A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pInfras tr uc tuur4 cement 2008 5ir. H.E. Klatter, Rijkswaterstaat BouwdienstDe zorg voor het onderhoud van betonnen en sta-len bruggen in het hoofdwegennet ligt al sinds deaanleg ervan bij Rijkswaterstaat. Hoe kan het datingrijpende renovaties, zoals bij de Moerdijkbrug ende Hollandse Brug opeens nodig blijken? De afslui-ting van de Hollandse Brug voor al het vrachtver-keer was voor de buitenwereld volkomen onver-wacht. In dit artikel wordt toegelicht wat de rol vanonderhoud is, hoe de problemen met de bruggenzijn ontstaan en waar Rijkswaterstaat de oplossin-gen zoekt om te komen tot een duurzaam netwerk.Aansluitend komen in dit themanummer enkeleactuele projecten aan de orde.Bij Rijkswaterstaat is er de afgelopen decenniaeen verschuiving opgetreden van aanleg naaronderhoud. De onderhoudsbehoefte is sterk toe-genomen, terwijl de aanleg is afgenomen. Onder-houd kan strategisch worden ingezet als instru-ment om de prestaties van de infrastructuur teverbeteren. Deze ontwikkeling leidt tot integratievan onderhoud, aanleg en verbetering in een life-cycle perspectief. Twintig tot dertig jaar geledenwas het onderhoud technisch geori?nteerd,gericht op het repareren van schade. De blik wasals het ware gericht naar achteren, naar het objectzoals ooit gebouwd. Met inspecties werden afwij-kingen geconstateerd en deze schades werden ineen reparatieprogramma ingepast. De budgettenwaren gebaseerd op historische uitgaven en dediscussie ging over knelpunten: dat wat niet bin-nen het budget kon worden gerepareerd. Heteffect van de onderhoudsinvesteringen kon nietduidelijk worden uitgelegd. In de jaren negentigvan de vorige eeuw is daarom de zogenoemdefunctionele benadering ingevoerd: planmatigbeheer gericht op het functioneren van de infra-structuur. In die periode zijn beheerplannen ont-Visie Rijkswaterstaat op onderhoud bruggen en viaductenOP WEG NAAREEN DUURZAAMNETWERK1 |Hollandse BrugA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pInfras tr uc tuurcement 2008 5 5wikkeld waarin de onderhoudsinspanning aan debeleidsdoelen werd gekoppeld. Ondanks dieinspanning bleef onderhoud voor een groot deeleen black box voor niet direct betrokkenen.De nieuwste ontwikkeling is assetmanagementwaarbij onderhoud wordt beschouwd als een vande instrumenten die erop gericht zijn de presta-ties van het netwerk (de `assets', bijvoorbeeld hethoofdwegennet) te garanderen. Dit met optimaleinzet van middelen, gezien over de levenscyclusvan de objecten en tegen acceptabele risico's. Deblik is vooruit gericht op de gewenste prestatiesniet alleen nu, maar ook in de toekomst.H u i d i g e o n d e r h o u d s a a n p a kBij Rijkswaterstaat wordt onderhoud op het hoog-ste niveau aangestuurd met serviceniveaus dieovereengekomen zijn tussen Rijkswaterstaat ende minister van Verkeer en Waterstaat. In eenzogenoemde Service Level Agreement (SLA) zijndeze afspraken vastgelegd als onderdeel van debegroting. Voor de bruggen en viaducten zijn deafspraken nader uitgewerkt tot een basisonder-houdsniveau. Hierin is de onderhoudsstrategiebeschreven met interventieniveaus en standaardonderhoudsmaatregelen als kernelementen. Hetinterventieniveau is de technische afkeurwaardedie hoort bij het afgesproken kwaliteitsniveau. Destandaard maatregelen vormen het uitgangspuntvoor de onderhoudsbegroting. Door deze te com-bineren met gebruikelijke onderhoudsintervallenis voor elke brug en viaduct een referentie begro-ting gemaakt. Een gemiddelde grote betonnenbrug kost jaarlijks bijvoorbeeld 9 per m2aanonderhoud, zonder in detail in te gaan op watprecies is inbegrepen.Met inspecties wordt periodiek bepaald wat de actu-ele onderhoudsplanning is. Aan de hand van dedaadwerkelijk gebruikte onderdelen en de actueletoestand ervan wordt geschat wanneer het interven-tieniveau naar verwachting wordt bereikt en onder-houd noodzakelijk is.In de praktijk is het niet mogelijk al het onder-houd exact op interventieniveau uit te voeren. Hetinpassen in de groot-onderhoudsplanning isbepalend, waarbij beperken van verkeershindereen centraal thema is. Het beschikbare budget isuiteraard ook een bepalende factor. Met de presta-tie-indicator ? het aantal kunstwerken dat voldoetaan het basisonderhoudsniveau ? wordt een vin-ger aan de pols gehouden in hoeverre de kwaliteitovereenstemt met de afspraken in de SLA. Terindicatie: als 90% van de kunstwerken voldoetwordt gesproken van een ?gezonde? situatie. Bijlagere percentages is sprake van achterstalligonderhoud.H i s t o r i s c h p e r s p e c t i e fHet afsluiten van de Hollandse brug voor allevrachtverkeer in april 2007 gaf veel publiciteit enpublieke discussie. De vraag of dit afsluiten al danniet terecht was lag voor de hand. Ook rees de vraaghoe de situatie nu opeens zo ernstig kon zijn; hadRijkswaterstaat dat niet veel eerder kunnen zienaankomen? Deze vragen gaven aanleiding om dui-delijk te maken hoe de historische ontwikkeling isgeweest: de ontwikkeling in het gebruik van hetautowegennet en de ontwikkeling van de ontwerp-praktijk van de bruggen en viaducten.AutosnelwegennetDe lengte van het autosnelwegennet in Nederlandbedroeg in 1960 circa 500 km. In dat jaar reden er0,5 miljoen voertuigen. Op dit moment bedraagt detotale lengte 2400 km en rijden er ruim 7 miljoenvoertuigen. De grootste aanleggolf was in jaren `70van de vorige eeuw. Dat is ook terug te zien in deleeftijdsopbouw van de bruggen en viaducten: 60%dateert van 1975 en eerder.Ontwikkelingen zwaar vrachtverkeerVoor de belasting op de kunstwerken is het zwarevrachtverkeer maatgevend. Het maximaal toegela-ten totaalgewicht voor een vrachtwagen in Neder-land is gedurende deze hele periode altijd 50 tongeweest. Rond 1960 waren vrachtwagens van 50ton echter nog een zeldzaamheid. Door technolo-gische ontwikkeling van de voertuigen (o.a. breed-banden en luchtvering), nam de laadcapaciteit endaarmee het gewicht van de gangbare typen vracht-wagens toe. 50 tons combinaties waren in de jaren`80 al lang geen uitzondering meer. Door aange-paste regelgeving nam in de jaren `90 het aantalzware `solo'-voertuigen, vrachtwagens zonder aan-hanger of oplegger sterk toe. Deze voertuigen heb-2 |MoerdijkbrugFoto: Rijkswaterstaat/Joopvan HoudtA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pInfras tr uc tuur6 cement 2008 5ben vier of vijf assen en mogen 50 ton wegen. Zezijn vaak in gebruik als werkverkeer. In het huidi-ge verkeer is het aantal 50 tonners enorm.Veranderende ontwerpinzichtenBegin jaren '60 werden bruggen en viaducten nogontworpen met de belastingen volgens de VOSB1934 (Voorschriften Ontwerp Stalen Bruggen).Kort daarna werd deze richtlijn vervangen door deVOSB 1963. Deze herziening speelde in op deruimere lay-out van de wegen en maakte optima-lisatie mogelijk, door de verkeersbelasting af testemmen op het beoogde gebruik van de rijbanen.In praktijk betekende dat een lichtere belastingbij brede rijstroken, en vluchtstroken die als prak-tisch onbelast mochten worden beschouwd. Beginjaren `70 wijzigde het inzicht in de krachtsaf-dracht in betonconstructies ingrijpend. Het ver-mogen van het beton om dwarskracht op tenemen werd aanzienlijk lager geschat dan voor-heen. Deze kracht moest door wapeningsstaal inhet beton worden opgenomen. Deze wijzigingwerd vastgelegd in de betonvoorschriften VB `74.Herberekenen noodzakelijkDe combinatie van toegenomen verkeersbelastingmet daarop niet berekende draagconstructies moestwel leiden tot problemen. Opvallend is dat het nogtwintig jaar duurde voor de eerste problemen metbruggen aan het licht kwamen. In 1997 werden inhet toen vijf jaar oude beweegbare deel van detweede van Brienenoordbrug scheuren in het stalenrijdek geconstateerd. Uit nadere analyse bleken dezescheuren veroorzaakt te worden door vermoeiingdoor de vele zware aslasten van het vrachtverkeer.De constructie was op dit aspect te licht ontworpen.Een jaar later is het beweegbare deel vervangen. Deanalyse van deze schade vormde voor Rijkswater-staat de start van een omvangrijk onderzoek naarverkeersbelastingen en de gevolgen ervan voor deconstructie. Een tweede signaal kwam van het pro-ject dat de aanleg van spitsstroken voorbereidde in2002. Ruim 400 bruggen en viaducten zijn daarvoordoorgerekend om te bepalen of gebruik van devluchtstrook als rijstrook constructief mogelijk was[1]. Hierbij bleek dat 20% niet voldeed en moestworden versterkt of zelfs vervangen. De categorievan voor 1975 bleek daarbij relatief zwak. Het meestzorgelijke punt was daarbij het te beperkte vermo-gen om dwarskracht op te vangen. Omdat een even-tueel bezwijken op dwarskracht heel plotseling kanoptreden, zonder waarschuwing door scheuren engrote vervormingen, is voldoende veiligheid noodza-kelijk om dit uit te sluiten.TotaalbeoordelingNa een risico-inventarisatie is eind 2006 besloten ookalle oudere betonnen bruggen en viaducten te beoor-delen waar nog geen plannen voor aanpassing ofverandering in gebruik waren. Toen in april 2007 deHollandse brug, een van de bruggen die zou wordenversterkt voor aanleg van extra rijstroken, zo zwakbleek dat onmiddellijke sluiting voor alle vrachtver-keer noodzakelijk was is ook het onderzoek van deruim 2000 betonnen bruggen en viaducten volop inde publiciteit gekomen. Dit onderzoek is nu zover datbij het uitkomen van dit nummer van Cement de aante pakken bruggen en viaducten bekend zijn gemaakt.Voor de inhoudelijke resultaten wordt verwezen naarde rapportages van Rijkswaterstaat.N a a r e e n d u u r z a a m n e t w e r kDe twijfels over de betrouwbaarheid van de bruggenroepen de vraag op hoe duurzaam het netwerkeigenlijk is. Onontkoombaar is het scenario van ver-onderhoudskosten gemiddeld per jaar 9 /m2= 33% vervangingswaarde02000004000006000008000001000000120000014000001/5 6/10 11/15 16/20 21/25 26/30 31/35 36/40 41/45 46/50 51/55 56/60 61/65 66/70 71/75opleggingvoegengeleiderailleuningverhardingbetoninspectievast onderhoudleeftijd [jaar]kosten[]050010001500200025001945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005toenametotaaljaarkm0100200300400500600700viaduct over RWviaduct in RWbrug Vast - Beton kleinbrug Vast - Beton groot1951-19551956-19601961-19651966-19701976-19801981-19851986-19901991-19951996-20002001-20051971-19753 |Renovatiekosten gemid-delde betonnen brug inde tijd4 |Groei autosnelwegen inlengte5 |Stichtingsjaar kunstwer-kenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pInfras tr uc tuurcement 2008 5 7vanging serieus uit te werken. Een van de ontwikke-lingen is het opstellen van een afwegingskader omde verschillende opties ? versterken en vervangen ?objectief te kunnen afwegen op basis van kosten enbaten. De impact die het uitvoeren van de werkzaam-heden heeft op het verkeer wordt hier uitdrukkelijkin meegenomen. Van Rijkswaterstaat mag daarbijworden verwacht dat zij een aantal scenario's uit-werkt voor het vervangingsvraagstuk met de kostenervan en daarbij horende prestaties van het netwerk.Alleen het hoogst noodzakelijke doen tegen mini-male kosten en daarbij grenzen aan de bruikbaar-heid accepteren, of investeren in een ruimere marge,waarbij ontwikkelingen als andere voertuigconcep-ten niet op voorhand al begrensd zijnVervanging biedt ook kansen. Zo leidt upgradingook tot een robuuster netwerk, dat de discussie overhet toelaten van LZV's (lange zware vrachtwagens,ook wel eco-combi's genoemd) eenvoudiger zoumaken. Maar ook technische innovaties krijgenmeer kans: vervangingsconcepten, renovatietech-nieken en methoden voor hindervrij bouwen. Hoekunnen vervoersstromen doorgaan door de moge-lijkheden te benutten binnen het hoofdwegennet,maar ook in samenhang met het onderliggende neten andere vervoersmodaliteiten? En last but notleast: innovatie in contractuele verhoudingen tus-sen overheid en marktpartijen.Rest nog de vraag hoe er voldoende grip blijft op destaat van de kunstwerken. De tijd dat inspectie opschade voldoende was ligt achter ons. De les uit hetverleden is dat beoordeling van de technische staatmoet worden gekoppeld aan het gebruik. Nietalleen het huidige, maar ook het verwachte. Bij deuitbreiding van inspecties met boordeling van deconstructie is een sleutelrol weggelegd voor eenrisicobenadering. Door systematisch de risico's inkaart te brengen en de effecten van de activiteitenin de zin van risicobeheersing uit te werken kun-nen de schaarse middelen effectief worden ingezet.Rijkswaterstaat heeft daarvoor een risicogestuurdeinspectiestrategie ontwikkeld en is deze met krachtaan het implementeren.Het beoordelingskader voor constructieve veilig-heid voor bestaande constructies is daarbij eennieuw element. De vraag is in hoeverre bestaandeconstructies moeten voldoen aan de huidige nor-men voor nieuw te bouwen constructies. De tehanteren veiligheidsfilosofie en de aantoonmetho-den, bijvoorbeeld welke berekeningswijze afdoendeis, spelen daarbij een rol. Een specifiek probleem isdat van de oudere constructies in een aantal geval-len onvoldoende gegevens beschikbaar zijn.Rijkswaterstaat heeft bij de aanpak drie speerpun-ten:1. Voor uitvoerende werk van beoordelingen enberekeningen marktpartijen maximaal inscha-kelen,2. Kennis delen zowel binnen Nederland als opEuropees niveau,3. Aansluiting zoeken op Europees niveau voorhet beoordelingskader.Voor de laatste twee punten is een reviewcommis-sie samengesteld bestaande uit Europese topex-perts. nL i t e r a t u u r1 . Dieteren, G.G.A., Herberekenen oude kunstwer-ken, gemakkelijker gezegd dan gedaan! Cement2003 nr. 1.19501960197019801990200020072005vrachtverkeerontwerpbruggen viaductenvermoeiingscheuren stalen bruggen;1997 klep van Brienenoordbrugeurocode (2002)VB 74: sterk gewijzigd inzicht inbetonmechanicaVOSB 1963; verkeersbelastingafhankelijk wegindelingZSM; toetsen betonconstructiesHollandse brug problemenbouwgolf autosnelwegen60% kunstwerken < 1975breedbanden en luchtveringaantallen 50 ton aantallen 50 ton >>>toename aslast 8 -> 10 tonaantallen 50 ton 6 |Ontwikkeling vrachtver-keer en ontwerpnormen1950-2007