C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2006 6 35In het kader van de SpoedwetWegverbreding, die tot doel heeftde capaciteit van enkele hoofdwe-gen in de spits te vergroten, zijn inopdracht van RijkswaterstaatOost-Nederland 15 km plusstrokenop de A1 tussen de knooppuntenBeekbergen en Deventer-oostgerealiseerd. Hiertoe zijn driebestaande kunstwerken construc-tief versterkt en is de wegindelinghierop aangepast. De versterkingwas nodig in verband met eentoename van de verkeersbelastingvolgens ROBK, versie 5, als gevolgvan zwaardere voertuigen, hetaantal vrachtwagens per rijstrooken het rijden op de vluchtstroken.De versterking van de spooronder-doorgang Apeldoorn-Zutphen isgerealiseerd door het aanbrengenvan een extra ondersteuning aanbeide zijden van de voorgespan-nen dekconstructie, die van de100 m lange brugdekken van hetviaduct over de Zutphensestraatdoor het vervangen van het aanwe-zige asfaltpakket door een zwaargewapende betonnen slijtlaag inhogesterktebeton (C90/105). Degrootste uitdaging voor dit projectlag echter bij de versterking van deIJsselbrug met uitwendige voor-spanning.I J s s e l b r u gDe totale lengte van de in 1970gebouwde IJsselbrug bedraagtcirca 1100 m (foto 1,2). De boven-bouw bestaat uit twee naast elkaargelegen kokerbruggen met elktwee cellen. In lengterichtingbestaat elke brug uit twee aan-bruggen volgens het `Plakbrug'-systeem en een hoofdoverspan-ning volgens het `Vrijeuitbouw'-systeem. De aanbruggenbestaan uit een eindveld van55,5 m en zes overspanningen van74 m aan de westzijde en vier over-spanningen van 74 m met eeneindveld van 55,5 m aan de oost-zijde. De uitbouwbrug bestaat uittwee zijoverspanningen van80,5 m en een hoofdoverspanningSnelle capaciteitsuitbreiding A1IJsselbrug versterkt metuitwendige voorspanningir. M.R. Rasooli en ir. G. Keusters, Heijmans Infra Advies en Ontwikkelingb.v.De aanbruggen van de 1100 m lange IJsselbrug bij Deventer zijn in de periodeseptember 2005 tot juli 2006 constructief versterkt met uitwendige voor-spanning. Deze aanbruggen, gebouwd volgens het `Plakbrug'-systeem, vol-deden niet meer aan de verzwaarde eisen met betrekking tot dwarskracht ende benodigde minimale drukspanning in de voegen tussen de plakelementen.Met een minimale verkeershinder voor de weggebruiker zijn de aanbruggenversterkt, de opleggingen en de voegovergangen vernieuwd en is de weginde-ling op de brug aangepast. In dit artikel worden de ontwerptechnische aspec-ten hiervan behandeld, in het aansluitende artikel de uitvoeringaspecten.1 |IJsselbrug vanuit de luchtgezienfoto: AerodromeLuchtfotografieC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2006 636spananker niet spananker9 10 11 12 13bestaande dwarsdragerkabelgroep 20, 4 kabelskabelgroep 22, 4 kabelskabelgroep 23, 4 kabelskabelgroep 25, 4 kabelskabelgroep 24, 4 kabelskabelgroep 21, 4 kabelskabelgroep 26, 4 kabelslandhoofd-oosthoofdoverspanning nieuwe deviatorvan 150,5 m. De constructiehoogtevan de aanbruggen is 3 m, die vande uitbouwbrug varieert tussen3,0 m en 6,8 m.V e r s t e r k i n gUit de herberekening van de brugbleek dat in de gebruikstoestanddoor de grotere verkeersbelasting,tegenvallende verliezen van deaanwezige voorspanning en een tegrote dikte van de asfaltlaag tenopzichte van de ontwerpbelasting,geen drukspanningen meer aan-wezig zouden zijn ter plaatse vande voegen van de plakelementenin de aanbruggen. Daarnaastvoldeed de kokerdoorsnede van deaanbruggen in de UGT niet aan deeisen van dwarskracht- enmomentcapaciteit.De uitbouwbrug voldoet in denieuwe situatie wel aan de eisen inde BGT en de UGT. Alleen de aan-bruggen moesten worden ver-sterkt.De versterking is uitgevoerd doorhet aanbrengen van uitwendigevoorspanning in de koker. Dezemanier van versterken vanbruggen is in het buitenlandgebruikelijk, maar in Nederlandalleen eerder bij de versterkingvan de Ketelbrug over het Ketel-meer toegepast [1, 2].Door het aanbrengen van uitwen-dige voorspankabels wordt het vol-gende bereikt:? vergroting van de momentcapa-citeit;? vergroting van de dwarskracht-capaciteit van de doorsneden terplaatse van de hamerstukken;? introductie van permanentedrukspanningen in de voegenvan de plakelementen in deBGT.K a b e l v e r l o o p e n o n t w e r pv o o r s p a n n i n gDe uitwendige kabels volgen hetmomentverloop van de brug. Inhet midden van de overspanningworden deze zo laag mogelijk inde koker aangebracht en terplaatse van de steunpunten zohoog mogelijk. De afbuigpuntenin een middenveld (overspanning74,0 m) liggen op 19,0 m afstandvan de steunpunten; tussen dezeafbuigpunten lopen de kabelsrecht.De afbuigpunten in het veldworden gerealiseerd door nieuw temaken deviatoren. Ter plaatse vande steunpunten worden in dedwarsdragers aan de bovenzijdegaten geboord om de kabels doorte voeren.Als voorspanning is het VT-CMM-voorspansysteem toegepast, speci-aal voor externe voorspanning met2 |IJsselbrug ter plaatse vanuiterwaarden3 |Verloop kabelgroepen inoostelijke aanbrugC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2006 6 3748553804855168501685025401960560 1045 30005405605403000 1045 560480560240220b.nieuwe deviatornieuw aan te storten betona.huidige positie dwarsvoorspanningbestaande dwarsdragerVZA ontwikkeld. In dit systeemworden compacte voorspanstren-gen ? 15,4 mm (165 mm2) toege-past. De kabels zijn opgebouwduit vlakke banden, elk met vierstrengen, maximaal vier bandenper kabel. De doorsnede per kabelis dan 2640 mm2. De kabelsworden in het werk samengesteld.Het voorspanstaal is door vet enPE beschermd. Ter plaatse van deafbuigpunten en de verankeringenzijn de kabels omhuld door recht-hoekige afbuigzadels uit HDPE enworden aan ankerplaten in delandhoofden en nieuw te makendeviatoren verankerd.In de eindvelden worden twaalfkabels (zes per kokercel) aange-bracht, in de overige velden en terplaatse van de steunpuntenzestien kabels (acht per kokercel).In de westelijke aanbrug bevindenzich elf groepen kabels, in de oos-telijke aanbrug zeven groepen(fig. 3). Behalve de kabels die ein-digen op de landhoofden, wordenze tweezijdig voorgespannen.D e v i a t o r e n e nd w a r s d r a g e r sTer plaatse van de afbuigpunten inhet veld brengen U-vormige devia-toren de voorspankrachten overnaar de kokerconstructie (foto 4).Voor een zo groot mogelijke aan-hechting zijn de wanden en devloer van de koker ter plaatseopgeruwd. Voor de overdracht vande voorspankrachten, die voorna-melijk via afschuiving plaatsheeft,zijn in de wanden en de vloer vande koker deuvels aangebracht.Om de voorspankabels door tevoeren zijn ter plaatse van depijlers bovenin de 700 mm dikkedwarsdragers gaten ?180 mmgeboord. In verband met de aan-wezige dwarsvoorspanning in dedwarsdragers, met een theoreti-sche h.o.h.-afstand van 240 mm,moest dit nauwkeurig geschieden(fig. 5).T e n s l o t t eDoor de keuze van uitwendigevoorspanning, een juiste keuzevan het voorspansysteem en eenzorgvuldige planning, is het geluktom in een zeer korte periode deIJsselbrug constructief te verster-ken met minimale hinder voor hetverkeer. Gelet op toekomstige ont-wikkelingen, waarbij betere benut-ting van het bestaande wegennetactueel zal blijven, kan deze tech-niek vaker worden toegepast. Vande ervaringen bij de IJsselbrug kandan gebruik worden gemaakt. nL i t e r a t u u r1. Woudsma, G., VersterkenKetelbrug met uitwendigevoorspanning. Cement 2003,nr. 1.2. Hoogeveen, C. en B. Piscaer,Zelfverdichtend beton in Ketel-brug. Cement 2003, nr. 1.4 |Nieuwe deviator in brug-koker5 |Dwarsdoorsneden noor-delijke en zuidelijke bruga. principedoorsnede terplaatse van pijlerb. principedoorsnede terplaatse van veldC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVer s ter kingcement 2006 638De constructieve werkzaamhedenaan de IJsselbrug bestonden uitdrie onderdelen: het versterkenvan de brug met externe voorspan-ning, het vervangen van de opleg-gingen en het vervangen van devoegovergangen.De werkzaamheden zijn uitge-voerd op basis van een Design &Construct-contract, met kwaliteits-borging, zoals beschreven in deUAV-GC. Concreet houdt dit in datde opdrachtnemer aan de handvan de door de opdrachtgever inde vraagspecificatie geformuleerdefunctionele en technische eisen,het door de opdrachtgever opge-stelde voorlopig ontwerp moet ver-talen in een definitief c.q. uitvoe-ringsontwerp.U i t v o e r i n g b e t o n w e r kDe opdrachtgever, RWS Oost?Nederland, stelde een goede door-stroming van het verkeer op de IJs-selbrug als eis. Dit betekende datde versterking van de brug geheelvanaf de onderzijde van de kokermoest worden uitgevoerd. Hetinvoeren van bekisting, wapening,beton en voorspanning in de brug-kokers heeft derhalve plaatsgehadvia de onderkant van de brug.De materialen werden vanaf deuiterwaarden, die een periode vanbijna drie maanden gedeeltelijkonder water hebben gestaan, aan-gevoerd door geboorde gaten? 800 mm in de ondervloer van debrugkoker. Een goede logistiekeaanpak, zowel onder de brug als inde kokercellen was daarbij cruci-aal. Vanwege de hoge bouwsnel-heid hadden er tegelijkertijddiverse werkzaamheden plaats:boorwerk (foto 1), straalwerk, tim-merwerk en vlechtwerk. Vanaf hetmoment dat de bekisting voor dedeviatoren was aangebracht (vari?-rend van 6 tot 12 m3beton), wasnauwelijks nog transport in dekoker mogelijk (foto 2).In de 1100 m lange brug zijn 124deviatoren gestort met zelfverdich-tend beton (C35/45). Om de 80 mlange pompslang op de juistelocatie te krijgen zijn hiervoor in dekokervloer twintig extra gaten? 300 mm geboord. De betonspecieis met een druk van gemiddeld180 bar, 15 m verticaal en 50 m hori-zontaal verpompt. Hiertoe is eenmengsel toegepast dat zowelcompact als zeer vloeibaar was, meteen hoog gehalte fijne delen dooreen verhoogd cementgehalte en eenvulstof, alsmede met een aantalsuperplastificeerders. Door de grotehoeveelheid wapening (250 kg/m3)IJsselbrug op drie frontenversterkting. D. van Dasler, Heijmans Beton- en Waterbouw b.v.ing. M. Makkink, Heijmans Verplaatsingstechnieken b.v.De bijzondere logistieke aspecten bij de uitvoering van het betonwerk vanafde uiterwaarden en de vervanging van de potopleggingen, maken de verster-king van de IJsselbrug tot een bijzonder project, waarop in dit artikel naderwordt ingegaan.1 |Gaten geboord door aan-wezige dwarsdrager2 |Bekisting deviatorenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVer s ter kingcement 2006 6 39was de grootste zeefmaat van hetgrind 12 mm. Omdat het een rela-tief vloeibare betonspecie betrof,moest de bekisting vanwege deoverdruk nagenoeg waterdicht zijn.De keuze voor zelfverdichtendbeton bleek een juiste te zijn; demanier van werken was de meestoptimale en het resulteerde in eenstrak uiterlijk van het beton.V e r v a n g i n g v o e g o v e r -g a n g s c o n s t r u c t i e sDoor de extra verkorting van debrug, als gevolg van de uitwendigevoorspanning, bleken debestaande voegconstructies nietmeer alle brugbewegingen in detoekomst te kunnen volgen. Devoegen (type lamelvoeg) zijn ver-vangen door `uitkragende' vinger-voegen type Transgrip?(fig. 3) vanRW Sollinger H?tte GmbH.De voornaamste redenen voordeze keuze waren:? de voegen zijn een robuuste enbetrouwbare constructie, meteen aantoonbare levensduur vanmeer dan vijftig jaar, bestandtegen de zwaarste verkeersbelas-tingen;? er is sprake van minimaalonderhoud door het ontbrekenvan slijtagegevoelige onderde-len;? de voegen zijn waterdicht dooreen ruim bemeten, zware neo-preen afvoergoot;? de voegen zijn comfortabel engeluidsarm, door de vorm? geen dwarsspleten ? en doortoepassing van `Gripbeschicht-ung'.V e r v a n g i n g o p l e g g i n g e nDe IJsselbrug heeft per rijrichtingeen aparte brug. Elke brug is perpijler opgelegd op drie stuks (inlengterichting) ??nzijdig beweeg-bare potopleggingen. Dit is opzichzelf een bijzonder ontwerp,aangezien er doorgaans ??n indwarsrichting werkt.De aanwezige inbouwhoogte isbijzonder klein (circa 210 ?230 mm), op een pijlerbreedte van2,0 m.De redenen tot vernieuwing vande opleggingen waren:? de afdichtingen van de potopleg-gingen waren versleten, waar-door het rubber uit de pottenwas gedrukt (foto 4);? door de extra spitsstrook wordende krachten in de opleggingengroter;? door de extra uitwendige voor-spanning wordt de brug tot70 mm korter; deze extra glijd-weg is niet aanwezig in de oudeopleggingBinnen het UAV-GC-contract wasde opdrachtnemer verantwoorde-lijk voor het ontwerp. De nieuw inte bouwen opleggingen moestenvolgens het contract voldoen aande eisen voor brugopleggingenNBD 00702A in combinatie metNEN EN 1337 (Structural Bea-rings).De kenmerken voor de nieuweopleggingen zijn:? binnen de zeer kleine inbouw-ruimte van 210 mm met eenpijlerbreedte van slechts 2,0 m3 |Vingervoegen typeTransgrip?plunger met geleidingboutenrubber rond 655 x 44ingekamerd teflonRVS (2mm)bovensabeling/ondergietingdek/kolomingestorte ankerbushellend dek 1:50bovenplaat/onderplaat1.2.4.5.7.8.6.3.1.2.3.8.2.4.3. 5.7. 6.8.1.sealing ring9.9.opleggingspot4 |Versleten potopleggin-gen5 |Doorsnede over enkelzij-dig beweegbare opleg-gingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVer s ter kingcement 2006 640moeten alle handelingen(arbovriendelijk) kunnenplaatshebben;? horizontale krachten wordendoor de middelste ??nzijdigbeweegbare oplegging (fig. 5)opgenomen door middel vanwrijving. De overige tweeopleggingen zijn alzijdigbeweegbaar;? de opleggingen moeten volgensNBD 00702A vervangbaar zijn;? de fasering van het aanbrengenvan de uitwendige voorspan-ning mag de planning van hetinbouwen van de nieuwe opleg-gingen, inclusief voorspellin-gen ten aanzien van onwerk-bare situaties door hoogwaterin de IJssel, niet verstoren.Als hoofdkenmerk kan voor de uit-voering worden genoemd de feite-lijke statisch onbepaalde situatievan drie opleggingen op rij. DeNBD spreekt over een toelaatbarebandbreedte van ? 5% in de vijzel-krachten tijdens het vervangen.De beste manier om statisch onbe-paalde constructies te voorzienvan nieuwe opleggingen is demethode waarbij de feitelijkekracht in de oplegging (gerelateerdaan rubberdruk) nastelbaar is doormiddel van een wigvormige onder-plaat. Dit is onder meer toegepastbij de Ketelbrug. Door de zeergeringe beschikbare inbouw-hoogte was deze methode niet toe-pasbaar bij de IJsselbrug.Nieuwe potopleggingen blijkenbijzondere eigenschappen te bezit-ten ten aanzien van variatie encompressie, veroorzaakt dooropgesloten lucht en overtollig vet,alsmede door vervormingen vande diverse pasvlakken van deopleggingen, ook al zijn dezebewerkt binnen de toegestane tole-ranties.De variabelen in de compressie(? 0,5 mm) bleken in de praktijkdermate groot, dat geen betrouw-bare voorspelling van de opleg-krachten kon worden gedaan.Daarom is gekozen voor hetsturen op vijzelkrachten metgeminimaliseerde compressie-variabelen.Door een gestructureerde inbouw-methode is de variabele in de com-pressie teruggebracht van? 0,5 mm tot ? 0,1 mm.Het vijzelwerk voor het vervangenvan de oude opleggingen is uitge-voerd per pijler met circa twintigspeciale lage borgmoervijzels(Fmax= 3100 kN, slag = 25 mm).Deze zijn voorzien van inge-bouwde taatsen om de schuineonderzijde van het dek op tevangen. Al deze vijzels stonden inpakketten op de pijlers op ingeka-merde teflon glijdzadels (foto 6).Vanuit het UAV-GC-contractberust de aantoonbaarheid vanjuiste inbouw van de nieuweopleggingen bij de opdrachtne-mer. Dit is vormgegeven in eenzorgvuldige einddocumentatie.Steekproefsgewijs zijn door deopdrachtgever toetsen uitgevoerd.Een uitgebreid ontwerpprocestussen opdrachtnemer en leveran-cier, een zorgvuldig intern contro-leproces tijdens de uitvoering enconsensus met de opdrachtgeverzijn voorwaarden voor een goedeindresultaat bij het inbouwen vannieuwe opleggingen. Dit is bij deIJsselbrug zeker gelukt. nProjectgegevensopdrachtgever:RWS?Oost-Nederlandontwerp en uitvoering:Heijmans Beton- en Waterbouw b.v.voorspanning:DSI - Dywidag-Systeem Internationaalb.v.leverancier betonspecie:Basal Oost b.v.6 |Vijzelopstelling