3.3 Montagemethoden

In tegenstelling tot betonnen bruggen en stalen bruggen kunnen staalbeton bruggen, in het bijzonder de rijvloer, op een groot aantal verschillende manieren worden gemonteerd. De achtergrond van de verschillende montagemethoden wordt gevormd door het feit dat trek in de betonnen rijvloer ongewenst is en de spanningsverdeling in gerede toestand van de brug sterk door de wijze van monteren van de rijvloer kan worden gestuurd. De trekspanning in het beton veroorzaakt:

De meest voorkomende oplossing van dit probleem is het toelaten maar beperken van de scheurwijdte middels de wapeningskeuze en het enigszins voorspannen van de rijvloer door hanteren van een bepaalde montagemethode.

 

Figuur 3.15

Wapeningsstaal betonnen rijvloer staalbeton brug.

Omdat de uiteindelijke spanningsverdeling in de staalbeton doorsnede, en dus ook de kosten, sterk worden beïnvloed door de bouwmethode, is het zinvol te weten welke methode het meest geschikt is. M.a.w. het is voor een verantwoord ontwerp van een staalbetonbrug belangrijk te beseffen de interactie: uitvoering-montage ® spanningsverdeling. Immers, de spanningen vóór en ná het tot stand brengen van de deuvelverbinding moeten worden gesuperponeerd. In geval van een plaatliggerbrug met een hoog gelegen betonnen rijvloer, een voorbeeld hiervan is gegeven in figuur 3.16, zijn de volgende belangrijkste montagemethoden te onderscheiden:

 

  1. bepaalde stortvolgorde
  2. inzet van hulpsteunpunten
  3. opgelegde steunpuntverplaatsing
  4. bepaald tijdstip van deuvelactivering
  5. voorspannen in langsrichting
  6. combinatie van de punten a t/m e.

 

 

Figuur 3.16

Staalbeton plaatliggerbrug met hooggelegen
rijvloer.

In onderstaande beschouwing wordt ervan uitgegaan dat de stalen hoofddraagconstructie reeds is geplaatst.


a. Bepaalde stortvolgorde

De traditionele methode is het ter plaatse, op een verrijdbare bekisting, storten van achter elkaar liggende moten. Het nadeel hierbij is dat bij tussensteunpunten, veroorzaakt door het storten van betonmoten nadat het beton bij het tussensteunpunt reeds is gestort, grote trekspanningen in het beton kunnen optreden.

Figuur 3.17

Traditionele stort/montage volgorde.

De verschillende te onderscheiden belastingswijzen (fase 0 fase 6) voor een ligger doorgaand over drie steunpunten staan afgebeeld in figuur 3.14.
De bijbehorende vijf belastingsgevallen zijn:

LC1
eigengewicht stalen ligger

LC2
eigengewicht onverhard beton

LC3
eigengewicht verhard beton

LC4
eigengewicht bekisting

LC5
overige nuttige belasting (personeel, materiaal, materieel)

 

 

 

 

 

 

Figuur 3.18

Belastingswijzen bij storten van achter elkaar liggende moten.

Een aangepaste stortvolgorde, de tussensteunpunten als laatste, kan een aanzienlijke reductie van de trekspanning in het beton opleveren. Echter, er zijn meer handelingen met bijv. de bekisting nodig, waardoor de bouwtijd toeneemt.

Figuur3.19

Aangepaste stort/montage volgorde.

b. Inzet van hulpsteunpunten

Hiermee wordt de staalspanning in de bouwfase gereduceerd. Nadat het beton is verhard worden de hulpsteunpunten verwijderd en ontstaat een nieuw evenwicht.





Figuur 3.20

Praktijktoepassing gebruik van hulpsteunpunten

 















Figuur 3.21

Geschematiseerde weergave van een hulpsteunpunt.

Twee montagemethoden zijn te onderscheiden:
- ondersteund met opbuiging van de staalconstructie
- ondersteund maar spanningloos.

Voor de situatie dat geen hulpsteunpunten worden gebruikt vormt het gewicht van het onverharde beton, dat geen stijfheid kent en waardoor de deuvelwerking niet actief is, een belasting op enkel de staalconstructie.Na verwijderen van een tussensteunpunt moet de oplegreactie als permanente belasting aan de constructie worden toegevoegd.
















Figuur 3.22

Rekverdeling bij drie verschillende montagemethoden.

c. Opgelegde steunpuntverplaatsing

Voor een statisch onbepaald systeem kan de spanningsverdeling sterk worden beïnvloed door vijzelen en aflaten van (tussen)steunpunten. Drie montagemethoden zijn te onderscheiden:

De mate waarin de spanningsverdeling wordt beïnvloed is sterk afhankelijk van de toegepaste vijzelhoogte.

 

 

 

 

 

 

Figuur 3.23

Belastingswijzen bij opgelegdesteunpuntsverplaatsing.

d. Bepaald tijdstip van deuvelactivering

Tijdens storten van het beton worden inkassingen opgenomen waar groepen deuvels aanwezig zijn. Nadat het beton verhard is worden deze inkassingen volgestort, waarmee een constructieve samenwerking tussen staal en beton wordt bereikt.

Trek in het beton kan alleen worden veroorzaakt door belastingsgevallen als krimp, temperatuursprong en veranderlijke belasting.

e. Voorspannen in langsrichting

Een traditionele methode is het toepassen van een inwendige of uitwendige voorspanwapening. Bij deze methode wordt de stalen bovenflens extra op druk belast.

Een recent in Nederland ontwikkelde, nog niet in de praktijk toegepaste methode is de staalbeton brug met pompvoeg. Uitgangspunt van dit concept is het gebruik van prefabelementen en een twee-assige drukvoorspanning.

Bij dit concept worden prefabelementen, in dwarsrichting reeds van voorspanwapening voorzien, onderling van een voegbuis voorzien. Na plaatsing van alle elementen wordt de buis onder hoge waterdruk gebracht. De elementen hebben hierbij een eenzijdige vaste oplegging en zijn in verticale richting gefixeerd tegen opwippen.




Figuur 3.24

Krachtsverdeling van de pompvoeg en werkvolgorde voegvulling.

Door de hoge druk, bijv. 400 bar, vervormt de buis en duwt daarmee de prefabelementen opzij. Door de zijdelingse verplaatsing t.p.v. een liggeruiteinde te verhinderen door de platen aan de stalen ligger te verankeren, wordt een drukkracht in het beton en een trekkracht in de stalen ligger geïntroduceerd. Deze trekkracht grijpt excentrisch aan, waardoor een gunstig opbuigend moment optreedt. Hierdoor is men in staat slanker, en dus lichter, te construeren.

Om de druk te behouden, wordt de voeg als volgt gevuld:
De ruimte boven en onder de voegbuis wordt met een speciale hoge-sterkte mortel gevuld.
Na verharding wordt de druk in de voegbuis afgelaten, waarna de hoge-sterkte mortel in de voeg de druk overneemt.
Tenslotte wordt het water in de buis vervangen door een mortel en deze mortel wordt onder druk geplaatst, zodanig dat een min of meer gelijkmatige drukverdeling over de volledige voeghoogte ontstaat.




Figuur 3.25

Rekverdeling behorende bij montage met pompvoeg.