Brug E40 Kloosterstraat

Kategorie	Projekty infrastruktury
Rok	2024
Země	Benelux
Organizace	Ergon
Autor	Ilse van obberghen
Místo stavby	Drongen België
Tags	PrefabConcreteTekla Structures

Boven de autosnelweg E40 in België dienen een groot aantal betonnen balkbruggen voor wegverkeer te worden vervangen. Daarbij dient rekening te worden gehouden met een grotere vrije hoogte voor het onderliggende verkeer en een hogere verkeerslast dan destijds in de jaren ‘70. De bruggen worden dus én zwaarder belast én de structurele hoogte moet lager. Er werd gekozen voor balkbruggen uit één overspanning, dus zonder het gebruik van middenpijlers, wat de bouwtijd verkort, het aantal transporten verkleint en het materiaalverbruik beperkt. Deze randvoorwaarden resulteren in een zeer complexe gebogen elementvorm, een combinatie van voor- en naspanning en een uitdagend wapeningsconcept.

Voor dit specifieke kunstwerk in Drongen werden zeven brugliggers met een lengte van 46 m, een gewicht van 115 ton en een hoogte van nauwelijks 1,15 m gebruikt. Gezien de lange overspanning en de beperkte structurele hoogte is dit brugbalkontwerp op zijn minst zeer vernuftig te noemen, het is werkelijk een knap staaltje ingenieurswerk! De complexiteit van deze brugelementen is op te delen in een aantal aspecten: de ingewikkelde geometrie, de opbouw van de wapening en het driedimensionale verloop van de naspankokers.

Om de vrije hoogte voor het snelwegverkeer onder de brug te maximaliseren werd gebruik gemaakt van een gebogen balkprofiel wat impliceert dat de voorspanstrengen, die traditioneel een recht verloop volgen, nu het bodemverloop dienden te volgen. Naast het traditioneel voorspannen werd ook gebruik gemaakt van naspanning. Om structurele redenen werd ervoor gekozen om het gebogen verloop van deze naspankabels in zowel hoogte als breedte zin van het element te laten verlopen. Waar de naspankabels in de kopvlakken van de balk uitmonden dient het kopvlak perfect haaks te staan op het naspankanaal. Dit leidt tot een kopvlak bestaande uit aaneengesloten schuine vlakken/facetten. Om een conflictvrij model op te bouwen werden de afzonderlijke modellen van de spankoppen geïmporteerd.

Het grote voordeel van het ter beschikking hebben van een 3D-model van zo een complex element als dit, is dat het door productiearbeiders kan geraadpleegd worden om een beter inzicht te krijgen in de opbouw. In het kader van BIM kan het model van de brugbalk geïmporteerd worden in het globale model van het brugdek. Men bekomt zo een compleet model wat de coördinatie van de aansluitingen tussen de verschillende brugonderdelen onderling vergemakkelijkt wat tot een clash-loze oplossing leidt.

Above the E40 motorway in Belgium, a large number of concrete beam bridges for road traffic need to be replaced. The replacement must take into account a higher clearance height for the underlying traffic and a higher traffic load than in the 1970s. The bridges are therefore both more heavily loaded and the structural height must be lowered. One-span girder bridges were chosen, i.e. without the use of middle piers, which shortens the construction time, reduces the number of transports and cuts material consumption. These preconditions result in a very complex curved element shape, a combination of pre- and post-tensioning and a challenging reinforcement concept.

For this particular structure in Drongen, seven bridge girders with a length of 46 m, a weight of 115 tonnes and a height of barely 1.15 m were used. Given the long span and limited structural height, this bridge girder design can be called very ingenious to say the least, it is truly a feat of engineering! The complexity of these bridge elements can be broken down into a number of aspects: the intricate geometry, the structure of the reinforcement and the three-dimensional course of the post-tensioning sleeves.

To maximise the clear height for motorway traffic under the bridge, a curved beam profile was used which implies that the prestressing strands, which traditionally follow a straight course, now had to follow the ground course. In addition to traditional prestressing, post-tensioning was also used. For structural reasons, it was decided that the curved course of these post-tensioning strands should follow both the height and width of the element. Where the post-tensioning cables terminate in the head surfaces of the beam, the head surface should be perfectly perpendicular to the post-tensioning channel. This leads to a head plane consisting of contiguous inclined planes/facets. To build a conflict-free model, the individual models of the tensioning heads were imported.

The great advantage of having a 3D model of such a complex element like this available is that it can be consulted by production workers to gain a better understanding of the structure. In the context of BIM, the model of the bridge beam can be imported into the global model of the bridge deck. One thus obtains a complete model which facilitates the coordination of connections between the various bridge components which leads to a clash-free solution.