Enkelvoudige stalen voegovergangsconstructies in nieuwe kunstwerken

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

Nieuwbouwmodel (1.2a) Voordelen: 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

Nieuwbouwmodel (1.2a) Nadelen: 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


7

“Zeeg”vormt een groot risico t.a.v. de doorrijgbaarheid van de koppelwapening. (4st staven met de introductie van de Eurocode tenzij….).

8


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


12

 Installatie vergt juiste hoogte maatvoering.

13

Nieuwbouwmodel (1.2a) Nadelen: 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

Nieuwbouwmodel (1.2a) Nadelen: 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

Renovatiemodel (1.2b) Nadelen : 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

Renovatiemodel (1.2b) Nadelen : 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

Renovatiemodel (1.2b) Nadelen : 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.


36

 Grote relatie tussen dilatatie breedte en voorinstelling voegovergangsconstructie in relatie tot krachtafdracht naar kunstwerk.

37

Renovatiemodel (1.2b) Nadelen : 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.


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

++ (Zeer goed) Robuust ontwerp in betonconstructie geïntegreerd met weinig interfaces

+ (Goed). Gevoeliger voor uitvoeringsfouten (meer interfaces, onderdelen)

Hele ontwerplevensduur Verkeersdragende functie op lange termijn (kans op vermoeiingschade)

++ Zeer goed.

+ (Goed). Voegbalken extra onderdeel aan degradatie onderhevig (afbrokkeling, slijtage opp., afname hechting, scheurvorming)

47

Beschikbaarheid (Availability) Toelichting



Planmatig; vast Reiniging

- (matig): 1/2 x per jaar

- (matig): 1/2 x per jaar

Planmatig; variabel Vervangen afdichting

++ Zeer goed 1x per 15-20 jaar

++ Zeer goed 1x per 15-20 jaar Incl herstel schade/slijtage voegbalken

Planmatig Vervangen constructie

++ 1x per 40 jaar initieel Alleen randprofiel vervangen Levensduur vervangen randprofiel: 40 jaar

++ 1x per 40 jaar initieel Hele constructie vervangen Levensduur vervangen voegovergang: Binnen WBU: 20 jaar Buiten WBU: 40 jaar

Niet planmatig: ++ Zeer kleine kans Calamiteiten (korte termijn)

+ Kleine kans

Niet planmatig: Calamiteiten (lange termijn)

+ Kleine kans

++ Zeer kleine kans

48

Onderhoudbaarheid (Maintainability) Toelichting



Planmatig Vast onderhoud (reiniging)

++ Kortdurig, binnen WBU


Planmatig Vervangen afdichting



Planmatig Modificeren resp. vervangen constructie

++ Zeer goed Modificeren constructie binnen WBU (ca. 1 rijstrook/nacht) mogelijk met verzwaard randprofiel.

++ Zeer goed Vervangen constructie binnen WBU (2 rijstroken/nacht) mogelijk met verzwaard randprofiel.

Bij voorkeur buiten WBU. (indicatie 20-24 uur).

Bij voorkeur buiten WBU. (indicatie 16-20 uur).

49

Veiligheid (Safety) Toelichting



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


Renovatiemodel 1.2b1 (uitvoering in afsluiting)

Renovatiemodel 1.2b1 (uitvoering in WBU)

Totale projectkosten N.C.W. (0,0 %)

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

Enkelvoudige stalen voegovergangsconstructies in nieuwe kunstwerken

Recommend Documents