PAO cursus Bestaande Bouw Frank van Dooren. Rijkswaterstaat. Rijkswaterstaat

PAO cursus Bestaande Bouw

04-12-2012

PAO cursus Bestaande Constructies deel: Stalen Bruggen Frank van Dooren Rijkswaterstaat Dienst Infrastructuur Afdeling Staal-, werktuigbouw en installatietechniek 06-53960703

Rijkswaterstaat

Overzicht presentatie • Belangrijkste aspecten 8700/8701 • Rekenvoorbeeld statische belastingreducties brug Hagestein • Vermoeiingsanalyse / versterking orthotrope rijvloer Muiderbrug (A1) • Meten is weten ! Galecopperbrug (A12) • Versterking en tuivervanging brug Ewijk (A50) • Versterking Gallecopperbrug (A12) • Bebording

2

Stalen Bruggen, Frank van Dooren, RWS DI

Rijkswaterstaat PAO-cursus Bestaande Bouw

04-12-2012

1


04-12-2012

8700; hfst 2: Eisen

Zelfde tabel als in NB NEN-EN1990

PAO-cursus Bestaande Bouw

Rijkswaterstaat 04-12-2012

3


4

8700; hfst 2: Eisen



2


04-12-2012

8700; hfst 2: Eisen

Aanvulling: - Voor verkeersbelasting zie 8701



5

8700; hfst 3: Beginselen van verificatie en berekeningen op basis van grenstoestanden




6

3


04-12-2012

8700; hfst 4: Basisvariabelen



7


8

8700; Bijlage A2



4


8700; Bijlage A2;

04-12-2012

belastingfactoren Achtergrond-document:

Combinaties NB1990:



9

8700; Bijlage A2; belastingfactoren • Voorbeeld CC3 afkeur • 6.10a blijvende belasting “dominant”: 1.25*blijvend + 0.8*1.25*verkeer + 0.3*1.5*wind + 0.3*1.3*temp • 6.10b Variabele belasting dominant: 1.10*blijvend + 1.25*verkeer + 0.3*1.5*wind + 0.3*1.3*temp 1.10*blijvend + 0.8*1.25*verkeer + 1.5*wind + 0.3*1.3*temp 1.10*blijvend + 0.8*1.25*verkeer + 0.3*1.5*wind + 1.3*temp




10

5


04-12-2012

8701; hfst 2: Belastingen algemeen



11

8701; hfst 4: Belastingen




12

6


04-12-2012

8701; hfst 4: Belastingen



13

Voorbeeld meenemen buitengewone belasting

Galecopperbrug A12 Bij renovatie: - Brandbescherming om de tuien - Verbeterde aanrijdbescherming middels H4-barriers

14



04-12-2012

7


04-12-2012

8701; hfst 5: Verkeersbelastingen op bruggen voor wegverkeer; aanvullende bepalingen Aanvullingen op NEN-EN1991-2+NB Reductie karakteristieke verkeersbelasting: 1. Reductie voor kortere referentieperiode (BM1 en BM2) 2. Reductie voor beperkte trend in kortere referentieperiode (BM1 en BM2) 3. Reductie voor grote invloedslijnlengten (BM1, αqi en αqr) 4. a) Reductie voor werkelijk gebruik (BM1 en BM2) b) Reducties voor bebording

8701;5.1.2 8701;5.1.3 8701;5.1.4 8701;5.1.5 8701 bijl. B

al opgenomen in NEN-EN1991-2+NB 5. Reductie voor Nobs < 2.000.000 (BM1 deels, αQ1 ,αq1 en αqr) 6. Reductie voor grote invloedslijnlengten (BM1, Qik en qik)

NB1991-2 NB1991-2

Let op: 1991-2+NB geeft ook belastingverhogingen voor doelgroepstroken en rijwegen met 3 of meer (theoretische) stroken PAO-cursus Bestaande Bouw


15

8701; hfst 5: Verkeersbelastingen op bruggen voor wegverkeer; aanvullende bepalingen

Alleen voor onderhoud en calamiteit PAO-cursus Bestaande Bouw



16

8


04-12-2012




17





18

9


04-12-2012




19





20

10


04-12-2012




21

Reductie belasting op basis van aantallen conform NB NEN-EN1991-2




22

11


04-12-2012

Reductie belasting op basis van invloedslijnlengte conform NB NEN-EN1991-2



23

Invloedslijnlengte reductie 1991-2 en 8701 A: Invloedslijnlengte afhankelijke reductie gelijkmatig verdeelde verkeersbelasting volgens NEN8701

B: Invloedslijnlengte afhankelijke reductie gelijkmatig verdeelde verkeersbelasting en tandemstellenbelasting volgens NEN-EN1991-2 NB

A*B: mag volgens de 8701, is ook waarschijnlijk realiteit, maar nog niet generiek aangetoond




24

12


04-12-2012

Rekenvoorbeeld brug Hagestein

Brug A

2 rijstroken + vluchtstrook


Rekenvoorbeeld brug

Brug B

2 rijstroken + spitsstrook

Overspanningen: 93-162-93 m h.o.h. geleiderails: 12,25 m Gebruiksduur tot 2050 Nobs=2.000.000 Gevolgklasse 3


25

Hagestein, brug B

1991-2




26

13


04-12-2012

Rekenvoorbeeld brug 1991-2

8701, werkelijk gebruik



Rekenvoorbeeld brug 1991-2

Hagestein, brug B

27

Hagestein, brug B

8701, werkelijk gebruik

8701, werkelijk gebruik + reducties referentieper. , trend en oversp.lengte




28

14


04-12-2012

Rekenvoorbeeld brug Verkeer (q+Q) Karakteristiek

Hagestein, brug B Eigen gewicht en rustende belasting Karakteristiek

-83750 KNm

nieuwbouw

+27750 KNm

-108925 KNm

bestaand -80740 KNm (-26%)

+56220 KNm (-24%)

+74380 KNm -268075 KNm

-193050 KNm (-28%)

+146250 KNm

CC3 6.10b nieuw: 1,25 (EG+RB) + 1,5 V PAO-cursus Bestaande Bouw

+100800 KNm (-31%)

CC3 6.10b afkeur: 1,10 (EG+RB) + 1,25 V Rijkswaterstaat 04-12-2012

Vermoeiing Orthotrope rijvloeren




29

PRB

Project Renovatie Bruggen

30

15


04-12-2012

PRB : MC contract – vaste bruggen ARUP

Managing contractor voor engineering en bouwbegeleiding 8 bruggen

Raamovereenkomst met 3 aannemers voor uitvoering

Instituten voor externe toetsing en verspreiding kennis

Rijkswaterstaat Project Renovatie Bruggen

31

Project Renovatie Bruggen

30-11-2012

Scheurtype 1 passtuk in trog




32

16


04-12-2012

Scheurtype 2 aansluiting trog dwarsdrager

scheur



33

Scheurtype 3 trog-dekplaat las




34

17


04-12-2012

Scheurtype 4 dekplaatscheur



35

8701 bijlage A model vermoeiingsbelasting staal Aanpassing wielconfiguratie voor de assen A, B en C (meer overeenkomstig praktijk)




36

18


04-12-2012

8701 bijlage A model vermoeiingsbelasting staal 1990-2010

Voor 1990

T11O3

- 3 tijdvakken (ontwikkeling astypen en vrachtwagens) - Vermenigvuldigen met stootfactor 1,1 - Vermenigvuldigen met ontwikkelfactor 20% in 100 jaar (tov jaar 2000) dus reductie voor historie, verzwaring voor toekomst

- Aantallen locatie-afhankelijk zelf bepalen Rijkswaterstaat 04-12-2012


37

83000 50000 35000

Meting moerdijk (2008)

T11O3

15000

50000 35000

83000

15000



Totaalgewicht vrachtwagen

Gewicht middelste achteras vrachtwagen

- Meting Moerdijk 2008 - 8701 incl. factoren - 1991-2 Nobs=2E+06 Vrachtwagentype T11O3 komt op de Moerdijk ca. 100.000 keer voor op 200.000 gemeten vrachtwagens in 1 maand tijd op rechter rijstrook Rijkswaterstaat 04-12-2012

38

19


04-12-2012

Vermoeiingsanalyse Muiden



39

FEM-model brugdek Muiden




40

20


04-12-2012

Staal + HSB warm asfalt

• • • •

Load axle C 105 KN Asfalt E = 0.5 GPa (30 graden celsius) 2 layers asfalt solids (50mm) Max Hotspot stress : -330.1 N/mm2 (cold asfalt -121.5 N/mm2)



41


42

Staal + HSB gescheurd

• • • • •

Load axle C 105 KN Concrete E = 22.5 GPa 2 layers concrete solids (60 mm) Epoxy E = 5 GPa Max Hotspot stress : -70.5 N/mm2



21


04-12-2012

Staal + HSB ongescheurd

• • • • •

Load axle C 105 KN Concrete E = 45 GPa 2 layers concrete solids (60 mm) Epoxy E = 5 GPa Max Hotspot stress : -58.2 N/mm2 (-45 N/mm2 bij HSB 75mm)


Wordt nu gebruikt (gescheurd) Rijkswaterstaat 04-12-2012

43


44

Invloedslijn 1 wiel as A

-45 N/mm2

-330 N/mm2

Invloedslijn dekplaatscheur as A 100 KN midden boven trog op warm asfalt, koud asfalt, gescheurd HSB en ongescheurd HSB (HSB 75mm); Herhalen voor 24 andere dwarsposities PAO-cursus Bestaande Bouw


22


04-12-2012

Effect van passage vrw-type 6 future

op spanningen in het dek

-56 N/mm2



45

Idem voor trogpasstuk as A en volledige vrw

+46 N/mm2

+26 N/mm2

+22 N/mm2




46

23


04-12-2012

Stappenplan vermoeiingsanalyse dek -

3 astypen (A, B en C) met eenheidslasten 4 modellen (asfalt koud, medium en warm en HSB) invloedslijnen voor ca. 8 potentiele scheurlocaties in rijrichting voor 25 dwarsposities

-

Aantallen vrw’s per jaar (verleden o.b.v. tellingen; toekomst via extrapolatie) per type vrw verdelen over dwarsposities en (i.g.v. verleden) temperatuurperioden; waar mogelijk/bekend rekening houden met rijspoorverleggingen

-

Per type vrw (15 verleden, 15 heden, 18 toekomst), as-invloedslijnen samenstellen tot vrw-invloedslijnen rekening houdend met ondergrond, dwarspositie, stoot en trend

-

Resulterende vrw-invloedslijnen random achter elkaar samenstellen tot jaarspectrum

-

Rainflow-analyse op het resulterende spectrum + jaarschade-berekening



47

Vermoeiingsclassificaties orthotrope rijvloeren (staan in NB 1993-2, moet uiteindelijk naar 8703)

nieuwbouw




48

24


04-12-2012

Vermoeiingsclassificaties orthotrope rijvloeren (staan in NB 1993-2, moet uiteindelijk naar 8703) bestaand

nieuwbouw

hechtlas



49

Vermoeiingsclassificaties orthotrope rijvloeren Verdere informatie:




50

25


04-12-2012

Resultaat bruggen Ewijk, Gallecopper, Beek, Muiden, Kreekrak, Elsloo Na sommatie van historische schade (met asfalt) en toekomstige schade (met HSB, orde lager): 1.

Scheuren in dekplaat vanaf 3 mm hoog repareren, daarna met HSB levensduur >=30 jaar

2.

Trogpasstukken in historisch en toekomstig zwaar belaste rijstroken vervangen, daarna met HSB levensduur >=30 jaar

3.

Scheurvorming in las tussen trog en dekplaat: alle visueel zichtbare schade herstellen, daarna levensduur >=30 jaar (met inspectie) uitgaande van eindscheurlengte <1 m (scheurgroeianalyse)



51

Reparatie dekplaat

• Gescheurde dekplaat wordt lokaal vervangen door dikkere nieuwe dekplaat (bij grote scheuren) • Bij kleine scheuren: gutsen en lassen




52

26


04-12-2012

Vervangen passtuk

1. Verwijderen conservering 2. Aanbrengen kram 3. Verwijderen passtuk 4. Verwijderen afdichtingsschotten 5. Voorbewerken laskanten 6. Aanbrengen backing strips 7. Inlassen passtuk



HSB •

Oorspronkelijk: – Epoxy hechtlaag met bauxiet op het stalen dek – 3 lagen wapening Ø8-50 (bouwstaalnet) – Betonlaag dik 60 mm 20 24

60

16

- Nu:

Eisen: -Sterkte -Hechtsterkte -Wapening -Dekking -Duurzaamheid -Scheurvorming -Samenstelling -Verwerkbaarheid -Vlakheid -Stroefheid

75

10

φ12-75 φ12-75 φ8-500

60

20

- Epoxy hechtlaag met bauxiet op het stalen dek - Dikte >= 75 mm; 2 lagen Ø 12 – 75 (rolwapening)

53




54

27


04-12-2012

Meten is weten ! Gallecopperbrug

Overzicht brug



55

Meetresultaten tuien ∆σ dag

∆σ week

σ min 3 weken




∆σ 3 weken

σ max 3 weken

56

28


04-12-2012

Meetresultaten ∆σ dag

hoofdliggers ∆σ week

∆σ 3 weken

G91

G55 G29

σ min 3 weken



Meetresultaten troggen ∆σ dag


57

(onderzijde)

∆σ week

∆σ 3 weken

σ min 3 weken


σ max 3 weken


σ max 3 weken

58

29


04-12-2012

Vergelijk gemeten /

berekend FLM4

Spanningen bij passage FLM4 wagen 3 102 N/mm2

NEN-EN1991-2

NEN8701 bijlage B PAO-cursus Bestaande Bouw


59

Schade-afschatting (historisch) huidige trogpasstuk met asfalt

Stel alle wisselingen (20000) gedurende de 3 weken >36 N/mm2 gelijk aan 36 N/mm2 (30 jaar lang) n = 52/3 * 30 * 2E+04 = 10,4E+06 N = 2E+6 D = n/N = 5 (grove inschatting)




60

30


04-12-2012

Levensduurafschatting (toekomst) vervangen trogpasstuk (HSB geeft 50% spanningsreductie + vermoeiingsclassificatie van 36 naar 100)

Stel alle wisselingen (12) gedurende de 3 weken >35 N/mm2 gelijk aan 40 N/mm2 (30 jaar lang) n = 52/3 * 30 * 10 = 5200 N = ca. 80E+06 D = n/N = 0 (levensduur > 30 jaar)



Meetresultaten troggen

61

(trogwand) buitenzijde trogwand

binnenzijde trogwand ∆σ dag g147

g132

∆σ 3 weken

σ min 3 weken



σ max 3 weken

σ min 3 weken


σ max 3 weken

62

31


04-12-2012

Veiligheidsbeoordeling op basis van de metingen 1 Hart hoofdoverspanning Buitenste hoofdligger


Berekende spanning agv verkeer volgens NEN-EN1991-2: ca. 300 N/mm2


63






64

32


04-12-2012





65


Berekende spanning agv verkeer volgens NEN-EN1991-2: ca. 300 N/mm2 Voorspelde spanning agv verkeer volgens meting bij B=3.3 voor een restlevensduur van 15 jaar: ca. 100 N/mm2




66

33


04-12-2012

Veiligheidsbeoordeling op basis van de metingen 5 Verklaringen verschil: • Verkorte referentieperiode (0,96) • Trendreductie (0,83) • Reserve 1991-2 t.o.v. Nederlandse maatgevende situatie bij Moerdijk (0,80) • Opsplitsing verkeer in hoofd- en parallelbaan (hier ca. 0.7) • 1991-2 gaat uit van belasting op positieve deel invloedslijn; in maatgevende verkeerssituaties (bij grote bruggen veelal file) zijn positieve en negatieve delen belast (hier ca. 0,95) • Werkelijke rijstrookindeling (0,80); resterende delen onbelast • Dynamische invloed bij grote invloedslijnen is beperkt, maar zit onafhankelijk daarvan in 1991-2 (<1) • 0,96*0,83*0,8*0,7*0,8=0,36 * 300 = 107 N/mm2



67

Dynamische effecten 1

Buitenhoofdligger midden hoofdoverspanning spanning in de onderflens: stootfactor ca. 1,05




68

34


04-12-2012

Dynamische effecten 2 !! Opletten met metingen !! Stootfactor ca. 1,5 ??


Stootfactor ca. 1,3


??

69

Dynamische effecten 2 !! Opletten met metingen !!

slow truck fast truck




70

35


04-12-2012

Voorbeeld bebording C21

C20

C06 Niet behandeld in 8701:



71

Tabel bord C21 voertuiggewichtsbeperking




72

36


Tabel bord C20

04-12-2012

aslastbeperking



73

Voorbeeld Bebording

Brug uit 1933, houten dek in 1955 vervangen door gelast stalen dek met bulbs (verschillende typen, verschillende materiaalkwaliteiten) Overspanning bulbs 3080 mm, h.o.h. 340 mm Hoofdliggers en dwarsdragers OK voor CC3 afkeur Bulbs OK ?




74

37


04-12-2012

Voorbeeld Bebording

2* 300 KN

9 KN/m2

Resulterende rekenwaarde spanning bulb: 450 N/mm2 Materiaalkwaliteit volgens tekening St 37 uc = 1.91 PAO-cursus Bestaande Bouw


75

Voorbeeld Bebording, terugschalen belasting

4* 171 KN

2* 114 KN,

in 2e veld, voor Mmax steunpunt en of in 3e veld voor Mmax veld

9 KN/m2

en 0,569*60ton=34 ton PAO-cursus Bestaande Bouw



76

38


04-12-2012

Versterking brug Ewijk



77


78

Samenstelling brug



39


04-12-2012

Verbetering dwarskrachtcapaciteit



79



80


40


04-12-2012

Vervanging tuien



81

En verder o.a. • • • • •

Vervanging alle opleggingen Vervanging voegovergangen Vijzelen van de brug ter verbetering doorvaarthoogte Bescherming tuien tegen brand H4 keringen ter bescherming tuien en pyloon tegen aanrijding • Versterking tuiaansluitingen in de koker • Verhogen plooistabiliteit hoofddwarsdragers




82

41


04-12-2012

Versterkingen Galecopperbruggen

Rijkswaterstaat 83

04-12-2012

Versterkingen Galecopperbruggen

Rijkswaterstaat 84


04-12-2012

42


04-12-2012

Versterkingen Galecopperbruggen Voorspanliggers

85

Rijkswaterstaat Project Renovatie Bruggen

85

30-11-2012

Versterkingen Galecopperbruggen Voorspanliggers

Rijkswaterstaat 86


04-12-2012

43


04-12-2012

Versterkingen Galecopperbruggen Koppelliggers tussen bestaande brug en voorspanliggers

Rijkswaterstaat 87

04-12-2012

Momentenlijn in best. brug door voorspanning

Voorspan schema Rijkswaterstaat 88


04-12-2012

44


04-12-2012

Momentenlijn in best. brug door vijzelen

Vijzel schema Rijkswaterstaat 89

04-12-2012

En verder o.a. • • • • • •

Aanpassing van het oplegsysteem + nieuwe opleggingen Vervanging van de trekverankeringen Vervanging voegovergangen Bescherming tuien tegen brand H4 keringen ter bescherming tuien en pyloon tegen aanrijding Verhogen plooistabiliteit hoofddwarsdragers

Rijkswaterstaat 90


04-12-2012

45


04-12-2012

Einde presentatie • Vragen?

• Artikelen als bijlage:

91



04-12-2012

46

PAO cursus Bestaande Bouw Frank van Dooren. Rijkswaterstaat. Rijkswaterstaat

Recommend Documents