ir.P.EggermonlRijkswaterstaat, directie Bruggen,VoorburgTen geleideIn het artikel 'Het verbreden van betonnenkunstwerken'(blz. is naderingegaanop de problematiek van het verbreden vanreeds lang bestaande bruggen. Ditsoortaan-passingen en reconstructies zal in de toe-komst meermalen voorkomen.Het onderwerp heeft een relatie met de hierbesproken brug bij Houten, die thans in aan-bouw is en voorzien wordt van rijstroken+ vluchtstrook). Methetoogop een mogelijketoekomstige verbreding tot (3 rijstroken +vluchtstrook) is een aantal bouwkundige enconstructieve voorzieningen getroffen om ditnaderhand gemakkelijker te kunnen reettso-ren.Besproken wordt in welke mate de rendvoor-waarde van de verbredingsmogelijkheid hetbrugontwerp heeft be?nvloed.Het lijkt ons interessant de aspecten inzakedeze verbreding naast elkaar te stellenRedactieGKan een uitbouwbrugwordenverbreed?Brug over het Amsterdem-Rijnkenee! bij HoutenAlgemene inleidingVerkeersinformatie over files voor de brug over de Lek bij Vianen zijn voor iedere automobilisteen bekend gegeven. Het gedeelte van de A2 tussen de aansluitingen 'Ouden Rijn' en Lexmondis dan ook ??n van de drukst bereden weggedeelten in Nederland.Een behoorlijk aandeel in het verkeersaanbod van dit wegdeel van de verbinding 's-Her-togenbosch-Amsterdam, wordt geleverd door verkeer van Noord-Brabantrichting Amersfoort(noorden des lands) vice versa. Voor de afwikkeling van met name dat verkeer, zal het thans inuitvoering zijnde gedeelte van rijksweg 27, vanaf deaansluiting aan de A2ten zuiden van de Lek(bij Vianen) tot aan de A12 (Utrecht-Arnhem), ten oosten van Utrecht, een uitkomst zijn. In ditgedeelte is bij Houten thans eveneens een brug over het Amsterdam-Rijnkanaal in aanbouw(fig. 1).De brug overhel Amsterdam-RijnkanaalInleidingZoals gezegd vormt het in aanleg zijnde gedeelte van de A27 een gedeeltelijkalternatiefvoordeoverbelaste A2. Juist omdat het maar een ged??ltelijk alternatief is, zou voor het verwachteverkeersaanbod kunnen worden volstaan meteen autosnelwegprofiel met2 maal (2rijstroken +vluchtstrook), ware het niet dat onzekere factoren als de toekomstige grootte van de groeige-meenten Nieuwegein en Houten en de groei van het totale autopark in Nederland, de wens naarvoren brachten om de brug verbreedbaar te maken tot 2 maal (3 rijstroken + vluchtstrook).Juist op dit punt ligt dan de uitdaging voor de constructeur.Randvoorwaardena. te realiseren brugbreedte 2 maal 15 m,met verbredingsmogelijkheid tot 2 maal ca. 20 m;b. huidige kanaal breedte 92 m,met reservering voor verbreding tot 130 m;c. doorvaarthoogte ten minste 9,05 m over de (toekomstige middelste) 100 m van het kanaal.Buiten deze breedte werd geen eis aan de doorvaarthoogte gesteld;d. tijdens de bouw mag de scheepvaart nauwelijks hinder ondervinden.Gekozen brugtypeBepaald door de factoren onder b (de doorvaarthoogte behoeftniet over de volle kanaalbreedtegelijk te zijn) en c, lag de bouwwijzevoor de hoofdoverspanning wel vast: steigerloze uitbouw-methode. Dit bruggedeelte wordt gebouwd in voorgespannen lichtbeton.Voor de aanbruggen is een andere bouwwijze gekozen. Onder de noordelijke aanbrug is thansgeen verkeer. Wel is er ruimte gereserveerd voor een toekomstige provinciale weg. Onder dezuidelijke aanbrug door behoeft slechts een smalle weg te worden gevoerd.De aanbruggen, evenalsdehoofdoverspanning uitte voeren als kokerligger, worden daarom opsteiger gebouwd. Deze aanbruggen kunnen zo kort mogelijk worden gekozen.Voor de bouwwijze van de hoofdoverspanning is echter een evenwichtsysteem nodig. Deaanbruggen worden daarom ter verkrijging van contragewicht gebouwd in voorgespannen1Situatie van de brug in de A27 over hetAmsterdem-Rijnksnee!2Halve langsdoorsnede;horizontale schaal verticale schaalCement XXXII (1980) nr. 8 4393Logische vorm voor een 15 m breed brugdekbreedte)4Logische vorm voor een 20 mbreed brugdek5Compromis tussen figuur 3 en 4; 15 m breed,te verbreden tot 20 mCementXXXII (1980) nr. 8lC s:grindbeton. Bovendien worden de laatste 11,40 m naar de landhoofden massief uitgevoerd.Het op steiger te storten gedeelte steekt een mootlengte uit boven het Amsterdam-Rijnkanaal,Het vormt zodoende tevens het aanzetstuk voor de steigerlozeuitbouw. Het op steiger te stortendeel wordt tijdelijk ondersteund door een extra steunpunt. Dit steunpunt komt ten gevolge vanhet zich opbouwende uitkragingsmoment van de uitbouw na een aantal moten vrij en kan danworden verwijderd.Debrug krijgt uiteindelijk twee eindoverspanningen van elk 60 rn, en een middenoverspanningvan 145 m.De constructiehoogte van de brug verlooptvan 2,50 m bij de landhoofden via 5,50m ter plaatsevan de oeverpijlers, naar weer 2,50 rn in het midden van de hoofdoverspanning (fig. 2).FunderingDe landhoofden van de brug worden gefundeerd op palen van voorgespannen beton. Detussensteunpu nten wo rden gefu ndeerd op staal, doortussen komstvan een'grondverbetering'van onder water te storten beton.DwarsprofielVoor een brug van 2 maal 15 m breedte ligt ??n tweecellige of ??n ??ncellige koker alsdwarsprofiel per rijbaan voor de hand (fig. 3).Voor een brug van 2 maal 20 m (het te zijner tijd te realiseren profiel) is een dwarsprofiel alsaangegeven op figuur 4 een redelijke oplossing.Voor een brug van 2 maal 15 m, ooit te verbreden tot 2 maal 20 m,is echter geen van beideprofielen geschikt.Gekozen is daarom in de eerste fase vooreen profiel met 2 maal 2 ??ncellige kokers, waaraan tezijner tijd aan elk der buitenzijden een 3e ??ncellige koker kan worden toegevoegd (fig. 5).De keuze van 4??ncellige kokers n? isbepaald doorde niet haakse kruisingshoektussen kanaalen weg. De kokerliggers liggen in langsrichting ten opzichte van elkaar verschoven. Delandhoofden vormen ??n doorgaand geheel.Dekolomvormige tussensteunpunten ondersteunen elke kokerligger afzonderlijk. Deuitbouw-gedeelten kunnen daardoor haaks worden uitgevoerd. Het niet haaks zijn van de kruisingshoekwordt opgevangen in de op steiger te storten gedeelten.Elke koker wordt dus afzonderl ijk gebouwd. Nahet gereedkomen van twee kokerliggerswordendeze door middel van een tussenstort tot ??n ligger samengevoegd (fig. 5.)Consequenties van de mogelijkheid tot verbredingHoewel elke brug interessante aspecten heeft. zal ik mij hier beperken tot die waartoe deverbredingsmogelijkheid leidt.Consequenties voor de bovenbouwHet onderling verbinden van betonconstructies van verschillende ouderdom, geeftten gevolgevan krimp en kruip een wederzijdse krachtswerking die leidt tot herverdeling van spanningen.Zo zal, als ooit de 3e koker wordt gebouwd en deze in dwarsrichting star aan de dan oude brugwordt gekoppeld:a. de normaalkracht uit de voorspannning van het nieuwe deel wegkruipen in het oude deel;b. ten gevolge van de vervorming doorkruip en voorspanverliezen ,de nieuwe brug gaan hangenaan de oude.Dit laatste effect zal moeten worden geaccepteerd. Het eerste effect betekent echter dat hetnieuwe deel zich zal gaan gedragen als gedeeltelijk, of als in het geheel niet voorgespannenbeton, met alle gevolgen van dien (scheurvorming enz.).440Bij de brug wordt daarom te zijner tijd tussen het oude en het nieuwe gedeelte slechts eenverticale dwarskrachtverbinding aangebracht. Deze verbinding moet hetmogelijkmaken datde brugdelenin langsrichting ten opzichte van elkaar kunnen verschuiven. De normaalkrachtuit de voorspanning in het nieuwe deel blijft dan behouden.Dat de nieuwe brug aan de oude gaat hangen is echter niet te voorkomen.Qua orde van groottebetekent dit het volgende:In een brug van dit type levert de voorspanning een opwaartse belasting van ca. BO% van debelasting door het eigen gewicht. In de loop van de tijd zullen devoorspanverliezen ca. 20% vande voorspanning bedragen. De restvoorspanninglevert dan 80 maal 0,8 = 64% van het eigengewicht. Met een kruipfactor van 2 betekent dit dat, in het geval van vrije doorbuiging van deoude en de nieuwe brug, de nieuwe brug nog een extra doorbuiging wil krijgen van:(BO 64) 16% elastisch(100 80) . 2 = 40% plastisch(16) . V2 . 2 16%in totaal 72% van de doorbuiging ten gevolge van het eigen gewicht6Consequentie van het verbreden:het nieuwe brugdeel gaat aan het oudehangenDaardejonge brug een lagere stijfheid heeft dan de oude, houdt dit in dat meer dan de helft vandit percentage nodig zal zijn om de bruggen weer naar elkaar toe te trekken. Met anderewoorden, meer dan 36% van het gewicht van de nieuwe brug zou aan de oude gaan hangen(fig. 6). In werkelijkheid worden de brugdelen niet pas naar elkaar toegetrokken als de kruipvolledig heeft plaatsgevonden. Dedoorbuigingskruip van het nieuwe deel wordtdusgeremd ende krachtsoverdracht op het oude deel zal dan ook ongeveer de helft minder zijn. Een en anderbetekent echter wel dat:a. de kokeroverstekkeo die onmiddellijk na het realiseren van de verbreding nauwelijks wordenbelast, in de loop van de tijd een aanzienlijke dwarskracht te verwerken krijgen;b. de oude brug enige tijd na het realiseren van de verbreding een deel van het gewicht van deverbreding te dragen krijgt.Consequenties voor de onderbouwVan deonderbouw voor de verbreding worden ter plaatse van de landhoofden alleen depalengeheid. Bij de tussensteunpunten wordt dedamwandkuip geheid, de zgn. onderwaterkoekaangebracht en de funderingssloof gemaakt.Dit heeft consequenties:ooit, met belasting door 6 kolommen ontstaat een min of meer gelijkmatige druk op deondergrond en nauwelijks buiging in de 'koek' en de sloof;met belasting door 4 kolommen ontstaat in de 'koek' en de sloof een overstek en daardoordus buigende momenten.Het onderwaterbeton moet ten gevolge daarvan worden gewapend.R?sum? van de consequentiesa. het accepteren van een voor de huidige en de eindsituatie niet optimale betondoorsnede;b, benodigde extra voorspanning in de 'oude' brug;c. ten gevolge van de krachtsoverdrachtviade overstekken, dwarskrachtwapening in het overstekvan de oude en nieuwebrLJg;d. wapening in het onderwaterbeton.AI met al dus factoren die de bouwkosten nadelig be?nvloeden.SOOO m33400 m3SOOOm34200 m31300 ton420 ton3000 m22800mFreyssinet120 wekenmei 1981.Voor statisticiaannemer: combinatie 'Brugcotwee'aannemingssom: f 12,8 miljoente verwerken hoeveelheden:gewapend onderwaterbetongewapend betonvoorgespannen grindbetonvoorgespannen lichtbetonbetonstaalvoorspanstaalstalen damwandbetonpalenvoorspansysteern :geplande bouwtijd:geplande oplevering:Cement XXXII (1980) nr. 8 441