Vermoeiing van brugdekken

Stand van zaken

De afgelopen jaren is veel gepubliceerd over vermoeiing van brugdekken. Dit had bijna altijd betrekking op stalen orthotrope rijvloeren. Zo zijn er vele rapporten gepubliceerd over onder andere numerieke- en experimentele onderzoeksresultaten naar het vermoeiingsgedrag van dergelijke rijvloeren. De huidige trend is dat met de toenemende verkeersstroom en verkeersbelasting en afname van de wielprent op bruggen, de rijvloer incl. deklaagsysteem hogere en aan intensiteit toenemende belastingen moet opvangen.






Figuur 1.

Moerdijkbrug; links onderkant van de rijvloer, rechts aanbrengen van een deklaagsysteem.

Figuur 2.

Gemiddeld aantal vrachtauto’s op het Nederlandse hoofdwegennet per werkdag per rijrichting en voorbeeld van breedband – en dubbel gemonteerde banden.

De orthotrope stalen rijvloer, mede ingegeven door minimalisering van het eigen gewicht in het bijzonder bij beweegbare bruggen heeft gedurende de periode 1950 – 1970 een ontwikkeling gekend van onder andere een afname van de dekplaatdikte. Illustratief hiervoor is figuur 3.

Figuur 3.

Ontwikkeling rijvloer beweegbare stalen brug.

De combinatie van enerzijds de toename van het verkeer en anderzijds de gewichtsoptimalisatie van de stalen orthotrope rijvloer heeft een situatie opgeleverd die thans veel reparatie vraagt.


Figuur 4.

De tweede van Brienenoordbrug; voorbeeld van vermoeiingsschade

Uit kostenoverwegingen staat de stalen orthotrope rijvloer behoorlijk onder druk. Een vergelijking met een betonnen rijvloer geeft globaal een factor 4 in toename van kosten voor de stalen rijvloer en een factor 4 in toename eigen gewicht voor de betonnen rijvloer.

Keuze van rijvloertype

Een geoptimaliseerde keuze van rijvloertype is niet op voorhand te geven. Een scala van constructieve aspecten zijn hierbij te betrekken. Enkele aspecten zijn:

Constructief gezien is naast de rijvloer ook het deklaagsysteem een belangrijk onderdeel. Dit vraagt om een integraal ontwerp. De korte levensduur van de huidige deklaagsystemen is een item waar thans onderzoek naar wordt verricht.
Op grond van de huidige kennis zullen meer en meer rijvloeren worden gebouwd die een meer robuust karakter kennen, waarbij de spanningsrimpel veroorzaakt door mobiele belasting zo laag is, dat onder andere rekening houdend met maatschappelijke ontwikkeling van het verkeer, over de gehele levensduur van de brug geen reparatie als gevolg van vermoeiingsschade te verwachten is. Daarnaast zal meer kennis op het gebied van deklaagsystemen en interactie hiervan met de rijvloer worden gegenereerd.
Recente voorbeelden van rijvloeren anders dan de klassieke stalen orthotrope rijvloer zijn de staalbeton brug in Veghel en de staalbeton brug 2001 in Amsterdam. Beide brugdekken bestaan uit een betonnen rijvloer op een draagconstructie van stalen liggers.

 









Figuur 5.

Rijvloer brug Veghel.










Figuur 6.

Boogbrug 2001 Amsterdam.

Film: IJburg 2001

Staalbeton bruggen staan op dit moment volop in de belangstelling. Een staalbeton brugdek met pompvoeg is een innovatie op dit gebied. Dit brugconcept is een prachtig voorbeeld van: bundeling van kennis levert kwaliteit. Het betreft een samenwerkings -verband tussen:
Betonson (beton ), Mercon Steelstructures (staal) en Iv-consult (engineering).

Het concept is ontwikkeld om staal-beton constructies duurzaam en economisch interessant te maken door een hoge mate van prefabricage en het toepassen van een twee-assige voorspanning in het beton. Voorspanning in de lengterichting van de betonnen prefab plaat wordt tijdens de fabricage van de platen geregeld. De voorspanning in de breedterichting van de plaat gebeurt tijdens de montage: tussen de platen wordt een ovaalvormige stalen buis gemonteerd. Vervolgens wordt deze buis gevuld met water om uit te zetten en de betonnen platen op druk te belasten. Daarna wordt deze buis gevuld met mortel om de nieuwe vorm te kunnen houden.

 










Figuur 7.


Beproeving en werking staalbeton pompvoeg.

Referenties

Literatuurlijst

  1. Lammens, M.V., Afstudeerwerk "Staal-beton-bruggen met pompvoeg", 1999, TU-Delft, Mercon Steelstructures, Betonson.
  2. Overduin, L., Afstudeerwerk "Deklaagsystemen voor stalen bruggen", 1999, TU-Delft, Edilon bv, Haarlem.
  3. Quansah, A., Afstudeerwerk "Numeriek onderzoek naar de spanningsverdeling t.b.v. de aansluiting dekplaat - langsverstijving van een orthotrope rijvloer", 1999, TU-Delft.

Internet sites