Voorspankracht en configuratie Balkerwegbrug ter plaatse gemeten
Hoe bepaal je de werkelijke voorspankracht en configuratie van een brug als de archieftekeningen niet kloppen? Bij de Balkerwegbrug bleek de werkelijke voorspankabelconfiguratie af te wijken van de archiefdocumenten, waardoor onduidelijk was of de brug constructief veilig was. Concept Ingenieurs werd ingeschakeld om de actuele situatie nauwkeurig in kaart te brengen. Hoe hebben we dat gedaan?
Bij een herberekening ontdekte Ingenieursbureau Nepocon dat de beschikbare wapeningstekeningen niet klopten. De configuratie van de voorspankabels bleek in werkelijkheid anders dan de archiefdocumenten deden vermoeden. Concept Ingenieurs werd bij het onderzoek betrokken om de werkelijke voorspanconfiguratie en bijbehorende parameters vast te stellen. Met een betonradar, een kruisboog en historische data over voorspansystemen zijn alle gegevens verzameld die de constructeur nodig had voor het alsnog kunnen uitvoeren van de herberekening.
Sinds realisatie omstreeks 1964 wordt de Balkerwegbrug steeds intensiever belast door verkeer. Het kunstwerk overspant het Ommerkanaal en ligt in een belangrijke ontsluitingsweg van de gemeente Ommen. Des te meer reden voor de gemeente om de constructieve veiligheid van de brug te laten beoordelen.
Dat bleek lastiger dan in eerste instantie gedacht. Uit een wapeningscan op locatie, die Nepocon liet uitvoeren ter verificatie van de archiefstukken, werd direct duidelijk dat de werkelijk toegepaste voorspanning niet overeenkomt met de beschikbare tekeningen. Bij de ter plaatse vastgestelde hart op hart afstanden zou het brugdek, uitgaande van de op tekening aangegeven specificaties, moeten bezwijken. Dat vormde aanleiding voor nader onderzoek.
Concept Ingenieurs heeft tijdens een gericht technische inspectie de volgende werkzaamheden uitgevoerd:
De radarmetingen zijn uitgevoerd met een Proceq GP8100 betonradar. De scans zijn zowel aan de bovenzijde als aan de onderzijde uitgevoerd. Door verspreid over de overspanning van het dek meerdere scans uit te voeren zijn het verloop en de hart op hart afstand van de kabels vastgesteld.
Tijdens de scans zijn twee lagen met voorspankabels aangetroffen (rechte en gekromde kabels). Ter illustratie tonen figuur 2 en 3 enkele radarbeelden. Het verticaal kabelverloop dat op basis van de scans is vastgesteld is grafisch uitgewerkt in figuur 4.
Het vaststellen van samenstelling van de voorspankabels (zoals het aantal strengen in een omhullingsbuis en de diameter van de strengen) is met NDO technieken niet mogelijk. Om die reden is ervoor gekozen om drie voorspankabels aan de onderzijde lokaal bloot te leggen zodat dit visueel kon worden vastgesteld. Het blootleggen is gedaan met hogedruk waterstralen.
Na het blootleggen van de voorspankabels is tevens de resterende voorspankracht in de strengen gemeten. Voor het meten van de kracht in de strengen is een kruisboog gebruikt. Het basisprincipe van de kruisboogtest is gebaseerd op het feit dat hoe hoger de spanning in een voorspanelement is, hoe groter de kracht F is die nodig is om het met een pijl f uit zijn baan te bewegen, zoals geïllustreerd in de onderstaande figuur. Het vervormingsgedrag wordt daarbij per type streng geijkt in een testopstelling.
De kruisboog, uitgerust met een verplaatsingssensor en een krachtsensor, zet zich af op de te testen voorspanstreng en oefent een doorbuigingskracht (F) uit via een vork die aangrijpt in het midden van de kruisboog. De doorbuiging (f) van de streng tijdens de test (waarvan de verhoudingen sterk overdreven zijn in figuur 6) is beperkt tot 3% van de halve lengte l, om ook de extra buigspanningen die door de test worden gegenereerd te beperken. Op deze wijze is de voorspankracht in de streng met een nauwkeurigheid van +/- 2 kN vastgesteld.
Door het ontbreken van betrouwbare uitgangspunten was het onduidelijk of de brug constructief veilig was. De resultaten uit de gericht technische inspectie hebben de constructeur echter in staat gesteld een nauwkeurige en goed onderbouwde berekening uit te kunnen voeren. Met deze berekening is de constructieve veiligheid van het brugdek aangetoond waardoor versterkingsmaatregelen achterwege kunnen blijven.
Meer weten?
Neem contact op.