themaTandconstructie versterkt1200940themaKunstwerk in knooppunt Muiderberg aangepaktTandconstructieversterktBij knooppunt Muiderberg, één van Nederlands druksteverkeersknooppunten, sluit de A6, richting Flevoland,aan op de A1. Bij herberekening bleek een van deviaducten in dit knooppunt, kunstwerk 500, niet tevoldoen. Zo voldeed de druklaag in het inhangdek nietaan de vermoeiingseisen en ook de eindvelden volde-den niet. Bovendien was de dwarskrachtcapaciteit vande tandconstructie van het inhangdek onvoldoende.Besloten is bij de verbreding van het viaduct ook dezetandconstructie aan te pakken.12009 411 Aangebrachte versterking onderzijde2 Aanzicht KW 500Het viaduct over de A1 (kunstwerk 500) heeft een totale lengtevan circa 115 m (gemeten in de rijrichting) en kruist de A1onder een hoek van circa 52 gon (47°). De totale lengte isverdeeld over twee eindoverspanningen van circa 30 m en eenmiddenoverspanning van circa 55 m.De middenoverspanning (het inhangdek) bestaat uit circa 34meter lange prefab ZIP- en TRA-liggers met druklaag die doormiddel van een tandconstructie zijn opgelegd op circa 10 mlange overstekken van de eindvelden. De eindvelden zijn in hetwerk gestorte, voorgespannen platen, waarin sparingsbuizenzijn opgenomen om het gewicht te reduceren.ProbleemstellingBij geplande werkzaamheden aan bestaande kunstwerken beoor-deelt Rijkswaterstaat standaard of er op korte termijn onderhoudaan het kunstwerk is te verwachten. Dit in aanvulling op regelma-tige inspecties die worden uitgevoerd. Bij deze beoordeling wordttevens een herberekening uitgevoerd, waarin wordt bepaald ofhet kunstwerk voldoet aan de huidige normen en richtlijnen.In het kader van het project `A1-A6, verbreden 4 kunstwerken,inclusief het versterken van de Hollandse brug' is ook kunstwerk500 herberekend. Hierbij werd het volgende geconcludeerd:1 het inhangdek voldoet op bezwijkveiligheid en duurzaam-heid, maar de druklaag voldoet niet op vermoeiing;2 de eindvelden voldoen op een aantal posities niet aan dehuidige normen, qua bezwijkveiligheid (waaronder ookdwarskracht), duurzaamheid en vermoeiing.3 er is onvoldoende ophangwapening in de tandconstructievan de eindvelden aanwezig.1ing. Ralf van Leeuwen PMSEStrukton Engineeringing. Maurice Ellenbroek ening. Jeroen KleinhoutTensa B.V.2Tandconstructie versterkt1200942thematie moest zijn die dóór het bestaande dek moest worden aange-bracht. Dit in verband met de geringe toelaatbare constructie-hoogte aan de bovenzijde van het dek, de minimaal vereistedoorrijhoogte onder het viaduct en het ontwerpuitgangspuntdat een deel van de belasting uit het inhangdek via de verster-kingsconstructie rechtstreeks achter de tandoplegging moetworden afgedragen.Dit laatste is de basis geweest voor de uiteindelijke vorm vanhet ontwerp en komt voort uit de beschouwing van het krach-tenspel binnen het bestaande viaduct.De versterkingsconstructie bestaat uit verticale en diagonalevoorspanstaven dóór het dek, waarbij er sprake is van in totaal22 afzonderlijke ankerstoelen die zijn gepositioneerd op basisvan de beschikbare ruimte in het bestaande dek (tussen deaanwezige voorspankabels). Gezamenlijk dragen deze een deelvan de belasting uit het inhangdek rechtstreeks af naar eensnede achter de tandoplegging.Er is ook een variant bekeken met onderslagbalken van staalin combinatie met beton, die over de gehele breedte van hetviaduct, onder de tandconstructies zouden worden aange-Tevens bleek de tandconstructie van de eindvelden naar dehuidige inzichten niet te voldoen op dwarskracht.Op basis van deze conclusies is besloten om de versterking vankunstwerk 500 mee te nemen bij de verbreding van het viaduct.Als versterkingsmethode ten aanzien van de eerste twee puntenis gekozen voor het overlagen van het bestaande dek. Hierbijwordt de asfaltverharding verwijderd en hier komt een gewa-pende betonnen overlaging voor in de plaats. Deze oplossing isvergelijkbaar met de oplossing die is toegepast op de Hollandsebrug, beschreven in Cement 2008/5.Dit artikel gaat verder in op de versterking van de tandcon-structie. Dit probleem is overigens niet uniek, getuige ook deaandacht voor nok/-tandconstructies in Cement.Methode van versterkenIn april 2007 is gestart met het ontwerp van de tandversterkingvan het viaduct. Tijdens het ontwerpproces is een aantal varian-ten bekeken. Al snel bleek dat de tandversterking een construc-354Tandconstructie versterkt 12009 433 Detail bestaande tandconstructie4 3D-tekening randversterking5 Scan voorspankabels in bestaande viaduct6 3D-tekening enkel anker7 3D-tekening dubbel ankerde ligging van de kabels en de mogelijke gevolgen in geval vanhet aanboren van de voorspankabels, was het niet verantwoordom op basis hiervan het ontwerp en de uitvoering verder ingang te zetten. Om die reden is besloten de voorspanning inhet bestaande dek te detecteren, waarvoor een extern bedrijfwerd ingeschakeld.De voorspankabels en de wapening zijn met drie verschillendemethoden gedetecteerd:­ Georadar;­ HF-IR-thermografie;­ Ferroscan.Door de resultaten van deze drie metingen te interpreteren enonderling te vergelijken is de positie van de voorspankabels enwapening nauwkeurig in kaart gebracht. Afhankelijk van dekwaliteit van de meetdata, kon de ligging van de voorspanka-bels met een nauwkeurigheid variërend van +/-35 tot+/-50 mm worden aangegeven (fig. 5).Ook na het in acht nemen van veiligheidsmarges en vereisteuitvoeringstoleranties bleek het mogelijk de extra staven tussende bestaande voorspankabels aan te brengen.Uiteraard betekende dit dat de overeengekomen uitvoeringsto-leranties nauwlettend moesten worden bewaakt.De resultaten van de scan van de ligging van de voorspanka-bels, zijn gehanteerd als randvoorwaarden voor het detailont-werp van de versterking.Ontwerp versterking tandconstructieOp basis van de resultaten van de scan zijn de definitievevorm en locatie van de ankers uitgewerkt. Ten behoeve vande tandversterking zijn drie constructietypen aangebracht,namelijk een enkel anker, een dubbel anker en een randver-sterking (fig. 4, 6 en 7).De enkele ankers, totaal 18 stuks, zijn in het midden van hetdek geplaatst en bestaan uit een constructie van een stalenbovenplaat, twee verticale voorspanstaven, één diagonale voor-spanstaaf (hoek van 40 graden) en een stalen onderplaat, dietegen de onderzijde van het dek is geplaatst. Bij het ontwerp enpositionering van de bovenplaat moest er rekening meeworden gehouden dat de bovenplaat binnen de eerdergenoemde overlaging zou passen. Het bleek hierbij noodzake-lijk de bovenplaat verdiept aan te brengen.De voorspanstaven bestaan uit Dywidag staven Ø 36 mm, FeP1230, smooth bar. De onderplaat is zodanig vormgegeven datbracht. Dit bleek echter problemen te geven voor het eigengewicht van de constructie en ook met betrekking tot deuitvoering bestond een aantal praktische bezwaren. Daar-naast konden de horizontale componenten van de reactie-kracht, die ontstaan ten gevolge van de diagonale voorspan-staven, bij deze oplossing niet goed worden afgedragen.Belangrijk voordeel van de losse ankerstoelen is dat deconstructie uit kleinere onderdelen bestaat, wat de montagevereenvoudigt. Bovendien kon de montage eenvoudiger inverschillende fasen worden uitgevoerd.Het kritieke onderdeel voor het ontwerp van de tandversterkingwas echter niet de versterkingsconstructie op zichzelf, maar hetfeit dat de nieuw aan te brengen versterking moest wordenaangebracht in een bestaand voorgespannen dek. Het boren vangaten in een brugdek waarin veel voorspankabels aanwezig zijn,heeft in de regel niet de voorkeur. Voor het versterken van dezetandconstructie bleek er echter geen andere praktische oplossing.Wat deze afweging en het ontwerp nog complexer maakte, washet feit dat de bouwcombinatie tijdens haar werkzaamhedenten behoeve van de verbreding van het viaduct al had geconsta-teerd dat de informatie die was weergegeven op de beschikbare,oorspronkelijke tekeningen van het bestaande viaduct, afwijktvan datgene dat in de praktijk werd aangetroffen.Omdat de exacte ligging van de voorspankanalen essentieel wasvoor het ontwerp en de uitvoering, is besloten een uitgebreidonderzoek uit te voeren naar de bestaande constructie.Onderzoek bestaande constructieEen belangrijke voorwaarde voor de haalbaarheid van genoemdevariant was dat de gaten voor de diagonale en verticale stavenveilig tussen de bestaande voorspankabels door konden wordengeboord.De oorspronkelijke ontwerptekeningen waren beschikbaar, dusop basis daarvan is een eerste inventarisatie gemaakt van deligging van de voorspanning en de beschikbare ruimte voor hetaanbrengen van de extra staven. Gezien de beperkte ruimte omstaven aan te brengen, de eerder geconstateerde afwijkingen in6 71200944themadoorsnede / aanzicht Aschaal 1:20doorsnede / aanzicht Bschaal 1:20min. 45min. 50898 Doorsnede versterking tandconstructie9 Aangebrachte versterking bovenzijde(v??r aanbrengen overlaging)tuele maatvoeringsfouten tot een minimum werd beperkt.Vervolgens zijn de gaten met een diameter van 50 mm door hetdek geboord, waarbij de afwijking niet meer mocht bedragendan 15 mm. Er is geboord met diamantboren op een statief/geleideconstructie.Nadat de gaten in het dek waren geboord, zijn de ankerstoelenen voorspanstaven gemonteerd. Deze werden aansluitendgespannen en geïnjecteerd.Het boren van de gaten en het aanbrengen en spannen van devoorspanstaven werd uitgevoerd vanaf de bovenzijde van hetdek. Het aanbrengen van de stalen onderplaten werd uitge-voerd vanaf de onderzijde. In verband met de bereikbaarheidwas het noodzakelijk deze werkzaamheden vanuit een hoog-werker uit te voeren.De voorspanstaven zijn geconserveerd door het injecteren vande gaten met injectiemortel.De boven- en onderstoel van het anker zijn beide thermischverzinkt. De bovenstoel is ingestort in de overlaging. De onder-stoel blijft in het zicht onder het viaduct en omdat deze ther-misch verzinkt is, behoeft deze geen verdere conservering.Inmiddels zijn de tandversterking en de overlaging succesvolafgerond en voldoet het kunstwerk weer aan de huidigenormen en richtlijnen. Fde minimale doorrijhoogte onder het viaduct voldoet aan deeisen en dat er een mogelijkheid was om de constructie testellen. Tevens kan bij dit ontwerp de horizontale reactiekracht,die ontstaat door het aanspannen van de diagonale staaf,worden opgevangen.Omdat de zwaarste belastingen aan de randen van het viaductoptreden is er op deze locaties (4 stuks) gekozen voor eenzwaardere variant van het anker, namelijk een dubbel anker incombinatie met een randversterking. Het dubbele anker functi-oneert volgens hetzelfde principe als het enkele anker, echterbevat dit anker twee diagonale en drie verticale voorspansta-ven, waardoor het een hogere belasting kan afdragen.Aan de buitenzijde van het viaduct is op 4 locaties een randver-sterking aangebracht. Deze randversterking maakt tevens deeluit van de constructie om de hogere belastingen aan de buiten-zijde van het viaduct op te vangen. De randversterking bestaatuit een stalen plaatconstructie die om de tandconstructie isgeklemd zodat deze fungeert als een trekband.Uitvoering versterking tandconstructieKnooppunt Muiderberg staat bekend als één van Nederlandsdrukste verkeersknooppunten. Om die reden moest tijdens deuitvoering van de tandversterking zo min mogelijk overlastvoor het verkeer worden veroorzaakt. Om tijdens de uitvoeringhet viaduct beschikbaar te houden voor een deel van hetverkeer is de versterking van het viaduct uitgevoerd in tweefasen. De eerste fase van het aanbrengen van de tandverster-king vond plaats in de weken 27 tot en met 29 en de tweedefase in de weken 33 tot en met 35. In verband met de beno-digde verkeersmaatregelen was het noodzakelijk de werkzaam-heden grotendeels `s nachts uit te voeren.In eerste instantie is de asfaltverharding van het dek gefreesden vervolgens is ter plaatse van de locaties van de aan tebrengen bovenplaten een verdiept vak gesloopt (dit in verbandmet de beperkte dikte van de overlaging waarin de bovenplatenweggewerkt zijn). Na het slopen van deze vakken zijn de exactelocaties van de ankers bepaald door twee meetploegen. Deze`dubbele' maatvoering is gedaan omdat een juiste maatvoeringbinnen dit project essentieel was en hierdoor de kans op even-I ROJECTGEGEVENSopdrachtgever Rijkswaterstaatontwerp Alliantie A1/A6 (Rijkswaterstaat, BouwcombinatieStrukton-Reef) en Tensa B.V.hoofdaannemer Bouwcombinatie Strukton-Reefonderaannemer versterking tandconstructie Tensa B.V.detectie voorspankabels Irscat ag, Zwitserland