C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2003 546DeNijenburgerbrug(foto1)isquavorm en materiaalgebruik eenaparte constructie. De doorsnedevan de brug lijkt op een trogbrug,maar wijkt hiervan af door deronde vorm aan de onderzijde vanhet dek (fig. 2). Het materiaalge-bruik onderscheidt zich van gang-bare brugconstructies door hettoepassen van een roesvaststalenschaalbeplating aan de onderzijdeen aan de zijkanten van het dek.De beplating aan de onderzijdeheeft naast een esthetische func-tie, ook een constructieve functieals externe wapening.Het viaduct bestaat uit vier sta-tisch onbepaalde velden met over-spanningen vari?rend van 19,4 mtot 26,6 m. De breedte van hetbrugdek is relatief klein doordatzich slechts twee rijstroken op debrug bevinden. De breedte van derijstroken is 2,55 m en de tota-le breedte van het dek, inclusiefde betonnen randen, is 7,77 m.Deondersteuningsconstructiebe-staat uit twee betonnen landhoof-den en drie stalen tussensteun-punten, elk opgebouwd uit vierslanke, stalen buiskolommen.De schaalbeplating is vervaardigduit duplex roestvast staal en heefteen dikte van 4 mm. Duplex roest-vast staal heeft een goede weer-stand tegen zowel putcorrosie alsspanningscorrosie. Daarnaast be-zit het een relatief hoge rekgrensen is goed lasbaar [1]. Deze soort isgeschikt voor toepassingen waarweinig onderhoud gewenst is enwaar het staal wordt blootgesteldaan wisselende weersomstandig-heden.S a m e n w e r k i n g t u s s e ns t a a l e n b e t o nIn het ontwerpproces is beslotende stalen schaalbeplating mee telaten werken als constructiefonderdeel van het dek. Voor dezesamenwerking is het noodzake-lijk een schuifverbinding te reali-seren tussen het staal en hetbeton. Gekozen is voor stiftdeu-vels van hetzelfde materiaal als deroestvaststalen schaalbeplating,die door middel van stiftlassen opde schaalbeplating zijn bevestigd(foto 3). In NEN 6788 [2] wordeneisen gesteld aan de afmetingenen de plaatsing van de deuvels(fig. 4). Voor een goede veranke-ring ervan moet de deuvelkopboven de wapening uitsteken.De eisen leiden in dit geval totdeuvels met een diameter van 6mm en een lengte van 75 mm.De Nijenburgerbrug te AlkmaarBetonnen viaduct in eenroestvaststalen schilir. S. van der Vossen, Adviesbureau ir. J.G. Hageman bv, RijswijkDe Nijenburgerbrug te Alkmaar is begin dit jaar in gebruik genomen. InCement 2003, nr. 1 is al aandacht besteed aan deze unieke staal-betoncon-structie, met name aan het ontwerpproces. In aanvulling hierop wordt in ditartikel ingegaan op verschillende aspecten die bij de berekening een rol heb-ben gespeeld. De nadruk wordt gelegd op de materiaaleigenschappen van hetroestvast staal en de samenwerking tussen het staal en het beton.510077701 | Nijenburgerbrugfoto: G.W.J. van Drie,Adviesbureau Hageman2 | Dwarsdoorsnede van debrugC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 2003 5 47Om in zones waar de beplatingonder druk staat, uitknikken vande schaalbeplating en mogelijkeuittrekkingvandedeuvelstevoor-komen, is de maximaal voorge-schreven deuvelafstand 300 mm.Ter voorkoming van galvanischecorrosie moeten de geprefabri-ceerde wapeningsnetten wordenvrijgehouden van de stiftdeuvelsen de schaalbeplating. Bij hetontwerp is hiermee rekening ge-houden door bij de hart-op-hart-afstanden van de deuvels en dewapening veelvouden van 100mm aan te houden. Hierdoor isaltijd voldoende ruimte aanwezigtussen de wapening en de deu-vels.M a t e r i a a l e i g e n s c h a p p e ns c h a a l b e p l a t i n g e ns t i f t d e u v e l sDe offici?le benaming van hettoegepaste roestvast staal isX2CrNiMoN22-5-3. De benodig-de materiaaleigenschappen voorde berekening zijn opgenomenin CUR-Aanbeveling 85 [3]. Deschaalbeplating wordt in de be-rekening beschouwd als externewapening. Aangezien duplexroestvast staal geen uitgesprokenvloeigrens heeft, wordt in plaatsdaarvan uitgegaan van de 0,2%-rekgrens. In overeenstemmingmet CUR-Aanbeveling 85 wordtvoor de materiaalfactor 1,0 aange-houden. De rekenwaarde van de0,2%-rekgrens is dan 480 N/mm2.De afschuifsterkte van een deuvelkan worden bepaald uit 19.8 vanNEN 6788 [2]. Hiervoor zijn detreksterkte van het roestvast staalen de druksterkte en elasticiteits-modulus van het beton van be-lang. Afhankelijk van deze ma-teriaaleigenschappen is het be-zwijken van het beton aan de voetmaatgevend of het bezwijken vande deuvel op afschuiving. Derekenwaarde van de afschuif-sterkte van de deuvel is:Bezwijken beton:0,32 d2y f?ckE?bPu;b;d;= ______________gvhierin is:Pu;b;dde rekenwaarde van deafschuifsterkte;d de diameter van de stift-deuvel;f ckde karakteristieke waardevan de betondruksterkte;Ebde elasticiteitsmodulus vanhet beton;vde materiaalfactor = 1,25.Bezwijken deuvel:Pu;s;d= 0,7 ft;st;d1/4 p d2/gvhierin is:Pu;s;dde rekenwaarde van deafschuifsterkte;ft;st;dde rekenwaarde van detreksterkte van het deuvel-materiaal.Deze rekenregels voor de bepa-ling van de afschuifsterkte vanstiftdeuvels zijn in vergelijkbarevorm terug te vinden in Eurocode4 [4] en CUR/SG-Rapport 1 [5].B e r e k e n i n g s g r o n d s l a gDe belastingen op het viaductbestaan uit eigen gewicht, ver-keersbelasting, windbelasting entemperatuurbelasting. Voor deverkeersbelastingen is verkeers-klasse 60 aangehouden. Geziende verhouding tussen de breedteen de overspanningen van hetviaduct, kan de krachtsverdelingworden bepaald met behulp vande elementaire liggertheorie. Hetbrugdek moet buigende momen-ten, wringende momenten endwarskrachtenkunnenopnemen.De bijdrage van de schaalbepla-ting aan de opname van dwars-krachten en wringende momen-ten is verwaarloosd, zodat deschaalbeplatingalleeneenfunctieheeft bij de opname van de bui-gende momenten.Bij de controle van de maatgeven-de doorsneden wordt de schaal-beplating meegenomen als wape-ningmeteenvloeigrens,diegelijkis aan de 0,2%-rekgrens van hetroestvast staal. Gezien de vormvan de doorsnede ligt het voor dehand een doorsnedeprogrammate gebruiken. Zowel bij de steun-punten als in de velden moetlangswapeningwordenbijgelegd.Bijdesteunpuntenisdituiteraardnodig omdat de schaalbeplatingzich nauwelijks in de trekzonebevindt. In het veld is het nood-zakelijk omdat de dikte van deschaalbeplating onvoldoende is.De langswapening in de veldenhoeft niet te voldoen aan deeisen met betrekking tot scheur-vorming, omdat deze wordt be-schermd door de roestvaststalenschaalbeplating. Het bijleggenvan wapening in de velden is veelgoedkoper dan het toepassen vaneen dikkere schaalbeplating. Ove-rigens is het toepassen van eendunnere plaat als kostenbespa-ring praktisch gezien niet haal-baar, vanwege het lassen van destiftdeuvels.Voor het vaststellen van de beno-digde zeeg is het noodzakelijk devervormingen te bepalen. Voor deberekening van de vervormingenis uitgegaan van volledige samen-werking tussen de roestvaststalenschaalbeplating en het beton, datwil zeggen dat er geen verschui-4 | Plaatsing deuvelsvolgens NEN 6788a. minimale afmetingenb. ligging wapening3 | Roestvaststalen beplating met deuvels foto: M. Vellinga, Gebr. BeentjesC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2003 548vingen optreden tussen beidematerialen. Volledige samenwer-king kan worden gerealiseerddoor voldoende deuvels toe tepassen.Indienbijdebepalingvande hoeveelheid deuvels wordt uit-gegaan van een volledig schuif-sterke verbinding, kunnen de ver-schuivingen tussen het staal enhet beton over het algemeenworden verwaarloosd. Een volle-dig schuifsterke verbinding houdtin dat de schuifverbinding niet alseerste bezwijkt bij het opvoerenvan de belasting. Aangezien ersprake is van volledige samen-werking, kunnen de vervormin-gen worden bepaald met behulpvan M-k-diagrammen volgens8.6.2 van de VBC, waarbij deschaalbeplating als wapening inrekening wordt gebracht.D i m e n s i o n e r e ns c h u i f v e r b i n d i n gZoals eerder opgemerkt, is voorde schuifverbinding tussen deschaalbeplating en het beton uit-gegaan van een volledig schuif-sterke verbinding. Een onvolledigschuifsterke verbinding is in ditgeval niet interessant. Dergelijkeverbindingen zijn bijvoorbeeldzinvol als de bouwfase maatge-vend is, waarbij het stortgewichtvan het beton gedragen moetworden door het staal. Bij de Nij-enburgerbrug dient de schaalbe-plating weliswaar als bekisting,maar de beplating is tijdens debouwfase continu ondersteund.Voor de berekening van het aan-tal en de plaats van de deuvelsmoeten de schuifkrachten in deverbinding worden bepaald. Inverband met het niet-lineaire ge-drag van beton, kan geen gebruikworden gemaakt van de lineai-re elasticiteitstheorie. De schuif-krachten kunnen echter een- vou-dig worden bepaald aan de handvan het verloop van de normaal-spanningenindeschaalbeplating.De normaalspanningen moetendanzijnbepaaldmeteendoorsne-deberekening, waarbij wordt uit-gegaan van de quasi-lineaire elas-ticiteitstheorie. De schuifspanningis gelijk aan:t = ?s t/?xhierin is:t de schuifspanning tussen hetstaal en het beton;s de normaalspanning in deplaat;t de plaatdikte.Aangezien de normaalspannin-geninderoestvaststalenplaatnietconstant zijn, is de schaalbepla-ting in breedterichting in gebie-den opgedeeld (fig. 5). Ook inlangsrichting is het noodzakelijkeen onderverdeling te maken,omdat de schuifspanningen tus-senhetstaalenhetbetonnietcon-stant zijn. Nabij de opleggingenzijn de schuifspanningen maxi-maal en in het veld, ter plaatse vanhet maximale buigende moment,is de schuifspanning nul. De op-deling in gebieden is mogelijk,omdat een deuvel op afschuivingtaai gedrag vertoont. Op dezemanier kan enige herverdelingvan schuifkrachten optreden. Infiguur 6 is ter illustratie eenbovenaanzicht weergegeven vaneen eindveld. De hoogste deuvel-concentratie is te vinden op deplaats waar de schuifspanningenmaximaal zijn, ofwel bij de steun-punten op die plaats waar deafstand tot de neutrale lijn van dedoorsnede maximaal is.T e n s l o t t eIn vergelijking tot de materialenstaal en beton is er slechts weiniginformatie beschikbaar op hetgebied van staal-betonconstruc-ties. Een Nederlands voorschriftis niet beschikbaar, maar er kaneventueel gebruik worden ge-maakt van Europese voorschrif-ten [4]. Daarnaast zijn er verschil-lende publicaties voorhanden,waaronder enkele van CUR/SG.Voor specifieke staal-betoncon-structies, waaronder de Nijenbur-gerbrug, zijn echter niet altijdrekenregels te vinden. Dit hoeftechter geen belemmering te vor-men voor de toepassing ervan.Het toepassen van roestvast staalin staal-betonconstructies komt(nog) niet vaak voor. Met deuitgave van CUR-Aanbeveling 85,die onderdeel uitmaakt van eenserie over roestvast staal, hebbenzowel de architect als de con-structeur de beschikking over eenbasisvoorhettoepassenvanroest-vast staal in constructies. L i t e r a t u u r1. Bouwen met roestvast staal.Detaillering, montage enonderhoud. SBR, 2001.2.NEN 6788:1995, Het ontwer-pen van stalen bruggen -Basiseisen en eenvoudigerekenregels (VOSB 1995).3.CUR-Aanbeveling 85, Con-strueren in roestvast staal.CUR, 2001.4.NVN-ENV 1994-1-1, Eurocode4 - Ontwerp en berekeningvan staalbetonconstructies -Deel 1-1: Algemene regels enregels voor gebouwen. 1995.5.CUR/SG-Rapport 1, Statischbepaalde staal-betonliggers.CUR/SG, 1974.gebied 1 gebied 2gebied 2gebied 3 gebied 3n.l. veldn.l. steunpuntnormaalspanningen veld normaalspanningen steunpunt++-+--54AS VIADUCTHARTOPLEGGING26620 mm5 | Indeling dwarsdoorsnede in gebieden6 | Bovenaanzicht van het deuvelpatroon in een eindveld