Bouw van vijf bruggen invoorgespannen betonover de Marnedoor Ir. A. Starinkfoto 1. brug over de Marne te Luzancymet een overspanning van 55 mINLEIDINGIn 1945 werd begonnen met de re-constructie van enkele bruggen overde Marne, welke de Franse genie inMei 1940 had doen springen. E?nvan de belangrijkste was de brugte Luzancy, gelegen op 60 km tenOosten van Parijs, welke uitgevoerdwerd in beton met voorspanning(foto 1, la--lc).Deze brug, welke in Mei 1946 ingebruik werd genomen, werd opge-bouwd uit van te voren gereedge-maakte betonelementen, met eenlengte van 2,44 m. Deze elementenwerden door de voorspanning totliggers verenigd en met behulp vaneen kabeltransporteur op hun plaatsvan bestemming gebracht. Geziende gunstige resultaten, welke ver-kregen waren te Luzancy, is doorde Administration des Ponts etChauss?es besloten hetzelfde sy-steem toe te passen bij de herbouwvan een vijftal bruggen over deMarne tussen Luzancy en Parijs enwelke toen opgedragen zijn aan deentreprise Campenon-Bernard teParijs.Hiertoe is te Esbly een kleine fa-briek gebouwd, waar de elementen,waaruit de bruggen worden opge-bouwd, gemaakt worden.foto 1a. montage van de brugbalk te LuzancyDe vijf bruggen hebben alle dezelf-de overspanning van 74 m, doch huntotale lengte bedraagt enkele metersmeer. Dit verschil in totale lengteen overspanning is voor elke brugverschillend en wordt overbrugddoor een plaatconstructie (tek. 1).Het rijdek is 6 m breed met aanweerszijde een trottoir van 1 m.De draagconstructie bestaat uit 6dubbel-T-balken op een onderlingeafstand van 1,40 m, waarvan de 4middelste balken identiek zijn; detwee buitenste hebben een verhoog-de bovenflens in verband met devorm van het trottoir (tek. 2).De verkeersbelasting op het rijdekbedraagt 608 kg/m2en op de trot-toirs 400 kg/m2, hetgeen een totalebovenbelasting geeft van 355 ton,terwijl het eigen gewicht van degehele brugconstructie 834 ton be-draagt.De liggers rusten aan weerszijdenop een jukconstructie, welke d.m.v.een scharnier verbonden is aan hetlandhoofd. Het geheel vormt alduseen boog op 2 scharnieren met eenafplatting van: 4,89 : 74 = 1/15.Hierdoor ontstaan in het middenvan de brug -- door eigen gewichten belasting -- positieve momenten,terwijl nabij de oplegpunten nega-tieve momenten komen.Door deze boogconstructie is hetmogelijk, bij een overspanning van74 m en een maximale betonspan-ning van 154 kg/cm2een balkhoogtein het midden van de brug van 0,86m te verkrijgen, terwijl op resp. 20en 32 m uit het midden de profiel-hoogte 1,63 m en 2,40 m bedraagt.De landhoofden ondergaan echterde nadelige invloed van de boog-constructie in de vorm van een vrijgrote horizontale kracht, welke bijvolle belasting 1900 ton bedraagt.Aangezien de oude fundamentenslechts geconstrueerd waren voorhet opnemen van een horizontalekracht van 880 ton, moesten dezedus aanzienlijk worden verzwaard.Om een maximale betonspanningvan 154 kg/cm2in de constructie toete kunnen laten, dient het beton vol-gens de Franse voorschriften na 90dagen een vastheid te hebben vanten minste:Door de liggers op te bouwen uitvan te voren gereed gemaakte ele-menten met een lengte van 2,045 m,welke in de fabriek worden ge-maakt, hetgeen o.m. de mogelijkheidinhoudt van: een zeer intensievetrilling van onder druk gebrachtbeton en een thermische nabehan-deling, is het mogelijk een dergelijkehoge vastheid te verkrijgen.De elementen worden, op een terreinachter de fabriek gelegen, tot 4 lig-gerdelen samengevoegd. Ter ver-krijging van een grotere stijfheid indwarsrichting worden 2 liggers dooreen voorlopige voorspanning indwarsrichting verbonden. De 2 mid-denstukken bestaan beide uit 10elementen; zij hebben een lengte van20,45 m en een gewicht van 44 ton.De twee eindstukken bestaan beideuit 5 elementen met een lengte van10,225en hebben een gewicht van30 ton (foto 2 en tek. 3).De jukconstructie, welke te Luzancyter plaatse werd gestort, wordt teEsbly geheel vervaardigd uit van tevoren gereedgemaakte elementen.Ze bestaat uit een druk- en eentrekbalk en een speciaal driehoekigelement; het scharnier, een zgn.Freyssinet-scharnier, geheel inbeton uitgevoerd, wordt tegelij-kertijd met de drukbalk gestort.Deze jukconstructie wordt tezamenmet een normaalelement tot eenbalkdeel samengevoegd; zij heefteen gewicht van 34 ton. De brugbalkbestaat dus tenslotte uit 2 ? 32 = 64normale elementen en 2 ? 2 = 4speciale elementen, welke door eenvoorlopige voorspanning wordenverenigd tot 6 afzonderlijke balk-delen. Deze voorlopige voorspan-ning dient er slechts toe het trans-port van de balkdelen mogelijk temaken.De brug. is samengesteld uit drie vanzulke balken, hetgeen dus neerkomtop totaal 192 elementen.Bij de vastgestelde productie van 6elementen per dag betekent dit 32achturige werkdagen van 23 manfoto 1b. Het voorspannen van de schuinopgebogen kabels te Luzancy,hetgeen bij de volgende brug-gen is vermeden.foto 1c. Bij wijze van proef is te Luzan-cy de oprit naar de brug alsvoorgespannen plaat uitge-voerd. Men ziet hier het voor-spannen van de kabels.voor het vervaardigen ,,op het droge"van de benodigde elementen vooreen brug van 74 m overspanning eneen breedte van 8 m.De balkdelen worden per schuitnaar de plaats van bestemmingvervoerd, waar ze met b.v. eenkabeltransporteur uit de schuit wor-den gehesen, op hun plaats gebrachten dan voorlopig vertuid. Daarnaworden de definitieve langs- endwarskabels gespannen en de voor-lopige kabels verwijderd.Eventuele verschillen in hoogte tus-sen de balken onderling kunnenworden vereffend door een aantalplatte vijzels, welke tussen de schar-nieren en het landhoofd zijn opge-steld. Met deze platte vijzels vanhet type Freyssinet kan op eenvou-dige wijze een kracht van enkelehonderden tonnen worden opge-wekt; ze dienen er tevens toe omverplaatsingen van het landhoofd ofeventuele krimpverschijnselen inhet beton op te vangen.Tenslotte wordt een brugdek van5 cm beton aangebracht, waarbij te-gelijkertijd de ruimte tussen debovenflensen der liggers wordt vol-gestort.Voor 592 m2brugdek is nodig 350 m3beton, 10,7 ton hardstaal en 6 tonzachtstaal, hetgeen neerkomt op30,6 kg hardstaal en 17 kg zacht-staal per m3beton.UITVOERING DERWERKZAAMHEDENWij hebben gezien, dat uitgezonderdhet brugdek en de leuningen, degehele brug is opgebouwd uit vante voren gereed gemaakte beton-elementen. Deze wijze van con-structie biedt vele voordelen, waar-van de belangrijkste wel de vol-gende zijn:1. uitstekende verzorging van hetbeton,2. besparing van bijna 100 % op be-kistingshout,3. uit elementen opgebouwde balk-delen, welke reeds het grootstegedeelte van hun krimp hebbenondergaan,4. het ontbreken in de rivier vansteigerwerk, welke veelal oor-zaak kan zijn van ongelukken,vooral als deze wordt bevaren.Hieronder volgt nog een beschrij-ving van de werkzaamheden, zoalsdie tot op heden hebben plaatsgehad.A. Fabricage der elementenwaaruit de liggers bestaanElke ligger bestaat uit 32 elemen-ten, welke een lengte hebben van2,045 m. Hun profiel is een dubbel-T-profiel, bestaande uit 2 flenzenverbonden door een 10 cm dik lijf.De bovenflens, 1,18 m breed en0,18 m hoog, is over de gehele brug-foto 2. de, door een voorlopige voor-spanning, tot balken verenigdeelementenrechts: de balken gereed voor hettransport over het waterlinks: de elementen op de montage-bank met de fabriek op de achter-grondlengte gelijk. Aan de bovenzijde zijn2 cm diepe gleuven opengelaten terberging van de voorspannings-kabels en tevens om een goede aan-hechting te verkrijgen tussen deliggers en het later te storten brug-dek.De benedenflens heeft een veran-derlijke doorsnede; in het middenvan de brug is deze 0,44 m breeden aan het uiteinde 1,10 m. Dehoogte blijft gelijk aan 0,24 m.Waar in de constructie positievemomenten optreden, dus in het mid-den van de brug, liggen de voor-spanningskabels in de benedenflensin stalen buizen, welke een diameterhebben van 30 mm (tek. 4).Op de plaats waar de negatievemomenten beginnen, eindigen dezekabels en beginnen de kabels in debovenflens. Daar ter plaatse bevin-den zich dus ook de verankerings-blokjes, die er toe dienen om dekabels onder spanning te houden.Om de optredende schuifspannin-gen, veroorzaakt door de dwars-krachten, te kunnen opvangen, zijnbij de brug te Luzancy de kabels,welke in de benedenflens lopen, inde bovenflens verankerd door dezeonder 45? op te buigen. Bovendienzijn de vertikale beugels voorge-spannen (zie foto 1 b). Te Esblyheeft men de kabels niet opgebo-gen, doch onmiddellijk in de flenzenverankerd en hierdoor eventuelespanningsverliezen, v/elke kunnenoptreden bij het spannen van sterkopgebogen kabels, vermeden. Hetaantal vertikaal voorgespannen beu-gels is nu echter groter dan datte Luzancy.De fabricage geschiedt nu als volgt:Over de volle lengte van de fabriek,welke een oppervlakte van 36 ? 12m beslaat, loopt een goot, 1,25 mbreed en ongeveer 0,60 m diep,waarin de trilapparaten kunnenworden verplaatst. Boven de gootzijn 8 tafels aangebracht, waarop debekisting van 8 brugelementen rus-ten, die in verticale stand gestortworden (foto 3).Men plaatst nu eerst op deze tafelstek. 2. Halve dwarsdoorsnede (B) in het midden van de brug, waar de voorspankabels IN de benedenflens lopen enhalve doorsnede (A) nabij de oplegging, waar de kabels OVER de bovenflens lopen.een geraamte van de hardstalenbeugels, bestaande uit draden meteen rechthoekige doorsnede van20 mm2, welke een breukgrens heb-ben van 180 kg/mm2. Om de uit-einden van deze beugels wordende bekistingen geplaatst voor deboven- en onderflens, welke zijnuitgevoerd als dubbelwandige giet-stalen vormen. Ter plaatse, waar la-ter in de benedenflens kabels komente lopen, worden buizen gemon-teerd; tevens worden de eventueleverankeringsblokjes aangebracht.De trilapparaten worden nu met be-hulp van lucht, welke in een rubber-kamer wordt geperst (2,5 kg/cm2),tegen de tafel, waarop de bekistingstaat, aangedrukt.De bekisting ismet kabels aan de vloer bevestigden vormt aldus ??n geheel met detafel en de trilapparaten. Voor ??nflens bestaat het trilapparaat uit 2Vigrobir L.C. 3, welke gezamenlijkeen kracht van 6 ton kunnen ont-wikkelen, en zodoende het beton tenminste een versnelling van 5 ? dezwaartekracht kunnen geven. Dezetrilapparaten draaien met 2 800omw. per min. en worden door eenmotor van 8 pk aangedreven (foto4).Het beton wordt nu gestort, terwijlde trilapparaten aan het beton eenintensieve trilling geven. Nadat devorm geheel is gevuld, wordt ophet bovenste betonoppervlak metbehulp van kleine vijzels een ver-tikale drukspanning van 5 kg/cm2uitgeoefend, terwijl nog ??n tottwee minuten wordt nagetrild.Daarna wordt er door de dubbel-wandige bekisting stoom geleid,welke dus nergens in direct con-tact met het beton komt. Na 2?uur verwarmen heeft het beton opdeze wijze een vastheid bereikt vanca 150 kg/cm2, waarna tot ontkis-ting wordt overgegaan.Hierna wordt de bekisting van hetlijf gesteld. Met kleine vijzels, welketussen de flensen en de bekistingvan het lijf zijn geplaatst, wor-den nu de beide flenzen uit elkaargedreven, waardoor de genoemdestalen beugels onder trek wordengebracht. Nu wordt het beton voorhet lijf gestort, getrild, verwarmden na 2? uur worden de vijzels ende bekisting weggenomen. De beu-gels hebben nu de neiging de flenzenweer op hun oorspronkelijke af-stand te brengen, waardoor het lijftek. 4. momentenlijn onder het eigen gewicht van ??n liggeren de ligging van de langskabelsOp te merken valt, dat de kabels in de benedenflens nietnaar boven worden omgebogen doch in de benedenflenszelf eindigen.foto 3. goot met verplaatsbaar trilapparaat enbekisting van de bovenflensDe buis links voert de stoom aan.Op de bekisting zijn de 2 aansluitingen voorde stoomtoevo?r te zien.foto 4. het storten van, het beton voor de onderflensTussen de beide flenzen bevinden zichde hardstalen beugelsonder druk wordt gebracht. De zoverkregen voorspanning in het lijfbedraagt 30 kg/cm2.De dosering van het beton bedraagt400 kg cement per m3beton. Desamenstelling van het betonmengselis volgens de formule Bolomeymet een grootste korreldiameterD = 70 mm en een watercement-factor gelijk aan 0,40.De verkregen vastheden na 8 dagenbedragen 400 kg/cm2, na 28 dagen620 kg/cm2en na 90 dagen bijna800 kg/cm2op kubi 20 ? 20 ? 20 cm.Om deze vastheden beter te kunnenwaarderen, volgt hiernaast een over-zicht van de spanningen in de mid-dendoorsnede en in een doorsnedenabij de oplegging.foto 5. Montagebank waarop reeds 3 elementen zijn ge-plaatst (op de voorgrond een speciale ondersteuningvoor het monteren van de jukconstructie).tek. 5. montage van een balk in 3 etappenfoto 6De eerste balk hangt aan de masten.De uiteindelijke voorspanning moetnu nog worden aangebracht.belastingsgeval spanningen in het beton in kg/cm2in demiddendoorsnedeop 33,30 muit het middenbovenstevezelonderstevezelbovenstevezelonderstevezelvoorspanning alleen (in wer-kelijkheid tegelijkertijd op-tredend met eigen gewichtvan de balk) ..............-- 20 + 88 + 94 -- 18voorspanning + eigen gewichtbalk ............................................+ 58 + 71 + 54 + 54brugconstructie gereed zonderuitwendige belasting ...................+ 100 + 44 + 36 + 86idem + maximum uitwendigebelasting ..................+144 + 9 + 12 + 136foto 7onderaanzicht van degemonteerde balkfoto 8. de brug te Esbly met een overspanning van 74 m381B. Constructie van de balkdelenNadat een element gereed gekomenis, wordt het met behulp van eenrijdende brugkraan geplaatst op eenplatte wagen, die het element trans-porteert naar het terrein achter defabriek gelegen, waar het met be-hulp van een verrijdbaar portiekop de montagebank wordt gezet.Deze bank bestaat uit betonsokkels,waarvan de bovenkant overeenkomtmet de vorm van de onderrand vande verschillende balkdelen (foto 5).De elementen worden op een af-stand van 3 cm van elkaar geplaatst;de zo verkregen voegen worden meteen droge mortel gevuld. Daarnawordt een voorlopige voorspanningin langsrichting van 8 kg/cm2aan-gebracht, welke er toe dient om hettransport van de balkdelen mogelijkte maken.Deze voorspanning wordt verkregendoor het spannen van ??n kabel,welke aan de buitenkant van hetlijf loopt. De kabel bestaat uit 18draden van hoogwaardig staal meteen diameter van 5 mm en eenbreukgrens van 160 kg/mm2. Dedraden worden gespannen tot 100--120 kg/mm2. Dit spannen geschiedtmet behulp van een vijzel, welkesteun neemt op het beton, waardoordit onder druk wordt .gebrachtDoor een verankeringsconstructieaan te brengen is het nu mogelijkde spanning in de kabels te hand-haven.Door het eigen gewicht der balk-delen ontstaat een trekspanning aande onderkant der voegen van tenhoogste 4 kg/cm2. De voorlopigevoorspanning geeft een drukspan-ning van 8 kg/cm2, hetgeen dusvoldoende is om het transport derbalkdelen mogelijk te maken.Tevens worden dan op een onder-linge afstand van ca 10 m van tevoren gereedgemaakte dwarsschot-ten gesteld en een voorlopige voor-spanning in de dwarsrichting metgehesen en op hun plaats gebracht(tek. 5).De balkdelen worden nu door mid-del van wagenstellen, welke op railslopen, naar de oever van het kanaalgebracht, waar ze op schuiten wor-den gereden. Dit kanaal, waaraanhet fabrieksterrein ligt, komt enkelekilometers verder op de Marne uit.C. Montage van de balkdelenTer plaatse waar de brug moet wor-den geslagen, spant men een kabel-baan over de rivier. Hiertoe wordtop elk der oevers een 23,5 m hogestalen mast opgericht, welke aanhet fundatiemassief wordt vertuid.Zowel de masten als de bijbehoren-de fundatieblokken, kabels en lierenwerden reeds gebruikt bij de mon-tage van de brug te Luzancy.De balkdelen worden nu met behulpvan de kabelbaan uit de schuitengehesen en op hun plaats gebracht.Het eerst worden de jukconstructiesgesteld en voorlopig vertuid aanhet fundatieblok. Daarna worden detwee eindstukken op hun plaats ge-bracht en de voeg tussen de juk-constructie en het eindstuk opgevuldmet mortel, waarna enkele defini-tieve kabels worden gespannen(foto 6 en 7).Tenslotte worden de twee midden-stukken op hun plaats gehesen, hunonderlinge voeg en die tussen demidden- en eindstukken opgevulden de definitieve kabels gespannen.De voorlopige voorspanningskabelsworden nu verwijderd en eventuelecorrecties in niveau uitgevoerd metbehulp van de platte vijzels, welketussen het landhoofd en de schar-nieren zijn aangebracht. Deze plaat-stalen vijzels met een diameter vanongeveer 30 cm kunnen een krachtvan ten minste 200 ton ontwikkelen.Nadat de vijzels hun taak hebbenvervuld, worden betonnen wiggengeplaatst; de vijzels kunnen even-tueel worden verwijderd.Daarna worden nog de dwarsschot-ten tussen de balken geplaatst en deuiteindelijke dwarskabels voorge-spannen. Zodoende kan men dusmet recht spreken van een in 3 di-mensies voorgespannen brug.In de fundering is een speciale in-spectiekamer gebouwd, waar even-tuele verplaatsingen van de land-hoofden kunnen worden nagegaanen waarbij dan tevens de mogelijk-heid bestaat om met b.v. de plattevijzels de benodigde correcties aante brengen.De bruggen te Esbly en Ussy zijnthans gereed gekomen en voor hetverkeer opengesteld; de brug teAnnet is op de afwerking na gereeden de vierde, welke te Trilbardouzal komen, staat klaar op het ter-rein achter de fabriek. Voor de brugte Changis worden nu nog de ele-menten vervaardigd.In het begin hebben zich enkelemoeilijkheden bij de uitvoeringvoorgedaan, waarbij vooral de tril-ling van het beton een rol speelde.Nadat echter de kinderziekten vrijsnel overwonnen waren, dank zijde bekwame uitvoerder ingenieurDecharne, verliepen de werkzaam-heden vlot.Het gouden boek van de bruggenover de Marne bevat dan ook hon-derden namen van bezoekers uit degehele wereld, waaronder vele tien-tallen Nederlanders, die practischzonder uitzondering hun grote be-wondering hebben geuit over ditmeesterstukje van Frans vernuft.foto 10. het wapeningsstaal voor hetFreyssinet-scharnier en debekisting voor de drukbalkenfoto 11. het vullen van de 3 cm bredevoegen tussen de elementenfoto 12. Uit het opschrift van het bordop de hulpbrug blijkt, dat ingenieurs zichook wel eens kunnen vergissen (toege-laten 33 t i.p.v. 8 t volgens de berek.).foto 9zijaanzicht van de brug in voorgespannen beton te Esbly
Reacties