6.5.2 Risico’s en beheersing

Het vijzelen van constructies ten behoeve van werkzaamheden aan opleggingen gaat gepaard met een hoog risicoprofiel. Enkele belangrijke aandachtspunten die bij vijzelwerkzaamheden moeten worden onderkent zijn de volgende.

  • Het spreekt voor zich dat verkeerd vijzelen kan leiden tot instabiliteit van de constructie met gevaarlijke situaties van dien. Ook wanneer de stabiliteit gewaarborgd is, kan vijzelen tot complicaties leiden. Zo kan een ondoordacht vijzelplan onder andere resulteren in vervorming van de bovenbouw. Behalve het risico op schade aan de constructie, resulteert dit ook in een andere verdeling van de oplegreacties. Een typisch gevolg hierbij is, dat na afvijzelen van de bovenbouw op de nieuwe opleggingen, de ene oplegging dreigt te bezwijken door overbelasting, terwijl de naastgelegen oplegging gaat wandelen ten gevolge van te weinig oplegdruk. Dit risico doet zich vooral voor bij statisch onbepaalde constructies.
  • Wanneer een constructie van haar opleggingen wordt gevijzeld, is het belangrijk om te beseffen dat opleggingen meer doen dan alleen verticaal ondersteunen.
    De opleggingen borgen uiteraard ook de horizontale positie van de bovenbouw. De wijze waarop de horizontale ligging van de bovenbouw wordt geborgd, is tijdens het ontwerp vastgelegd in het oplegschema (zie hoofdstuk 2). Zodra de bovenbouw van de opleggingen wordt gevijzeld, dient de vijzelopstelling de horizontale borging volgens het oplegschema over te nemen.
  • Bij vijzelwerkzaamheden onder een brug die in gevijzelde toestand in gebruik is door verkeer, is het zorgvuldig beschouwen van de horizontale krachten op de vijzels/hulpconstructies extra belangrijk. Een essentieel uitgangspunt daarbij is dat het vaste oplegpunt zich niet mag verplaatsen in gevijzelde toestand.
  • Een goed vijzelplan beïnvloed de krachtswerking in de constructie zo minimaal mogelijk. Als het krachtenspel wijzigt dienen de effecten beoordeeld te worden.
  • Voor montage van de opleggingen kunnen de vijzels nooit exact op de locatie van de opleggingen staan. De vijzels staan er altijd naast. Dat betekent, dat de bovenbouw per definitie afwijkend wordt ondersteund. Het dient goed te worden beschouwd, dat zowel de onder- als bovenbouw bestand is tegen deze afwijkende situatie. Zowel met het oog op lokale krachtsinleiding als de effecten op verticale bewegingen van de onderzijde van de brug bij verkeer passage.
  • Afhankelijk van de vijzelopstelling kan tijdens vijzelen een excentrische belasting op het steunpunt ontstaan omdat de krachten uit de bovenbouw anders aangrijpen. Dit dient altijd te worden getoetst.
  • De vijzelbaarheid van bestaande constructies moet altijd onderkend worden. Voor nieuw te bouwen constructies, welke vallen onder ROK 1.3 en 1.4, (zie hoofdstuk 6.7) moet dit al vanuit beheer en onderhoud berekend zijn.

 

Veelvoorkomende risico’s

 

Risico 1 – Disfunctioneren van het vijzelsysteem
Alle vijzelonderdelen (vijzels, ondersteuningen, stoppingen, geleidingsconstructies, hydrauliek, etc.) vormen samen een complexe machine die per project wordt ge(de)monteerd en in verschillende samenstellingen wordt ingezet. Niettemin wordt eenzelfde betrouwbaarheid verwacht als die van een standaard machine die af fabriek wordt geleverd. Het grote aantal componenten en handelingen dat nodig is voor een betrouwbaar vijzelsysteem maakt dat het risico op disfunctioneren relatief groot is.

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
Disfunctioneren van het vijzelsysteem. Het vijzel equipement is vaak een samenvoeging van veel verschillende componenten en een project specifieke hulpconstructie.
  • Standaardcomponenten toepassen welke periodiek bewezen goedgekeurd zijn en personeel welke ervaring heeft met de componenten en techniek. (CUR 81)
  • Controle en goedkeuring door constructeur van de totale vijzel/hulpinstallatie op het werk voor alle vijzel werkzaamheden. Dit zeker bij uitgebreide hulpconstructies.

 

Risico 2 – Foutmarge tijdens de vijzelwerkzaamheden is klein.
Omstandigheden ter plaatse en de omvang van het robuuste vijzelmaterieel maken het nauwkeurig maatvoeren van de vijzelconstructies tijdens het opbouwen moeizaam. Dit terwijl de uitvoeringstoleranties in de stabiliteitsberekeningen van de vijzelconstructies vaak beperkt zijn. Zo schrijft de CUR Aanbeveling 68 een excentriciteit/afwijking van tenminste 10 mm voor bij het ontwerpen van vijzelconstructies. Bij het plaatsen van een zware vijzel op een robuuste vijzeltoren met een hoogte van 5,0 m zal het een grote uitdaging zijn om binnen een horizontale afwijking van 10 mm te blijven. Het is geen onredelijke eis en het is ook zeker haalbaar bij een zorgvuldige uitvoering. Maar bij het uitblijven van die zorgvuldigheid vormt instabiliteit van de vijzelopstellingen direct een risico.

 

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
De foutmarge tijdens de vijzelwerkzaamheden is klein. Instabiliteit veroorzakende effecten als b.v. 2e orde effecten zijn maar zeer beperkt beheersbaar als deze zich voordoen.
  • Inzetten van een ervaren partij welke met deskundig personeel, geconcentreerd en gedisciplineerd zijn werk moet kunnen engineeren, voorbereiden en uitvoeren conform CUR Aanbeveling 81.
  • Robuust ontwerpen van de vijzelinstallatie conform CUR Aanbeveling 68.
  • Uitsluitend krachten monitoren met manometers welke zo dicht mogelijk bij de vijzel zelf zijn
    aangebracht.
  • De grenswaarden van de te beheersen krachten en verplaatsingen gedurende het gehele proces
    bewaken.

 

Risico 3 – Plotselinge verplaatsingen door horizontaalkrachten in opleggingen
In opleggingen kunnen grote horizontaalkrachten aanwezig zijn zonder dat dit zichtbaar is. Dit is met name bij vaste en éénzijdige opleggingen een groot risico. Bij het uit zijn zadels lichten van de oplegging (de horizontale fixatie in de oplegging komt vrij en functioneert tijdelijk niet meer) kunnen horizontaalkrachten in de constructie leiden tot plotselinge verplaatsingen indien de vijzelconstructie hier niet op berekend is. De capaciteit van een vijzel voor het opnemen van horizontale krachten is zeer beperkt (meestal slechts 5% van de verticaalkracht). Onderstaande figuur toont een voorbeeld van een voorziening die kan worden ingezet voor het opnemen van horizontaalkrachten tijdens het vijzelen.

Figuur 6.5.2.a Horizontale ondersteuning i.v.m. horizontaalkracht in kokerliggerbrug: +/- 600 Kn horizontaal kracht!

 

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
Plotselinge verplaatsingen door horizontaalkrachten in vrijgekomen opleggingen met horizontale fixaties
  • Steunpunt zettingen
  • Tweede orde effecten ondersteunende constructies
  • Wind
  • Remkrachten bij een in dienst zijnde brug met verkeer
  • Horizontale krachtcomponenten bij afdracht verticale krachten op een niet waterpasvlak
  • Neiging tot kromtrekken brugdek ten gevolge van temperatuurverschillen.
  • Temperatuur verschillen vanaf vijzelmoment.
De engineer van de vijzelinstallatie of de ontwerpleider hiervan dient integrale kennis te hebben of te organiseren van alle disciplines:
  • Van de brug zelf (staal en beton)
  • Van de hydrauliek en zijn hulpconstructies (vaak staal)
  • Van de opleggingen
  • Van de inspecties recent en uit de historie van de brug

 

Risico 4 – Afwijking van werkelijk belasting
In de praktijk wijken de werkelijke belastingen sterk af van de vooraf berekende krachten. Situaties die zich voor kunnen doen zijn bijvoorbeeld onderstaande:

  • De brug kan niet gevijzeld worden omdat de vijzel met overdrukventielen begrensd is (meestal 700 bar).
  • De oplegging krijgt veel meer verticaal kracht uit de brug dan waarvoor hij ontworpen is: de oplegging is overbelast. Vaak door ongelijkmatige verdeling van de belastingen over de opleggingen.
  • De oplegging krijgt veel minder verticaal kracht dan waarvoor deze ontworpen is. Dit is overigens ook schadelijk voor opleggingen: zie hoofdstuk 3.
    • Potopleggingen hebben een minimale verticale kracht nodig om een hoekverdraaiing te ondergaan.
    • Rubber opleggingen hebben een minimale verticale kracht nodig om te voorkomen dat er geen horizontale stabiliteit is bij translatie: ze dreigen te gaan wandelen door tekort aan wrijving.

 

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
Afwijking van werkelijk belasting ten opzichte van vooraf berekend belasting
  • Statisch onbepaalde constructies: kleine verschillen in veronderstelde elastische eigenschappen hebben grootte gevolgen voor de reactiekracht.
  • Op de brug is een andere wegindeling aanwezig dan berekend. Tijdens vijzelwerk is gemiddeld verkeer overigens nauwelijks zichtbaar in drukken.
  • Rustende belastingen als asfalt of druklagen zijn dikker dan aangenomen en berekend in het ontwerp.
  • Er zijn geluidschermen aangebracht.
  • Er heeft steunpuntzetting plaatsgevonden.
  • De vijzel of de manometer was niet gekalibreerd en/of zwaar vervuild.
  • De manometer zat ver van de vijzel af en/of was niet getest.
  • De vijzel staat altijd naast de oplegging. Er heeft een herverdeling van krachten plaatsgevonden in de brug op vijzels t.o.v. de brug op zijn opleggingen
  • Primair: ontwerp en uitvoering vijzelopstelling conform CUR 68 en 81.
  • Ontwerp de vijzelinstallatie niet op het max. van de theoretische berekende krachten maar geef de vijzels een extra reserve van bijvoorbeeld 25%. Rekenwaarden (1,5*SLS) leiden dan niet tot een hogere druk dan circa 550 bar bij een 700 bars vijzel.
  • Het werkplan en de installatie voorzien van maatregelen ter voorkoming overbelasting.
  • Voer een separate vijzelactie uit ter meting van eigen gewicht en alle rustende belastingen.

 

Wegen van de brug
Het wegen van een brug ter bepaling van de oplegkrachten krachten kan zeer goed gebruikt worden voor onderkenning van de feitelijke eigengewicht en rustende belastingen van een bestaande oplegging.

Juist bij oudere bruggen zijn de oorspronkelijke berekeningen vaak niet beschikbaar of corresponderen niet met de aanwezige huidige wegindelingen en/of overige extra constructies welke in de loop der tijd zijn aangebracht. Ook hebben oudere bruggen relatief meer steunpuntzettingen gehad dan jongere. Als er al berekeningen zijn, kunnen deze mogelijk incorrect zijn door afwijkende rekenmethoden en materiaaleigenschappen. Risico’s op het niet correct invoeren van EG en RB bij brug berekeningen moeten worden geminimaliseerd. Elke brug draagt vooral zichzelf, in mindere mate het verkeer.

Het wegen dan uitvoeren voorafgaand aan alle definitieve berekeningen aan de te beheersen oplegreacties van de oplegging (zie ook hoofdstuk 6.6.3 renovatie van opleggingen).

Bij het wegen van de brug of van het brugdeel zijn er diverse aandachtspunten:

  • Voer deze weging uit met vijzelequipment met een grote reserve. Hiervoor het theoretische gewicht bepalen en de in te zetten vijzel baseren met een veiligheidsfactor van bijvoorbeeld 2x de verwachte oplegreactie.
  • Vijzel oplegging voor oplegging (of as voor as) met een minimale vijzelhoogte. Als er zich meerdere opleggingen op één as bevinden moet het onderlinge hoogteverschil zich absoluut binnen enkele tienden van een millimeter bevinden.
  • Verifieer dat alle belasting door de vijzel wordt opgenomen en de oplegging niet nog voor een deel meedraagt. Ook na het beperkt opvijzelen van de brug kan een oplegging door diens elasticiteit nog steeds een deel van de belasting opnemen. Pas als de vijzeldruk gelijk blijft bij een toenemende vijzelhoogte is alle belasting in de vijzel aanwezig. Ook stalen rolopleggingen hebben een invering (soms wel 2 mm). Bij rubber- en potopleggingen kan deze invering nog groter zijn.
  • Vijzel de oplegging tijdens een weging nooit uit zijn geleidingen.
  • Na weging direct weer de brug afvijzelen.

Deze weging geeft objectief de feitelijke oplegkrachten vanuit de som eigen gewicht en rustende belasting weer. Tijdens de weging bij een brug in verkeer zullen kleine pieken te zien zijn in de belastingen. Dit is het verkeer. Deze pieken niet meenemen als verkeersbelasting omdat normatief rekenkundig veel groter belastingen uit de berekeningen volgen.

Figuur 6.5.2.b Binnen rode cirkel volgt digitale afstandsmeter de beweging tussen poer en dek, in geel het touw geaccentueerd

 

Figuur 6.5.2.c Vijzelopstelling bij het wegen van een stalen brug. Vijzels zonder translatie capaciteit, dus zonder schuifzadels. Vijzels onder de drukverdeelplaten en schotten van de stalen hoofdligger

 

Risico 5 – Overschrijding grenswaarden tijdens het vijzelwerk

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
Overschrijding grenswaarden tijdens het vijzelwerk (krachten en verplaatsingsbeheersing) leidt tot grote schade aan constructies. Veiligheid is dan absoluut niet meer gegarandeerd. De gemiddelde brug is zeer gevoelig voor optredende schade bij verschilhoogte vijzels.
  • Een krachtwerktuig als een vijzel moet niet alleen aangestuurd worden op kracht maar ook op verplaatsing.
  • In overleg met de brugconstructeur overeenkomen project specifieke grenswaarden vijzels onderling. Als dit niet berekend wordt zijn de volgende grenswaarden algemeen:
    • Toelaatbaat hoogteverschil vijzels onderling of groepen vijzels onderling per as á 0,5 mm.
    • Toelaatbaar hoogteverschil vijzels assen onderling á 5 mm. Bij groter overspanningen kan tot 10 mm hoogteverschil gevijzeld worden.
    • Aantal vijzels of vijzelgroepen per as: minimaal 2 stuks, altijd afzonderlijk aan te sturen.

 

 

Risico 6 – Overbelasting vijzelpunten

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
De vijzelpunten zijn niet tegen de grote, geconcentreerde krachten ter plaatse van de vijzelpunten bestand.
  • Zeker bij oude bruggen was er uit het ontwerp nog geen verplichting de constructie ook al
    “vijzelbestendig “te maken (zie ook hoofdstuk 6.7).
  • De betonkwaliteit en/of wapening kan minder zijn dan vereist voor hoge geconcentreerde spanningen en schematiseringen krachten. Dit als gevolg van het afwijkende schema bij het verplaatsen van de oplegreacties: van oplegging naar vijzel op een andere positie.
  • Bij het ontwerp van vijzelpunten belastingfactoren voor tijdelijke situaties meenemen.
  • Ook de excentriciteiten etc. beschouwen volgend uit de verplichte stabiliteit toets volgens CUR 68 (zie hoofdstuk 6.5)
  • De aangrenzende hoofdconstructies altijd project specifiek bekijken op kritische aspecten t.g.v. het verplaatsen van de oplegreacties.
  • Altijd drukverdeelplaten toepassen boven en onder een vijzel. Afmetingen te berekenen op basis van een uitgevoerde druksterkte test van de oude constructie.

 

Risico 7 – Ongelijkmatige oplegkrachten

Risico Oorzaak Beheersmaatregel
Ongelijkmatige oplegkrachten.

Na het vijzelwerk heeft de ene oplegging een overbelasting, zijn buurman heeft te weinig belasting.

  • Onzorgvuldig vijzelwerk en uitvoering stellen opleggingen lijdt tot ongelijkmatige oplegkrachten
  • Geen rekening gehouden met compressie verschillen van opleggingen op 1 as met verschillende dikten.
  • Geen sturing op verplaatsing, enkel op kracht.
  • Statisch onbepaalde constructies met opleggingen meer dan 2 st op rij.
Bij meerdere opleggingen op een rij per as kunnen de strenge eisen uit ondermeer de RTD 1012 als volgt worden bereikt.
  1. Vijzel af tot dek hoogte plus 15 mm.
  2. Leg op de blokken een overschot van epoxy bovensabeling materiaal in een egale laag.
  3. Vijzel het dek egaal af tot hoogte brug plus compressie oplegging bij EG-RB.
    Dit afvijzelen met alle epoxy nog binnen de pot-live verharding tijd.
  4. Na afwerking en verharding van de epoxy kan het dek afgelaten worden op zijn opleggingen en kunnen de vijzels verwijderd worden.

 

Figuur 6.5.2.d Epoxy op de ingepakte rubberoplegging

Overmaat van nog pasteuse epoxy op de ingepakte rubberoplegging. Oplegging is gemerkt voor zijn correcte locatie. Geen twijfel en opvolgende discussie waar welk blok moet komen: hier is geen tijd voor. Alle werk op alle opleggingen moet gedaan zijn binnen de pot-live tijd van de epoxy.

 

Figuur 6.5.2.e Plaatsen oplegging met zijn pasteuse epoxy op de oplegpoer in een ruimte van “maar” 30 cm.

 

Figuur 6.5.2.f Geplaatste oplegging. Dek even reinigen na afvijzelen. Vijzels staan gereed om af te vijzelen Vijzels in de zelfde opleglijn als de opleggingen.