Variantenstudie versterking Scheffersplein Iv-Infra b.v. i
Opdrachtgever: Gemeente Dordrecht Objectnummer opdrachtgever: 108021 Project: Variantenstudie versterking Scheffersplein Projectnummer: INPA110670 Betreft: Referentie: INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx Auteur(s): D. van Dijk Paraaf: Gecontroleerd: S.M. Offereins Paraaf: Goedgekeurd: Th.P.M. van der Tol RC Paraaf: Geautoriseerd: T. Keesmaat Paraaf: Datum: 29 februari 2011 Revisie: 2 Status: Definitief Aantal pagina's: iii + 14 Iv-Infra b.v., Alle rechten voorbehouden, Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke ii toestemming van Iv-Infra b.v.
Inhoudsopgave 1 Inleiding 1 1.1 Doel van dit rapport 1 1.2 Uitgangspunten 1 1.3 Beschrijving van het Scheffersplein 1 2 Gebruiksvoorwaarden 3 2.1 Ongewijzigd deel van de gebruiksvoorwaarden 3 2.2 Aanpassing van de gebruiksvoorwaarden 3 BIJLAGEN 4 A Onderbouwing van de gebruiksvoorwaarden 4 1 Uitgangspunten 5 1.1 Normen en aanbevelingen 5 1.2 Materiaal 5 1.3 Controle van de ligger 5 2 Belastingen 6 2.1 Eigen gewicht ligger 6 2.2 Permanente belasting brugdek 6 2.3 Veranderlijke belasting 6 2.4 Aslast 7,5 kn 6 3 Resultaten 8 3.1 Resultaten voor de ligger met aslast van 7,5 kn 8 3.2 Resultaten voor de ligger met belasting van 200 kg/m 2 10 4 Conclusie 12 B Resultaten materiaal onderzoek 13 INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx iii
1 Inleiding 1.1 Doel van dit rapport Onlangs heeft er materiaalonderzoek van de gietijzeren liggers van gedeelte C in het Scheffersplein plaatsgevonden. Met de resultaten van dit onderzoek kan de maximaal toelaatbare belasting op de gietijzeren liggers worden bepaald. Doordat het materiaal nu bekent is, zijn er nieuwe uitgangspunten ontstaan. Het is daarom noodzakelijk om de gebruiksvoorwaarden van gedeelte C van het Scheffersplein te actualiseren. Dit rapport geeft de nieuwe gebruikersvoorwaarden voor gedeelte C. De onderbouwing hiervan is te vinden in bijlage A. De gebruiksvoorwaarden van de andere gedeeltes zijn niet nader beschouwd. 1.2 Uitgangspunten Als uitgangspunt voor dit rapport zijn de volgende documenten gebruikt: Rapport Schielab b.v.; SL 12.0807:0808-1 Rev.A (zie bijlage B) Rapport INPA110670_rev_001 1.3 Beschrijving van het Scheffersplein De overkluizing/brug bestaat uit drie delen, genoemd de delen A, B en C. Deel A een gemetselde boog met een overspanning van 8,3 meter. Deel B een uit prefab volstortliggers bestaand dek met een overspanning van 8,3 meter. Deel C een betonnen dek op de oorspronkelijke gietijzeren liggers uit 1854. INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 1/14
WIJNSTRAAT ARIE SCHEFFERSPLEIN 8,3 m 7 9 A B C 16 m WIJN- HAVEN 8,8 m 24,6 m 21,6 m VOORSTRAAT Figuur 1: Schematische weergave overkluizingen in het Scheffersplein INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 2/14
2 Gebruiksvoorwaarden 2.1 Ongewijzigd deel van de gebruiksvoorwaarden Het Scheffersplein wordt o.a. gebruikt voor markten en evenementen. Een deel van het plein wordt gevormd door een overkluizing van de Voorstraathaven. Deze overkluizing wordt onderverdeeld in 3 stukken. (zie de bijgevoegde tekening) Deel A: De oorspronkelijke Tolbrug, aan de zijde van pandnummer 7-9. Dit gedeelte is geheel opgetrokken in metselwerk. Afmetingen: De breedte is 8,8 meter; de lengte van de overspanning is 8,3 meter. Verkeersklasse 30 Deel B: Het laatst gebouwde gedeelte van het Scheffersplein, naast deel A. Dit gedeelte van de overkluizing is gefabriceerd met betonnen liggers. Afmetingen: De breedte is 24,6 meter; de lengte van de overspanning is 8,3 meter. Verkeersklasse 30 De verkeersklassen geven aan welke belasting maximaal op het plein uitgeoefend mag worden: Verkeersklasse 30 is geschikt voor personenauto s en licht vrachtverkeer. 2.2 Aanpassing van de gebruiksvoorwaarden Deel C: Het deel van het Scheffersplein, dat grenst aan de Wijnhaven. Dit gedeelte bestaat uit een betonnen dek (160 mm dik) op de oorspronkelijke gietijzeren liggers. Afmetingen: De breedte is 21,6 meter; de lengte van de overspanning is 16 meter. Gedeelte C is alleen geschikt voor voetgangers en fietsers óf een voertuig met een aslast van maximaal 7,5 kn. Om deze reden wordt aanbevolen een aslastbeperking in te stellen voor zone C door middel van het verkeersbord C20 met een aslastbeperking tot 750 kg. Ook wordt aanbevolen de fysieke afsluiting door middel van bloembakken te handhaven, zodat er geen voertuigen over kunnen rijden. De belasting bij evenementen voor deel C is vastgesteld op maximaal 200 kg/m 2. Eventuele geconcentreerde belastingen mogen beslist niet plaats vinden, maar moeten over een zo groot mogelijk oppervlak verspreid worden, met inachtneming van de genoemde maximale belasting van 200 kg/m 2. INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 3/14
BIJLAGEN A Onderbouwing van de gebruiksvoorwaarden INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 4/14
1 Uitgangspunten 1.1 Normen en aanbevelingen Normen en aanbevelingen Uitgave Omschrijving NEN 1008 (VOSB/VVSB 1938) 1938 Voorschriften voor het ontwerpen en voor het vervaardigen en opstellen van stalen bruggen DIN 1691 1964 Guseisen met Lamellengraphit NEN 1008 (VOSB/VVSB 1963) 1963 Voorschriften voor het ontwerpen van stalen bruggen NEN-EN 1991-2:2003 2003 Belastingen op constructies Deel 2: Verkeersbelasting op bruggen 1.2 Materiaal Materiaalonderzoek heeft uitgewezen dat de liggers zijn gemaakt van GG15 volgens de DIN 1691. De testresultaten hiervan zijn te vinden in bijlage B. De onderstaande tabel geeft de toelaatbare spanningen voor het materiaal weer (inclusief veiligheidsfactor voor het materiaal). Materiaal E-modus Treksterkte Druksterkte Schuifsterkte GG15 EN-GJL-150 7800 MPa 45 MPa 90 MPa 87 MPa Conform de oude bruggennorm is er geen belastingfactor toegepast, maar zit de veiligheid dus in de toelaatbare spanning. In de toen geldende norm (1854) werd de vloeispanning van het materiaal gedeeld door een factor 1,5. In deze berekening worden de factoren toegepast op de belastingen. De toelaatbare spanningen uit de voorgaande tabel worden vermenigvuldigd om de juiste spanning voor toetsing te krijgen. Materiaal E-modus Treksterkte Druksterkte Schuifsterkte GG15 EN-GJL-150 7800 MPa 67,5 MPa 135 MPa 130,5 MPa 1.3 Controle van de ligger In rapport INPA110670_rev_001 is de modelbeschrijving en de aanpak voor de controle van de ligger te vinden. Hierin is een juiste aanname gedaan voor het materiaal van de ligger. Alleen de E- modulus is iets lager aangenomen dan dat er in de DIN 1691 staat vermeld. Dit heeft nauwelijks invloed op de resultaten. In het rapport is berekend dat er op de ligger een gelijkmatig verdeelde belasting van maximaal 250 kg/m 2 is toegestaan. Dit geldt voor de liggers waarin geen scheuren aanwezig zijn. Echter zijn in ligger 4 en 6 tijdens de inspectie scheuren geconstateerd. Voor de bepaling van de maximaal toegestane belasting door personen wordt het ligger met de scheur bekeken. Dit zijn de maatgevende liggers. Voor de gebruiksvoorwaarden is ook een maximaal toegestane aslast noodzakelijk. De toegestane belastingen worden in dit rapport berekend. INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 5/14
2 Belastingen 2.1 Eigen gewicht ligger Het eigen gewicht van de ligger wordt gegenereerd door het FEM-model. De ingevoerde soortelijke massa voor het gietijzer is 7250 kg/m 3, volgens de NEN 1008 (VOSB/VVSB 1938). De ingevoerde soortelijke massa voor het beton is 2500 kg/m 3. 2.2 Permanente belasting brugdek Zandlaag dik 80 mm: q zand = 0,08 x 18 = 1,44 kn/m 2 Portugese keien dik 100 mm: q kei = 0,100 x 24 = 2.40 kn/m 2 Totaal 3,84 kn/m 2 De belasting wordt als een gelijkmatig verdeelde belasting op het betondek gemodelleerd. 2.3 Veranderlijke belasting Volgens de NEN 6706 artikel 8.2.2.1.1 zou de belasting op de brug uit een mensenmenigte 5 kn/m 2 moeten zijn. Echter is eerder aangetoond dat dit niet voldoet. Voor de belasting uit een mensenmenigte wordt daarom 200 kg/m 2 = 1.962 kn/m 2 aangehouden. 2.4 Aslast 7,5 kn De aslast van 7,5 kn is op 4 locaties in het model geplaats om zo de maatgevende locatie te kunnen bepalen. De afstand tussen de assen is gebaseerd op de NEN EN 1991-2:2003. Het is mogelijk dat er naast het voertuig ook personen op de brug staan. Er is aangenomen de personen minimaal 1 m naast de wagen staat. Wederom is er een belasting uit een mensenmenigte aangehouden van 200 kg/m 2 = 1.962 kn/m 2. Figuur 2: Afstand tussen de assen en wielprint INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 6/14
Figuur 3: Locatie van de aslasten en de daarbij behorende q-lasten INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 7/14
3 Resultaten 3.1 Resultaten voor de ligger met aslast van 7,5 kn De locatie van de assen op het model is weergegeven in Figuur 3. Uit onderzoek is gebleken dat situatie 3 maatgevend is. Dit is gecombineerd met het eigen gewicht van de ligger, het beton en de deklaag. De resultaten zijn hieronder gepresenteerd. horizontale normaalspanning verticale normaalspanning trekspanning UC drukspanning UC 67,2 1,00 75,3 0,56 56,1 0,83 78,0 0,58 Max. spanning UC schuifspanning 58,1 0,45 Figuur 4: Horizontale normaalspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de belasting van situatie 3 INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 8/14
Figuur 5: verticale normaalspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de belasting van situatie 3 Figuur 6: schuifspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de belasting van situatie 3 INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 9/14
3.2 Resultaten voor de ligger met belasting van 200 kg/m 2 De resultaten van de gelijkmatig verdeelde belasting van 200 kg/m 2 zijn hieronder gepresenteerd. Deze belasting is ook gecombineerd met het eigen gewicht van de ligger, het beton en de deklaag. horizontale normaalspanning verticale normaalspanning trekspanning UC drukspanning UC 66,4 0,98 74,5 0,55 55,5 0,82 77,2 0,57 Max. spanning UC schuifspanning 57,5 0,44 Figuur 7: Horizontale normaalspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de gelijkmatig verdeelde belasting van 200 kn/m 2 INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 10/14
Figuur 8: Verticale normaalspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de gelijkmatig verdeelde belasting van 200 kn/m 2 Figuur 9: Schuifspanningen ten gevolge van het eigen gewicht en de gelijkmatig verdeelde belasting van 200 kn/m 2 INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 11/14
4 Conclusie Voor de berekening is de ligger met een scheur gemodelleerd. Dit is de maatgevende ligger. Uit deze berekening blijkt dat spanningen die optreden door een gelijkmatig verdeelde belasting van 200 kg/m 2 net onder de toegestane spanningen blijven. Er is dan ook een gelijkmatig verdeelde belasting toegestaan van maximaal 200 kg/m 2 op gedeelte C van het Scheffersplein. Tijdens evenementen dient hier rekening mee gehouden te worden. Uit deze berekening blijkt dat spanningen die optreden door een aslast van 7,5 kn (750 kg) net onder de toegestane spanningen blijven. Hierbij is rekening gehouden met een belasting van 200 kg/m 2 door voetgangers en fietsers op het resterende gedeelte van de brug. Indien besloten wordt de liggers waarin een scheur aanwezig is te repareren, kan er een hogere belasting worden toegelaten. Echter moet de berekening dan opnieuw worden uitgevoerd. INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 12/14
B Resultaten materiaal onderzoek INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 13/14
Iv-Infra b.v. Noordhoek 37 3351 LD Papendrecht Postbus 1155 3350 CD Papendrecht Nederland Telefoon +31 (0)78 644 81 11 Fax +31 (0)78 644 81 12 www.iv-infra.nl Iv-Infra b.v. Kraanspoor 28 1033 SE Amsterdam Nederland Telefoon +31 (0)20 630 46 40 Fax +31 (0)20 630 46 41 www.iv-infra.nl Iv-Infra b.v. Fultonbaan 30 3439 NE Nieuwegein Postbus 1396 3430 BJ Nieuwegein Nederland Telefoon +31 (0)30 602 30 30 Fax +31 (0)30 602 30 39 www.iv-infra.nl Iv-Groep b.v. Noordhoek 37 3351 LD Papendrecht Postbus 1155 3350 CD Papendrecht Nederland Telefoon +31 (0)78 644 80 00 Fax +31 (0)78 644 80 01 www.iv-groep.nl INPA110670 Gebruiksvoorwaarden_rev.2.docx 14/14