Kennisplatform over betonconstructies

Onderzoek naar de uiterste draagcapaciteit [kort]
Drukmembraanwerking in geïntegreerde brugconstructie Veerse Heuvel
C.B.M. (Kees) Blom, Tako Heukels, Kambiz Elmi Anaraki

do 16 augustus 2018
artikel

Doordat verkeersklassen 30, 45 en 60 zijn vervangen door één zware verkeersklasse, namelijk LM1, moeten bruggen worden getoetst op een zwaardere belasting. Op basis van een lineaire plaatberekening en deze nieuwe verkeersbelastingen voldeed de brug Veerse Heuvel in Rotterdam (foto 1) ruimschoots niet, zelfs niet op afkeurniveau volgens NEN 8700. De unity-check voor de buigendmomentcapaciteit bedroeg 2,5. Uiteindelijk is alles op alles gezet om te tonen dat ingrijpen niet nodig was. Complexe niet-lineaire berekeningen zijn uitgevoerd waarbij rekening werd gehouden met drukmembraanwerking.

De brug is opgebouwd uit volgestorte gewapende prefab-betonnen U-liggers met een overspanning van 5,4 m (fig. 2). Er missen voor de constructieve herberekening echter essentiële archiefgegevens over de wapening, zoals de wapeningskwaliteit(en), de wapeningsdiameters en de hart-op-hart-afstanden van de wapening. Om de wapening vast te stellen is deze op meerdere plaatsen vrijgehakt en gescand. Het brugdek is wel in zeer goede staat. De wapeningskwaliteit is niet beproefd, maar uitgegaan is van de minimale wapeningskwaliteit QR 22 (fyk = 220 N/mm2). De betonsterkte is wel beproefd en vastgesteld op minimaal sterkteklasse C70/85 voor het in het werk gestorte deel.

2 dwarsdoorsnede over brugdek

Analyse
Uit een eerste analyse van de constructieve veiligheid, met behulp van een lineaire plaatberekening en conservatieve aannames vanwege ontbrekende archiefgegevens, bleek dat het brugdek alleen niet voldeed ten aanzien van buigend moment. Daarop is een niet-lineaire analyse gemaakt waarbij de drukmembraanwerking is meegenomen. Hierdoor ontstaat een drukkracht in het dek die gunstig is voor de bezwijkcapaciteit.

Om deze drukmembraanwerking mee te nemen is een niet-lineaire eindige-elementenberekening (NL-EEM berekening) uitgevoerd in een 2D-schijfmodel in ATENA (fig. 6). Om de spreiding van de belasting te onderzoeken is een afzonderlijk plaatmodel met ribben in SCIA (fig. 5) gemaakt. Op basis daarvan is in het 2D-schijfmodel een mobiele belasting gehanteerd die in het veldmidden tot dezelfde buigende momenten leidt.

5 SCIA model momentenlijn UGT voorafgaande lineaire berekening, LM1 in midden van de overspanning.

6 ingevoerd NL-EEM model in ATENA

Veiligheidsfilosofie
In het schijfmodel worden krachtswerking en sterkteberekeningen in één model uitgevoerd. De constructie wordt stapsgewijs doorgerekend tot moment van bezwijken, Dit is fundamenteel om de scheurontwikkeling in combinatie met drukmembraanwerking in het beton te kunnen bepalen. Tweede-orde-effecten ten aanzien van de ontstane drukmembraanwerking en herverdeling van momenten worden in de NL-EEM berekening meegenomen. Uiteindelijk wordt een waarde voor deze specifieke belastingsituatie gevonden, waarbij de constructie bezwijkt. Om te toetsen of de constructie voldoende betrouwbaar is, wordt een methode op basis van partiële factoren gebruikt. In NEN-EN 1992-2, paragraaf 5.7 zijn partiële factoren gegeven voor NL-EEM berekeningen. De verkregen bezwijkbelasting wordt met een uit de genoemde normparagraaf afgeleide partiële factor omgerekend naar een rekenwaarde voor de bezwijkbelasting en getoetst aan de rekenwaarde van de optredende belasting (LM1 en NEN 8700).

Keuze snel gemaakt
Met het meenemen van de drukmembraanwerking en momentenherverdeling wordt een capaciteit gevonden die ongeveer drie keer hoger ligt dan de eerdere lineaire analyse. Een dergelijke niet-lineaire analyse kost de nodige engineeringsuren, maar zet men dit af tegen de invloed van een lastbeperking, verder destructief onderzoek waarbij op meerdere plaatsen de wapening wordt blootgelegd en beproefd (met eventuele versterkingsmaatregelen van het brugdek tot gevolg), proefbelasten van het brugdek of tegen de kosten van nieuwbouw (inclusief hinder) dan is de keuze snel gemaakt. Gezien de staat van de brug is de verwachting dat de brug nog tientallen jaren zonder beduidende problemen of groot onderhoud zal functioneren.

Volledig artikel

Dit is een korte versie van het artikel 'Onderzoek naar de uiterste draagcapaciteit'. Lees hier het volledige artikel. 

Volledige
artikel lezen?
het volledige artikel is gratis beschikbaar
voor onze leden. Nog geen lid? meld je
aan bij ons netwerk.

Reacties

xMet het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord

Copyright 2019 Aeneas Media

Seminar Breedplaatvloeren

Op 18 september bespreken we samen de gevolgen van de nieuwe rekenregels voor de beoordeling van bestaande gebouwen met breedplaatvloeren. Zorg dat je erbij bent!

Meld je aan

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren