ir.J.J.EberwijnRijkswaterstaat, directie Bruggen Tendenzen in debruggenbouwInleidingIn dit artikel worden ontwikkelingen in de bruggen- en viaductenbouw beschreven, die zichde afgelopen?15 jaar hebben voorgedaan. Deze periode is gekozen omdat hierin grote acti-vitejten zijn ontplooid op dit gebied, zowel in binnen- als buitenland.De ontwikkelingen zijn in hoofdzaak geleid door de volgende doelstellingen:-een zo economisch mogelijk materiaalgebruik;-het minimaliseren van arbeids- en machine-uren.Vooral het tweede punt heeft geleid tot een steeds intensiever overleg tussen ontwerp- enuitvoeringsdeskundigen in de voorbereidingsfase van een project.In het vervolg van het artikel zal blijken dat, bij gelijke doelstellingen, de ontwikkelingen inhet binnenland niet altijd gelijk zijn aan die in het buitenland. Dit houdt verband met derandvoorwaarden die volgen uit de omgeving waarin wordt gewerkt. In het kader van ditartikel kunnen uiteraard niet alle constructievormen behandeld worden. Getracht is een aan-tal kenmerkende zaken naar voren te halen. Allereerst zullen de binnenlandse ontwikkelingenbehandeld worden om daarna de blik op het buitenland te richten. Het laatste wordt gedaanaan de hand van de presentatie op de bruggensessie van het FIP-Congres te Stockholm in1982.Voor een overzichtelijke behandeling van de constructies wordt een indeling gemaakt naargrootte van de overspanningen:-tot 50 m,-van 50 tot 70 m,-70 men groter.1Ontwikkeling in contactliggers metdwarsvoorspanningMI~SSEVE LIGGERSI'ET TEWEXGE'JULDE LIGGERSI-VOfMGE LIGGERSKOKERVORMlGE LIGGERSOntwikkelingen in NederlandOverspanningen van 0 tot 50 mIn de prefabsectorhebben de contactliggers zich een vaste plaats verworven naast de liggersmet een in het werk te storten druklaag (rijdek). De contactliggers worden in de fabriek inlangsrichting tegen elkaar gestort (contramallen). Vervolgens worden de liggers in het werk,in dezelfde volgorde als waarin zij gestort zijn, naast elkaar gelegd, dwars voorgespannenen ge?njecteerd. Het resultaat is een dek dat zich als een monoliete constructie gedraagt.Bij goede uitvoering is het dek waterdicht. In figuur 1 zijn enige systemen aangegeven.Voordelen van het contactliggersysteem zijn:~zeer korte afbouwtijd op de bouwplaats, dus besparing op bouwplaatskosten;-een rijdekplaat die als monoliete constructie berekend kan worden;-bij niet injecteren van de dwarsvoorspanning, kan het dek weer gedemonteerd worden (de-monteerbaar bouwen).Aan de hand van figuur 1 zijn binnen de contactliggerssytemen enige ontwikkelingen aan tegeven:-aanvankelijk werden de contactliggers als massieve voorgespannen betonnen liggers uitge-voerd;-vervolgens verscheen de contactligger met nagenoeg dezelfde vorm maar met tempex vul-lingen (materiaaleconomie);-de laatste ontwikkeling is een I-vormige ligger met een brede onder- enbovenflens, uitge-voerd als contactligger. Deze wordt in het verkeersknooppunt Leidschendam toegepast. Detempexvullingen zijn door 'lucht' vervangen.In figuur 1 is tevens een systeem aangegeven waarbij de contactvoeg in het werk moetworden gestort. Het eigen gewicht van deze ligger is eveneens gereduceerd met tempex.Bij ter plaatse te storten dekken loopt de ontwikkeling parallel aan die bij de contactliggers(fig. 2). Van een massief dek wordt overgegaan naar een dek met sparingbuizen (materiaal-economie). De sparingbuizen zijn weer vervangen door tempexblokken (besparing op man-en machine-uren op de bouwplaats). In figuur 3 is aangegeven hoe de sparingvormenaan-gebracht kunnen worden in de bekisting. Bij het gebruik van tempexblokken wordt de onder~Cement XXXVI (1984) nr. 2 88VOORGESTORTEONDERVLOERPLAATSING TEMPEXBLOKPLAATSING SPARINGBUISf 150,_i 230._PRUS PER m3HOLLE RUIMTEIDEK MET SPARINGBUIZEN--. DEK MET TEMPEXVUllINGEN2Plaat/iggers, met en zondersparingelementen; de genoemdebedragen zijn gemiddelden, verkregen uitnacalculaties3Bevestigingsmethoden voorsparingelementen4Toepassing van sparingbuizen5Toepassing van tempex-sparingelementenvloer van het dek voorgestort, dit in tegenstelling tot de werkwijze bij gebruik van sparingbui-zen. Hieronderzijn enige plus- en minpunten van beide sparingsystemen naastelkaar gezet.sparingbuizen tempexblokkenbevestigingsconstructiegecompliceerd+ dek in ??n geheel gestort+ voldoende ruimte voor voorspan-elementenonoverzichtelijk t.a.v. het schoonmakenvan de bekistingrisico van opdrijven van de sparingbuizen+ eenvoudige bevestigingsconstructiestortnaad in de wandent.p.v. deondervloerbeperkteruimte voor voorspan-elementen+ overzichtelijk t.a.v. het schoonmakenvan de bekistingOverspanningen van 50 tot 70 m.In deze categorie overspanningen heeft het accent van de ontwikkelingen vooral gelegenop het gebied van het terugdringen van bouwplaatskosten, manuren en machine-uren. Ma-teriaalbesparingen waren kennelijk nauwelijks mogelijk. De kokerdoorsnede en de TT~liggerswaren de meest voorkomende constructievormen. In de ontwikkeling van de bouwtechniekis de volgende lijn aan te geven:ter plaatse storten ..... lijmbruggen ..... geschoven bruggen ..... ter plaatse storten met doorroI-bekisting.LijmbruggenRond 1970 is een aantal lijmbruggen vervaardigd. Op de foto's 6 t/m 8 is de produktiegangglobaal weergegeven. De elementen worden op een centrale plaats geprefabriceerd en op-CementXXXVI (1984) nr. 2 896Prefabricage van kokerelementen voor eenlijmbrug7Aanzetstuk van een lijmbrug8Montage van de kokerelementen9Uitvoering van een schuifbrug, met stalensnavelconstructie10Uitvoering van het schuifprod?d? voor eenviaduct, met behulp van een tijdelijketuiconstructie (Maarssenbroek).Cement XXXVI (1984) nr. 2geslagen. Op een pijler wordt een aanzetstuk geformeerd, waarop een montagewagen wordtgeplaatst. Met behulp van de montagewagen wordt de brug naar twee zijden uitgebouwddoor,de prefabelementen aan elkaar te lijmen en te spannen. In plaats van gelijmde voegenzijn ook wel gestorte voegen toegepast.Het is gebleken dat deze methode niet de voordeligste is. Hiervoor zijn ondermeer de volgen-de twee redenen aan te wijzen:-de methode is arbeidsintensief in vergelijking met de hierna te noemen methoden;-er wordt veel materiaal verspild. Omdat de wapening niet in de voegen doorloopt is de eisgesteld, dat er in de' voegen geen trekspanningen mogen optreden. Dit heeft als gevolg dater extra voorspan~taalen beton verwerkt moet worden.SchuifbruggenDe lijmmethode isin Nederland verdrongen door het schuiven van bruggen. Bij de schuifme-thode worden de brugsegmenten vervaardigd op een schuifbaan achter het landhoofd. Aande eerste moot wordt een stalen snavel bevestigd waardoor het eigengewicht van het eerstebrugdeelgereduceerd wordt, zodat de afstand tussen twee steunpunten kan worden over"brugd (foto 9). In de afgelopen 4 jaren zijn op deze wijze 6 bruggen gebouwd met lengtesvari?rend van 100 tot 500 m.Het schuiven biedt belangrijke voordelen:-evenals bij lijmbruggen industri?le vervaardiging van elementen en bouwen onafhankelijkvan het verkeer;-in tegenstelling tot bij lijmbruggen loopt de zachtstaal wapening in de voegen door, zodattrekspanningen in de voegen kunnen worden opgenomen.Bij de schuifmethode is wel extra continu?teitsvoorspanning nodig om de tijdelijke, centralevoorspanning, benodigd voor het schuifproces, te compenseren. Deze centrale voorspan-ning wordt namelijk niet afgelaten.In plaats van een snavelconstructie kan ook aan een tuiconstructie worden gedacht, zoalsis toegepast bij het schuiven van het viaduct over RW 2 bij Maarssenbroek (foto 10). Deschuifbrug is qua kostprijs voordeliger gebleken dan de lijmbrug. Om dezelfde redenen waseerder al de ter plaatse te storten brug verdrongen door beide methoden. Hierin is echterrecentelijk verandering gekomen.90I?""/:1/"-. II? I1"-./:A:"' ./-lI X I1./ ""'. HE_PROF! LEN~I11Doorsnede en bekisting van een TT-ligger,zoals toegepast voor de Maasbrug bijHeumenTer plaatse gestorte bruggenDe aanbruggen van de brug over de Maas bij Heumen zijn gebouwd als ter plaatse gestorteTT-liggers. In deze constructie zijn geen dwarsdragers toegepast. Daardoor kon een bekis-ting ontworpen worden, die na vervaardiging van een brugdeel kon worden doorgerold. Inverband met het doorrollen is de pijler zo gevormd, dat er ruimte is om een rolbaan voor debekisting op te leggen (fig. 11). Op foto 12 is duidelijk de aangepaste pijlervorm en hetontbreken van de dwarsdragers te zien. Bij dit ontwerp zijn de bouwplaatskosten tot eenminimum beperkt; het ontwerp is tot stand gekomen in nauw overleg tussen ontwerp- enuitvoeringsdeskundigen.Het is interessant om na te gaan wat de bestede machine- en manuren zijn per bouwwijze.Bij de afdeling nacalculatie van de directie Bruggen zijn deze gegevens bekend, met uitzon-dering van die van de lijmbruggen. In tabel 1 zijn de uren per bouwwijze vermeld bij eenminimum bruglengte van 200 meter en overspanningen van 40 tot 60 meter. Deze .urenhebben alleen betrekking op de bovenbouw.bouwwijzeter plaatse storten, traditioneelschuiventer plaatse storten, doorrolbekistingmanuren/m24,63,22,5machine-uren/m20,20,140,1412Onderzijde TT-ligger. De pijlerconstructieis aangepast aan het gebruik van eendoorro/-bekistingCement XXXVI (1984) nr. 2Uit de tabel blijkt duidelijk dat de TT-ligger zonder dwarsdragers een economische construc-tie is. Het aantal manuren per m2ligt laag; het aantal machine-uren is even groot als bij hetschuiven. Hieruit kan men concluderen dat er een ondergrens moet zijn voor de benodigdemachine-uren per m2en dat deze waarde zich rond de 0,14 beweegt.Overspanningen van 70 m en groterOp het gebied van betonnen bruggen hebben zich in deze sector geen spectaculaire ontwik-kelingen voorgedaan. De grote overspanningen (tot 150 m) zijn als kokerligger uitgevoerdin het vrije-uitbouwsysteem. Uitzonderingen hierop vormen de brug over het Ketelmeer,uitgevoerd als lijmbrug en de brug over de Waal bij Tiel, die als tuibrug is uitgevoerd.Bij de uitbouwbruggen bedraagt het aantal bestede manuren per m2bovenbouw circa 6,5en het aantal machine-uren circa 0,70. Deze cijfers zijn niet te vergelijken met die uit tabel1. Hierin zou men namelijk eerst de hoeveelheid beton per m2 brug en de kosten van deonderbouw moeten betrekken.Ontwikkelingen in het buitenlandNa de ontwikkelingen in het binnenland te hebben aangegeven,zullen nu de ontwikkelingenin het buitenland worden besproken. Gegevens hiervoor zijn ontleend aan de presentatiestijdens de bruggen-sessies op het FIP-Congres 1982 te Stockholm.Overspanningen van 0 tot 50 mIn deze sector heeft vooral de brug opgebouwd uit geprefabriceerde segmenten een groteontwikkeling doorgemaakt. Dit in tegenstelling tot in Nederland. De oorzaak hiervan ligtmogelijk in het feit, dat het ter plaatse storten van constructiedelen, vooral in warme landen,een kostbare zaak is. Het concentreren van de produktieplaatsen is dan kennelijk voordelig.9113a-bDwars- en langsdoorsneden van de brugte Bubiyan14Montagemethode voor de brug te BubiyanHALVE OVERSPANNING =20080Daarnaast gaat het hier vaak om bruggen van zeer grote lengte, zodat grote investeringenin produktieplaatsen gunstiger afgeschreven kunnen worden.Een sprekend voorbeeld van een brug opgebouwd uit prefabelementen is de brug te Bubiyanmet overspanningen van 40 m. Daar is de factor materiaaleconomie duidelijk aan de ordegeweest. De brug bestaat uit een kokerligger waarvan de wanden opgebouwd zijn uit gepre-fabriceerde diagonalen en verticalen (fig.13). Men kan hier vraagtekens zetten m.b.t. deduurzaamheid; het aan de buitenlucht blootgestelde oppervlak is namelijk zeer groot.Bij deze brug is tevens de voorspanning buiten op het betonoppervlak aangebracht in plaatsvan in de betondoorsnede. De voorspanelementen liggen in polyethyleenbuizen die na hetspannen ge?njecteerd worden. Het aan de buitenzijde plaatsen van voorspanning is alleenmogelijk als alle elementen per overspanning in positie zijn gebracht. Dit is bereikt doorgebruik te maken van een getuide montagebrug (fig. 14). Als voordelen van het aan debuitenzijde plaatsen van voorspanning worden genoemd:-simpele vervangingsmogelijkheid van de voorspanelementen;- reductie van de betondoorsnede, dus beperking eigen gewicht;~eenvoudige montage van de voorspanelementen.Bij deze constructie moet men bedacht zijn op de mogelijkheid van het in trilling raken vande kabels in het gebied van de eigenfrequentie.Overspanningen van 50 tot 70 mOok in deze sector is hetbouwen van bruggen metbehulp van prefabelementen veel toege-past. Een tweede veel toegepaste methode is het schuiven. Als nieuwe ontwikkeling is temelden het combineren van decentrale voorspanning, nodig tijdens het schuiven, met decontinu?teitsvoorspanning. Deze centrale voorspanning, welke normaal niet afgelaten kanworden, heeft een nadelig effect op de hoeveelheid aan te brengen continu?teitsvoorspan-ning. Bij de Sathornbrug in Thailandheeft men dit nadeel ondervangen (fig. 15). De tijdelijke,centrale voorspanning is gerealiseerd door direct de continu?teitsvoorspanning aan te bren-15a-bCombinatie van de tijdelijke en definitievevoorspanning bij een schuifbrug1SNAVEL45000 45000 45000TUOELUKE VOORSPANNINGCement XXXVI (1984) nr. 2,i ji ~ 0JlL - =i:::::;j-' lilIN1 -i ----I ~0---_.-- ~i ---"--: ---- i~~00CONTINUITEITSVOORSPANNING N~9216Dwarsdoorsnede van de brug voor demetro te Clichy (F) .17Combinatie van prefabricage en terplaatse storten bij de bouw van een brug inde Burggrafenstra~e te Essen (BRD)18a-bPrincipe van de 'fin-back' brug.Cement XXXVI (1984) nr. 2gen en tegelijkertijd, boven op het brugdek, een gespiegelde voorspanning. Deze bovenopgeplaatste voorspanning kan verwijderd worden nadat de brugconstructie op zijn plaats ligt.In het algemeen geldt dat erin het buitenland veel gewerkt wordt met geprefabriceerdeonderdelen die in de bekisting worden gesteld en zo ge?ntegreerd worden in het te stortenconstructieonderdeel. Een voorbeeld is de metrobrug te Clichy (fig. 16). Voordeel hiervanis een hoog bouwtempo; een nadeel is de gevoeligheid voor scheurvorming van de langsnaadvan de aansluiting tussenprefabelementen en ter plaatse gestort beton. Hierdoor moet veelaandacht besteed worden aan corrosiebescherming van betonstaalen voorspanstaal.Een mooi voorbeeld van de combinatie van ter plaatse storten en prefabricage is de brug inde Burggrafenstra~ete Essen (fig. 17). De bovenbouw van deze brug bestaat, evenals bijde Maasbrug bij Heumen, uit een TT-ligger. De balken zijn geprefabriceerd en op de defini-tieve steunpunten geplaatst. Vervolgens wordt op de onderflenzen van de prefabliggers desysteembekisting voor de rijdekplaat gesteld. Onder de hoofdligger zijn hulpsteunpuntenaangebracht om het eigen gewicht van de constructie tijdens het storten en verharden vanhet beton op te vangen.Overspanningen van 70 m en groterNaast de wel bekende opkomst van de tuibruggen, zijn op dit gebied geen grote ontwikke-lingen te melden. Uitvoeringstechnisch zijn er enige varianten gemaakt op het tradioneelbouwen van tuibruggen en kraagarmconstructies. Een voorbeeld is het bouwen van eenbrug evenwijdig aan een rivier of weg om hem daarna in de juiste positie te draaien.Op h?t FIP-Congres maakte D.J.Lee melding van het ontwerp voor een zgn. 'Fin-back' brug.Hierbij wordt in een kam bovenop de brug de voorspanning aangebracht. Gedacht wordtaan overspanningen groter dan 200 m (fig. 18). Dit brugtype heeft als nadeel dat de kameen slagschaduw op het brugdek geeft, watgladheidsproblemen tot gevolg kan hebben.~:::5: =::rj 118000 ~ 204000 I 118000 lj~_--,~",,40"-0__+-~~_1C'.!115""0'---_ _-+_ _~"'40"'0_~lSlotbeschouwingWanneer men over de afgelopen jaren een inventarisatie maakt van wijzigingen in construc-tievormen en bouwtechnieken, dan blijkt duidelijk, dat er zich een optimaliseringsprocesafspeelt. Kleine aanpassingen kunnen zeer zinvol zijn. Denk bijvoorbeeld aan het toepassenvan tempex. Lang niet alle noviteiten zullen blijken een succes te zijn. De tijd kan in dezeeen (harde) leermeester zijn. Om grote excessen te voorkomen gaf prof.Leonardt op hetreeds genoemde HP-Congres een college over voorwaarden waaraan een gezonde con-structie moet voldoen. Deze zijn:- kies eenvoudige en gezonde constructiesystemen. Vermijd gecompcliceerde, ingenieuze ensensationele constructies;-spaar niet teveel materiaal uit bij vakwerken en platen;-geef betonstaal en voorspanstaal voldoende ruimte en dekking;~controleer nauwkeurig temparatuurspanningen ten gevolge van hydratatie en klimaat;-vermijd grote sprongen in de massa van betonconstructies. Dit wordt altijd afgestraft doortemparatuur-, krimp- en kruipeffecten;~het samenstellen en verwerken vanbetonspecie mag geen routine-aangelegenheid zijn;-een goede controle op de bouwplaats is onontbeerlijk.93