C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2000 240Bij Veghel wordt op dit moment eennieuwe verkeersbrug over de Zuid-Willemsvaart gebouwd. Het uiterlijkvan de brug verraadt een samenspeltussen vormgeving en constructie.Minder zichtbaar is het samenspeltussen staal en beton.In opdracht van RijkswaterstaatDirectie Noord-Brabant verzorgtde Bouwdienst het ontwerp ende engineering van de kunstwer-ken in de nieuw aan te leggenrijksweg 50 Eindhoven-Oss. DeA50 gaat ter hoogte van degemeente Veghel over de Zuid-Willemsvaart en de naastgelegenprovinciale weg N266.In het voorontwerptraject is er-voor gekozen deze brug als staal-betonconstructie uit te voeren.Overwegingen voor deze keuzewaren:? impuls voor de toepassing vanstaal-beton in Nederland;? korte bouwtijd;? streven naar een beperkte con-structiehoogte, om zo dehoogte van de aardebaan tebeperken.Om de in Nederland aanwezigekennis (zowel op ontwerp- alsuitvoeringsgebied) optimaal tebenutten, is gekozen voor eenontwerp in bouwteamverband.De Bouwdienst, Ballast Nedamen Grootint vormen dit bouw-team.A r c h i t e c t u u rDe architect (H. van Heeswijk)was vanaf het begin bij het ont-werp van de brug betrokken. Ditheeft geleid tot een opvallendevormgeving van de brug. Hettoepassen van een verlopendehoogte over de breedte van debrug (vleugelprofiel) geeft debrug een zeer slank uiterlijk. Delandhoofden en de pijlers bena-drukken de gebogen vorm van debrug (fig. 1a en foto 1b). De land-hoofden zijn uitgevoerd als kel-ders, waardoor de oplegblokkenaan het zicht onttrokken zijn.G e o m e t r i eDe brug heeft drie overspannin-gen van respectievelijk 45, 75 en55 m. De breedte van het rijdekis circa 40 m. De landhoofden enpijlers staan onder een hoek van66? t.o.v. de brugas.De hoofddraagconstructie be-staat uit vier stalen hoofdliggersmet een breedte van 4 m. In develden is de doorsnede van dehoofdliggers U-vormig en bovende tussensteunpunten een ge-sloten koker. De hoofdliggerszijn om de circa 20 m onderlinggekoppeld door dwarsdragers(foto 2). Aan weerszijden van devier hoofdliggers worden stalenU-vormige randliggers met eenbreedte van 2 m gemonteerd,die hun belasting via de dwars-dragers afgeven aan de vierhoofdliggers.Over deze staalconstructie is een250 mm dik betonnen rijdekaangebracht. Het dek wordt indwarsrichting voorgespannen.Ter plaatse van de tussensteun-punten zijn in de vier hoofdlig-gers betonnen drukflenzen ge-stort. De verbinding van het staalmet het betonnen rijdek is gere-ir.M.J.M. Takken, Bouwdienst Rijkswaterstaatir.M.H. Verwoerd, Ballast Nedam Engineering1 | Dwarsdoorsnede bovenbouw, aanzicht pijlerVerkeersbrug Veghel,een staal-betonbrug?foto's Bob de RuiterC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2000 2 41aliseerd door middel van stift-deuvels.De vleugelvorm wordt aan deonderzijde deels gevormd doorde U-vormige stalen liggers. Hetresterende deel van de onderzij-de wordt gesloten met bekle-dingsplaten die een vormgeven-de functie vervullen.De constructiehoogte varieertvan 1,0 tot 2,1 m, wat resulteertin een minimale slankheid (over-spanning gedeeld door de con-structiehoogte) van 36.M o n t a g e e n b o u wDe onderbouw is op traditionelewijze gerealiseerd. Parallel aande werkzaamheden van de onder-bouw werd de staalconstructiezoveel mogelijk geprefabriceerdbij Grootint in Zwijndrecht.Hierdoor werd het aantal hande-lingen op de bouwplaats gemini-maliseerd. De hoofdkokers zijnin 12 delen, van respectievelijk55 en 65 m over water aange-voerd (foto 3). De sluizen in deZuid-Willemsvaart waren maat-gevend voor de maximale afme-tingen. De randkokers zijn in 18delen over de weg aangevoerd.De verbindingen tussen de ver-schillende secties zijn in hetwerk gelast.Na het aflassen van de staalcon-structie worden eerst de beton-nen drukflenzen, ter plaatse vande tussensteunpunten, in dehoofdkokers aangebracht (foto 4).Vervolgens wordt het betonnenrijdek in drie fasen aangebracht.In eerste instantie wordt het dekop de zijoverspanningen gestort,vervolgens het dek ter plaatsevan de hoofdoverspanning en alslaatste het dek ter plaatse van detussensteunpunten. De steun-puntsmomenten, veroorzaaktdoor het eigen gewicht van hetbeton, worden zo volledig doorde staalconstructie en de beton-nen drukflenzen opgenomen.Ter plaatse van de zijoverspan-ningen wordt de staalconstructietijdens het aanbrengen van het2 | Onderlinge samenhang van de staalconstructie is nog volledig zichtbaar foto's: Meindert Verwoerd3 | Inhijsen van een 55 m lange U-vormige hoofdligger4 | Stort van de drukflens in een hoofdligger boven de tussensteunpuntenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2000 242rijdek tijdelijk ondersteund. Nahet verharden van het rijdek wor-den deze tijdelijke ondersteunin-gen verwijderd, waardoor voor dezijoverspanningen een compo-sietwerking van staal en betonontstaat. Bij de hoofdoverspan-ning is deze tijdelijke ondersteu-ning achterwege gelaten. De kos-ten van een tijdelijk steunpunt inhet kanaal (met een bescher-mingsconstructie tegen aanva-ren) wogen niet op tegen hetextra benodigde staal in debovenflenzen. Het betonnen rij-dek van de hoofdoverspanningwerkt hierdoor alleen mee voorde bijkomende belastingen enniet voor het eigen gewicht.E u r o c o d e sBij het ontwerp is uitgegaan vande Eurocodes. Deze keuze is in-gegeven door drie overwegingen.? In Nederland is geen comple-te staal-betonnorm beschik-baar. De Eurocodes kennendaarentegen wel een specifie-ke staal-betonnorm. In dezealgemene staal-betonnorm(Eurocode 4) wordt in deel 2aandacht geschonken aanbruggen in staal-beton.In deze norm is kennis enervaring uit het buitenlanddoor middel van regelgevingvastgelegd.? Gezien de toekomstige ont-wikkelingen is het goed om inNederland ervaring met deEurocodes op te doen.? Een vergelijking van deEurocodes en de Nederlandsenormen, waarbij een belang-rijke vraag is of er een trend-breuk zal plaatsvinden bij hetoverstappen op de Eurocodes.De meeste Eurocodes zijn in-middels als ENV (Europese voor-norm) door het NNI gepubliceerd.Omdat nog niet alle NAD-bladen(National Application Document)beschikbaar zijn, zijn in het ont-werp de ENV's zonder NAD toe-gepast. Dit komt een fundamen-tele vergelijking van de Euro-codes en de Nederlandse normenten goede.Grondmechanische constructies(damwanden en paaldraagver-mogen) zijn conform de NEN-normen gedimensioneerd.B e l a s t i n g e n v o l g e n s d eE u r o c o d eDe verkeersbelastingen volgensde Eurocode wijken op een aan-tal punten af van de Nederlandsenorm. De Eurocode gaat uit vaneen twee-assig laststelsel van 600kN op vier wielen of een enkeleas met 2 wielen van 400 kN(fig. 5). De Nederlandse normmet het laststelsel uit 1963 gaatuit van een wagen van 600 kNmet 3 assen en 4 wielen per as.De spreiding van de belastingvan een klasse 60-voertuig is dui-delijk gunstiger dan de Euro-code.De belastingsfactoren volgens deEurocode zijn echter weer gun-stiger dan de Nederlandse norm.De belastingsfactor op variabelebelasting is 1,35 in de Eurocodeterwijl de NEN 1,5 aanhoudt. DeEurocode werkt bovendien nietmet een stootco?ffici?nt, behalveter plaatse van de voegovergan-gen. De stootco?ffici?nt wordtgeacht in de belasting te zijn ver-werkt.Vervolgens kent de Eurocodenaast de uiterste grenstoestandook de bruikbaarheidsgrenstoe-stand. In deze bruikbaarheids-grenstoestand wordt onder-scheid gemaakt tussen de vol-gende belastingscombinaties:? karakteristieke belasting;? infrequente belasting;? frequente belasting;? semi-permanente belasting.De karakteristieke belasting isde belasting waarvan verwachtwordt dat deze eens in de levens-duur van de brug zal optreden.De infrequente belasting is debelasting waarvan verwachtwordt dat deze eens per jaaroptreedt. De frequente belastingstaat voor een herhalingsperiodevan ??n week en de semi-perma-nente belasting is de belastingdie altijd aanwezig is. Bij deverschillende controles (scheur-wijdte, vermoeiing, vervormin-gen enz.) schrijft de Eurocodeverschillende belastingscombina-ties voor.B e r e k e n i n g s w i j z eVan de bovenbouw is een drie-dimensionaal computermodelgemaakt. De stalen kokers en hetbetonnen rijdek zijn uit schaal-elementen opgebouwd. Debetonnen drukflens ter plaatse5 | Laststelsel, Eurocodeversus NENC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2000 2 43van de tussensteunpunten isgemodelleerd met volume-ele-menten. Het dek wordt ter plaat-se van de tussensteunpunten optrek belast. Deze trek is dusdanigdat scheurvorming in het betonzal optreden. Door deze scheur-vorming neemt lokaal de stijf-heid van het dek af en verande-ren de stijfheidsverhoudingen endus de momentenverdeling in deconstructie. Met deze lagere stijf-heid is in het computermodelrekening gehouden.Het afnemen van de stijfheid vanhet dek door scheurvorming isin rekening gebracht conformannex L van de Eurocode 4, deel2 (staal-betonbruggen). In dezebijlage wordt een trekstaafmodelvan gewapend beton beschreven.In het model worden drie fasenonderscheiden. Na de ongescheur-de fase volgt de scheurvorming-fase, waarin de stijfheid van dedoorsnede afneemt. De laatstefase is de gescheurde fase, waarinde stijfheid constant blijft. Doorde aanwezigheid van het beton isdeze stijfheid hoger dan de stijf-heid van alleen de wapening(tension stiffening). Omdat destijfheid van de trekstaaf afhan-kelijk is van de belasting en debelasting weer afhankelijk is vande stijfheid, was een aantal itera-tieslagen met het rekenmodelnoodzakelijk.De krachtsverdeling in de con-structie is behalve van scheur-vorming van het betonnen rijdekook afhankelijk van het tijds-afhankelijke gedrag van beton.De gevolgen van kruip zijn inrekening gebracht door voor depermanente belastingen te reke-nen met een verlaagde stijfheidvan het beton.S t a a l c o n s t r u c t i eHet uitgangspunt voor de staal-constructie was, een minimumaan verstijvers toe te passen.Voor de lijven van de liggerszijn geen verstijvers gebruikt,maar is de dikte van het lijf ver-groot indien dit voor de plooista-biliteit noodzakelijk was. In dehoofdliggers is het gebruik vanlangsverstijvers op de bodem-plaat voorkomen door het toepas-sen van een betonnen drukflenster plaatse van de tussensteun-punten. Daarentegen zijn in deU-vormige randliggers wel plooi-verstijvers op de bodemplaat toe-gepast. In dwarsrichting zijn ver-stijvers toegepast om de visueledoorbuiging van de bodemplatenonder het eigen gewicht te beper-ken.Over het algemeen is staalkwali-teit S355 toegepast. Een uitzon-dering vormt de staalkwaliteitS460 voor de kokervormige door-snede van de hoofdliggers bovende tussensteunpunten.D r u k f l e n sHet beste voorbeeld van eencomposietconstructie is te vin-den bij de onderflens ter plaatsevan de tussensteunpunten. In devier stalen hoofdkokers is op deonderzijde een betonnen druk-laag aangebracht. Deze 300 mmdikke druklaag is door middelvan deuvels verbonden met destalen bodemplaat. Hierdoor kande dikte van de stalen bodemplaatworden gereduceerd. Verwachtwordt dat door krimp van hetbeton een kier kan ontstaan tus-sen de stalen lijven van dekoker en de betonnen drukflens.Om duurzaamheidsproblemente voorkomen, wordt een spon-ning in het beton gezet, die latermet gietasfalt wordt gevuld. Doorkruip van het beton neemt despanning in de betonnen onder-flens onder permanente belas-ting af. Deze kracht wordt danovergenomen door de stalenbodemplaat.De drukflens wordt, evenals hetrijdek, uitgevoerd in B 65. Hier-door kan met het mengsel erva-ring worden opgedaan voordathet rijdek gestort gaat worden.R i j d e kGezien het relatief grote aandeelin de permanente belasting isernaar gestreefd het betonnenrijdek zo dun mogelijk te maken(foto 6 en 7). Maatgevend voor dedikte van het rijdek is de dwars-kracht die ontstaat door de aslas-ten. Dit aspect is zowel volgensde Eurocode als volgens deNederlandse normen uitvoerigbeschouwd. Opmerkelijk hierbijis dat de beide normen vrijwelhetzelfde resultaat geven, zowelaan de belasting- als aan de sterk-tekant.Aan de sterktekant komen deEurocode en de VBC op hetgebied van dwarskracht goed6 | Circa 50 000 deuvels verbinden het betonnen dek met de staalconstructieC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2000 244overeen. Een uitzondering vormtde situatie waarbij trek in dedoorsnede optreedt. De VBCreduceert de schuifsterkte met0,5 maal de trekspanning terwijlde ENV hier slechts 0,15 maal detrekspanning in rekening brengt.In geval van een drukspanningrekenen beide normen met eenvergroting van de weerstand met0,15 maal de drukspanning.Deze discrepantie is overigens(nog) niet ondervangen in hetNAD.Door de vorm van de doorsnedevan de brug dragen de hoofd-kokers de randkokers. Het dekwordt hierdoor in dwarsrichtingop trek belast. Omdat deze trekeen reductie geeft op de dwars-krachtcapaciteit, is ervoor geko-zen het rijdek in dwarsrichtingvoor te spannen. Dankzij dedwarsvoorspanning en de beton-sterkteklasse B 65 is het mogelijkde dikte van het rijdek te beper-ken tot 250 mm.A r c h i t e c t o n i s c h eb e k l e d i n g s p l a t e nVoor de bekledingsplaten tussende U-vormige kokers is gekozenvoor sandwichpanelen, die overhet algemeen in de utiliteits-bouw als gevelelementen wordentoegepast. Deze panelen kunnentijdens inspectie van de staalcon-structie belast worden. In debouwfase worden de panelentevens gebruikt als werkvloer omde bekisting voor het betondek testellen. De `neus' van het vleu-gelprofiel wordt uit gekromdesandwichpanelen opgebouwd.C o n c l u s i e sIn Nederland is traditioneel eenduidelijke scheiding tussen staal-en betonconstructies. Dit komtook tot uiting in het ontwerpenvan constructies. De samenwer-king tussen beide disciplineswerd als verfrissend ervaren.Getracht is van beide materialende positieve eigenschappen zo-veel mogelijk te gebruiken. Hetlimiteren van de scheurwijdtesin het dek ter plaatse van hettussensteunpunt, vergde veelaandacht. De dominante archi-tectuur (foto 8) had een groteimpact op het ontwerp en de uit-voering van deze staal-beton-brug.Het werken in bouwteamver-band heeft vooral door de keuzevan de uitvoeringswijze eenstempel gedrukt op het construc-tief ontwerp. Voorbeelden hier-van zijn het prefabriceren vanstalen liggers, waarbij het trans-port bepalend was voor de afme-tingen en het vervallen van eentijdelijk steunpunt in het kanaalin verband met de kosten.Ontwerpen op basis van Euro-codes is positief bevallen. DeEurocode is in essentie nietafwijkend van de Nederlandsenormen en leidt voor het con-structief ontwerp niet tot eentrendbreuk. De huidige Euro-code is een redelijk compleetvoorschrift. In de Eurocodewordt een bepaling slechts een-maal gegeven, waardoor de codesbol staan van de doorverwijzin-gen. Mede door de Engelse taal isde norm niet altijd even toegan-kelijk en dit leidde nogal eens totinterpretatieverschillen van deartikelen. Ten slotte zijn er bijhet gebruik fouten in artikelennaar voren gekomen, zoals teverwachten is bij een nieuwenorm.S t a n d v a n z a k e nDe oplevering van de brug isgepland in september 2000. Debrug wordt in augustus 2000 alopengesteld in verband met hetzandtransport voor de weglicha-men van de resterende delen vanrijksweg A50. In 2003 wordt debrug geopend voor het verkeerals het gehele traject Eindhoven-Oss gereed is. s7 | Uitkisten van het dek, een arbeidsintensief karwei8 | Een architectonische `schil' onttrekt de krachtswerking in de brugaan het oog