6.4.5 Bouwfasering en voorinstelling

Geregeld komt het voor dat de bouw van een brug of viaduct in fases plaatsvindt. Een voorbeeld is het uitbreiden van een klaverblad met een fly-over om te zorgen voor betere doorstroming op snelwegknooppunten.

Bij een bouw in fases dienen de effecten op de verticale krachtafdracht, op horizontale bewegingen en op hoekverdraaiingen per fase zeer zorgvuldig beschouwd te worden. Deze effecten zijn altijd additioneel op de waarden in de gebruiksfase. De ontwerper/constructeur dient al in de ontwerpfase rekening te houden met de gevolgen van bouwfaseringen tijdens de uitvoering. Communicatie tussen engineering en uitvoering/planning in deze ontwerpfase is dan ook noodzakelijk.

Helaas treden in de praktijk toch geregeld schades op (bijvoorbeeld wandelende opleggingen) als gevolg van het onvoldoende onderkennen van bouwfaseringen.

Hieronder is schematisch weergegeven, hoe bijvoorbeeld een fly-over in fases wordt gestort en wat daarvan de gevolgen zijn.

Figuur 6.4.5.a Bouwfasering in relatie tot voorinstelling (fase 1)

In bovenstaand figuur is fase 1 van de fly-over afgerond De eerste overspanning is gestort en het dek is voorgespannen en ontkist. Het gevolg is dat een hoekverdraaiing optreedt bij de oplegging tussen veld 1 en veld 2. Het optreden van die hoekverdraaiing/opgelegde vervorming is bij bouwfaseringen onvermijdelijk, omdat per stort de oplegging al wordt gefixeerd.

Figuur 6.4.5.b Bouwfasering in relatie tot voorinstelling (fase 2)

Bij stortfase 2 is het niet onmogelijk dat de opgelegde vervorming uit fase 1 niet terugkomt in de vooraf verwachte positie. Het gevolg is een permanente rest Δx en rest ΔΦ, juist in de gebruiksfase waarop de opleggingen niet zijn ontworpen. De primaire oorzaak is het onvoldoende voorspelbare vervormingsgedrag van het half natuurlijke product wat (voorgespannen) beton is. De elasticiteit modules van beton neemt toe bij zijn verharding. Juist bij de bouw (van vloeibaar naar zijn eindsterkte in bijvoorbeeld 1 maand) zal er dus sprake zijn van variërende elastische eigenschappen. De praktijk leert dat de absolute waardes van de materiaaleigenschappen fors kunnen afwijken van de theoretisch berekende waardes.

Bij dergelijke bouwfaseringen is er dus een groot risico op verkeerde ontwerp parameters voor de opleggingen. Deze risico’s doen zich niet alleen voor bij puur in het werk gestorte voorgespannen constructies, maar mogelijk ook bij prefab liggerconstructies.

Als bijvoorbeeld op een tussensteunpunt in een bepaalde bouwfase een buig slappe voeg wordt aangebracht, verandert het lineaire gedrag van de brugvelden onderling met consequenties voor de opleggingen. De stand van de opleggingen wordt deels “bevroren“ bij het storten van de buig slappe voegen.

De hoofdboodschap van het onderwerp bouwfaseringen in relatie tot voorinstellingen is, dat ontwerpers al in de DO-fase (en niet pas in de UO-fase) nadenken over het oplegsysteem en daarbij nadrukkelijk de uitvoeringsaspecten uit de bouwfasering meenemen. In de engineeringsplanning van de totale brug is dit dus een vroeg moment, ruim voor de fase van opleggingen met zijn eigen engineering, inkoop en productie.

Omgekeerd is het dus ook zeer belangrijk dat uitvoering voortdurend overlegd met de constructeur om te toetsen of de gevolgde uitvoeringsmethode (nog steeds) overeenkomt met de uitgangspunten van het ontwerp.

De ultieme beheersmaatregel op de risico’s van zijn bouwfasering is de brug te bouwen op dummy opleggingen. Deze worden bij voorkeur pas na aanbrengen van alle rustende belasting vervangen door de definitieve opleggingen. Bij voorkeur ongeveer bij de nominale ontwerptemperatuur van 10 C. Voor dit vervangen zijn dan vijzels nodig.

De ervaring leert dat de kosten van het benodigde vervangen van dummy opleggingen door de definitieve opleggingen, inclusief vijzelwerk, wel eens minder of gelijk kunnen zijn dan de onderkenning en berekening van alle risico’s met hun variabelen ten gevolge van de bouw fasering. Uiteraard is dit erg project specifiek. Het engineering proces wordt er in ieder geval altijd een stuk rustiger en voorspelbaarder van.