Voegovergangen

Principe en werking

Net als bij concept 7.2 steunen alle lamellen op gezamenlijke traversebalken. De lamellen zijn verschuifbaar gemonteerd op schuine, draaibare traversebalken. De lamellen zijn daartoe ieder afzonderlijk voorzien van een glijdopleggingen en glijddrukveer die door middel van beugels zijn ingeklemd op de traversebalken. De traversebalken zijn niet in de hoofd bewegingsrichting uitgelijnd maar staan onder een hoek. De traversebalk is eenzijdig translatievast (alleen roteerbaar). De andere zijde kan transleren en roteren in de doosvormige traversekasten. De traversebalken zijn ingeklemd opgelegd tussen een oplegging en drukveer.  Door de beweging van de bovenbouw transleren de traversen door de draaibare geleideopleggingen, die zich hierdoor verdraaien om de verticale as. De draaiende beweging van de traversebalken veroorzaakt door de vaste afstand van de draaipunten van de lamellen een gelijkmatige verdeling van de bewegingen over de individuele dilatatievoegen. Hierdoor zijn stuurveren overbodig.
De gehele constructie is verankerd aan een betonnen dekconstructie of gelast aan een stalen dekconstructie. De constructie is waterdicht door v-vormige afdichtingsrubbers.

De koppeling tussen lamel en traversebalk is enigszins elastisch vervormbaar waardoor fabricagetoleranties en verschillen is temperatuurvervormingen tussen traversebalken en lamellen opgevangen kunnen worden. De lamellen zitten op de traverseblaken met verschuifbare torsieglijdlagers en veren die met laterale geleidestrippen verplaatsbaar gemonteerd zijn in de richting van de traversebalk.
De opleggingen en drukveren zijn daarmee draaibaar om de verticale as.

Net als bij concept 7.2 wordt de verkeersbelasting op de lamellen via een flexibele verbinding afgedragen op traversebalken die verend voorgespannen zijn. Dit geheel kan worden gemodelleerd als meervoudig massa-veersysteem dat dynamisch wordt belast. Het dynamische gedrag kan, indien hier niet goed rekening mee wordt gehouden in het ontwerp leiden tot vermoeiing.

Stuurmechanisme

De lamellen zijn opgelegd op glijdopleggingen die in lengterichting over de traversebalk kunnen glijden. De lamel kan alleen roteren om de verticale as van de oplegging.
De opleggingen en drukveren zijn uitgevoerd als rubber elementen en daarmee voldoende elastisch om hoge dwangkrachten die als gevolg van wrijving zouden optreden te voorkomen.
Door de toepassing van de elastische elementen zou de sturing in principe niet helemaal perfect zijn. Dit effect kan echter worden gecompenseerd door de rotatiepunten van de traversbalk star uit te voeren.

De werking is als volgt. Als de traversebalken door een voegbeweging “w” gaan draaien met een extra hoek α, dan zou een willekeurige glijdoplegging “i” een beweging “w_i” ondergaan. Dit gaat gepaard met een dwarskracht S die afhankelijk is van de afschuifstijfheid van de drukveer en oplegging. Vanwege de voorspanning die door de drukveren wordt uitgeoefend leidt dit tot wrijving in de glijdelementen. Alvorens de glijdoplegging zal kunnen bewegen moet eerst een resulterende wrijvingskracht “R” zijn overwonnen. Door de draaibeweging van de traversebalk over een hoek α_i zullen de glijdopleggingen eerst schuifspanningen ondergaan totdat de ontbonden kracht “S_p“, die parallel aan de traversebalk werkt, groter wordt dan de wrijvingskracht R.  Met andere woorden, alleen over een bepaalde minimumhoek α_i zal de lamel worden verplaatst.

In bovenstaande figuur aan de rechterzijde wordt als voorbeeld een systeem met drie lamellen getoond. Bij zeer starre glijdsloffen zou de afstand tussen de lamellen exact gelijk zijn, hetgeen hoge dwangkrachten zou geven. Bij flexibele glijdsloffen treed steeds een kleine afschuifvervorming op loodrecht op traversebalk. De eerste lamel is verplaatst met een waarde w-s₁ en de tweede lamel is verplaatst met een waarde w – s₁ – s₂. In de figuur is te zien dat de spleetbreedte s₂ tot en met s_n-1 bijna dezelfde waarde heeft. Alleen bij de eerste spleet s₁ en de laatste spleet s_n treed een afwijking op. De imperfecte sturing die optreedt bij spleet s_n moet worden gecompenseerd bij spleet s₁. Dit is onafhankelijk van het aantal lamellen. De eerste spleet (aan de transleerbare zijde) is dus te groot en de laatste spleet (bij het vaste draaipunt) is dus te klein. In onderstaande figuur is dit nog een geïllustreerd.

In deze animatie wordt is de werking van het stuursysteem van de draaitraverse zichtbaar gemaakt.

Toelaatbare bewegingen in langsrichting

Met het type is een grote dilatatiecapaciteit tot 1200mm te bewerkstelligen.

Toelaatbare bewegingen in dwarsrichting

De lamellenvoegen van het concept 7.3 maken een aanzienlijke bewegingscapaciteit in dwarsrichting mogelijk. De toelaatbare dwarsbewegingen worden bepaald door de ruimte in de kasten t.b.v de uitzwaaiende traversebalken, de capaciteit van de afdichtingsrubbers en de minimale opening (ruimte tussen de lamellen in uiterst optredende toestand met inbegrip van eventuele overcapaciteit).

Aansluitingen

Bij stalen bruggen worden de traversekasten doorgaans opgelegd op consoles die aan de einddwarsdrager zijn gelast. Omdat de de zwenktraverse aan 1 zijde vast (roteerbaar) is zijn hier geen grote kasten benodigd, waardoor de aansluiting eenvoudig mogelijk wordt maakt. Dat betekent echter wel dat aan de zijde van het landhoofd alle translaties moeten worden opgenomen. Het landhoofd moet dan wel de benodigde ruimte bieden om deze kasten te kunnen instorten in het beton.

Bij betonnen bruggen worden de kasten aan beide zijden ingestort in gewapende uitsparingen in het brugdek en landhoofd. Het brugdek of het landhoofd dient voldoende ruimte te bieden voor de traversekasten aan de transleerbare zijde.

Varianten

Concept 7.3 wordt uitsluitend geleverd door Maurer onder de naam SCHWENKTRAVERSEN-DEHNFUGEN, in het Engels “Swivel Joist Expansion Joint”.
De standaardvariant, zonder geluidreducerende ruiten, wordt aangeduid met de afkorting “DS”. De geluidsarme variant met geluidreducerende ruiten wordt aangeduid met “XLS”.
Van deze systemen zijn in onderstaande bijlagen de Duitse Technische goedkeuringen volgens de Duitse nationale norm TL TP FÜ opgenomen. Hierin is meer gedetailleerde informatie opgenomen.

Er zijn twee hoofddtypes, ingedeeld naar de wijze waarop de traversebalken zijn georienteerd:

• Type STW (Schwenk Traverse Wechselseitig). Hierbij worden de traversebalken om en om in gespiegelde richting aangebracht.
  Het voordeel van het STW type is dat de sturing automatisch in balans is waarbij in dwarsrichting per saldo geen resulterende dwarskracht wordt uitgeoefend. Het nadeel van type STW is dat de overspanning van de lamel variabel wordt en omdat de overspanning qua vermoeiing gegrensd is, is daarmee ook de dilatatiecapaciteit begrensd. In de Duitse zulassung is dit type begrensd tot 8 dilataties x 80 mm = 640mm. Op basis van de maximale vermoeingsclassificatie (140) van staal lijkt dit niet correct te zijn. Kruisingshoeken tussen 45 en 90 graden zijn mogelijk. Bij scheven kruisingshoeken wordt de balans in dwarsrichting wel verstoord waardoor ook dan resulterende dwarskrachten door de voegovergangen worden uitgeoefend.
• Type STP (Schwenk Traverse Parallel). Hierbij worden de traversebalken evenwijdig aan elkaar aangebracht. Het voordeel van het STP type dat de overspanning van de lamel weer constant wordt en daarmee ook de dilatatiecapaciteit kan toenemen. In de Duitse zulassung is dit type begrensd tot 15 dilataties x 80 mm = 1200mm. Het nadeel van het STP systeem is echter dat er aanzienlijk dwarskrachten optreden die opgenomen moeten worden in een haakse geleidingstraversebalk die zich buiten de rijbaan bevindt. Tevens kan dit type uitsluitend worden ingebouwd bij (nagenoeg) haakse kruisingshoeken.

Van deze systemen zijn in onderstaande bijlagen de Duitse Technische goedkeuringen volgens de Duitse nationale norm TL TP FÜ opgenomen. Hierin is meer gedetailleerde informatie opgenomen.