Vijf vragen over tand-nokconstructies

Wat is er mis met tand-nokconstructies, en waarom kwam het onderwerp onlangs plotseling in het nieuws?

Twee weken geleden was het overal in het nieuws:  er zit een fout in de tand-nokconstructie waarmee een kleine honderd bruggen en viaducten in Nederland is gebouwd, en dat kan in de nabije toekomst aanzienlijke verkeershinder opleveren. De fout leidt op termijn tot verzwakking van de constructie. Dan moet zwaar verkeer worden omgeleid, of de betreffende brug worden vervangen of gerepareerd.

Inmiddels is het stof neergedaald, en oppert een columnist in De Volkskrant dat het misschien geen toeval is dat dit al lang bekende probleem net ‘nieuws’ is geworden nu de infrasector om geld verlegen zit. Speelt dit inderdaad al langer? En wat is er eigenlijk precies aan de hand? Antwoord op vijf vragen – met behulp van Sander Pasterkamp, docent aan de TU Delft.

1) Wat is een tand-nokconstructie?

Bij een tand-nokconstructie wordt de ligger van een brug op de pijlers gelegd. Hiervoor krijgen de ligger en de pijler op de plek van het contact beiden een uitsteeksel, waardoor ze als puzzelstukjes in elkaar vallen (zie de foto van Rijkswaterstaat boven dit stuk). Het uitsteeksel van de ligger heet de tand. Deze rust op het uitsteeksel van de pijler. Dat is de nok. 

2) Welke constructiefout zit daar dan in?

Met de tand-nokconstructie zelf is niks mis. Wel moet de nok stevig genoeg zijn om de ligger te dragen, en de tand sterk genoeg om aan de pijler te hangen. Daarom wordt gewapend beton gebruikt. Dit doet men al sinds de jaren ’70.

In 2006 wees hoogleraar Cees Kleinman van de TU Eindhoven er echter op dat de betonwapening niet goed in het ontwerp zat. De manier waarop de wapening in de nok was verwerkt, gaf volgens hem onvoldoende overdracht van de belasting naar het dikkere en dus stevigere deel van de pijler. Daarnaast waren de stalen staven die de wapening in de tand vormden te kort, en de geometrie ervan onjuist. Kleinman kwam met een beter ontwerp. Dat bleek later ook niet perfect, maar het probleem dat hij had aangestipt was wel degelijk reëel.

3) In 2006? Dat is al bijna twintig jaar geleden! Waarom is het nu dan opeens urgent?

In eerste instantie leek de remedie ‘vanaf nu doen we het anders’ voldoende. De oude bruggen en viaducten waren weliswaar minder sterk dan waar men eerder vanuit was gegaan, maar omdat er altijd met grote veiligheidsmarges wordt gewerkt, waren ze nog altijd sterk genoeg voor hun taak. Bij sommige bruggen was wel sprake van enige scheurvorming in de nokken, maar dat leek geen reden voor grote zorgen.

Een extra effect van de scheurvorming is echter dat er water het beton in kan sijpelen, en dat kan de wapening aantasten. Vooral als het water met strooizout betreft, kan dit snel gaan. Het staal gaat dan roesten en verliest aan sterkte, betonrot noemt men dat. Dat, plus het feit dat er in de loop der tijd steeds meer en zwaarder verkeer over de bruggen en viaducten is gaan rijden, maakt dat er nu toch een probleem is. 

4) Om hoeveel bruggen en viaducten gaat het?

Rijkswaterstaat meldt dat het honderd bruggen en viaducten met een tand-nokconstructie in beheer heeft, waarvan er negentig met de constructiefout kampen. Die hebben ze op betonrot onderzocht. Op sommige plekken bleek sprake te zijn van verhoogd risico, zoals bij knooppunt Velperbroek in Arnhem. Hier mogen sinds december geen vrachtwagens zwaarder dan 45 ton meer over de A12 rijden. Zo’n 750 voertuigen per dag worden omgeleid. Deze gewichtsbeperkende maatregelen waren aanleiding tot Kamervragen en leidden uiteindelijk tot de hausse aan nieuwsberichten van twee weken geleden.

In 2022 werd de Nelson Mandelabrug over de A12 bij Zoetermeer om dezelfde reden tijdelijk afgesloten.

Daarnaast komen 17 objecten in aanmerking voor vervolgonderzoek of de voorbereiding van maatregelen, schrijft Rijkswaterstaat. Dit zijn behalve de vier viaducten in de A12 bij knooppunt Velperbroek, ook het viaduct Kamperhoekweg over de A6,  de twee bruggen Naardertrekvaart over de A1, de acht viaducten in het complex Prins Clausplein (A4/A12) het viaduct Tielsestraat (A15) en het viaduct De Tol (A1).

5) Is de constructiefout nog te herstellen?

Achteraf niet meer, zonder de hele tand-nokconstructie te vervangen. De brug of het viaduct op een andere manier versterken is in veel gevallen ook problematisch. Vaak is de tand-nokconstructie gebruikt omdat deze weinig ruimte inneemt. Het is een compacte structuur, waarmee veel krachten zijn op te vangen in een relatief klein stuk beton. Bij andere constructies moet de brug doorgaans hoger zijn – en dan moet de oprijhelling ook langer worden, anders wordt deze te steil. Als je een brug een halve meter hoger maakt, moet die helling al snel twintig meter langer worden. Maar soms is er wel genoeg ruimte en dan kan het toch. Bij Velperbroek wordt in april een ondersteunende constructie geplaatst.

Een manier om de toenemende schade te stoppen of te vertragen, is bijvoorbeeld door de scheuren van boven af te sluiten of te bedekken, zodat het zoute water niet meer bij de scheuren kan komen.  

Rijkswaterstaat gaat vervanging van de tand-nokconstructies met een verhoogd risico inplannen binnen het groot onderhoud van de komende jaren.

Openingsbeeld: Rijkswaterstaat