5.2.2.2 Ontwerp

Belangrijke aspecten bij het ontwerpen van rubberopleggingen zijn:

  • Draagvermogen
  • Verticale stijfheid
  • Horizontale stijfheid
  • Rotatiecapaciteit
  • Een combinatie van afschuiving en rotatie mag niet leiden tot (gedeeltelijk) loskomen
  • Plaatsvastheid van niet geborgde opleggingen.

Rubberopleggingen reageren stijf in verticale richting, maar vervormen relatief gemakkelijk in horizontale richting en kunnen ook gemakkelijk roteren, beide door middel van vervorming.

Deze eigenschappen maken rubberopleggingen zeer geschikt toepassing in bruggen. De laatste twee verschijnselen gaan wel gepaard met weerstandskrachten die afhankelijk zijn van de glijdingsmodulus. Daardoor kunnen rubberopleggingen wel externe horizontale krachten opnemen, maar zijn deze opneembaar tot de te toetsen grenswaarde.

De glijdingsmodulus van de rubbersamenstelling bepaalt de relatie tussen belasting en vervorming. De glijdingsmodulus is afhankelijk van de gebruikte rubbersoort, de temperatuur en de vervormingssnelheid. Indien de temperatuur slechts voor kortere perioden lager is dan -10⁰C en voor bewegingen niet sneller dan 3 Hz wordt de glijdingsmodulus zoals vermeld in de norm min of meer constant verondersteld. Veelal wordt bij het ontwerp uitgegaan van een glijdingsmodulus van 0,9 N/mm2.

Bovenstaande aspecten worden als volgt getoetst:

  1. De sommatie van de afschuifrekken in de rubber ten gevolge van gecombineerde verticale belasting, horizontale belasting/vervorming en rotatie in UGT.
  2. Maximale afschuifrek ten gevolge van horizontale belasting, vervorming in UGT. Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand stemt dit ongeveer overeen met een waarde van 0,7. Deze waarde wordt in de praktijk vaak aangehouden als criterium bij inspectie.
  3. Sterkte van de wapeningsplaten in UGT.
  4. Stabiliteit (kantelen) in UGT.
  5. Grenswaarde rotatie (kieren/klapperen van de voeg tussen oplegblok en aangrenzende constructie). Bij de dimensionering moet ook worden rekening gehouden met eventueel “gapen” als gevolg van te grote horizontale of rotatievervormingen. Het opnemen van rotaties kan leiden tot gedeeltelijk loskomen van de oplegging. Daarop kan worden getoetst met rekenregels afgeleid van proeven. Iets loskomen in de uiterste grenstoestand en een geringe lokale trekspanning behoeft geen probleem te zijn. In de norm zijn geen rekenregels opgenomen voor het loskomen door grote horizontale vervormingen.
  6. Plaatsvastheid (glijden, wegwandelen). Bij opleggingen die niet worden gefixeerd door middel van een mechanische verbinding, lijmen of een inkamering, is de wrijving tussen de oplegging en de aansluitende constructieonderdelen verantwoordelijk voor de plaatsvastheid van de oplegging. Hierbij kunnen opleggingen de neiging vertonen weg te lopen. De norm geeft wrijvingscoëfficiënten en een minimale vlaktedruk die dit fenomeen beheersbaar moeten maken. In het geval van een inkamering dient de invloed op de vrij vervormbare rubberhoogte te worden beschouwd.

De formules behorende bij deze aspecten zijn te vinden in EN1337-3.

 

Afschuifrekken bij diverse opgelegde vervormingen

 

Wanneer de translatiecapaciteit van de rubberoplegging onvoldoende is kan de rubberoplegging gecombineerd worden met een glijdelement in de vorm van PTFE (polytetrafluorethyleen). Detaillering wordt in hoofdstuk 10 beschreven.