ca. 40% van de constructies), onderdoorgangen (ca. 10%),tunnels (slechts 1%, maar economisch zeer belangrijk), prefabliggers (30%), T-liggers (ca. 10%) en kokers (ca. 10%).Met de ingenieursbureaus zijn voor bepaalde typen constructiesquick-scanrekenmodellen ontwikkeld. Deze zijn gebaseerd opconservatieve uitgangspunten. Hiermee kon een rangschikkingworden aangebracht in de risicograad van de constructies. Eerstzijn de bruggen in de rijkswegen beoordeeld, daarna de bruggenover de rijkswegen. Voor de meest kritische constructies zijnverfijnde herberekeningen uitgevoerd. De gedachte hierachter wasdat, indien voor de meest kritische constructies kon wordenaangetoond dat die voldoen aan de voorschriften, dit ook zougelden voor de als minder kritisch gerangschikte constructies.Heel belangrijk was ook het materiaalonderzoek aan de betonnenconstructies; daarvoor zijn 200 constructies beboord.Een groot aandachtspunt bleek het beschikbaar krijgen van devoor de beoordeling benodigde gegevens: Waar zit de wapening?Hoe is het kabelverloop bij voorgespannen constructies? Welkestaalkwaliteit is toegepast? Enz. Er is heel veel moeite gestoken inhet opsporen van deze gegevens en in het vervolgens digitaalbeschikbaar stellen ervan.Uitkomsten en conclusiesDe gezamenlijke aanpak van RWS, TU Delft en TNO heeft zijnvruchten afgeworpen. Er zijn verborgen reserves aangetoond.Door specifiek te rekenen kan een hogere sterkte wordenUit herberekeningen sinds 2005 blijkt dat de dwarskrachtsterktevan de oudere, betonnen bruggen kritisch kan zijn. Dit hangtsamen met het feit dat in 1974 de betonvoorschriften met betrek-king tot dwarskracht zijn aangescherpt. Iedereen herinnert zichnog wel dat de Hollandse brug tijdens de reconstructie gesloten isgeweest voor het zware transport, omdat niet zeker was of dedwarskrachtsterkte voldoende was.Bezwijken op dwarskracht is volgens de deskundigen vaak eenbros mechanisme. Dat wil zeggen dat er weinig tot geen scheur-vorming aan vooraf gaat. De brug bezwijkt vrij plotseling. Dit integenstelling tot het bezwijken op buigend moment, waarbij debrug na de eerste scheurtjes nog een veel hogere belasting kanhebben.Dit waren voor Rijkswaterstaat (RWS) redenen om in 2007 naderonderzoek te doen naar de dwarskrachtsterkte van alle betonnenbruggen die voor 1975 zijn ontworpen en gebouwd. Het ging omcirca 2500 betonnen kunstwerken. Zo'n groot aantal kon echterniet in enkele maanden worden beoordeeld. Het zou een jaren-lang beslag leggen op de schaarse capaciteit van constructiefNederland. Anderzijds speelde wel de kortetermijnvraag of deveiligheid van deze kunstwerken wel was gewaarborgd.AanpakAllereerst ging het om de borging van de veiligheid. RWS heeftaltijd robuust ontworpen. Bij inspecties is nog nooit gebleken dater gebreken zouden kunnen zijn met betrekking tot dwarskracht.Dit gaf het vertrouwen dat de betonnen constructies sterker zijndan uit herberekeningen blijkt.In een advies gaf professor Walraven (TU Delft) aan dat er veelverborgen reserves en sterktemechanismen zitten in betonnenconstructies, die in de standaard ontwerppraktijk niet wordenmeegenomen. Verder hebben voorschriften een zekere mate vanrobuustheid, omdat ze voor alle typen betonnen constructiestoepasbaar moeten zijn. Voor gelijksoortige groepen constructieskunnen de rekenregels specifieker worden. Per type constructiekan de werkelijke sterkte beter worden gekwantificeerd. En voortsis aannemelijk dat de betonsterkte van oudere constructies veelhoger is dan waar in ontwerpberekeningen indertijd van isuitgegaan, omdat men meestal sterkere beton toepaste dangevraagd en vanwege het nog jaren doorgaande hydratatieproces.RWS is vervolgens samen met de InfraQuest-partners TU Delften TNO een onderzoeksprogramma gestart om bovenstaandepunten te onderzoeken. Dit bestond enerzijds uit het zogenaamdeValidatieonderzoek door TU Delft en TNO en anderzijds uit hetinschakelen van ingenieursbureaus voor het beoordelen vankunstwerken, materiaalonderzoek en dergelijke.Dit programma is voorgelegd aan een internationaal panel vanexperts. De dwarskrachtproblematiek is immers geen uniekAanpak dwarskrachtproblematiek 42012 7blijkt een vak apart te zijn en is een uitdaging voor de huidigegeneratie constructeurs.RWS is nu bezig om ieder individueel kunstwerk te beoordelen envrij te geven voor het aspect dwarskracht. Dit kost nog wel enigetijd. De resultaten tot nu toe sterken het vertrouwen dat onzebestaande betonnen constructies voldoende betrouwbaar zijn; demeeste voor normgebruik (= theoretisch gebruik van de volledigebreedte), de rest voor huidig gebruik (= huidige wegindeling) . Erzal een beperkt aantal constructies zijn waar maatregelen nodigzijn. Bijvoorbeeld maatregelen die het verkeer beperken, of extraondersteuningen nabij de opleggingen.Kortom, het dwarskrachtprobleem is straks niet meer maatgevenden wordt een onderdeel van het totale assetmanagement van RWS.Dit assetmanagement vraagt om het op orde hebben van de tech-nische archieven, het gericht inspecteren, uitgaande van eenconstructieve risicoanalyse, en het snel kunnen beoordelen vangrotere groepen kunstwerken. De oudere constructies vormen degrootste groep uit ons areaal. Er moeten criteria worden ontwik-keld om de vervangingsinvesteringen in de tijd te kunnenprogrammeren.CementIn deze speciale uitgave van Cement over de dwarskrachtsterktevan bruggen en viaducten wordt dit onderwerp vanuit verschil-lende invalshoeken belicht. Hierin komen onder meer de diversedeelonderzoeken aan bod uit het onderzoeksprogramma vanRWS, TU Delft en TNO. aangetoond. Met geavanceerd rekenen kan de werkelijkheid nogdichter worden benaderd.Dankzij het vele materiaalonderzoek kunnen er ondergrenzenvoor de betonsterkte worden aangegeven die gelden voor alleandere, nog niet beboorde constructies van een bepaald type.Deze ondergrenzen liggen ruimschoots boven de ontwerpsterktesvan destijds.De rekenregels voor de verfijnde herberekeningen zijn specifiekeren scherper geworden. En het vereenvoudigde rekenmodel(`spreadsheet') voor de quick-scanbeoordeling is zodanig geijkt dathet dichtbij de uitkomsten van een herberekening komt (maar welaltijd conservatief blijft). Deze quick-scanrekentool zal ook in detoekomst helpen bij andere, indicatieve beoordelingen van debetonnen constructies. Zo zijn wij sneller in staat constructieveoordelen te geven voor grote groepen van constructies.Een belangrijk aandachtspunt is dat het verfijnd herbereke-nen van bestaande betonnen constructies een ander vak isdan het ontwerpen van een nieuwe constructie. Bij hetontwerpen is het niet zo erg om te werken met globale bena-deringen. De constructie wordt er amper duurder van en welveiliger. Maar bij een bestaande constructie gaat het om goed-keuren of afkeuren. In het laatste geval wil dat zeggen: duremaatregelen nemen, of zelfs slopen en nieuw bouwen, metdaarbij al het ongemak en de risico's voor het wegverkeertijdens de uitvoering. Bij beoordeling van een bestaandeconstructie gaat het juist om de specifieke modellering, hetcorrect interpreteren van oude tekeningen, het type specifiekkunnen berekenen, alle verfijningen uit de kast halen enz. Dit2