Royal HaskoningDHV heeft samen met partners onderzocht of het mogelijk is geprefabriceerde betonnen T-liggers met druklaag uit bestaande bruggen en viaducten te hergebruiken voor nieuwe bruggen en viaducten. Dit naar aanleiding van de SBIR Circulaire Viaducten. In een haalbaarheidsonderzoek [1] is de technische haalbaarheid aangetoond. Vervolgens is het nodig de liggers daadwerkelijk te demonteren en eventueel aan te passen voor een nieuwe toepassing.
Hergebruik prefab T-liggers (2)
Demonteren en aanpassing liggers
voor toepassing in nieuw viaduct
1 Opslag geoogste prefab-betonnen T-liggers
1
40? CEMENT 8 20 22
In het eerste artikel van dit twee-
luik werd aangegeven dat bestaan-
de fabrieksmatig geproduceerde
omgekeerde T-liggers (railbalklig -
gers) met een druklaag kunnen
voldoen aan alle gestelde eisen in
de vigerende normen en richtlij-
nen.
De toegepaste liggers blijken te voldoen
op basis van de toetsing conform Eurocode
en ROK v1.4 voor toepassing in viaducten
voor Rijkswaterstaat op het beoordelingsni-
veau nieuwbouw met gevolgklasse CC3 voor
een ontwerplevensduur (restlevensduur)
van 100 jaar. Dit tweede deel gaat over het
demonteren en aanpassen van de liggers en
geeft een economisch perspectief voor her-
gebruik.
Demonteren van prefab liggers
De eerste stap is het delven van liggers uit
een bestaande constructie. In de huidige
praktijk worden de liggers gesloopt met een
grote sloophamer en een betonbreker. Dit is
een goedkope manier om een kunstwerk te
verwijderen. Bovendien is de tijd die nodig is
voor de sloop zeer kort, zodat de hinder voor
het verkeer onder de constructie wordt be -
perkt tot ongeveer één dag per overspanning.
Het minimaliseren van verkeershin -
der staat tegenwoordig centraal in contrac-
ten. Het afbreken van een viaduct door het demonteren van liggers mag niet meer ver-
keershinder opleveren, de uitvoeringstermijn
mag niet toenemen en het verkeer mag niet
worden beperkt door hulpconstructies of
bijvoorbeeld het koelwater dat met zagen
wordt gebruikt.
De in het werk gestorte druklaag ver-
bindt de omgekeerde T-balken (fig. 2). Deze
druklaag kan doormidden worden gezaagd.
Met een zaagblad is in één zaagsnede een
diepte tot 30 cm mogelijk. Voor de in-situ-
druklaag, die altijd dunner is dan 30 cm, is
één snede dus altijd afdoende. Zowel in het verleden als tegenwoor-
dig worden constructies met een omgekeer-
de T-ligger met druklaag voorzien van
(eind-)dwarsdragers. Ongeveer de helft van
de bestaande constructies met een omge-
keerde T-ligger zijn bovendien ter plaatse
van de tussensteunpunten statisch onbe-
paald gemaakt. Dit was ook het geval bij de
steunpunten van de liggers uit het donor-
project in Groningen. Bij grotere overspanningen vanaf 20 m
bedraagt de constructiehoogte meer dan
90 cm. Dit is te hoog voor het zagen met een
zaagblad. De dwarsdragers moeten in die
gevallen worden losgemaakt door overlap-
pend kernen te boren of te zagen met een
lintzaag. Het gebruik van een lintzaag is al-
leen mogelijk als het lint om de dwars-
Royal HaskoningDHV heeft samen met partners onderzocht
of het mogelijk is geprefabriceerde betonnen T-liggers met
druklaag uit bestaande bruggen en viaducten te hergebruiken
voor nieuwe bruggen en viaducten. Dit naar aanleiding van de SBIR Circulaire Viaducten. In een haalbaarheidsonderzoek [1] is de technische haalbaarheid aangetoond. Vervolgens is het nodig de liggers daadwerkelijk te demonteren en eventueel aan te passen voor een nieuwe toepassing.
CEMENT 8 2022 ?41
drager kan worden gewikkeld. In alle geval-
len is het mogelijk de dwarsdragers uit
elkaar te halen met een reeks overlappende
verticaal geboorde cilinders (foto 3), van
boven naar beneden tussen elke ligger. Het
voordeel van boren is dat het benodigde
koelwater ongehinderd naar beneden
stroomt buiten het wegverkeer. Tijdens het
zagen met een bladzaag ontstaat er een
waterstraal in de zaagrichting. Voor het losmaken van de liggers is
voor gangbare brugdekbreedtes ongeveer
een week per veld nodig voordat de liggers
daadwerkelijk worden gedemonteerd. Ande-
re typen geprefabriceerde dekconstructies
die geen dwarsdragers hebben, zijn veel
eenvoudiger, sneller en goedkoper te demon -
teren. Na demontage worden de liggers op
een vrachtwagen gehesen en naar een op-
slagplaats getransporteerd. Randliggers zijn
door de randconstructie met schampkant
veelal een stuk zwaarder. Zowel voor het
benodigde transport als voor de kraancapa-
citeit kan dit maatgevend zijn.
Aanpassen van bestaande liggers
Op een opslagterrein worden de liggers ge-
schikt gemaakt voor toekomstige gebruik.
Dit kan bestaan uit het verwijderen van de
in-situdelen zoals de druklaag en de eind-
dwarsdrager, het aanpassen van de krui-
singshoek, het inkorten van de liggerlengte
en het aanbrengen van hijsgaten of sparin- gen voor de wapening van een nieuwe eind-
dwarsdrager. Deze activiteiten komen ach-
tereenvolgens aan bod.
Verwijderen van in-situdelen? De druklaag
op de omgekeerde T-liggers wordt verwij-
derd zodat in het nieuwe viaduct een nieuwe
druklaag conform Eurocode nieuwbouw
kan worden aangebracht. Door het verwij-
deren van de druklaag met behoud van de
aansluitwapening, komt de oorspronkelijke
ligger weer tevoorschijn. De kwaliteit van het
aansluitvlak tussen de liggers en de druklaag
blijkt voor liggers uit diverse viaducten te
verschillen. De ruwheid van het originele
schuifvlak en de sterkte van de in-situdruk-
laag zijn de belangrijkste parameters die de
hechtsterkte beïnvloeden. Meerdere technieken voor het verwij-
deren van de druklaag zijn in de praktijk
uitgeprobeerd op verschillende liggers. De
goedkoopste methode is het gebruik van
een hydraulische hamer (foto 4). Slopen met
hogedruk waterstralen en zagen is ook over-
wogen, maar dit brengt hoge kosten met
zich mee en je houdt er vervuild water aan
ove r. Bij een lage hechtsterkte kan de druk-
laag met een zware hydraulische hamer
worden verwijderd zonder beschadiging van
de ligger (foto 5). Maar bij een goede aan-
hechting tussen de ligger en de druklaag,
kunnen bij het verwijderen van de druklaag
met zwaar materieel betonschollen van het
2 Schets van de demontagetechnieken voor omgekeerde T-balk, in-situdruklaag en (eind)dwarsdrager 3 Het boren van overlappende verticale cilinders door de einddwarsdrager
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
2 3
42? CEMENT 8 20
22
liggerlijf worden afgedrukt. Door gebruik te
maken van een lichtere hydraulische hamer
en meer tijd te nemen, is verwijderen van de
druklaag zonder grote beschadigingen mo-
gelijk (foto 5 en foto 6). Een incidentele be-
schadiging in de vorm van een afgedrukte
schol waar onvoldoende dekking op de beu-
gelwapening resteert, is met traditioneel be-
tonherstel conform BRL 3201 te herstellen.Indien een goede hechting tussen de bestaan
-
de druklaag en de ligger aanwezig is, hoeft
niet al het beton van de druklaag te worden
verwijderd. Het is constructief voldoende als
de uitstekende aansluitwapening meer dan
6 cm vrij is van het betonoppervlak. Deze
aansluitwapening steekt regulier ongeveer
10 cm boven het betonoppervlak uit, zodat
circa 4 cm beton met goede aanhechting
4 Verwijderen van de druklaag met lichte hydraulische hamer
5 Resultaat van het verwijderen van de druklaag voor een ligger met lage hechtsterkte
6 Resultaat van het verwijderen van de druklaag voor een ligger met hoge hechtsterkte maar met licht materieel
TWEELUIK
Dit artikel is het tweede deel van
een tweeluik over de innovatie
'Hergebruik Prefab Liggers'. In
dit artikel ligt de nadruk op de
aanpassing van de liggers voor
toepassing in het te realiseren
viaduct Hoog Burel over de A1
voor Rijkswaterstaat. Het eerste
deel [1] ging over het haalbaar-
heidsonderzoek en de alge-
mene uitgangspunten.
Bij constructie-
hoogtes van
meer dan 90 cm
moeten dwars-
dragers worden
losgemaakt door
overlappend
kernen te boren
of te zagen met
een lintzaag
4
5
6
CEMENT 8 2022 ?43
kan blijven zitten. Het horizontale bovendeel
van de beugel wordt soms beschadigd door
de sloophamer tijdens het verwijderen van
het beton. Viaduct Hoog Burel wordt uitge-
voerd als een statisch bepaald systeem.
Hierdoor zijn in dit project de verticale de-
len (poten) van de beugel voldoende voor de
overdracht van schuifkrachten (deuvelwer-
king). Een alternatief is onderzocht waarbij
de originele druklaag volledig behouden
blijft en een nieuwe doorlopende druklaag
erbovenop wordt gestort. Dit is het ultieme
principe van circulariteit, rethink the needs.
Het nadeel van het behouden van de origi-
nele druklaag is de toename van de totale
constructiehoogte. De voordelen zijn meer
moment- en dwarskrachtcapaciteit en be-
sparing op beton voor een nieuwe druklaag.
In gevallen waar de constructiehoogte geen
harde randvoorwaarde is, is dit wellicht een
optie. Hierbij is het belangrijk dat de druk-
laag van goede kwaliteit is. Omdat de druk-
laag in het werk is gestort, is de kwaliteit
hierdoor minder gewaarborgd dan bij de
prefab liggers uit de fabriek. Hoewel de kwa-
liteit van de druklaag op de liggers uit Gro-
ningen in het algemeen goed is, zijn er toch
op enkele locaties grindnesten gevonden.
Deze grindnesten zijn met name aan de on-
derzijde van de druklaag aangetroffen. Her-
gebruik van de druklaag kan hierdoor pas
worden bevestigd na het uitvoeren van een
inspectie en onderzoek na demontage van
de liggers.
Aanpassen van de kruisingshoek? Veel van
de omgekeerde T-liggers zijn geproduceerd
door de Nederlandse Spanbeton Maatschap-
pij (N.S.M.) en haar opvolgers (Spanbeton).
Deze waren gestandaardiseerd en hadden
vier verschillende uitvoeringen voor de
vorm en kopwapening aan de uiteinden. Met
die vier uiteinden zijn alle kruisingshoeken
mogelijk. Uit een data-analyse van construc-
ties van Rijkswaterstaat blijkt dat ruim de
helft van de liggerconstructies liggers heeft
van Spanbeton. Bij de oudere viaducten van
voor 1976 is dit percentage nog hoger. Uit
diezelfde analyse blijkt ook dat 70% van de
liggerconstructies een kruisingshoek heeft
van meer dan 70°, waardoor deze met een- zelfde kopdetail zijn uitgevoerd. Omdat ook
nu de meeste viaducten worden aangelegd
met een kruisingshoek groter dan 70° is in
veel gevallen aanpassing van de kruisings-
hoek derhalve niet noodzakelijk. Voor lig-
gers zonder dit detail is aanpassing van de
kruisingshoek in de meeste gevallen moge-
lijk door alleen het afzagen van een drie-
hoekje van de onderflens. Dit kan veelal met
een bladzaag worden uitgevoerd.
Er is onderzocht en getest of het ver-
der aanpassen van de kruisingshoek ook
mogelijk is. Met een lintzaag (foto 7) is de
kruisingshoek van een ligger verkleind van
80° naar 60°. Geconcludeerd is dat het zagen
zonder schade aan de ligger goed mogelijk
is. Hierbij is het belangrijk dat vooraf vol-
doende ondersteuning wordt aangebracht
om het voortijdig losbreken van het af te za-
gen deel te voorkomen. Ook is de zaagrich-
ting van belang vanwege de spanningen die
in de ligger aanwezig zijn en met het oog op
uitbreken van het laatste stuk.
Inkorten van liggers? Het meest circulaire
resultaat wordt verkregen als op korte
transportafstanden en (vrijwel) direct na de
demontage van de oude constructie een
nieuwe constructie met dezelfde lengte van
de liggers en (bijna) dezelfde kruisingshoek
nodig is. Dit is echter op dit moment nog
zelden het geval. Het meest circulair is dan
om het ontwerp van de nieuwe constructie
zoveel mogelijk af te stemmen op de beschik -
bare liggers. Als de liggers moeten worden
aangepast aan het ontwerp dan is inkorten
en aanpassen van de kruisingshoek goed
mogelijk. Voor het inkorten is het belangrijk om
het productieproces te kennen. Bij het pro-
duceren van een ligger wordt deze binnen
16 uur na het storten uit de bekisting ge-
haald en komt hij onder voorspanning. De
sterkte van het beton is op deze korte leef-
tijd niet voldoende voor de splijtspanningen
uit deze voorspanning. Daarom wordt splijt-
wapening in de uiteinden van deze liggers
aangebracht. Door het inkorten van de liggers is
deze splijtwapening niet beschikbaar in het
liggereind van de ingekorte ligger. Door
krimp en kruip van het beton en relaxatie
Het meest circu -
laire resultaat
is een nieuwe
constructie met
dezelfde lengte
van de liggers en
(bijna) dezelfde
kruisingshoek
SBIR CIRCULAIRE VIADUCTEN
Het consortium met Royal Hasko-
ningDHV is met de innovatie 'Her-
gebruik Prefab Liggers' als eerste
van drie partijen gekwalificeerd om
naar aanleiding van de SBIR Circu-
laire Viaducten (Strategic Business
Innovation Research) van Rijkswa-
terstaat een prototype van een
circulair viaduct te realiseren.
Het consortium wil als Combinatie
Liggers 2.0 de innovatie ook een
commercieel vervolg geven. De
partners binnen dit consortium zijn
naast Royal HaskoningDHV: Dura
Vermeer, Vlasman Sloopwerken en
Haitsma Prefab Beton, waarbij SGS
als partner de kwaliteitsverklaring
uitgeeft.
Meer over SBIR Circulaire Viaducten
staat in het artikel 'Hergebruik liggers
A9', elders in dit nummer.
44? CEMENT 8 20 22
7
7 Inkorten en aanpassen van de kruisingshoek met een lintzaag
van het staal is de werkspanning in een
bestaande ligger na ongeveer 30 jaar circa
25% minder dan na 16 uur. Bovendien neemt
de gemiddelde treksterkte van het beton in
de loop van de tijd toe tot ongeveer 4,5 MPa,
in plaats van minder dan 2 MPa na 16 uur. Met deze waarden is de overdrachts-
lengte van een zevendraads streng van 12,9
mm berekend met Eurocode 2 formule 8.16.
Hieruit volgt een overdrachtslengte na onge-
veer 30 jaar van l
pt = 500 mm. De optredende
hoofdtrekspanning (
?1) direct na het inkor-
ten van de ligger is met een 2D-FEM-model
met schaalelementen voor 2D-spanningen
onderzocht en met een handmatige bereke-
ning geverifieerd. In deel 1 [1] is dit reeds be-
schreven en geconcludeerd dat het beton de
hoofdtrekspanningen kan opnemen. Inmid-
dels zijn 17 liggers aan beide zijden met circa
2,5 m ingekort, waarbij conform berekening
geen scheurvorming is opgetreden. In het zaagvlak, zowel bij het inkorten
als bij het aanpassen van de kruisingshoek,
komen de voorspanstrengen en mogelijk ook de beugelwapening bloot of op onvol-
doende dekking te liggen, deze moeten (net
als bij nieuwe liggers) worden beschermd
om aantasting te voorkomen.
Gaten voor einddwarsdragers en/of
hijsgaten?
Soms zijn in een brug einddwars-
dragers aanwezig. De belangrijkste (potenti-
e
le) functies daarvan zijn: het brugdek vijzel -
baar maken ter vervanging van oplegblokken
en robuustheid in het geval van een aardbe-
ving of aanrijding. Het meest circulaire ont-
werp bij hergebruik van liggers kan worden
bereikt door het weglaten van een einddwars-
drager. Dit resulteert in minder materiaal-
gebruik en bespaart veel tijd, geld en emis-
sies. Het is gangbaar om bij het constructieve
ontwerp van een dek geen rekening te hou-
den met de aanwezigheid van einddwars-
dragers. Bij kunstwerken met een kleine krui-
singshoek, bijvoorbeeld onder de 70°, is een
einddwarsdrager voor de krachtsverdeling
constructief noodzakelijk. Ook komt het
SAMENWERKING
Het onderzoek wordt voorna-
melijk uitgevoerd in het kader
van de subsidie SBIR van Rijks-
waterstaat. Het werk van de
consortiumpartners Dura Ver-
meer, Vlasman Sloopwerken,
SGS en Haitsma Prefab Beton
wordt zeer gewaardeerd. De
liggers van het beschreven
onderzoek zijn beschikbaar
gesteld door IXAS Gaasper-
dammerweg en Aannemer
Combinatie Herepoort.
CEMENT 8 2022 ?45
voor dat vanuit de eisen vanuit vormgeving
of eisen aan opleggingen een oplegging on-
der elke ligger niet wenselijk of mogelijk is,
waardoor een indirecte oplegging in de
einddwarsdrager noodzakelijk is. Voor de
hoofdwapening in deze einddwarsdrager
worden bij nieuwe liggers sparingen in de
liggers aangebracht. In de bestaande liggers
zijn deze gaten (na inkorten) niet aanwezig
of niet op de juiste locatie.In het nieuwe viaduct Hoog Burel was
het nodig de liggers indirect op te leggen in
de einddwarsdrager. Hierdoor moest er veel
wapening door de liggers onder een hoek
van 60° (de kruisingshoek van het viaduct)
kunnen worden doorgevoerd. Het boren van
deze gaten is in verschillende varianten ge-
test, waarbij rekening is gehouden met de
aanwezige beugels en voorspanning. Hoewel de liggers rekenkundig geen
dwarskrachtwapening nodig hebben, was
een uitgangspunt dat de beugels in het lijf
moesten worden behouden. Deze beugels
staan in de basis op een afstand van 300 mm
hart-op-hart uit elkaar. De (schuine) boor-
gaten moeten hier tussendoor worden aan-
gebracht. Uiteraard mogen de voorspan-
strengen ook niet worden beschadigd door
het boren van de gaten. Vanuit de verschil-
lende mogelijkheden is het beste resultaat
verkregen door gaten met kleine diameter
van Ø90 mm toe te passen evenwijdig aan
de kruisingshoek (fig. 8 en 9, foto 10). Om het
aantal gaten te verminderen, is het gunstig
om de gaten zo laag mogelijk te boren; de
inwendige hefboomsarm (z) is dan immers
het grootst. In de meeste gevallen is het mo-
gelijk om tussen de horizontale strengen in
de onderflens en de neergaande strengen in
het lijf te boren (fig. 8 en 9). Op eenzelfde
wijze is ook een hijsgat te boren. Een hijsgat
moet echter altijd loodrecht op de liggeras
worden geboord; hierdoor is dit relatief een-
voudiger.
Kwaliteitsverklaring hergebruikte
liggers
Om duurzame viaducten te realiseren waar-
bij de constructieve veiligheid en de levens-
duur zijn geborgd, moeten liggers die zijn
geoogst uit bestaande kunstwerken en zijn
aangepast, worden gekeurd. Indien liggers worden goedgekeurd, kunnen deze worden
voorzien van een kwaliteitsverklaring. De
keuring en kwaliteitsverklaring worden
uitgevoerd en afgegeven door een externe
partij (in dit project SGS Intron). Het doel
van de eindkeuring is om vast te stellen in
hoeverre de aangepaste liggers gebreken of
afwijkingen bevatten, die moeten worden
hersteld of aangepast voordat ze geschikt
zijn voor hergebruik.
In de eindkeuring van de liggers uit
het donorviaduct uit Groningen is beoor-
deeld op diverse punten, waarbij de beoor-
delingscriteria zijn afgeleid van Eurocode 2,
NEN-EN 13369 en NEN-EN 15050 (en ROK v1.4).
De liggers zijn identificeerbaar door een
unieke codering, die zichtbaar op de liggers
is aangebracht, in verband met het trans-
port en het legplan. De lengte van de liggers
na het inkorten is gemeten en gecontroleerd
is of deze binnen de gestelde toleranties valt.
Elke ligger is visueel geïnspecteerd op zicht-
bare restschades. Indien deze zijn waarge-
nomen zijn de schades vastgelegd en aange-
geven of de schades moeten worden hersteld.
In de eindinspectie is beoordeeld of de uit-
gevoerde herstellingen naar behoren zijn
uitgevoerd. Reparatieplekken zijn gecontro-
leerd op mogelijke afwijkingen, zoals holle
plekken en krimpscheuren. De ruimte tus-
sen de bovenzijde van het lijf, of resten van
de druklaag, en de onderzijde van de vrijge-
maakte beugels en haarspelden is gecontro-
leerd. Per ligger is geteld hoeveel beugels en
haarspelden (aansluitwapening) zijn be-
schadigd bij het verwijderen van de oude
druklaag. Hierbij is onderscheid gemaakt in
verbogen beugels, gebroken beugels en ge-
deukte beugels. Op basis van berekeningen
is voor elke locatie in de ligger bepaald hoe-
veel beugels of haarspelden tekortkomingen
mogen hebben. De betondekking is steek-
proefsgewijs gecontroleerd. Het lijf van de
liggereinden die indirect worden opgelegd
in de einddwarsdrager is opgeruwd. Gecon-
troleerd is of bij het boren van de gaten in
de liggereinden geen beugelwapening is
geraakt. Uiteindelijk zijn alle liggers goedge-
keurd en voorzien van een kwaliteitsverkla-
ring. De liggers zijn gereed voor toepassing
in het nieuwe viaduct Hoog Burel.
Voor de meeste
viaducten is het
op dit moment
goedkoper te
kiezen voor
reguliere sloop
en het maken
van nieuwe
liggers
46? CEMENT 8 20 22
8a 8b
9
10
8 Langsdoorsnede over de as van de ingekorte ligger met voorspanning en beugel-/aansluitwapening (a) en
dwarsdoorsnede met voorspanning t.p.v. boorgat 3 (b)
9 Bovenaanzicht ingekorte ligger met voorspanning, beugel-/aansluitwapening en boorgaten
10 Boren van een schuin gat t.b.v. de onderwapening van de einddwarsdrager CEMENT 8 2022 ?47
Economisch perspectief
hergebruik
De kosten van hergebruik van liggers zijn
projectspecifiek en afhankelijk van de situa-
tie van het donorviaduct en het te realiseren
viaduct. Voor het hergebruik van de liggers
uit Groningen is specifiek gekeken naar de
kosten. De beschreven relatieve kosten zijn
gebaseerd op de kosten vanaf het demonte-
ren van de liggers uit het donorproject tot
en met de modificatie en keuring van de
liggers op het opslagterrein.Ongeveer de helft van de kosten zat in
het demonteren, hijsen en transporteren
van de liggers naar het opslagterrein. Alle
aanpassingen aan de liggers, zoals eerder
beschreven, nemen ruim 20% van de relatieve
kosten in beslag. De laatste grote bijdrage
zijn de kosten voor opslag. De liggers uit het donorviaduct waren
statisch onbepaald. Hierdoor was veel tijd
en dus geld nodig om ze te demonteren. Lig-
gers uit statisch bepaalde donorviaducten
kosten fors minder door lagere demontage-
kosten. Bovendien geldt voor liggers die niet
traditioneel kunnen worden gesloopt, dat er
geen meerkosten zijn voor demontage en
hijsen. Omdat het donorviaduct in Gronin-
gen stond en de liggers over ruim 150 km
moesten worden getransporteerd, waren de transportkosten ook relatief hoog. Indien
donorviaduct en gastviaduct dichter bij el-
kaar liggen nemen de kosten en de daarmee
gemoeide MKI kosten/CO2-uitstoot af.
Omdat de liggers voor het gastproject
fors moesten worden ingekort en veel voor-
zieningen voor de einddwarsdragers moes-
ten worden aangebracht (boorgaten, hijsga-
ten en boucharderen), zijn ook de kosten
voor aanpassing relatief hoog. Als ontwor-
pen wordt met beschikbare elementen, valt
direct meer dan 10% op de kosten voor her-
gebruik te besparen.
Voor de meeste viaducten is het op dit mo-
ment goedkoper te kiezen voor reguliere
sloop en het maken van nieuwe liggers. Voor
viaducten die niet regulier kunnen worden
gesloopt omdat een spoorlijn of niet tijdelijk
te stremmen water onder het viaduct aan-
wezig is, geldt wel dat deze liggers goed
economisch herbruikbaar zijn. De veel gebruikte Milieukostenindica-
tor (MKI-waarde) levert op dit moment voor
de meeste projecten te weinig voordeel op
om het verschil met de lineaire werkwijze te
compenseren. Op een nieuwe ligger is de
MKI-waarde maar ongeveer 10% van de kos-
ten van de ligger. Wanneer de opdrachtge-
vers invulling willen geven aan de ambitie
11 Liggers opgestapeld in de opslag na eindkeuring 48? CEMENT 8 20 22
om circulair te zijn en hergebruik te stimu-
leren, dan zal het toepassen van een boete,
verwijderingsbijdrage of bonus nodig zijn
om hergebruik ten opzichte van de lineaire
werkwijze economisch rendabeler te ma-
ken. Als opdrachtgevers voorschrijven dat
geprefabriceerde liggers gedemonteerd en
voor hergebruik moeten worden getrans-
porteerd naar een opslag, zorgt dit voor een
positieve impuls. Immers een zeer groot
deel van de kosten voor hergebruik zitten al
in demonteren, hijsen en transport. Zo'n eis
is bovendien eenvoudig te implementeren in
de contracten.
Discussie
Het slopen van de dwarsdragers ter plaatse
van de steunpunten van de liggers is één
van de werkzaamheden die veel tijd en kos-
ten vergt. Daarom is onderzocht waarom
deze dwarsdragers worden toegepast. Het
blijkt dat de meeste functies van deze
dwarsdragers door andere constructie-
elementen kunnen worden overgenomen.
Voorgesteld wordt om deze in-situdwars-
drager weg te laten in zowel de constructies
met hergebruikte elementen als in nieuwe
constructies. Dit is de implementatie van
het hoogste niveau van circulariteit, niet
doen wat niet echt hoeft, en het vinden van
niet-materiële oplossingen. Hierdoor wordt
het bouwen van een nieuwe constructie en
toekomstige demontage ervan eenvoudiger,
sneller en goedkoper. Ook liggers statisch
bepaald toepassen (evt. met een buigslappe
voeg ter plaatse van tussensteunpunt) ver-
mindert de kosten van demontage. Daarom
een oproep aan de ontwerpers van nieuwe
viaducten om al bij het ontwerp rekening
te houden met demontage (end-of-life-
scenario).
Het inkorten en aanpassen van de kruisings-
hoek van bestaande liggers is, zoals beschre-
ven, mogelijk. Beter is het om nieuwe con-
structies te ontwerpen met beschikbare
(lengte van) liggers. Hergebruik van bestaan -
de liggers moet al in de ontwerpfase van
nieuwe viaducten en bruggen worden mee-
genomen. Dit is vaak al in de (ontwerp)tracé-
besluitfase. In die fase worden namelijk de
overspanningen en constructiehoogten door bepaling van kunstwerkvlakken en aligne-
menten vastgelegd. In planologische proce-
dures zal men dus al ruimte moeten hou
-
den voor toepassing van hergebruikte
liggers en het programma van eisen moet
worden aangepast op beschikbare ligger-
lengtes. Door de overspanning en construc-
tiehoogte in het ontwerp op vrijkomende
liggers aan te passen, kan de doorlooptijd
voor het aanpassen en daarmee de kosten
tot een minimum worden beperkt. Ontwer-
pers en constructeurs worden uitgedaagd
om het huidige ontwerpprincipe, dat uit-
gaat van een minimale constructiehoogte
en een minimale overspanning, te verande-
ren in het circulair ontwerpen met beschik -
bare elementen.
Toekomstig hergebruik
Binnen het consortium Liggers 2.0 is men
van mening dat het niet ophoudt bij het her-
gebruiken van omgekeerde prefab T-liggers.
Zo is onderzocht of ook de bestaande druk-
laag kan worden hergebruikt. Ook de door-
ontwikkeling van een prefab dwarsvoorge-
spannen toplaag wordt onderzocht. Op deze
manier zijn de hergebruikte liggers na hun
tweede levenscyclus makkelijker te demon-
teren en in te zetten voor een derde leven.
Hergebruik van T-contactliggers is eveneens
onderzocht. Deze liggers zouden door toe-
passing van nieuwe dwarsvoorspanning
kunnen worden hergebruikt. Samen met
een afstudeerder is onderzocht of ook de
prefab kokerliggers [2] kunnen worden
hergebruikt.
Conclusies
Geconcludeerd wordt dat liggers uit een
bestaand liggerviaduct zowel rekenkundig
als in de praktijk kunnen worden gedemon-
teerd, de druklaag zonder beschadigingen
kan worden verwijderd, de liggers kunnen
worden ingekort en de kruisingshoek kan
worden aangepast. Tevens is het mogelijk
om nieuwe gaten aan te brengen voor de
wapening in nieuwe einddwarsdragers. Dit
is een van de eerste stappen in de toepas-
sing van grootschalig en hoogwaardig herge-
bruik van constructieve elementen. Hier-
mee is een belangrijke stap te maken naar
de ambitie om in 2030 circulair te zijn.
LITERATUUR
1?Vergoossen, R., Eck, G.-J. van en
Jilissen, D., Hergebruik prefab T-liggers (1),
Haalbaarheidsonderzoek en
uitgangspunten SBIR-consortium
Liggers2.0. Cement 2022/6, p. 18-26.
2?Haarsma, D., Structural Assessment
on the reusability of existing
prestressed SDK900 girders in new
bridges, Master-Thesis TU Delft.
CEMENT 8 2022 ?49
Tweeluik
Dit artikel is het tweede deel van een tweeluik over de innovatie hergebruik prefab liggers. In dit artikel ligt de nadruk op de aanpassing van de liggers voor toepassing in het te realiseren viaduct Hoog Burel over de A1 voor Rijkswaterstaat. Het eerste deel [1] ging over het haalbaarheidsonderzoek en de algemene uitgangspunten.
Foto 1. Opslag geoogste prefab-betonnen T-liggers
SBIR Circulaire Viaducten
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 naast Royal HaskoningDHV: Dura Vermeer, Vlasman Sloopwerken en Haitsma Prefab Beton waarbij SGS als partner de kwaliteitsverklaring uitgeeft. Het consortium wil als Combinatie Liggers 2.0 de innovatie ook een commercieel vervolg geven.
In het eerste artikel van dit tweeluik werd aangegeven dat bestaande fabrieksmatig geproduceerde omgekeerde T-liggers (railbalkliggers) met een druklaag kunnen voldoen aan alle gestelde eisen in de vigerende normen en richtlijnen. De toegepaste liggers blijken te voldoen op basis van de toetsing conform Eurocode en ROK v1.4 voor toepassing in viaducten voor Rijkswaterstaat op het beoordelingsniveau nieuwbouw met gevolgklasse CC3 voor een ontwerplevensduur (restlevensduur) van 100 jaar. Dit tweede deel gaat over het demonteren en aanpassen van de liggers en geeft een economisch perspectief voor hergebruik.
Bij constructiehoogtes van meer dan 90 cm moeten dwarsdragers worden losgemaakt door overlappend kernen te boren of te zagen met een lintzaag
Demonteren van prefab liggers
De eerste stap is het delven van liggers uit een bestaande constructie. In de huidige praktijk worden de liggers gesloopt met een grote sloophamer en een betonbreker. Dit is een goedkope manier om een kunstwerk te verwijderen. Bovendien is de tijd die nodig is voor de sloop zeer kort, zodat de hinder voor het verkeer onder de constructie wordt beperkt tot ongeveer één dag per overspanning.
Het minimaliseren van verkeershinder staat tegenwoordig centraal in contracten. Het afbreken van een viaduct door het demonteren van liggers mag niet meer verkeershinder opleveren, de uitvoeringstermijn mag niet toenemen en het verkeer mag niet worden beperkt door hulpconstructies of bijvoorbeeld het koelwater dat met zagen wordt gebruikt.
De in het werk gestorte druklaag verbindt de omgekeerde T-balken (fig. 2). Deze druklaag kan doormidden worden gezaagd. Met een zaagblad is in één zaagsnede een diepte tot 30 cm mogelijk. Voor de in-situdruklaag, die altijd dunner is dan 30 cm, is één snede dus altijd afdoende.
Zowel in het verleden als tegenwoordig worden constructies met een omgekeerde T-ligger met druklaag voorzien van (eind-)dwarsdragers. Ongeveer de helft van de bestaande constructies met een omgekeerde T-ligger zijn bovendien ter plaatse van de tussensteunpunten statisch onbepaald gemaakt. Dit was ook het geval bij de steunpunten van de liggers uit het donorproject in Groningen.
Bij grotere overspanningen vanaf 20 m bedraagt de constructiehoogte meer dan 90 cm. Dit is te hoog voor het zagen met een zaagblad. De dwarsdragers moeten in die gevallen worden losgemaakt door overlappend kernen te boren of te zagen met een lintzaag. Het gebruik van een lintzaag is alleen mogelijk als het lint om de dwarsdrager kan worden gewikkeld. In alle gevallen is het mogelijk de dwarsdragers uit elkaar te halen met een reeks overlappende verticaal geboorde cilinders (foto 3), van boven naar beneden tussen elke ligger. Het voordeel van boren is dat het benodigde koelwater ongehinderd naar beneden stroomt buiten het wegverkeer. Tijdens het zagen met een bladzaag ontstaat er een waterstraal in de zaagrichting.
Voor het losmaken van de liggers is voor gangbare brugdekbreedtes ongeveer een week per veld nodig voordat de liggers daadwerkelijk worden gedemonteerd. Andere typen geprefabriceerde dekconstructies die geen dwarsdragers hebben, zijn veel eenvoudiger, sneller en goedkoper te demonteren.
Na demontage worden de liggers op een vrachtwagen gehesen en naar een opslagplaats getransporteerd. Randliggers zijn door de randconstructie met schampkant veelal een stuk zwaarder. Zowel voor het benodigde transport als voor de kraancapaciteit kan dit maatgevend zijn.
Figuur 2. Schets van de demontagetechnieken voor omgekeerde T-balk, in-situdruklaag en (eind)dwarsdrager
Foto 3. Het boren van overlappende verticale cilinders door de einddwarsdrager
Aanpassen van bestaande liggers
Op een opslagterrein worden de liggers geschikt gemaakt voor toekomstige gebruik. Dit kan bestaan uit het verwijderen van de in-situdelen zoals de druklaag en de einddwarsdrager, het aanpassen van de kruisingshoek, het inkorten van de liggerlengte en het aanbrengen van hijsgaten of sparingen voor de wapening van een nieuwe einddwarsdrager. Deze activiteiten komen achtereenvolgens aan bod.
Verwijderen van in-situdelen
De druklaag op de omgekeerde T-liggers wordt verwijderd zodat in het nieuwe viaduct een nieuwe druklaag conform Eurocode nieuwbouw kan worden aangebracht. Door het verwijderen van de druklaag met behoud van de aansluitwapening, komt de oorspronkelijke ligger weer tevoorschijn. De kwaliteit van het aansluitvlak tussen de liggers en de druklaag blijkt voor liggers uit diverse viaducten te verschillen. De ruwheid van het originele schuifvlak en de sterkte van de in-situdruklaag zijn de belangrijkste parameters die de hechtsterkte beïnvloeden.
Meerdere technieken voor het verwijderen van de druklaag zijn in de praktijk uitgeprobeerd op verschillende liggers. De goedkoopste methode is het gebruik van een hydraulische hamer (foto 4). Slopen met hogedruk waterstralen en zagen is ook overwogen, maar dit brengt hoge kosten met zich mee en je houdt er vervuild water aan over.
Bij een lage hechtsterkte kan de druklaag met een zware hydraulische hamer worden verwijderd zonder beschadiging van de ligger (foto 5). Maar bij een goede aanhechting tussen de ligger en de druklaag, kunnen bij het verwijderen van de druklaag met zwaar materieel betonschollen van het liggerlijf worden afgedrukt. Door gebruik te maken van een lichtere hydraulische hamer en meer tijd te nemen, is verwijderen van de druklaag zonder grote beschadigingen mogelijk (foto 5 en foto 6). Een incidentele beschadiging in de vorm van een afgedrukte schol waar onvoldoende dekking op de beugelwapening resteert, is met traditioneel betonherstel conform BRL 3201 te herstellen.
Indien een goede hechting tussen de bestaande druklaag en de ligger aanwezig is, hoeft niet al het beton van de druklaag te worden verwijderd. Het is constructief voldoende als de uitstekende aansluitwapening meer dan 6 cm vrij is van het betonoppervlak. Deze aansluitwapening steekt regulier ongeveer 10 cm boven het betonoppervlak uit, zodat circa 4 cm beton met goede aanhechting kan blijven zitten. Het horizontale bovendeel van de beugel wordt soms beschadigd door de sloophamer tijdens het verwijderen van het beton. Viaduct Hoog Burel wordt uitgevoerd als een statisch bepaald systeem. Hierdoor zijn in dit project de verticale delen (poten) van de beugel voldoende voor de overdracht van schuifkrachten (deuvelwerking).
Een alternatief is onderzocht waarbij de originele druklaag volledig behouden blijft en een nieuwe doorlopende druklaag erbovenop wordt gestort. Dit is het ultieme principe van circulariteit, rethink the needs. Het nadeel van het behouden van de originele druklaag is de toename van de totale constructiehoogte. De voordelen zijn meer moment- en dwarskrachtcapaciteit en besparing op beton voor een nieuwe druklaag. In gevallen waar de constructiehoogte geen harde randvoorwaarde is, is dit wellicht een optie. Hierbij is het belangrijk dat de druklaag van goede kwaliteit is. Omdat de druklaag in het werk is gestort, is de kwaliteit hierdoor minder gewaarborgd dan bij de prefab liggers uit de fabriek. Hoewel de kwaliteit van de druklaag op de liggers uit Groningen in het algemeen goed is, zijn er toch op enkele locaties grindnesten gevonden. Deze grindnesten zijn met name aan de onderzijde van de druklaag aangetroffen. Hergebruik van de druklaag kan hierdoor pas worden bevestigd na het uitvoeren van een inspectie en onderzoek na demontage van de liggers.
Foto 4. Verwijderen van de druklaag met lichte hydraulische hamer
Foto 5. Resultaat van het verwijderen van de druklaag voor een ligger met lage hechtsterkte
Foto 6. Resultaat van het verwijderen van de druklaag voor een ligger met hoge hechtsterkte maar met licht materieel
Aanpassen van de kruisingshoek
Veel van de omgekeerde T-liggers zijn geproduceerd door de Nederlandse Spanbeton Maatschappij (N.S.M.) en haar opvolgers (Spanbeton). Deze waren gestandaardiseerd en hadden vier verschillende uitvoeringen voor de vorm en kopwapening aan de uiteinden. Met die vier uiteinden zijn alle kruisingshoeken mogelijk. Uit een data-analyse van constructies van Rijkswaterstaat blijkt dat ruim de helft van de liggerconstructies liggers heeft van Spanbeton. Bij de oudere viaducten van voor 1976 is dit percentage nog hoger. Uit diezelfde analyse blijkt ook dat 70% van de liggerconstructies een kruisingshoek heeft van meer dan 70°, waardoor deze met eenzelfde kopdetail zijn uitgevoerd. Omdat ook nu de meeste viaducten worden aangelegd met een kruisingshoek groter dan 70° is in veel gevallen aanpassing van de kruisingshoek derhalve niet noodzakelijk. Voor liggers zonder dit detail is aanpassing van de kruisingshoek in de meeste gevallen mogelijk door alleen het afzagen van een driehoekje van de onderflens. Dit kan veelal met een bladzaag worden uitgevoerd.
Er is onderzocht en getest of het verder aanpassen van de kruisingshoek ook mogelijk is. Met een lintzaag (foto 7) is de kruisingshoek van een ligger verkleind van 80° naar 60°. Geconcludeerd is dat het zagen zonder schade aan de ligger goed mogelijk is. Hierbij is het belangrijk dat vooraf voldoende ondersteuning wordt aangebracht om het voortijdig losbreken van het af te zagen deel te voorkomen. Ook is de zaagrichting van belang vanwege de spanningen die in de ligger aanwezig zijn en met het oog op uitbreken van het laatste stuk.
Het meest circulaire resultaat is een nieuwe constructie met dezelfde lengte van de liggers en (bijna) dezelfde kruisingshoek
Inkorten van liggers
Het meest circulaire resultaat wordt verkregen als op korte transportafstanden en (vrijwel) direct na de demontage van de oude constructie een nieuwe constructie met dezelfde lengte van de liggers en (bijna) dezelfde kruisingshoek nodig is. Dit is echter op dit moment nog zelden het geval. Het meest circulair is dan om het ontwerp van de nieuwe constructie zoveel mogelijk af te stemmen op de beschikbare liggers. Als de liggers moeten worden aangepast aan het ontwerp dan is inkorten en aanpassen van de kruisingshoek goed mogelijk.
Voor het inkorten is het belangrijk om het productieproces te kennen. Bij het produceren van een ligger wordt deze binnen 16 uur na het storten uit de bekisting gehaald en komt hij onder voorspanning. De sterkte van het beton is op deze korte leeftijd niet voldoende voor de splijtspanningen uit deze voorspanning. Daarom wordt splijtwapening in de uiteinden van deze liggers aangebracht.
Door het inkorten van de liggers is deze splijtwapening niet beschikbaar in het liggereind van de ingekorte ligger. Door krimp en kruip van het beton en relaxatie van het staal is de werkspanning in een bestaande ligger na ongeveer 30 jaar circa 25% minder dan na 16 uur. Bovendien neemt de gemiddelde treksterkte van het beton in de loop van de tijd toe tot ongeveer 4,5 MPa, in plaats van minder dan 2 MPa na 16 uur.
Met deze waarden is de overdrachtslengte van een zevendraads streng van 12,9 mm berekend met Eurocode 2 formule 8.16. Hieruit volgt een overdrachtslengte na ongeveer 30 jaar van lpt = 500 mm. De optredende hoofdtrekspanning (σ1) direct na het inkorten van de ligger is met een 2D-FEM-model met schaalelementen voor 2D-spanningen onderzocht en met een handmatige berekening geverifieerd. In deel 1 [1] is dit reeds beschreven en geconcludeerd dat het beton de hoofdtrekspanningen kan opnemen. Inmiddels zijn 17 liggers aan beide zijden met circa 2,5 m ingekort, waarbij conform berekening geen scheurvorming is opgetreden.
In het zaagvlak, zowel bij het inkorten als bij het aanpassen van de kruisingshoek, komen de voorspanstrengen en mogelijk ook de beugelwapening bloot of op onvoldoende dekking te liggen, deze moeten (net als bij nieuwe liggers) worden beschermd om aantasting te voorkomen.
Foto 7. Inkorten en aanpassen van de kruisingshoek met een lintzaag
Gaten voor einddwarsdragers en/of hijsgaten
Soms zijn in een brug einddwarsdragers aanwezig. De belangrijkste (potentiële) functies daarvan zijn: het brugdek vijzelbaar maken ter vervanging van oplegblokken en robuustheid in het geval van een aardbeving of aanrijding. Het meest circulaire ontwerp bij hergebruik van liggers kan worden bereikt door het weglaten van een einddwarsdrager. Dit resulteert in minder materiaalgebruik en bespaart veel tijd, geld en emissies. Het is gangbaar om bij het constructieve ontwerp van een dek geen rekening te houden met de aanwezigheid van einddwarsdragers.
Bij kunstwerken met een kleine kruisingshoek, bijvoorbeeld onder de 70°, is een einddwarsdrager voor de krachtsverdeling constructief noodzakelijk. Ook komt het voor dat vanuit de eisen vanuit vormgeving of eisen aan opleggingen een oplegging onder elke ligger niet wenselijk of mogelijk is, waardoor een indirecte oplegging in de einddwarsdrager noodzakelijk is. Voor de hoofdwapening in deze einddwarsdrager worden bij nieuwe liggers sparingen in de liggers aangebracht. In de bestaande liggers zijn deze gaten (na inkorten) niet aanwezig of niet op de juiste locatie.
In het nieuwe viaduct Hoog Burel was het nodig de liggers indirect op te leggen in de einddwarsdrager. Hierdoor moest er veel wapening door de liggers onder een hoek van 60° (de kruisingshoek van het viaduct) kunnen worden doorgevoerd. Het boren van deze gaten is in verschillende varianten getest, waarbij rekening is gehouden met de aanwezige beugels en voorspanning.
Hoewel de liggers rekenkundig geen dwarskrachtwapening nodig hebben, was een uitgangspunt dat de beugels in het lijf moesten worden behouden. Deze beugels staan in de basis op een afstand van 300 mm hart-op-hart uit elkaar. De (schuine) boorgaten moeten hier tussendoor worden aangebracht. Uiteraard mogen de voorspanstrengen ook niet worden beschadigd door het boren van de gaten. Vanuit de verschillende mogelijkheden is het beste resultaat verkregen door gaten met kleine diameter van Ø90 mm toe te passen evenwijdig aan de kruisingshoek (fig. 8 en 9, foto 10). Om het aantal gaten te verminderen, is het gunstig om de gaten zo laag mogelijk te boren; de inwendige hefboomsarm (z) is dan immers het grootst. In de meeste gevallen is het mogelijk om tussen de horizontale strengen in de onderflens en de neergaande strengen in het lijf te boren (fig. 8 en 9). Op eenzelfde wijze is ook een hijsgat te boren. Een hijsgat moet echter altijd loodrecht op de liggeras worden geboord; hierdoor is dit relatief eenvoudiger.
Figuur 8. Langsdoorsnede over de as van de ingekorte ligger met voorspanning en beugel-/aansluitwapening (links) en dwarsdoorsnede met voorspanning t.p.v. boorgat 3
Figuur 9. Bovenaanzicht ingekorte ligger met voorspanning, beugel-/aansluitwapening en boorgaten
Foto 10. Boren van een schuin gat t.b.v. de onderwapening van de einddwarsdrager
Kwaliteitsverklaring hergebruikte liggers
Om duurzame viaducten te realiseren waarbij de constructieve veiligheid en de levensduur zijn geborgd, moeten liggers die zijn geoogst uit bestaande kunstwerken en zijn aangepast, worden gekeurd. Indien liggers worden goedgekeurd, kunnen deze worden voorzien van een kwaliteitsverklaring. De keuring en kwaliteitsverklaring worden uitgevoerd en afgegeven door een externe partij (in dit project SGS Intron). Het doel van de eindkeuring is om vast te stellen in hoeverre de aangepaste liggers gebreken of afwijkingen bevatten, die moeten worden hersteld of aangepast voordat ze geschikt zijn voor hergebruik.
In de eindkeuring van de liggers uit het donorviaduct uit Groningen is beoordeeld op diverse punten, waarbij de beoordelingscriteria zijn afgeleid van Eurocode 2, NEN-EN 13369 en NEN-EN 15050 (en ROK v1.4). De liggers zijn identificeerbaar door een unieke codering, die zichtbaar op de liggers is aangebracht, in verband met het transport en het legplan. De lengte van de liggers na het inkorten is gemeten en gecontroleerd is of deze binnen de gestelde toleranties valt. Elke ligger is visueel geïnspecteerd op zichtbare restschades. Indien deze zijn waargenomen zijn de schades vastgelegd en aangegeven of de schades moeten worden hersteld. In de eindinspectie is beoordeeld of de uitgevoerde herstellingen naar behoren zijn uitgevoerd. Reparatieplekken zijn gecontroleerd op mogelijke afwijkingen, zoals holle plekken en krimpscheuren. De ruimte tussen de bovenzijde van het lijf, of resten van de druklaag, en de onderzijde van de vrijgemaakte beugels en haarspelden is gecontroleerd. Per ligger is geteld hoeveel beugels en haarspelden (aansluitwapening) zijn beschadigd bij het verwijderen van de oude druklaag. Hierbij is onderscheid gemaakt in verbogen beugels, gebroken beugels en gedeukte beugels. Op basis van berekeningen is voor elke locatie in de ligger bepaald hoeveel beugels of haarspelden tekortkomingen mogen hebben. De betondekking is steekproefsgewijs gecontroleerd. Het lijf van de liggereinden die indirect worden opgelegd in de einddwarsdrager is opgeruwd. Gecontroleerd is of bij het boren van de gaten in de liggereinden geen beugelwapening is geraakt.
Uiteindelijk zijn alle liggers goedgekeurd en voorzien van een kwaliteitsverklaring. De liggers zijn gereed voor toepassing in het nieuwe viaduct Hoog Burel.
Foto 11. Liggers opgestapeld in de opslag na eindkeuring
Voor de meeste viaducten is het op dit moment goedkoper te kiezen voor reguliere sloop en het maken van nieuwe liggers
Economisch perspectief hergebruik
De kosten van hergebruik van liggers zijn projectspecifiek en afhankelijk van de situatie van het donorviaduct en het te realiseren viaduct. Voor het hergebruik van de liggers uit Groningen is specifiek gekeken naar de kosten. De beschreven relatieve kosten zijn gebaseerd op de kosten vanaf het demonteren van de liggers uit het donorproject tot en met de modificatie en keuring van de liggers op het opslagterrein.
Ongeveer de helft van de kosten zat in het demonteren, hijsen en transporteren van de liggers naar het opslagterrein. Alle aanpassingen aan de liggers, zoals eerder beschreven, nemen ruim 20% van de relatieve kosten in beslag. De laatste grote bijdrage zijn de kosten voor opslag.
De liggers uit het donorviaduct waren statisch onbepaald. Hierdoor was veel tijd en dus geld nodig om ze te demonteren. Liggers uit statisch bepaalde donorviaducten kosten fors minder door lagere demontagekosten. Bovendien geldt voor liggers die niet traditioneel kunnen worden gesloopt, dat er geen meerkosten zijn voor demontage en hijsen. Omdat het donorviaduct in Groningen stond en de liggers over ruim 150 km moesten worden getransporteerd, waren de transportkosten ook relatief hoog. Indien donorviaduct en gastviaduct dichter bij elkaar liggen nemen de kosten en de daarmee gemoeide MKI kosten/CO2-uitstoot af.
Omdat de liggers voor het gastproject fors moesten worden ingekort en veel voorzieningen voor de einddwarsdragers moesten worden aangebracht (boorgaten, hijsgaten en boucharderen), zijn ook de kosten voor aanpassing relatief hoog. Als ontworpen wordt met beschikbare elementen, valt direct meer dan 10% op de kosten voor hergebruik te besparen.
Voor de meeste viaducten is het op dit moment goedkoper te kiezen voor reguliere sloop en het maken van nieuwe liggers. Voor viaducten die niet regulier kunnen worden gesloopt omdat een spoorlijn of niet tijdelijk te stremmen water onder het viaduct aanwezig is, geldt wel dat deze liggers goed economisch herbruikbaar zijn.
De veel gebruikte Milieukostenindicator (MKI-waarde) levert op dit moment voor de meeste projecten te weinig voordeel op om het verschil met de lineaire werkwijze te compenseren. Op een nieuwe ligger is de MKI-waarde maar ongeveer 10% van de kosten van de ligger. Wanneer de opdrachtgevers invulling willen geven aan de ambitie om circulair te zijn en hergebruik te stimuleren, dan zal het toepassen van een boete, verwijderingsbijdrage of bonus nodig zijn om hergebruik ten opzichte van de lineaire werkwijze economisch rendabeler te maken. Als opdrachtgevers voorschrijven dat geprefabriceerde liggers gedemonteerd en voor hergebruik moeten worden getransporteerd naar een opslag, zorgt dit voor een positieve impuls. Immers een zeer groot deel van de kosten voor hergebruik zitten al in demonteren, hijsen en transport. Zo’n eis is bovendien eenvoudig te implementeren in de contracten.
Discussie
Het slopen van de dwarsdragers ter plaatse van de steunpunten van de liggers is één van de werkzaamheden die veel tijd en kosten vergt. Daarom is onderzocht waarom deze dwarsdragers worden toegepast. Het blijkt dat de meeste functies van deze dwarsdragers door andere constructie-elementen kunnen worden overgenomen. Voorgesteld wordt om deze in-situdwarsdrager weg te laten in zowel de constructies met hergebruikte elementen als in nieuwe constructies. Dit is de implementatie van het hoogste niveau van circulariteit, niet doen wat niet echt hoeft, en het vinden van niet-materiële oplossingen. Hierdoor wordt het bouwen van een nieuwe constructie en toekomstige demontage ervan eenvoudiger, sneller en goedkoper. Ook liggers statisch bepaald toepassen (evt. met een buigslappe voeg ter plaatse van tussensteunpunt) vermindert de kosten van demontage. Daarom een oproep aan de ontwerpers van nieuwe viaducten om al bij het ontwerp rekening te houden met demontage (end-of-life-scenario).
Het inkorten en aanpassen van de kruisingshoek van bestaande liggers is, zoals beschreven, mogelijk. Beter is het om nieuwe constructies te ontwerpen met beschikbare (lengte van) liggers. Hergebruik van bestaande liggers moet al in de ontwerpfase van nieuwe viaducten en bruggen worden meegenomen. Dit is vaak al in de (ontwerp)tracébesluitfase. In die fase worden namelijk de overspanningen en constructiehoogten door bepaling van kunstwerkvlakken en alignementen vastgelegd. In planologische procedures zal men dus al ruimte moeten houden voor toepassing van hergebruikte liggers en het programma van eisen moet worden aangepast op beschikbare liggerlengtes. Door de overspanning en constructiehoogte in het ontwerp op vrijkomende liggers aan te passen, kan de doorlooptijd voor het aanpassen en daarmee de kosten tot een minimum worden beperkt. Ontwerpers en constructeurs worden uitgedaagd om het huidige ontwerpprincipe, dat uitgaat van een minimale constructiehoogte en een minimale overspanning, te veranderen in het circulair ontwerpen met beschikbare elementen.
Toekomstig hergebruik
Binnen het consortium Liggers 2.0 is men van mening dat het niet ophoudt bij het hergebruiken van omgekeerde prefab T-liggers. Zo is onderzocht of ook de bestaande druklaag kan worden hergebruikt. Ook de doorontwikkeling van een prefab dwarsvoorgespannen toplaag wordt onderzocht. Op deze manier zijn de hergebruikte liggers na hun tweede levenscyclus makkelijker te demonteren en in te zetten voor een derde leven. Hergebruik van T-contactliggers is eveneens onderzocht. Deze liggers zouden door toepassing van nieuwe dwarsvoorspanning kunnen worden hergebruikt. Samen met een afstudeerder is onderzocht of ook de prefab kokerliggers [2] kunnen worden hergebruikt.
Conclusies
Geconcludeerd wordt dat liggers uit een bestaand liggerviaduct zowel rekenkundig als in de praktijk kunnen worden gedemonteerd, de druklaag zonder beschadigingen kan worden verwijderd, de liggers kunnen worden ingekort en de kruisingshoek kan worden aangepast. Tevens is het mogelijk om nieuwe gaten aan te brengen voor de wapening in nieuwe einddwarsdragers. Dit is een van de eerste stappen in de toepassing van grootschalig en hoogwaardig hergebruik van constructieve elementen. Hiermee is een belangrijke stap te maken naar de ambitie om in 2030 circulair te zijn.
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.
Literatuur
[1] Vergoossen, R., Eck, G.-J. van en Jilissen, D., Hergebruik prefab T-liggers (1), Haalbaarheidsonderzoek en uitgangspunten SBIR-consortium Liggers2.0. Cement 2022/6, p. 18-26.
[2] Haarsma, D., Structural Assessment on the reusability of existing prestressed SDK900 girders in new bridges, Master-Thesis TU Delft.
Reacties