Instandhoudingsonderzoek van een brug waarvan weinig bekend is

Brug AK14 is gelegen aan de Geesterweg over de ‘Slikker Die’ in Akersloot en is in beheer van de organisatie BUCH (gemeente Bergen, Uitgeest, Castricum en Heiloo). Het object heeft een in situ gestort rijdek met geïntegreerde dwarsdrager met vier steunpunten (betonnen palen), en is aan de oostelijke zijde 3,25 meter verbreed (ook in situ). In opdracht van de organisatie BUCH  heeft Iv-Infra stapsgewijs (en daarmee kostenefficiënt) onderzoek uitgevoerd aan deze brug.

De onderhoudstoestand van alle onderdelen boven maaiveld/waterlijn is in kaart gebracht en door beperkt destructief onderzoek is bepaald of carbonatatie en/of (ingemengde) chlorides in het beton aanwezig zijn. Hierbij zijn aan de onderzijde van het dek en aan de dwarsdragers veel betonschades waargenomen. Op plekken waar de betondekking niet meer aanwezig is, is lichte tot matige aantasting van de wapening waargenomen. In de dwarsdragers zijn nabij de reparatieplekken boven de betonpalen diagonale scheuren aangetroffen. De algehele onderhoudstoestand is matig, de aangetroffen reparaties zijn onvoldoende uitgevoerd en scheurvorming in de dwarsdragers reduceren de constructieve draagkracht. 

Het carbonatatiefront blijkt over het algemeen niet voorbij de eerste wapeningslaag te komen. Het chloridegehalte in het oude dekdeel is daarentegen op meer dan 50% van de proeflocaties hoger dan de grenswaarde (0,4% m/m cement). Ingemengde chlorides zijn uitgesloten. Tijdens de inspectie is ook de geometrie in kaart gebracht. 

Op basis van het bovenstaande wordt instandhouding van de brug als een reële optie gezien. De constructieve veiligheid voor de komende 30 jaar zal door een herberekening moeten worden bepaald. 

Ten behoeve van de verificatieberekening van het brugdek zijn minimaal gegevens benodigd over de constructieve dikte van het brugdek, de betonsterkteklasse, de toegepaste betonstaalkwaliteit en de wapeningsconfiguratie. Deze gegevens heeft Iv-Infra in twee dagen tijd vastgesteld, met slechts een ponton en steiger, waardoor geen verkeersmaatregelen benodigd waren. 

De betonsterkte is bepaald door middel van het nemen van betonkernen Ø100 mm, waarvan de locaties in samenspraak met de constructeur zijn bepaald. Daarbij is één van de boorlocaties gebruikt om lokaal de werkelijke constructiehoogte te achterhalen. Verspreid over de onderzijde van het dek zijn drie wapeningsstaven uitgenomen om de toegepaste wapeningskwaliteit vast te stellen. Alle proeflocaties zijn hersteld en de betonkernen en wapeningsstaven zijn in een laboratorium beproefd. 

Met een betonradar is de wapening vanaf de onderzijde van het dek en de dwarsbalken in kaart gebracht. Hierbij is gekeken welke wapening er onder en bovenin het dek ligt en of de wapening opbuigt nabij de steunpunten, of dat er in het veld extra wapening is bijgelegd. Vervolgens is de exacte toegepaste diameter vastgesteld middels destructief onderzoek.

De resultaten van het niet-destructief inwinnen van de wapeningsconfiguratie met een betonradar is sterk afhankelijk van de omstandigheden. In het geval van brug AK14 is het gelukt om de wapening vrij nauwkeurig in kaart te brengen, met uitzondering van enkele moeilijk bereikbare locaties, zoals eventueel extra steunpuntswapening.

De informatie van stap 2 is input voor de verificatieberekening. Het brugdek is gemodelleerd in het EEM-programma SCIA Engineer. In de berekening zijn enkele (conservatieve) aannames gedaan ten aanzien van de constructieve dekdikte van het gehele dek en een deel van de bovenwapening.

Conclusie van deze herberekening was dat de capaciteit van het dek onvoldoende is om te voldoen aan de gestelde sterkte-eisen conform vigerende normen. Aangezien de capaciteit op enkele specifieke locaties werd overschreden is een beknopte literatuurstudie uitgevoerd naar vergelijkbare bruggen. Dit deed vermoeden dat er meer bovenwapening ter plaatse van de steunpunten aanwezig is dan nu conservatief is aangenomen. Om deze reden is aanbevolen om deze bovenwapening alsnog in kaart te brengen. Als er inderdaad extra wapening aanwezig blijkt te zijn, dan zal het brugdek voldoen aan de gestelde eisen.

Bij de beoordeling van de constructieve dekdikte was vastgesteld dat aan de bovenzijde van het dek een uitvullaag is toegepast. Aangezien de dikte van deze uitvullaag en het asfalt niet exact bekend was en een destructieve verificatie van de wapeningsdiameter benodigd was, is besloten om nabij het steunpunt een vak van circa 0,5 bij 0,5 meter vrij te maken van beton. Dit is gedaan door middel van waterstralen. Deze methode is beheerst en tast de wapening niet aan. Na het vrijmaken van de wapening werd het vermoeden bevestigd: de extra bovenwapening is aanwezig. Deze informatie is vervolgens verwerkt in de verificatieberekening. 

Uit de aangepaste verificatieberekening blijkt dat de constructie voldoende capaciteit heeft en daarmee voldoet aan de gestelde sterkte-eisen conform vigerende normen. In de berekening is uitgegaan van de oorspronkelijke situatie, wat betekent dat de schadebeelden op korte termijn duurzaam moeten worden hersteld. Voor de tussentijd is een beperkte aslastbeperking van 45 ton totaallast geadviseerd om verdere toename van schades te voorkomen.

Om de brug in originele staat terug te brengen zijn herstelwerkzaamheden benodigd. In het herstelplan zijn twee CUR-aanbevelingen als leidraad gehanteerd. Voor het herstellen van de betonschades de CUR-aanbeveling 118:2015 en voor het injecteren van de scheuren de CUR-aanbeveling 119:2016. Belangrijk is dat gezien het grote percentage aangetast oppervlak aan de onderzijde van het dek is besloten om de onderzijde van het betondek in zijn geheel te vernieuwen. Ten behoeve van de bepaling van de saneringsdiepte moeten twee zaken worden meegenomen: de mate van corrosie van de staaf en de dikte van de betondekking. Het vrijgekomen betonstaal moet worden gereinigd conform NEN-ERN ISO 8501-1. Met het oog op het verkeer is een methode gevonden om de werkzaamheden gefaseerd uit te voeren, waardoor de brug in gebruik kan blijven.

Intussen zijn de werkzaamheden aan brug AK14 met succes afgerond en is de brug weer in goede onderhoudstaat hersteld.  

Dankzij de getrapte aanpak is de constructieve veiligheid doelgericht en kostenefficiënt aangetoond en het benodigde onderhoud in kaart gebracht. Door een weloverwogen stappenplan kunnen bruggen met een matige onderhoudsstaat toch constructief voldoen.