Samenvatting

Veel bestaande metselwerkboogbruggen zijn gebouwd in een periode waarin ontwerpgegevens beperkt werden vastgelegd of later verloren zijn gegaan. Toch moeten deze bruggen tegenwoordig worden beoordeeld op constructieve veiligheid, terwijl het verkeer zwaarder is geworden dan in de oorspronkelijke gebruikssituatie. De aanleiding voor dit onderzoek komt voort uit de aanbesteding van de gemeente Middelburg, waarbij een groep bruggen constructief wordt getoetst. De Koepoortbrug is één van deze bruggen en is in dit onderzoek gebruikt als voorbeeldcasus om te onderzoeken hoe een bestaande metselwerkboogbrug met beperkte ontwerpgegevens op een navolgbare manier constructief kan worden beoordeeld.

Het onderzoek is uitgevoerd als technische casestudy met een variantenstudie. Eerst zijn de beschikbare gegevens verzameld, zoals bestektekeningen, een visuele inspectie, de huidige verkeerssituatie, normen en literatuurwaarden. Deze gegevens zijn verwerkt tot een algemene invoerbasis. Daarna zijn drie rekenvarianten uitgewerkt: een analytische controle met de Pippard-methode, een beoordeling in LimitState:RING en een numeriek model in SCIA Engineer. Voor het SCIA-model is daarnaast een Excel/Python-voorbewerkingsmodel gebruikt om de belastinginvoer, gronddrukken en veerstijfheden te bepalen.

Voor de verkeersbelasting zijn LM1 en LM2 beschouwd. LM1 is uitgewerkt met twee aslasten van 230,64 kN/as. In SCIA is daarbij ook de q-last meegenomen: 11,68 kN/m² op de rijbaan en 2,4 kN/m² op het resterende oppervlak. In RING is de q-last niet afzonderlijk meegenomen. LM2 is beschouwd als één aslast van 307,52 kN. Hierdoor konden de verschillende rekenmethoden naast elkaar worden gezet, maar niet volledig één-op-één met elkaar worden vergeleken.

Uit de Pippard-berekening volgt dat de aangepaste methode een toelaatbare aslast geeft van 295,9 kN/aslast/2 m. Deze waarde is conservatiever dan de klassieke Pippard-methode en is gebruikt als analytische referentie. Uit LimitState:RING volgt voor LM1 een Adequacy Factor van 1,067 en voor LM2 een Adequacy Factor van 1,058. Beide waarden liggen net boven 1,0, waardoor de belastinggevallen binnen het RING-model dicht bij de grens liggen. In SCIA Engineer blijft de maximale excentriciteit met 131,0 mm onder de grenswaarde van 165 mm. Binnen de gehanteerde modeluitgangspunten voldoet het SCIA-model daarmee aan het gekozen excentriciteitscriterium.

Op basis van de uitgevoerde varianten kan de Koepoortbrug binnen de gekozen uitgangspunten als constructief toereikend worden beoordeeld. De Pippard-, RING- en SCIA-resultaten wijzen gezamenlijk uit dat de brug binnen de onderzochte belastinggevallen, invoerwaarden en modelschematiseringen voldoet aan de gehanteerde toets criteria. De uitkomst blijft wel afhankelijk van aannames over onder andere materiaaleigenschappen, vullingsopbouw, fundering, bodemopbouw, grondinteractie en niet-zichtbare schade. Wanneer een nauwkeuriger oordeel nodig is, zijn aanvullende gegevens over deze onderdelen noodzakelijk.

Uit de vergelijking blijkt dat geen enkele methode op zichzelf het volledige beeld geeft. Pippard is geschikt als snelle eerste controle, LimitState:RING geeft vooral inzicht in druklijn en mechanismevorming en SCIA Engineer maakt het globale systeemgedrag, de vervormingen, randvoorwaarden en grondinteractie inzichtelijk. De multicriteria-analyse laat zien dat LimitState:RING binnen deze casus het hoogst scoort, vooral door het inzicht in druklijn en scharnierwerking. Voor een praktische beoordeling is vooral de combinatie van methoden het meest bruikbaar.

Aanbevolen wordt om bij vergelijkbare bruggen stapsgewijs te werken. Begin met een eenvoudige analytische controle, gebruik daarna LimitState:RING voor het boogmechanisme en pas een uitgebreider model zoals SCIA Engineer toe wanneer meer inzicht nodig is in ruimtelijke werking, randvoorwaarden of grondinteractie. Verder wordt aanbevolen om de invoergegevens te verbeteren, vooral voor boogdikte, vullingsopbouw, materiaaleigenschappen, voegkwaliteit, fundering en ondergrond. Wanneer de beoordeling dicht bij de grenswaarde uitkomt of meer zekerheid nodig is over fundering, zettingen en grond-constructie-interactie, kan een geavanceerd geotechnisch model zoals PLAXIS als vervolgstap worden overwogen.