Enkelvoudige stalen voegovergangsconstructies in nieuwe kunstwerken 17 juni 2015 Dirk Andeweg (Brabotech) Klaus Ueckert (Maurer Söhne) Frank van Beek (Rijkswaterstaat GPO) Arno Leegwater (Smits Neuchâtel Infrastructuur) 1
Nieuwbouwmodel (1.2a) Renovatiemodel (1.2b) 2
Deel 1, Nieuwbouwmodel Klaus Ueckert (Maurer Söhne) Deel 2, Renovatiemodel Dirk Andeweg (Brabotech) Deel 3, RAMS aspecten en LCC Frank van Beek (Rijkswaterstaat GPO) Discussie moment en/of vragen na ieder deel 3
Voordelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) beperkte relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangsconstructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. (tot 105mm bij VI = 40m). concept afhankelijk!!! Binnen de levensduur van het kunstwerk kan de constructie 1 of meermaals gemodificeerd worden. Geheel vervanging niet noodzakelijk. Productietekeningen zijn direct beschikbaar voor het As-Built dossier. Geen risico op schades als gevolg van boren t.b.v. in te lijmen ankers. Smalle constructie in bereden oppervlak. Mogelijk te modificeren tot geluidsarm model. Geen verrekening van dure liters staalvezelbeton bij extra hoogte als gevolg van bijvoorbeeld zeeg. 4
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton. 5
Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. 6
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton. 7
Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). 8
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton. 9
Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. - Relatie bovenkant asfalt met bovenkant schampkant - mantelbuizen 10
Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. - Afstemming ankerbeugels voeg op wapening dek 11
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton. 12
Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. 13
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton in relatie tot snelle staalvezelmortels. 14
Nadelen: Nieuwbouwmodel (1.2a) Constructie vormt een obstakel voor de asfalteur en verhoogd hierdoor de kans op gebreken aan de verharding. Zeeg vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij.). Vereist vroegtijdige afstemming in het ontwerp van het kunstwerk. Installatie vergt juiste hoogte maatvoering. Lange uithardingstijd beton in relatie tot snelle staalvezelmortels. 15
Redenen om over te gaan tot modificatie (Faalmechanismen) -Corrosie van de bovenzijde van het klauwprofiel leidt tot lekkage. -Te wijde voegspleet. (krimp/kruip en/of verkeerde voorinstelling) -Te smalle voegspleet (verkeerde voorinstelling) -Wijziging van eisen aan systeem/object/onderdeel. (geluidsarm maken) 16
Modificatie nieuwbouwmodel stap voor stap. 17
bestaande constructie 18
stap 1 19
stap 2 20
stap 3 21
stap 4 22
- Membraan, nieuwe deklaag (geen DAB) en zaagsnede met bitumen. Lasverbinding kritisch voor vermoeiing bij horizontale belasting (aanrijding bij spoorvorming) stap 5 23
- Membraan, nieuwe deklaag (geen DAB) en zaagsnede met bitumen. - Gietasfalt randbalken in situaties waar eerst asfalt is vervangen. Lasverbinding kritisch voor vermoeiing bij horizontale belasting (aanrijding bij spoorvorming) stap 5 24
- Membraan, nieuwe deklaag (geen DAB) en zaagsnede met bitumen. - Gietasfalt randbalken in situaties waar eerst asfalt is vervangen. - Polymeer beton (geen epoxy). de beste (spoorvormingvrij) maar tevens de duurste Lasverbinding kritisch voor vermoeiing bij horizontale belasting (aanrijding bij spoorvorming) stap 5 25
Alternatieven modificatie 26
alternatief 1??? 27
Modificatie door oplassen renovatie model, afgewerkt met staalvezelbeton Brabotech 28
alternatief 2??? 29
Modificatie door oplassen klauwprofiel en afgewerkt met Betoflex Maurer Söhne 30
Renovatiemodel (1.2b) Voordelen (oogpunt bouwer): Uitvullagen, Onderlagen en deklagen kunnen on-onderbroken worden aangebracht. Geen afstemming van kunstwerkwapening op ankers voegovergangsconstructie. Groter aanbod van producten en leveranciers in de Nederlandse markt. Veel concepten zijn modulair beschikbaar waardoor er relatief korte levertijden zijn en de constructies weinig ontwerpcapaciteit van de hoofdaannemer vragen. Hoogte ligging direct te relateren aan aangrenzende asfaltconstructie. 31
Nadelen : Renovatiemodel (1.2b) Risico op schade bij sloopwerk t.b.v. vervanging (2x binnen Life Cycle kunstwerk). Boren van constructieve ankers in de dekkingszone. Zeer grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangsconstructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. (50-60mm bij VI = 40m). concept afhankelijk!!! Positie voorste ankers in relatie wapening kunstwerk. zeeg heeft verrekening meerliters staalvezelbeton tot gevolg. Modulair concept brengt veel koppellassen met zich mee en vormt zo een risico t.a.v. duurzaamheid. Met name bij gootconstructies. 32
Risico op schade bij sloopwerk t.b.v. vervanging 33
Nadelen : Renovatiemodel (1.2b) Risico op schade bij sloopwerk t.b.v. vervanging (2x binnen Life Cycle kunstwerk). Boren van constructieve ankers in de dekkingszone. Positie voorste ankers in relatie wapening kunstwerk. Grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangs-constructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. (max. 50-60mm bij VI = 40m). concept afhankelijk!!! zeeg heeft verrekening meerliters staalvezelbeton tot gevolg. Modulair concept brengt veel koppellassen met zich mee en vormt zo een risico t.a.v. duurzaamheid. Met name bij gootconstructies. Duurder in aanschaf dan het nieuwbouwmodel. 34
Boren van constructieve ankers in de dekkingszone. Positie voorste ankers in relatie wapening kunstwerk. 35
Nadelen : Renovatiemodel (1.2b) Risico op schade bij sloopwerk t.b.v. vervanging (2x binnen Life Cycle kunstwerk). Boren van constructieve ankers in de dekkingszone. Positie voorste ankers in relatie wapening kunstwerk. Grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangs-constructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. (50-60mm bij VI = 40m). concept afhankelijk!!! zeeg heeft verrekening meerliters staalvezelbeton tot gevolg. Modulair concept brengt veel koppellassen met zich mee en vormt zo een risico t.a.v. duurzaamheid. Met name bij gootconstructies. Duurder in aanschaf dan het nieuwbouwmodel. 36
Grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangsconstructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. 37
Nadelen : Renovatiemodel (1.2b) Risico op schade bij sloopwerk t.b.v. vervanging (2x binnen Life Cycle kunstwerk). Boren van constructieve ankers in de dekkingszone. Positie voorste ankers in relatie wapening kunstwerk. Grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangs-constructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk. (50-60mm bij VI = 40m). concept afhankelijk!!! zeeg heeft verrekening meerliters staalvezelbeton tot gevolg. Modulair concept brengt veel koppellassen met zich mee en vormt zo een risico t.a.v. duurzaamheid. Met name bij gootconstructies. Duurder in aanschaf dan het nieuwbouwmodel. 38
Praktijkvoorbeeld 39
Project: - Design & Construct met vraagspecificatie Eisen voegovergangen: - NBD00400 - NBD00401 40
Project: - Design & Construct met vraagspecificatie Eisen voegovergangen: - NBD00400 - NBD00401 41
42
Renovatiemodel afgewezen op basis van renovatie na 40 jaar waarbij het nieuwbouwmodel kan worden gemodificeerd. Motivatie afwijzing: Het ongestorte deel van de onderbouw heeft in principe de levensduur van het kunstwerk Het renovatiemodel werd afgewezen op basis van de eisen?!? 43
RTD1007-2 v1.0 5.7.2 Vervangbaarheid Voegovergangen dienen vervangbaar te zijn zonder dat daarbij gedurende de ontwerplevensduur KW ernstige c.q. onherstelbare schade wordt veroorzaakt aan de hoofddraagconstructie. RTD1007-2 v3.0 5.7.2 Vervangbaarheid Vervangbare onderdelen dienen met een geringe verkeershinder en binnen de werkbare uren (WBU) zoals deze op het traject gelden, te kunnen worden vervangen. + ROK1.3 6.4 Betonnen bruggen overige regels waar de EC 2 niet in voorziet (5.3) Vervangbaarheid... ontwerp van de voegovergang moet zodanig zijn dat vervanging van de voegovergang of onderdelen daarvan mogelijk is zonder dat schade wordt veroorzaakt aan de onderliggende betonconstructie. Stalen voegovergangen moeten zodanig zijn ontworpen dat het verankerde deel niet hoeft te worden vervangen en de ontwerplevensduur van het kunstwerk heeft. 44
Voegen liggen op beide kunstwerken erg schuin. - Lastig detail voor asfalteur - Risico op hoogte verschillen - Juiste verdichting asfalt erg lastig 45
RAMS-criteria 46
Betrouwbaarheid (Reliability) Toelichting Nieuwbouwmodel 1.2a1 Renovatiemodel 1.2b1 Op korte termijn (i.r.t. garantie) Verkeersdragende functie Hele ontwerplevensduur Verkeersdragende functie op lange termijn (kans op vermoeiingschade) ++ (Zeer goed) Robuust ontwerp in betonconstructie geïntegreerd met weinig interfaces ++ Zeer goed. + (Goed). Gevoeliger voor uitvoeringsfouten (meer interfaces, onderdelen) + (Goed). Voegbalken extra onderdeel aan degradatie onderhevig (afbrokkeling, slijtage opp., afname hechting, scheurvorming) 47
Beschikbaarheid (Availability) Toelichting Nieuwbouwmodel 1.2a1 Renovatiemodel 1.2b1 Planmatig; vast Reiniging Planmatig; variabel Vervangen afdichting Planmatig Vervangen constructie Niet planmatig: Calamiteiten (korte termijn) Niet planmatig: Calamiteiten (lange termijn) - (matig): 1/2 x per jaar - (matig): 1/2 x per jaar ++ Zeer goed 1x per 15-20 jaar ++ 1x per 40 jaar initieel Alleen randprofiel vervangen Levensduur vervangen randprofiel: 40 jaar ++ Zeer kleine kans + Kleine kans ++ Zeer goed 1x per 15-20 jaar Incl herstel schade/slijtage voegbalken ++ Zeer kleine kans + Kleine kans ++ 1x per 40 jaar initieel Hele constructie vervangen Levensduur vervangen voegovergang: Binnen WBU: 20 jaar Buiten WBU: 40 jaar 48
Onderhoudbaarheid (Maintainability) Toelichting Nieuwbouwmodel 1.2a1 Renovatiemodel 1.2b1 Planmatig Vast onderhoud (reiniging) Planmatig Vervangen afdichting Planmatig Modificeren resp. vervangen constructie ++ Kortdurig, binnen WBU ++ Kortdurig, binnen WBU ++ Kortdurig, binnen WBU ++ Kortdurig, binnen WBU ++ Zeer goed Modificeren constructie binnen WBU (ca. 1 rijstrook/nacht) mogelijk met verzwaard randprofiel. Bij voorkeur buiten WBU. (indicatie 20-24 uur). ++ Zeer goed Vervangen constructie binnen WBU (2 rijstroken/nacht) mogelijk met verzwaard randprofiel. Bij voorkeur buiten WBU. (indicatie 16-20 uur). 49
Veiligheid (Safety) Toelichting Nieuwbouwmodel 1.2a1 Renovatiemodel 1.2b1 Gebruiksveiligheid ++ Zeer goed + Goed. Schade staalvezelbetonbalk mogelijk; leidt tot risico voor m.n. motorrijders 50
Veiligheid (Safety) 51
Lifecycle Cost 52
Economics Voorbeeld kunstwerk autosnelweg breed 15m¹, 2 voegen, termijn 100 jaar, bedragen exclusief BTW Toelichting Totale projectkosten N.C.W. (0,0 %) Nieuwbouwmodel 1.2a1 Renovatiemodel 1.2b1 (uitvoering in afsluiting) Renovatiemodel 1.2b1 (uitvoering in WBU) 161.800 (100%) 260.900 (161%) 312.000 (193%) N.C.W. (2,5%) 94.200 (100%) 117.565 (125%) 139.372 (148%) N.C.W. (5,5%) 75.279 (100%) 77.049 (102%) 84.407 (112%) 53