Bijlage 2, constructieve beschouwing IJsselbrug

Nebest B.V.

Marconiweg 2 4131 PD Vianen Postbus 106 4130 EC Vianen

T 085 489 01 00 F 085 489 01 01 E info@nebest.nl I www.nebest.nl

Oude IJsselbrug Zutphen Constructieve beschouwing

Opdrachtgever

Gemeente Zutphen

Rapportnummer

38744-RAP-02

Status

Definitief

Versie

1.0

Rapportdatum

27 juli 2020

Autorisatie

Naam

Paraaf

Datum

Auteur

ing. B.H.M. van den Broek BSEng

[digitaal geaccordeerd]

27-07-2020

Vrijgave

ir. A. Otte

[digitaal geaccordeerd]

04-08-2020

IBAN NL47 RABO 0171 7681 67 | BIC RABONL2U | BTW NL008929439B01 | HR 23046375 Op al onze werkzaamheden is de ‘Rechtsverhouding opdrachtgever - architect, ingenieur en adviseur DNR 2011’ van toepassing. Deze voorwaarden liggen op ons kantoor ter inzage en zijn ook in te zien op onze website (www.nebest.nl).

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

INHOUDSOPGAVE 1

INLEIDING ...............................................................................................................................4

1.1

Achtergrond ..............................................................................................................................4

1.2

Aanpak .....................................................................................................................................4

1.3

Constructieve beschouwing .....................................................................................................4

1.4

Projectscope/afbakening ..........................................................................................................5

1.5

Versiebeheer ............................................................................................................................5

2

GEGEVENS VAN DE CONSTRUCTIE ...................................................................................6

2.1

Archiefonderzoek .....................................................................................................................8

2.2

Hoofddraagconstructie ...........................................................................................................11

2.3

Constructieve inspectie ..........................................................................................................15

3

BEOORDELING ARCHIEFSTUKKEN – RAPPORTAGES ..................................................16

3.1 3.1.1 3.1.2

Rapport – Bepaling restlevensduur Oude IJsselbrug te Zutphen, Rijkswaterstaat, 1990 .....16 Westelijke aanbruggen...........................................................................................................16 Boogbrug ................................................................................................................................17

3.2

Rapport – Bepaling restlevensduur staalconstructie aanbruggen Oude IJsselbrug, Witteveen+Bos, 2004 .............................................................................................................18

3.3

Rapport – Nader onderzoek schade Oude IJsselbrug te Zutphen, Witteveen+Bos, 2005 ....20

3.4

Rapport – Controleberekening einddwarsdragers (Renovatie Oude IJsselbrug), Witteveen+Bos, 2005 .............................................................................................................21

3.5

Rapport – Visuele inspectie Westelijke aanbrug van de IJsselbrug te Zutphen, Witteveen+Bos, 2007 .............................................................................................................22

3.6

Rapport – Inspectie IJsselbrug Zutphen, Reef Bouw, 2011 ..................................................23

3.7

Rapport – Oude IJsselbrug – Schaderegistratie gemeente Zutphen, Nebest, 2013 .............23

3.8 3.8.1 3.8.2

Rapport – Hoofdoverspanning en oostelijke aanbrug Oude IJsselbrug, Nebest, 2013 .........24 Boogbrug ................................................................................................................................24 Oostelijke aanbrug .................................................................................................................24

3.9

Rapport – Westelijke aanbrug Oude IJsselbrug, Nebest, 2013 .............................................25

3.10

Rapport – Oude IJsselbrug Zutphen: Belastingproef, OSMOS Benelux, 2014 .....................26

3.11

Rapport – Constructieve raakvlakken met bestaande boogbrug BIJZ/HIJZ, Bouwcombinatie Damsteegt – CT deBoer DIJZ, 2017 ......................................................................................27

4

BEOORDELING CONSTRUCTIEVE RISICO’S....................................................................28

4.1

Westelijke aanbruggen...........................................................................................................29

4.2

Boogbrug ................................................................................................................................30

4.3

Oostelijke aanbrug .................................................................................................................31

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

5

WESTELIJKE AANBRUGGEN – VERMOEIINGSBEREKENING .......................................32

5.1 5.1.1 5.1.2

Inspectie hoofddraagconstructie westelijke aanbruggen .......................................................32 Vakwerk .................................................................................................................................32 Onderzijde dek .......................................................................................................................34

5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3

Uitgangspunten vermoeiingsberekening................................................................................34 Algemeen ...............................................................................................................................34 Normen, richtlijnen en voorschriften ......................................................................................34 Overige aspecten ...................................................................................................................35

5.3 5.3.1 5.3.2

Bepaling restlevensduur westelijke aanbrug..........................................................................36 Aantal voertuigen ...................................................................................................................36 Te toetsen onderdelen ...........................................................................................................37

6

CONCLUSIE ..........................................................................................................................40

Bijlage 1 Constructieve documenten Bijlage 2 Staaldiktemetingen Bijlage 3 Vermoeiingsanalyse

Titel

:

Rapportnummer :

1

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

4

INLEIDING

Binnen het project ‘Oude IJsselbrug 20-Jarenplan’, met contractnummer WERK 03-2019, is één van de werkzaamheden het uitvoeren van een constructieve beoordeling van de Oude IJsselbrug, met name de oude westelijke aanbruggen. Deze rapportage bevat deze beoordeling. 1.1

Achtergrond

De gemeente Zutphen heeft recent groot onderhoud verricht aan de Oude IJsselbrug. Hierbij zijn diverse grote aanpassingen uitgevoerd, waarvan de verbreding van het fietspad aan de zuidzijde de meest ingrijpende is. Het is voor de gemeente Zutphen van groot belang om te weten in welke staat de Oude IJsselbrug op dit moment verkeert. Dit geeft inzicht in de maatregelen die de komende 20 jaar benodigd zijn om de Oude IJsselbrug in stand te houden. 1.2

Aanpak

Om te komen tot een 20-jarenonderhoudsplan is voorafgaand aan de constructieve beschouwing een technische inspectie uitgevoerd van de gehele brug. Op basis van de ingewonnen gegevens en uitgevoerde constructieve beschouwing zijn alle maatregelen die de komende 20 jaar benodigd zijn voor het veilig in stand houden van de Oude IJsselbrug in beeld gebracht. 1.3

Constructieve beschouwing

De Oude IJsselbrug bestaat uit meerdere overspanningen van verschillende brugtypen. Sinds de bouw van de brug hebben diverse verbouwingen plaatsgevonden, waarvan de verbreding van het fietspad (zuidzijde) aan de hefbrug, boogbrug en oostelijke aanbrug de meest recente is. In de loop der jaren zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd aan de brug. Hierbij moet worden gedacht aan nader onderzoek van diverse schades, visuele inspecties, verificatieberekeningen, restlevensduurbepalingen, verkeerstellingen en een belastingproef (westelijke aanbruggen). In deze rapportage is de constructieve beschouwing opgenomen van de Oude IJsselbrug. Er is een uitgebreide bureaustudie verricht, waarbij alle door de gemeente Zutphen beschikbaar gestelde stukken zijn bestudeerd in relatie tot de constructieve veiligheid van de brug. Op basis van deze bureaustudie zijn per overspanning (brugtype) de constructieve risico’s inzichtelijk gemaakt en beoordeeld. De resultaten van de bureaustudie laten zien dat de grootste constructieve risico’s zich voordoen bij de westelijke aanbruggen. Met name de resultaten van de in het verleden uitgevoerde vermoeiingsberekeningen duiden op een verhoogd risico op vermoeiingsschade aan diverse constructieonderdelen van de aanbruggen. In de archiefberekeningen zijn deze constructieonderdelen als kritisch aangeduid.

Om meer inzicht te krijgen in de vermoeiingslevensduur van de kritische constructieonderdelen, en dus de restlevensduur van de westelijke aanbruggen, is besloten de vermoeiingsberekening uit 2013 (opgesteld door Nebest [9]) te actualiseren.

Titel

:

Rapportnummer :

1.4

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

5

Projectscope/afbakening

De Oude IJsselbrug bestaat uit diverse overspanningen en is opgedeeld in vier hoofdonderdelen (deel gemeente), zie figuur 1.1.

Figuur 1.1: Overzicht overspanningen Oude IJsselbrug • • • •

Blauw gemarkeerd: Rood gemarkeerd: Groen gemarkeerd: Geel gemarkeerd:

Westelijke aanbruggen. Hefbrug. Boogbrug. Oostelijke aanbrug.

Een constructieve beschouwing van de hefbrug, landhoofden, tussensteunpunten, funderingen, remmingwerken en aanlanding vallen buiten de scope van de opdracht. 1.5

Versiebeheer

Dit document wordt bijgewerkt als uitgangspunten gedurende het proces worden gewijzigd. Tabel 1.1: Versiebeheer Versie Datum 0.1 22-07-2020 1.0 27-07-2020

Omschrijving van de wijzigingen en opmerkingen Checkprint Definitief

Titel

:

Rapportnummer :

2

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

6

GEGEVENS VAN DE CONSTRUCTIE

De Oude IJsselbrug bestaat uit in totaal tien overspanningen met een totale lengte van circa 338 meter. De overspanningen zijn uitgevoerd als vakwerkbruggen, hefbrug, boogbrug en plaatliggerbrug. De overspanningen kennen verschillende stichtingsjaren. Tijdens de Tweede Wereldoorlog zijn de hefbrug en hoofdoverspanning (nu uitgevoerd als boogbrug, toen als vakwerkbrug) opgeblazen door de geallieerden om de Duitse opmars te verhinderen.

Figuur 2.1: Locatie Oude IJsselbrug te Zutphen, ontleend aan GoogleMaps

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

Figuur 2.2: Overzicht Oude IJsselbrug

7

Figuur 2.3: Overzicht hefbrug en boogbrug

Figuur 2.4: Opgeblazen hefbrug en hoofdoverspanning 1940, bron: www.kijkopzutphen.nl

Titel

:

Rapportnummer :

2.1

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

8

Archiefonderzoek

De volgende archiefdocumenten zijn door de gemeente Zutphen verstrekt en bestudeerd. De archiefdocumenten bestaan uit diverse rapportages, memo’s en tekeningen. Gezien de omvang van het aantal documenten zijn de documenten onderverdeeld in rapportages en tekeningen. De in tabel 2.1 genoemde rapportages zijn opgenomen in bijlage 1. In dit document wordt door middel van [Nr.] verwezen naar de documenten (bronnen) zoals genoemd in de onderstaande tabel en overzichten. Tabel 2.1: Constructieve rapportages Nr. Doc.nr. Omschrijving 1 / Bepaling restlevensduur Oude IJsselbrug te Zutphen 2 ZU106-10 Bepaling restlevensduur staalconkoea2/003 structie aanbruggen Oude IJsselbrug 3 ZU106-12/dijk/001 Nader onderzoek schade Oude IJsselbrug te Zutphen 4 ZU106-13/duif/003 Controleberekening einddwarsdragers (Renovatie Oude IJsselbrug) 5 ZU106Visuele inspectie Westelijke aanbrug 16/beet2/005 van de IJsselbrug te Zutphen 6 / Inspectie IJsselbrug Zutphen 7 22776 Oude IJsselbrug – Schaderegistratie gemeente Zutphen 8 23383-1 Hoofdoverspanning en oostelijke aanbrug Oude IJsselbrug 9 23383 Westelijke aanbrug Oude IJsselbrug 10 / Oude IJsselbrug Zutphen: Belastingproef 11 AD16-0744-BERBrugverbreding en Groot Onderhoud 002 Oude IJsselbrug te Zutphen – Constructieve raakvlakken met bestaande boogbrug BIJZ/HIJZ

Door Rijkswaterstaat

Datum 1990

Witteveen+Bos

2004

Witteveen+Bos

2005

Witteveen+Bos

2005

Witteveen+Bos

2007

Reef Bouw B.V. Nebest

2011 2013

Nebest

2013

Nebest OSMOS Benelux

2013 2014

Bouwcombinatie Damsteegt – CT deBoer DIJZ

2017

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

Westelijke aanbruggen – tekeningen

9

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

Boogbrug – tekeningen

Oostelijke aanbrug – tekeningen

10

Titel

:

Rapportnummer :

2.2

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

11

Hoofddraagconstructie

Westelijke aanbruggen De westelijke aanbruggen zijn uitgevoerd als stalen vakwerkbruggen met een laaggelegen rijvloer en ze overspannen de uiterwaarden. De vakwerkbruggen hebben verschillende overspanningslengtes. In tabel 2.2 zijn de objectgegevens opgenomen.

Figuur 2.5: Zijaanzicht zuidzijde westelijke aanbruggen (deel A betreft deel van spoorbrug)

Figuur 2.6: Dwarsdoorsnede hoofdrijbaan westelijke aanbruggen In diverse documenten wordt verwezen naar velden van de vakwerkbruggen. In figuur 2.7 is de nummering van de velden opgenomen. De velden zijn oplopend genummerd van oost naar west. De bruggen worden aangeduid met de codering van de steunpunten bijvoorbeeld brug FG, zie figuur 2.5.

Figuur 2.7: Nummering velden vakwerkbruggen van oost naar west

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

Tabel 2.2: Objectgegevens westelijke aanbruggen Objectgegevens Beschrijving Brugtype Vakwerkbrug met laaggelegen rijvloer Rijvloer Hoofdrijbaan – beton Fietspad – lightdek Overspanningslengte in [m] 32,23-4x 32,76-32,55-22,51 Bouwjaar 1890 Verbouwingen Circa 1943 – aanbrengen versterkingen hoofdliggers en vervangen houten rijdek Na 1945 – herstellen oorlogsschade 2004 – verbreding fietspad met lightdekconstructie

12

Bron [9] [9], [12] en [29] t/m [47] [9] [9] [11] en [12] [14] t/m [26] [29] t/m [47]

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

13

Boogbrug De boogbrug is uitgevoerd als een stalen verstijfde staafboogbrug en overspant de IJssel. In tabel 2.3 zijn de objectgegevens opgenomen.

Figuur 2.8: Zijaanzicht noordzijde boogbrug

Figuur 2.9: Dwarsdoorsnede rijvloer hoofdrijbaan boogbrug Tabel 2.3:Objectgegevens boogbrug Objectgegevens Beschrijving Brugtype Verstijfde staafboogbrug Rijvloer Hoofdrijbaan – beton Fietspad – vezelversterkte kunststof Overspanningslengte in [m] 89,32 Bouwjaar 1947 Verbouwingen 2017 – verbreding fiets-/ voetpad

Bron [8] [48] en [64] [8] [8] [62] t/m [69]

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

14

Oostelijke aanbrug De oostelijke aanbrug is uitgevoerd als plaatliggerbrug en overspant de ontsluitingsweg van de IJsselkade. In tabel 2.4 zijn de objectgegevens opgenomen.

Figuur 2.10: Zijaanzicht noordzijde oostelijke aanbrug

Figuur 2.11: Dwarsdoorsnede hoofdrijbaan oostelijke aanbrug Tabel 2.4: Objectgegevens oostelijke aanbrug Objectgegevens Beschrijving Brugtype Plaatliggerbrug Rijvloer Hoofdrijbaan – beton Fietspad – vezelversterkte kunststof Overspanningslengte in [m] 12,0 Bouwjaar 1947 Verbouwingen 2017 – verbreding fiets-/ voetpad

Bron [8] [70] en [77] [8] [8] [77] t/m [85]

Titel

:

Rapportnummer :

2.3

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

15

Constructieve inspectie

In opdracht van de gemeente Zutphen heeft Nebest B.V. een schade-inventarisatie uitgevoerd aan de Oude IJsselbrug in de gemeente Zutphen. Scope van de werkzaamheden: •

•

Het uitvoeren van een schaderegistratie met foto's. o De onderzijde van de westelijke aanbruggen is geheel onder handbereik met een hoogwerker geïnspecteerd. De onderzijde van de hoofdoverspanning is met een drone op beeld vastgelegd en aan de hand van een 3d-meshmodel beoordeeld. Het uitvoeren van staaldiktemetingen aan verschillende onderdelen om een correct beeld van de (lokale) constructieve afname als gevolg van materiaalaantasting te krijgen. De materiaalafname is met behulp van een schuifmaat vastgelegd.

In deze inspectie zijn de volgende onderdelen niet meegenomen: • • • • • •

Slagbomen en slagboomkasten. Hefgedeelte. Remming- en geleidewerk. Bedieningsgebouw. Installaties (ten behoeve van hefbrug en verlichting). Steunpunten (in beheer van ProRail).

Tijdens de inspectie is het bestaande conserveringssysteem visueel beoordeeld. Hierbij is geen enkele noodzaak vastgesteld om de dikte of hechting te bepalen. Het conserveringssysteem is in 2017 aangebracht, waarbij de brug is gestraald en met spuittechniek opnieuw is geconserveerd. De resultaten van de inspectie zijn opgenomen in het rapport met kenmerk 38744-RAP-01.

Titel

:

Rapportnummer :

3

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

16

BEOORDELING ARCHIEFSTUKKEN – RAPPORTAGES

De door de gemeente Zutphen verstrekte archiefstukken zijn bestudeerd en beoordeeld. In dit hoofdstuk is een korte samenvatting opgenomen van de resultaten, conclusies en aanbevelingen met betrekking tot constructieve veiligheid per rapport. Indien relevant, zullen er ook kanttekeningen worden geplaatst bij de inhoud van de rapporten. 3.1

Rapport – Bepaling restlevensduur Oude IJsselbrug te Zutphen, Rijkswaterstaat, 1990

Nr. 1

Doc.nr. /

Omschrijving Bepaling restlevensduur Oude IJsselbrug te Zutphen

Door Rijkswaterstaat

Datum 1990

Voorafgaand aan het plegen van groot onderhoud heeft de gemeente Zutphen besloten om in 1990 een onderzoek uit te laten voeren naar de technische capaciteit van de brug. In dit onderzoek is de statische sterkte van de brug onderzocht en is onderzoek gedaan naar de restlevensduur van de brugdelen. In de berekening worden de westelijke aanbruggen, de hefbrug en de boogbrug behandeld. Het onderzoek is uitgevoerd door Rijkswaterstaat in opdracht van de gemeente Zutphen. 3.1.1

Westelijke aanbruggen

In 1971 is materiaalonderzoek aan de westelijke aanbruggen uitgevoerd. Hierbij zijn de chemische samenstelling, de statische sterkte en de vermoeiingssterkte bepaald. Het welijzer is vervaardigd met behulp van het Bessemerproces, waardoor het koolstof- en zwavelgehalte relatief laag is en het fosfor- en het siliciumgehalte relatief hoog. Het materiaal heeft een inhomogeen karakter. Ondanks deze verschillen in samenstelling ligt de statische sterkte van het materiaal op het niveau van staal 37. Voor de statische berekening zijn de toelaatbare spanningen conform de VOSB 1963 gebruikt. Van de westelijke aanbruggen zijn de bruggen met een overspanning van 31,7 m maatgevend geacht boven de aanbrug van 22 m. Voor de verkeersbelasting is uitgegaan van VOSB ’63 klasse 60 met een stootcoëfficiënt van 1,3 [-]. De restlevensduur is bepaald door de vermoeiingsschade die in het verleden is opgetreden in mindering te brengen op de vermoeiingssterkte van het onderdeel. Met de restcapaciteit en een inschatting van jaarlijkse vermoeiingsschade is de restlevensduur berekend. Bepaling van de vermoeiingsschade is uitgevoerd aan de hand van de proeven die in 1971 zijn uitgevoerd aan de diagonalen van de aanbruggen. Voor de logaritmen van de spanningswisselingen tot breuk zijn vier lijnen getekend.

Hiervan is de maatgevende beschreven met: 45,1 𝑁𝑁 = � � 3,13 ∗ 107 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

In bovenstaande beschrijving van een S-N lijn is alle vermoeiingsschade van voor 1971 verwerkt. Uit de berekening blijkt dat de grootste spanningswisselingen optreden in de trekdiagonalen van de middelste velden. Het is niet bekend of het betonnen dek schuifvast is verbonden met de stalen liggers. In document [1] is ervan uitgegaan dat de dwarsdragers schuifvast verbonden zijn, de langsdragers niet. Het resultaat van de statische berekening, waarbij verkeersklasse 60 is gehanteerd, is dat de capaciteit van de dwarsdragers in de rijvloer met 11% wordt overschreden. In de berekening is opgenomen dat de rijvloer tenminste geschikt geacht wordt voor verkeersklasse 45. Het betonnen rijdek wordt niet maatgevend geacht. De restlevensduur voor de westelijke aanbruggen is vastgesteld op 30 jaar, vanaf 1990.

Titel

:

Rapportnummer :

3.1.2

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

17

Boogbrug

De hoofdligger van de boogbrug is uitgevoerd in staal 52, de boog en hangers in staal 37. Voor de verkeersbelasting is uitgegaan van VOSB ’63 klasse 60 met een stootcoëfficiënt van 1,21 [-]. Het is niet bekend of het betonnen dek schuifvast is verbonden met de stalen liggers. In document [1] is ervan uitgegaan dat de dwarsdragers schuifvast verbonden zijn, de langsdragers niet. Het resultaat van de statische berekening, waarbij verkeersklasse 60 is gehanteerd, is dat de rijvloer tenminste geschikt geacht wordt voor verkeersklasse 45. Het betonnen rijdek wordt niet maatgevend geacht. De restlevensduur van de boogbrug is vastgesteld op ruim 35 jaar vanaf 1990.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

18

3.2

Rapport – Bepaling restlevensduur staalconstructie aanbruggen Oude IJsselbrug, Witteveen+Bos, 2004

Nr. 2

Doc.nr. ZU106-10 koea2/003

Omschrijving Bepaling restlevensduur staalconstructie aanbruggen Oude IJsselbrug

Door Witteveen+Bos

Datum 2004

In 2004 heeft Witteveen+Bos aanvullend onderzoek uitgevoerd naar de restlevensduur van de westelijke aanbruggen. De resultaten uit rapport [1] zijn gebruikt voor het uitvoeren van een verfijnde schadeberekening. In figuur 3.1 is een fragment uit [2] opgenomen. Hierin zijn de resultaten per onderdeel van de brug weergegeven. In vergelijking met de berekening uit document [1] is in document [2] wel de materiaalafname als gevolg van corrosie meegenomen. Door de in 2004 bekende verdeling van vrachtverkeer heeft Witteveen+Bos een gunstigere verkeersbelasting aangehouden dan Rijkswaterstaat in 1990.

Figuur 3.1: Tabel 2, ontleend aan [2] Uit bovenstaande resultaten blijkt dat de restlevensduur vooral afhankelijk is van de diagonalen in veld 5 en 6 van de brug. Langsdragers rijvloer Voor de langsdragers is de gewenste restlevensduur van 21 jaar (tot 2025) niet bereikt wanneer de materiaalafname groter is dan 16%. Hierbij is uitgegaan van een laststelsel van 30 ton. De langsdragers worden slechts belast door een enkele wagen.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

19

Dwarsdragers rijvloer Voor de dwarsdragers mag de materiaalafname maximaal 21% zijn. Als dit wordt overschreden, dan wordt de gewenste levensduur van 21 jaar (2025) niet bereikt. Op basis van de berekeningsresultaten worden enkele aanbevelingen gedaan: •

• •

Het regelmatig inspecteren van (de meest kritieke onderdelen van) de brug, zodat eventuele tekenen van overbelasting tijdig kunnen worden gesignaleerd. Indien de tekenen van overbelasting tijdig worden opgemerkt, kunnen maatregelen worden getroffen zoals het versterken of vervangen van het betreffende onderdeel. Het op voorhand vervangen van de meest kritieke staven in de vakwerken. Het weren van het (zware) vrachtverkeer op de aanbruggen. Door het weren van het vrachtverkeer (voertuigen boven de 10 ton en aslasten boven de 5 ton), zal de vermoeiingsschade nog slechts in een zeer laag tempo voortschrijden. Aangezien enkele staven kritiek zijn, wordt wel aanbevolen regelmatig inspecties uit te voeren, maar de kans op (tekenen van) overbelasting zal door het weren van het vrachtverkeer gering zijn.

In de berekening wordt gesteld dat alle bovenstaande maatregelen de mogelijkheid bieden om de brug tot na 2025 in gebruik te houden.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

20

3.3

Rapport – Nader onderzoek schade Oude IJsselbrug te Zutphen, Witteveen+Bos, 2005

Nr. 3

Doc.nr. ZU106-12/dijk/001

Omschrijving Nader onderzoek schade Oude IJsselbrug te Zutphen

Door Witteveen+Bos

Datum 2005

In de oostelijke aanbrug is de door de gemeente Zutphen scheurvorming geconstateerd. Witteveen+Bos heeft onderzoek uitgevoerd naar de schade aan de oostelijke aanbrug. In aanvulling op dit onderzoek zijn ook de boogbrug en de westelijke aanbruggen visueel geïnspecteerd. Het onderzoek is uitgevoerd in januari 2005. Het doel van het onderzoek was om de gemeente inzicht te verschaffen in de oorzaak van de schade en tevens een uitspraak te doen over de constructieve veiligheid in relatie tot de toegestane verkeersbelasting. In de oostelijke aanbrug is in twee van de vier liggers ernstige scheurvorming geconstateerd. Ook de westelijke aanbruggen, de hefbrug en de boogbrug zijn visueel geïnspecteerd op scheuren in de staalconstructie. Op basis van de berekeningen in combinatie met de opgetreden schade is geconcludeerd dat de reststerkte van de aanbrug zeer beperkt is. Uit de berekening volgt dat vermoeiing de hoofdoorzaak is van het bezwijken van twee van de vier hoofdliggers. Waarschijnlijk heeft een combinatie van de vermoeiingsschade en een aanrijding en/of overbelasting van de brug geleid tot het bezwijken van de hoofdliggers. Dit verklaart mogelijk de vrij plotselinge scheurvorming. In de staalconstructie van de westelijke aanbruggen, de hefbrug en de boogbrug zijn geen scheuren geconstateerd. Wel zijn er diverse schades aanwezig.

Geadviseerd wordt om, gelet op de staat van de gehele brug (met name de westelijke aanbruggen en de boogbrug), in de toekomst zwaar verkeer op de brug tot een minimum te beperken zowel qua gewicht als frequentie. In het advies wordt gesproken over een lastbeperking van 30 ton. De gehele brug dient na iedere bijzondere gebeurtenis (bijvoorbeeld aanrijding) en minimaal tweemaal per jaar te worden gemonitord. Hierbij dient er rekening mee te worden gehouden dat in de komende jaren mogelijk grotere of kleinere reparaties uitgevoerd moeten worden.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

21

3.4

Rapport – Controleberekening einddwarsdragers (Renovatie Oude IJsselbrug), Witteveen+Bos, 2005

Nr. 4

Doc.nr. ZU106-13/duif/003

Omschrijving Controleberekening einddwarsdragers (Renovatie Oude IJsselbrug)

Door Witteveen+Bos

Datum 2005

Tijdens inspecties is door middel van staaldiktemetingen geconstateerd dat de verbindingen van de einddwarsdragers aan de hoofdliggers (nabij de opleggingen) plaatselijk ernstig zijn gecorrodeerd. De statische berekening en de vermoeiingsberekening van deze aansluiting laten zien dat het kritiek is in de draagkracht van de brug, uitgaande van verkeersklasse 300. Geadviseerd wordt om de dwarsdragers niet lokaal te versterken. Wel wordt geadviseerd om een regelmatige controle op scheuren in de staalconstructie en het betonnen rijdek uit te voeren. Op meerdere plaatsen is het beton aan de onderzijde van de dwarsdrager afgebrokkeld. Er is geadviseerd om op deze locaties het beton te herstellen.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

22

3.5

Rapport – Visuele inspectie Westelijke aanbrug van de IJsselbrug te Zutphen, Witteveen+Bos, 2007

Nr. 5

Doc.nr. ZU10616/beet2/005

Omschrijving Visuele inspectie Westelijke aanbrug van de IJsselbrug te Zutphen

Door Witteveen+Bos

Datum 2007

In opdracht van de gemeente Zutphen heeft Witteveen+Bos in 2007 een visuele inspectie uitgevoerd aan de westelijke aanbruggen. Het doel van de inspectie was het vaststellen van de aanwezige schades en vaststellen of er schade is ontstaan aan de staalconstructie door vermoeiing. Hieronder zijn de belangrijkste conclusies naar aanleiding van de inspectieresultaten opgenomen met betrekking tot de constructieve veiligheid: • • • • • • •

In de diagonalen en delen van de rijvloer is materiaalafname geconstateerd als gevolg van corrosie. Het corrosieproces is gestopt omdat in 2003 de gehele brug is geconserveerd. Aangetaste onderdelen zijn tijdens de renovatie in 2003 niet gerepareerd. Voegovergangen zijn niet voorzien van een voegband. Hierdoor zijn er open en dus lekkende voegen aanwezig. Als gevolg van de lekkende voegovergangen ontstaat er corrosieschade aan de onderflenzen van de einddwarsdragers. Schades aan de onderzijde van het betonnen rijdek zijn beperkt. Windverbanden bij brug 3 en brug 8 hangen door. Bij een hoge windbelasting kunnen de windverbanden gaan klapperen en op den duur gaan scheuren. Ter plaatse van enkele voegovergangen zijn ernstig gecorrodeerde bevestigingsmiddelen geconstateerd.

Hieronder zijn de belangrijkste adviezen opgenomen uit het inspectierapport met betrekking tot de constructieve veiligheid: • • • • • • • •

Ontbrekende bouten aanbrengen in stalen hoofddraagconstructie boven de rijvloer. Bepalen restlevensduur van de diagonalen in de vakwerkliggers van de bruggen. Ontbrekende bouten aanbrengen en aanwezige bouten aanhalen met het juiste aanhaalmoment in de stalen hoofddraagconstructie van de rijvloer. Aanwezige oorlogsschade niet herstellen. Aanpassen windverbanden brug 3 en brug 8. Vaststellen staat bevestigingsmiddelen voegovergangen en indien nodig vervangen. Aanpassen voegovergangen zodat er geen open voegovergangen meer zijn. Uitvoeren van een gericht technische inspectie op rijdek brug 4 naar de oorzaak van natte plekken.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

3.6

Rapport – Inspectie IJsselbrug Zutphen, Reef Bouw, 2011

Nr. 6

Doc.nr. /

Omschrijving Inspectie IJsselbrug Zutphen

23

Door Reef Bouw B.V.

Datum 2011

In 2011 heeft Reef Bouw B.V. een visuele inspectie uitgevoerd van de Oude IJsselbrug. In het inspectierapport worden de geconstateerde schades benoemd. De inspectieresultaten zijn niet vergeleken met de eerder uitgevoerde inspecties door Witteveen+Bos. Hierdoor heeft het inspectierapport weinig tot geen meerwaarde met betrekking tot het beoordelen van de constructieve veiligheid. 3.7

Rapport – Oude IJsselbrug – Schaderegistratie gemeente Zutphen, Nebest, 2013

Nr. 7

Doc.nr. 22776

Omschrijving Oude IJsselbrug – Schaderegistratie gemeente Zutphen

Door Nebest B.V.

Datum 2013

In opdracht van gemeente Zutphen heeft Nebest B.V. in 2013 een schade-inventarisatie uitgevoerd aan de Oude IJsselbrug. De werkzaamheden van Nebest omvatten destijds: • • • •

• •

Het uitvoeren van een schaderegistratie met foto's en afmetingen van aanbruggen en hoofdoverspanning (De onderzijde van de aanbrug wordt met een hoogwerker geïnspecteerd en de hoofdoverspanning met een verfwagen. De verfwagen wordt in de maand juni/juli vervangen). Het uitvoeren van een schaderegistratie met foto's en afmetingen van beide kademuren aan de westzijde van de brug. Het uitvoeren van staaldiktemetingen op de consoles van het fietspad ter plaatse van de aansluiting met het betonnen rijdek. Het uitvoeren van laagdiktemetingen aan de conservering op de bovenzijde van de boogconstructie van de hoofdoverspanning (inzet hoogwerker op rijdek met behulp van twee verkeersregelaars) en bij de vakwerkliggers van de aanbrug. Ook worden laagdiktemetingen aan de conservering uitgevoerd aan de onderzijde van de aanbrug en de hoofdoverspanning. Het uitvoeren van stroefheidsmetingen op het fietspad met inzet van een floor-slide-control. Het uitvoeren van een waterpassing op het fietspad om de zettingen te kunnen monitoren.

In de inspectierapportage zijn de diverse schadebeelden genoemd. Vermeld wordt dat de schadebeelden aan de onderzijde van de hoofdoverspanning (boogbrug) nog niet zijn opgenomen in het rapport in verband met het vervangen van de inspectiewagen. In het inspectierapport wordt gesproken over ontbrekende en gecorrodeerde bouten ter plaatse van de voegovergangen. Ook is op een enkele locatie een ontbrekende bout/klinknagel geconstateerd.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

24

3.8

Rapport – Hoofdoverspanning en oostelijke aanbrug Oude IJsselbrug, Nebest, 2013

Nr. 8

Doc.nr. 23383-1

Omschrijving Hoofdoverspanning en oostelijke aanbrug Oude IJsselbrug

Door Nebest B.V.

Datum 2013

In opdracht van de gemeente Zutphen heeft Nebest B.V. een bureaustudie uitgevoerd van eerdere inspectie- en onderzoeksrapporten en van de hierin getrokken conclusies over de restlevensduur van de boogbrug en de onderdoorgang. Verder is binnen de bureaustudie op basis van de in 2013 uitgevoerde inspecties van deze objecten een nieuwe uitspraak gedaan over de restlevensduur van de boogbrug en de oostelijke aanbrug en over de onderhoudsbehoefte van deze objecten. De restlevensduur aangaande vermoeiing van de hoofdoverspanning en de oostelijke aanbrug van de Oude IJsselbrug is bepaald op basis van eerdere constructieve beschouwingen/berekeningen aangevuld met visuele inspectiebevindingen in 2013. Alleen de hoofddraagconstructies van beide constructies zijn beschouwd. 3.8.1

Boogbrug

In 1990 heeft Rijkswaterstaat de restlevensduur bepaald voor de Oude IJsselbrug. Deze bleek 36 jaar te zijn. In de tussentijd is meerdere malen onderzoek gedaan naar de Oude IJsselbrug. Van de westelijke aanbruggen bleek de restlevensduur in 2004 beperkt. Daarom zijn momenteel een gewichtsbeperking van 20 ton en een hoogtebeperking van 3,1 m op de brug van toepassing. Naast personenvoertuigen zijn het alleen landbouwvoertuigen (≤ 20 ton) die gebruik mogen maken van de Oude IJsselbrug. Deze verandering in combinatie met de staat van de constructie is meegenomen met de bepaling van de restlevensduur. Gesteld wordt dat met het huidige gebruik de theoretische levensduur voor vermoeiing minimaal 100 jaar is. Hierbij moet wel de huidige beperking van kracht blijven en regulier onderhoud uitgevoerd worden, zodat er geen materiaalafname optreedt door corrosie. Er is alleen onderzoek gedaan naar de staalconstructie van de hoofdoverspanning. Het fietspad en de betonnen rijvloer zijn (ook eerder) niet beschouwd op vermoeiing. 3.8.2

Oostelijke aanbrug

Voor de oostelijke aanbrug is in 2005 met een berekening de restlevensduur aangaande vermoeiing bepaald. Toen bleek dat de maximale vermoeiingsschade al bereikt was, waardoor er geen restlevensduur meer was. Om dit te herstellen is de brug versterkt met drie extra stalen liggers die het dek volledig dragen. In de eerdere berekening is de oostelijke aanbrug berekend op verkeersklasse 30 (ontwerpvoertuig van 30 ton), de unity check was 0,46, zodat sprake is van een constructie die ruim voldoet aan (de oude) verkeersklasse 30. Door het versterken van de brug is de constructie gewijzigd en hiermee ook de krachtsverdeling in de oostelijke aanbrug. Hierdoor kunnen de spanningswisselingen die berekend zijn in 2005 niet omgezet worden naar huidige spanningen in de liggers. Om de werkelijk optredende spanningen te bepalen is een nieuwe berekening nodig. Gezien het huidige gebruik (gewichtsbeperking) en de versterking van het dek wordt gesteld dat aan de oude liggers geen relevante vermoeiingsschade meer optreedt. De nieuwe liggers zijn nog geen tien jaar oud en gedimensioneerd op verkeersklasse 30 ('30 ton'). Nebest stelt dat de vermoeiingscapaciteit van de oostelijke aanbrug de komende 50 jaar geen probleem zal vormen bij het huidige gebruik.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

25

3.9

Rapport – Westelijke aanbrug Oude IJsselbrug, Nebest, 2013

Nr. 9

Doc.nr. 23383

Omschrijving Westelijke aanbrug Oude IJsselbrug

Door Nebest B.V.

Datum 2013

In opdracht van de gemeente Zutphen heeft Nebest B.V. onderzoek verricht aan de westelijke aanbruggen. De restlevensduur van de westelijke aanbrug is bepaald door gebruik te maken van eerder uitgevoerde vermoeiingsberekeningen [1] en [2] en door voor ontbrekende gegevens een aanname te doen. De rapporten van Rijkswaterstaat [1] en Witteveen+Bos [2] zijn hiervoor als uitgangspunt gebruikt, aangevuld met de door Nebest uitgevoerde visuele inspectie en staaldiktemetingen van de vakwerkconstructie in 2013. In deze beschouwing is geen herberekening uitgevoerd. In de rapportage is de restlevensduur van de westelijke aanbruggen bepaald op basis van eerder gemaakte vermoeiingsberekeningen uit 1990 en 2004. De restlevensduur van de brug bleek in 2004 zeer beperkt. Daarom zijn momenteel een gewichtsbeperking van 20 ton en een hoogtebeperking van 3,1 m op de brug van toepassing. Naast personenvoertuigen zijn het alleen landbouwvoertuigen (≤ 20 ton) die gebruik mogen maken van de Oude IJsselbrug. De invloed van de eerdere vermoeiingsbelasting blijft. Echter, vermoeiingsbelasting zal op de staalconstructie met de bovenstaande beperkingen in een lager tempo dan voorheen optreden. In de eerdere berekening uit 2004 bleek al een vermoeiingsschade van uc = 0,93. Bij een unity check (uc) van 1 of groter wordt geacht dat een constructiedetail/onderdeel constructief faalt aangaande vermoeiing.

Tijdens de gericht technische inspectie uitgevoerd door Nebest is gebleken dat de onderdelen met de meeste materiaalafname al zijn vervangen/gerepareerd. Door deze reparaties is de vermoeiingsschade verlaagd tot de afname die voor andere onderdelen is gevonden. Met de materiaalafname die op dit moment aanwezig is en de aanwezige gewichtsbeperking is de restlevensduur voor de westelijke aanbruggen theoretisch nog zeker 50 jaar; dit geldt alleen bij een gelijkblijvend gebruik van de Oude IJsselbrug. Uit de vermoeiingsanalyse blijkt dat de brug voldoende restcapaciteit heeft om de komende jaren te blijven functioneren. De aanwezige gewichtsbeperkingen moeten echter gehandhaafd blijven, tenzij door herberekeningen wordt onderbouwd dat een zwaardere belasting toelaatbaar is. Indien de beoogde restlevensduur meer dan tien jaar bedraagt, is het noodzakelijk om op termijn groot onderhoud uit te voeren om corrosie en afroesting van stalen delen en degradatie van gewapend beton te voorkomen.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

26

3.10

Rapport – Oude IJsselbrug Zutphen: Belastingproef, OSMOS Benelux, 2014

Nr. 10

Doc.nr. /

Omschrijving Oude IJsselbrug Zutphen: Belastingproef

Door OSMOS Benelux

Datum 2014

In 2014 is in opdracht van de gemeente Zutphen een proefbelasting uitgevoerd op één van de westelijke aanbruggen. In het rapport is niet opgenomen welke overspanning dit is. Er zijn meetinstrumenten aangebracht in het midden van de overspanning aan de onderzijde van de onderregel van zowel het zuidelijke als noordelijke vakwerk. Ook zijn er meetinstrumenten aangebracht op de diagonalen van de “middelste” velden. Welke dit exact zijn, wordt niet beschreven in de rapportage. De resultaten van de metingen worden gepresenteerd in vervormingen uitgedrukt in µm. Geconcludeerd wordt dat de noordelijke vakwerkligger een grotere doorbuiging vertoont dan de zuidelijke vakwerkligger bij een gelijke proefbelasting. Een belangrijke conclusie die wordt getrokken is dat de vervormingen reversibel zijn. Geadviseerd wordt om de metingen met een periode van zes maanden uit te breiden gezien de resultaten. Ook wordt geadviseerd om een herberekening van de brug uit te laten voeren gebaseerd op de meetresultaten. Hier wordt verder geen nadere toelichting op gegeven. Men bedoelt waarschijnlijk dat het constructiemodel (“rekenmodel”) dat wordt gehanteerd voor de herberekening, kan worden gevalideerd op basis van de meetresultaten. Met name het laatste advies (uitvoeren van herberekening op basis van meetresultaten) is belangrijk.

In het rapport ontbreekt de relatie tussen de meetresultaten en een theoretisch rekenmodel. Om een dergelijke relatie te kunnen leggen is het noodzakelijk dat de exacte positie van de meetinstrumenten bekend is; dit is helaas niet het geval. De uitgevoerde proefbelasting geeft nu geen inzicht in de restlevensduur van de brug en is niet goed bruikbaar om een constructiemodel van de brug te valideren.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

27

3.11

Rapport – Constructieve raakvlakken met bestaande boogbrug BIJZ/HIJZ, Bouwcombinatie Damsteegt – CT deBoer DIJZ, 2017

Nr. 11

Doc.nr. AD16-0744-BER002

Omschrijving Brugverbreding en Groot Onderhoud Oude IJsselbrug te Zutphen – Constructieve raakvlakken met bestaande boogbrug BIJZ/HIJZ

Door Bouwcombinatie Damsteegt – CT deBoer DIJZ

Datum 2017

In 2017 is in opdracht van de gemeente Zutphen het bestaande fiets-/voetpad aan de hefbrug, boogbrug en oostelijke aanbrug verbreed. In deze rapportage zijn constructieonderdelen van de bestaande boog- en hefbrug op de raakvlakken met de nieuwe constructieonderdelen van de uitbreiding van de brug getoetst. De volgende onderdelen zijn getoetst: • • • • • •

Verankeringspunt van de trekstangen M42 in de dwarsdragers van de boogbrug. Onderflens 300 x 32 mm van de dwarsdrager van de boogbrug. Hoeklijnen 130 x 130 x 16 mm en flens 300 x 15 mm van brughangers ter plaatse van drukpunt consoles voet- en fietspad. Boutverbinding M16 [8.8] kopplaat – lijfplaat hoofdligger. Console fietspad hefbrug. Boogconstructie van de bestaande boogbrug.

De constructieonderdelen van de bestaande bruggen zijn getoetst conform gebruiksniveau gevolgklasse CC2 met een referentieperiode van 30 jaar conform NEN 8700 en RBK 1.3. In de berekening wordt geconcludeerd dat de getoetste constructieonderdelen voldoen.

Titel

:

Rapportnummer :

4

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

28

BEOORDELING CONSTRUCTIEVE RISICO’S

Per overspanning (brugtype) is een risico-inventarisatie opgesteld. In de risico-inventarisatie zijn enkel de risico’s benoemd die een relatie hebben met de constructieve veiligheid van de bruggen. Uit de risico-inventarisatie volgt een risicoprofiel per brugtype met een uiteindelijke risicoclassificatie. In tabel 4.1 is de beschrijving opgenomen van de gehanteerde risicoklassen voor het beoordelen van de constructieve risico’s. Tabel 4.1: Beschrijving risicoklassen Risicoacceptatie Laag Gevolg(en) constructief risico zeer beperkt Gemiddeld Gevolg(en) constructief risico beperkt Verhoogd Gevolg(en) constructief risico groot Kritiek Gevolg(en) constructief risico zeer groot

Titel

:

Rapportnummer :

4.1

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

29

Westelijke aanbruggen Risico-inventarisatie

Risico

Oorzaak

Gevolg

Risicoklasse

Staalconstructie bestaat uit samengestelde staalprofielen die moeilijk bereikbaar zijn tijdens inspectie

Ontwerp brugconstructie, keuze verbindingsdetails

(Verregaande) corrosieschade wordt (te) laat opgemerkt, materiaalafname leidt tot lagere capaciteit constructieonderdeel

Verhoogd

Constructieve schades worden niet tijdig gerepareerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Verhoogd

Periodieke inspectie kritieke constructiedelen wordt niet uitgevoerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Verhoogd

Verkeersintensiteit neemt toe

Verandering in gebruik brug, afsluiting andere toegangswegen centrum Zutphen

Vermoeiingsschade treedt sneller op dan aangenomen

Gemiddeld

Vervanging bruggen wordt uitgesteld (> 20 jaar)

Budget, planvorming

Vermoeiingsschade neemt verder toe

Verhoogd

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – betonnen rijdek

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit betonnen brugdek wordt overschreden

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – staalconstructie rijvloer

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit staalconstructie rijvloer wordt overschreden

Gemiddeld

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – staalconstructie vakwerkliggers

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit staalconstructie vakwerkliggers wordt overschreden

Gemiddeld

Lastbeperking (20 ton voertuiggewicht) wordt opgeheven

Verandering in gebruik brug

Constructiedelen worden zwaarder belast, vermoeiingsschade in kritieke constructiedelen neemt toe

Kritiek

Oorlogsschade aanwezig

Schade aan constructie als gevolg van oorlogshandelingen

Lokaal verminderde capaciteit constructieonderdeel

Gemiddeld

Risicoklasse westelijke aanbrug

Verhoogd

De westelijke aanbruggen worden geclassificeerd als bruggen met een verhoogd risico betreffende de constructieve veiligheid.

Titel

:

Rapportnummer :

4.2

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

30

Boogbrug Risico-inventarisatie

Risico

Oorzaak

Gevolg

Risicoklasse

Staalconstructie bestaat uit samengestelde staalprofielen die moeilijk bereikbaar zijn tijdens inspectie

Ontwerp brugconstructie, keuze verbindingsdetails

(Verregaande) corrosieschade wordt (te) laat opgemerkt, materiaalafname leidt tot lagere capaciteit constructieonderdeel

Gemiddeld

Constructieve schades worden niet tijdig gerepareerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Laag

Periodieke inspectie hoofddraagconstructie wordt niet uitgevoerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Laag

Verkeersintensiteit neemt toe

Verandering in gebruik brug, afsluiting andere toegangswegen centrum Zutphen

Vermoeiingsschade treedt sneller op dan aangenomen

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – betonnen rijdek

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit betonnen brugdek wordt overschreden

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – staalconstructie rijvloer

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit staalconstructie rijvloer wordt overschreden

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – staalconstructie boog

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit staalconstructie boog wordt overschreden

Laag

Lastbeperking (20 ton voertuiggewicht) wordt opgeheven

Verandering in gebruik brug

Constructiedelen worden zwaarder belast, vermoeiingsschade in kritieke constructiedelen neemt toe. Uit verificatieberekeningen volgt dat de brug geschikt is voor verkeersklasse 45. Er is geen verificatieberekening conform NEN 8700 aanwezig waarin is bepaald wat de maximaal toelaatbare (mobiele) belasting is op de brug.

Verhoogd

Risicoklasse boogbrug

Laag

De boogbrug wordt geclassificeerd als een brug met een laag risico betreffende de constructieve veiligheid.

Titel

:

Rapportnummer :

4.3

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

31

Oostelijke aanbrug Risico-inventarisatie

Risico

Oorzaak

Gevolg

Risicoklasse

Constructieve schades worden niet tijdig gerepareerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Laag

Periodieke inspectie hoofddraagconstructie wordt niet uitgevoerd

Planning groot onderhoud, budget

Lokaal bezwijken constructieonderdeel

Laag

Verkeersintensiteit neemt toe

Verandering in gebruik brug, afsluiting andere toegangswegen centrum Zutphen

Vermoeiingsschade treedt sneller op dan aangenomen

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – betonnen rijdek

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit betonnen brugdek wordt overschreden

Laag

Incidenteel wordt lastbeperking overschreden (20 ton voertuiggewicht) – staalconstructie rijvloer

Zwaar voertuig rijdt brug op

Capaciteit staalconstructie rijvloer wordt overschreden

Laag

Lastbeperking (20 ton voertuiggewicht) wordt opgeheven

Verandering in gebruik brug

Constructiedelen worden zwaarder belast, vermoeiingsschade in kritieke constructiedelen neemt toe. Er is geen verificatieberekening conform NEN 8700 aanwezig waarin is bepaald wat de maximaal toelaatbare (mobiele) belasting is op de brug.

Gemiddeld

Risicoklasse oostelijke aanbrug

Laag

De oostelijke aanbrug wordt geclassificeerd als een brug met een laag risico betreffende de constructieve veiligheid.

Titel

:

Rapportnummer :

5

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

32

WESTELIJKE AANBRUGGEN – VERMOEIINGSBEREKENING

De resultaten van de bureaustudie laten zien dat de grootste constructieve risico’s zich voordoen bij de westelijke aanbruggen. Met name de resultaten van de in het verleden uitgevoerde vermoeiingsberekeningen duiden op een verhoogd risico op vermoeiingsschade aan diverse constructieonderdelen van de aanbruggen. In de archiefberekeningen zijn deze constructieonderdelen als kritisch aangeduid. Om meer inzicht te krijgen in de vermoeiingslevensduur van de kritische constructieonderdelen, en dus de restlevensduur van de westelijke aanbruggen, wordt de vermoeiingsberekening uit 2013 (opgesteld door Nebest [9]) geactualiseerd. 5.1

Inspectie hoofddraagconstructie westelijke aanbruggen

De hoofddraagconstructie van de westelijke aanbruggen is op 18, 19 en 20 mei 2020 visueel geïnspecteerd. De resultaten van de inspectie zijn opgenomen in de inspectierapportage met kenmerk 38744-RAP-01. Geïnspecteerd zijn de stalen vakwerkconstructie van de overspanningen en het gewapend betonnen rijdek dat wordt ondersteund door stalen langsdragers en dwarsdragers. 5.1.1

Vakwerk

In figuur 5.1 en figuur 5.2 zijn de aangehouden benamingen van de bruggen weergegeven. De zes westelijke aanbruggen bestaan uit tien velden. Hiervan zijn de diagonalen van veld 5 en 6 maatgevend.

Figuur 5.1: Zijaanzicht westelijke aanbruggen (deel A is een deel van naastgelegen spoorbrug)

Figuur 5.2: Nummering velden vakwerkbruggen van oost naar west

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

33

Ieder veld bevat diagonalen die bestaan uit twee U-profielen (drukdiagonalen) en twee stalen strippen (trekdiagonalen). In figuur 5.3 en figuur 5.4 zijn foto’s opgenomen van de diagonalen van een willekeurig veld.

Figuur 5.3: Aanzicht diagonalen

Figuur 5.4: Kruising U-profielen en strippen

Tijdens de inspectie zijn van de diagonalen in de velden 5 en 6 de staaldiktes opgemeten. In de bijlage zijn de volledige metingen weergegeven; deze zijn samengevat in tabel 5.1. Tabel 5.1: Overzicht staaldiktemetingen inspectie 2020 Overspanning Veld Type Afname [%] Brug CD Noord Veld 5 Plaat 9% Veld 6 Plaat 12% Brug CD Zuid Veld 5 Plaat 11% Veld 6 Plaat 12% Brug DE Noord Veld 5 Plaat 10% Veld 6 Plaat 24% Brug DE Zuid Veld 5 Plaat 6% Veld 6 Plaat 11% Brug EF Noord Veld 5 Plaat 10% Veld 6 Plaat 24% Brug EF Zuid Veld 5 Plaat 11% Veld 6 Plaat 9% Brug FG Noord Veld 5 Plaat 7% Veld 6 Plaat 13% Brug FG Zuid Veld 5 Plaat 7% Veld 6 Plaat 8% Brug GH Noord Veld 5 Plaat 9% Veld 6 Plaat 13% Brug GH Zuid Veld 5 Plaat 10% Veld 6 Plaat 8% Brug HJ Noord Veld 5 Plaat 9% Veld 6 Plaat 6% Brug HJ Zuid Veld 5 Plaat 5% Veld 6 Plaat 9%

Type U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U

Afname [%] 8% 16% 7% 16% 35% 25% 6% 9% 35% 25% 26% 6% 9% 6% 10% 12% 23% 13% 9% 8% 6% 6% 6% 9%

Titel

:

Oude IJsselbrug Zutphen

Rapportnummer :

5.1.2

38744-RAP-02

34

Onderzijde dek

Tijdens de inspectie is de onderzijde van het dek op handafstand geïnspecteerd. Om de materiaalafname te bepalen zijn de flenzen van zowel de langs- als de dwarsdragers gemeten. Hiervan zijn vooral de liggers met aantasting beschouwd. Uit de inspectie volgt dat de langsdragers aan de buitenzijde het meest zijn aangetast; deze worden blootgesteld aan dooizouten en regenwater. Bij de dwarsdragers is vooral materiaalafname geconstateerd aan de einddwarsdragers ter plaatse van de steunpunten; hier treedt lekkage rond de voegen op. In het algemeen is de materiaalafname beperkt tot < 10%. Lokaal is deze groter tot circa 35%. Meestal is dit over een deel van de flens. 5.2

Uitgangspunten vermoeiingsberekening

In dit hoofdstuk zijn de randvoorwaarden en uitgangspunten aangegeven die zijn gebruikt voor de uitgevoerde vermoeiingsberekening in dit rapport. 5.2.1

Algemeen

Het beoogde vervangingsjaar van de westelijke aanbruggen is 2032. De aanbruggen worden ingedeeld in gevolgklasse CC3 met een referentieperiode van 15 jaar (minimum referentieperiode). Voor de rijbaanindeling wordt uitgegaan van de bestaande situatie. 5.2.2

Normen, richtlijnen en voorschriften

De volgende algemene normen zijn gebruikt: NEN-EN 1990 NEN-EN 1991-1

NEN-EN 1991-2 NEN-EN 1993-1-1 NEN-EN 1993-1-9 NEN-EN 1993-2

Eurocode: Grondslagen van het constructief ontwerp, 2011. 1990+A1+A1/C2 en 1990+A1/C2/NB Eurocode 1: Belastingen op constructies – Deel 1: Algemene belastingen – Volumieke gewichten, eigengewicht en opgelegde belastingen voor gebouwen, 2011. 1991-1+C1 en 1991-1+C1/NB Eurocode 1: Belastingen op constructies – Deel 2: Verkeersbelasting op bruggen, 2015. 1991-2+C1:2011 en 1991-2+C1/NB:2016 Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies – Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen, 2016. 1993-1-1+C2/A1 en 1993-1-1+C2/NB Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies – Deel 1-9: Vermoeiing, 2012. 1993-1-9+C2 en 1993-1-9:2006/NB:2011 Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies – Deel 2: Stalen bruggen, 2016. 1993-2+C1 en 1993-2+C1/NB

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

35

De volgende specifieke normen voor bestaande bouw zijn gebruikt: NEN 8700 NEN 8701

Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand bouwwerk bij verbouw en afkeuren – Grondslagen, 2011. Beoordeling van de constructieve veiligheid van een bestaand bouwwerk bij verbouw en afkeuren – Belastingen, 2011.

Verder is gebruikgemaakt van de richtlijnen en/of artikelen: RBK 1.1 5.2.3 •

Richtlijnen Beoordeling Kunstwerken, document nr. RTD 1006:2013.

Overige aspecten

Bepaling van de vermoeiingsschade is uitgevoerd aan de hand van proeven die in 1971 [1] zijn uitgevoerd aan de diagonalen van de aanbruggen. Voor de logaritmen van de spanningswisselingen tot breuk zijn vier lijnen getekend. Hiervan is de maatgevende beschreven met: 45,1 𝑁𝑁 = � � 3,13 ∗ 107 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

In bovenstaande beschrijving van een S-N lijn is alle vermoeiingsschade van voor 1971 verwerkt. Voor het berekenen van de vermoeiingsschade wordt de bovengenoemde S-N lijn toegepast. •

De aanpak uit de in 2013 uitgevoerde vermoeiingsberekening [9] wordt gehanteerd voor het bepalen van de restlevensduur van de westelijke aanbruggen.

Titel

:

Rapportnummer :

5.3

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

36

Bepaling restlevensduur westelijke aanbrug

Op basis van de bureaustudie en de resultaten van de visuele inspectie wordt de verwachte restlevensduur van de westelijke aanbruggen bepaald. De verwachte restlevensduur wordt bepaald door een lineaire cumulatieve schadeberekening uit te voeren gebaseerd op de Palmgren-Miner-regel conform NEN-EN 1993-1-9 Bijlage A. 5.3.1

Aantal voertuigen

Voor de bepaling van de restlevensduur is de vermoeiingsberekening van document [9] als basis aangehouden. Hierbij is voor de berekening van de vermoeiingsschade tot 1990 uitgegaan van de vermoeiingsberekening van Rijkswaterstaat, in combinatie van verkeerstellingen tot 2004. Voor de bepaling van de restlevensduur zijn geen nieuwe berekeningen gemaakt. De staalspanningen uit berekeningen [1] en [2] zijn omgerekend naar staalspanningen als gevolg van de huidige verkeersbelasting en de te verwachten verkeersbelasting. In de berekening van de staalspanningen is de invloed van eventuele materiaalafnames opgenomen. Het aantal voertuigen dat de brug passeert per dag is weergegeven in tabel 5.2. locatie 2012 2010 2009 2008 2007 Oude 17.344 16.884 16.452 16.818 15.192 IJsselbrug Tabel 5.2: Verkeerstelling voertuigen per dag

2006

2005

2004

2003

2002

2001

15.534

15.570

16.450

16.306

15.129

14.500

Het totaal aantal voertuigen in 2012 was 17.344. De verdeling van de aslasten is niet bekend. In document [2] is ervan uitgegaan dat 90% van de voertuigen < 3,5 ton is. Hiervan is in deze berekening ook uitgegaan. Het aantal voertuigen > 3,5 ton = 0,1 * 17.344 = 1.734 voertuigen per dag. Voor het aantal voertuigen tussen de 3,5 en 10 ton is het volgende lineaire verloop aangehouden:

78,7% 3,5

5,25

21,3% 7

8,5

10

ton

Het aantal voertuigen van 5,25 ton = 78,7% Het aantal voertuigen van 8,5 ton = 21,3% Voor de voertuigen tussen de 10 en 20 ton is ook een lineaire verdeling aangehouden. Dit geeft de volgende verhoudingen: Het aantal voertuigen van 12,5 ton = 75% Het aantal voertuigen van 17,5 ton = 25 %

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

37

De kans dat twee voertuigen elkaar passeren is op de volgende wijze beschreven: Het totale aantal voertuigen boven de 3,5 ton op de brug is 1.734. Bij een werkdag van 10 uur is dit elke 20,7 seconde een voertuig. Bij een snelheid van 40 km/h (11,1 m/s) is de gemiddelde afstand tussen de vrachtwagens dan 11,1 * 20,7 = 229,8 m. Uitgaande van een invloedslengte van 10 m is de kans dat twee vrachtwagens elkaar op één punt passeren dan 10 / 229,8 = 0,0435 [-]. 5.3.2

Te toetsen onderdelen

Diagonalen In document [2] is een vermoeiingsschade gevonden van 0,935. Dit komt voor bij de diagonalen van brug DE in veld 5 - Noord waar een materiaalafname van 34% is gevonden in 2004. Voor andere onderdelen was minder materiaalafname aanwezig. Hierdoor is de vermoeiingsschade voor deze onderdelen in 2004 ook lager. Voor de schadeberekening in de periode 2004-2014 is de gevonden materiaalafname vergeleken met de materiaalafname in 2004. In tabel 5.3 is een overzicht gegeven met de diagonalen waar in 2004 de meeste materiaalafname is geconstateerd. In de tabel is tevens de gemeten materiaalafname in 2020 weergegeven. In 2017 zijn de westelijke aanbruggen opnieuw geconserveerd. Een groot deel van de corrosieschade is hierdoor niet meer zichtbaar. Door de inspecteurs zijn ook de aansluitingen ter plaatse van de boven- en onderrand van de vakwerkliggers kritisch bekeken. De aanwezigheid van de nieuwe conservering op de staalconstructie en het nader inspecteren van de aansluitingen van de diagonalen aan de boven- en onderrand, verklaart deels de verschillen in de gemeten materiaalafnames tussen 2013 en 2020. Tabel 5.3: Overzicht materiaalafname Locatie Afname 2004 U-profiel DE - veld 6 - N 25% (gat in lijf) EF - veld 5 - N 19% (gat in lijf) FG - veld 5 - Z 8% Plaat DE - veld 6 - N 34% GH - veld 5 - N 23% EF- veld 6 - Z 0% FG - veld 6 - N 6% FG - veld 6 - Z 0%

Afname 2013 9% (gat opgevuld) 8% (gat opgevuld) 19% Deels vervangen Deels vervangen 27% 26% 25%

Afname 2020 25% 35% 10% 24% 9% 9% 13% 8%

Figuurnr. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

De schadeberekening van de diagonalen uit document [9] is geactualiseerd. De nieuw gemeten materiaalafnames worden vanaf 2020 in rekening gebracht. Dit betreft de diagonalen die dikgedrukt zijn aangegeven in tabel 5.3.

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

38

Figuur 5.5: DE - veld 6 - N – materiaalafname

Figuur 5.6: EF - veld 5 - N - materiaalafname

Figuur 5.7: FG - veld 5 - Z - materiaalafname

Figuur 5.8: DE - veld 6 - N - materiaalafname

Figuur 5.9: GH - veld 5 - N - materiaalafname

Figuur 5.10: EF- veld 6 - Z - materiaalafname

Titel

:

Rapportnummer :

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

Figuur 5.11: FG- veld 6 - N - materiaalafname

39

Figuur 5.12: FG- veld 6 - Z - materiaalafname

Rijvloer De materiaalafname van de langs- en dwarsdragers aan de onderzijde van het dek kent een grote spreiding. Voor het grootste deel van de liggers blijkt de materiaalafname minder dan 10% te zijn. Voor de langsdragers is meer materiaalafname geconstateerd aan de liggers aan de randen van de rijvloer. Bij de dwarsdragers is vooral materiaalafname geconstateerd aan de einddwarsdragers ter plaatse van de steunpunten. In tabel 5.4 is een overzicht gegeven van de materiaalafname waarmee getoetst is. Voor het berekenen van de vermoeiingsschade is de lokaal gemeten corrosieschade in rekening gebracht. Voor het grootste deel van de liggers is de gemeten materiaalafname lager dan 35%. Tabel 5.4: Materiaalafname liggers rijvloer Afname 2004 Afname 2013 Dwarsdrager 10% 35% Langsdrager 10% 35% *Materiaalafname slechts lokaal gemeten

Afname 2020 60%* 46%*

Titel

:

Rapportnummer :

6

Oude IJsselbrug Zutphen 38744-RAP-02

40

CONCLUSIE

Van de Oude IJsselbrug te Zutphen zijn een bureaustudie en constructieve beschouwing uitgevoerd. Op basis van de onderzoeksresultaten is de constructieve veiligheid beschouwd en is per overspanning (brugtype) de risicoklasse bepaald. Het resultaat van dit onderzoek is opgenomen in tabel 6.1. Tabel 6.1: Overzicht risicoclassificatie brugtypes Oude IJsselbrug Risicoclassificatie Brugtype Risicoklasse Westelijke aanbruggen Verhoogd Boogbrug Laag Oostelijke aanbrug Laag De resultaten van de bureaustudie en risico-inventarisatie laten zien dat de grootste constructieve risico’s zich voordoen bij de westelijke aanbruggen. Met name de resultaten van de in het verleden uitgevoerde vermoeiingsberekeningen duiden op een verhoogd risico op vermoeiingsschade aan diverse constructieonderdelen van de aanbruggen. In de archiefberekeningen zijn deze constructieonderdelen als kritisch aangeduid. Om meer inzicht te krijgen in de vermoeiingslevensduur van de kritische constructieonderdelen, en dus de restlevensduur van de westelijke aanbruggen, is de vermoeiingsberekening uit 2013 (opgesteld door Nebest [9]) geactualiseerd. In tabel 6.2 en tabel 6.3 zijn de resultaten van de vermoeiingsberekening weergegeven. Per constructieonderdeel is de restlevensduur weergegeven.

Hieruit blijkt dat de toegepaste lastbeperking (vanaf 2004) van het verkeer (maximaal toelaatbaar voertuiggewicht 20 ton) op de Oude IJsselbrug een zeer gunstig effect heeft op de restlevensduur. Daarnaast zijn de slechtste onderdelen uit 2004 vervangen/gerepareerd. Hierdoor zijn deze onderdelen niet meer maatgevend. De gevonden restlevensduur is 26 jaar gerekend vanaf 2020, zie bijlage 3 voor de volledige analyse. De vermoeiingsanalyse is uitgevoerd met een spanningsspectrum dat is bepaald volgens de oude normen (VOSB 1963). Daarnaast heeft de gemeten extra materiaalafname van de constructieonderdelen een negatieve invloed op de restlevensduur. Tabel 6.2: Restlevensduur diagonalen, vanaf 2020 Locatie Afname 2004 U-profiel DE - veld 6 - N 25% (gat in lijf)