3.9.2 Vervormingen door de temperatuurverschilcomponent (Tm)

Naast de gelijkmatige temperatuurcomponent moet rekening gehouden worden met dagelijkse ongelijkmatige temperatuurvariaties in de constructie. Er dient zowel rekening gehouden te worden met opwarming als afkoeling van alleen de bovenzijde van het rijdek. Met name bij orthotrope (stalen) rijdekken kan dit een aanzienlijke invloed hebben op de vervormingen in dwarsrichting.

Bij ongelijkmatige temperatuurverdelingen door temperatuurverschillen tussen boven en onder en tussen “links” en “rechts” kunnen dwangkrachten ontstaan als gevolg van verhinderde vervorming in het oplegsysteem of in de voegovergang. Evenals bij de gelijkmatige temperatuurcomponent kunnen ook hier verschillen optreden tussen landhoofden en het rijdek. In NEN_EN 1991-1-5/NB zijn de temperatuurverschilcomponenten aangegeven, zie onderstaande figuren:

Figuur 3.9.2.a Temperatuurverschillen voor dektype 1: stalen dekken

 

Figuur 3.9.2.b Invloed van de slijtlaag op temperatuurverschillen bij dektype 1: stalen dekken

 

Figuur 3.9.2.c Temperatuurverschillen voor dektype 2: staal-betondekken

 

Figuur 3.9.2.d Invloed van slijtlagen op temperatuurverschillen bij dektype 2: staal-betondekken

 

Figuur 3.9.2.e Temperatuurverschillen voor dektype 3: betonnen dekken

 

Figuur 3.9.2.f Invloed van slijtlaag op temperatuurverschillen bij dektype 3: betonnen dekken

 

Rekentechnisch wordt de temperatuurverschilcomponent zoals deze in de norm is gespecificeerd ontleed in 3 componenten, zie ook onderstaande figuur 3.9.2.g.

  1. Gelijkmatige temperatuur component.
    Deze veroorzaakt een gelijkmatige uitzetting/verkorting met translaties bij de opleggingen/voegovergangen. Volgens de Nationale bijlage van EN1991-1-5 is dit deel reeds opgenomen in de gelijkmatige temperatuurcomponent.
  2. Verticale lineaire temperatuurverschilcomponent.
    Deze veroorzaakt een inwendig moment en bijbehorende kromming in het brugdek met rotaties en daarvan afgeleide translaties ter plaatse van de opleggingen en voegovergangen als gevolg.
  3. Eigentemperatuurcomponent.
    Deze veroorzaakt inwendige spanningen in de doorsnede en heeft geen effect op de voegovergangen en opleggingen.

Figuur 3.9.2.g Voorbeeld omrekening temperatuurverschilcomponent bij een massieve plaat met dikte h en een inwerkingsdiepte a = 1/3 h

Bij een statisch bepaalde constructie zal de constructie ten gevolge van de verticale lineaire component vrij kunnen vervormen en dus een kromming gaan vertonen, zie figuur 3.9.2.h.

Figuur 3.9.2.h Vervorming door temperatuurverschilcomponent bij een statisch bepaalde constructie

Deze kromming leidt tot een hoekverdraaiing

Waarin :

Α                         = uitzettingscoëfficiënt materiaal[°C-1]
ΔT                      = verticale lineaire temperatuurverschil over de hoogte van de doorsnede
l                          = lengte van de overspanning [m]
h                         = constructie hoogte [m]

In figuur 3.9.2.i en 3.9.2.j zijn ter indicatie de hoekverdraaiingen voor veel voorkomende geprefabriceerde betonnen viaducten/bruggen weergegeven.

Figuur 3.9.1.i Rotaties ter plaatse van de opleggingen/voegovergangen door afkoeling
Figuur 3.9.2.j Rotaties ter plaatse van de opleggingen/voegovergangen door opwarming

 

Bij een statisch onbepaalde constructie zal de constructie niet vrij kunnen vervormen ten gevolge van de verticale lineaire component. De vrije vervorming wordt tegengewerkt door oplegkrachten ter plaatse van de steunpunten. Zie figuur 3.9.2.k. Hierdoor zal de rotatie ter plaatse van het eindsteunpunt gereduceerd worden.

Figuur 3.9.2.k Rotaties ter plaatse van de opleggingen/voegovergangen door temperatuurverschillen

 

Voor een brugdek op 3 steunpunten met twee gelijke overspanningen zullen geen rotaties ter plaatse van het middensteunpunt optreden. Zie figuur 3.9.1.l.

Figuur 3.9.1.l Verhinderde vervorming bij symmetrische ligger op 3 steunpunten

 

Ter plaatse van het midden van het rijdek ontstaat een moment. Vanwege symmetrie is hoekverdraaiing ter plaatse van steunpunt 2 gelijk aan nul.  De eenzijdig verhinderde kromming leidt in dat geval tot een gehalveerde hoekverdraaiing bij de eindsteunpunten: