|
|
|
Integraalbrug:monoliet bouwen met prefab
Ecoducten zijn duurzaam voor dier en mens. Integraalbrug rekent af met onderhoud en verkeershinder.
Prefab betonliggers worden in de regel opgelegd op rubberen blokken en de voegen tussen het brugdek en het landhoofd worden dichtgezet met een rubberen voegovergang. Er is een alternatieve methode: de integraalbrug. Hierbij wordt het dek monoliet vast gestort aan de landhoofden. Het kunstwerk is in dit geval statisch onbepaald. Weliswaar qua berekening veel complexer en bewerkelijker dan van een dek dat gescheiden is van de onderbouw door rubberen oplegblokken, maar het is duurzamere oplossing omdat onderhoud aan de oplegblokken en voegen - die een beperkte levensduur van circa 10-25 jaar hebben - wordt voorkomen. Eén en ander ook tegen het licht van de lange levensduur (>100 jaar) van een betonnen kunstwerk.
De constructiemethode met rubberen oplegblokken en voegen tussen het brugdek en het landhoofd is gemeengoed. Net zo gebruikelijk is het inspecteren, onderhouden en zo nodig vervangen van rubberen oplegblokken en rubberen voegen. Helaas gaat dit doorgaans gepaard met hinder voor de gebruikers en passanten van het kunstwerk omdat rijbanen moeten worden afgesloten. Ook moet men zich vaak een weg banen door aanwezige beplanting om bij de voegen en oplegpunten te komen. Een integraalbrug zonder onderhoudsgevoelige onderdelen kent deze aspecten niet en is dus qua levensduur, onderhoudskosten en verkeershinder duurzamer.
Twee ecoducten
Een duurzame en onderhoudsvriendelijke oplossing is inmiddels in enkele projecten toegepast. Recent is dat gebeurd bij twee ecoducten over de A2 op de Kruisberg bij Maastricht. Het ecoduct Kalverbosch ligt over de oostbaan en het ecoduct Bunderbosch over de westbaan van de A2. Dankzij deze viaducten kunnen dieren als vuursalamanders, dassen en egels vanuit het Geusdal naar het Maasdal trekken en omgekeerd. Opdrachtgever is de projectorganisatie A2 Maastricht, die bestaat uit Rijkswaterstaat, Provincie Limburg, gemeente Maastricht en de gemeente Meerssen. De bouwcombinatie Avenue2 heeft de ecoducten gebouwd als onderdeel van het project de Groene Loper met activiteiten voor bereikbaarheid, doorstroming, verkeersveiligheid, leefbaarheid, stedelijke vernieuwing én natuur in en rondom Maastricht en de A2. In de combinatie zitten vier partners: Strukton Civiel Projecten, Strukton Bouw & Vastgoed, Ballast Nedam Infra en Ballast Nedam Ontwikkelingsmaatschappij.
De D&C opdracht aan Avenue2 omvatte naast functionele prestaties ook zaken als oog voor veiligheid, eenvoudig te onderhouden oplossingen, voldoende toekomstvastheid en minstens 100 jaar levensduur. Zelfs sloop moest worden meegenomen in de ontwerpkeuzes. Door Avenue2 is eerst gestart met een variantenonderzoek om verschillende alternatieven te beoordelen op de eerder genoemde eisen. Hierbij hoort uiteraard ook een financiële beoordeling om een verantwoorde keuze te kunnen maken.
Constructief ontwerp
Ir. Rogier van Vught, ontwerpleider van Ballast Nedam Engineering legt het constructieve ontwerp uit: “Voor beide ecoducten hebben we gekozen voor de innovatieve integraalbrug met een fundatiemethode op staal. Om de weggebruikers zo min mogelijk te hinderen is gebruik gemaakt van prefab liggers die de rijbaan in één keer overspannen. Voor ecoduct Kalverbosch betekende dit een liggerlengte van maar liefst 37 meter. Tijdens het ontwerpproces is overwogen om een extra tussensteunpunt te plaatsen. Tijdens de bouw zou dit echter zoveel hinder voor de A2 veroorzaken, dat dit alternatief is afgevallen. Uiteindelijk is als constructieve oplossing gekozen voor voorgespannen, omgekeerde T-liggers die door middel van een in het werk gestorte druklaag aan elkaar en aan het landhoofd zijn gekoppeld. De vormgeving wordt sterk bepaald door de 20 graden voorover hellende landhoofden en de verjonging in breedte richting aan de voet.”
Krachtsverdeling
Door beide kunstwerken voegloos te ontwerpen, moeten de vervormingen als gevolg van krimp, kruip, temperatuur en zetting, die normaal gesproken vrijwel ongehinderd kunnen optreden, door de constructie zelf worden opgenomen. Na het uitharden van de druklaag zal de krimp en kruip in het dek worden verhinderd door de landhoofden. In de constructie moet daarom rekening worden gehouden met extra membraankrachten door krimp en kruip. Verder zal de jaarlijkse temperatuurswisseling tussen zomer en winter ervoor zorgen dat de totale constructie langer en korter wordt. Ing. Dennis Boone, Geotechnisch Adviseur van Ballast Nedam Engineering vervolgt: “Hierdoor treedt er verdichting op achter de landhoofden, wat in rekening moet worden gebracht door een verhoging van de neutrale gronddruk. De grootte van deze gronddruk is afhankelijk van de temperatuurbeweging, de hoogte van de wand en de eigenschappen van de aanvulgrond. Vanuit de regelgeving is hier weinig over bekend. Voor de detailberekening is dan ook gebruik gemaakt van artikelen uit de literatuur (Cement 2006) over dit onderwerp. Dit zogenaamde opspaneffect zorgde bij ecoduct Kalverbosch ervoor dat de maximale gronddruk achter het landhoofd in de loop der tijd kan oplopen tot wel vier maal de neutrale gronddruk. Ook zettingsverschillen tussen de landhoofden zorgen voor een verhoging van de momenten in het constructie. De invloed bleek gelukkig minder groot dan eerst aangenomen. De fundatie op staal heeft namelijk enige rotatiecapaciteit, waardoor een groot deel van het zettingsverschil gecompenseerd kan worden. Rogier van Vught haakt in: “Bovenbouw en onderbouw zijn bij een integraalbrug onlosmakelijk met elkaar verbonden. Dan is het wenselijk om de detailengineering van zowel de landhoofden als het prefab dek door hetzelfde ingenieursbureau uit te laten voeren. De interactie tussen de verschillende onderdelen is op deze wijze beter geborgd. Zeker als sprake is van een combinatie van prefab liggers en een fundatie op staal.”
Een fundatie op staal kwam voort uit de grondopbouw van 5-6 m vaste klei met daaronder een drie meter dikke zandlaag en vervolgens weer een vaste kleilaag met een qc van 4-8 MPa. De voorgestelde paalfundering was daardoor niet mogelijk en daarom is de bouwcombinatie overgestapt op een fundering op staal. Dennis Boone: “Aangezien de zettingen kritisch zijn (zeker bij een integraalviaduct) hebben we een uitgebreid laboratoriumonderzoek uitgevoerd, bestaande uit onder andere samendrukkingproeven. Hieruit bleek een fundering op staal mogelijk te zijn, een praktische en goedkopere oplossing. De grootste winst zit echter in het integraalviaduct zelf. Nauwelijks inspecties, nauwelijks onderhoud, nauwelijks verkeershinder.” Als men het in de volksmond over duurzame alternatieven heeft, dan is de integraalbrug er een heel concreet voorbeeld van.
Zie voor actualiteiten: www.a2maastricht.nl
Ontwerp: Avenue2
Detailengineering: Lincon
Levering prefab liggers: Haitsma Beton