29 Integraalbruggen met prefab liggers 1 Stufib-rapport 25 Ontwerpen van Integraalbruggen met prefab liggers ten, is het ontwerpen van een integraalbrug met prefab liggers wel een complex samenspel tussen de verschillende ontwerpende partijen. Literatuurstudie De studiecel is gestart met een literatuurstudie. Gebleken is dat er weinig literatuur is specifiek over integraal bruggen met prefab liggers. Wel is er veel literatuur over integraalbrug- gen in algemene zin, nuttige referenties zijn opgenomen achter in het rapport. Bij een integraalbrug wordt het rijdek constructief gekoppeld aan de onderbouw (het landhoofd). Het voordeel is dat er geen voegovergangen en oplegblokken nodig zijn, waardoor in de onderhoud- en beheerfase kosten worden bespaard en de hinder voor het wegverkeer wordt verminderd. Door het dek op te bouwen uit prefab-betonliggers met een druklaag, kan de constructie snel worden gebouwd en wordt de hinder voor het wegverkeer ook in de bouwfase verminderd. Vanwege de statisch onbepaaldheid van de constructie, de complexe interactie met grond en de gedeelde ontwerpactivitei - Integraalbruggen staan bekend als onderhoudsarm en geluidloos. De schematisering is echter complex en schrikt menig ontwerper af. Er is nu een Stufib-rapport opgesteld om ontwerpers op weg te helpen. Stufib-rapport Stufib-rapport 25 is gratis beschikbaar voor Stufib-leden op www.stufib.nl. Niet Stufib-leden kunnen het rapport bestellen voor ? 50, incl. btw. 1 Integraal kunstwerk in de N421 tussen Houten en de A12 ir. Nynke ter Heide Heijmans Infra Integraal bruggen met prefab liggers 8 2016 30 stootplaten conform RWS-richtlijnen stootplaten conform RWS-richtlijnen + 9.800 + 9.700 850 450 500 1 2 1:3 1:3 7500 1100 550 550 8600 1100 500 verbinding werken belastingen wel verder door. Zo is vermoeiing door wisselende verkeersbelasting niet alleen van belang voor het dek, maar ook voor de verbinding tussen het dek en het landhoofd en mogelijk het landhoofd zelf. Wat ook specifiek voor integraalbruggen geldt, is dat het statische systeem na het maken van de integrale verbinding wijzigt en de krachtswerking in de loop van de tijd hierdoor verandert. Een ander onderwerp dat aandacht vraagt, is de interactie met grond. Door het ontbreken van voegovergangen worden de vervormingen van de constructie overgebracht op de grond. De complexiteit bestaat erin dat voor de integraalbrug de grond een belasting is (bijv. horizontale belasting op de onderbouw), maar ook weerstand biedt. Een ander belangrijk aspect van de interactie met grond is het opspaneffect. Hierbij reageert de grond achter de landhoofden steeds stijver door herhaaldelijk verkorten en uitzetten van de constructie onder invloed van de jaarlijkse temperatuurwisselingen. Modellering Voor het ontwerp van een integraalbrug met prefab liggers kan worden gekozen de hoofdconstructeur de constructie als geheel 3D te laten modelleren. De prefab-betonleverancier levert informatie over de stijfheid van het dek, met orthotrope eigenschappen indien van toepassing. De geotechnisch adviseur levert de informatie over de stijfheid van de grond tegen het landhoofd en de fundatie. Vereenvoudigde modellen zijn ook mogelijk door de constructie als 2D-model te beschouwen, of door niet de gehele constructie in één model op te nemen. In de afzonderlijke modellen wordt de invloed van de overige delen gemodelleerd met veren. De veerwaarden in de losse modellen moeten dan door iteratie op elkaar worden afgestemd. 2 Schematisatie ontwerpproces integraalbrug met prefab liggers 3 Langsdoorsnede integraalviaduct in N33, als voorbeeld opgenomen in het Stufib-rapport 2 3 Samenwerking ontwerpers Duidelijk is dat er bij het ontwerpen van een integraalbrug verschillende adviseurs betrokken zijn. Om het ontwerppro- ces en het samenspel tussen die verschillende ontwerpers te verduidelijken, is dit geschematiseerd in een figuur (fig. 2). Om te beginnen is het van belang goede afspraken te maken aan het begin van het ontwerpproces. Duidelijk moet zijn wat de taakverdeling is tussen de verschillende ontwerpers, welke aanpak en modellering wordt gekozen en wanneer en op welke wijze informatie wordt uitgewisseld. Geadviseerd wordt altijd een hoofdconstructeur aan te wijzen die het ontwerp- proces coördineert en het overzicht houdt over de constructie als geheel. Constructieve werking De belastingen die op een integraalbrug werken, zijn in basis niet anders dan bij een niet-integraalbrug. Door de integrale betrokken partijen betrokken partijen betrokken partijen hoofd- constructeur constructeur prefab constructeuronderbouw geotechnisch adviseur Integraal bruggen met prefab liggers 8 2016 31 4 Ecoduct Bunderbosch, A2 Maastricht foto: Etienne Muis king en raakvlakken hiertussen. Dit geeft ontwerpers de kans meer inzicht te krijgen in de onderdelen die door andere ontwerppartijen worden uitgewerkt en in het gedrag van de integraalbrug als geheel. Het rapport heeft niet de intentie om een berekeningswijze of modellering voor te schrijven, maar geeft wel aanbevelingen hoe tot een eenduidigere ontwerp- benadering en ?proces kan worden gekomen met de bedoeling tot een betere en duidelijkere wisselwerking tussen het ontwerp van de onderbouw en de prefab bovenbouw te komen. Het rapport kan ook bijdragen de drempel te verlagen voor constructeurs die voor het eerst een integraalbrug met prefab liggers ontwerpen. ? Detaillering Detaillering, met name van de verbindingen, is een belangrijk aspect bij het ontwerp van een integraalbrug. In het rapport staan verschillende voorbeelden van details. Geadviseerd wordt met name de momentvaste knoop tussen dek en onder - bouw (meestal het landhoofd) al in een vroeg stadium te beschouwen. Gecontroleerd moet worden of er voldoende ruimte is in de knoop om de overlappingslassen te maken zonder dat het plaatsen van de liggers belemmerd wordt. Verder wordt aanbevolen de dikte van de druklaag vooral niet te klein te kiezen, omdat er voldoende ruimte moet zijn om de steunpuntswapening aan te brengen. Tot slot vragen ook de overgangsconstructies (stootplaten) aandacht, omdat hier - voor speciale oplossingen nodig kunnen zijn. Als bijlage bij het rapport is een aantal praktijkvoorbeelden opgenomen van integraalbruggen met prefab liggers met een korte beschrijving. De voorbeelden laten zien dat er veel vari- anten mogelijk zijn. Drempel verlagen De studiecel hoopt met het rapport ontwerpers op weg te helpen bij het ontwerpen van een integraalbrug met prefab liggers. De lezer wordt bekend gemaakt met aspecten die een rol spelen bij het ontwerpen van integraalbruggen met prefab liggers. De in-situ onderdelen, de prefab onderdelen en de interactie met grond komen aan bod inclusief de wisselwer - Stufib Studiecel 24 Stufib-rapport 25 is opgesteld van medio 2013 tot eind 2015 door Stufib Studiecel 24. Deelnemers aan deze studiecel waren: - Rogier van Vught, Ballast Nedam (voorzitter) - Laurens Bouvy, Boskalis (secretaris) - Nynke ter Heide, Heijmans Infra (rapporteur) - Hans Bongers, Spanbeton - Albert Rodenhuis, Bartels - Jan Jouke Eikelboom, Heijmans Infra - Tommy Erdtsieck, Royal HaskoningDHV - Willem Gall, BAM Infraconsult (mentor) 4 Integraal bruggen met prefab liggers 8 2016