Integraal brug

 Een brug waarbij geen voegen en opleggingen bij de overgang van de onder- naar de bovenbouw aanwezig zijn.

Film: Integraalbrug bij Son en Breugel


Bouw van integraal staalbeton brug

Verplaatsing door verticale belasting
Verplaatsing door thermische uitzetting
Figuur 1.

Voorbeeld van de bouw en het gedrag van een integraal brug.


Algemeen

De eerste belangrijke voegen in bruggen werden geïntroduceerd met het begin van de overgang van gemetselde bruggen naar bruggen met een gemetselde onderbouw en houten of metalen brugdek.

Dit had verschillende oorzaken:

Samen met de vergroting van de fabricagecapaciteit en de verbetering in materiaalsterkte en kwaliteit werden de overspanningen steeds groter. Ontwerp en installatie van opleggingen en voegovergangen werd daardoor steeds complexer. Daarbij komt dat het berekenen van de krachtsverdeling en verplaatsingen bij ondersteuning van doorgaande brugdekken en integrale landhoofden complex is. Daarom werd de weg van de minste weerstand gekozen en dus het gebruik van opleggingen en voegovergangen.
Bij bruggen werd het lekken van voegen al in een vroeg stadium duidelijk, maar gedurende lange tijd werd dit alleen als de veroorzaker van lelijke vlekken gezien.



Figuur 2.

Voorbeeld van lekken van voeg bij landhoofd en corrosie van brugoplegging en voegovergang.

In de tijd dat men begon met het gebruik van strooimaterialen om de effecten van ijs en sneeuw tegen te gaan waren er geen problemen van grote betekenis. Dit veranderde na de introductie van zouten als strooimateriaal in het midden van de jaren ’50. Versterkte corrosie trad op aan de wapening, aan het staal zelf en aan de opleggingen en voegovergangen. In eerste instantie zocht men naar oplossingen van meer duurzame voegen, echter tegelijkertijd werd duidelijk dat eerdere voegloze bruggen ondanks de grote temperatuurwisselingen geen problemen van betekenis hadden opgeleverd. Hierdoor werd men aangespoord om vaker voegloze bruggen te bouwen. Een goede inventarisatie en ontwerphandleiding voor een dergelijke constructie ontbrak echter.

Onderzoek in Duitsland naar totale jaarlijkse kosten voor onderhoud en reparatie van bruggen geeft aan dat 10% hiervan wordt besteed aan voegen en opleggingen. Dit is excl. gevolgkosten als verkeershinder, etc. Tevens geldt dat de bouwkosten voor voegen en opleggingen ca. 2-3% van de totale kosten van de brug bedragen.

Traditioneel landhoofd met voegovergang

Een brug met traditionele landhoofden heeft de volgende kenmerken:

  • er zijn een aantal essentiële constructie-elementen: het brugdek, de opleggingen en de voegovergangen
  • thermische uitzetting van de brug moet vrij kunnen optreden (zowel in langsrichting als in dwarsrichting)
  • vervormingen veroorzaakt door mobiele belasting (incl. rotaties) moeten vrij kunnen optreden
  • bijkomende vervormingen veroorzaakt door tijdsafhankelijk gedrag van bijv. de betonnen rijvloer moeten vrij kunnen optreden
  • geluidsproductie, verminderd rijcomfort, stootfactor
  • enige mate van lekken met als gevolg aantasting van de onderliggende constructie.
  • Vaak nog wordt de voegovergang bij brugdekken als expansievoeg aangeduid, en de afmeting van de voeg wordt door veel ontwerpers enkel gebaseerd op de schatting van de thermische beweging van de voeg. De voeg moet echter bij bijv. een staalbeton brug ook worden ontworpen op zaken zoals tijdsafhankelijk effecten van het beton:

    adiabatische krimp (verkorting door afkoeling van het beton tijdens verharden), verhardingskrimp (voornamelijk autogene krimp), normale krimp, kruip, elastische verkorting door voorspanning, etc.

    Dit betekent dat de landhoofden door de toepassing van prefab betonnen liggers en/of een later continu gemaakte verbinding aan kleinere verplaatsingen uit het brugdek onderhevig zijn.
    Daarnaast moet aanvullend rekening worden gehouden met cyclische verplaatsing veroorzaakt door mobiele belasting en langeduur verplaatsingen veroorzaakt door gronddrukken.
    E
    rvaring met voegovergangen laat een grote mate van onderhoud zien. De mogelijke oorzaken hiervan zijn legio, te weten:

    onjuist dimensioneren, verkeerd gekozen oplegsysteem (ontstaan van dwangkrachten), aantasting door o.a. zout water, slijtage als gevolg van bewegingen veroorzaakt door mobiele belasting, ophoping van vuil met als consequentie dat bewegingen niet meer kunnen worden opgenomen, beschadiging door sneeuwschuivers.

    Traditioneel landhoofd met brugopleggingen

    De belangrijkste kenmerken van bruggen met opleggingen zijn:






    F iguur 3.

    Brugoplegging staalbeton brug Veghel (links) en Dintelhavenspoorbrug (rechts).

    Film: de Dintelhavenspoorbrug

    De kosten van vervanging van opleggingen zijn vele malen hoger dan die voor de vervanging van voegen. Dit komt door de dure hulpmiddelen als wegomleidingen, tijdelijke ondersteuningen en vijzelvoorzieningen. Het is essentieel dat de ontwerper van de brug niet alleen de functie van de opleggingen beschouwt, maar tevens de verwachte levensduur, toegang voor inspectie en gemakkelijkheid van vervanging meeneemt. Onafhankelijk van het type oplegging treden de volgende fouten op:

    ontwerp-, constructie-, en onderhoudsfouten, fouten in de ondersabeling.

    Het belangrijkste probleem daarbij is dat water van de bovenliggende voegen op de opleggingen lekt. De belangrijkste schades bij metalen opleggingen treden op door corrosie en glijproblemen en bij rubberopleggingen door splijten veroorzaakt door verticale belasting en overschrijden van schuifspanning.

    Duurzaamheid

    De duurzaamheid van brugconstructies wordt steeds belangrijker. Minder onderhoud en reparaties betekent minder hinder voor het verkeer. Steeds meer geldt dat verkeer op snelwegen zo min mogelijk gehinderd mag worden en onderhoud ’s nachts moet worden uitgevoerd. Een belangrijk voordeel bij het wegnemen van mechanisch uitgevoerde overgangen is de reductie van de kosten voor aanschaf, installatie en onderhoud. Dit voordeel wordt bevestigd door ervaringen, waaruit blijkt dat de stichtingskosten van integraal bruggen lager zijn dan die met voegovergangen en opleggingen, zelfs wanneer rekening wordt gehouden met het extra werk voor het maken van de continuïteits- verbinding. De paragraaf 4.1 opgenomen in prEN 1337-1: "Structural bearings-part 1: general design rules" met als tekst:

    Bearings and structures shall be designed so that bearings or parts of bearings can be inspected, maintained and replaced if necessary, in order to enable them to fulfil their function throughout the intended life of the structure

    geeft impliciet aan dat de levensduur kort kan zijn.
    Zo ook vermeldt Highways Agency’s Standard BD 57, Design for durability:
    The majority of bridges in the UK, with spans less than 60 m, should be designed as integral bridge.

      Voor de Nederlandse situatie is een cumulatieve verdeling van bruggen en viaducten naar de totale lengte gegeven in figuur 4. Uitgaande van een lengte van 60 m zou 70% van het totale bestand integraal kunnen worden uitgevoerd.

     












    Figuur 4.
    Verdeling van bruggen en viaducten naar de totale lengte.

    De huidige ervaringen met integraal bruggen

    De ervaringen met integraal bruggen zijn voornamelijk geconcentreerd in een tweetal landen, namelijk de Verenigde Staten en Groot Brittannië.

    Verenigde Staten
    In de jaren ’30 begon men, ingegeven door de wens om de economie, het gedrag en de duurzaamheid van bruggen te verbeteren, met de bouw van integraal bruggen. De bruggen vergden weinig onderhoud en waren vaak ook goedkoper om te bouwen. Als gevolg hiervan gingen steeds meer brugontwerpers de verdiensten van integraal bruggen voor korte en middelgrote bruglengten waarderen. Testen van prototypen en ontwerpmethoden werden niet algemeen gebruikt als basis voor grotere lengtes. Dit leidde tot grote variatie in criteria voor het gebruik van integraal bruggen van staat tot staat. Uit een studie van Burke naar integraal bruggen in 1973 antwoordden vier staten dat zij stalen integraal bruggen gebruikten voor lengtes tussen de 60 en 90 m. In vijftien staten werden betonnen integraal bruggen in deze lengterange toegepast. In 1982 werd opnieuw een studie uitgevoerd en toen werden zelfs langere bruggen gemeld: stalen integraal bruggen tot 90 m en betonnen integraal bruggen met lengtes tussen de 150 en 180 m.

    De langste recentelijk gebouwde integraal brug ligt in de staat Tennessee. De brug is gekromd en heeft een totale lengte van 358 m. De tussensteunpunten hebben een hoogte variërend tussen de 15 en 27 m.






    Figuur 5.

    State Route 50 over Happy Hollow Creek, Tennessee.

    Groot Brittanië
    Historisch gezien bestaat veel overeenkomst met de ontwikkeling in de Verenigde Staten.Historisch De praktijk gaf aan dat de richtlijn van maximale lengte van 10 m erg conservatief was. Hierdoor werd besloten om de brugdatabase van het Department of Transport na te gaan om te kijken wat de langste integraal bruggen waren en wat de problemen waren die bij de bruggen zijn opgetreden. Gegeven de geaccepteerde lengte van 10 m werd men verrast door het feit dat veel integraal bruggen waren gebouwd met een veel grotere lengte.
    Er zijn tenminste 20 integraal bruggen met een lengte tussen de 35 en 50 m. De langste is ca. 110 m. Veel van deze bruggen zijn gebouwd in de jaren ’60 en ’70, en hebben zich probleemloos gedragen. Hierdoor wordt door het Department of Transport nu voorgenomen om alle bruggen met een lengte tot ca. 60 a 70 m integraal te bouwen. Dit is dan ook terug te vinden in de Adviesnota’s voor duurzame constructies. Deze lengte is duidelijk gebaseerd op eigen ervaringen en niet op berekeningen.

    Een recent gebouwde integraal brug is de A41 Stone Bridge, Buckinghamshire. Dit integraal ontwerp geeft de rivier extra vrijboord bij hoge waterstand, terwijl het oude wegniveau kon worden gehandhaafd. De stijve fundering levert het vereiste inklemmingsmoment.






    Figuur 6.

    A41 Stone Bridge, Aylesbury

    Nederland
    In Nederland zijn een beperkt aantal integraal bruggen en viaducten toegepast. Het grootste gedeelte heeft een lengte tussen de 20 en 30 m. De meeste van deze zijn gebouwd na 1975. Een verdeling per provincie laat zien dat de meeste van deze bruggen en viaducten zijn gebouwd in de provincies Noord-Holland en Drenthe.

    Figuur 7.

    Aantal (semi)integraal bruggen: verdeling per lengte en per provincie.

    Momenteel is de langste integraal brug een brug over het Wilhelminakanaal in de A50 bij Son. Deze brug heeft drie overspanningen en een totale lengte van ca. 70 m.
    Het betreft een betonnen brug op een stalen combiwand (stalen buispalen met damwanden) gefundeerd.


    Figuur 8.

    Integraal brug bij Son.

    film van de Integraalbrug Son en breugel

    Voor de overdracht van het moment is zware stekwapening toegepast tussen de met beton gevulde buispalen en de einddwarsdrager van het wegdek. Men spreekt hier van een powerkoppeling. Bij de Bouwdienst Rijkswaterstaat Tilburg bestaan plannen voor de toepassing van een redelijk aantal integraal bruggen en viaducten in de nieuw aan te leggen gedeeltes van rijksweg 50 en 73. Deze kunstwerken hebben een lengte van maximaal 50 m.

    Voor- en nadelen integraal brug

    Het wegnemen van voegen en opleggingen heeft, naast het voorkomen van beschreven problemen, ook andere voordelen met betrekking tot kosten, onderhoud en constructiegedrag. De voordelen kunnen worden opgesplitst in twee groepen:

    Wegnemen van opleggingen en voegovergangen resulteert in:

    Integrale verbinding tussen bovenbouw en onderbouw resulteert in:

    Minimaliseren van de constructiehoogte is voor Nederland een belangrijke parameter. Zo bestaan de kosten van een viaduct in een rijksweg voor meer dan 70% (tot soms wel 90%) uit de kosten voor het aanleggen van de opritten. Door kleiner hellingspercentage is dit voordeel bij spoorbruggen groter dan bij verkeersbruggen.
    Een probleem bij het ontwerpen van integraal bruggen is het bepalen van de grootte van de verplaatsingen. In deze verplaatsingen zit een bepaalde onzekerheid, waardoor er conservatief wordt gedacht. Dit is waarschijnlijk de hoofdreden waarom integraal bruggen in Nederland tot op heden niet standaard worden toegepast. De nadelen van de integraal brug liggen dan ook alle in de ontwerpsfeer, te weten:

    De begrenzing van de lengte van een integraal brug wordt hoofdzakelijk bepaald door het gedrag van de grondmassa achter de landhoofden in combinatie met de sterkte (vervormingscapaciteit) van de fundering. Gegeven de hoge relatieve sterkte en stijfheid van de constructiematerialen van de rijvloer kan de verplaatsing hiervan als bijna onweerstaanbaar worden beschouwd.

    Opbouw integraal brug

    Einddwarsdrager

    Voor de aansluiting van de bovenbouw met de onderbouw wordt vrijwel altijd een betonnen einddwarsdrager toegepast. Meestal bestaat de einddwarsdrager uit twee delen. Door het onderste gedeelte te storten wordt een oplegging voor de stalen liggers, voor het ter plaatse gestorte beton of prefab brugdek gecreëerd. Bij een gefaseerde stort van de einddwarsdrager wordt bereikt dat een eventueel voorspannen van de betonnen rijvloer geen momenten in de onderbouw veroorzaakt. Bij een prefab betonnen rijvloer wordt bereikt dat de grootste verkorting van de betonnen liggers al voor de eindstort van de dwarsdrager is opgetreden. Door tijdsafhankelijke effecten van het beton wordt uiteindelijk wel een moment geïntroduceerd.

    Figuur 9.

    Verbinding buispaal (links) en wandconstructie met verstijvingsprofielen (rechts).

     

    In tegenstelling tot bruggen met voegovergangen en opleggingen brengt het concept integraal brug een kritische afweging van tijdstip van (gefaseerd) storten van de einddwarsdrager met zich mee. Zo geldt dat wanneer de omgevingstemperatuur kort na plaatsing van de laatste stort van de einddwarsdrager verandert, dit de rijvloer zal verlengen of verkorten. Als deze bewegingen groot zijn, kunnen ze het vers gestorte beton beschadigen. Daarom wordt aanbevolen om het storten te beperken tot periodes waarin bewegingen van de bovenbouw gering zijn.

    Onderbouw

    Voor de fundering kan onderscheid gemaakt worden tussen drie hoofdgroepen, namelijk een fundering op palen, wanden of staal. Een fundering op staal wordt in Nederland echter bijna niet toegepast. Voor de keuze van de soort onderbouw zijn hoofdzakelijk de volgende factoren van belang: verticale draagkracht, vervormingscapaciteit, kosten, esthetica en duurzaamheid.
    Wanneer de doorgang wordt begrensd door een verticale wand is de lengte van het brugdek geminimaliseerd, maar de wand zal de wegfundering en de achterliggende grond moeten tegenhouden. Een fundering op palen is in principe goedkoper dan een kerende wandconstructie, maar de reductie van de kosten voor het brugdek kunnen bij een wandconstructie aanzienlijk zijn.
    Een belangrijke parameter voor integraal bruggen is de vervormingscapaciteit van de onderbouw. In principe vraagt dit om een zorgvuldige afweging tussen de materialen staal en beton, waarbij staal een grotere vervormingscapaciteit heeft. De maximale verplaatsing van het brugdek die voor de onderbouw kan worden toegestaan zonder de verticale belastingcapaciteit of de integriteit van de fundering aanzienlijk te reduceren is van grote betekenis. Door de grotere stijfheid kunnen betonnen palen of wanden meer moment naar zich toetrekken. Hierdoor kunnen stijf ingeklemde betonnen palen volgens de bestaande berekeningen slechts tot korte integrale bruglengtes worden toegepast. De praktijk heeft uitgewezen dat betonnen palen ook voor langere integraal bruggen geschikt zijn. Dit heeft te maken met het feit dat een gescheurde betondoorsnede minder stijfheid kent, waardoor de momenten sterk afnemen. Daarnaast speelt kruip van het beton een belangrijke rol.
    Voor lange integraal bruggen zal moeten worden overgestapt op stalen onderbouw of moet de verbinding van de paalkop worden aangepast.
    Volgens ervaringen in Tennessee kunnen betonnen palen een horizontale uitbuiging van 25 mm bij belasting door passieve gronddruk opnemen. Wanneer dit naar lengte wordt vertaald betekent dit voor betonnen bruggen een maximale lengte van 150 m en voor staalbeton bruggen een lengte van 90 m. Voor stalen funderingselementen wordt een maximale beweging van 50 mm per landhoofd gehanteerd. Een dergelijke beweging geeft een lengte van 300 m voor betonnen bruggen en 180 m voor staalbeton bruggen.

     

     













    Figuur 10.

    Momentvaste continuïteitsverbinding.

    Fundering op palen

    Voor integraal bruggen wordt alleen een enkele verticale rij palen toegepast om extra stijfheid en dus vergroting van momenten in de paal te voorkomen. In de Verenigde Staten worden veelal stalen H-profielen toegepast. Dit zijn in de meeste gevallen slanke palen, waardoor een lage weerstand tegen de bewegingen van het brugdek verkregen wordt. De stalen palen hebben t.o.v. betonnen palen een grote vervormingscapaciteit. De oriëntatie van de H-vormige stalen palen is een belangrijke ontwerpparameter. Voor de Nederlandse situatie geldt dat wat betreft de kosten betonnen funderingsconstructies (prefab voorgespannen betonpalen) goedkoper zijn dan stalen funderingsconstructies. Wanneer enkel naar de verticale draagcapaciteit wordt gekeken zijn stalen palen ongeveer twee maal duurder dan betonnen palen. Dit komt mede doordat stalen palen bij gelijke afmeting een lagere wrijvingscoëfficiënt en daarmee samenhangend een lagere verticale belastingcapaciteit hebben. Verder hebben betonnen palen, mits de scheurwijdte beperkt blijft, geen corrosieproblemen.
    Veroorzaakt door een andere prijsverhouding staal – beton worden in de Verenigde Staten en Groot Brittannië stalen funderingsconstructies veel vaker toegepast.
    Er bestaan verschillende oplossingen m.b.t. de grondaanvulling voor vermindering van de paalspanning. Een methode is het heien van palen in overgedimensioneeerde voorgeboorde gaten. Het voorboren en overdimensioneren heeft alleen zin voor toepassing in stijve grondsoorten, waarbij hoge gronddrukken kunnen optreden. De diepte van de overgedimensioneerde gaten ligt globaal tussen de 3 en 6 m beneden de onderkant van de einddwarsdrager. Het overgebleven gat kan worden opgevuld met een flexibel materiaal.
    De berekening van de verticale belastingcapaciteit (som van de puntweerstand en de schachtwrijving) is in principe niet anders dan voor normale funderingsconstructies. Wanneer de horizontale belasting wisselend van karakter is, kan echter niet de volledige waarde van de schachtwrijving in rekening worden gebracht. Wanneer bijv. korte palen of wanden in stijve klei worden geheid zal een horizontale uitbuiging onder wisselende belasting resulteren in een vergroot gat rond de funderingsconstructie. Dit kan de wrijving mogelijk tot een verwaarloosbare grootte reduceren. Wanneer de funderingselementen in slappe klei, zand of grind worden geplaatst en de frequentie van de belasting laag is zal de grond zich gedeeltelijk rond de paal of wand terugplaatsen. Hiervoor mag de "verstoorde" schuifsterkte voor klei etc. voor de schachtwrijving worden gebruikt.
    Onder andere door API (American Petroleum Institute) uitgevoerd onderzoek heeft geleid naar bruikbare formules voor verschillende grond- soorten die beschrijven de relatie tussen de belasting en de verplaatsing (de zgn. p-y krommen). De gedachte achter deze krommen is weergegeven in figuur 11.

     





    Figuur 11.

    Spanningstoestand rond paal voor en na horizontale verplaatsing.

    De p-y krommen zijn o.a. verschillend voor cohesieve en niet-cohesieve grondsoorten en variëren met de diepte. Een voorbeeld van een p-y kromme is gegeven in figuur 12. Het in rekening brengen van grondkarakteristieken kan er toe leiden dat bijv. de temperatuurbelasting zich binnen de lineaire elastische tak van de p-y kromme bevindt en dat de verkorting van een in één fase ter plaatse gestort brugdek en einddwarsdrager voor klei met een hoge schuifsterkte de maximale gronddruk oplevert, etc.

     








    Figuur 12.

    Karakteristieke vorm van een p-y kromme voor zand.

    Wandconstructie

    Voor stalen damwanden bestaat er een groot aantal verschillende standaardtypen. Het type damwandconstructie dat voor een kerende wand het meest geschikt is hangt af van de afmetingen en het ontwerp van de brugconstructie en de grootte van de normaal- en dwarskrachten. Voor integraal bruggen met een korte lengte kan gebruik worden gemaakt van damwanden opgebouwd uit standaardprofielen. De meest voorkomende profielen zijn Z- en U-profielen. Wanneer de wand ook aanzienlijk op buiging wordt belast kan er gebruik worden gemaakt van damwandconstructies in combinatie met palen. Een tweetal voorbeelden zijn de zgn. verstijfde damwandconstructie en de combiwand. Voor onbeschermde damwanden moet rekening worden gehouden met een corrosietoeslag. De Eurocode voor damwanden geeft het dikteverlies door corrosie in grond met of zonder grondwater. Dit brengt met zich mee dat twee soorten berekeningen moeten worden opgesteld. Tijdstip t = 0 (niet gecorrodeerde toestand) en tijdstip t = levensduur brug (max. gecorrodeerde toestand). Voor funderingen op wanden wordt gebruik gemaakt van de theorie van actieve en passieve gronddrukcoëfficiënten.

    Aansluiting landhoofd – wegdek

    Een onderzoek naar in Nederland gebouwde integraal viaducten geeft geen gevallen waar grote schades zijn opgetreden. Wel zijn bij een groot aantal viaducten scheuren in het asfalt aan de uiteinden van de stootplaat opgetreden. Dit probleem blijkt gemakkelijk te verhelpen te zijn door het wegdek aan beide uiteinden van de stootplaat in te zagen en deze zaagsnede met bitumen te vullen.

    Figuur 13.

    Scheur in wegdek (links) en oplossing van twee zaagsnedes in asfalt (rechts).

    Deze oplossing met zaagsnede functioneert goed, maar zal bij grotere bruglengtes niet toepasbaar zijn, omdat de bewegingen van het brugdek voor deze oplossing te groot worden. Voor de stootplaat geldt dat deze goed moet worden verbonden met de brugconstructie. De verbinding moet een aanzienlijke trekkracht kunnen opnemen door verkorting van het brugdek, etc. Daarnaast moet de stootplaat voldoende buigsterkte hebben, zodat deze lokale zakkingen kan overspannen.
    Een mogelijke oplossing bij grote verplaatsingen is de toepassing van asfaltwapening. De bewegingen worden dan over een grotere lengte verdeeld. De werking hiervan is te vergelijken met beheersing van scheurwijdte zoals dat bij een trekstaaf van gewapend beton. De soort asfaltwapening is afhankelijk van de wijze van opgelegde verplaatsing. Veroorzaakt door mobiele belasting kan een polypropyleen geogrid worden toegepast. Dit materiaal is geschikt om hoge frequentie van aslastherhalingen te kunnen weerstaan. Voor toepassing bij langdurige belasting is glasvezel wapening vanwege de gunstige kruipeigenschappen het meest geschikt.

    Een conceptdetail voor de integraal brug bij Son is gegeven in figuur 14.
    De stootplaat wordt met een stalen wapeningsstaaf scharnierend met het landhoofd verbonden.

    Figuur 14.

    Conceptdetail aansluiting integraal brug Son.

    Casestudie

    Als casestudie is een ontwerp gemaakt [11] van een integraal brug uitgevoerd in beton.
    De geometrie en dwarsdoorsnede zijn gegeven in figuur 15. De fundering bestaat uit vierkante voorgespannen prefab betonpalen met een breedte van 450 mm, die momentvast met de einddwarsdrager zijn verbonden. De bodemopbouw is gebaseerd op een in Amsterdam gemeten sondering. Voor het betonnen dek en landhoofd wordt uitgegaan dat deze in één fase worden gestort.


    Figuur 15.

    Geometrie en dwarsdoorsnede van de beschouwde brug.

    Figuur 16.

    Palenplan t.p.v. landhoofd.

    Figuur 17.

    Sondering Amsterdam.

    De berekeningsresultaten m.b.t. de horizontale verplaatsing van het bruguiteinde is gegeven in tabel 1.
    Er zijn drie situaties doorgerekend, namelijk:

    1. bouwfase begin (t=7 dagen, direct na voorspannen)
    2. gebruiksfase begin (t=56 dagen)
    3. gebruiksfase eind (80 jaar)

    Oorzaak

    Belastingfase

    Bouwfase begin

    Gebruiksfase begin

    Gebruiksfase eind

     

    min

    max

    min

    max

    min

    max

    Afkoelen hydratatiewarmte

    -16.0

    -16.0

    -16.0

    -16.0

    -16.0

    -16.0

    Verhardingskrimp

    -10.0

    -10.0

    -10.0

    -10.0

    -10.0

    -10.0

    Elastische verkorting

    -12.7

    -12.7

    -12.7

    -12.7

    -12.7

    -12.7

    Dag. temperatuurwisselingen

    -0.7

    1.3

    -0.7

    1.3

    -0.7

    1.3

    Jaarl. temperatuurwisselingen

    0

    0

    -11.2

    10.4

    -11.2

    10.4

    Krimp

    -0.3

    -0.3

    -0.7

    -0.7

    -9.9

    -8.9

    Kruip

    0

    0

    -7.3

    -7.3

    -19.3

    -19.3

    Totaal

    -39.7

    -37.7

    -58.6

    -35.0

    -78.8

    -55.2

    Tabel 1.
    Verplaatsingen brugeinde per belastingfase.

    De bijbehorende momenten en krachten in de paalkop in belastingfasen t.g.v. de verplaatsing zoals gegeven in tabel 1 staan vermeld in tabel 2.

    Tijdens

    Verplaatsing [mm]

    Moment [kNm]

    Hor. Kracht [kN]

    min

    max

    min

    max

    min

    max

    Begin bouwfase

    -39.7

    -37.7

    -549

    -528

    -250

    -243

    Begin gebruiksfase

    -58.6

    -35.0

    -704

    -462

    -296

    -217

    Eind gebruiksfase

    -78.8

    -55.2

    -513

    -283

    -196

    -123

    Tabel 2.
    Momenten en krachten in de paalkop.

    De resultaten voor de momenten op de paalkop t.g.v. de verschillende belastingen (kNm) is samengevat in tabel 3.

    Belasting

    Belastingfase

    Bouwfase begin

    Gebruiksfase begin

    Gebruiksfase eind

     

    min

    max

    min

    max

    min

    max

    Eigen gewicht

    385

    239

    385

    239

    385

    239

    Rustende belasting

       

    102

    63

    102

    63

    Voorspanning

    -680

    -422

    -646

    -401

    -609

    -378

    Mobiele belasting, extreem 1

       

    -169

    -105

    -169

    -105

    Mobiele belasting, extreem 2

       

    423

    261

    423

    261

    Temperatuur, boven warm

    -138

    -86

    -92

    -57

    -92

    -57

    Temperatuur, onder warm

    74

    46

    49

    31

    49

    31

    Verplaatsing brugeinde

    -549

    -528

    -704

    -462

    -513

    -283

    Tabel 3.
    Momenten per belastinggeval.

    Referenties

    Literatuurlijst

    1. Abendroth, R.E., Ebner. P..B., Greimann, L.F., Abutment Pile Design for Jointless Bridges, Journal of Structural Engineering, vol. 115, no. 11, november 1989, p. 2914-2929.
    2. Angus, E.C., Taylor, D.C., Current Trends in Bridge Design – The Design of in Integral Bridges, The Institution of Engineers of Ireland, januari 1998
    3. Bidle, A.R., Iles, D.C., Yandizo, E., Integral Steel bridges, Design Guidance, The Steel Construction Institute, Berkshire. 199
    4. Biddle, A.R., Way, J.A., Integral Steel Bridges, Design of a Multi-Span Bridge – Worked Example, The Steel Construction Institute, Berkshire, 1997.
    5. Burke, M.P., Bridge Deck Joints, Transportation Research Board, Nat. Res. Council, Washington D.C., 1989
    6. Burke, M.P., The Genesis olf Integral Bridges in Ohio, Concrete International, juli 1996, p. 48-51.
    7. Burke, M.P., Integral Bridges: Attributes and Limitations, National Concrete Engineering Conference, American Concrete Institute, Chicago, Illinois, maart 1992
    8. Burke, M..P., Semi-Integral Bridges: Movements and Forces, Transportation Research Record 1460, p. 1-7, Transportation Research Board, Nat. Res. Council, Washington D.C., 1994.
    9. Keogh, D., Integral Bridges: Soil Behaviour, University of Cambridge, 1999.
    10. Lee, D.J., Bridge Bearings and Expansion Joints, Second edition. E&FN Spoon, London, 1971.
    11. Maijenburg, A.T.G., Afstudeerwerk "Integraal bruggen", 2000, TU-Delft, Bouwdienst Rijkswaterstaat Tilburg.

    Internet sites