BRUGGENBOUW CONSTRUCTIEF ONIWEEP RECONSTR.UCTIEVERSTERKEN VANBETONNENKUNSTWERKEN METUITWENDIGE WAPENINGBELASTINGSBEREKENING ENHERSTELMETHODIEK~[..........??::.::f}of25500 .. ,12450In hetvooronderzoek is, naast de beton-mechanische aspecten, mede bekeken750'1" 105116 .11.8tD11000BOVENAANZICHTzuidelijke dekplaatR= 200DOORSNEDE B-BDOORSNEDE A- A12450of2R=75f- 5500 "I--'1'~?::::::z~...~~:.. J:i>"""""'"..I..B ----..r~.' 10586 .I~"", 211721 Bovenaanzicht (zuidelijk? viaductdeel) en kenmerkendedoorsneden gehele viaductVoorotlderzoekOm het draagvermogen van het rijdekte vergroten, is een viertal mogelijk-heden hestudeerd:- aanhrengen van een extra steunpuntnabij het midden van de hoofdover-spanning (fig. 4},- aanhrengen van een schoorvormigeondersteuning (fig. 5},- vervangen van de heide viaducthelf-ten;~ aanhrengenvan extrawapening bovende steunpunten en stalen lijmwapeningaan de onderzijde van het hrugdek vanr----"~~---~---~-----,de hoofdoverspanning (fig. 6).Bij de overdracht van de Maasroute vande Provincie Noord-Brabant aan hetrijk, is door beide instanties een naderonderzoek ingesteld en heeft een her-berekening plaatsgevonden.De langs- en dwarsmomenten bij eenVSOB-helasting klasse 60 zijn bepaaldmet een programma dat is gehaseerd opde elementenmethode. Infiguur 3is eenoverzicht weergegeven van de veilig-heden ten opzichte van het hezwijk-moment.Als blijkt dat een ouder betonnen kunstwerkniet langer in staat is de huidige belastingen tedragen, is uitwendige versterking m.ogelijk. Dem.ethode waarbij extra onderwapening in devorm. van gelijm.de strippen wordt aangebracht,is voor de eerste m.aal in Nederland toegepastbijeen viaduct in de Maasroute.ing.L. van Doom en ing.P.Mulders, Rijkswaterstaat directie Bruggening.Y. van der Vloedt, Provinciale Waterstaat Noord-BrabantHetkunstwerkDrunenWest(fig.1)is in dejaren 60 gebouwd en? ligt in de Maasroute (rijksweg59) tussen Drunen en Waalwijk.Het viaduct is opgebouwd uit een fun-dering van geprefahriceerde voor-~espannenbetonpalen, een onderbouw(landhoofden en pijlers) en een boven-houw, heide van gewapend heton. Dehrugplaat heeft een paraholisch ver-lopende onderrand. Op de hrugplaatwas een slijtlaag van ongewapend hetonaangehracht.Het hrugdek vertoonde ter plaatse vande hoofdoverspanning een omvangrijkscheurenpatroon (fig. 2). De wijdte vandeze scheurvorming varieerde van 0,2tot0,5 mm enhad zichinde loopdertijdgemanifesteerd. Voor het type con-structie was de scheurvorming on-gebruikelijk omvangrijk.22 Cement 1986 nr. 6AI =580 AI =350IJ =0.75 W =0.74scheurvorming deklaaghoofdrichting scheurvorming5500oplossing voor reconstructie tnetextra steunpunt110002 Opgetreden scheurvormingboven- en onderzijde5 Oplossing voor reconstructie tnetschoren'"onderwapening in de vorm van gelijmdestrippen tegen de onderkant dekbovenwapening in devorm van bijlegwapening~":>~eigen gewicht +dektaog~ 1.4(! (1.7 (onderwopening)? 1.4( 0 (1. 7 Ibovenwapening I~~ 6 Oplossing voor reconstructie J;I1et~7d;klaag .VOSS- belasting f--~~ex__tr_a_w__ap_e_m_'_n_g~~~~~~~~~~~~~_~~~~~__~~~~-jfIZI 0.9< 0 (1.7 (onderwapeningi? 0.9 ( 0 (1.7 I bovenwopening )3 Veiligheden in beeld gebrachtwat de. gevolgen zijn van de diversemogelijkheden met betrekking tot dekosten, de tijdsduur, de verkeersoverlasttijdens het uitvoeren van de recon-structie, de eventueel blijvende beper-kingen voor het verkeer onder het via-duct en de esthetische vormgeving.Het aanbrengen van extra steunpuntenis de minst kostbare oplossing en is con-structiefen technisch goed uitvoerbaar.Het ontwerp daartoe bestaat uit eenfundering van in de grond gemaakteschroefuoorpalen met daarop een ge-wapend-betonnensloofenstempels.Destempels kunnen worden uitgevoerd instaal of in gewapend beton. Verkeers-technisch zijn deze oplossingen echterweinig aantrekkelijk vooral ook omdateen nog te realiseren uitbreidingsplanvan Drunen een toename van het ver-keer onder het viaduct tot gevolg zalhebben.Hetslopenvan de rijdekken ende bouwvan twee nieuwebrughelftenisergkost-baar en veroorzaakt bovendien eenlangdurige beperking voor het verkeerop rijksweg 59.Uiteindelijk is de keuze gevallen op hetalternatief volgens figuur 6, hoewellijmwapening in de bruggenbouw inNederland nog niet eerder is toegepast.De betonkwaliteitvan hetviaductbleekhiervoor geschikt te zijn (druksterktevolgens de Schmidthamer 58 N/mm2).Voor de uitvoering werd vervolgenscontact gezocht met de Nederlandsevertegenwoordiger van het systeem, defirma Spanstaal BV te Nieuwegein.HersteloplossingOm een viaduct met belastingsklasse 60te verkijgen, is het nodig de geheleVOSB-belasting doorextrawapening telaten opnemen. Voor de berekeninghiervanis gebruikgemaaktvan eenpro-gramma met de lineair elastische ele-mentenmethode van Rijkswaterstaat,namelijk 'Platen/3'. Het geometrie-model is weergegeven in figuur 7.Cement 1986 nr. 6 23BRUGGENBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERP RECONSTRUCTIEAls er zich toch scheuren op hestaandeplaatsen zullen manifesteren, is .descheurafstand 200 mm (fig. 9).onderwapening . in de vormvan gelijmde strippen tegen onderkant dek.h.o_h_ afstand verlopend van 220 I rand 1tot 500 I midden I-afmeting strip: 16000 x 140 x 8 (Fe 360)staalstripca.200mm, ,bovenwapening in devorm van bijlegwapening8 Benodigde wapening voor hetversterken van het viaduct7 Progranuna 'Platen/3': geometrie-model van het dekcomponent voor de wapening die al inhet dek aanwezig is. Hiertoe wordenwapeningsmomenten opgevraagd voorde y-as. Het wapeningsmoment Myy ~Myy?Mn.De herek~nde henodigde wapening isgetekend in figuur 8. Met deze con-structie wordt een veiligheid van 1,7 opde VOSB-helasting heh.aald.ScheurwijdteAls wordt aangenomen dat de VOSB-helasting uitsluitend door de opgelijm-de sraalstrippen wordt opgenomen, kande herekening van descheurwijdteanaloog aan die voor ingehetonneerdewapening geschieden.De afmetingen van de strippen zijn: 140x8mm2?Het netto aanhechtigsvlak is: 120 mm2/mm', wat overeenkomt met een fictievestaafdoorsnede Van 0,25 . 'lt . J2. Hier-uitvolgt d- 32,7 mm met eenaanhech-tingsoppervlakte van 32,7 x 'lt103 mm2/m'.Het aanhechtingsoppervlak van destaalstrip is dus groter dan dat van eenvergelijkharestaaf. Uit de formules voorI--I~-~~~------~-~~--~~----~~-~~~~~-----l de scheurwijdtevolgtvoor c~ ?meteenstaafdiameter van 32,7 mm een scheur-I I / -\ afstand van 37 mm, een scheurwijdteI L- / - van 0,04 mm en een staalspanning vanj---,- . r--- .__.... neutrale lijn =1-- --\-- g~~;:~n:iallescheuren>0,25 mm/ ._. ._- \. . ., - I ~._~.-._- .__ .~. _ zijn ge?njecteerd, zal de maximumI IBI scheurwijdteO,25 +0,04-0,29mmhe-~~~ dragen.5+63 +41 +2bestaande situatie10 Fasen herstelwerkzaamhedenI-----~~-~~~--~~---.----~~~-~~----------' Bij een aanname dat het heton voor de9 Mogelijk scheurenbeeld helft de elastische vervorming kan mee-1 = aanwezige scheur (oorspron- Voor het helastingmodel is de mohiele maken, is W- \/2 x0,13 ~ 0,065 mm,duskehlijke wiJd'dte 0,25 mm..d. toe2"'gerwachten VOSB-helasting zo aangenomen dat Wmax- 0,25 + 0,065 ~ 0,315 mmosc eurwij te uitWen tg, nun en dinwendig 0,315 nun). voor zowel de mid ensteunpunten alsn =eventnele nieuwe scheur (inwendig voor het hoofdveld, de ongunstigstegeringe schenrwijdte) comhinaties voor P- en Q-mohiel methet programma kunnen worden he-paald.De wapeningsrichting is evenwijdigmet de lengterichting van het dek ge-kozen, omdat het dek loodrecht op dehuitenrand ernstige scheurvormingvertoonde (zie fig. 2). Bovendien heeftdeze wapeningsrichting een gunstigeUitvoeringsmethodeDe oJ;volgendewerkzaamhedenhetref-fen (Jig lOf.1. deklaag slopen;2. strippen tegen onderzijde viaductaanhrengen;3. dekwapening hloodeggen;4. extra wapening in het dek hoven desteunpunten aanhrengen met over het~ehele dek een krimpnet 0 8 - 200(FeB 500);1----------------'-------------------, 5. nieuwe hetonnen deklaag ter dikte~~~= f van 100 mm storten, deel uitmakend". fao van het constructieheton;6. onderzijde viaduct voorzien van eenconserveringslaag.24 Cement 1986 nr. 6BRUGGENBOUW UITVOERINGSTECHNIEK RECONSTRUCTIEUITVOERING VAN DE VERS'IERKINGENir. J. Groenveld, Spanstaal BV, Nieuwegeining. H. Timmermans, Prov?nciale Waterstaat Noord-BrabantVerkeersvoorzieningenGezien de O1llvang en de aard van dewerkzaamheden was het noodzakelijkzonder verkeershinder aan het v?aductte kunnen werken. Daartoe werd hetverkeer w?sselend over ??n v?aduct-gedeelte geleid, terw?jl de onderdoor-gaande weg voor het verkeer was af~gesloten.1 Ter plaatse van de aan te brengenstrippen is het beton gestraald; aande uitstekende draadeinden worden destrippen tegen het beton gedrukt2 Aandrukken van een strip3 Ook het beton tussen de strippenwordt gestraald4Linker viaducthelft voorzien vanpritner-laag, op rechter helft zijnde strippen al gecoatVolgorde van de werkzaamhedenOnderzijde:- afzetting plaatsen- aftekenen stripbanen + boorgaten- detectie ter plaatse van boorgaten- boren van gaten in beton .- stralen van de stripbanen- draadeinden in boorgaten plaatsen- boren van gaten in strippen-lijmen van strippen in middenbaan- aanbrengen van tussenondersteuning- lijmen ?verige strippen + lasstrippen- injecteren van scheuren > 0,25 nun- stralen middenveld- conserveren van strippen- aanbrengen deklaag op middenveldBovenzijde- afzetting plaatsen- verw?jderen vangrail- slopen middenschampkant- slopen betonslijtlaag (hydraulisch)- verwijderen dekkingslaag bij tussen-steunpunten (hogedruk waterstralen)- aanbrengen extra wapening + netten- storten van overlaging in twee fasen- storten middenschampkant- aanbrengen vangrail en wegbelijningAanbrengen gelijmde wapeningDestaalstrippen worden met een spe-ciale lijm op het betonoppervlak aange-bracht. De kracht waarmee dit moetge-beuren vraagt een voorziening om destrippen tegen het beton te trekken ofvanafeen vast punter tegenaan te druk-ken.Bij dit viaduct is gekozen voor de trek-constructie (f?to 1en 2), waarvoor draad-einden met chemische ankers in boor-gaten werden bevestigd. Teneinde be-staande wapening niet te beschadigen,werd met een Profometer de juisteplaats van de boorgaten bepaald. Hetpatroon van de boorgaten werd later opde strippen overgebracht.Cement 1986 nr. 6 25BRUGGENBOUW UITVOERINGSTECHNIEK RECONSTRUCTIEDaar waar de strippen moesten wordenaangebracht, is het betonoppervlak ge-straald en schoongezogen. De strippendie in het montagestadium van eenprimerlaag zijn voorzien, werden lichtgeschuurd en ontvet.Nahetaanbrengenvande lijm is de stripgelijkmatigoverde gehele lengte aange-drukt tot een dunne lijmlaag overblijft.De totale striplengte van 16 m' is opge-deeld in stukken van 6 - 4 - 6 m'. Dedoorverbinding is bereikt met lasplaten.De stripondersteuningen zijn na ca.16 uurverwijderd, waarna deuitsteken-de draadeinden werden afgeslepen. Na-dat het gehele vlak, dus strippen en.tussenliggend beton, was gestraald (fO-to 3) zijn de strippen van een 2-laagse t-~------------~------~~~----~----lepoxycoatingvoorzien (fOto 4). Daarnaisoverhetgehele vlakeenconserveringopbasis van acrylkwarts aangebracht.Verwijderen en opnieuw aanbren-gen van betonlagenDe bestaande ongewapend-beton slijt-laagis doormiddelvaneenhydraulischebreker verwijderd (fOto 5).Boven de tus-sensteunpunten ging dit gemakkelijkdoor de daar reeds ontstane beschadi-gingen, maar in de veldmiddens was deaanhechting op het constructieve betonnog volledig aanwezig.Hetverwijderenvan de dekkingslaag opde wapening boven de tussensteuns-punten is uitgevoerd met een hoge-druk~waterstraler(fOto 6). Hiermee kanworden bereiktdathetbetonwordtver-wijderd zonder de aanwezige wapeningte beschadigen. Dat ook zwakke plek-ken in het beton onder de wapeningwerden weggespoten, komt de con-structie ten goede, aangezien de op tebregen nieuwe betonlagen de meewer-kende constructiehoogte van de beton-plaat zullen vormen. De hogedruk-waterstraier werkt met een druk van ca.1000 Bar. Hetwaterdatonderdeze drukin de betonpori?n dringt doet het betonsplijten. Door zowel de afstand van hetapparaat tot het betonoppervlak als desnelheid van voortbewegen te vari?ren,kan verschil in de te verwiJderen beton-dikte worden verkregen (joto 7).Door het wegstralen van zwakke plek-ken in het betondekwas de aanhechtingvan de staven boven het middensteun-punt niet meer volledig aanwezig. Ten-einde mogelijke vervormingen van hetmiddenveld te voorkomen is eenhulpsteunpunt onder de plaat geplaatst.Achterafis uit metingen vastgesteld datde plaat niet meer vervormde dan doorberekening, met inachtneming van vol-ledige aanhechting van de wapenings-staven, was bepaald.7 Het geschoonde oppervlak26 Cement 1986 nr. 68 Gelijmde schijfvoor beproevingop lange termijn. 9 Viaduct versterkt en weer ingebruikDe weersomstandigheden tijdens deuitvoering in november en decem-ber 1985 waren van dien aard dat voorhet verwerken van het staalvezelbetonbij lage temperatuur speciale voorzie-ningen moesten worden getroffen.Na het aanbrengen Van de wapening isde nieuwe betonlaag in 4 banen aange-bracht, overeenkomstig de aansluitendebetonweg. Met mallen werd de juistehoogte vastgesteld voor het nieuwewegprofiel. De intact gebleven buiten-schampkanten wijken daarbij in hoogteaf; de nieuwe middenschampkantenzijn aangepast.De langsvoegen werden naderhand ge-zaagd, met aan de bovenzijde een ver-bredingenafschuining die metkitis ge-vuld.de beideviaducthelften een ACME-voegprofiel gelijmd. Hiermee wordtvoorkomen dat opspattend water zich,via eenopenvoeg, aan de onderkantvanhet dek kan afzetten.Gebruikmakend van de verkeersafzet-ting is bij het laatste viaduct tevens devoegovergang van dek naar landhoofd Sloten van landhoofd naar betonweg op- In dit werk werden voor Nederlandnieuw aangebracht. Dit is uitgevoerd twee technieken met succes toegepast:met twee ACME-profielen, geplaatst in 1.ACOL:gelijmdewapening, gebaseerdstaalvezel-betonbalkjes. De verplaatsin- op een toegepaste lijrnsoort en een bui-gen van de aansluitende betonweg wor- tenlandse ervaring van meer dan 15jaar,den opgevangen met een 'verruimings-. inlicentieuitgebrachtdoorSpanstaal.Invoeg' voorzien van eenTENSA-profiel. totaal is aangebracht ca. 1100 m'.Kwaliteitscontrole op lijmwape- In deze constructie is een stehnogelijk- 2. Hogedruk waterstralen: een ontwik-ning heid opgenomen om na opgetreden keling van de Duits/AmerikaanseBij de berekening is uitgegaan van het blijvende verplaatsingen van de beton- WOMA-fabrieken, in Nederland uit-feit dat de betontreksterkte op het ge- weg, de voeg opnieuw te kunnen instel- gevoerd door de combinatie Troost -straalde oppervlak ten minste 2 N/ len. Spanstaal. Tot?al is Ca. 700 m2wegge-mm2moet hedragen. Op het werk straald.wordt dit met een Sattec-trekapparaat r-----~__,__-~---~------, De directie werd gevoerd door de Pro-gecontroleerd. De aanwezige heton- 10 Onderzijde in deflnitieve vinciale Waterstaat van Noord-Bra-kwaliteit is een belangrijk gegeven, al- toestand bant.vorens tot lijmen kan worden overge-gaan.Daarnaast wordt de lijm gecontroleerdop de eigenschappen hechtsterkte opbeton en staal, druksterkte, huigtrek-sterkte en E-modulus.De hechtsterkte wordt hepaald dooraluminium schijfjes tegen het beton ofstaal te lijmenen na ca. 18 ?24 uur te be-proeven. Ten behoeve van de hecht-sterkte van beton zijn 37 beproevingengedaan met eengerniddeldewaarde van4,512 N/mm2, een standaardafwijkingvan 3,569 N/mm3?Teneinde de hechtsterkte op lange ter-mijn te kunnen beoordelen zijn op destaalstrippen en het betonoppervlak elk12 schijfjes gelijmd, die te zijner tijdkunnen worden getrokken (foto 8).Aanvullendec~erkzaanihedenNa gereedkomen van de midden-schampkanten is in de langsnaad tussenCement 1986 nr. 6 27