: Gemeente Apeldoorn / A. Dijkhuizen - Teammanager Bovenwijks Beheer en G. Zwols Technisch Beheerder Kunstwerken Team Bovenwijks

Transcriptie

1 NOTITIE Opdrachtgever : Gemeente Apeldoorn / A. Dijkhuizen - Teammanager Bovenwijks Beheer en G. Zwols Technisch Beheerder Kunstwerken Team Bovenwijks Datum : 27 februari 2017 Onderwerp Betreft Projectcode : Variantenstudie Freulebrug te Apeldoorn : Uitwerking mogelijke alternatieven : Ap.145E Documentnummer : Ap , versie 8 1. INLEIDING In opdracht van de gemeente Apeldoorn is in 2014 een technische inspectie uitgevoerd aan de Freulebrug in de gemeente Apeldoorn. Uit deze technische inspectie is gebleken dat naast een aantal schades aan de buitenzijden en in de twee buitenste compartimenten, totaal aantal 14 stuks, ernstige corrosie vorming aanwezig is. Ook zijn er dikten gemeten van de staalplaten waarmee de brug is geconstrueerd. Afwijkingen in de dikte van de stalen platen waren mede aanleiding de totale brugconstructie door te rekenen. De uitgevoerde herberekening geeft aan dat er naast de functie voor fiets- en voetgangers en een onderhoudsvoertuig met maximaal 2-maal 2,5 ton aslast geen andere voertuigen, zoals een onbedoeld voertuig, over de brug mogen. Naast deze constateringen is tevens vastgesteld dat aan de binnenzijde van de brug geen conservering is toegepast en corrosie vorming de vrije hand heeft, met alle consequenties van dien. Ook ontbreekt er een fatsoenlijke ontluchting en afvoer van condenswater in de kokerligger. Het voorgaande was reden om in 2016 een nader onderzoek uit te voeren gericht op de volgende punten: Meten dikte van alle (voor zover mogelijk) aanwezige staalplaten; Via te maken openingen in de gesloten compartimenten de bestaande toestand t.a.v. indruk, corrosie / conservering, etc. vast stellen; Naar aanleiding van de vastgestelde gegevens alsnog de gemaakte herberekening na te lopen op verschillen in negatieve zowel als in positieve zin. De uitslag hiervan is op 16 januari 2017 besproken in aanwezigheid van de opdrachtgever waarbij de vermoedens bevestigd werden dat staalplaten meer in dikten hebben afgenomen dan normaal verwacht mag worden, de binnenzijde niet is geconserveerd en uit de herberekening blijkt dat de brug niet volledig voldoet aan de voorschriften. Ook de belasting door een mensenmenigte, gezien vanuit de voorschriften, niet meer op de belvedères (extra ruimte op de brug met zitplaatsen en voor uitzicht) toegestaan mag worden. Pagina 1 van 6

2 De conclusie die hieruit getrokken kan worden is dat herstel c.q. renovatie van de bestaande staalconstructie een dermate technische aanpak en investering gaat vergen dat de vraag gewettigd is of dit op een verantwoorde wijze kan en ook te rechtvaardigen is. In het overleg van 16 januari 2017 is tevens afgesproken dat Ingenieursbureau Westenberg een voorzet zou leveren om de wethouder te informeren over de technische situatie van de Freulebrug. Aan deze vraag is intussen voldaan. Tevens is daarbij afgesproken dat de opdrachtgever een aantal genoemde varianten uitgewerkt wil zien om een goede en gewogen beslissing te kunnen nemen hoe nu verder met de Freulebrug te Apeldoorn. 2. VARIANTENSTUDIE 2.1 Afmetingen bestaande Freulebrug De brug is gerealiseerd in 2000, samengesteld in een fabriek te Joure / Lemmer door de firma Hardstaal en in twee delen over het water naar Apeldoorn vervoerd. Op de wal verder samengesteld en met een kraan op de reed aanwezige fundering en tussensteunpunten geplaatst en verder afgebouwd. De brug is nu 16 jaar oud. De complete bouwkosten in 2000 bedroegen 3,7 miljoen gulden omgerekend in euro s ca. 1,65 miljoen. Van de bestaande brug zijn berekening en tekeningen met foto s van de fabricage aanwezig. Er is zelfs een video aanwezig vanaf fabricage tot en met plaatsing. De stalen fiets-/voetgangersbrug ligt over Kanaal Noord in het fietspad tussen de Kanaalstraat en de Halstraat. De brug bestaat uit een kokerligger met aan beide zijden stalen uithouders met daarop roosters voor de voetpaden. Daarnaast heeft de brug nog 2 zitplekken, uitgevoerd als vleugeluitbouwen c.q. belvedères. De brug heeft 4 steunpunten met 3 overspanningen, waarbij de steunpunten bestaan uit 2 betonnen landhoofden en 2 asymmetrische tussensteunpunten. De gehele brug, inclusief de zitplekken is aan de onderzijde voorzien/afgewerkt met aluminium/kunststof-beplating, die intussen voor een gedeelte zijn verwijderd. De brug bestaat uit een stalen kokerconstructie welke langs de middenas verstevigd is door middel van een stalen trog. De koker van de brug is opgedeeld in 14 segmenten alle afgesloten ruimten. De totale lengte is 84,0 meter (3 overspanningen te weten: L1=38,38 m1, L2=16,24 m1 en L3=29,38 m1) en de totale breedte bedraagt 6,1 meter (ter plaatse van de belvedères uitlopend naar 9,0 meter), de kokerligger is 3,40 meter breed. 2.2 Mogelijke varianten Onderstaand een drietal mogelijke varianten ter vervanging van de huidige Freulebrug en twee suggesties voor behoud van de Freulebrug: 1. Brug vervangen door een betonconstructie, levensduur 100 jaar; 2. Brug vervangen door een combinatie van stalen liggers met een houten- of kunststof dek bedekking, levensduur 80 jaar; 3. Brug vervangen door een monoliet kunststofbrug met een kunststof of stalen/houten leuning, levensduur 80 jaar. Pagina 2 van 6

3 Behoud Freulebrug: 4. Bestaande brug ontdoen van de belvedères, herstellen en versterken waar noodzakelijk, en binnen en buiten conserveren. Controle berekening om te voldoen aan de voorschriften noodzakelijk, restant levensduur 45 jaar; 5. Idem als variant 4 maar het conserveren wordt achterwege gelaten, restant levensduur maximaal 20 jaar. 2.3 Te stellen eisen aan de varianten Alle mogelijkheden dienen te voldoen aan de volgende eisen: Algemeen De levensduur, beton 100 jaar, stalen liggers met houten- of kunststofdek 80 jaar, monoliet kunststofbrug 80 jaar en bestaande brug met een rest levensduur 45 of 20 jaar; Bij varianten 1 en 2 bestaande landhoofden aanpassen in verband met het gewicht. Er dienen minimaal twee nieuwe tussensteunpunten te worden aangebracht; Bij variant 3 gebruik maken van de bestaande landhoofden en minimaal drie nieuwe tussensteunpunten aanbrengen om de overspanning zo minimaal mogelijk te houden; Aangehouden is een nieuwe leuning op de varianten 1 t/m 3; Verkeersbelasting voor een fiets- en voetgangersbrug: Bij het toepassen van de norm NEN- EN C1 kan voor een mensenmenigte een belasting van 400 kg/m2 worden aangehouden. Verder rekening houden met onderhoudsvoertuig met maximaal 2-maal 2,5 ton aslast. Bij de varianten 1 t/m 3 rekening gehouden met de belasting van een onbedoeld voertuig. Afmetingen zijn: De bestaande brug heeft 3 overspanningen te weten: L1=38,38 m, L2=16,24 m en L3=29,38 m, totaal 84,0 meter; Bij de varianten 1 t/m 2 is overspanning, met twee tussensteunpunten, 84,0 meter gedeeld door 3: 28,0 meter en bij variant 3 84,0 meter gedeeld door 4: 21,0 meter;. Bij toepassing van de twee c.q. drie nieuwe tussensteunpunten, voor de varianten 1 t/m 3, zal aanpassing aan de bestaande fiets- en voetpaden bij de betonvariant (1) en monoliet GVK-brug (3) het hoogste, circa 0,30 m1, zijn. Bij de variant 2 zal dit minimaal zijn. 2.4 Uitwerking varianten Ter voorkoming van extra niet noodzakelijke werkzaamheden worden de varianten uitgewerkt tot het niveau van (1) globale afmetingen en (2) globale kostenramingen. Na beoordeling en gemaakte keuze wordt de keuze verder in detail uitgewerkt Vervangen bestaande brug door een betonconstructie De Freulebrug wordt door een voorgespannen betonnen brug vervangen. Bij deze variant kan gekozen worden voor bijvoorbeeld de prefab elementen van Romein Beton. De slankheid van de brug wordt met de vuistregels bepaald. We gaan uit van doorgaande liggers. Bij twee nieuwe tussensteunpunten is de overspanning van dit kunstwerk 28,0 m1. De dikte van het dek wordt op maximaal 0,95 m1 geschat (ca. 1/30 van de overspanning). De prijs bij dit type bruggen bedraagt per vierkante meter tussen 1.700,- á Rekening houden met de aanpassing/versterking van de landhoofden en nieuwe tussen steunpunten. De kostenraming komt uit op circa ,00 exclusief BTW. Uit de berekening van de bestaande brug volgt dat deze belasting ca kg/m1 bedraagt. Het gewicht van een nieuwe betonbrug is aanzienlijk groter. Pagina 3 van 6

4 2.4.2 Vervangen bestaande brug door een brug met stalen liggers en een houten- of kunststofdek De Freulebrug wordt door stalen liggers met een dek bedekking vervangen. Bij twee nieuwe tussensteunpunten is de overspanning van dit kunstwerk 28,0 m1. Ook hier gaan we uit van doorgaande liggers. De dikte van het dek wordt op maximaal op 0,65 m1 aangehouden gebaseerd op de doorbuigingseis van 1/250 van de overspanning. Bij het toepassen van een dek met houten of kunststof planken dient de h.o.h. afstand van de liggers maximaal 0,60 m1 te bedragen. Afhankelijk van de breedte van de brug, kan men het aantal liggers bepalen. (b.v. brug van 6 m1 breed, heeft men 11 liggers nodig). Om de 3 m1 worden de hoofliggers met dwarsliggers gekoppeld en gestabiliseerd met een windverband. Kosten: Staal ca ,- per ton. De landhoofden worden aangepast en er worden nieuwe tussensteunpunten aangebracht. De kostenraming komt uit op circa ,00 exclusief BTW. Uit de berekening van de bestaande brug volgt dat de belasting ca kg/m1 bedraagt. Het gewicht van een brug gebaseerd op stalen liggers is groter Vervangen bestaande brug door een monoliet GVK-brug met een kunststof / stalen / houten leuning Gezien de lengte van de brug van 84,0 meter, zijn er 3 nieuwe tussensteunpunten noodzakelijk. Het plaatsen van de drie tussensteunpunten heeft een reducerende invloed op de dikte en kosten van de brug. De overspanningen zijn 21.0 meter en de dikte van de brug wordt ca. 0,90 meter. De brug is aan de bovenzijde voorzien van een slijtlaag en aan de onderzijde van een topcoating. De brug wordt vrij opgelegd en moet nog voorzien worden van een Leuning. Kosten: ca ,- / m2. De kostenraming komt uit op circa ,00 exclusief BTW. Uit de berekening van de bestaande brug volgt dat de belasting ca kg/m1 bedraagt. Een monoliet GVK-constructie is in gewicht veel lichter is dan beton of staal en dus kunnen de bestaande GVK landhoofden worden hergebruikt Bestaande brug zonder belvedères met conservering systeem Naar aanleiding van de gehouden technische inspecties in 2014 en 2016 dienen er nog herstelwerkzaamheden (achterstallig) te worden uitgevoerd, geraamde kosten ca ,= excl. BTW (deze zijn nu niet opgenomen in de ramingen). Na het bestuderen van de berekening met kenmerk Ap is er al heel snel de conclusie getrokken dat de belvedères constructief niet goed gekoppeld zijn aan de kokerligger d.w.z. de wanden kunnen een dwarskracht wel maar geen moment opnemen. Dit moment ontstaat vanuit de gekoppelde verbinding / ondersteuning van deze belvedères. In deze variant dienen de huidige belvedères teruggebracht te worden naar een breedte van 1.20 meter overeenkomstig de voetpaden. Na verwijdering van de bestaande belvedères dient de brug eventueel te worden aangepast voor bevestiging van het bestaande leuningwerk ter plaatse van de verwijderde belvedères. De brug dient na het stralen in- en uitwendig te worden voorzien van een conservering, minimale levensduur conservering van 15 jaar. De huidige breedte van de brug ter plaatse van de belvedères van ca. 6,40 m1 wordt teruggebracht naar de normale brugbreedte van ca. 6,10 m1. Pagina 4 van 6

5 Om inwendig het conservering systeem goed uit te voeren dienen per compartiment, die onderling gesloten zijn, toegangsopeningen (minimaal 100x70 cm) te worden aangebracht om vanuit de buitenzijde het bewerkingssysteem veilig en kwalitatief uit te voeren. Tevens dienen er voor controle toegangsluiken (60x60 cm, rondom versterkt), per compartiment te worden aangebracht. Deze toegangsluiken zijn nodig voor herstel (handmatig) van de binnen conservering na het weer dichtlassen van de toegangsluiken en voor regelmatige controle (om de 5 jaar) gedurende de restlevensduur. Vanuit een veiligheids- en milieuoogpunt is het aan te bevelen de stalenbrug op het droge te behandelen. Ook hier zal het uit te voeren werk kwalitatief beter, sneller en veiliger uit te voeren zijn. De kostenraming komt uit op circa ,00 exclusief BTW. Noot: Controle berekening ten aanzien van toelating mensenmenigte: Brug met verwijderde belvedères, voor normaal fiets- en voetgangers verkeer en een onderhoudsvoertuig van 2x 2,5 ton aslast. Geen onbedoeld voertuig toelaten. Verder geen beperkingen. Conform NEN-EN art (3) geldt dat, indien de aaneengesloten lengte van de invloed lijn met hetzelfde teken kleiner is dan 10 m, is het toegestaan om de gelijkmatig verdeelde belasting te reduceren afhankelijk van de lengte (L). In deze variant wordt de gelijkmatig verdeelde belasting (qf;k) exact berekend conform NEN-EN art qf ; k = 2,0 + kn / m L ,5 kn / m 2 q 2 f; k 5,0 kn / m waarbij geldt:. Uit de sterkteberekening volgt dat lengte (L) is circa 30 m. Dit betekent dat de gelijkmatig verdeelde belasting gereduceerd mag worden qf ; k = 2,0 + = 4,0 kn / m De berekening wordt opnieuw uitgevoerd. Uit de resultaten van de voorgaande berekeningen kan worden geconcludeerd dat de draagarmen en het trogprofiel voldoende capaciteit hebben om te kunnen voldoen aan alle belastingen van fiets- en voetgangersbrug. Om deze reden wordt de controle van de draagarmen en het trogprofiel, in deze variant buiten beschouwing gelaten. Zowel uit bovenstaande berekening als uit de resultaten van AxisVM volgt dat de belastingen met 20% zijn afgenomen. Dit betekent dat het samengetelde kokerprofiel een overcapaciteit heeft en uitgevoerd mag worden met een voetpad van circa 1,2 m. De berekening is opnieuw uitgevoerd. Uit de resultaten volgt dat het samengestelde kokerprofiel met een voetpad van circa 1,2 m voldoende capaciteit heeft om te kunnen voldoen aan een gelijkmatig verdeelde belasting van 4kN / m2. Er zijn overschrijdingen ter plaatse van de overgang van plaatdiktes. Gezien de opbouw van de constructie wordt de kans op bezwijken ter plaatse van de overschrijdingen klein geacht. Echter dient tijdens de jaarlijkse inspectie aandacht te worden besteedt aan deze gebieden Bestaande brug zonder belvedères en zonder conservering systeem Hierbij worden dezelfde werkzaamheden uitgevoerd als aangegeven in hoofdstuk 2.4.4, echter de conserveringswerkzaamheden worden achterwege gelaten. De kostenraming komt uit op circa ,00 exclusief BTW. Pagina 5 van 6

6 2.5 Conclusie Varianten Onderstaand de varianten in volgorde van kosten, hoogste eerst. Variant Omschrijving Kosten Toelichting 1. Betonbrug ,00 Levensduur 100 jaar ,00 / jaar 2. Stalenbrug ,00 Levensduur 80 jaar ,00 / jaar 3. Monoliet kunststof brug ,00. Levensduur 80 jaar ,00 / jaar 4. Huidige brug zonder belvedères ,00 Levensduur 45 jaar ,00 / jaar 4A. Huidige brug zonder belvedères en conservering Noot: Bedragen zonder BTW ,00 Levensduur 20 jaar / jaar Onderhoudskosten bestaande Freulebrug ,00 Niet meegenomen in variant 4 en 4A Varianten spreken voor zich. Harderwijk, 1 mei 2017 Albert de Wilde Pagina 6 van 6