Royal HaskoningDHV heeft samen met partners onderzocht of het mogelijk is geprefabriceerde betonnen liggers uit bestaande bruggen en viaducten te hergebruiken voor nieuwe bruggen en viaducten. Dit naar aanleiding van de Strategic Business Innovation Research (SBIR) van Rijkswaterstaat, die bruikbare innovaties voor circulaire viaducten wil laten ontwikkelen. De oplossing is door een onafhankelijke beoordelingscommissie uitgekozen om via een test- en prototypefase daadwerkelijk te worden toegepast.
Hergebruik prefab T-liggers (1)
Haalbaarheidsonderzoek en uitgangspunten
SBIR-consortium Liggers2.0
1 Sloop viaduct KW21 Europaplein in Groningen uit 1985, waarvan 26 voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit de hoofdoverspanningen worden hergebruikt voor het SBIR-project, foto: Fonger de Vlas Fotografie
1
18? CEMENT 6 20 22
In de huidige praktijk wordt
ongeveer 97% van het bouwafval
gerecycled en gebruikt als funde-
ringsmateriaal voor wegen.
Door
minder wegenbouw neemt de vraag naar
verwachting echter met 40% af. Tegelijker-
tijd wordt verwacht dat het aanbod juist zal
toenemen, aangezien steeds meer construc-
ties het einde van hun ontwerplevensduur
bereiken. In nieuw beton kan betongranu-
laat ook als grof en/of fijn toeslagmateriaal
worden gebruikt. Voor het bewerken van
betonpuin tot toeslagmateriaal is echter veel
energie nodig, waarbij momenteel nog emis-
sies vrijkomen. Circulariteit kan naar een hoger niveau
worden getild wanneer bouwelementen
worden hergebruikt in nieuwbouw in plaats
van het hergebruiken van betongranulaat
als toeslagmateriaal in nieuw beton. Waarde-
behoud, in de vorm van het verlengen van
de levensduur of duurzaam hergebruik van
bestaande objecten, staat dan ook hoog in
de rangschikking van de circulaire ontwerp-
principes van Rijkswaterstaat [2] (fig. 2).
Vraag en antwoord
Betonnen bruggen en viaducten in Neder-
land worden momenteel in ongeveer 90% [3]
van de gevallen om functionele redenen ge-
sloopt. Meestal zijn deze technisch in staat om nog decennia te presteren, maar vooral
door veranderingen in de weginrichting vol
-
doet de indeling en/of locatie niet aan de
nieuwe wensen.
Jaarlijks worden er gemiddeld 45 nieu -
we bruggen en viaducten gebouwd voor Rijks -
waterstaat. Tegelijkertijd worden zo'n 15 be -
staande constructies afgebroken. Het blijkt
dat ong
eveer de helft van deze gesloopte con -
structies bestaat uit geprefabriceerde beton -
nen liggers. De gemiddelde leeftijd bij sloop is
slechts 4
0 jaar, terwijl deze constructies voor
minimaal 100 jaar zijn ontworpen. In totaal
zijn er 1637 bruggen en viaducten (eind 2020)
met geprefabriceerde liggers in het wegennet
van Rijkswaterstaat. De gemiddelde leeftijd
van deze kunstwerken is slechts 25 jaar.
Naar schatting bestaat ongeveer 55% van de
liggerconstructies van de brugvoorraad van
Rijkswaterstaat uit (omgekeerde T-)liggers
(railbalkliggers) met een in-situ druklaag
(fig. 3). Kokerliggers met dwarsvoorspanning
zonder druklaag en omgekeerde T-liggers
met een volstortdek maken respectievelijk
ongeveer 25% en 15% uit. De overige ligger-
constructies zijn voornamelijk in een veldfa-
briek gemaakte liggertypen T-contactliggers
(Krikke-liggers) en T-liggers met tussenstort
(type 'Hollandse Brug') die voorzien zijn van
nagerekt voorspanstaal.
IR. ROB
VERGOOSSEN
Expert Bruggen
Royal HaskoningDHV
ING. GERT-JAN VAN ECK PMSE
Projectleider /
Technisch Manager
Royal HaskoningDHV
IR. DANNY JILISSEN Constructeur
Royal HaskoningDHV auteurs
Royal HaskoningDHV heeft samen met partners onderzocht of het mogelijk is
geprefabriceerde betonnen liggers uit bestaande bruggen en viaducten te hergebruiken voor nieuwe bruggen en viaducten. Dit naar aanleiding van de Strategic Business Innovation
Research (SBIR) van Rijkswaterstaat, die bruikbare innovaties voor circulaire viaducten wil
laten ontwikkelen. De oplossing is door een onafhankelijke beoordelingscommissie uitgekozen om via een test- en prototypefase daadwerkelijk te worden toegepast.
CEMENT 6 2022 ?19
2 Circulaire ontwerpprincipes voor de bouw [2]
3 Brugdek typen met prefab liggers [4]: (a) omgekeerde T-liggers (railbalk) met druklaag, (b) omgekeerde T-liggers met een volstortdek en (c) kokerliggers met dwarsvoorspanning zonder druklaag
Uit onderzoek
van Rijkswater-
staat blijkt dat
de gemiddelde
kubusdruksterkte
van beton
104,4 MPa is
voor liggers van
vóór 1976
TWEELUIK
Dit artikel is het eerste deel van een
tweeluik over de innovatie hergebruik
prefab liggers. In dit artikel wordt het
haalbaarheidsonderzoek en de alge-
mene uitgangspunten beschreven. Het
tweede deel (verschijnt eind 2022 in het
themanummer Bestaande constructies)
gaat over de uitvoering en de construc-
tieve onderbouwing van het viaduct.
2
3c
3b
3a
20? CEMENT 6 20 22
Op dit moment komen voornamelijk omge-
keerde T-liggers vrij en in mindere mate de
in een veldfabriek gemaakte liggertypen.
Over enkele jaren komen mogelijk ook de
kokerliggers met grotere overspanningen
vrij, aangezien dat type later is ontwikkeld
en toegepast, dus nog jonger is. De omge-
keerde T-liggers met een volstortdek komen
relatief weinig voor in het areaal van Rijks-
waterstaat in verband met de beperkte over-
spanning. In het SBIR-onderzoek is gefocust
op de omgekeerde T-liggers met druklaag,
omdat deze nu vrij komen en goed herbruik-
baar zijn.
Donorproject: Ring Zuid Groningen
In Groningen vindt een grootschalige ombouw
van de zuidelijke ringweg plaats, bekend als
'Aanpak Ring Zuid'. Vlasman, onderdeel van
het SBIR-consortium, heeft als sloopbedrijf
van Aannemer Combinatie Herepoort de
opdracht gekregen om viaduct KW21 Europa-
plein uit 1985 te slopen. In plaats van het
hele viaduct te slopen en tot puin te verma-
len, is gekozen om 26 voorgespannen prefab
omgekeerde T-liggers uit de hoofdoverspan-
ningen te hergebruiken voor het SBIR-project
(foto 1, foto 4-7). Zeven liggers blijven binnen
de provincie Groningen en zijn ingezet voor
de aanleg van een tijdelijke brug in Appinge-
dam voor een periode van circa 10 jaar. 16 liggers worden toegepast voor een viaduct
van Rijkswaterstaat over de rijksweg (verder
niet bij naam genoemd). Dura Vermeer heeft
de opdracht om dit viaduct te realiseren.
Naast het gebruik van de bestaande prefab
liggers worden hier ook nieuwe (rand)liggers
toegepast, gemaakt en geleverd door de an-
dere partner uit het consortium, Haitsma
Prefab Beton.
Sterkte volgen norm
Nieuwe bruggen worden ontworpen volgens
de Eurocode voor een ontwerplevensduur
van 100 jaar. In de Voorschriften Beton
Bruggen (NEN 6723 - VBB 1995) als onder-
deel van de TGB 1990 is voor bruggen de
referentieperiode op 80 jaar gesteld. In de
normen en richtlijnen tot de invoering van
de TGB 1990 werd geen expliciete ontwerp-
levensduur of referentieperiode voorge-
schreven.
De sterkteklasse (betonkwaliteit) is tot
de invoering van de Eurocode gemaximeerd
tot B52,5 op basis van ROBK 1/2 ? VB 74/84
en B65 op basis van de VBC. Uit grootschalig
onderzoek van Rijkswaterstaat [5] kan wor-
den geconcludeerd dat de gemiddelde kubus-
druksterkte van beton 104,4 MPa is voor
geprefabriceerde betonnen liggers die vóór
1976 zijn geproduceerd. De sterktetoename is
ruim 50% ten opzichte van de oorspron -
4 Voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit donorviaduct worden op vrachtwagen geladen
4
SBIR
Rijkswaterstaat heeft als ambitie
om in 2030 klimaatneutraal en
circulair te werken. Zo wil Rijkswa-
terstaat als launching customer
binnen de eigen invloedsfeer
maximaal bijdragen aan het
terugdringen van de CO?-uitstoot
en het materiaalgebruik.
In de week van de circulaire eco-
nomie in 2021 heeft Rijskwaterstaat
de markt uitgedaagd om circulaire
oplossingen te ontwikkelen en te
valideren voor viaducten. Dit is
gedaan via een Strategic Business
Innovation Research (SBIR) Circu-
laire viaducten. Uit de in totaal 32
inschrijvingen zijn eerst de 10
meest veelbelovende voorstellen
geselecteerd om door te gaan
naar de fase van haalbaarheids-
onderzoek (fase 1). Deze haalbaar-
heidsonderzoeken zijn door een
brede onafhankelijke commissie
beoordeeld. De commissie heeft
drie consortia geselecteerd om
door te gaan naar de prototype-
fase (fase 2). Het consortium met
Royal HaskoningDHV is met de
innovatie 'Hergebruik Prefab Lig-
gers' als eerste van de drie gekwa-
lificeerd om het prototype daad-
werkelijk te realiseren.
De partners binnen dit consortium
zijn Dura Vermeer, Vlasman Sloop-
werken en Haitsma Prefab Beton,
waarbij SGS als partner de kwali-
teitsverklaring uitgeeft. Het consor-
tium wil als Combinatie Liggers2.0
de innovatie ook een commercieel
vervolg geven (fase 3).
CEMENT 6 2022 ?21
5
6 7
5 Vrachtwagen met ligger arriveert op opslagplaats?6 Lossen van de voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit donorviaduct KW21 Europaplein?7 Tijdelijke opslag van de donorliggers
kelijke gemiddelde kubussterkte van 28
dagen van circa 60 MPa voor K600-B52,5.
Dit is veel meer dan de voorspelde 21% met
formule 3.2 van Eurocode 2 [7], met s = 0,2
en t = 45 jaar (16440 dagen).
() ()
??
??
??
??
??
??
??
??
=
==
??
= ++ + ??
??
28
1
cc
28
0,2 1
16440
cc
22
1 x y xy x y
()
( )1, 2 1
11
22
s t t e
t e
(1)
() ()
??
??
??
??
??
??
??
??
=
==
??
= ++ + ??
??
28
1
cc
28
0,2 1
16440
cc
2 2
1 x y xy x y
()
( )1, 2 1
11
22
s
t t e
t e
Vermoedelijk was de sterkte na 28 dagen
dus fors hoger dan een B52,5 waar volgens
de destijds geldende normen mee is gere-
kend. Dit kan worden verklaard doordat na 16 uur de volledige voorspanning wordt aan-
gebracht om de dagcyclus te halen. De aan-
wezige sterkte is dan reeds circa 40 MPa. Een
gemiddelde kubusdruksterkte na 28 dagen
van ruim 80 MPa lijkt hiermee reëel. Dit
komt goed overeen met de huidige praktijk
waar veelal een betonsterkteklasse van
C60/75 wordt gehaald.
Restlevensduur donorproject
Omdat de liggers van het donorproject een
stuk jonger zijn (ca. 35 jaar) dan de liggers
uit het Rijkswaterstaatonderzoek [5], is voor
deze liggers aanvullend onderzoek gedaan.
De gevonden gemiddelde kubusdruksterkte
22? CEMENT 6 20
22
was 112 MPa en daarmee nog iets hoger dan
het gemiddelde dat volgt uit [5]. Naast onderzoek naar de sterkte is
ook de restlevensduur beschouwd. Hiervoor
zijn verschillende boorkernen uit een proef-
ligger onderzocht. Het prefab beton met
hoge sterkte heeft een zeer lage water-cement-
factor (minder dan 0,4) en dus een veel dich-
tere microstructuur dan standaard beton.
Uit het onderzoek bleek dat de carbonatatie -
diepte na 35 jaar kleiner is dan 1 mm en dat
de chloride-indringing verwaarloosbaar is.
Dit kwam overeen met de verwachting en
resultaten op proefstukken uit prefab liggers
in andere kunstwerken. Uit de proeven bleek tevens dat het
beton niet gevoelig is voor overige aantas-
tingsmechanismen, waaronder ASR. Op
basis van de verschillende proeven is aange-
toond dat deze prefab liggers nog zeker 100
jaar meekunnen en ook de aanwezige dek-
king op wapening- en voorspanstaal voldoet
aan de eisen voor 100 jaar ontwerplevens-
duur van de Eurocode.
Constructieve veiligheid
Het te realiseren viaduct voor Rijkswaterstaat
is een geheel nieuwe constructie. Door gebrek
aan regelgeving is het overeengekomen uit-
gangspunt (OG-ON) dat voor dit project moet
worden voldaan aan het nieuwbouwniveau
volgens de Eurocode. Omdat het een kunst-
werk voor Rijkswaterstaat betreft, wordt ge-
volgklasse CC3 met een ontwerplevensduur
van 100 jaar geëist. De hergebruikte liggers zijn voor de
nieuwe situatie doorgerekend en voldoen
aan Eurocode nieuwbouw.
Grenstoestanden? Uit de aangehouden eisen
en referentieperiode volgt de betrouwbaar-
heidsindex die directe invloed heeft op de
aan te houden partiële belastingfactoren in
de uiterste grenstoestand (UGT). Naast de
UGT moet een constructie ook voldoen aan
bruikbaarheidsgrenstoestanden (BGT) en
worden getoetst op vermoeiing. Hierbij zijn
de partiële belastingfactoren voor elke ge-
volgklasse gelijk, namelijk 1,0. Bij het ontwerpen van nieuwe liggers
zijn eisen met betrekking tot de scheurvor-
ming over het algemeen maatgevend. In de oude normen werden voorgespannen liggers
ontworpen op het decompressiecriterium
(geen trek) ten gevolge van buiging in de BGT.
Hiervoor werd de karakteristieke combina-
tie aangehouden. Volgens de Eurocode geldt
voor de liggers een spanningswisseling in
het voorspanstaal in de frequente combina-
tie. Ook in de vermoeiingscombinatie geldt
een soortgelijke spanningswisseling. Door
de hoge voorspangraad zijn de liggers in de
BGT te beschouwen als ongescheurd, waar-
door altijd aan deze toelaatbare spanningen
voor scheurvorming en vermoeiing wordt
voldaan.
Dwarskracht? In de afgelopen decennia zijn
de formules voor de dwarskrachtcapaciteit
veranderd. De hergebruikte liggers zijn ont-
worpen op basis van de VB 74/84 of RVB
1962/67. Voor inpassing in het nieuwe via-
duct moeten de liggers worden ingekort
(meer over de uitvoering hiervan is te lezen
in deel 2). Hierdoor worden de originele
liggereinden met een hogere concentratie
beugels verwijderd en blijft alleen een basis
beugelwapening Ø10-300 (FeB 500) aanwe-
zig. Deze basiswapening voldoet aan de mi-
nimale eisen voor beugelwapening conform
Eurocode 2. Waar men in de oude normen
en bij beoordeling van bestaande construc-
ties volgens NEN 8702 of de RBK de dwars-
krachtcapaciteit van het betonaandeel (V
Rd,c)
en het aandeel uit beugels (V
Rd,s) onder be-
perking van de helling van de drukdiagonaal,
mag optellen, mag dat in de Eurocode niet.
De dwarskrachtcapaciteit moet bij beperkte
beugelwapening dus volledig uit het beton
komen. Naast de bekende formules uit Euro-
code 2 (6.2a en 6.2b) voor het bepalen van
de dwarskrachtcapaciteit V
Rd,c biedt dezelf -
de Eurocode in art. 6.2.2 nog een mogelijk -
heid om voldoende dwarskrachtcapaciteit
aan te tonen. In vrij opgelegde voorgespan -
nen elementen zonder dwarskrachtwape-
ning wordt de dwarskrachtweerstand van
de delen die niet door buiging gescheurd
zijn, waar de buigtrekspanning kleiner is
dan f
ctk;0,05 / ?c, begrensd door de treksterkte
van het beton. Hiervoor moet de hoofd -
trekspanning (
?1) in de liggers worden
getoetst.
De liggers
beschikken over
voldoende
dwarskracht-
capaciteit voor
toepassing in het
nieuwe viaduct
op beoordelings-
niveau
nieuwbouw en
gevolgklasse CC3
CEMENT 6 2022 ?23
0
100 200
300 400 500 600 700 800 900
1000
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800
hoogte [mm]
Breedte [mm]
Samengestelde doorsnede
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
1000 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
Spanning [N/mm 2]
Buigtrekspanning - ? x
0
100 200 300
400
500
600
700
800 900
1000
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75
Spanning [N/mm 2]
Schuifspanning - ? xy
0
100
200 300
400
500
600
700
800 900
1000
-0,5 0 0,5 1 1,5 2
Spanning [N/mm 2]
Hoofdtrekspanning - ? 1
De hoofdtrekspanning kan worden berekend
met formule (2).
() ()
??
??
??
??
??
??
??
??
=
==
??
= ++ + ??
??
28
1
cc
28
0,2 1
16440
cc
2 2
1 x y xy x y
()
( )1, 2 1
11
22 s t t e
t e
(2)
De doorg
aande ontwikkeling van de beton-
sterkte over de tijd heeft een gunstig effect
op de dwarskrachtcapaciteit. Met een hoge-
re treksterkte van het beton is immers een
hogere hoofdtrekspanning toelaatbaar. De breedte van de samengestelde
dwarsdoorsnede varieert over de hoogte.
Hierdoor kan de maximum hoofdtrekspan-
ning optreden bij een andere as dan de
zwaartepuntsas. Het spanningsverloop is
daarom over de hoogte van de dwarsdoor-
snede voor verschillende sneden in de ligger
bepaald. Hiervoor is gebruikgemaakt van
een FEM-model met schaalelementen voor
in-plane 2D-spanningen. Om rekening te
houden met de bouwfasering zijn de optre-
dende hoofdtrekspanningen (
?1) in de UGT
bepaald door superpositie van de resultaten
van twee aparte modellen: een model dat
enkel de ligger representeert en een model voor de samengestelde doorsnede (prefab
ligger met de nieuwe in-situ druklaag). Het
spanningsverloop in de kritische snede is
weergegeven in figuur 8. De maximale hoofd
-
trekspanning (
?1) in de UGT is kleiner dan
de treksterkte van het beton f
ctd = k t fctk / ?b.
Met een unity check van 0,63 beschikken de
liggers over voldoende dwarskrachtcapaci-
teit voor toepassing in het nieuwe viaduct
voor Rijkswaterstaat op beoordelingsniveau
nieuwbouw en gevolgklasse CC3.
Toetsing modificatie
Het voorspansysteem van de hergebruikte
ligger is ontworpen voor een ligger met een
lengte van 18,9 m. Voor de toekomstige toe-
passing moeten de liggers worden ingekort
tot 14 m, wat overeenkomt met slechts 75%
van de oorspronkelijke lengte. De aanwezige
voorspankracht blijft echter gelijk en zorgt
voor trekspanning boven in het liggerlijf. De
optredende hoofdtrekspanningen (
?1) door
de modificatie zijn met dezelfde 2D-FEM-
modellen onderzocht als voor het toetsen
van de UGT. Hiermee zijn de veranderingen
AANVULLENDE
REGELGEVING VOOR
HERGEBRUIK
Er zijn initiatieven om aanvullende
regelgeving op te stellen op basis
waarvan bij toepassing van herge-
bruikte betonelementen afgeweken
mag worden van de Eurocode
nieuwbouweisen.
De hergebruikte liggers zijn welis-
waar niet nieuw, maar hebben in
de praktijk wel hun draagkracht
bewezen. Wij pleiten ervoor om
ten behoeve van de duurzaam-
heidsambitie de bestaande liggers
als bestaande constructies te
beschouwen, waardoor voor de
capaciteit de materiaalgebonden
normen uit de NEN8700-serie en
bij Rijkswaterstaat de RBK v1.2
[RTD:1006] van toepassing zijn.
Hierbij zou het streefniveau voor
de betrouwbaarheid in eerste
instantie altijd Eurocode nieuw-
bouw moeten zijn. Indien dit
niveau niet haalbaar is, zou het
beoordelingsniveau enkel voor de
hergebruikte elementen kunnen
worden verlaagd tot het beoorde-
lingsniveau verbouw conform
NEN8700. Nieuwe onderdelen
zoals de druklaag zouden altijd
moeten worden uitgewerkt vol-
gens Eurocode nieuwbouw.
8 De samengestelde (kritische) doorsnede en de spanningen in de UGT
8
24? CEMENT 6 20 22
?1- [M Pa ] 4. 61
2. 15
1. 83
1. 37
0. 91
0. 00
-2. 33
-11. 67
-46. 67 3. 58
2D stress/strain
Values: ? 1- Linear calculation
Loa d ca s e : LC 2
Extreme: Member
S election: Lijf8..Lijf11, S E3, S E5..S E19
Location: In nodes avg.. S ystem: LCS
mesh element
?1- [MPa ] 4. 61
2. 15
1. 83
1. 37
0. 91
0. 00
-2. 33
-11.67
-46.67 2. 87
2D stress/strain
Values: ? 1- Linear calculation
Combination: S LS : EG+VS P
Extreme: Member
Selection: Lijf8..Lijf11, SE3, SE5..SE19
Location: In nodes avg.. S ystem: LCS
mesh element
in de optredende spanningen ten g evolge
van het inkorten van de ligger, het boren
van gaten ten behoeve van de onderwape-
ning van de einddwarsdrager en het hijsen
van de ligger via de geboorde gaten onder-
zocht. De situatie na het inkorten van de lig-
ger en het verwijderen van de druklaag is
maatgevend. In die situatie is enkel het
e
igen gewicht van de ingekorte ligger en de
voorspanning aanwezig. De maatgevende
hoofdtrekspanning aan de bovenzijde van de
ligger, in dit geval een buigtrekspanning
?x, blijft kleiner dan f
ctk.0,05 / ?c (fig. 9). In het oor-
spronkelijke ontwerp van de liggers
was al rekening gehouden met trekspan
-
ning
en aan de bovenzijde van de ligger.
Daarom
w
aren er twee wapeningsstaven
Ø12 in de bovenkant van de ligger (lijf )
beschikbaar voor scheurbeheersing. Uit
berekeningen blijkt dat deze staven vol
-
doende zijn om de scheurwijdte te beper-
ken tot 0,05 mm, waarbij de maximale
scheurwijdte in ontwerp toegestaan door
Eurocode 0,20 mm is.
9 Hoofdtrekspanning (? 1) voor enkel de voorspanning (a) en eigen gewicht ingekorte ligger gecombineerd met de voorspanning
(b) in de BGT
9
CEMENT 6 2022 ?25
Milieu-impact
Om breed toegepast te worden, moet herge-
bruik van bestaande liggers een positief
effect hebben op het milieu ten opzichte van
het crushen
van het beton tot funderingsma -
teriaal en een situatie waarbij betongranulaat
w
ordt hergebruikt in nieuw beton. Daarom is
de impact op het milieu bij gebruik van her -
gebruikte prefab liggers onderzocht. Hierin
zijn
de milieukosten (DuBoCalc), de uitputting
van abiotische grondstoffen (Antimony (Sb)
equivalent) en de emissie van broeikasgassen
(uitgedrukt in CO?-equivalent) meegenomen.
De milieu-impact is onderzocht op
basis van een casestudie van een viaduct met
een lengte van 70 m en een breedte van 15 m.
Hierbij is de toepassing van hergebruikte lig-
gers vergeleken met nieuwe liggers. De impact
op de gehele betonnen bovenbouw is weerge -
geven in tabel 1. Geconcludeerd kan worden dat herge-
bruik van bestaande liggers veel milieuvrien -
delijker en duurzamer is dan het gebruik van
nieuw beton. Indien een vergelijking puur
op productniveau wordt gemaakt tussen een
nieuwe prefab ligger en een hergebruikte
prefab ligger, dan zijn de besparingen in de
casestudie op alle indicatoren zelfs meer
dan 90%.
Discussie
Om de huidige lineaire bouwsector meer
circulair te maken, moet hergebruik gebrui-
kelijker worden. Om dit te stimuleren, kan
in contracten een eis worden geïmplemen-
teerd die stelt dat geprefabriceerde liggers
in een constructie die functioneel verouderd
is, niet of enkel onder strikte voorwaarden,
mogen worden vermalen. De verwachting is
dat er de komende jaren meer nieuwe con-
structies worden gebouwd dan er bestaande
constructies met omgekeerde T-liggers met
druklaag worden gesloopt. Daarom moet het
mogelijk zijn om binnen een redelijke af-
stand en tijd een nieuwe constructie te vin-
den die past bij de bestaande liggers. Het hergebruik van bestaande liggers moet
al in de ontwerpfase van nieuwe viaducten
en bruggen worden meegenomen. In die
fase worden de overspanning en construc-
tiehoogte vastgelegd en daarmee de mogelij-
ke match met een donorviaduct.
Conclusies
Geconcludeerd is dat hergebruik van gepre-
fabriceerde liggers technisch haalbaar is.
De resterende levensduur van bestaande
prefab liggers is ruimschoots 100 jaar. De
hergebruikte liggers voldoen aan alle gestel-
de eisen in de vigerende normen en richtlij-
nen. Op basis van toetsing conform de Euro-
code en ROK v1.4 voldoen de hergebruikte
liggers voor toepassing in het viaduct voor
Rijkswaterstaat op het beoordelingsniveau
nieuwbouw met gevolgklasse CC3 voor een
ontwerplevensduur van 100 jaar.
Al met al blijkt dat hergebruik van
prefab liggers een significante invloed heeft
op de milieu-impact ten opzichte van het
toepassen van nieuwe liggers.
LITERATUUR
1?Nederland circulair in 2050,
Rijksbreed programma Circulaire
Economie. Ministerie van Infrastructuur
en Milieu, Ministerie van Economische
zaken, 2016.
2?Circulaire ontwerp-principes.
Rijkstwaterstaat, Ministerie van
Infrastructuur en Waterstaat, 2020.
3?Nooij, S., Willems, A., Heystek, A.P.,
Sloopoorzaken bruggen en viaducten
in en over rijkswegen, INFR160633,
IV-Infra, 2016.
4?NEN 6700 Technische Grondslagen
voor Bouwconstructies ? TGB 1990
Algemene
basiseisen, Nederlands
Normalis
atie-instituut, 1992.
5?TNO-rapport Analyse van de
materiaaleigenschappen voor de
bepaling van het
afschuifdraagvermogen van bestaande
betonnen kunstwerken, TNO-060-
DTM-2011-01450-2, maart 2012.
Tabel 1?Verschil in duurzaamheid voor de bovenbouw van een viaduct
milieukosten
[Euro]
emissie van broeikasgassen
[kg CO?-eq]abiotische grondstoffen
[kg Sb-eq]
-49% -44%-61%
SAMENWERKING
Het onderzoek wordt voornamelijk
uitgevoerd in het kader van de
subsidie SBIR van Rijkswaterstaat.
Het werk van de consortiumpart-
ners Dura Vermeer, Vlasman
Sloopwerken, SGS en Haitsma
Prefab Beton wordt zeer gewaar-
deerd. De liggers van het beschre-
ven onderzoek zijn beschikbaar
gesteld door IXAS Gaasperdammer-
weg en Aannemer Combinatie
Herepoort.
Geconcludeerd
kan worden dat
hergebruik van
bestaande liggers
veel milieu-
vriendelijker en
duurzamer is
dan het gebruik
van nieuw beton
26? CEMENT 6 20 22
Tweeluik
Dit artikel is het eerste deel van een tweeluik over de innovatie hergebruik prefab liggers. In dit artikel wordt het haalbaarheidsonderzoek en de algemene uitgangspunten beschreven. Het tweede deel gaat over de uitvoering en de constructieve onderbouwing van het viaduct.
In het kort
- Betonnen viaducten worden momenteel in 90% van de gevallen om functionele redenen gesloopt, maar zijn technisch meestal in staat om nog decennia te presteren.
- In het kader van SBIR Circulaire viaducten worden 26 voorgespannen prefab T-liggers uit KW21 Europaplein in Groningen hergebruikt.
- Uit onderzoek van Rijkswaterstaat blijkt dat de gemiddelde kubusdruksterkte van beton 104,4 MPa is voor liggers van vóór 1976.
- Omdat de liggers van het donorproject een stuk jonger zijn, is aanvullend onderzoek gedaan.
- De doorgaande ontwikkeling van de betonsterkte heeft een gunstig effect op de dwarskrachtcapaciteit.
- Voor inpassing in het nieuwe viaduct moeten de liggers worden ingekort.
- De situatie na het inkorten van de ligger en het verwijderen van de druklaag is maatgevend.
- De liggers beschikken over voldoende dwarskrachtcapaciteit voor toepassing in het nieuwe viaduct op beoordelingsniveau nieuwbouw en gevolgklasse CC3.
- Geconcludeerd kan worden dat hergebruik van bestaande liggers veel milieuvriendelijker en duurzamer is dan het gebruik van nieuw beton.
Foto 1. Sloop viaduct KW21 Europaplein in Groningen uit 1985, waarbij 26 voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit de hoofdoverspanningen worden hergebruikt voor het SBIR-project, foto: Fonger de Vlas Fotografie
SBIR
Rijkswaterstaat heeft als ambitie om in 2030 klimaatneutraal en circulair te werken. Zo wil Rijkswaterstaat als launching customer binnen de eigen invloedsfeer maximaal bijdragen aan het terugdringen van de CO2-uitstoot en het materiaalgebruik.
In de week van de circulaire economie in 2020 heeft Rijkswaterstaat de markt uitgedaagd om circulaire oplossingen te ontwikkelen en te valideren voor viaducten. Dit is gedaan via een Strategic Business Innovation Research (SBIR) Circulaire viaducten. Uit de in totaal 32 inschrijvingen zijn eerst de 10 meest veelbelovende voorstellen geselecteerd om door te gaan naar de fase van haalbaarheidsonderzoek (fase 1). Deze haalbaarheidsonderzoeken zijn door een brede onafhankelijke commissie beoordeeld. De commissie heeft drie consortia geselecteerd om door te gaan naar de prototypefase (fase 2). Het consortium met Royal HaskoningDHV is met de innovatie ‘Hergebruik Prefab Liggers’ als eerste van de drie gekwalificeerd om het prototype daadwerkelijk te realiseren.
De partners binnen dit consortium zijn Dura Vermeer, Vlasman Sloopwerken en Haitsma Prefab Beton, waarbij SGS als partner de kwaliteitsverklaring uitgeeft. Het consortium wil als Combinatie Liggers2.0 de innovatie ook een commercieel vervolg geven (fase 3).
In de huidige praktijk wordt ongeveer 97% van het bouwafval gerecycled en gebruikt als funderingsmateriaal voor wegen. Door minder wegenbouw neemt de vraag naar verwachting echter met 40% af. Tegelijkertijd wordt verwacht dat het aanbod juist zal toenemen, aangezien steeds meer constructies het einde van hun ontwerplevensduur bereiken. In nieuw beton kan betongranulaat ook als grof en/of fijn toeslagmateriaal worden gebruikt. Voor het bewerken van betonpuin tot toeslagmateriaal is echter veel energie nodig, waarbij momenteel nog emissies vrijkomen.
Circulariteit kan naar een hoger niveau worden getild wanneer bouwelementen worden hergebruikt in nieuwbouw in plaats van het hergebruiken van betongranulaat als toeslagmateriaal in nieuw beton. Waardebehoud, in de vorm van het verlengen van de levensduur of duurzaam hergebruik van bestaande objecten, staat dan ook hoog in de rangschikking van de circulaire ontwerpprincipes van Rijkswaterstaat [2] (fig. 2).
Figuur 2. Circulaire ontwerpprincipes voor de bouw [2]
Vraag en aanbod
Betonnen bruggen en viaducten in Nederland worden momenteel in ongeveer 90% [3] van de gevallen om functionele redenen gesloopt. Meestal zijn deze technisch in staat om nog decennia te presteren, maar vooral door veranderingen in de weginrichting voldoet de indeling en/of locatie niet aan de nieuwe wensen.
Jaarlijks worden er gemiddeld 45 nieuwe bruggen en viaducten gebouwd voor Rijkswaterstaat. Tegelijkertijd worden zo'n 15 bestaande constructies afgebroken. Het blijkt dat ongeveer de helft van deze gesloopte constructies bestaat uit geprefabriceerde betonnen liggers. De gemiddelde leeftijd bij sloop is slechts 40 jaar, terwijl deze constructies voor minimaal 100 jaar zijn ontworpen. In totaal zijn er 1637 bruggen en viaducten (eind 2020) met geprefabriceerde liggers in het wegennet van Rijkswaterstaat. De gemiddelde leeftijd van deze kunstwerken is slechts 25 jaar.
Naar schatting bestaat ongeveer 55% van de liggerconstructies van de brugvoorraad van Rijkswaterstaat uit (omgekeerde T-)liggers (railbalkliggers) met een in-situ druklaag (fig. 3). Kokerliggers met dwarsvoorspanning zonder druklaag en omgekeerde T-liggers met een volstortdek maken respectievelijk ongeveer 25% en 15% uit. De overige liggerconstructies zijn voornamelijk in een veldfabriek gemaakte liggertypen T-contactliggers (Krikke-liggers) en T-liggers met tussenstort (type ‘Hollandse Brug’) die voorzien zijn van nagerekt voorspanstaal.
Op dit moment komen voornamelijk omgekeerde T-liggers vrij en in mindere mate de in een veldfabriek gemaakte liggertypen. Over enkele jaren komen mogelijk ook de kokerliggers met grotere overspanningen vrij, aangezien dat type later is ontwikkeld en toegepast, dus nog jonger is. De omgekeerde T-liggers met een volstortdek komen relatief weinig voor in het areaal van Rijkswaterstaat in verband met de beperkte overspanning. In het SBIR-onderzoek is gefocust op de omgekeerde T-liggers met druklaag, omdat deze nu vrij komen en goed herbruikbaar zijn.
Figuur 3. Brugdek typen met prefab liggers [4]: (boven) omgekeerde T-liggers (railbalk) met druklaag, (midden) omgekeerde T-liggers met een volstortdek en (onder) kokerliggers met dwarsvoorspanning zonder druklaag
Donorproject: Ring Zuid Groningen
In Groningen vindt een grootschalige ombouw van de zuidelijke ringweg plaats, bekend als ‘Aanpak Ring Zuid’. Vlasman, onderdeel van het SBIR-consortium, heeft als sloopbedrijf van Aannemer Combinatie Herepoort de opdracht gekregen om viaduct KW21 Europaplein uit 1985 te slopen. In plaats van het hele viaduct te slopen en tot puin te vermalen, is gekozen om 26 voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit de hoofdoverspanningen te hergebruiken voor het SBIR-project (foto 1 en foto 4-8). Zeven liggers blijven binnen de provincie Groningen en zijn ingezet voor de aanleg van een tijdelijke brug in Appingedam voor een periode van circa 10 jaar. 16 liggers worden toegepast voor een viaduct van Rijkswaterstaat over de rijksweg (verder niet bij naam genoemd). Dura Vermeer heeft de opdracht om dit viaduct te realiseren. Naast het gebruik van de bestaande prefab liggers worden hier ook nieuwe (rand)liggers toegepast, gemaakt en geleverd door de andere partner uit het consortium, Haitsma Prefab Beton.
Foto 4. Voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit donorviaduct worden op vrachtwagen geladen
Foto 5. Vrachtwagen met ligger vertrekt naar opslagplaats
Uit onderzoek van Rijkswaterstaat blijkt dat de gemiddelde kubusdruksterkte van beton 104,4 MPa is voor liggers van vóór 1976
Sterkte volgen norm
Nieuwe bruggen worden ontworpen volgens de Eurocode voor een ontwerplevensduur van 100 jaar. In de Voorschriften Beton Bruggen (NEN 6723 - VBB 1995) als onderdeel van de TGB 1990 is voor bruggen de referentieperiode op 80 jaar gesteld. In de normen en richtlijnen tot de invoering van de TGB 1990 werd geen expliciete ontwerplevensduur of referentieperiode voorgeschreven.
De sterkteklasse (betonkwaliteit) is tot de invoering van de Eurocode gemaximeerd tot B52,5 op basis van ROBK 1/2 – VB 74/84 en B65 op basis van de VBC. Uit grootschalig onderzoek van Rijkswaterstaat [5] kan worden geconcludeerd dat de gemiddelde kubusdruksterkte van beton 104,4 MPa is voor geprefabriceerde betonnen liggers die vóór 1976 zijn geproduceerd. De sterktetoename is ruim 50% ten opzichte van de oorspronkelijke gemiddelde kubussterkte van 28 dagen van circa 60 MPa voor K600-B52,5. Dit is veel meer dan de voorspelde 21% met formule 3.2 van Eurocode 2 [7], met s = 0,2 en t = 45 jaar (16440 dagen).
(1)
Vermoedelijk was de sterkte na 28 dagen dus fors hoger dan een B52,5 waar volgens de destijds geldende normen mee is gerekend. Dit kan worden verklaard doordat na 16 uur de volledige voorspanning wordt aangebracht om de dagcyclus te halen. De aanwezige sterkte is dan reeds circa 40 MPa. Een gemiddelde kubusdruksterkte na 28 dagen van ruim 80 MPa lijkt hiermee reëel. Dit komt goed overeen met de huidige praktijk waar veelal een betonsterkteklasse van C60/75 wordt gehaald.
Foto 6. Donorligger arriveert bij opslag
Foto 7. Lossen van de voorgespannen prefab omgekeerde T-liggers uit donorviaduct KW21 Europaplein
Restlevensduur donorproject
Omdat de liggers van het donorproject een stuk jonger zijn (ca. 35 jaar) dan de liggers uit het Rijkswaterstaatonderzoek [5], is voor deze liggers aanvullend onderzoek gedaan. De gevonden gemiddelde kubusdruksterkte was 112 MPa en daarmee nog iets hoger dan het gemiddelde dat volgt uit [5].
Naast onderzoek naar de sterkte is ook de restlevensduur beschouwd. Hiervoor zijn verschillende boorkernen uit een proefligger onderzocht. Het prefab beton met hoge sterkte heeft een zeer lage water-cementfactor (minder dan 0,4) en dus een veel dichtere microstructuur dan standaard beton. Uit het onderzoek bleek dat de carbonatatiediepte na 35 jaar kleiner is dan 1 mm en dat de chloride-indringing verwaarloosbaar is. Dit kwam overeen met de verwachting en resultaten op proefstukken uit prefab liggers in andere kunstwerken.
Uit de proeven bleek tevens dat het beton niet gevoelig is voor overige aantastingsmechanismen, waaronder ASR. Op basis van de verschillende proeven is aangetoond dat deze prefab liggers nog zeker 100 jaar meekunnen en ook de aanwezige dekking op wapening- en voorspanstaal voldoet aan de eisen voor 100 jaar ontwerplevensduur van de Eurocode.
Constructieve veiligheid
Het te realiseren viaduct voor Rijkswaterstaat is een geheel nieuwe constructie. Door gebrek aan regelgeving is het overeengekomen uitgangspunt (OG-ON) dat voor dit project moet worden voldaan aan het nieuwbouwniveau volgens de Eurocode. Omdat het een kunstwerk voor Rijkswaterstaat betreft, wordt gevolgklasse CC3 met een ontwerplevensduur van 100 jaar geëist.
De hergebruikte liggers zijn voor de nieuwe situatie doorgerekend en voldoen aan Eurocode nieuwbouw.
Aanvullende regelgeving voor hergebruik
Er zijn initiatieven om aanvullende regelgeving op te stellen op basis waarvan bij toepassing van hergebruikte betonelementen afgeweken mag worden van de Eurocode nieuwbouweisen.
De hergebruikte liggers zijn weliswaar niet nieuw, maar hebben in de praktijk wel hun draagkracht bewezen. Wij pleiten ervoor om ten behoeve van de duurzaamheidsambitie de bestaande liggers als bestaande constructies te beschouwen, waardoor voor de capaciteit de materiaalgebonden normen uit de NEN8700-serie en bij Rijkswaterstaat de RBK v1.2 [RTD:1006] van toepassing zijn. Hierbij zou het streefniveau voor de betrouwbaarheid in eerste instantie altijd Eurocode nieuwbouw moeten zijn. Indien dit niveau niet haalbaar is, zou het beoordelingsniveau enkel voor de hergebruikte elementen kunnen worden verlaagd tot het beoordelingsniveau verbouw conform NEN8700. Nieuwe onderdelen zoals de druklaag zouden altijd moeten worden uitgewerkt volgens Eurocode nieuwbouw.
Foto 8. Tijdelijke opslag van de donorliggers
Grenstoestanden
Uit de aangehouden eisen en referentieperiode volgt de betrouwbaarheidsindex die directe invloed heeft op de aan te houden partiële belastingfactoren in de uiterste grenstoestand (UGT). Naast de UGT moet een constructie ook voldoen aan bruikbaarheidsgrenstoestanden (BGT) en worden getoetst op vermoeiing. Hierbij zijn de partiële belastingfactoren voor elke gevolgklasse gelijk, namelijk 1,0.
Bij het ontwerpen van nieuwe liggers zijn eisen met betrekking tot de scheurvorming over het algemeen maatgevend. In de oude normen werden voorgespannen liggers ontworpen op het decompressiecriterium (geen trek) ten gevolge van buiging in de BGT. Hiervoor werd de karakteristieke combinatie aangehouden. Volgens de Eurocode geldt voor de liggers een spanningswisseling in het voorspanstaal in de frequente combinatie. Ook in de vermoeiingscombinatie geldt een soortgelijke spanningswisseling. Door de hoge voorspangraad zijn de liggers in de BGT te beschouwen als ongescheurd, waardoor altijd aan deze toelaatbare spanningen voor scheurvorming en vermoeiing wordt voldaan.
De liggers beschikken over voldoende dwarskrachtcapaciteit voor toepassing in het nieuwe viaduct op beoordelingsniveau nieuwbouw en gevolgklasse CC3
Dwarskracht
In de afgelopen decennia zijn de formules voor de dwarskrachtcapaciteit veranderd. De hergebruikte liggers zijn ontworpen op basis van de VB 74/84 of RVB 1962/67. Voor inpassing in het nieuwe viaduct moeten de liggers worden ingekort (meer over de uitvoering hiervan is te lezen in deel 2). Hierdoor worden de originele liggereinden met een hogere concentratie beugels verwijderd en blijft alleen een basis beugelwapening Ø10-300 (FeB 500) aanwezig. Deze basiswapening voldoet aan de minimale eisen voor beugelwapening conform Eurocode 2. Waar men in de oude normen en bij beoordeling van bestaande constructies volgens NEN 8702 of de RBK de dwarskrachtcapaciteit van het betonaandeel (VRd,c) en het aandeel uit beugels (VRd,s) onder beperking van de helling van de drukdiagonaal, mag optellen, mag dat in de Eurocode niet. De dwarskrachtcapaciteit moet bij beperkte beugelwapening dus volledig uit het beton komen.
Naast de bekende formules uit Eurocode 2 (6.2a en 6.2b) voor het bepalen van de dwarskrachtcapaciteit VRd,c biedt dezelfde Eurocode in art. 6.2.2 nog een mogelijkheid om voldoende dwarskrachtcapaciteit aan te tonen. In vrij opgelegde voorgespannen elementen zonder dwarskrachtwapening wordt de dwarskrachtweerstand van de delen die niet door buiging gescheurd zijn, waar de buigtrekspanning kleiner is dan fctk;0,05 / γc, begrensd door de treksterkte van het beton. Hiervoor moet de hoofdtrekspanning (σ1) in de liggers worden getoetst.
De hoofdtrekspanning kan worden berekend met formule (2).
(2)
De doorgaande ontwikkeling van de betonsterkte over de tijd heeft een gunstig effect op de dwarskrachtcapaciteit. Met een hogere treksterkte van het beton is immers een hogere hoofdtrekspanning toelaatbaar.
De breedte van de samengestelde dwarsdoorsnede varieert over de hoogte. Hierdoor kan de maximum hoofdtrekspanning optreden bij een andere as dan de zwaartepuntsas. Het spanningsverloop is daarom over de hoogte van de dwarsdoorsnede voor verschillende sneden in de ligger bepaald. Hiervoor is gebruikgemaakt van een FEM-model met schaalelementen voor in-plane 2D-spanningen. Om rekening te houden met de bouwfasering zijn de optredende hoofdtrekspanningen (σ1) in de UGT bepaald door superpositie van de resultaten van twee aparte modellen: een model dat enkel de ligger representeert en een model voor de samengestelde doorsnede (prefab ligger met de nieuwe in-situ druklaag). Het spanningsverloop in de kritische snede is weergegeven in figuur 9. De maximale hoofdtrekspanning (σ1) in de UGT is kleiner dan de treksterkte van het beton fctd = kt fctk / γb. Met een unity check van beschikken de liggers over voldoende dwarskrachtcapaciteit voor toepassing in het nieuwe viaduct voor Rijkswaterstaat op beoordelingsniveau nieuwbouw en gevolgklasse CC3.
Figuur 9. De samengestelde (kritische) doorsnede en de spanningen in de UGT
Toetsing modificatie
Het voorspansysteem van de hergebruikte ligger is ontworpen voor een ligger met een lengte van 18,9 m. Voor de toekomstige toepassing moeten de liggers worden ingekort tot 14 m, wat overeenkomt met slechts 75% van de oorspronkelijke lengte. De aanwezige voorspankracht blijft echter gelijk en zorgt voor trekspanning boven in het liggerlijf. De optredende hoofdtrekspanningen (σ1) door de modificatie zijn met dezelfde 2D-FEM-modellen onderzocht als voor het toetsen van de UGT. Hiermee zijn de veranderingen in de optredende spanningen ten gevolge van het inkorten van de ligger, het boren van gaten ten behoeve van de onderwapening van de einddwarsdrager en het hijsen van de ligger via de geboorde gaten onderzocht. De situatie na het inkorten van de ligger en het verwijderen van de druklaag is maatgevend. In die situatie is enkel het eigen gewicht van de ingekorte ligger en de voorspanning aanwezig. De maatgevende hoofdtrekspanning aan de bovenzijde van de ligger, in dit geval een buigtrekspanning σx, blijft kleiner dan fctk.0,05 / γc (fig. 10). In het oorspronkelijke ontwerp van de liggers was al rekening gehouden met trekspanningen aan de bovenzijde van de ligger. Daarom waren er twee wapeningsstaven Ø12 in de bovenkant van de ligger (lijf) beschikbaar voor scheurbeheersing. Uit berekeningen blijkt dat deze staven voldoende zijn om de scheurwijdte te beperken tot 0,05 mm, waarbij de maximale scheurwijdte in ontwerp toegestaan door Eurocode 0,20 mm is.
Figuur 10. Hoofdtrekspanning (σ1) voor enkel de voorspanning (a) en eigen gewicht ingekorte ligger gecombineerd met de voorspanning (b) in de BGT
Geconcludeerd kan worden dat hergebruik van bestaande liggers veel milieuvriendelijker en duurzamer is dan het gebruik van nieuw beton
Milieu-impact
Om breed toegepast te worden, moet hergebruik van bestaande liggers een positief effect hebben op het milieu ten opzichte van het crushen van het beton tot funderingsmateriaal en een situatie waarbij betongranulaat wordt hergebruikt in nieuw beton. Daarom is de impact op het milieu bij gebruik van hergebruikte prefab liggers onderzocht. Hierin zijn de milieukosten (DuBoCalc), de uitputting van abiotische grondstoffen (Antimony (Sb) equivalent) en de emissie van broeikasgassen (uitgedrukt in CO2-equivalent) meegenomen.
De milieu-impact is onderzocht op basis van een casestudie van een viaduct met een lengte van 70 m en een breedte van 15 m. Hierbij is de toepassing van hergebruikte liggers vergeleken met nieuwe liggers. De impact op de gehele betonnen bovenbouw is weergegeven in tabel 1.
Geconcludeerd kan worden dat hergebruik van bestaande liggers veel milieuvriendelijker en duurzamer is dan het gebruik van nieuw beton. Indien een vergelijking puur op productniveau wordt gemaakt tussen een nieuwe prefab ligger en een hergebruikte prefab ligger, dan zijn de besparingen in de casestudie op alle indicatoren zelfs meer dan 90%.
Tabel 1 Verschil in duurzaamheid voor de bovenbouw van een viaduct
Milieukosten
[Euro]
|
Emissie van broeikasgassen [kg CO2-eq]
|
Abiotische grondstoffen
[kg Sb-eq]
|
-49%
|
-44%
|
-61%
|
Discussie
Om de huidige lineaire bouwsector meer circulair te maken, moet hergebruik gebruikelijker worden. Om dit te stimuleren, kan in contracten een eis worden geïmplementeerd die stelt dat geprefabriceerde liggers in een constructie die functioneel verouderd is, niet of enkel onder strikte voorwaarden, mogen worden vermalen. De verwachting is dat er de komende jaren meer nieuwe constructies worden gebouwd dan er bestaande constructies met omgekeerde T-liggers met druklaag worden gesloopt. Daarom moet het mogelijk zijn om binnen een redelijke afstand en tijd een nieuwe constructie te vinden die past bij de bestaande liggers.
Het hergebruik van bestaande liggers moet al in de ontwerpfase van nieuwe viaducten en bruggen worden meegenomen. In die fase worden de overspanning en constructiehoogte vastgelegd en daarmee de mogelijke match met een donorviaduct.
Conclusies
Geconcludeerd is dat hergebruik van geprefabriceerde liggers technisch haalbaar is. De resterende levensduur van bestaande prefab liggers is ruimschoots 100 jaar. De hergebruikte liggers voldoen aan alle gestelde eisen in de vigerende normen en richtlijnen. Op basis van toetsing conform de Eurocode en ROK v1.4 voldoen de hergebruikte liggers voor toepassing in het viaduct voor Rijkswaterstaat op het beoordelingsniveau nieuwbouw met gevolgklasse CC3 voor een ontwerplevensduur van 100 jaar.
Al met al blijkt dat hergebruik van prefab liggers een significante invloed heeft op de milieu-impact ten opzichte van het toepassen van nieuwe liggers.
Samenwerking
Het onderzoek wordt voornamelijk uitgevoerd in het kader van de subsidie SBIR van Rijkswaterstaat. Het werk van de consortiumpartners Dura Vermeer, Vlasman Sloopwerken, SGS en Haitsma Prefab Beton wordt zeer gewaardeerd. De liggers van het beschreven onderzoek zijn beschikbaar gesteld door IXAS Gaasperdammerweg en Aannemer Combinatie Herepoort.
Referenties
[1] Nederland circulair in 2050, Rijksbreed programma Circulaire Economie. Ministerie van Infrastructuur en Milieu, Ministerie van Economische zaken, 2016.
[2] Circulaire ontwerp-principes. Rijkstwaterstaat, Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, 2020.
[3] Nooij, S., Willems, A., Heystek, A.P., Sloopoorzaken bruggen en viaducten in en over rijkswegen, INFR160633, IV-Infra, 2016.
[4] NEN 6700 Technische Grondslagen voor Bouwconstructies – TGB 1990 Algemene basiseisen, Nederlands Normalisatie-instituut, 1992.
[5] TNO-rapport Analyse van de materiaaleigenschappen voor de bepaling van het afschuifdraagvermogen van bestaande betonnen kunstwerken, TNO-060-DTM-2011-01450-2, maart 2012.
Reacties