Voegovergangen

Inleiding

De invloed van de voegopening in het kunstwerk op de verankering en/of afsteuning van de voegovergang.

 

 

Een voegproduct heeft een sterke relatie met de dilatatie in het kunstwerk. Voor de opening in het kunstwerk worden de volgende raakvlakaspecten onderscheiden:

• de maximale voegopening in het kunstwerk in relatie tot de constructieve uitgangspunten van de voegovergang (betonlijn, positie van de wapening, krachtsafdracht randprofiel)
• de invloed van bouwtoleranties op de beoogde voegopening
• de invloed van constructietemperaturen bij installatie van het voegproduct in relatie tot de afstelling van de voegovergang

 

Risico

De relatie tussen het voegproduct en de voegopening kan ongunstig uitpakken. Een niet berekende uitkraging van de voegbalk kan resulteren in een afname van de levensduur. Ook kan de positie van de voegverankering ongunstig uitvallen zoals onderstaande voorbeelden laten zien.

Bij flexibele voegovergangen is het belangrijk dat de staalplaat voldoende sterk en stijf is om de verkeersbelasting vanuit het rijdek over te dragen naar de betonconstructie zonder dat er permanente vervorming van de staalplaat optreedt. Ook vermoeiing mag dus geen rol spelen de dikte van de staalplaat is opgenomen in de Declaration op Performance van het voegconcept. De dilatatieopening in het brugdek mag niet breder zijn dan de waarde waarin in het ontwerp van de afdekplaat is uitgegaan.

 

Advies

Het beoordelen van de voegopening in relatie tot het functioneren van de voegovergang verdient de nodige aandacht. In het ontwerp dient een voegopening van het kunstwerk te worden bepaald waarbij de toleranties in het betonwerk niet worden onderbelicht. Denk hierbij aan:

• de invloed van toleranties op de lengte van brugliggers;
• de effecten van opbuiging en de consequenties voor de voegopening;
• de plaatsingstoleranties van prefab brugliggers;
• de vergroting van de voegopening als gevolg van voorspanning;
• de variatie in de voegopening door niet parallel lopende betonlijnen van de frontwand en prefab liggers met afschuining i.v.m. de kruisingshoek;
• de invloed van temperatuur bij het installeren van de voegovergang.

Toets de voegopening in het ontwerp en de uitvoering aan de constructieve randvoorwaarden van het voegproduct.

 

Productie en montage van liggers

Voor de productie van prefab liggers worden toleranties beschreven in de NEN-EN15050. Ook voor het positioneren / plaatsen van de brugliggers geldt een plaatsingstolerantie. In de beschouwing van het raakvlak dienen deze toleranties erkend te zijn. Deze toleranties lijken enigszins mee te vallen in het perspectief van de omvang van de brugliggers. Voor de voegovergang werkt dit iets anders, De positie van de voegovergang alsmede de grootte van de voegopening hebben effect op de constructieve samenwerking van het voegsysteem en het kunstwerk. Met name grotere voegopeningen dan theoretisch aangenomen, dienen goed te worden beschouwd in relatie tot het ontwerprapport van de voegovergang.

 

 

 

 

 

 

 

 

Grondaanvulling aardebaan

Bij de bouw van nieuwe bruggen en viaducten wordt een deel van de grondterp afgegraven zodat het landhoofd gerealiseerd kan worden. De aanvulling van grond achter het landhoofd kan:

• voor het aanbrengen van de liggers cq. het storten van het dek;
• na het aanbrengen van de liggers cq. het storten van het dek.

De aanvulling van grond kan van invloed zijn op de voegopening doordat het steunpunt iets ‘naar binnen’ komt in de richting van het brugdek. De voegopening wordt in dit geval iets kleiner door de zettingen als gevolg van de grondmassa. Bij fundatie op staal en bij toepassing van gewapende grond is de invloed op de voegovergang mogelijk groter dan verwacht.

In het ontwerp van het kunstwerk kan men rekening houden met eventuele zettingen waarbij het relevant is om de werkvolgorde te beschouwen die men buiten wenst toe te passen.

 

 

Gewapende grond als fundatie

Een bekend fenomeen bij de installatie van voegovergangen betreft de invloed van constructie temperatuur. De opwarming en afkoeling van een constructie resulteert respectievelijk in een verlenging en verkorting van het object.

Bij het bepalen van de verplaatsingen wordt initieel uitgegaan van de neutrale stand van de voegovergang behorend bij een constructie temperatuur van 10 graden Celsius. Op het moment dat de voegovergang wordt ingebouwd bij een afwijkende constructie temperatuur heeft dit (mogelijk) gevolgen voor:

• De afstelling van de voegopeningen (dagmaat) tussen de randprofielen, mogelijk dient de voegovergang met een voorinstelling ingebouwd te worden, waardoor deze bij 10 graden Celsius weer in zijn middenstand komt te staan. (concept 1 – nosing joints, 2 – vingervoegen & 7 – lamellenvoegen);
• De resterende beschikbare dilatatie capaciteit van het voegtype. Doordat deze niet met een voorinstelling aan te brengen zijn zal deze ongeacht de temperatuur in zijn middenstand worden ingebouwd. Hierdoor is het mogelijk dat deze niet afdoende stuik (verkleinen) of rek (verlenging) kan opnemen t.o.v. de opgegeven verplaatsingen. (concept: 3 – mattenvoegen, 4 – flexibele voegen, 5 – verborgen voegen & 6 – integraalvoegen
• De positie van de verankering van de voegovergang in relatie tot beschikbare ruimte in de onderliggende constructie;

Rekening houdend met de mogelijke constructietemperatuur bij installatie dient de voegovergang aan minimaal de volgende eisen te voldoen:

• De minimale voegopening moet groter zijn dan 0mm (getoetst in UGT), bij voorkeur rekening houden met een reserve van 5mm. In de onderliggende constructie en in de voegovergang mogen geen opspankrachten optreden die leiden tot bezwijken van de voegovergang en/of schade aan de onderliggende constructie;
• De maximale voegopening zonder sinusplaten moet kleiner zijn dan 80 mm (getoetst in BGT);
• Bij de voegovergangen welke niet met een voorinstelling aan te brengen zijn dient rekening gehouden te worden met het risico van een mogelijk hogeren dan wel lagere constructietemperatuur op het moment van realisatie. Geverifieerd dient te worden of voldoende restcapaciteit aanwezig is om de voegovergang aan te brengen bij een verwachte afwijkende constructietemperatuur. Waar nodig dient het voegtype o.b.v. verwachte constructietemperatuur ten tijde van inbouw te worden her beschouwd.

 

Advies

Specificeer, ongeacht het type voegovergang, de voegopening ook voor andere constructie temperaturen en beoordeel wat de grenswaarden zijn. Niet zelden blijkt een minimale en/of maximale temperatuur aan de orde waarbij de voegovergang geïnstalleerd kan worden. Maak dit expliciet op de tekening/werkplan en in de communicatie naar de voegleverancier/hoofdaannemer.

 

 

Aandachtspunt 1:

Kleinere afstelling vs. benodigde voegopening voor montage van het rubber. Wanneer de opening tussen de randprofielen bij installatie tamelijk klein moet zijn (bijv. onder hoge temperaturen), kan de staalconstructie hierop worden afgesteld. Let hierbij op de minimaal benodigde ruimte voor het inbrengen/monteren van het rubberprofiel. Als het rubber niet kan worden ingebracht, zal dit alsnog op een later moment dienen plaats te vinden. Het uitstellen van deze werkzaamheden kan gevolgen hebben voor het aantal benodigde wegafzettingen, de kans op uitspoeling van een talud of ongewenste aantasting van de betonconstructie door hemelwater en dooizouten.

 

Aandachtspunt 2:

Bij flexibele voegen is de opneembare vervorming doorgaans niet evenredig verdeeld. De flexibele massa kan iets meer rek (verlenging) opnemen dan stuik (verkleinen), verhouding doorgaans 1 : 2. De constructie-temperatuur ten tijde van inbouw speelt dan een belangrijke rol. Beoordeel goed bij welke temperatuur de massa aangebracht kan worden om alle verplaatsingen vanaf het moment van installatie op te kunnen vangen. Specificeer de grenswaarden voor de minimale de maximale constructietemperatuur waarbij het product voor het betreffende object geschikt is.

 

Aandachtspunt 3:

De voegovergang dient aan de hand van de juiste constructie temperatuur afgesteld te worden. Om tot een juiste afstelling, eventueel voorinstelling, te komen is het van belang om te bepalen welk constructieonderdeel maatgevend is voor wat betreft de temperatuur invloeden i.r.t. de bijbehorende verplaatsingen in x-, y- en z-richting. De maatgevende temperatuur is enerzijds afhankelijk het type constructie: Betonnen of Stalen hoofddraagconstructie en anderzijds van de vorm: in situ, liggers of kokerbrug. Per brug / viaduct kan het verschillen wat de maatgevende constructie temperatuur is. In het gros van de gevallen geeft de onderzijde van constructie, (hoofd)ligger de maatgevende constructie temperatuur aan. Echter kan hier niet klakkeloos vanuit worden gegaan, voornamelijk bij meervoudige voegovergangen of bij voegovergangen waarbij de grenswaarden worden bereikt dient voorafgaand aan de plaatsing onderzocht worden welk constructie onderdeel maatgevend is.

Kunstwerk specifiek dient bepaald te worden welke onderdelen worden voorzien van sensoren en gemonitord, hieronder is een voorbeeld gegeven van een stalen brug en een betonnen kokerbrug;

	Stalen constructie:	Betonnen kokerbrug:
Temperatuur sensoren:	Voor alle onderdelen geldt de niet direct beschenen zijde
	–  Onderzijde dek;	–  Kokervloer;
	–  Hoofdligger;	–  Kokerwand;
	–  Onderflens hoofdlligger;	–  Kokerdak;
	–  Betonnen landhoofd;	–  Binnenlucht in de koker;
	–  Buitenlucht direct onder het dek;	–  Buitenlucht direct onder het dek;
Verplaatsings- Sensoren	Alle sensoren tussen landhoofd en dek gepositioneerd:
	–  X-richting: (in lijn met de bewegingsrichting, met in acht neming van het oplegsteem);
	–  Y-richting: (haaks op de X-richting);
	–  Z-richting:

 

In onderstaande afbeelding zijn de monitoringsresultaten van een stalen brug grafisch weergegeven. Uit deze resultaten blijkt dat de verplaatsing in x-richting van de gemonitorde voegovergang de temperatuur van de onderzijde dek exact volgt en representatief is voor de bewegingen van de voegovergang. De temperatuur van de overige gemonitorde onderdelen volgen de bewegingen van de voegovergangen niet. Daarmee zijn deze dan ook niet representatief.

Aandachtspunt 4:

Op het moment dat de voegovergang wordt afgesteld op basis van de constructie temperatuur dient nauwlettend in de gaten gehouden te worden of ondertussen de constructie verplaatsing ondergaat.

Massieve betonnen constructies verplaatsen langzaam t.g.v. wisselingen in de buitentemperatuur waardoor in het relatief korte tijdsbestek van afstelling de voegovergang één instelling gehanteerd kan worden. Stalen constructies verplaatsen veel directer t.g.v. wisseling in de buitentemperatuur waardoor, afhankelijk van weersomstandigheden, wordt geadviseerd om ieder half of heel uur opnieuw de afstelling te bepalen. Voornamelijk bij staalconstructies welke ontdaan zijn van de verharding en direct worden aangestraald door de zon kunnen per dag grote verplaatsingen plaatsvinden. Op het moment dat de voegovergang is gefixeerd dient de koppeling tussen het dek en het landhoofd verwijderd te worden, indien dit niet gebeurd zullen verplaatsingen de reeds gestelde voegovergang vervormen.

Bovenstaand geldt alleen voor de voegovergangen welke eventueel met een voorinstelling ingebouwd kunnen worden zoals eerder in dit hoofdstuk benoemd.