? bruggenbouw ? onderzoek ? schadeir.H.Nosewicz, Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdeling BruggenbouwR. van der Linden, Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdeling Projectuitvoering en Dienstening.J.Luijten, Coljn Aannemersbedrijf bv, NieuwendijkAnderhalfjaar langduurdedegrootschaligerenovatievandebrugoverdeMaas bijHedel.Dezehistorische,voordeTweedeWereldoorloggebouwde brug,gelegenindeoudeRijks-weg2 opdegrenstussenHedelen's-Hertogenbosch, isinfebruariditjaaralsnieuwopge-leverd. Het meest omvangrijkeonderdeel van dit werk was, naast conserveringvan destaalconstructie, de vervangingvanhet betonnen rijdek.RENOVATIE BRUG OVERDEMAASBIJHEDELZijaanzicht Maasbrug bij HedelCEMENT1998/7/8De brugbij Hedel bestaat uit een 125 m lan-ge middenoverspanning over het winterbedvan de Maas en twee aanbruggen die ge-vormd worden door zeven identieke over-spanningen, twee aan de zuid- en vijf aan denoordzijde, elk 43,5 mlang. Detotale lengtevan de brug bedraagt daarmee circa 430 m(fig. 1).De hoofddraagconstructie van de brug isvan staal. De middenoverspanningwordtge-dragen door de boogconstructie met hetwindverband, waaraan door middel van han-gers, de dwarsdragers zijn opgehangen. Deconstructie van de aanbruggen bestaat uittwee onder het rijdek doorlopende hoofdlig-gers, waarop de dwarsdragers zijn geplaatst.De dwarsdragers steunen de langsliggersdie over de gehele lengte van de brug, onderhet betonnen rijdek doorlopen.Het dek ligt los op de staalconstructie envormt hiermee dus geen samengesteldeconstructie.Noodzaak renovatieSchadeBeginjaren negentig zijn in toenemende ma-te signalen gekomen over de slechter wor-dende toestand van de brug. De beheerdervan de brug, Directie Limburg van Rijkswa-terstaat heeft de Bouwdienst Rijkswater-staat hierover om advies gevraagd. In 1992en 1993 zijn er grootschalige inspecties enonderzoeken uitgevoerd, waaruit een uitge-breid schadebeeld naar voren kwam.Het dek was op vele plaatsen gescheurd; descheurwijdte bedroeg 0,1 tot mmo433595Er werden veel waterdoorlatende scheurengeconstateerd, voornamelijk ter plaatse vande stortnaden. Op die plaatsen en aan deranden was onder het dek de staalconstruc-tie vergaand gecorrodeerd. Door de volume-vergroting van het gecorrodeerde staal washet dek losgedrukt van de langsliggers,waardoor het draagvermogen van het deknog verder was ondermijnd.Tevens werden uitgesprongen stukken be-ton en blootliggende wapening aangetrof-fen. carbonatatiediepte was over het al-gemeen gering, het chloridegehalte laag,maar verhoogd ter plaatse van de beschadi-gingen, met als gevolg een zichtbare corro-sie van de wapening daar ter plaatse.De sterkteklasse van het beton was onge-veer B 22,5.De staalconstructie van de brug was aaneen opknapbeurt toe; de laatste conserve-ring dateerde van 1981.VerkeersklasseVeel ernstiger nog was de constatering datde in het dek aangetroffenwapening afweekvan de oorspronkelijke wapenlngstekenin-gen. Bij de bestudering van de gegevensbleek dat bij het herstel van de brug in deoorlogsjaren, driekwartvan hetgehele rijdekwas vervangen enjuistdaarin werd in de toe-gepaste wapening een forse afwijking ge-constateerd. Zo was in de betonnen plaatvan de fietspaden de hart-op-hartafstandvan de wapening vergroot van 125 naar 200mm!25? bruggenbouw ? constructief ontwerp ? reparatieoude situatieDwarsdoorsneden oude en nieuwe-situatieAlternatieven uitvoering dekBij het ontwerp van deconstructie van hetnieuwe dek zijn in eerste instantie mogelijkealternatieven bekeken. De vraag was of hetdek in het werk bekist en gestort of (geheelof gedeeltelijk) geprefabriceerd zou moetenworden.De prefab alternatieven vielen echter snelaf. Daarvoor was het dwarsprofiel van hetdek in principe te onregelmatig opgebouwden bovendien waren de mogelijkheden voorhet hijsen van de elementen beperkt vanwe-ge het verkeer op de brug.Een prefab ontwerp met dunne betonnenplaatjes opgenomen in de constructie, ana-loog aan het principe van de breedplaatvloe-ren, bleek algauw circa 10% duurder tedan een in het werk gemaakt dek.FaseringDe fasering volgde uit de eisen vanuit hetverkeer en de co?rdinatie tussen de werk-zaamheden aan het dek en de conserveringvan de staalconstructie.In de lengterichting gezien werd de brug intwee delen verdeeld: de lange aanbrug aande Hedelse kant en de boogbrug met de kor-te aanbrug aan de kant van 's-Hertogen-bosch. Het betonnen dek werd in dwarsrich-ting langs de as van de rijbaan intwee?n ver-deeld, zodat altijd de helftvan de doorsnededoor het verkeer kon worden gebruikt. Hetautoverkeer op de enige overgeblevenrijstrook werd met een verkeerslichtinstalla-tie geregeld, terwijl het fietspad doorlopendin twee richtingen bereden kon worden.Op deze manier werd het werk in vier fasenverdeeld (fig. 3).Het storten van het betonnen dek in mo-ten voorgeschreven. De krimpstroken tus-sen de moten aan het eind van elke fasegestort. Hiermee is de totale krimpverkor-ting van het dek met circa 40% beperkt. Demootlengte van circa 30 mwas praktisch ge-kozen en stemde overeen met de werkwijzehet bouwen van de brug in het verleden.Hierdoor bleven tevens de door het verkeerveroorzaakte trillingen op het jonge betonbeperkt.L 290I.16640I IAdviesGezien de resultaten van de inspecties enonderzoeken heeft de Bouwdienst geadvi-seerd het betonnen rijdek zijn geheel tevervangen en tegelijkertijd de brug compleette conserveren en te renoveren. Dit laatstehield in: het herstel van alle geconstateerdegebreken, het aanbrengen van nieuwe voeg-overgangen, geleiderail, leuningen, slijtla-gen, afwateringssystemen en de renovatievan de onderbouw van de brug.Het gehele werk is voorbereid en uitgevoerdonder de verantwoordelijkheid van de afde-ling Bruggenbouw van de Bouwdienst Rijks-waterstaat in Tilburg.Ontwerp en bestekRandvoorwaardenHet was de wens van de wegbeheerders, degemeenten 's-Hertogenbosch en Hedel, debrug tijdens de renovatie (gedeeltelijk) opente houden voor het verkeer. Dit is, naaststrenge milieu-eisen, het meest belangrijkeuitgangspunt voor de gekozen werkmetho-de geweest. Het dwarsprofiel vanhet nieuwedek moest worden aangepast: de fietspa-den werden breder, zodat ze in twee richtin-gen bereden konden worden en de hoofdrij-baan smaller (fig. 2).Uitgangspunt was dat door de renovatie debelastingen op de oude stalen draagcon-structie zo weinig mogelijk zouden verande-ren. Dit kon echter niet altijd worden gereali-seerd: om debetonnen plaatvan defietspa-den geschikt te maken voor verkeersklasse30, was een verzwaring van 120 naar 160mm nodig. De voorgeschreven betonsterk-teklasse van het nieuwe dek werd B 45.290 LUit controleberekeningen bleek dat het be-tondek, meteen dikte van 200 mm ter plaat-se van de hoofdrijbaan, niet geschikt wasvoor het dragen van de normbelasting vanverkeersklasse 60. In de meest kritischedoorsneden van de aanbruggen voldeed hetslechts aan klasse 17. Het oorspronkelijkedek was ook onvoldoende sterk, omdat inhet ontwerp geen rekening was gehoudenmet het doorbuigen van de dragendestructie eronder.Ernstiger was de situatie bij de 120 mm dik-ke fietspaden, die rekentechnisch uitslui-tend op eigen gewicht waren gewapend. Bo-vendien waren de hoofdrijbaan en de fiets-paden gescheiden door een 15 cm verhoog-de doorsnede van het fietspad en niet dooreen volwaardige voertuigkering. Indien eenzwaar voertuig op het fietspad terecht zoukomen, zou dat vrijwel zeker tot het bezwij-ken van de betonnen plaat leiden.Wel moet worden opgemerkt dat de contro-leberekeningen conform de huidige ont-werpmethoden van debruggenbouwzijn uit-gevoerd. De krachtsverdeling is met behulpvan de lineaire elasticiteitstheorie bere-kend, terwijl bij het gebruikmaken van deplasticiteitsleer (het dek was immers ge-scheurd) de resultaten gunstigerzouden zijngeweest. Dit is waarschijnlijk de verklaringvoor het feit dat er gedurende :bijna zestigjaar van het bestaan van de brug geen cala-miteit heeft plaatsgehad.Tegelijkertijd is de staalconstructie gecon-troleerd. Deze voldeed ruim; de liggers vande hoofdrijbaan aan verkeersklasse 60 envan de fietspaden aan verkeersklasse 30.3915 LInieuwe situatie166004385 L 4385 L 39151 'II Iaanbrug boogbrugVerkeer t?dens uitvoeringIn eerste instantie is met de wegbeheerdersafgesproken dat alleen personenwagens,hulpdiensten, openbaar vervoer en land-bouwverkeer van de brug gebruik zoudenmaken.Om de veiligheid tijdens de uitvoering te ga-randeren is in de ontwerpfase het draagver-mogen van de helft van de bestaande26 CEM ENT1998j7j8310]2295f iets-IFIETSPADverkeers-klosse 30II150I450IHOOFDR I JBAANverkeerskJasse 60III[klasse 30FIETSPADfase 2 (vervolg)fase 1 (vervolg)fase 211???verkeer < 20 tonGOOfase 1stalen RWS-barriers verankerd con ri jdekdmv 4 ankers M24 h.o.h. GOOOankers in rechthoekig patroon von x 15fase 0Om inzicht te in het werkelijke gedragen in de reserves aan draagvermogen vande constructie, is de krachtsverdeling bere-kend voortwee stijfheden van het dek: volle-dige stijfheid conform de Iineaire-elastici-teitstheorie (LE) en gereduceerde stijfheidconform de quasi-lineaire-elasticiteitstheo-rie (QLE).Hetdek van de rijbaan voldeed ruim. De toe-laatbare belastlngsfactor in de maatgeven-de doorsnede bedroeg circa 1,55 bij LEen2,00 bij QLE. Ook in theorie, en niet alleen inpraktijk, bleek dus de belasting door zwaar-dere voertuigen mogelijk te zijn.De situatie ter plaatse van de fietspadenleek echter minder gunstig: de toelaatbarebelastingsfactorvarieerde daartussen 1,05en 2,55.beslissing over de maximaal toe te la-ten gewichten van de voertuigen speeldenook andere aspecten een rol, zoals de slech-te toestand van het dek, veiligheid in hetwerk (smalleriibaan) en de voor het nieuwtebouwen gedeelte nadelige trillingen.Uiteindelijk is er een limiet gesteld en is ervanwege claims uit de omgeving,ook vrachtverkeer tot maximaal 200 kN toe-gelaten.constructie gecontroleerd. De belastingdoor bussen met een gewichtvan 200kN ophet dekvan de hoofdoverspanning is daarbijals maatgevend aangenomen; de afstandentussen de dwarsdragers zijn daar hetgrootst: 10,35 m. Als veranderlijke belastingvan de fietspaden isin afwijking van de voor-schriften niet 4,0 maar 2,0 kN/m2 aange-houden. Gezienhettijdelijke karakter van desituatie en onder de voorwaarde dat tijdensde uitvoeringgeen grote massa voetgangersop de brug zou worden toegelaten, werd ditverantwoord geacht.Definitieve berekeningenDekrachtsverdeling in het dek is berekendmet behulp van het eindig-elementenme-thode computerprogramma Stardyne. Omde invloed van de vervormingen van destaalconstructie te verdisconteren, is dezein zijn geheel ingevoerd. De boogbrug werdvolledig gemodelleerd. Van de aanbruggenis ??n van de twee velden van de constructieaan de zuidkant ingevoerd, waarbij de door-snede boven de pijler als ingeklemd is ge-schematlseerd,Voor het geval het dek niet vrij kan bewegen,is in de situatie van een volledig ontwikkeldscheurenpatroon bij de bepaling van de wa-pening uitgegaan van een verhoging van deFasering in dwarsrichting ter plaatse van aanbruggenstaalspanning bij volledige verhindering vande krimpverkorting. Deze aanname bleek inde uitvoering goed van pas te komen, toenbesloten werd de stalen liggers aan de bo-venkant te metalliseren in plaats van hetaanbrengen van een verflaag met een klei-nere wrijvingsweerstand dan de metalliseer-laag.Maatgevend voor het dek was de controlevan de scheurwijdte. De hoeveelheid bere-kende wapening is fors (fig. 4).CEMENT1998/7/8 27? bruggenbouw6? uitvoeringstechniek ? bekistingen83204385@ Wapening dek boogbrug. Er is ??n brugheltt getekendHet wapenlngspercentagels het grootst inhet dek van de aanbruggen en bedraagt zo-wel in langs- als in dwarsrichting maximaal1% voor de hoofdrijbaan en 1,25% voor hetfietspad (0 16-100).Bijdeboogbrugbedraagthetwapeningsper-eenrage in langsrichting maximaal 0,78%(016-200 met012-200).De maximaal be-nodigde wapening in dwarsrichting is ondergelijk aan die van de aanbruggen en bovenaanzienlijk minder, namelijk 0 12-100, watresulteert in wapenlngspercentages van0,57% en 0,71% voor resp. dehoofdrijbaanen de fietspaden. Dit komtdoordatde bogende rijdekconstructie aan de zijkanten steu-nen, terwijl de hoofdliggers van de aanbrug-gen naar binnen zijngeplaatst (de dwarsdra-gers hebben ultkragtngen).Uit deze resultaten valt te concluderen datde invloed van de vervormingen van destaalconstructie op de wapening van hetdek groot is. Zo is de langswapening in hetdek van de aanbruggen groter dan ter plaat-se van de boogbrug, ondanks een kleinerehart-op-hartafstand van de dwarsdragers(7,25 m bij de aanbruggen en 10,35 m bij deboogbrug). De oorzaak hiervan ligt in hetfeitdat zowel de dwarsdragers als de hoofdlig-gers van de aanbruggen minder stijf zijn danrespectievelijk de dwarsdragers van deboogbrug en de boog zelf.AanbestedingHet werk is conform de openbare Europeseprocedure met voorafgaande selectie aan-besteed. Van de 21 aangemelde bedrijvenen combinaties zijn er na selectie 14 overge-bleven.Door de grote concurrentie is het werk tegeneen zeer scherpe prijs aanbesteed:f 10 995000 (exclusief BTW).Deze aanbie-ding was van de Aannemerscombinatie Co-lijn bv (beton en overige disciplines) en Gel-ders Staalstraal- en Schildersbedrijfbv (con-servering).Dankzij het ondubbelzinnige bestek is hetwerk, ondanks haar moeilijk en ingewikkeldkarakter, zoals dit meestal voor een renova-tie geldt, financieel nagenoeg conform deaanbestedlngssom gerealiseerd. Ondanksde scherpe prijs zijn allewerkzaamheden tij-dig en vakkundig in goede samenwerkinguitgevoerd.? Bekistingswagen; bovenaanzicht staalconstructie met maatvoeringA cUNP 24060 1940 2000 2000I0UNP 240SPINDELS 1000VIJZELS 2500 ITANKWIELEN 3000 I28 CEMENT1998j7j8Doorsneden uit figuur 5 ter plaatse van spindels (A), vijzels (B) en tankwielen (C)BAEE0cc00s:NC347LANGSLIGGERS AANBRUGGENEN HE-550A1330108616301227minimale vrije ruimte 30mm jVIJZEL: 47.5 KNSLAG 120 mmo1227UNP240BEVESnGINGSMIDDELENT-staal: 4 M16 8.8IPE-120jHE120-B: 4 M16 8.8I300 IBekistingVoorde bekisting werd gebruikgemaakt vande stalen langsliggers onder het betonnendek.Voor het bekisten van de aanbruggen ont-wierp de aannemer een over de onderflen-zen van de langsliggers verrijdbare bekistingop tankwielen. De 30 m lange wagens be-stonden uitgekoppelde delen van 12 m, 6 men 12 m, op respectievelijk twee, ??n entwee wielstellen (fig. 5). Door deze 'rolwa-gens' werd het mogelijk om met een minima-le inzet van personeel en materieel de on-derzijde van de dekken te bekisten. De rol-wagens werden door middel van hydrauil-sche vijzels en spindels aangezet op de on-derflenzen en voor het ontkisten weer afge-laten (fig. 6).UitvoeringsaspectenSloopwerkVoor aanvang van het sloopwerk werd hetbestaande betonnen dek in lengterichtingdoorgezaagd. Het te slopen dek werkte hier-door niet meer samen methet nog door hetverkeer in naastgelegen deel.Het sloopwerk werd uitgevoerd methydrauli-sche kranen met sloophamers, aangepastaan de te slopen afmetingen.Ter plaatse van de aanbruggen (uiterwaar-den)werd hetslooppuin opgevangen op sta-len rijplaten binnen een afgezet gebied.Ter plaatse van de hoofdoverspanningvier) is tussen de stalen langsliggers eenhouten opvangvloer gemaakt.Het betonpuin werd in containers afgevoerdvoor recycling.1 0o:r:5001820300035003500200020003500600012000CEMENT1998j7j8 29sen mengsels. Er is een programma van ei-sen opgesteld meteen daarbij behorende rt-sleeanalyse. De uitgevoerde proeven zijn ge-volgd met demethodevan gewogen rijpheid.Naar aanleiding van deze proeven is geko-zen voor een tweetal mengsels: voortemperaturen boven 10?C (mengsel C)en??n voor temperaturen lager dan 10?C(mengsel D).De samenstelling en bijbehorende sterkte-ontwikkeling van deze mengsels zijn weer-gegeven in tabellen 1 en Tervergelijkingkan worden vermeld dat het mengsel vol-gens het bestek na 69 uur een druksterktebereikte van slechts 18,2 Njmm2?Het dwarsprofiel van het dek is een niet-ho-mogenedoorsnede (verzwaringen tot 550mm), zodat door bindingswarmtetuurverschiJlen (en dus ook spanningen) indeconstructie zullen optreden. Om onge-wenste temperatuursprongen te voorkomenis het vers gestorte beton afgedekt met folieen isolatiedekens.De verharding is gevolgd met rijpheidscom-puters. De gemeten temperatuurverschillenin het verhardende beton zijn niet groter ge-weest dan3 ?C. De hoogst gemeten tempe-ratuur in het jonge beton bedroeg 30?C.De isolatiedekens zijn pas weggenomen alshet verschil van de betontemperatuur tenopzichte van de buitentemperatuur kleinerwas dan 5Tijdens het storten van de betonspecie wasde brug niet afgesloten voor verkeer. Dekwetsbare periode was de binding van despecie. Om deze tijd zo kort mogelijk te hou-den zijn in het mengsel plastificeerdersfoto: Henk van VeenDoor de geringe constructiehoogte van hetdek en het hoge waperungspercentage washet noodzakelijk grind met een nominalekorrel van 16 mm toete passen om een goedverdichtbare specie te verkrijgen.Betonmortel en krimparme mortelIn het bestek was een standaard mengselmet toepassingen van hoogovencementvoorgeschreven. In het kader van het toela-ten van vrachtverkeer op de brug en vanwe-ge de gewijzigde uitvoeringsperiode (winter-omstandigheden ) is gezocht naar voor dezesituatie geschikte mengsels.Vooraanvang van de werkzaamheden op debouwplaats door de aannemer in nauwoverleg met de directie en de leverende be-toncentrale Caron uit Oosterhouteen aantalproeven uitgevoerd op mogelijke toe te pas-? uitvoeringstechniekWapeningWaar mogelijk is gekozen voorprefabricagevan de wapening en inhijsen vanaf de uiter-waarden. Door gebruik te maken van tweestel rolwagens was tijdens de uitvoering vande fasen continu vlechten mogelijk door be-kistenjvlechtenjstortenjontkisten in eencontinu proces door te zetten.Om het aantal handelingen aan de onderzij-de van de brug zoveelmogelijk te beperken,werd voor de rivieroverspanninggekozenvoor lichtgewicht (12 kg) stalenjukken, voor-zien van spindels, die werden afgezet op deonderflenzen van de langsliggers.Dit systeem beperkte het zware handmatigewerk vanaf hulpsteigers onderde brug inver-gelijking met traditioneel ontkisten van bad-dingen.Bekisting voor het fietspad? bruggenbouw? Overgangswapeningtussen fietspad en rijdek foto: Henk van Veen Wapening ter plaatse van krimpstrook30Tabel 1Mengsel G: 90 kg GEMI 52,5 + 270 kg GEM /II/A 42,5; G-waarde 1,25Tabel 2Mengsel D: tsokg GEM I 52,5 + sso kg GEM I/I/A 42,5; G-waarde 1,25Tabel 3Mengselsamenstelling voor krimpstroken en resultaten bij beproevingAfdekken van een gedeelte van het betonnen dek met een zeilgepast. Ophet werk werd een superplastifi-ceerder toegevoegd om de specie te kun-nen verpompen en verdichten, waardoor dewater-cementfactor laag kon blijven, nood-zakelijk om de plastische krimp zo geringmogelijk te houden.KrimpstrokenVoorde krimpstroken was het van groot be-lang dat de krimp en de warmteontwikkelingzo gering mogelijk waren. Hiertoe werd eenapart mengsel samengesteld. Tijdens hetstorten van de krimpstroken is de brug 48uur uit het verkeer genomen.Na het afwerken van deze stroken werdendeze ook afgedekt met plastic folie en isola-tiedekens.Ook dit mengsel is uitvoerig getest en be-proefd. Hierbij bleek dat het toevoegen vankunststofvezels een positieve bijdragelever-de aan het opnemen van de spanningendoor plastische krimp.Uit driebeproefde mengsels is het intabel 3weergegevenmengsel het best verwerkbaargebleken.Ook de krimpstroken vertoonden na verhar-dingletterlijk geen krimp.Geziende resultaten kanworden gesteld datmet een goede mengselsamenstelling. toe-voeging van de juiste hulpstoffen en eengoede begeleiding van het uitvoeringspro-ces, krimparme mortels met hoge aan-vangssterktengerealiseerd konden worden.foto's: Bob de Ruiter; BetonPrisma31? bruggenbouw?@ Het dek wordt machinaal gevlinderdHet verkeer wordt omgeleid over het reeds verharde dek32