Het aanbrengen van een laagZOABopeenkunstwerk heeftalsconsequentie dat de bezwijkvei-ligheid van viaducten en bruggenwordt verlaagd [1], doordat dereeds aanwezige asfaltverhardingzijn dikte moet behouden. Dezeverharding, bestaande uit dichtasfaltbeton (DAB), beschermt na-melijk het betonnen rijdek tegenmechanische beschadigingen enhet indringen van chloriden, endient daarvoor minimaal 50 mmdik te zijn. Standaard heeft eenlaag ZOAB ook een dikte van 50mm. Gelet op de dikte van hetDAB betekent dit voor een kunst-werk een verdubbeling van deasfaltbelasting, maar vaak nogmeer, omdat de gemiddelde diktevan het DAB nog kan toenemendoor onvlakheden in het beton-nen dek. Het gewicht van een ver-harding van DAB en ZOAB be-draagt hierdoor circa 2,75 kN/m2.Ter indicatie: dit is circa 70% vande gelijkmatig verdeelde verkeers-belasting op een auto(snel)weg.Het (tijdelijk) afsluiten van ??nweghelft en het tegelijkertijd af-wikkelen van al het verkeer opde andere weghelft door middelvan twee versmalde rijstroken perrijrichting, het zogenoemde 4-0-systeem, heeft eveneens als con-sequentie dat de bezwijkveiligheidvan viaducten en bruggen wordtverlaagd. Dit heeft twee oorzaken.Ten eerste behoefde volgens hetverkeersbelastingsvoorschrift van1963(deVOSB1963)slechtsreke-ning te worden gehouden met hetwerkelijke aantal rijstroken opeenbrugennietmethetaantalrij-stroken (met een breedte vanslechts 3 m) dat fysiek mogelijkzou zijn. In het algemeen bete-kent een 4-0-systeem dat de ver-keersbelasting op een brug doorde vermeerdering van het aantalrijstroken toeneemt.Ten tweede betekent een wijzi-ging in de rijbaanindeling ten ge-volge van een 4-0-systeem dat hetverkeer meestal dichter langs derandvandebruggaatrijden,waar-door deze zwaarder wordt belast.P r o b l e e m s t e l l i n g e no p l o s s i n g s a l t e r n a t i e v e nBij het aanbrengen van ZOABen/of het instellen van een 4-0-systeem dient derhalve de draag-kracht van de kunstwerken teworden gecontroleerd. Is dezeonvoldoende voor het aanbren-gen van 50 mm ZOAB, dan wordtde dikte verminderd; het mini-mum is 25 mm. Mocht dat ookniet voldoende zijn, dan wordtonderzocht of de constructie kanworden versterkt. Is het kunst-werk niet geschikt voor een 4-0-systeem dan is een tijdelijkeondersteuningvereist.BijdeA10-west bleek bij twee van de 14kunstwerken de draagkracht niette voldoen aan de vereiste sterk-te in de uiterste grenstoestand(UGT). Het betrof het in 1965/1966 gebouwde viaduct Multatu-liweg over de Wiltzanghlaan enhet Lidewijdepad, en het in 1972/1973 gebouwde viaduct over deHeemstedestraat. Beide viaduc-ten bestaan uit een statisch onbe-paalde bovenbouw op een aantaltussensteunpunten.Probleemwasde bezwijkcapaciteit boven de tus-sensteunpunten; de velden ble-ken wel te voldoen. Het rijdek vanhet viaduct Heemstedestraat, sa-mengesteld uit ingebetonneerdestalen liggers, diende alleen in delengterichting te worden ver-sterkt. Bij het viaduct Multatuli-weg bestaat de bovenbouw uit eenaantal gewapend-betonplaten opkolommen en deze dienden zo-wel in langs- als in dwarsrichtingte worden versterkt. Gedurendede eerste fase van het 4-0-systeemis dit viaduct ook nog extra onder-steund door een staalconstructie.Eventuele versterkende maatre-gelen dienden aan een aantalcriteria te voldoen. Naast de con-structieve aspecten was ook defactor tijd zeer belangrijk. Allewerkzaamheden aan de A10mochten per weghelft niet meerdan zes weken duren. Voor hetuitvoeren van de versterkendemaatregelen was derhalve weinigtijd beschikbaar. Daarnaast wa-ren, gezien de goede staat van hetbeton van de rijdekken, maatre-gelen waarbij het dek geheel ofgedeeltelijk zou moeten wordengesloopt, onaantrekkelijk. Boven-dien moesten de maatregelen inhoge mate bestand zijn tegen hetagressievemilieu,veroorzaaktdooronder meer dooizouten. Geziende constructieve voordelen, deongevoeligheid voor corrosie ende korte benodigde uitvoerings-tijd is door de Bouwdienst Rijks-C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbouwcement 2002 758Betonnen viaducten sterkermet koolstofing. N. Talsma en ir. D.G. Schaafsma, Bouwdienst RijkswaterstaatTijdens het in de zomer van 2001 uitgevoerde groot onderhoud aan de A10-west te Amsterdam is bij twee viaducten de draagkracht vergroot met kool-stofvezellamellen. Aanleiding was het aanbrengen van zeer open asfaltbeton(ZOAB) en het tijdelijk wijzigen van de rijbaanindeling. Voor het dragen vandeze extra belasting bleken niet alle in de jaren zestig en zeventig van de vori-ge eeuw gebouwde kunstwerken in de A10, sterk genoeg te zijn. Met namewas de bezwijksterkte van de rijdekken ter plaatse van de steunpunten onvol-doende. Voor de noodzakelijke versterking is door de Bouwdienst Rijks-waterstaat gekozen voor een uitwendige wapening van koolstofvezellamel-len. In dit artikel wordt de noodzaak van de uitwendige wapening toegelicht.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbouwcement 2002 7 59waterstaat gekozen voor uitwen-dige wapening met koolstofvezel-lamellen.Een kunstwerk moet daar echterwel geschikt voor zijn. Het beton-oppervlak moet een minimalehechtsterkte hebben van 1,5 N/mm2[2] en de sterkteklasse moetminimaal B 15 zijn. Bovendienmag er geen zichtbare betonscha-de zijn, zoals door bovenmatigescheurvormingenwapeningscor-rosie. Beide rijdekken voldedenaan deze eisen.K o o l s t o f v e z e l l a m e l l e nVooruitwendigewapeningzijninhet buitenland twee systemen hetmeestgangbaar:strippenvanstaalof koolstofvezels. In Nederland ismet beide systemen weinig totgeen ervaring bij de versterkingvan brugdekken. In opdracht vande Rijkswaterstaat is slechts ??nkeer eerder een kunstwerk uit-wendig met wapening versterkt.Onder een viaduct in Rijksweg 59te Drunen zijn in 1986 stalenstrips aangebracht en bijlegwape-ning aan de bovenzijde [3, 4].Met het aanbrengen van lamellenvan koolstofvezels was in het ge-heel geen ervaring, laat staan metlamellen waarover korte tijd latergeasfalteerd zou gaan worden.Ook is er in Nederland geen regel-geving voor uitwendige wape-ning. Wel zijn in 1989 door deRaad van Advies voor BijzondereProblemen bij Betonconstructiesvan het KIVI voorwaarden opge-steld, waarmee gecontroleerd kanworden of een met stalen stripsversterkte betonconstructie vol-doet aan NEN 3880 (VB'74/'84).CUR-commissie C97B was bezigmet het opstellen van een aanbe-veling voor het uitwendig verster-ken van betonconstructies doormiddel van koolstofvezelwape-ning. Deze CUR-Aanbeveling 91is in juni 2002 verschenen.In samenspraak met de CUR-commissie is door de Bouwdiensteen afweging gemaakt. De keuzeviel op koolstofvezelwapening,omdat koolstof een zeer duur-zaam materiaal is en de geheleversterkingsconstructie een zeergeringe dikte heeft. De duur-zaamheid is belangrijk, omdat deconstructie na asfalteren prak-tisch niet meer te inspecteren is.De geringe dikte heeft als voor-deel dat de wapening zich niet ofnauwelijks aftekent in het asfalten er weinig kans is op bescha-diging tijdens het asfalteren. Delage massa van de lamellen bevor-dert ook een snelle uitvoering.Het opdoen van ervaring speeldein de afweging ook mee, omdat deverwachting is dat in de toekomststeeds meer viaducten en brug-gen versterkt moeten worden.Bijzonder bij deze toepassing vankoolstofvezellamellen was, dat zijter versterking van het steun-puntsmoment dienden en der-halve aan de bovenkant van deconstructie geplakt dienden teworden.Hetaanbrengenvankool-stofvezelwapening aan de boven-kant van een rijdek betekent datde versterkingsconstructie ookbestand moet zijn tegen de hogetemperatuur tijdens het asfalte-renenbeschermdmoetzijntegenhet asfaltfrezen bij een volgendonderhoud.Hiertoeisdeconstruc-tie, bestaande uit lijm en kool-stofvezellamellen, afgedekt metminimaal 10 mm cementgebon-den mortel. Deze mortel dient tevoldoen aan CUR-Aanbeveling55. Op lamel en mortel is eenhechtsterkte ge?ist van minimaal0,7 N/mm2, zodat de asfaltcon-structie een gelijke hechting heeftals op het oorspronkelijk beton-nen dek (fig. 1).O n t w e r p e n b e r e k e n i n gHet versterken van de twee kunst-werken had primair tot doel debezwijkveiligheid op het juisteniveau te brengen. Op een beper-king van de scheurvorming is nietgedimensioneerd, omdat hetbeton van de rijdekken geengebreken vertoonde en het aan-brengen van de lamellen, in-clusief beschermende lagen, ze-kernietonvoordeligwerkt.Verderis aangenomen dat de verster-kingsconstructie niet gevoelig isvoor vermoeiing. Nader onder-zoek hieromtrent is wel gewenst.Bij herberekening van bestaandekunstwerken dient deze, volgensde richtlijnen van de Rijkswater-staat, bij voorkeur te geschiedenconform het (beton-)voorschriftdat gebruikt is bij het ontwerpenvan het kunstwerk.Zowel het viaduct Multatuliwegals het viaduct over de Heemste-destraat zijn ontworpen volgensde GBV 1962, met een overall vei-ligheidsfactor van 1,8 tegen be-zwijken. De belastingen dienenechter te worden ontleend aan devigerende belastingsvoorschrif-ten voor betonnen bruggen (VBB1995), omdat het verkeer inmid-dels zwaarder is geworden. De be-langrijkste verschillen met hetbelastingsvoorschrift waarmee dekunstwerken in de A10-west zijnontworpen (VOSB 1963), zijn dater rekening mee wordt gehoudenbetonnen rijdek uitgevuld met epoxymortel25 mm Z.O.A.B.50 mm D.A.B.10 mm gietmortelkoolstof vezellamel 120 x 1,4 mm,bevestigd met epoxylijm1 | Opbouw versterkings-constructiedat het laststelsel (een 5 m langewagen met drie assen van elk 200kN) tegen de geleideconstructiekanstaanennietalleeninhethartvan de werkelijke rijstroken, endat de gelijkmatig verdeelde ver-keersbelasting van 4 kN/m2geldtvoor de gehele breedte tussen degeleideconstructies. In de VOSB1963 was deze laatste gelimiteerdtot 12 kN/m rijstrook, waardoorbijvoorbeeld het viaduct Heem-stedestraat op slechts 3,1 kN/m2is berekend. En ook de stootco?f-fici?nt is volgens de VBB 1995circa 12% groter dan volgens deVOSB 1963.De rekenwaarde van het momentin de UGT van de versterkte via-ducten is derhalve gebaseerd opeen dikte van het DAB van mini-maal 50 mm met daarop de mini-maleZOAB-laagvan25mmendeverkeersbelasting conform deVBB 1995.Het breukmoment van de metkoolstofvezellamellen versterktebetondoorsnedewerdbepaaldmethet computerprogramma DBET.Dit programma berekent van eenwillekeurige doorsnede met ge-normeerde (conform VBC 1995)ofzelfingevoerdemateriaaleigen-schappen het N-M-k-diagram. Indit geval dienden zowel de mate-riaaleigenschappenvanhetbeton,hetbetonstaalalsdekoolstofvezel-wapening te worden ingevoerd,waarbij de aanwezige initi?le rekin de uiterste vezel op het mo-ment van aanbrengen van de uit-wendige wapening moest wordenverdisconteerd. De ingevoerdemateriaaleigenschappen van dekoolstofvezellamellen zijn ont-leendaandegegevensvandeleve-rancier en aan de toen voorhan-den zijnde concept-versie vanCUR-Aanbeveling 91 [5]. Het - -diagram voor de koolstofvezelis gebaseerd op een representa-tieve treksterkte van 3000 N/mm2en een elasticiteitsmodules van210000N/mm2.Deconcept-CUR-Aanbeveling begrensde echter derek bij een negatief moment tot0,4%omonthechtingdoordwars-krachtscheuren te voorkomen (inde uiteindelijke CUR-Aanbeve-ling 91 is dit anders geregeld!).De versterkte betonconstructiemoest, evenals een niet versterk-te, voldoen aan de gebruikelijkebezwijkmechanismen, maar ookaan een aantal additionele, diebetrekking hebben op het verliesvan de composietwerking. Naastde eerder genoemde onthechtingdoor dwarskrachtscheuren warendit de onthechting ter plaatse vanbuigscheuren en oppervlakte-oneffenheden, en verankerings-breuk aan het uiteinde van dekoolstofvezelwapening.C o n c l u s i eVoor de twee te versterken via-ducten in de A10-west is de hoe-veelheiduitwendigewapeningbe-paalduitgaandevandegenoemdevoorschriften, waarbij uitsluitendgetoetstisaandesterkte-eis(UGT)en geen controle op scheurwijdteheeft plaatsgehad. Toegepast zijnlamellen 120 x 1,4 mm2 met eenelasticiteitsmodulus van 210 000N/mm2 [6].OphetviaductHeem-stedestraat zijn in totaal 244lamellen in langsrichting aange-bracht met een lengte van 5,5 m.Op het viaduct Multatuliweg zijnin langsrichting 252 lamellen van3,2 m aangebracht en 120 van 2m, in dwarsrichting 732 van 3,2m. Totaal is circa 4750 m aange-bracht voor circa 675 000 euro. L i t e r a t u u r1. Eggermont, P., Gepast verho-gen van de belasting vankunstwerken. Wegen (maga-zine voor verkeer, vervoer entransport uitgegeven door deCROW) 2000 nr. 5.2. CUR-Aanbeveling 20, Bepa-ling van de hechtsterkte vanmortels op beton. CUR,Gouda, 1990.3. Doorn, L. van, P. Mulders enY. van der Vloedt, Versterkenvan betonnen kunstwerkenmet uitwendige wapening.Belastingsberekening enherstelmethodiek. Cement1986, nr. 6.4. Groenveld, J. enH. Timmermans, Versterkenvan betonnen kunstwerkenmet uitwendige wapening.Uitvoering van de versterkin-gen. Cement 1986, nr. 6.5. CUR-Aanbeveling 91,Versterken van gewapend-betonconstructies met uit-wendig gelijmde koolstof-vezelwapening. Concept-versie 3 d.d. 07-02-00.6. Hoogstraten, A. en H. vanBeurden, Onderhoud A10-west. Cement 2002, nr. 4.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbouwcement 2002 7602 | Aanbrengen van eenlamel3 | Aangebrachte koolstof-vezellamellen met op deachtergrond de stijlenvan de geleiderailsfoto's: ing. N. Talsma,Bouwdienst RWS