Samenvatting

Viaducten en bruggen zijn onmisbare schakels in de infrastructuur. Naast het realiseren van een veilig ontwerp bij nieuwbouw is het dan ook van groot belang dat bestaande constructies op een veilige manier blijven functioneren. Herberekeningen van kunstwerken zijn methoden om de constructieve restlevensduur van constructies aan te tonen. Zo is voor het Viaduct Terworm nabij Heerlen in opdracht van Provincie Limburg door Witteveen + Bos een herberekening uitgevoerd. Op basis van de huidige normen, de Eurocode in combinatie met de NEN 8700-serie en de RBK van Rijkswaterstaat, kan in de uiterste grenstoestand STR een restlevensduur van tenminste 15 jaar worden aangetoond. Echter blijkt uit de toetsing van de schuifverbinding tussen de prefab T-liggers en de druklaag op de grenstoestand FAT (vermoeiing) dat het eind van de levensduur rekentechnisch gezien reeds is bereikt. Bij de resultaten van de herberekening is opgemerkt dat de toetsing zeer gevoelig is voor de variatie in parameters. Daarnaast zijn de rekenregels voor de toetsing op vermoeiing van bestaande kunstwerken nog volop in ontwikkeling. Dit kan tot consequentie hebben dat de constructie onterecht wordt afgekeurd.

Deze twee kanttekeningen vormen de basis voor een nadere analyse van de schuifverbinding van het Viaduct Terworm, deze analyse wordt in dit afstudeerrapport beschreven. Met behulp van een rekenmodel dat in RFEM wordt opgebouwd wordt de toetsing van de schuifverbinding uitgevoerd volgens de Eurocode. Vervolgens wordt dezelfde toetsing uitgevoerd conform de NEN 6720/6723 en de fib Model Code met als doel de toetsingsprocedure in de Eurocode te valideren. Tevens zijn de British Standard en de AASHTO LRFD BRIDGE bestudeerd voor de vergelijking tussen de normen. Tenslotte wordt een bezwijkanalyse uitgevoerd om na te gaan of het bezwijken van de schuifverbinding directe consequenties heeft voor de constructieve veiligheid van de constructie.

Uit de resultaten van de vermoeiingstoets is naar voren gekomen dat de schuifverbinding zowel volgens de Eurocode als NEN en fib Model Code reeds had moeten zijn bezweken. Er zit echter wel een verschil in de schadefactoren en maximale staalwisselspanningen die volgen uit de berekening. Om te analyseren waar deze verschillen vandaan komen zijn de rekenmethoden en de capaciteit die volgens de methodes aan de verbinding onder vermoeiing mag worden toegeschreven nader beschouwd. De verschillende normbladen hanteren bij het bepalen van de capaciteit van de schuifverbinding veelal dezelfde componenten: een betonaandeel, een aandeel door normaaldrukkracht loodrecht op het aansluitvlak en frictie door normaalkracht in de wapening.

Er zijn echter ook belangrijke verschillen tussen de rekenmethoden naar voren gekomen uit de vergelijking. Zo onderscheidt de fib Model Code zich ten opzichte van de andere normen doordat er zowel een model wordt beschreven waarbij de capaciteit vrijwel volledig aan het beton en de wapening niet bijdraagt wordt ontleend als een model waarbij de wapening een bijdrage levert aan de capaciteit. Tevens wordt bij dit laatste model voor het staalaandeel onderscheid gemaakt tussen normaaltrekkracht in de wapening en deuvelwerking. Op basis van de uitgevoerde analyse kan echter niet worden geconcludeerd welke methode het beste overeenkomt met de werkelijkheid.

Een ander verschil is dat de Eurocode en fib Model Code reductiewaardes toepassen op de capaciteit van het betonaandeel bij de toetsing van de verbinding op capaciteit bij vermoeiing terwijl de overige drie normbladen deze reductie niet toepassen. Op basis van de beschouwde normbladen en de resultaten van de analyses kan echter niet worden geconcludeerd of deze reductiewaardes een realistische waarde hebben.

Tenslotte is tijdens de analyse aangetoond dat de uitkomsten van de capaciteit van de verbinding en de vermoeiingstoets zeer gevoelig zijn voor variatie in de ingevoerde parameters waardoor een eenduidige methode van toetsen bemoeilijkt wordt.

Doordat de beschouwde normbladen niet de benodigde informatie aanreiken om uitsluitsel te geven over bovenstaande punten kan de toetsing van de schuifverbinding volgens Eurocode dan ook niet worden gevalideerd op basis van het uitgevoerde onderzoek.