Lightweight Structures B.V.
Rotterdamseweg 380
2629 HG DELFT
Tel 015 - 278 2099
Fax 015 - 278 7299
aldert.verheus@lightweight-structures.com
Kamer van Koophandel nr 27280593
Rotterdamseweg 380
2629 HG DELFT
Tel 015 - 278 2099
Fax 015 - 278 7299
aldert.verheus@lightweight-structures.com
Kamer van Koophandel nr 27280593
| Reparatie van stalen brugdekken |
|
Takke LSBV Brugdekken VOF Het samenwerkingsverband Takke LSBV Brugdekken VOF wordt gevormd door de twee bedrijven Takke Breukelen B.V. en Lightweight Structures B.V. Takke Breukelen B.V heeft een jarenlange ervaring met reparaties aan stalen bruggen en is één van de weinige bedrijven die door Rijkswaterstaat gekwalificeerd is om stalen inzetstukken in brugdekken aan te brengen. Takke is dan ook betrokken geweest bij vrijwel alle grote stalen brugrenovatieprojecten in Nederland, zoals op de Hagesteinsebrug, de Moerdijkbrug, de Galecopperbrug en de Van Brienenoordbrug. Lightweight Structures B.V. ontwikkelt en produceert lichte composiet constructies. Met deze achtergrond is de verlijmingstechniek door middel van vacuüminjectie ontwikkeld. Neem met Dit e-mailadres is beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of Dit e-mailadres is beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. contact op als u een innovatieve en effectieve brugreparatie wilt hebben! Innovatie: composiet sandwich op stalen brugdek Takke LSBV Brugdekken VOF was in 2009 finalist in een prijsvraag van Rijkswaterstaat. Rijkswaterstaat heeft in totaal 274 vaste en beweegbare bruggen uit de jaren zestig en zeventig in beheer. Ondertussen is de verkeersintensiteit op de wegen sterk gegroeid waardoor de stalen bruggen te maken krijgen met vermoeiingsproblemen, een typische eigenschap van staal. Om de levensduur en veiligheid van de bruggen voor de toekomst te garanderen moet Rijkswaterstaat een groot aantal bruggen versterken. Met een prijsvraag vanuit het innovatieprogramma Wegen naar de Toekomst stimuleerde Rijkswaterstaat marktpartijen om te komen met nieuwe innovatieve ideeën voor de aanpak van de stalen bruggen. Uitgangspunt was dat het idee zorgt voor minder verkeershinder tijdens de werkzaamheden. Onze ingezonden oplossing voor het repareren van brugdekken met minder verkeershinder bestaat uit het verlijmen van een composiet sandwich laag op een stalen dek. Zie het filmpje dat voor de indiening is gemaakt (door Pim4):Opdracht: met vacuuminjectie lijmen van staalplaat op stalen brugdek Locatie: Noordelijke Scharsterrijnbrug (rijrichting Lemmer-Joure) Opdrachtgever: Rijkswaterstaat Uitvoering: Takke LSBV Brugdekken VOF Data: start 13 maart 2009, oplevering 21 maart 2009 De toegenomen verkeersbelasting, zowel in aantal voertuigen als in laadvermogen, eist haar tol van de Nederlandse infrastructuur. Bij een aantal stalen bruggen leidt deze belasting tot vermoeiingsscheuren in het stalen rijdek. Kritieke bruggen in het rijkswegennet worden daarom regelmatig met geavanceerde apparatuur gecontroleerd op de aanwezigheid van scheuren. Gedetecteerde schade wordt zo spoedig mogelijk gerepareerd door het uitslijpen en weer dichtlassen van scheuren, of het vervangen van hele plaatdelen. Hiermee wordt de brug weer teruggebracht naar zijn oude, schadevrije staat. Maar om in de toekomst nieuwe schade te voorkomen moet de brug versterkt worden. Voor een aantal bruggen heeft Rijkswaterstaat de laatste jaren een overlaging van het brugdek met Hoge Sterkte Beton (HSB) toegepast. De laag HSB zorgt er voor dat de belastingen in het staal van het brugdek verlaagd worden, waardoor de levensduur van de brug met tientallen jaren verlengd wordt. Deze methode is echter niet voor alle bruggen toe te passen vanwege de toename van het gewicht van de brug en de toename van de hoogte van het brugdek. Voor beweegbare stalen bruggen is daarom een nieuwe versterkingstechniek ontwikkeld. Op het bestaande stalen brugdek wordt een stalen versterkingsplaat verlijmd. De verlijmingstechniek maakt gebruik van vacuüm om de dun-vloeibare lijm gecontroleerd tussen beide stalen oppervlakken te laten vloeien. Deze techniek is in maart 2009 voor het eerst toegepast bij de Scharsterrijnbrug in de A6 tussen Lemmer en Joure.  Aanbrengen van lijm met een lijmkam .....  .... leidt volgens C-scan tot luchtinsluitingen De techniek van het verlijmen van stalen versterkingsplaten op stalen bruggen is al 10 jaar geleden op laboratoriumschaal toegepast door het Hechtingsinstituut van de Technische Universiteit Delft. Deze oplossing bleek inderdaad een aanzienlijke spanningsreductie in de stalen draagconstructie van de brug op te leveren. Het aanbrengen van de lijm bleek echter steeds tot problemen te leiden wanneer de oplossing werd opgeschaald naar grotere oppervlakken. De beschikbare lijmen werden te snel hard, waardoor deze moeilijk op grote oppervlakken konden worden aangebracht. Maar het grootste probleem was dat het vrijwel onmogelijk bleek om op conventionele wijze grote oppervlakken te verlijmen zonder lucht in te sluiten in de lijmlaag. Dit had tot gevolg dat het gedrag op vermoeiing onvoldoende was. In de composietindustrie wordt al enige decennia vacuüminjectie toegepast om droge glas- of koolstofvezels met een vloeibare polyester- of epoxyhars te impregneren. Bij een juiste beheersing van het proces is het mogelijk om een perfecte impregnatie van de vezels te realiseren zonder dat er lucht wordt ingesloten. In 2002 zijn door Lightweight Structures B.V. in Delft de eerste proeven gedaan om te onderzoeken of het mogelijk is om met een vergelijkbaar injectieproces ook staalplaten te verlijmen. Er is in diverse deelprojecten onderzoek gedaan naar de juiste lijmkeuze, de voorbehandeling van het staal, de juiste procesuitvoering en de mechanische eigenschappen van de vacuümgeïnjecteerde verbindingen. De resultaten waar steeds veelbelovend.  Verlijmingstest op een stuk brugdek  Vermoeiingstest aan stuk verlijmd brugdek Na deze oriënterende proeven, is een experiment op ware grootte gedaan op een oud stuk brugdek van de Van Brienenoordbrug. In samenwerking met het staalbedrijf Takke Breukelen B.V. heeft Lightweight Structures B.V. alle noodzakelijke werkzaamheden voor de verlijming uitgevoerd. De afmetingen van de versterkingsplaat die bij deze proef is verlijmd, waren 10 meter bij 3,5 meter. Deze versterkingsplaat is in zijn geheel in één procesgang verlijmd zonder noemenswaardige problemen. Uit dit grote proefstuk is een kleiner proefstuk gezaagd voor mechanische beproeving die ook glansrijk werd doorstaan.  De Scharsterrijnbrug Na dit succesvolle voortraject heeft Rijkswaterstaat besloten om een pilotproject uit te voeren met deze techniek voor de reparatie van de Scharsterrijnbrug in de A6 nabij Joure. Het doel was hierbij om alleen de zwaarst belaste rechterrijbaan te voorzien van een versterkingsplaat. Hiervoor heeft Rijkswaterstaat de opdracht gegund aan de combinatie Takke LSBV Brugdekken VOF om alle noodzakelijke werkzaamheden voor de reparatie te plannen en uit te voeren.  Nulmeting van spanningen met de meetvrachtwagen  TUD experts voeren de metingen uit Voordat met de daadwerkelijke werkzaamheden begonnen is, is door de Technische Universiteit Delft een zogenaamde nulmeting uitgevoerd. Met een groot aantal rekstrookjes aan de onderzijde van de brug zijn op kritische locaties de spanningen gemeten die optreden in het staal als een gecalibreerde meetvrachtwagen op de brug geplaatst wordt. Deze meting zal herhaald worden na de werkzaamheden om de effectiviteit van de verlijmde versterkingsplaat te kunnen bepalen. Hierna is het brugdek door stofvrijstralen ontdaan van de slijtlaag. Het kale, stalen brugdek is onderzocht op de aanwezigheid van scheuren door middel van een zogenaamd TOFD onderzoek. Er bleken inderdaad diverse scheuren aanwezig te zijn. Sommige scheuren waren in het verleden al eens gerepareerd door hen uit te gutsen en dicht te lassen. Daarom was het noodzakelijk om deze scheuren met nieuwe inzetstukken te repareren. Hiertoe werden in totaal 3 plaatvelden van 45 cm breed met een lengte variërend van 1 meter tot 1,5 meter in het brugdek vervangen. Om de integriteit van de brug te waarborgen gedurende de uitvoering van deze werkzaamheden zijn verstevigingskrammen over de te repareren gebieden geplaatst. De lassen die zijn aangebracht hebben een ultrasone nabehandeling gekregen om de interne spanningen te verminderen.  Voorbereidende reparaties aan het staalwerk van de brug Na het uitvoeren van alle noodzakelijke reparaties aan het staalwerk is het brugdek opnieuw gestraald en vervolgens vetvrij gemaakt en voorzien van een primer. Om het brugdek gedurende deze en de hierop volgende werkzaamheden af te schermen van weersinvloeden is een tent over de gehele brug geplaatst. De uitharding van de primer en de lijm maakte het ook noodzakelijk dat in deze tent de temperatuur verhoogd kon worden. Om warmteafvoer via de onderzijde van de brug te voorkomen, is hier isolerende bekisting aangebracht waarbinnen de temperatuur ook verhoogd kon worden. In een speciaal patroon zijn afstandhouders geplaatst om de lijmspleethoogte te garanderen. De versterkingsplaat van 8,2 bij 4,2 meter is op deze afstandhouders geplaatst.  Positioneren van de versterkingsplaat Vervolgens is een vacuümafdichting aangebracht. Aan één zijde zijn voorzieningen getroffen om de epoxyhars te kunnen toevoeren. Aan de overliggende zijde zijn de aansluitingen voor de vacuümpomp aangebracht.  Vacuuminjectie tussen de staalplaten Na uitharding van de lijm is de lijmverbinding met een ultrasone inspectie gecontroleerd op eventuele luchtinsluitingen. Vastgesteld is dat de lijmnaad volledig gevuld is, en dat er geen indicaties van luchtinsluitingen zijn. Hierna is een nieuwe slijtlaag op de brug aangebracht. Met deze slijtlaag is ook het aanwezige hoogteverschil tussen de linker en rechter rijbaan uitgevlakt. Vervolgens is weer een meting uitgevoerd met rekstrookjes. Hierbij is een spanningsreductie van 60% gemeten in de hoogstbelaste zones van de brug (zie publicatie). Deze spanningsreductie garandeert een levensduurverlenging van de brug met enige tientallen jaren.  Gerepareerde Scharsterrijnbrug! Gedurende 1 jaar zal maandelijks een meting aan de brug plaatsvinden om te controleren of de verlijmde verbinding standhoudt. Als na een jaar blijkt dat de verlijming naar verwachting presteert, zal ook de zuidelijke Scharsterrijnbrug op vergelijkbare wijze versterkt worden. Rijkswaterstaat heeft nog 6 andere beweegbare bruggen onder haar beheer waar binnen 5 jaar reparaties aan dienen te gebeuren, of die vervangen moeten worden. Als deze verlijmingstechniek een succes blijkt, dan zal een aantal van deze bruggen wellicht ook met deze nieuwe techniek versterkt worden. Publicatie S. Teixeira de Freitas, M. H. Kolstein, F. S. K. Bijlaard. W. S. Souren. Orthotropic Deck Renovation of the Movable Bridge Scharsterrijn. Nordic Steel Construction Conference September 2-4 2009, Malmö, Sweden |