Opleggingen

Het tijdstip waarop een oplegging daadwerkelijk gaat functioneren in het gehele proces van realisatie van een kunstwerk is een belangrijke factor. Als dit tijdstip niet of onjuist wordt onderkend brengt dit grote risico’s met zich mee. De oorzaak van deze risico’s is vooral gelegen in het feit dat de oplegging constructief wordt ontworpen voor een kunstwerk welke volledig functioneel in bedrijf is. De bouwfase wordt daarbij vaak over het hoofd gezien.

De risico aspecten kunnen zijn:

• Gevoeligheid oplegconstructies voor invloeden van buitenaf zoals weer en vervuiling in de bouwfase.
• Onvoorspelbaarheid van het veranderende gedrag van een constructie tijdens de gehele bouw in al haar fasen.
• Feitelijke bouwfasering welke afwijkt van de vooraf berekende fasering waarbij de invloed op de ontwerpparameters van de opleggingen niet of onvolledig zijn onderkend en gecommuniceerd.
• Dit laatste risico’s is van een hogere orde: Geen of te weinig overleg tussen constructeur en uitvoering van een kunstwerk ter onderkenning ontwerp en montage aspecten.

Hoe later in het totale bouwproces een oplegging gaat functioneren (door het verbinden van de oplegging met onder- en bovenbouw), des te kleiner de risico’s zijn, dat een oplegging afwijkende vervormingen en krachten zal ondergaan.

In het ontwerp wordt gebruik gemaakt van schematiseringen van het werkelijke gedrag. Onnauwkeurigheden kunnen zich opstapelen bij het doorlopen van de verschillende bouwfasen. Voorbeelden hiervan zijn:

• Het inschatten van de tijdsafhankelijke vervorming bij voorgespannen betonnen bruggen wordt uitgevoerd met simpele empirische formules.
• De feitelijke constructietemperatuur is moeilijk te bepalen bij “vers “gestorte dekken maar is zeer bepalend voor de nog te verwachten vervormingen.  De praktijk kan hier dus vanaf wijken. Als de oplegging al vroeg moet functioneren, zullen de extra krimp- en kruipvervormingen terug te vinden zijn in een grotere vervorming van de oplegging dan waarop deze berekend zijn.
• Als de rustende belastingen (zoals druklagen en/of asfaltlagen en forse schampkanten) aanvullend op het eigen gewicht van een rijdekconstructie nog worden aangebracht, nadat de opleggingen al functioneel zijn gesteld, heeft dit grote invloed op de opgelegde permanente hoekverdraaiingen in de opleggingen. Als opleggingen pas in een latere bouwfase gaan functioneren wordt de afwijking op de beoogde waterpasse ligging substantieel verminderd.
• Met name de moderne bolsegment opleggingen zijn technisch geavanceerde constructies met mechanische componenten van bijzondere materialen. Deze opleggingen opnemen in een betonbekisting, met zeer grote kans op vervuiling van de oplegging door cementwater, spoelwater, binddraadjes etc. geeft een groot risico op schade aan de oplegging tijdens de bouw. Deze schade is kostbaar om te herstellen, vaak is het ook tijdens de bouw “verborgen “. Vaak is hierbij sprake van versnelde slijtage welke pas tijdens de onderhoudsperiode zichtbaar wordt. Lever daarom geen oplegging op met ingebouwd vuil/schuurpapier!
• Een berucht voorbeeld van de impact van hydratatiewarmte is de volgende: een in het werk gestort dek, waarbij de rubber opleggingen zijn gesteld onder in de kist, wordt in de zomer gestort met een hoge-sterkte beton. Er komt tijdens de verharding dus snel veel hydratatiewarmte vrij: Het dek kan zo 55 á 60 °C worden. Dit is gunstig voor de planning want al snel kunnen ondersteuningen worden verwijderd. Het is ook van toepassing op in het werk gestorte voorgespannen dekken want dan kan al snel op eigen gewicht gespannen worden. Deze werkwijze is echter zeer ongunstig voor de stand van de oplegging:
  • Tijdens het stort staat de oplegging altijd in zijn neutrale middenstand.
  • “Ergens ” in het verhardings- en voorspanproces komen er verticale krachten in de oplegging waardoor deze niet meer verschuift omdat deze voldoende wrijving ondervindt om te fixeren tussen dek en oplegpoer. Dit gebeurt altijd bij het verwijderen van de ondersteuning en/of aanbrengen van de 1^e voorspanfase (op bijvoorbeeld 10% van de uiteindelijke voorspankracht).
  • De eerste uren na een stort “knijpt“ de bekisting altijd nog iets. Dit kan net genoeg zijn om een oplegging iets te laten dragen waardoor deze niet meer kan verschuiven door zijn wrijving.
  • De opleggingen “fixeren“ dan in hun rechte middenstand bij temperaturen welke veel hoger zijn dan 10 °C, de ontwerptemperatuur voor de neutrale middenstand. Deze temperatuur is zeer moeilijk vooraf in te schatten hetgeen de constructeur eigenlijk wel moet. Het gevolg van de afkoeling van het dek tot normale omgevingstemperaturen is dat bij de nominale midden temperatuur van 10 °C, de rubber oplegging een significante scheefstand vertoont welke ontwerptechnisch overeenkomst met de winterstand (bovenvlak beweegt richting vaste punt/hart viaduct).
  • Een overtuigend signaal dat dit fenomeen is opgetreden is heel vaak dat de rubberopleggingen op één as verschillende schuinstanden hebben. Dit komt omdat ze “gefixeerd” zijn op verschillende tijden en temperaturen.
  • Bij dergelijke in het werk gestorte dekken met rubberopleggingen is het al snel noodzakelijk voor oplevering het dek as voor as op te vijzelen waarbij de blokken vrij springen. De oplegpoeren dienen dan wel groter te zijn ontworpen om de nieuwe plaats van de oplegging met voldoende randafstand definitief te belasten.
  • De ROK voorziet in de gevolgen van hydratatiewarmte: Zie ROK 1.4, hoofdstuk 6.4, art. 7.1:

    De constructeur dient met vrijkomende hydratatiewarmte rekening te houden. De invloed op de dimensionering van de oplegging kan worden beperkt door ontlasten van de oplegblokken nadat deze vervorming is opgetreden.

• Viaducten met een horizontale boog in het lengteprofiel welke terplekke in het werk gefaseerd gestort worden. Dit kunnen bijvoorbeeld fly-overs zijn. Dit zijn doorgaans voorgespannen dekken. Met name hoekverdraaiingen en horizontale krachten gaan sterk variëren tijdens de bouwfase.

Goede beheersmaatregelen op de benoemde risico’s zijn:

1. Algemeen: Maak een project specifieke risicoanalyse over het tijdstip van inbouwen van de opleggingen en betrek daarin alle aspecten welke invloed zijn op krachten en vervormingen en bereken deze. Dit is zeker nodig zeker op de aspecten die temperatuur afhankelijk zijn. Vooral vervormingen kunnen in een bouwfase moeilijk nauwkeurig worden berekend/ingeschat. Er is dus een risico op een afwijking tussen theorie en praktijk. Deze afwijking kan gecorrigeerd worden met een herpositionering vlak voor oplevering.
2. Geef de oplegging de goede voorinstelling (zie hoofdstuk 6.4).
3. Bouw de definitieve oplegging zo laat mogelijk in, na het aanbrengen van alle rustende belastingen. Dit kan door gebruik te maken van tijdelijke (dummy) opleggingen in de bouwfase, welke zo laat mogelijk worden vervangen door de definitieve opleggingen door de krachten in de dummy over te dragen aan de definitieve door middel van een vijzelactie.

Indien het toepassen van dummy opleggingen om wat voor reden dan ook ongewenst is, is de volgende methode aan te bevelen:

4. Geef de oplegging een voorinstelling, bouw deze in, stort hem aan en corrigeer deze vlak voor oplevering, op eind van de bouwfase. Het corrigeren kan alleen met een vijzelactie om de oplegging te kunnen herpositioneren zonder belasting. Hiervoor moet de oplegging dan wel uitgerust met voorzieningen om het mogelijk te maken dat de oplegging zelf (het boven of onder zadel) verschoven kan worden t.o.v. de ankerplaten met hun reeds aangestorte verankeringen.
5. De ultieme beheersmaatregel is de oplegging meer sterkte en vervormingscapaciteit te geven dan nodig is na oplevering van de constructie. Een bolsegment- of potoplegging bijvoorbeeld 20 mm meer translatie- en 5 mrad meer hoekverdraaiingscapaciteit geven heeft slechts geringe extra kosten tot gevolg terwijl de extra marge vaak juist de ruimte biedt die nodig is voor krachten en vervormingen die optreden tijdens realisatie. De oplegging wordt er veel “robuuster“ door.