TNO heeft een voorlopige modelleringsstrategie ontwikkeld op basis van de niet-lineaire eindige-elementenmethode voor de beoordeling van tand-nokconstructies in Nederlandse bruggen. Aanleiding is de foutieve wapeningsdetaillering in een substantieel aantal van deze constructies en daardoor een kans op bros bezwijken. Conventionele rekenmethoden lijken hiervoor tekort te schieten.
Dit artikel is gebaseerd op resultaten uit een lopend onderzoeksprogramma in een meerjarig samenwerkingsverband tussen Rijkswaterstaat en TNO. De auteurs bedanken emeritus professor Cees Kleinman en het Structures Laboratory van de Technische Universiteit Eindhoven voor het beschikbaar stellen van de proefresultaten van de tand-nokproeven.
In het verleden zijn in Nederland bruggen en viaducten gebouwd met tand-nokverbindingen waarvan de detaillering van de wapening niet meer voldoet aan de huidige technische inzichten. Op basis van deze inzichten zijn de normen in de loop der tijd geactualiseerd. Hierdoor worden er kunstwerken beoordeeld op basis van huidige normen en inzichten, terwijl ze zijn gedetailleerd volgens een gedateerde rekenmethode die daarbij niet aansluit. De veronderstelling is dat, mede hierdoor, in een aanzienlijk aantal beoordelingen onvoldoende draagvermogen van de tand of nok zal worden aangetoond. Daarom is de behoefte ontstaan aan een alternatieve rekenmethode die aansluit bij de nieuwe technische inzichten en bij de in het verleden gehanteerde detaillering. Hiermee wordt beoogd het daadwerkelijk aanwezige draagvermogen zo goed mogelijk te benaderen en daarmee onnodig afkeuren te voorkomen.
De door TNO ontwikkelde rekenmethode dient ter ondersteuning van de prioritering in de vernieuwingsopgave en wordt al ingezet binnen de Raamovereenkomst Herberekeningen van Rijkswaterstaat (zie artikel ‘Aanpak Rijkswaterstaat voor tanden en nokken’).
Momenteel is een PhD-onderzoek aan de TU Delft met proeven op ware schaal in uitvoering (zie artikel ‘Onderzoeksprogramma tanden en nokken bij de TU Delft’). Hiermee wordt beoogd te komen tot een goed gevalideerde modelleringsstrategie.
Foto 1 Proef uit de Kleinman-provenserie (bron: Structures Laboratory TU/e)
Volgens de huidige inzichten is de ophangwapening in een aanzienlijk aantal bruggen met tanden en nokken – met name bij de nokken – in Nederland foutief gedetailleerd. In figuur 2 is deze detaillering aangemerkt als Detail A. Hierbij is de ophangwapening aan de onderzijde niet in de richting van de nok omgebogen maar juist ervan af. Bij een dergelijke detaillering bestaat de kans op een brosse breuk van de nok. Dit omdat het bezwijken mogelijk wordt geïnitieerd door een scheur bij de keel, die zich vervolgens langs de ophangwapening richting Detail A voortplant, maar hierbij de ophangwapening niet activeert. Bij het bereiken van een kritische toestand ter plaatse van de betondekking bij Detail A ontstaat de in figuur 2 weergegeven kritische scheur, waarna de hele nok voorlangs de beoogde ophangwapening zal afscheuren.
Daar komt bij dat Detail A in combinatie voorkomt met andere detailleringen die de mogelijkheden voor de aan te nemen vakwerkstaven en knopen beperken. Deze detailleringen zijn in figuur 2 aangemerkt als Detail B en C, met respectievelijk een relatief korte verankeringslengte van de horizontale trekband en diagonale wapening die onvoldoende overlapt met de boven- en onderhoofdwapening (Detail C2) of zelfs hiervoor stopt (Detail C1).
De situatie in de Nederlandse bruggen met tand-nokconstructies vereist echter nuance. In de bestaande bruggen zijn er ook aspecten die een gunstige invloed hebben op de aanwezige weerstand en met de staafwerkmodellen onvoldoende worden beschouwd, zoals de diagonale wapening bij de keel.
Reacties