Opleggingen

Het eindresultaat van alle uitvoeringstechnieken om rubber opleggingen egaal dragend correct aan te brengen onder prefab ligger constructies vallen onder RTD 1012 (2017) art. 7.11.11. Hierin staat:

• Uitvulplaten voor corrigeren van hoogteverschillen van andere materialen dan in het ontwerp zijn aangehouden zijn niet toegestaan. 
• Cement gebonden keggen bij rubber opleggingen zijn niet toegestaan.
• Indien kegstukken worden gebruikt, mogen deze niet gescheurd zijn en geen zichtbare kieren met de oplegging of andere constructies vertonen. 

 

Toelichting RTD eis:

1^e aspect: Concreet betekent deze RTD eis dat uitvulplaten altijd op de tekening moeten worden weergegeven. Omdat het in de uitvoering zelden voorkomt, dat deze niet nodig zijn.

2^e aspect: Hier wordt bedoeld dat prefab cementgebonden kegstukken niet toegestaan zijn. Bovensabelingen met vezel versterkte mortels zijn wel toegestaan (zie hoofdstuk 6.3.6.4).

3e aspect: Deze eis op niet zichtbare kieren is van toepassing bij volledig eigen gewicht en alle rustende belasting als volledige schampkanten, randelementen, druklagen en asfalt. De oplegging moet ook in de montage fase zijn werk hebben gedaan.

Het correct aanbrengen van deze uitvullagen, vulplaten, kegstukken en de uiteraard opleggingen zelf dient bij elke leverancier onderdeel te zijn van zijn werkplan met een bijbehorend keuringsplan opdat deze laag ook aantoonbaar voldoet aan de eisen (zie hoofdstuk 6.8).

Bij het hoogte-ontwerp van de totale oplegconstructie (oplegpoer + rubber oplegging + wigstuk + eventuele uitvulplaat) dient er rekening mee gehouden te worden, dat een rubber oplegging een productie hoogtetolerantie heeft. Deze tolerantie is afhankelijk van de rubberdikte. Deze mag tussen ±2 mm en ±4 mm afhankelijk van de totale dikte van het rubber blok zijn volgens art. 6.2.3.1 van NEN-EN 1337-3. Als een wig/keg stuk te dun ontworpen wordt (bijvoorbeeld 3 mm op het dunste punt) kan door het handhaven van ‘hoogte rubberoplegging + wigstuk’ een te dun wigstuk overblijven. Deze zal dal al snel scheuren.

In de prefab ligger praktijk zijn er twee technieken om de ligger uiteindelijk op zijn opleggingen te monteren. Uitgangspunt hierbij is dat de uiteindelijke totale brug zijn krachten en vervormingen kan overdragen op de opleggingen op een wijze welke overeenkomt met de berekening van de opleggingen.

De twee methoden hebben als functie de hoekverdraaiing op te vangen welke altijd aanwezig is bij constructies. De oorzaak van deze hoekverdraaiing kan zijn:

• In X richting:
  – Prefab liggers hebben altijd een zekere productie toog, dus hoekverdraaiing bij zijn steunpunten op de opleggingen.
  – Hoogte verschillen tussen de steunpunten.

• In Y richting:
  – Dwars verkanting van het dek.
  – Liggers met een horizontale toog.
  – Elastische verkorting van het dek door een evt. dwarsvoorspanning.

Hieronder worden de twee methoden en hun eigenschappen beschreven:

Methode 1: prefab epoxy wigstuk

Deze wigstukken zitten doorgaans prefab op de rubberopleggingen. Hiervoor zijn de opleggingen (alleen aan de bovenkant) ontvet en is een laag verdichte hoog gevulde epoxy troffelmortel op de oplegging aangebracht. Dit gebeurt doorgaans in een afgesloten, geconditioneerde ruimte.

Na verharding van de epoxy wordt het blok, met of zonder uitvullaag aan de onderzijde, op de betonnen poeren gelegd vlak voor het leggen van de liggers.
De functie van het wigstuk is zorgen voor gelijke krachtafdracht vanuit de niet waterpasse onderzijde van de ligger naar de waterpasse bovenzijde van de oplegging. De onderzijde van de ligger is nooit waterpas vanwege het langs- en dwarsalignement en de vorm (de toog) van de liggers. De toog van liggers heeft echter wel zijn toegestane tolerantie. Hij kan dus afwijken van zijn theoretische toog. Afhankelijk van het moment van aanbrengen van de oplegging zal ook de vervorming door druklaag en rustende belasting extra hoekverdraaiingen geven, welke dan ook invloed heeft op de vorm van het wigstuk.

Ten behoeve van het ontwerp van de rubberoplegging heeft de constructeur keuzes gemaakt in de ontwerpuitgangspunten. In extreme kunnen deze zijn:

• Bovenzijde rubberblok ligt waterpas bij alleen eigen gewicht en rustende belasting:
  • Onder verkeer heeft het blok dan zijn maximale hoekverdraaiing door het doorbuigen van de ligger, dus ook zijn grootste excentrische belasting
• Bovenzijde heeft juist bij eigen gewicht en rustende belasting zijn maximale hoekverdraaiing (dus maximale excentrische belasting maar bij minimale drukken)
  • Onder verkeer heeft dit blok dan geen hoekverdraaiing (dus geen excentrische belasting).
  • In deze belastingtoestand treden dan de maximale oplegdrukken egaal op.
• Een constructeur kan ook kiezen voor een combinatie van bovenstaande uitgangspunten:
  • Zonder verkeer draagt het blok vooral op zijn achterkant, met verkeer op zijn voorkant

Deze extreme ontwerpuitgangspunten worden door de constructeur in combinatie berekend met de translaties in X en Y richting en met de horizontaal krachten ook in X en Y richting.

Om te voldoen aan alle ontwerp criteria kan de constructeur uiteraard “spelen“ met blokafmetingen, aantal en dikte rubberlagen en niet als laatste met de vorm van de oplegging in zijn maatgevende toestand. Hij maakt dus een keuze wanneer een blok wel centrisch wordt belast en wanneer niet.

Uiteindelijk genereert deze keuze, samen met de toog en de hellingen van de ligger, de vorm van het prefab wigstuk: de epoxy scheg.

De eerste keuze heeft mogelijk een lichte voorkeur omdat dan de oplegging gedurende het grootste deel van zijn leven min of meer waterpas ligt, dus zonder opgelegde hoekverdraaiing uit verkeer. Dit vermindert de kans op “wandelende“ opleggingen. Zie hoofdstuk 6.3.9. Het belastinggeval met “het maatgevende verkeer” treedt slechts zeldzaam op. Een brug draagt hoofdzakelijk in tijd alleen zichzelf.

Het is aan te bevelen dat de constructeur bij de toetsen op hoekverdraaiingen ook de volgende uitvoeringsvariabelen meeneemt:

• 3 mrad als toegestane afwijking op de waterpasheid.
• De afwijkingen op de toogvorm van de ligger welke deze mag hebben conform de voorschriften van die ligger. Inzicht in de mogelijke afwijking van de toogvorm staat onder andere in het document: interpretatiedocument Criteria 73 van Kiwa. De ligger leveranciers kunnen deze afwijkingen ook invullen.

Bij een eventuele analyse van de oorzaak en risico achter opgetreden kieren tussen oplegging/wigstukken en de onder- of bovenbouw zijn deze constructieve uitgangspunten een start (zie hoofdstuk.6.3.3.3).

Methode 2: epoxy bovensabeling en dummy opleggingen

Een epoxy wigstuk kan ook in-situ gemaakt worden na het leggen van de liggers met de bovensabeling technieken zoals in hoofdstuk 6.3.6.4 wordt behandeld. Hiervoor rusten de prefab liggers tijdelijk op hulpondersteuningen (dummy-opleggingen). Na het leggen van de liggers op deze dummy-opleggingen wordt de ruimte tussen oplegging en ligger bovensabeld.

Ook hier heeft de constructeur van de oplegging keuzes in de ontwerp uitgangpunten voor de opleggingen. Deze keuzes zijn:

• Bovensabelen na het aanbrengen van alle rustende belastingen: schampkanten, stortlagen en asfalt. De oplegging heeft dus per saldo alleen een verkeershoekverdraaiing.
• Bovensabelen direct na het leggen van de liggers of de liggers leggen op dummy’s waarbij er een dot epoxy op de oplegging is aangebracht en vol en zat is afgewerkt. Na het verwijderen van de dummy’s in deze vroege bouwfase heeft de oplegging dus geen opgelegde vervorming. Na het storten van druklagen en aanbrengen asfalt een kleine hoekverdraaiing. Uiteindelijk met het verkeer zijn aanvullende en daarmee maximale hoekverdraaiing.

De eerste keuze heeft mogelijk ook hier een voorkeur omdat de oplegging gedurende het grootste deel van zijn leven min of meer waterpas ligt, dus zonder opgelegde hoek vervorming uit verkeer. Andermaal wordt ook hierdoor de kans op “wandelende opleggingen” verminderd.

Naast bovenstaande aspecten moeten de opleggingen dan uiteraard ook nog berekend worden op aspecten zoals in hoofdstuk 2 t/m 5 van dit handboek is behandeld.

Het voordeel van de methode bovensabelen met dummyopleggingen in een zo laat mogelijk stadium, is dat eventuele productie en uitvoering variabelen geen enkele invloed hebben op het uiteindelijke resultaat op de vorm van de oplegging in zijn functie. Alle volgende uitvoering gerelateerde variabelen worden opgevangen:

• Afwijking in de geproduceerde toog t.o.v. de berekende.
• Afwijking waterpasheid oplegvlak van de oplegging.
• Elastische verkorting van het dek door een eventuele aanvullende (dwars) voorspanning.
• Torsie in de lengte as van de voorgespannen ligger.
• Als de oplegging pas wordt bovensabeld na aanbrengen van alle rustende belasting worden ook eventuele variaties in met name asfalt dikten correct opgevangen.

Zoals uit bovenstaande eigenschappen van de twee oplegmethoden bij prefab liggers is benoemd, maakt een constructeur fundamentele keuzes voor het correcte gedrag van de opleggingen. Het totale bouwproces met daarin als laatste de uitvoering moet dan wel waarborgen dat de opleggingen zijn ingebouwd volgens die constructieve uitgangspunten.
Dit is overigens bij alle constructies een fundamentele voorwaarde. Dit klinkt als vanzelfsprekend, doch de praktijk toont vaak afwijkend gedrag met eventuele (grote) schaden en vermindering levensduur tot gevolg.

Om dit te voorkomen is het sleutelwoord: communicatie. De constructeur moet expliciet zijn uitgangspunten communiceren met de uitvoering tot een overeen te komen werkmethode en bij eventuele wijziging hiervan moet er terugkoppeling plaatsvinden.

Als voorbeeld:

• De constructeur heeft de opleggingen berekend met als uitgangspunt dat deze bij het belastinggeval inclusief alle rustende belastingen, dus zonder verkeer, geen hoekverdraaiing heeft.
• Uitvoering heeft in een vroeg stadium hierop zijn werkmethode afgestemd door de liggers te willen stellen op dummy-opleggingen en deze pas te verwijderen vlak voor het inbouwen van de voegovergangen, na het aanbrengen van het asfalt.
• Om planning technische redenen of door andere (oneigenlijke) redenen van uitvoering wordt het nodig gevonden om de dummy-opleggingen al te verwijderen na het leggen van het totale liggerveld en het aanstorten van de kop van de dwarsbalken.
• Na storten druklaag, na het aanbrengen van een “iets“ dikkere asfalt laag, vlak voor oplevering blijken er forse kieren zichtbaar tussen de oplegging en zijn bovensabeling. Pas na kostbare discussies en herstelmaatregelen is de situatie weer als bedoeld.
• Alles had voorkomen kunnen worden als er tijdig was gecommuniceerd tussen uitvoering en de constructeur.

De methode met de dummy-opleggingen heeft nog een aantal belangrijke aanvullende aspecten en uitgangspunten welke beheerst moeten worden. Deze zijn:

• Het stellen van de dummy’s, het verwijderen ervan inclusief eventueel vijzelwerk en de huur van alle dummy’s kost geld. Als deze pas verwijderd worden na een lange bouwtijd van het totale dek, vlak voor stellen van de voegovergangen is het nog duurder.
• Ze hebben een zekere mate van compressie bij belasting. Ze moeten dus hoger gesteld worden dan de tekening aangeeft als onderzijde ligger. Voorbeelden: Zandpotten kunnen onder belasting tot wel 5 mm comprimeren en voordat een houten uitvulling egaal draagt, is deze ook +/- 5 mm lager.
• Ze moeten sterk genoeg zijn om de oplegkrachten te kunnen weerstaan. Een dummy welke alleen de ligger hoeft te dragen is kleiner, dus goedkoper dan een dummy oplegging welke moet blijven zitten tot ook het asfalt is aangebracht.
• De oplegkrachten moeten ook in deze hulpondersteuningen egaal worden verdeeld en er moet uiteindelijk voldoende ruimte overblijven voor de bovensabeling.
• Bij het leggen van de liggers en zeker ook nog bij het afwerken dient de epoxy zich nog in de pot-live fase te bevinden.
  • Voorbeeld (zie ook het voorbeeld op het eind van hoofdstuk 6.5.2):
    De ligger wordt gelegd op dummy’s naast de rubber opleggingen in de nog niet verharde epoxy boven op het blok. Het gewicht van de ligger drukt de nog niet verharde pasteuse epoxy over de oplegging en de epoxy wordt rondom afgewerkt terwijl de epoxy ook dan nog in de pot-live fase is. Als echter de epoxy al aan het verharden was voordat de ligger werd aangebracht ligt de ligger op een rommelige, niet egaal verdichte, veel kleinere epoxy laag. Dit veroorzaakt onvermijdelijk grote spanningsconcentraties in het rubberblok.
    Als dan de oplegging ook nog afgewerkt wordt met verse mortel is deze onvolkomenheid niet meer direct zichtbaar.  Het wordt dan alleen zichtbaar na verloop van tijd als de oplegging wat “vreemde“ uitstulpingen vertoont. Deze zijn uiteraard zeer ongewenst.
    Bij deze techniek dient er bijzondere aandacht te zijn voor de planning van de montage van de liggers. Het is zeer aan te bevelen dat het aspect van verwerken binnen de pot-live een plek heeft binnen het plan van aanpak leggen liggers en zijn keuringsplan. Het moet hierin “SMART “zijn benoemd.
• Bij lange liggers, eventuele buig slappe voegen en/of lange bouwtijd op de dummy’s, moeten deze dummy’s ook al een langs verplaatsing kunnen ondergaan ten gevolge van bouwfaseringen en temperatuur effecten. Zij moeten dus op glijzadels staan. Hiermee is er dus in de bouwfase een ander oplegsysteem dan in de op te leveren definitieve fase.
  Bouwfase: vaste punten met (eenzijdige) glijdopleggingen terwijl het definitief een “drijvend“ oplegsysteem is, namelijk alle opleggingen kunnen vervormen.

 

Voorbeelden van deze aspecten:
Een houten uitvulling bestaande uit een kruislingse stapel van azobé balken ligt op een landhoofd met een groot afschot en de zeer zware lange ligger heeft een grote toog. Bij deze combinatie ligt de ligger op een hoekje van de stapeling, het hout bezwijkt door de grote oplegkrachten en de oplegging komt +/- 15 mm lager terecht op het rubberblok welke dan ook een grote puntlast te verduren krijgt door gebrek aan een wig.
Voor het storten van de druklagen heeft er geen controle plaatsgevonden.
Ook deze hulpondersteuning had een wigvorm moeten hebben en wel een grote door de combinatie afschot landhoofd en toog dek.

De ongewenste gevolgen zijn dat kostbaar vijzelwerk nodig is voor het herstel.

De beheersmaatregelen kunnen zijn:

• De inbouw configuratie moet vooraf goed beschouwd worden: Ruimtebeslag dummy’s versus krachtinleiding positie ligger versus werkruimte rondom de definitieve oplegging voor de bovensabeling.
• Hout nooit langs belasten bij grote lasten, altijd kopshout.
• Laat altijd een constructeur de afmetingen en configuratie berekenen van stoppingen.