Dilatatiecapaciteit en weerstand tegen oplegde vervormingen vanuit de constructie
Vingervoegen hebben een grote dilatatiecapaciteit in de hoofdbewegingsrichting. Uitkragende vingervoegen hebben een capaciteit tot ongeveer 500mm. Ondersteunde vingervoegen tot circa 1000mm. Bij ondersteunde vingervoegen zullen bij het transleren uit de wrijvingskrachten tussen de sleepvingers en de basis sleepkrachten ontstaan.
De ruimte tussen de vingers van de vingerplaten moet voldoende zijn om het kunstwerk vrij te laten bewegen zonder het ontstaan van opspankrachten in onderdelen van de voegovergang. Omdat de hoofdbewegingsrichting van het kunstwerk meestal (nagenoeg) gelijk is aan de rijrichting liggen de vingers dus evenwijdig aan de rijrichting en geldt hiervoor een maximale spleetbreedte van 45 tot 65 mm (afhankelijk van de lengte van de vinger) in de rijbaan. Hierdoor resteert maar weinig ruimte voor verplaatsingen in dwarsrichting. Volgens de RTD1007-2 dient nog minimaal een dwarscapaciteit van +/-3 mm aanwezig te zijn.
Uitkragende vingervoegen kunnen over het algemeen maar beperkte verticale translaties aan. Uiteraard kan de vingervoeg verticale translaties prima volgen, echter dit leidt tot een onjuiste verdeling van de wielbelasting. Hoogteverschillen die gerelateerd zijn aan translaties in langsrichting dienen daarom bij dit type vermeden te worden. Normaal gesproken zal bij een stijve oplegging, beperkt overstek van het dek t.ov. de opleglijn en een stijve einddwarsdrager er nauwelijks sprake zijn van verticale vervormingen onder voorwaarde dat de uitkragende vingervoegen in principe alleen in horizontale richting ingebouwd worden (uitgaande van horizontaal gestelde opleggingen). Inbouw in een helling is bij uitkragende vingervoegen alleen mogelijk als de opleggingen ook in die helling worden gesteld, hetgeen in principe in strijd is de richtlijnen.
Mechanische weerstand tegen belasting uit verkeer
Vingervoegen hebben, onder bepaalde voorwaarden, een goede mechanische weerstand bestand tegen belastingen uit verkeer. De verankering vereist een zorgvuldig ontwerp, een nauwkeurige beheersing van de geëiste uitvoeringskwaliteit, zowel met betrekking tot reinheid, vlakheid en aanspanmethoden.
- Bereden onderdelen blijven vlak in de rijbanen liggen zodat de belasting goed wordt verdeeld over beide zijden. Hoogteverschillen moeten worden vermeden. Reeds bij kleine hoogteverschillen van circa 2 mm zullen de laaggelegen vingers de wielbelasting al niet meer dragen en de hooggelegen vingers overbelast worden, tenzij hier in het ontwerp rekening mee wordt gehouden.
- De vingerplaten dragen vlak op de ondergrond. Speling tussen vingerplaat en ondergrond moet voorkomen worden. Zowel de ondergrond als de vingerplaat dienen daarom zuiver vlak te zijn: tolerantieklasse H conform EN-ISO 2768-2.
- De verankering van de vingerplaten dient plaats te vinden met zo lang mogelijke voorspanbouten, waardoor er meer verlenging in de bout aanwezig zal zijn en de voorspanning goed behouden blijft.
- Het voorspannen van de voorspanbouten dient bij voorkeur plaats te vinden via het aandraaien van moeren. Systemen waarbij voorspanbouten worden verankerd in getapte draadgaten van de onderbouw worden op de boutkop voorgespannen. Dit geeft additionele torsie in de boutsteel bij het aandraaien. Daarnaast blijkt er in praktijk vaak schade te ontstaan aan de getapte draad van de laagwaardigere staalkwaliteit van de onderbouw.
- De ankerbouten dienen hun krachten zo direct mogelijk af te dragen op stijve elementen. Additionele buiging door indirecte krachtsafdracht via een relatief slappen onderbouw moet worden vermeden.
In het ontwerp van de vingerplaat dient ook rekening gehouden te worden met spanningsconcentraties ter plaatse van de aanzet van de vingers en bij de boutgaten.
Bij de ondersteunde vingerplaten en grotere uitkragende types dient rekening gehouden te worden op opslingering als gevolg van terugvering. Dit geeft een grotere spanningswisseling in de vingers en ankers en kan tot vermoeiing leiden indien hier geen rekening mee wordt gehouden. Door middel van “overrolling”-testen kunnen de dynamische eigenschappen worden bepaald. Bij ondersteunde vingervoegen mag opslingering niet leiden tot loskomen van de contactvlakken. De vasthoudconstructie of inklemming dient zodanig te zijn dat bij alle mogelijke dilatatieopeningen er na relaxatie nog voldoende voorspanning over blijft om opwaartse opslingerkracht te kunnen opnemen zonder opvering van de vingerplaat.
Het aanrijden van vingerplaten zonder randbalken/aanrijdstrips zal versneld leiden tot negatieve gevolgen voor de verankering en toename van risico’s voor de gebruiksveiligheid. Daarom dienen bij voorkeur staalvezelbetonnen overgangsbalken en/of overgangsstrips aangebracht te worden voor de vingerplaat (zie figuur).
De volledig ondervulling van de stalen onderbouw met beton (geen luchtinsluiting) is van groot belang voor de juiste krachtsafdracht en dient altijd gecontroleerd te worden. In het ontwerp dienen hiervoor voldoende ontluchtingsgaten opgenomen te worden. Het aanbrengen van een injectieslag om na in betonneren nog te kunnen na-injecteren is zeer aan te bevelen.
| In RTD1007-2 versie 4.0 zullen aanvullende eisen worden gesteld aan vingervoegovergangen.
De volgende detailleringseisen gelden voor vingervoegen (families 2):
|
Veiligheid en comfort
In voet en fietspaden mag de spleetbreedte maar 20 mm zijn. Veelal wordt om deze reden een sleepplaat (tranenplaat) toegepast op de vingervoeg. Aangezien de vingerplaten een relatief groot oppervlak hebben dient voldoende stroefheid te worden bereikt door het aanbrengen van een profilering. Ter plaatse van de vingers ontbreekt deze in de regel. Vermoeingstechnisch is een profilering hier niet gewenst, maar indien er rekening mee gehouden wordt kan het eventueel wel worden toegepast. Toepassing van vingerplaten zonder volledige profilering is in scherpe bochten (<350 m) niet toegestaan.
Geluid
Vingervoegen zijn relatief gezien geluidsarm. Dit is mede afhankelijk van de vlakheid van inbouw in relatie tot de aangrenzende voegbalken / verharding. Bij gebruikmaking van een rubberen hemelwaterafvoergoot zijn geluidbeperkende maatregelen in principe niet noodzakelijk. Rubberen slabben van afvoergoten kunnen als gevolg van luchtverplaatsing door passeren van voertuigen tegen omliggende constructies klapperen. Het effect van het klapperen kan beperkt worden door de contactvlakken te bekleden met geluidabsorberend materiaal.
Waterdichtheid
De nieuwe generatie beschikt over rubber gootconstructies die het water (en vuil) opvangen en afvoeren. Dit vereist een goed detaillering. Een voorwaarde voor het goed functioneren van de gootconstructies is het regelmatig (tenminste 1x per jaar) reinigen van de goten. Het niet uitvoeren daarvan zal altijd leiden tot verstoppingen en accumulatie van vuil. Dit zal leiden tot opspankrachten in de afdichtingslab en schade in de vorm van mechanische schade, scheuren en losraken van de slab uit de bevestiging. Bij het ontwerp van de HWA dient rekening gehouden te worden met zand/vuilvang, doorspuitvoorziening, toegankelijkheid & aansluiting afvoer.
Ontwerplevensduur en onderhoud
Vingervoegen hebben, afhankelijk van het type en detaillering, een ontwerplevensduur van 25 tot 50 jaar en gaan daarmee 2x tot 4x de levensduur van de deklaag van de verharding mee. Niet alle onderdelen halen die levensduur. Het afdichtingsprofiel (gootslab van EPDM o.g.) heeft een levensduurverwachting van 10-20 jaar, afhankelijk van de mate van vast onderhoud (reiniging).
De levensduur wordt voornamelijk bepaald door de betrouwbaarheid van de voorgespannen verbinding van de vingerplaat op de ondergrond. Verlies van voorspanning kan niet alleen leiden tot vermoeiing van de ankers maar ook tot corrosie in de contactvlakken waardoor additionele speling en onvlakheid ontstaat. De conservering is daar maar minimaal (alleen zinkrijke primerlaag of nabewerkte thermisch verzinklaag. Door afname van de conservering van de verankering zal dit leiden tot corrosie in een vochtige omgeving met dooizouten waarin voegovergangen nu eenmaal verkeren. Corrosie van sluitringen in de verankering en in de contactvlakken zal leiden tot verlies van voorspanning en loskomen van vingerplaten. Ook corrosie in de contactvlakkken tussen vingerplaten en onderbouw vormt op lange termijn een risico (spleetcorrosie) . Vochtinwerking dient daarom voorkomen te worden. De boutgaten, volledige doorboorde montagegaten in de vingerplaten en aansluitnaden tussen vingerplaat en onderbouw dienen daarom preventief te worden afgedicht met een speciale flexibele voegvulling (zie figuur).
Bij vervanging van de afdichtingslab dienen de vingerplaten normaliter verwijderd te worden. Dit is het moment om ook de contactvlakken te onderhouden (stralen, conserveren, zo nodig uitvlakken). Vingerplaten dienen vervolgens met nieuwe voorspanbouten te worden verankerd.
