Modulaire spoorbrug42010 | online1ModulairespoorbrugDe Technische Universiteit van het Oostenrijkse Graz is betrokken bijtwee pilotprojecten op het gebied van ultra-hogesterktebeton (uhsb). Inuitvoering is een 157 m lang viaduct naar een particulier bedrijventerrein(www.wild.raum.at) en recent is een onderzoek naar een modulairsysteem voor tijdelijke bruggen voor de Oostenrijkse spoorwegen afge-rond. Beide projecten laten zien dat deze nieuwe betonsoort re?le kansenop verdere toepassingen heeft. Dit artikel beschrijft het deel over hetmodulaire systeem.1Oostenrijkers experimenteren met ultra-hogesterktebeton (2)extra onlineDe ?sterreichische BundesBahn (?BB) maakt bij spoorrenova-tie dikwijls gebruik van tijdelijke bruggen van staal. Bij derge-lijke bruggen is de gebruikssnelheid beperkt tot 80 ? 120 km/h.Ook de hoge onderhoudskosten voor corrosiebescherming, devermoeiingsproblemen van de verbindingen en de in zijn alge-meenheid slechte duurzaamheid, in combinatie met een kortelevensduur, zijn nadelig. Daarom heeft de ?BB een alternatiefin hogesterktebeton onderzocht [1]. Een dergelijke oplossing,gecombineerd met een continu ballastbed, maakt snelheden tot200 km/h mogelijk en heeft een langere levensduur tegen veelminder onderhoudskosten.Idee en conceptNaast een lange levensduur, zijn voor de beoogde toepassing ookeen hoge economische en functionele waarde van belang.Daarmee wordt bedoeld: verbreden van brugdekken, toenamevan belastingen en uiteraard ontmanteling en herbouw op eenandere locatie. Een combinatie van de verschillende eigenschap-pen, vereisten en constructieprincipes (fig. 2) leidt als vanzelf toteen flexibele, modulaire gesegmenteerde constructiemethodemet zeer lichte en dunwandige doorsnedes. Droge voegen incombinatie met uitwendige voorspanning maken een snellemontage mogelijk en verzorgen een adequate duurzaamheid.Aanvankelijk opteerde de ?BB voor een eenvoudig systeemModulaire spoorbrug 42010 | online 2met geprefabriceerde lichte en slanke eenveldsliggers vanhogesterktebeton of ultra-hogesterktebeton. Maar vanwege dewens voor een continu ballastbed en de beperkte werkruimteonder de constructie, bood alleen de trogligger voldoende stijf-heid in combinatie met een lage constructiehoogte (fig. 3).Door gelijkvormige prefab elementen aan elkaar te monterenkunnen eenvoudig verschillende overspanningen worden gere-aliseerd. Door de elementen horizontaal enigszins trapezium-vormig te maken, kunnen ook gebogen bruggen wordengevormd (minimum bochtstraal 1000 m). Dit maakt dat vooreen variatie aan overspanningen slechts een gering aantalverschillende elementen op voorraad hoeft te worden gehou-den. Verdere voordelen van de U-vorm zijn de geluidsisolatie,de stapelbaarheid en de vervangbaarheid van een enkel elementbij beschadiging.UitwerkingDe tijdelijke brug is 3,95 m breed en 1,80 m hoog; de construc-tiehoogte van bovenkant spoor tot onderzijde brug bedraagt0,88 m. De segmenten worden met 40 voorspanstaven ?40(vza) met elkaar verbonden (fig. 1). Een brug van 28 m lengteheeft een massa van 130 ton (vergelijk: een brug van voorge-spannen beton heeft doorgaans een massa van 400 ? 500 ton).Twee verschillende segmenttypen zijn ontwikkeld: eindseg-menten (1,5 m lang) en tussensegmenten. De eindsegmentenzijn een stuk massiever, om ruimte te bieden aan het elasto-meer oplegmateriaal, de uitzetvoeg en de verankering van devoorspanning. Ook biedt een eindsegment meer weerstandtegen torsie.De tussensegmenten zijn zo licht mogelijk geconstrueerd. Debodemplaat is hol, met een vakwerk in dwarsrichting om eenzekere stijfheid en draagvermogen te verkrijgen (fig. 4). Devoorspanning bevindt zich in de holle ruimtes in het vakwerken zijn door plastic omhullingsbuizen beschermd tegen corro-sie. In dwarsrichting zijn de boven- en onderflens voorgespan-nen met strengen en de diagonalen zijn gewapend, dit vanwegede hoge vermoeiingsbelasting. Verder vereisen de hoge spoor-weg- en vermoeiingsbelasting de toepassing van dwarswape-ning in de lijven.MontageDe brug wordt samengesteld op een tijdelijk niet gebruikt stukspoor. Daar worden de segmenten achter elkaar geplaatst,waarna de plastic omhullingsbuizen door de holle ruimtesworden getrokken cq geduwd. Vervolgens worden de voor-spanstaven aangebracht, waarna het geheel wordt voorgespan-nen. Tot slot wordt de brug op een spoorwagon geplaatst ennaar de bouwplaats gereden.1 Principe koppeling door voorspanning2 Beslisdiagram3 Horizontaal alignement en stapelbaarheidhighmaterialcostsexcellentdurabilitylowweight/strengthratiohighrequirementsfor productionhigh compression-tensile strengthratioprestressingprecastingworksmodified andfast methods ofconstructionlong technicalservice lifehigh stiffness ofstructure +cross sectionmaterial savingconstructionthin-walled +sufficient stiffflexible + modularconstructionmethodexternal prestressingdry jointslongfunctional + economicalservice lifelow shrinkagemechanical treatmentlow tolerances? exchangeable? retrofitable? inspectable? durableEUHPC/ESteel~ ?32Modulaire spoorbrug42010 | online34 Dwarsdoorsnede standaardsegment5 Vergelijking van eigenfrequentiesHet prototype wordt de komende jaren op kosten van de ?BBuitgebreid in de praktijk getest. Henk Wapperom1)CementonlineLees ook het artikel over de WILD-br?cke inCement 2010/4 en op www.cementonline.nl.extra online201510864210 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30spanlength (m)naturalfrequency(Hz)UHPFRC temporary bridgeconventional prestressed concrete bridgeupper/lower limit EN1991-27 september avondseminar UHSB bij TU DelftDinsdagavond 7 september 2010 organiseert hetCement&BetonCentrum in samenwerking met de vakgroepBetonconstructies van de TU Delft, faculteit CiTG een seminarover ultra-hogesterktebeton. Na een inleidende Tour d'Horizondoor professor Joost Walraven en een bijdrage van ThierryThibaux, tot voor kort technisch directeur bij Eiffage, over diverseontwikkelingen in Frankrijk, zullen Bernhard Freytag en MichaelReichel van de TU Graz een toelichting geven op het bij hetWILD-viaduct gevolgde ontwerp- en uitvoeringsproces. Uiter-aard komen daarbij de oorzaken voor de opgelopen vertraging,en in het verlengde daarvan de geleerde lessen, uitgebreid aande orde. Ook gaan zij in op diverse onderzoeksprojecten diemomenteel aan de TU Graz lopen.Bent u ge?nteresseerd in dit seminar en in het onderwerp ultra-hogesterktebeton, stuur dan een e-mail naar info@cementenbe-ton.nl en kijk regelmatig op www.cementenbeton.nl of www.cementonline.nl voor de nieuwste ontwikkelingen.De brug kan op twee manieren worden geplaatst: met tweekranen aan beide zijden van de overspanning of op een tijde-lijke hulpconstructie. In een enkel geval zou de brug ook op dittijdelijke hulpwerk kunnen worden opgebouwd.Gemiddeld zal de tijdelijke brug twee jaar in gebruik zijn.Daarna worden de segmenten weer uit elkaar gehaald en nainspectie opgeslagen tot een volgende inzet. De vereiste levens-duur van de brugsegmenten bedraagt vijftig jaar.Constructief ontwerpAl in een vroeg stadium was duidelijk dat niet de draagcapaci-teit of de druksterkte doorslaggevend zouden zijn, maar veeleerde vervorming van het dek. De spoorwegindustrie stelt strengelimieten aan vervormingen en trillingen, zeker bij eenmaximum snelheid van 200 km/h. De karakteristieke kubus-druksterkte van 140 N/mm2van het toegepaste mengsel wasvanuit oogpunt van statica niet noodzakelijk.Wat betreft de eerste eigenfrequentie is er geen significantverschil merkbaar tussen een gangbare voorgespannen brug ende tijdelijke brug uit uhsb (fig. 5). Vanaf een overspanning van14 m is er echter wel een gedetailleerde dynamische analysevereist. literatuur1 Reichel, M., G. Altersberger & L. Sparowitz, UHPFRC ? Prototype fora Flexible Modular Temporary High Speed Railway Bridge. fib-colloquium Designing and Building with UHPFRC: State of the Artand Development. Marseille, 17-18 november 2009.*) Dit artikel is gebaseerd op een paper voor het fib-colloquium `Designing andBuilding with UHPFRC' in Marseille 2009, ingediend vanuit de TU Graz [1].shear reinforcement4327886pretensioning294 cmpassiv reinforcement2554