Sander den Blanken

Technical Manager, MC

State of the Art:

Staal versterkingen bij bestaande bruggen Renovatie van 8 bruggen (NL)Overzicht van de tot nu toe toegepaste staal versterkingen t.b.v. globale en lokale versterkingsmaatregelen voor Beek, Scharberg, Galecopperbrug en Ewijk.

1

Aanleiding staal versterkingen:n (NL)

• Toename veranderlijke, statische belasting – statisch conform EC;

• Voortschrijdend inzicht in trendfactoren aantallen, aslasten, combinaties;

• Voortschrijdend inzicht in lokale effecten door temperatuur, torsieknik;

• Toename eigen gewicht door toepassing HSB;

• Toename veranderlijke belasting door in gebruik name vluchtstrook als extra rijstrook;

2

3

Boogbrug Beek(Ontwerp + uitvoering)

Opdikplaat hoofd dwarsdragers• Statisch probleem: vloeien onderflens in UGT

• Middelste dwarsdrager maatgevend

• Afkeur niveau: UC = 1.1 , Renovatie niveau UC = 1.0

• Afmeting opdik plaat: 750 x 10 mm2

• Bestaande onderflens blijft maatgevend

4

Platen en verstijvers opleggingen• Statisch probleem: vloeien/knik/torsieknik verstijvers door temp

• Afkeur niveau: UC = 2.0-1.5 , Renovatie niveau UC = 0.5 - 1.1

• Afmeting vert verstijvers: 900 x 95-150 x 10 mm2

• Afmeting hor verstijvers: 100 x 10 mm2

5

Versterking booggeboorte• Gecombineerde buiging uit-het-vlak: druk + bi moment

• Onder/bovenflens: klasse 4

• Afkeur niveau: UC = 1.03 , Renovatie niveau UC = 0.95

• Hoek profiel: 150 x 150 x 10

6

2 reparaties

Hoofd dwarsdrager – trog• Probleem: vermoeiingschade door discontinuïteit

• Lasdetail klasse gelijk, bestaand: eenzijdig, nieuw: tweezijdig.

7

Hoofd dwarsdrager – trog• Probleem: vermoeiingschade door discontinuïteit

• Aanbrengen afrondingsplaten

• Lasdetail klasse van 40 naar 90

• D = 0.22 in 2040

8

Hanger – TNO load test

• Load test confirms stress output MC model for top connection

• MC model slightly underestimates stresses bottom => include rigid link between centre line cross girder and top of the deck

• (movie)9

Hanger versterking (nog niet uitgevoerd)• Probleem: vermoeiingschade door opgelegde vervorming

• D ond > 5 over 30 jaar (schetsplaat t = 2x16 mm)

• Onder “schotten”: 1100 x 1200; t = 60-30 mm (flens vervalt)

• D bov >> 10 over 30 jaar (schetsplaat t = 14 mm)

• Boven “oren”; 1900 x 450; t = 60-40 mm (flens vervalt)

10

Scharberg brug

(ontwerp en uitvoering) 11

Hoofdliggers onderflens• Statisch probleem: vloeien onderflens in UGT + slip boutverbinding

• Extra verticale verstijvingen: 560 x 40 mm2

• Inspectie boutverbinding

12

Verticale Verstijvers - volledige hoogte

• Statisch probleem: lokale plooi/vloei lijven, knik verstijvers

• Extra verticale verstijvingen

13

Passtukken troggen

14

Probleemstelling:

• Toekomstige verbreding i.v.m. Ring Utrecht

• Vijzelen t.b.v. 9.10 Rijnvaart hoogte

• Beperking < 175 ton

Galecopperbrug (alleen ontwerp)

15

Hoofddraagsysteem (I):

• 6 hoofdliggers 3,3 m hoog (1/55)

• Orthotroop rijdek

• Centraal tuivlak

• 2 Parallel tuien (6x72 mm full locked coil cables)

• Onderbouw

16

Symptomen van de brug (II):

• Kritische punten in de constructie:

• Overschrijding trekspanning onderflens hoofdligger veld (1)

• Overschrijding drukspanning in hoofdligger steunpunt (2)

• Overschrijding trekkracht in verankering tui-kabel (3)

(1) (1)(2) (2)

(1)(2)(3)

17

Schadeoverzicht(I):

18

Schadeoverzicht (II):

19

Gedrag van de brug:

• Beperkte (her)verdeling mobiele belasting in dwarsrichting

• Rijdek verdraait door mobiele belasting

• Tui-systeem niet effectief voor mobiele belasting

• Mobiele belasting direct naar hoofdliggers

20

Uitdagingen:

• Geen symmetrie, door verbreding

• Verbeteren herverdeling krachten in dwarsrichting

• Extra belasting

• Versterken

• Vijzelen

Ideeën:

• Meer platen oplassen

• Verbeteren torsie stijfheid

• Vermijden rotatie (balanceren dek)

• Extra ondersteuningen (help de brug)

• Extra liggers

• Extra tuien en pylonen

• Nieuwe brug

21

22

Oplossingsrichting (III): optie 3c VSL

22

Oplossingsrichting (III):optie 3c VSL

23

Voorspan schema

Momentenlijn in best. brug door voorspanning

24

Voorspan schema

Momentenlijn in best. brug door vijzelen

25

26

Buitenste voorspanligger -2

Koker ligger• 3.3 m veld, 4 m pijlers• 2.7 m breed

Dwarsdoorsnede• S460• 1540 ton

26

27

Kokerligger•3 m veld, 3.7 m pijlers•1.7 m breed

Cross section•S460•1140 ton

Binnenste voorspanligger - 2

27

Oplegschema landhoofd

28

Oplegschema pijlers• Opleggingen

• Lokale H frames

29

Oplegschema pijlers• Opleggingen

• Lokale I frames

30

31

Verbindingsligger type A - 1

31

32

Verbindingsligger type A - 2

Dubbele I-ligger

• 4 locaties in het dek

• Verbonden met VSL door oplegging

• Geboute verbindingen

32

1ste Brug bij Ewijk (alleen ontwerp)

Brug bij Ewijk (in ontwerp)• 1055 m lang, kokerliggerbrug

• Deels tuibrug, hoofdoverspanning 270m

• Vermoeiing in dekplaat

• Dwarskrachtcapaciteit kokerligger onvoldoende

• Buigcapaciteit ter plaatse van steunpunten onvoldoende

• Vrije ruimte onder hoofdoverspanning onvoldoende

Aanbrengen extra lijven• Vergroten dwarskrachtcapaciteit; uc voor = 1.9 na = 0.9-1.0

• Vergroten buigcapaciteit door vergroten effectieve flensbreedte uc voor = 1.3, uc na = 0.8-0.9

Algemene aandachtspunten:n (NL)

• Toetsing nieuw materiaal volgens: renovatie niveau

• NEN-EN 1991-2 eq 6.10a: DL = 1.3, LL = 1.0

• NEN-EN 1991-2 eq 6.10b: DL = 1.15, LL = 1.3

• Toetsing bestaand materiaal volgens: afkeurniveau

• Toepassing trendfactoren, reductie referentie levensduur

• Staalkwaliteit: nieuw & moedermateriaal, lasbaarheid

• Geometrie van de onderdelen: Passing en fitting nieuw op bestaand

• Beheersing omgevingscondities tijdens aanbrengen laswerk op locatie

• Effectiviteit nieuw materiaal is beperkt tot veranderlijke belasting

• Voorbehandeling oppervlak: conservering, beschadigingen door laswerk

• Laswerk: afmetingen, kwaliteit & NDO

36

Disclaimer(NL)

37

Aan de in deze presentatie verstrekte informatie en beelden kunnen geen enkele rechten ontleend worden in het kader van toekomstige aanbestedingen.

Chris Armstrong, Edo Vonk, Daan Tjepkema, Mark Darlow, Joep Paulissen, Edwin Thie , Martin Flint, Dimitri Tuinstra, David Ashurst (Arup), Gerland Nagtegaal, Frank van Dooren, Hans Versteegen (RWS).

Speciale dank gaat uit naar de volgende personen, welke hebben bijgedragen aan de totstandkoming van deze presentatie :