Tuiconstructie halveert overspanning1201060TuiconstructiehalveertDe Muiderbrug is een 300 m lange stalen brug die de A1sinds 1970 over het Amsterdam-Rijnkanaal voert. Inverband met de aanleg van spitsstroken is de brugonlangs versterkt, verbreed en verhoogd. In navolging ophet artikel in Cement 2008/5 wordt dit project, dat recentde Betonprijs won, nu in drie delen nader onder de loepgenomen. In het eerste artikel een inleiding en eentoelichting op het opvijzelen. Het tweede artikel gaat inop de pylonen, het derde artikel op de drukbalken enopvangligger.Muiderbrug versterkt, verbreed, verhoogd (1)Tuiconstructie halveert overspanning 12010 611overspanning1 Mede dankzij de tuiconstruc-tie was verbreding van deMuiderbrug mogelijkTuiconstructie halveert overspanning62 12010? cre?ren van een bijkomend steunpunt in de hoofdoverspan-ning door middel van een tuiconstructie;? omvormen van de brug in een hangbrug.Aan de hand van de criteria effectiviteit, kostprijs en beschikbareruimte onder het brugdek, bleek al snel dat een combinatie vanopvijzelen ter plaatse van de pijlers met een bijkomend steun-punt de beste keuze was. Dit bijkomend steunpunt moestworden gerealiseerd met een tuiconstructie. Een bijkomendvoordeel van deze oplossing was het feit dat alles kon wordenaangebracht terwijl het verkeer op de brug doorgang kon vinden.Voor een van de belangrijkste verkeersaders van het Nederlandsesnelwegennetwerk was dit voordeel van primair belang.Vervolgens werd nog een afweging gemaakt tussen het aantalpylonen en de plaatsing ervan:? vier pylonen; aan beide zijden kanaal en beide zijden brug;? twee pylonen; aan beide zijden kanaal, aan dezelfde zijde vande brug;? twee pylonen, puntsymmetrisch geplaatst ten opzichte van debrug zijn (beide zijden kanaal en verschillende zijden brug).Uiteindelijk werd voor het laatste voorstel gekozen vanwege deparallellogramvorm van de brug. Zodoende kon de brugworden gedragen door twee tuisystemen met identieke (korte)overspanningen tot het midden van de brug.Versterking met de tuiconstructiesMet de tuiconstructies wordt een bijkomend verend midden-steunpunt in de hoofdoverspanning gerealiseerd (fig. 3). Ditsteunpunt bestaat uit een opvangligger die de drie hoofdliggers,haaks op de langsas, verbindt. De uiteinden van de opvanglig-ger (uitkragingen) steken buiten het brugdek en vormen deoptilpunten voor de twee tuiconstructies. Elke tuiconstructiebestaat uit een betonnen pyloon, een stalen drukbalk, drievoortuien, drie achtertuien en een trekverankering. De scheef-staande pyloon (in twee richtingen) kruist de drukbalk. Dezebalk is met een dook in de pyloon opgelegd en wordt er metvoorspanstaven tegenaan gedrukt. De trekverankering bestaatuit een massieve betonnen kegel die met trekpalen in de onder-grond is verankerd. Onder de kegel is een kelder gemaakt omde verankeringen van de trekkabels te kunnen installeren.Het orthotrope brugdek van de Muiderbrug bestaat uit longitu-dinale trogliggers en transversale dwarsdragers haaks op delengterichting. Deze dwarsdragers worden gedragen door driehoofdbalken. De hoofdbalken zijn uitgevoerd als stalen koker-liggers. De brug kruist het Amsterdam-Rijnkanaal onder eenhoek van 60? en heeft een `scheve' be?indiging en daardoor ookscheve opleglijnen. Deze opleglijnen liggen wel evenwijdig aanhet Amsterdam-Rijnkanaal.Versterking van de brug was noodzakelijk door het aanbrengenvan extra spitsstroken. Bovendien werden in de orthotroperijvloer op verschillende plaatsen beschadigingen waargenomenals gevolg van vermoeiing. Omdat het verkeer ?n de aslasten inde toekomst alleen maar toenemen was een maatregel nodig omde vermoeiingsbestendigheid van de rijvloer te verhogen. DoorRWS werd in samenwerking met marktpartijen een maatregelontwikkeld waarin de aanwezige bitumineuze deklaag werdvervangen door een laag van staalvezelversterkt hogesterktebe-ton. De laag HSB heeft een sterk reducerende werking op delokale spanningswisselingen in de orthotrope rijvloer. Om detoename van de permanente belastingen (eigengewicht hoges-terktebeton) en mobiele belastingen (verbreding + toenameaslasten) te kunnen opnemen moest de brug echter eerst statischworden versterkt. De overlaging heeft later dit jaar plaats.Verschillende oplossingenIn het voortraject, nog v??rdat het project op de markt kwam,voerde de toenmalige Bouwdienst Rijkswaterstaat (nu DienstInfrastructuur) een alternatievenstudie uit die resulteerde invijf mogelijkheden:? opvoeren van de stijfheid van de hoofdliggers of toevoegenextra hoofdliggers;? reductie van het veldmoment door toepassing van externevoorspanning;? wijzigen van de buigende momenten door opvijzelen dek terplaatse van de pijlers;ing. Hans Mortier PMSECFEir. Cor Kuilboer en ir. Frank van DoorenRijkswaterstaat / Dienst Infrastructuuring. Anton PluGemeentewerken Rotterdamir. Hans Dorsman en ir. Wouter SmitRoyal Haskoningir. Marijn LaethemGreisch2Tuiconstructie halveert overspanning 12010 63pijlerslandhoofdvaste opleggingvrije oplegging (in langs- en dwarsrichting)eenzijdig beweegbare oplegging (langsrichting vrij, dwarsrichting vast)gevijzelde hoogtepijlerslandhoofd342 Met de tuiconstructies wordt een bijko-mend verend middensteunpunt in dehoofdoverspanning gevormd3 De bestaande brug rust op 18 oplegblok-ken. Per oplegging staat de vijzelhoogteaangegeven4 Tussen de jukken en de betonoppervlakkenwerden teflon glijplaten aangebrachtalle transversale bewegingen onmogelijk maakten door af testeunen tegen de pijler en/of de naburige oplegconsole.Omdat deze jukken steeds operationeel moesten blijven gedu-rende het vijzelproces, werden tussen de jukken en de beton-oppervlakken teflon glijplaten aangebracht (foto 5).Omdat enerzijds de oplegblokken op het landhoofd een rotatiein dwarsrichting toelieten, en anderzijds de oplegblokken op depijler een rotatie in langsrichting toelieten, moesten de vijzelsdeze bewegingen ook garanderen. Hiertoe werden de vijzels,die aan beide zijden van een landhoofdoplegblok warengeplaatst, hydraulisch gekoppeld. De groep vijzels die ondereen console ter plaatse van een pijleroplegblok geplaatst waren,moesten eveneens hydraulisch met elkaar gekoppeld zijn.Vijzelproces landhoofdenHet vijzelproces werd opgedeeld in drie fases: een per land-hoofd en een voor de twee oevers samen. Voor het vijzelenter plaatse van de landhoofden werd slechts over een hoogtevan maximaal 10 mm gevijzeld, omdat men tegen debestaande trekverankering in moest vijzelen. Elke gevijzeldemillimeter resulteerde immers in een toename van de trek-kracht in deze verankeringskabels. De combinatie van dezetoename met de effecten van temperatuur en verkeer, zou bijeen grotere vijzelhoogte dan 10 mm tot onaanvaardbarekrachten leiden. Deze minieme vijzelhoogte maakte hetVijzelen bestaande brug en vervangingoplegblokkenOnderdeel van het versterken van de Muiderbrug is het opvij-zelen van de brug op de steunpunten langs het kanaal. Ditopvijzelen was nodig om een grotere doorvaarthoogte mogelijkte maken. In het midden moest de brug in totaal circa 450 mmworden opgetild. Dankzij vijzelwerkzaamheden bleven demomenten in de bestaande brugliggers aanvaardbaar.Het moment waarop het vijzelen moest plaatsvinden hieldverband met het aanbrengen van de opvangligger.De opvangligger bestaat uit een stalen kokerligger die tussen dehoofdliggers is aangebracht. Deze opvangligger heeft dezelfdehoogte als de bestaande hoofdliggers. Door het aanbrengen vande twee tussendelen van de opvangligger, nam het eigengewichtvan het brugdek dermate toe dat de onderkant van het brugdeknet raakte aan het profiel van vrije ruimte ten behoeve van deonderdoorgaande scheepvaart. Daarom werd gesteld dat debeide uitkragingen van de opvangligger pas mochten wordenaangebracht nadat het brugdek was opgevijzeld.OpleggingenDe bestaande brug rust op 18 oplegblokken van het typerubber potopleggingen met PTFE-glijvoorzieningen (fig. 4). Bijde landhoofden is dit telkens ??n oplegblok per hoofdligger, terplaatse van de kruising met de einddwarsdrager. Aan beidezijden van elk oplegblok van het landhoofd bevindt zich eentrekverankeringskabel die de brugligger tegen het oplegblokaanspant.Op de tussensteunpunten zijn de hoofdliggers telkens mettwee oplegblokken opgelegd op de pijlerwanden. Het brugdekwordt op zijn plaats gehouden door ??n vaste oplegging onderde middelste hoofdligger op de westelijke oever en ??n eenzij-dig beweegbare oplegging op de oostoever. De overige opleg-gingen zijn alzijdig vrij beweegbaar. De oplegblokkenvertoonden veel slijtage en hadden onvoldoende draagcapaci-teit voor de nieuwe situatie. Ze moesten daarom wordenvervangen. Daartoe moest de brug worden opgevijzeld.Tijdens dit vijzelen moesten de heersende randvoorwaardenvan de rotatievrijheid van het brugdek worden gerespecteerd.Dit hield in dat alzijdig vaste, eenzijdig vaste en alzijdig vrijeoplegpunten ook tijdens het vijzelen hetzelfde gedragmoesten vertonen. Daarom werden onder de middelstehoofdligger tijdelijk stalen jukken aangebracht die aan dewestelijke pijler alle bewegingen en aan de oostelijke pijler120106455 Oude situatie bij de Muiderbrug6 Er werd een systeem ontworpen metopgelaste nokken en een wegneemba-re klemplaat met voorspanboutenvolgden uit de krachtswerking in de brugliggers in de fase nahet spannen van de tuiconstructies. De vijzelhoogtes van delaterale hoofdliggers waren ook puntsymmetrisch ten opzichtevan het zwaartepunt van het brugdek, zodat het brugdektijdens het vijzelen geen torsie zou ondergaan.Het vijzelproces moest voor beide pijlers simultaan verlopen.Bovendien werd ge?ist dat het verschil in gevijzelde hoogtetussen twee naburige hoofdliggers op eenzelfde oever over deeerste 70 mm van het vijzelproces maximaal 5 mm bedroeg.Ook na de eerste 70 mm, tot aan de eindvijzelhoogte, was eengelijkmatige toename noodzakelijk. Daarom werd besloten ditvijzelproces volledig vervormingsgestuurd uit te voeren doormiddel van het LAO-systeem van Freyssinet. Hierbij werdenalle vijzels door een computersysteem aangestuurd. De toevoervan olie in de verschillende vijzels werd volledig bepaald opbasis van continue meting van alle op dat ogenblik gereali-seerde vijzelslagen.De consoles naast de hoofdliggers, waaronder zich de opleg-blokken bevonden, waren voorzien van verstevigingsplatenwaartegen de vijzels konden worden aangebracht. Controle vande sterkte van de consoles gaf aan dat deze vijzelplaten destijdsenkel aangewend waren om het eigengewicht van de brug teondersteunen tijdens montage van de brug. Er moesten dusverstevigingen aan de consoles worden aangebracht, omdat hetvijzelen nu zou plaatsvinden met al het verkeer op het brugdek.Door de korte lengte van de consoles ten opzichte van deaanbrengen van de nieuwe oplegblokken nagenoeg onmoge-lijk. De nieuwe oplegblokken waren immers aan de onder-zijde voorzien van doken die over circa 150 mm in de beton-sokkels moesten worden ingestort. Het slopen van debestaande sokkels tussen de aanwezige vijzels en het inborenen verlijmen van de nieuwe sokkelwapening onder de brug-liggers was niet uitvoerbaar.Daarom werd nagegaan of de bestaande stelplaten, die in debetonnen landhoofden waren ingestort, onder de opleggingenkonden worden behouden. Hiertoe moesten de bestaande stel-platen voldoende groot zijn om de nieuwe oplegblokken tekunnen plaatsen. Bovendien moesten de stalen ribben onderdeze stelplaten in staat te zijn de horizontale krachten uit deopleggingen over te dragen. Vanwege vervangbaarheidmochten de nieuwe potopleggingen niet worden vastgelast aande bestaande stelplaten. Daarom werd een systeem ontworpenmet opgelaste nokken en een wegneembare klemplaat metvoorspanbouten (foto 6a/fig. 6b).Vijzelproces pijlersDeze oplossing gaf bij de landhoofden een dusdanig goedresultaat, dat dit systeem ook werd gehanteerd voor de alzijdigvrije opleggingen ter plaatse van de pijlers. De brug moest terplaatse van de pijlers worden opgevijzeld over een hoogte vanminimaal 150 mm tot maximaal 182 mm. De middelste hoofd-ligger moest hier 165 mm worden opgevijzeld. Deze hoogtes7 In de consoles moesten verster-kingen worden aangebrachtom de lokale krachten correctin te leidenTuiconstructie halveert overspanning 12010 6567onderzocht. Hierbij werd het `ageing effect' van betonsterktebevestigd. Met het toepassen van de theorie?n van Fritz Leon-hardts `Vorlesungen ?ber Massivbau' kon worden aangetoonddat de bestaande betonpijlers zonder bijkomende verstevigingende krachtswerking uit het vijzelproces konden opnemen. hoogte, moest de berekening van de staalspanningen boven-dien nog volgens de methode van de gedrongen liggers geschie-den (deep beam effect).Op basis van de berekende horizontale en verticale krachten indeze consoles moesten verstevigingsplaten aan onder- enbovenflenzen worden aangebracht. Hierbij moest rekeningworden gehouden met zowel de aanwezige opleggingen bijaanvang van de vijzelwerken, als de aan te brengen nieuweopleggingen, terwijl de brug op vijzels stond. Ook moestenverstijvers in de consoles worden aangebracht om de lokalekrachten correct in te leiden in de consoles (foto 7).Omdat de vijzels op de uiteinden van de betonnen pijlers werdenaangebracht, moesten ook deze pijlers worden gecontroleerd.Hierbij werd nagegaan of met de aanwezige wapening de moge-lijke primaire, secundaire en hoeksplijtkrachten konden wordenopgenomen. Hiertoe werd de werkelijk aanwezige betonsterkte ProjECtgEgEvEnSopdrachtgever Rijkswatersaatdirectievoering RWS Bouwdienst (tegenwoordig Dienst Infrastructuur)architectonisch ontwerp Benthem Crouwel architectenreferentieontwerp Rijkswaterstaat Bouwdienst, IngenieursbureauGemeentewerken Rotterdamuitvoering Aannemerscombinatie CFE/Victor Buyckuitvoeringsontwerp Royal Haskoning en Greischvijzelen/tuien Freyssinetmontage Ale Heavylift