Brugligger zonder druklaag7201178Brugliggerzonder druklaagNieuwe prefab LOD-H-ligger toegepast in de RamspolbrugBrugligger zonder druklaag 72011 791 Dwarsdoorsnede nieuweRamspolbrugDe vraag naar prefab liggers voor groteoverspanningen is de afgelopen jarensterk toegenomen. Prefab-betonbedrij-ven zijn daarom voortdurend op zoeknaar nieuwe liggertypen, die aan dezevraag kunnen voldoen. Voor de nieuweRamspolbrug heeft Lodewikus Voorge-spannen Beton de nieuwe LOD-H liggerbedacht. ??n van de kenmerken hiervanis dat hierbij geen druklaag hoeft teworden toegepast.Traditioneel worden kokerliggers toegepast indien kunstwer-ken met grote overspanningen worden uitgevoerd met prefabliggers. Ten opzichte van een omgekeerde T-ligger kan met eenkokerligger slanker en lichter worden ontworpen. Meestalwordt de holle ruimte van een kokerligger gerealiseerd met een`verloren' EPS-vulling. Deze vulling maakt het mogelijk dedoorsnede in ??n keer te storten. EPS is echter relatief duur endaarom is gezocht naar een alternatief.OntwikkelingHet vertrekpunt voor de ontwikkeling van de LOD-H-ligger isde standaard kokerligger geweest. Door de beide lijven van eenkokerligger samen te voegen tot ??n centraal lijf, ontstaat devorm van een I of een op zijn kant geplaatste H. Deze doorsnedekan worden gemaakt zonder dat een verloren bekisting nodig is.Ten opzichte van de kokerligger heeft de LOD-H-ligger onge-veer dezelfde capaciteit in langsrichting. De torsiestijfheid isechter wel beduidend lager.Net als bij een kokerliggerdek worden de individuele LOD-H-liggers in dwarsrichting onderling verbonden met dwarsvoor-spanning. In het werk moeten alleen de langsvoegen en detussenstorten voor de einddwarsdragers nog worden uitgevoerd.Tijdens de ontwikkeling van de nieuwe ligger zijn op hoofdlij-nen de volgende vijf stappen doorlopen:1 vaststellen benodigde liggerhoogte in relatie tot de overspan-ning;1ir. Arjan ten Voorde en ir. Piet BartenWitteveen+Bos Raadgevende IngenieursRobert Jansen en ing. Harry LaurijsenLodewikus Voorgespannen Beton b.v.Nieuwe RamspolbrugDe nieuwe brug over de Ramsgeul en het Ramsdiep in de N50biedt plaats aan een hoofdrijbaan van 2 x 2 rijstroken, een paral-lelweg van 2 x 1 rijstrook en een fietspad van 3,0 m breed (fig. 2).De brug is ontworpen op een ontwerpsnelheid van 90 km/h enin een rechte kruising (100 gon) met de vaarweg. Naast eenbeweegbaar deel bestaat de bovenbouw uit tien overspannin-gen met elk een lengte van ruim 50 m. Hierbij is elke overspan-ning opgebouwd uit 21 liggers, elk met een werkende breedtevan 1,5 m. In totaal zijn er dus 210 liggers benodigd.Brugligger zonder druklaag7201180afname van de belastingspreiding in dwarsrichting leiden.Aanvankelijk is de modellering van het dek ook hierop afge-stemd, resulterend in hoge langsmomenten en beperkte dwars-momenten. Na overleg met Rijkswaterstaat over de bedoelingvan het ROBK-artikel betreffende voegen evenwijdig aan dehoofddraagrichting (zie kader) is echter besloten alsnog uit tegaan van de traditionele, isotrope modellering zoals deze ookvoor een dek met omgekeerde T-liggers wordt gebruikt. Ditleidde tot een afname van de langsmomenten en een toenamevan de dwarsmomenten.De dwarsmomenten in een liggerdek zijn het hoogst in hetmidden van de overspanning. In verband hiermee is de effecti-viteit van een tussendwarsdrager onderzocht. Daaruit bleek datde invloedszone van een tussendwarsdrager beperkt blijft totenkele meters. Er zijn derhalve een groot aantal tussendwars-dragers benodigd om de dwarsvoorspanning in de bovenflenssterk te reduceren of overbodig te maken. Dit maakt de toepas-sing van tussendwarsdragers niet interessant.Bij de ontwikkeling van de bekisting is wel rekening gehoudenmet het feit, dat richting de opleggingen de dwarsmomenten,en daarmee de benodigde dwarsvoorspanning, afnemen.Vanuit het midden van een ligger kan richting de uiteinden dehart-op-hart-afstand van de dwarsvoorspanning dan ook gelei-delijk worden vergroot.Vaststellen afmetingenDe dikte van de bovenflens is in eerste instantie vastgesteld opbasis van de benodigde hoogte voor het aanbrengen van deomhullingsbuizen voor de dwarsvoorspanningen en de voegen.Dit resulteerde in een minimale hoogte van 280 mm voor debovenflens. Met deze bovenflensdikte blijkt het ROBK-artikelbetreffende beperking van de breukrek in drukflenzen maatge-vend te worden voor Mu(de momentcapaciteit in de uiterstegrenstoestand, zie fig. 4). Voor liggers in verkeersdekken is Muechter zelden maatgevend, waardoor besloten is de flensdiktevan 280 mm te handhaven.Voor de dikte van het lijf is de dwarskrachtcapaciteit maatge-vend. Om de lijfdikte te kunnen beperken wordt daarom voorde bepaling van de krachtsverdeling in de uiterste grenstoe-stand gerekend met een gereduceerde torsiestijfheid van de2 vaststellen liggergeometrie (afmetingen flenzen, lijf enhamereind);3 vaststellen van de benodigde dwarsvoorspanning (doorsnedeen hart-op-hart-afstanden);4 opbuiging van de liggers;5 fixatie van de dwarsvoorspanning ter plaatse van knikken inhet dwarsprofiel van een dek.ModelleringDe prefab H-liggers en kokerliggers zijn als staven ingevoerd ineen plaatmodel in het programma Scia Engineer. Daarnaast iseen gewichtloos plaatelement ingevoerd, waardoor een sprei-ding in dwarsrichting mogelijk is. Met deze plaat wordt de indwarsrichting voorgespannen bovenflens van de liggers gemo-delleerd, zoals schematisch aangegeven in figuur 3.Bij aanvang van de ontwikkeling van de nieuwe ligger is aange-nomen dat de benodigde dwarsvoorspanning voor een dek metLOD-H-liggers ordegrootte gelijk zal zijn aan die voor eenzelfdedek met kokerliggers. Enerzijds zal het lokale dwarsmoment watgroter zijn, omdat de beide lijven van een kokerligger bij deLOD-H-ligger zijn samengevoegd. Anderzijds wordt echter eenwat kleiner globaal dwarsmoment verwacht. De beduidendgeringere torsiestijfheid van de liggers zal namelijk tot eenprefab liggerLOD?Hgewichtsloosplaatelement232 Modellering brugdek nieuwe Ramspolbrug3 Beperking breukrek indien xu 1,5Brugligger zonder druklaag 72011 81van de ligger. Hierdoor blijft tussen de LOD-H-liggersvoldoende ruimte voor het aanbrengen van de wapening voorde tussenstorten. Deze ruimte tussen de liggers kan ookworden gebruikt voor het integreren van leidingen in het dek.Door hamereinden van de individuele liggers onderling teverbinden met dwarsvoorspanning ontstaan voorgespanneneinddwarsdragers en kan de in het werk aan te brengen wape-ning voor de tussenstorten tot een minimum worden beperkt.Door de afmetingen van de boven- en onderflens ongeveergelijk te houden aan de boven- en onderflens van een kokerlig-ger en door de lijfdikte op circa 2 x de lijfdikte van een koker-ligger te stellen, heeft de LOD-H-ligger ongeveer dezelfdecapaciteit in langsrichting als een kokerligger. Voor verkeers-bruggen is het mogelijk een slankheid van circa 1:30 van deoverspanning te realiseren. Figuur 5 geeft een indicatie van hette realiseren draagvermogen, afhankelijk van constructiehoogteen overspanning.liggers. Deze reductie is voor de uiterste grenstoestand verant-woord, omdat bij scheurvorming de wringstijfheid aanzienlijkmeer zal afnemen dan de buigstijfheid.De onderflens moet voldoende plaats bieden om alle beno-digde voorspanstrengen in te kunnen aanbrengen. Het aantalvoorspanstrengen is dan ook leidend geweest voor de afmetin-gen van de onderflens.Aan de uiteinden wordt het dek voorzien van einddwarsdra-gers, die deels ter plaatse worden gestort. Hiertoe wordt aan deliggeruiteinden de bovenflens weggelaten. Om ter plaatse degrote hoeveelheid langsvoorspanning goed te kunnen inleiden,zijn daar het lijf en de onderflens verzwaard. Op deze wijzeontstaat een massief hamereind.De breedte van dit hamereind is circa 50% van de totale breedteSamenwerkende partijenHet totale project N50 is een samenwerking vanVolkerinfra (KWS, Van Hattum en Blankevoort en Vialis),Boskalis en Hollandia. Voor de brug Ramspol is hetconstructief ontwerp van het vaste deel gedaan doorVolker InfraDesign, van het beweegbare deel doorHollandia; het architectonisch ontwerp is van StudioSKen het installatieontwerp van Vialis. De realisatie vanhet vaste deel wordt gedaan door Van Hattum en Blan-kevoort, van het beweegbare deel door Hollandia envan de installaties door Vialis. De levering van deprefab liggers is uitbesteed aan Romein beton, waarbijzusterbedrijf Lodewikus de productie voor zijn reke-ning neemt. Witteveen+Bos heeft samen met Lode-wikus de LOD-H-liggers ontworpen, en alle construc-tieve berekeningen uitgevoerd.xu =bebe = breedte van de flensbw = breedte van het lijfho = dikte van de flensh = totale liggerhoogtexu = hoogte drukzoneA'b = oppervlak betondrukzonebwhoxuA'bbe x xuA'b0510152025303540455044 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56overspanning [m]nuttigebelasting[kN/m?]sliggerhoogte 1600 mmliggerhoogte 1700 mmliggerhoogte 1800 mmliggerhoogte 1900 mm6454 Indicatie opneembare gebruiksbelas-ting afhankelijk van liggerhoogte enoverspanning5 Aanzicht van de kopzijde van deH-ligger met voorspanning en splijtwa-pening. Om mogelijke conflictenvroegtijdig te kunnen signaleren is hethamereind met alle benodigde wape-ning, voorspanning en in te stortenvoorzieningen 3D uitgewerkt in Allplan6 LOD-H-ligger van de Ramspolbrug inde fabriekBrugligger zonder druklaag7201182geknikt worden ter plaatse van de voegen tussen de liggersnabij een knikpunt in het dwarsprofiel. Zonder nadere maatre-gelen zal dit gevolgen hebben voor de ligging van de dwars-voorspanning binnen de omhullingsbuis.Op een totale voeghoogte van 240 mm is een verschuiving vanhet zwaartepunt van de dwarsvoorspanning over 15 of 20 mmechter van grote invloed op de momentcapaciteit. In overlegmet DSI is daarom een werkwijze ontwikkeld waarmee hetmogelijk is de hoogteligging van de dwarsvoorspanning terplaatse van de knikken in het dwarsprofiel te fixeren.Alternatieve toepassingDoor de economischere productiewijze en de grotere maatvast-heid is de LOD-H-ligger een goed alternatief voor kokerliggersbij overspanningen van meer dan 40 m. Voor kunstwerkenwaar hoge belastingen moeten worden opgenomen (zoals eenspoorviaduct) of een grotere liggerhoogte is toegestaan, kan deLOD-H-ligger ook een goed alternatief zijn voor de huidige,omgekeerde T-liggers. De LOD-H-ligger kan dan wordenuitgevoerd met een minimale bovenflens, waarop in het werkeen druklaag wordt aangebracht. Er is dan geen dwarsvoor-spanning meer nodig, terwijl de bovenflens fungeert als verlo-ren bekisting voor de druklaag. Voor de Ramspolbrug is, mede in verband met het gewicht vande randelementen waarin zonnepanelen zijn verwerkt, ervoorgekozen kokerliggers toe te passen als randligger. Dit geefttevens extra robuustheid in geval van een aanvaarbelastingtegen de zijkant van het dek.Opbuiging liggersEen belangrijk aandachtspunt bij het ontwerp van de liggers isde opbuiging. Enerzijds moet worden voldaan aan de ROBK-eis betreffende een blijvende zeeg. Anderzijds moet een te groteopbuiging worden voorkomen, omdat voor een vloeiend alig-nement ter plaatse van de steunpunten de opbuiging van deliggers moet worden uitgevuld. De opbuiging wordt berekendmet het programma Scia Engineer. Van grote invloed hierbijzijn de eigenschappen die daarbij worden aangehouden voorhet jonge beton en het tijdstip waarop de voorspanning op deligger wordt afgelaten. Op basis van de meetgegevens van deopbuiging van de liggers (gedurende de eerste dagen na ontkis-ten) uit voorgaande projecten, is het betonmodel geijkt.De grote hoeveelheid voorspanning die in het veld onderin deLOD-H benodigd is, maakt dat de liggers wat te veel willenopbuigen. Door de toepassing van enkele aanvullende strengenin de bovenflens van de ligger, kan de opbuiging op een effici?ntewijze worden beperkt. De toepassing van enkele strengen in debovenflens beperkt bovendien het aantal te onthechten strengen.Fixatie dwarsvoorspanningEen bijzonder aspect bij de nieuwe Ramspolbrug is het dwars-profiel, omdat dit drie knikpunten kent. Er zijn geen langsvoe-gen toegestaan. Daardoor moet ook de dwarsvoorspanningVoegen evenwijdig aan de hoofddraagrichtingROBK 6 hoofdstuk 5 art. 8.5.2.2.b stelt:"Ter plaatse van de uiterste vezel aan de bovenkantrespectievelijk onderkant van de constructie moet bt'> 0,0 N/mm2". Dit is een aanzienlijkeverzwaring ten opzichte van het betreffende VBB-artikel. Doel van dit artikel is om te corrige-ren dat bij een dimensionering op basis van de VBB soms trekspanningen in de ongewa-pende voegen optreden die hoger zijn dan de toelaatbare trekspanningen op basis vanVBC-art. 8.7.4.b. Deze correctie is met het oog op duurzaamheid noodzakelijk, omdat devoegen ongewapend zijn. In geval van scheurvorming zal deze juist optreden ter plaatse vande voegen. Met de geometrie van de LOD-H en voegen van de brede dekken van de nieuweRamspolbrug, resulteert het ROBK-criterium, vergeleken met de VBC en VBB, in respectievelijkcirca 20% en 30% meer dwarsvoorspanning. Besloten is de hogere hoeveelheid dwarsvoor-spanning conform de ROBK toe te passen.7