Memo memonummer 01 versie 6 datum 31 juli 2019 aan J. Lansbergen Gemeente Oegstgeest van N. Huynh Antea Group kopie J. Post Antea Group project Second opinion Duikerbrug Dorpsstraat projectnr. 0454095.100 betreft Toetsing boogbrug doorsnede B 1 Uitgangspunten - Bijbehorende documenten [1] 8093-RdK-30032017: Memo: Uitkomsten onderzoek Duikerbrug Oegstgeest d.d. 30-03-2017 [2] 8093-GSN-03042019: Memo: Uitkomsten onderzoek Duikerbrug Oegstgeest d.d. 03-04-2019 [3] 0454095.100: Memo: Second opinion inspectie duikerbrug Dorpsstraat d.d. 18-04-2019 [4] Bijlage 1: Referentie project metselwerk boogbruggen: Industrieweg en Kantoorweg te Maastricht Toelichting bijlage 1: Om zonder onderzoek toch een enigszins onderbouwd advies te kunnen geven is als referentie een vergelijkbaar project gebruikt voor het ontbrekende onderzoek naar de staat van het metselwerk. De boogbruggen uit het referentieproject hebben nagenoeg dezelfde opbouw en hetzelfde stichtingsjaar als de duikerbrug aan de Dorpsstraat, maar zijn in het verleden niet aangetast door dooizouten en zijn beschermd met een rubberen laag. De foto s van dit referentieproject vertonen verpulverde metselwerk en ontbinding van de voegen. De opdrachtgever heeft aangegeven dat er jarenlang is gestrooid in de Dorpsstraat en over de duikerbrug, hierdoor is de brug hoogstwaarschijnlijk aangetast. De kans dat bij de boogconstructie het metselwerk is verpulverd en de voegen zijn ontbonden is zeer groot. 2 Inleiding Door Dura Vermeer is een inspectie uitgevoerd naar de conditie van de Duikerbrug aan de Dorpsstraat te Oegstgeest. De belangrijkste aanbeveling (voorjaar 2019) uit deze inspectie was het afsluiten van de duikerbrug (dus ook de boogconstructie) voor autoverkeer. Door de aanwezige scheuren in de vleugelwanden, het wegspoelen van het grondlichaam achter de brug die dit tot gevolg kan hebben en de algehele slechte staat van het metselwerk, bestaat er een kans op plotseling bezwijken. Door de lagere belastingen en het ontbreken van trillingen en horizontale belastingen is de brug voor fiets- en voetgangersverkeer nog wel toegankelijk. Naar aanleiding van dit onderzoek is door Antea Group een second opinion uitgevoerd. In document [3] heeft Antea Group de aanbeveling en conclusies bevestigd. Voor de overige conclusies, bevindingen en aanbevelingen uit de inspecties wordt verwezen naar document [1], [2] en [3]. In deze memo wordt deze conclusie en aanbeveling nader onderbouwd door het belangrijkste constructieve onderdeel, de gemetselde boogconstructie, van de duikerbrug te toetsen op constructieve veiligheid. Overige constructie onderdelen zijn niet getoetst vanwege een tekort aan informatie. In deze fase is ervoor gekozen om geen nader onderzoek uit te voeren, vanwege de hoge kosten en bijkomende risico s. blad 1 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B 3 Toetsing boogconstructie De constructie is hieronder schetsmatig weergegeven. blad 2 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B 3.1 Constructie gemetselde boog bestaande situatie De gemetselde boog heeft een overspanning van 2,55 m. Aan de onderzijde is een zogenaamde rondboog of halve cirkel toegepast met R = 1,275 m. Bovenkant asfalt is 1,68 m + N.A.P. en de onderzijde van de boogconstructie is 1,12 m + N.A.P. waardoor de dikte top boog tot bovenkant asfalt 0,56 m bedraagt. Omdat er geen verdere gegevens bekend zijn wordt aangenomen dat het asfalt inclusief uitvullaag 20 cm dik is. Dit betekent dat de dikte van het metselwerk 0,36 m bedraagt. Het geheel functioneert als een intergraalconstructie waardoor de spatkrachten uit de boogconstructie opgenomen worden door de grond aan weerszijden van de constructie. 3.2 Belasting - Metselwerk van een klinkersteen, ϒmetselwerk = 20 kn/m 3 - Asfalt en uitvullaag, ϒbovenbouw = 23 kn/m 3 aangehouden - Belasting grep = 0,36 * 20 + 0,20 *23 = 11,80 kn/m 2 - Nobs = 2000 (aantal vrachtwagens per jaar zwaar verkeer), Ψ = 0,97 - Referentie periode 100 jaar, αq = 1,0 - Gevolgklasse CC2 - Rijstrookbelasting q1k = 9,00 kn/m² - BM1 is 300 kn/as en 150 kn/ wiel met een print van 0,4 x 0,4 m 3.3 Evenwichtstoetsing Uit klassieke mechanica is voor dergelijke boogconstructies bekend dat een boogvorm met een overspanning L bij een pijl van de boog f op de volgende manier in evenwicht wordt gehouden; Standaard treedt een moment op van M = 1 /8 * q * L 2. Dit moment is opneembaar door het aanbrengen van 2 afzonderlijke steunkrachten H waarmee het evenwicht wordt hersteld. Deze steunkracht is H = M / f = 1 /8 * q * L 2 / f en de oplegreactie V = 1 /2 * q * L. blad 3 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B Gelijkmatig verdeelde belasting Muitw. = 1/8 * q * l 2 = Minw = H f H1 = q * l² / 8 * f R en H zijn hetzelfde bij een cirkelboog (Een zuivere cirkelboog is een aanname omdat niet bekend of de straal constant is). De beoordeelde snede is 1 meter breed. H1 = (2,55² *11,80 * 1,20 (veiligheid) + 2,55² * 9,00 * 0,97 * 1,35 (veiligheid) / 8 * (2,55/2) = 9,67 kn Verkeersbelasting Muitw. = 1/4 * F * l = Minw = H f H2 = F * l² / 4 * f H2 = 2,55 *(150 + 150) * 0,97 * 1,35 (veiligheid)) / 4 * (2,55/2) = 196,43 kn Totaalbelasting De drukkracht in de boog is H = H1 + H2 = 9,67 + 196,43 = 206,10 kn De druk in het metselwerk bedraagt σ = 206,10 * 1000 / 360 *1000 = 0,57 N/mm² blad 4 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B 3.4 Conclusie theoretische toetsing Als rekenwaarde voor de maximale druksterkte van metselwerk mag, volgens NEN-EN 1996-1-1, 3.05 N/mm² worden aangehouden. De optredende drukspanning in het metselwerk bedraagt 0,57 N/mm² en dat betekent dat de boogconstructie theoretisch voldoet. Hierbij dient echter wél opgemerkt te worden dat voor de maximaal opneembare waarde het uitgangspunt is dat het metselwerk volledig in tact is. 3.4.1 Voorbehoud Voorgaande, eerste conclusie is gebaseerd op een uitgangspunt dat het metselwerk volledig in tact is, hetgeen niet het geval is, en de gedane aannamen juist zijn. Daarnaast dient voor het evenwicht de brug aan weerszijden over de volledig breedte ondersteund te worden door een grondlichaam. Uit het aangedragen referentieproject kan met redelijke zekerheid geconcludeerd worden dat bij de boogbrug aan de Dorpsstraat het metselwerk is verpulverd en de voegen reeds zijn ontbonden. Temeer omdat de constructie, in tegenstelling tot het referentieproject, gedurende de levensduur is blootgesteld aan dooizouten. Door de aanwezigheid van scheuren in de vleugelwanden bestaat de mogelijkheid dat het grondlichaam achter de boogconstructie wegspoelt en daarmee het evenwicht wordt opgeheven. Vanuit kostenoogpunt en vanwege risico s op scheuren in de omliggende woningen, wordt in deze fase geen onderzoek verricht naar de status van de fundering. 3.5 Eindconclusie Gezien de ouderdom van het metselwerk, de onbekende samenstelling ervan en de geconstateerde scheurvorming in het metselwerk kunnen aan toetsingen volgens NEN 6790 of een NPR 6791 geen eenduidige conclusies worden verbonden voor de huidige situatie. Met klassieke mechanica is aangetoond dat de gemetselde boogconstructie, die zich al ruim 100 jaar heeft bewezen, theoretisch in staat is om ook de huidige verkeersbelastingen te kunnen dragen, mits deze in goede staat verkeerd. Omdat de daadwerkelijke staat van het gehele metselwerk onbekend is, en naar waarschijnlijkheid onvoldoende, en bij overbelasting brosse breuk optreedt, kan niet anders worden geconcludeerd dat de brugconstructie voor verkeer afgesloten moet worden. blad 5 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B Belasting uit fiets- en voetgangersverkeer zorgt voor een erg lage drukspanning in de boogconstructie. Gecombineerd met het ontbreken van trillingen en horizontale belastingen leidt dit tot conclusie dat de constructieve veiligheid van de duikerbrug niet in het geding is bij dit gebruik. De toegankelijkheid van de duikerbrug door fiets- en voetgangersverkeer ter plaatse van de boogconstructie kan dan ook gewaarborgd blijven. afsluiten Toegankelijk voor fietsers/voetgangers afsluiten Met nader onderzoek kan eventueel worden aangetoond dat gedane aannamen met betrekking tot de staat van het metselwerk juist zijn. 4 Oplossingen Voor het waarborgen van een veilige verbinding voor alle verkeer kan de huidige brug mogelijk worden gerenoveerd of dient er nieuwbouw plaats te vinden. Welke variant daadwerkelijk mogelijk is, of de voorkeur geniet, dient nader onderzocht te worden. Hieronder zijn een aantal oplossingen weergegeven en aandachtspunten hierbij benoemd. 4.1 Renovatie Om vast te stellen of renovatie van de bestaande boogconstructie mogelijk is dient nader onderzoek plaats te vinden. Vaststellen van de huidige kwaliteit van het metselwerk en voegen met boringen; Vaststellen van dimensies van de boogconstructie, fundatie en vleugelwanden. Opgemerkt moet worden dat vanuit kostenoogpunt en vanwege risico s in deze fase nog geen onderzoek is verricht naar de dimensies en kwaliteit van de hierboven aangegeven constructieve onderdelen van de duikerbrug. Voor renovatie van de huidige brugconstructie is het noodzakelijk de (grond-)waterstand te verlagen of door het aanbrengen van damwanden een droge omgeving te realiseren. Beide activiteiten vormen een groot risico voor de op staal gefundeerde bebouwing in de directe omgeving. blad 6 van 7
memonummer: 01 versie 6 betreft: Toetsing boogbrug doorsnede B 4.2 Nieuwbouw Nieuwbouw van de brug is mogelijk door het toepassen van hooggefundeerde landhoofden met een trillingsvrij funderingssysteem. Een dergelijke constructie kan om esthetische redenen worden voorzien van metselwerk of worden gedimensioneerd dat het huidige metselwerk (in gerenoveerde conditie) omwille van esthetische redenen gehandhaafd blijft. 4.3 Kosten Naar verwachting zijn de kosten voor nieuwbouw verglijkbaar of lager dan herbouw van de huidige constructie. Opmerking: Voor bovengenoemde opties zijn de voor- en nadelen voor het verplaatsen en of het vervangen van de kabels en leidingen buiten beschouwing gelaten. 5 Advies Hoogstwaarschijnlijk blijkt uit nader uit te voeren onderzoek dat de conditie van het metselwerk verkeersbelasting niet toelaat. Ook na renovatie kan niet met zekerheid worden gesteld dat de constructieve veiligheid voor alle verkeer is geborgd. Door de grote risico op scheuren in de constructie van de omliggende woningen bij renovatie van de duikerbrug wordt ook deze variant niet geadviseerd. Nieuwbouw is in deze situatie de te adviseren variant omdat hiermee tegen vergelijkbare kosten de constructieve veiligheid voor nu en op lange termijn kan worden geborgd zonder nadelige gevolgen voor nabij gelegen bebouwing. Esthetisch kan hierbij een vergelijkbaar beeld met de huidige constructie worden nagestreefd. blad 7 van 7