3.3.6.3 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 zowel 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:

 

029  030

 

031   032

 

 

033  034

 

Rekentechnisch wordt de temperatuurverschilcomponent zoals deze in de norm is gespecificeerd ontleed in 3 componenten, zie ook onderstaand figuur:

  1. Gelijkmatige 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 component.
    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.

 

Voorbeeld omrekening temperatuurverschilcomponent bij een massieve plaat met dikte h en een inwerkingsdiepte a = 1/3 h
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 het volgende figuur:

 

Vervorming door temperatuurverschilcomponent bij een statisch bepaalde constructie
Vervorming door temperatuurverschilcomponent bij een statisch bepaalde constructie

 

Deze kromming leidt tot een hoekverdraaiing:

037

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 onderstaand figuur zijn ter indicatie de hoekverdraaiingen voor veel voorkomende geprefabriceerde betonnen viaducten/bruggen weergegeven.

Rotaties ter plaatse van de opleggingen/ voegovergangen door temperatuurverschillen
Rotaties ter plaatse van de opleggingen/ voegovergangen door temperatuurverschillen

 

Bij een statisch onbepaalde constructie zal de constructie niet vrij kunnen vervormen ten gevolge van de verticale lineaire component. De vrij vervorming wordt tegengewerkt door oplegreacties ter plaatse van de steunpunten. Zie figuur 6.21. Hierdoor zal de rotatie ter plaatse van het eindsteunpunt gereduceerd worden.

 

Verhinderde vervorming door temperatuurverschillen bij statisch onbepaalde constructies
Verhinderde vervorming door temperatuurverschillen bij statisch onbepaalde constructies

 

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

 

Verhinderde vervorming bij symmetrische ligger op 3 steunpunten
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:

041