C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2003 132De 770 m lange Ketelbrug (foto 1)bestaat uit een basculebrug eneen vast gedeelte. De vaste brugbestaat uit twee delen. E?n over-spanning van 40 m, een statischbepaalde koker, die ter plaatse isgestort. Dit deel was in goedestaat; er waren geen versterkendemaatregelen nodig. Het tweededeelbestaatuiteen`plakbrug',op-gebouwd uit prefab moten meteen totale lengte van 690 m: zevenoverspanningenvan80 mentweeeindvelden van 65 m. Op de pij-lers was een dwarsdrager gestortwaar de moten tegenaan werdengespannen met inwendige voor-spanning (foto 2). In de voegentussen de verschillende motenwerd lijm aangebracht. Door dezewerkmethode bevindt zich in devoegen tussen de moten alleenvoorspanning.De brug bestaat uit twee aan el-kaar verbonden kokers, met elktwee cellen (fig 3). De constructieis 3 m hoog.O n d e r z o e kOp basis van periodieke inspec-ties was gebleken dat de opleg-gingen vervangen dienden teworden. In de brugkokers warenenkele schadeplekken zichtbaardie het gevolg waren van vocht inde constructie. Bij plakbruggendienen de voegen tussen de mo-ten permanent onder druk testaan. De schade kon alleen zijnontstaan door open voegen, ver-oorzaakt door:? de veel hogere belasting dandie waarop de brug was bere-kend. Er lag gemiddeld 180mm asfalt op de brug, terwijldeze was berekend op eendikte van 50 mm. Hierdoorkonden in de constructie trek-spanningen ontstaan;? de toegenomen verkeersinten-siteit ten opzichte van hetbouwjaar van de brug;Versterken Ketelbrug metuitwendige voorspanningir. G. Woudsma, Bouwdienst RijkswaterstaatDe Ketelbrug vormt de verbinding over het Ketelmeer tussen de Noord-oostpolder en Flevoland. De brug werd eind jaren zestig gebouwd en is deafgelopen twee jaren ingrijpend gerenoveerd. De opleggingen zijn vernieuwden de brug is versterkt door uitwendige voorspanning, onderwerp van dit arti-kel. Dit jaar worden de voegovergangen en geleiderailconstructies vernieuwden wordt de brug voorzien van nieuw asfalt.1 | Ketelbrug kort na vol-tooiing (1969/1970)2 | Plakbrug in aanbouw ?aan de andere zijde vanhet hamerstuk werdtegelijk een elementopgehesenfoto: Gerritse Zwolle3 | Dwarsdoorsnede kokersC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2003 1 33? de slanke constructie van debrug. Uit een herberekeningmet de huidige normen bleekdat er onder de aangenomenbelasting al geringe trekspan-ningen zouden optreden.Duidelijk is dat door het dikkeasfaltpakket en het huidigeverkeer, grotere trekspannin-gen optraden, waardoor devoegen open gingen staan.Ter plaatse van de openstaandevoegen kon vocht door het asfalten door de voegen de voorspan-kanalen bereiken. Als deze goedwaren ge?njecteerd, konden devoorspanstrengen niet zijn aange-tast. Steekproefsgewijs is onder-zocht of de kanalen ge?njecteerdwaren. Er zijn geen kanalen ont-dekt waarbij dit niet het geval was.Een ander probleem was datde continu?teitsvoorspankabelsop het dek zijn afgespannen (foto4). Daarna zijn de sparingen afge-werkt en is het asfalt erover aan-gebracht. Op het dek afspannenvan voorspankabels heeft het na-deel dat, indien er vocht onder hetasfalt komt, dit in de sparingenwordt opgevangen. Dit vocht is dekabel ingedrongen, waardoor hetstaal is aangetast. Ondanks dat dekanalen goed waren ge?njecteerd,bleef tussen de strengen van devoorspankabels ruimte over waarhet vocht kon binnendringen.De volgende onderzoeken zijnuitgevoerd om zekerheid te krij-gen omtrent de gebreken van debrug:? Uitgebreide inspectieDe brug is aan de binnen- enbuitenzijde volledig ge?nspec-teerd om alle schadeplekken telocaliseren.? PotentiaalmetingenHierbij zijn weerstandmetin-gen verricht op wanden, vloeren dek van de koker. Deze ge-ven een beeld over de locatiesvan potentiaalverschillen in deconstructie (fig. 5) waar moge-lijk de wapening en voorspan-ning aangetast kunnen zijn.Potentiaalmetingen geventevens een beeld van de snel-heid van corrosievorming ineen constructie.? Boren van kernenEr zijn kernen geboord om dechloride-indringing en dedruksterkte van het beton tebepalen (foto 6). Uit de borin-gen bleek een hoge beton-sterkteklasse, B 45. Dit wasook te verwachten bij prefabmoten.? KijkoperatiesVanuit de potentiaalmetingenwaren slechte plekken bekend.Deze werden nader onder-zocht door gaten te boren totop de voorspanning (foto 7) ente bekijken of, en in welkemate de voorspanning wasaangetast en of de voorspan-kanalen goed ge?njecteerdwaren.H e r b e r e k e n i n gZoals vermeld is er tegelijkertijdmet de onderzoeken een herbere-kening van de brug gemaakt metde nu geldende normen en degrotere aanwezige belasting van-wege de 0,18 m dikke laag asfalt.Doel was duidelijkheid te verkrij-gen over de spanningen in deconstructie en de bezwijkveilig-heden. Het belangrijkste verschiltussen de VBB 1995 en de VOSB1963 (waarmee de Ketelbrug isontworpen) is, dat de gelijkmatigverdeelde mobiele belasting van4kN/m2geldtvoordegehelebreed-te tussen de geleiderailconstruc-ties. In de VOSB 1963 was dezebeperkt tot 12 kN/m rijstrook.Momenteel wordt een bezwijk-veiligheid van 1,5 ge?ist, die bij deKetelbrug net niet werd gehaald.Door de trekspanningen is deduurzaamheid van de brug afge-nomen, waardoor de bezwijkvei-ligheid ook is afgenomen en dekomende jaren onder het toelaat-bare kan komen. Om dit te voor-komenisversterkingaangebrachtin de vorm van uitwendige voor-spanning in de koker. De voor-spanning is uitsluitend bij de ver-ankeringen en bij de buigpunten4 | Afspansparingen van decontinu?teitsvoorspan-ning bevinden zich ophet dek van de koker5 | Voorbeeld van eenpotentiaalmeting6 | Boorkern uit kokerdek.Duidelijk zichtbaar deasfaltdikte en een reparatie-mortel; het dek is al eerdergerepareerd7 | Kijkoperatie in de koker-wand; zachtstaalwapeningen voorspanning zichtbaarC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2003 134aan de betonconstructie verbon-den.In het buitenland is deze maniervan voorspannen gebruikelijk,maar in Nederland was het nogniet eerder op deze schaal toege-past. Er is zodanig voorgespan-nen dat in alle voegen een druk-spanning heerst en er ook reserveaanwezig is.O n t w e r p v e r s t e r k i n gUit de onderzoeken was geblekendat mogelijk niet alle inwendigevoorspanning nog in goede staatverkeerde. Bij het ontwerp van deversterking is aangenomen dat10% van de inwendige kabels nietmeer aanwezig is, een vrij nega-tieve inschatting. Bij de onder-zoeken was slechts op een enkeleplaats aantasting van de voor-spanning aangetroffen.Uit de berekening volgde dat inelke overspanning per cel zes ka-bels met elk een doorsnede van1800 mm2moesten worden toe-gevoegd.Dekabelsvolgenhetmo-mentenverloop. In het middenvan de overspanning zijn de voor-spankabels zo laag mogelijk in dekoker aangebracht en ter plaatsevan de steunpunten zo hoogmogelijk.Om dit kabelverloop te kunnenrealiseren zijn per overspanningtwee buigpunten voorzien, in hetvervolg de tussendwarsdragersgenoemd, op een afstand van15,49 m van de bestaande dwars-dragers.KabelverloopIn figuur 8 is van ??n overspan-ning het verloop van de uitwen-dige voorspankabels schematischweergegeven, verdeeld in driegroepen. Groep ??n is afgespan-nen op de tussendwarsdragersaan de bovenzijde (fig. 9b), groeptwee op de bestaande dwarsdra-gers. De ruimte op de bestaandedwarsdrager was beperkt door dedwarsvoorspanning hierin. Hier-door kon hierop maar een beperktaantal kabels worden afgespan-nen (fig. 9a). De derde groep ka-bels is afgespannen op de tussen-dwarsdragers aan de onderzijde(fig. 9b).DwarsdragersDebetonnentussendwarsdragerszijn met deuvels aan de koker-constructieverbonden.Dewandenen vloeren van de kokers zijnopgeruwd, vervolgens zijn de ga-ten voor de deuvels geboord en dedeuvels ingelijmd (foto 10). Detussendwarsdragers werden hier-tegen gestort.Bij het boren van de deuvelgatenmoest rekening worden gehou-den met de inwendige voorspan-ning en de wapening in de koker-wanden. Deze zijn op basis van deoude tekeningen op de wandenaangegeven.Defoto's11en12tonenwapeningen bekisting van de in zelfver-dichtend beton uitgevoerde tus-sendwarsdragersIn de bestaande, 2 m dikke dwars-dragers moesten boven de dwars-voorspanning gaten worden ge-boord om de voorspanning doortevoeren.Indezeopeningen,meteen diameter van 200 mm, zijnstalen omhullingsbuizen voorde voorspankabels geplaatst. Deruimte tussen buis en opening isopgevuld met grout. De omhul-lingsbuizen leiden de krachten afin de dwarsdragers.Voor de lastspreiding bij de ver-ankering in de bestaande dwars-dragers zijn prefab betonnen8 | Kabelverloop in ??noverspanning schema-tisch weergegeven9 | Uitwendige voorspan-kabels ter plaatse van dedwarsdragersa. bestaande dwars-drager ter plaatse vande steunpuntenb. nieuwe U-vormigetussendwarsdragers10 | In kokerwand en -vloeringelijmde deuvels vooreen tussendwarsdrager11 | Wapening tussendwars-dragerC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2003 1 35ankerblokken gemaakt, waarinde verankering met de benodigdewapeningisopgenomen(foto13).Om ze in de koker te kunnen ver-voeren mochten deze blokkenniettegrootzijn.Inallebestaandedwarsdragers is slechts een man-gat aanwezig van 480 x 820 mm2(zie fig. 9a).VoorspanningEr zijn per overspanning en percel zes uitwendige voorspanka-bels toegevoegd, elk bestaandeuit12strengenvan150mm2.Toe-gepast is het VT-CMM-systeem.Elke streng is ingevet en omhulddoor een HDPE-mantel en de 12strengen zijn gezamenlijk om-huld door een tweede HDPE-mantel. Ter plaatse van de veran-keringen en buigpunten zijn dekabels omhuld door een extrastalen buis.De kabels kwamen kant en klaarop de bouwplaats aan, zijn inge-voerd en afgespannen.U i t v o e r i n gTijdens de renovatie mocht hetwegverkeer op en scheepvaartver-keer onder de brug niet volledigworden gestremd. In dwarsrich-ting bestaat de brug uit twee rij-strokenrichtingLelystad,tweerij-stroken richting Emmeloord eneen parallelweg. In beide richtin-gen moest altijd ??n rijstrook be-schikbaar blijven. De parallelwegmochtwordenversmald,maarnietworden afgesloten. Deze eisenleidden ertoe dat de aannemerzoveel mogelijk vanaf de onder-zijde heeft gewerkt.De koker was aan beide uiteindenvan de brug bereikbaar via hetmangat in de einddwarsdragers.Deze uiteinden lagen bijna 700 mvan elkaar verwijderd. Ter plaatsevan enige oorspronkelijke sluit-moten waren voor het beterbereikbaar maken van de con-structie en als vluchtweg voor hetpersoneel gaten in de kokerwan-den gemaakt.Het probleem dat bleef was dat inelke dwarsdrager slechts ??nmangataanwezigwas.Vandeenenaar de andere cel moest door eenzeer klein en nauw mangat wor-den gekropen. Door deze gatenmoest ook het meeste materieelen materiaal worden aangevoerd.Een andere moeilijkheid was datover een groot gedeelte van deoverspanning de ondervloer vande koker onvoldoende draag-krachtig was. Het was niet toege-staan in dit gedeelte veel materi-aal en materieel op te slaan. Hetin en uit te brengen materiaalmocht maar op enkele plaatsenworden opgeslagen. Logistiekwas dit project daardoor een uit-daging.T e n s l o t t eIn 2003 zal het bovendek wordengerenoveerd. Alle voegen tussende prefab moten kunnen aande bovenzijde worden ge?nspec-teerd.Narenovatiezaleennieuweasfaltlaag worden aangebracht.Deze eerste renovatie met uit-wendige voorspanning op dezeschaalheeftaandeverwachtingenvoldaan(foto14).Hetiseengoedeoplossing voor het versterken vankokerconstructies. Projectgegevensontwerp:Bouwdienst Rijkswaterstaataannemer:Combinatie Oevermann, M?nster enVT Vorspan-technik, M?nchen12 | Bekisting tussendwarsdrager13 | Uitwendige voor-spanning loopt doorbestaande dwarsdrager.In de prefab betonnenankerblokken is despiraal aangebrachtvoor het spreiden vande voorspankrachten14 | Koker met uitwendigevoorspanning