3.3.7.3 Vervormingen onder verticale belasting

De verticale verkeersbelastingen waarmee rekening gehouden dient te worden zijn behandeld in blok 2.  Kunstwerken vervormen onder invloed van deze verticale verkeersbelastingen.

 

Rotaties t.g.v doorbuiging van het rijdek onder mbiele verkeersbelasting
Rotaties t.g.v doorbuiging van het rijdek onder mbiele verkeersbelasting

 

Meestal functioneren de opleggingen als vaste punten, veren, scharnieren en glijdpunten die aan de onderzijde van het kunstwerk gesitueerd zijn. De vervormingen ontstaan nu door individuele en groepen voertuigen. De effecten ter hoogte van de opleggingen en voegovergangen zullen een grotere invloed hebben naarmate de kunstwerken grotere overspanningen en daarmee een grotere constructiehoogte hebben.

Als gevolg van ongelijke belasting vindt er een ongelijke doorbuiging van beide hoofdliggers plaats. Daardoor zal het kunstwerk aan de éne zijde een andere rek ontwikkelen dan aan de andere zijde en kan het in het horizontale vlak krom gaan staan. Dit fenomeen is te zien in het volgende figuur.

 

Bovenaanzicht met horizontale vervorming tgv van een excentrisch passerend voertuig
Bovenaanzicht met horizontale vervorming tgv van een excentrisch passerend voertuig

 

Een verdere complicatie kan zijn dat bij open constructies het dwarskrachtencentrum boven het dek ligt, d.w.z. het kunstwerk in horizontale richting uitzwaait als gevolg van de verdraaiing om het dwarskrachtencentrum dat in het geval van dit type constructies boven het dek ligt. Dit is weergegeven in het figuur hieronder. Bij open plaatligger constructies zoals hiervoor beschreven ligt het dwarskrachtencentrum als regel boven het dek, bij gesloten kokerconstructies of plaatconstructies zal het nagenoeg samenvallen met het zwaartepunt van de doorsnede.

 

Bewegingsgedrag van doorsneden van kunstwerk bij passage van een last over de rechter hoofdligger; rotatie van de brug om het dwarskrachtencentrum

 

Wanneer de eindopleggingen “vast” zijn in dwarsrichting ontstaan hierbij ook wisselende dwangkrachten die tot vermoeiing kunnen leiden. Indien de opleggingen beweegbaar zijn kan hier slijtage optreden in de glijvlakken. Het figuur hieronder toont de oplegreacties en de bewegingen in langsrichting van het kunstwerk als gevolg van een passerende last in het verticale langsvlak. Door de passerende verkeersbelasting treed het zogenaamde “kwispeleffect” op. Ten gevolge van rotaties treden ter hoogte van de voegovergangen en opleggingen translaties in verschillende richtingen op.

 

Bewegingen en oplegreacties ten gevolge van de passage van mobiele last over kunstwerk met 3 overspanningen
Bewegingen en oplegreacties ten gevolge van de passage van mobiele last over kunstwerk met 3 overspanningen

 

Voor de in Nederland veel voorkomende betonnen viaducten/bruggen met geprefabriceerde liggers zijn onderstaand indicatief de maximaal optredende hoekverdraaiingen als gevolg van de verkeersbelasting (UDL, TS en totaal) weergegeven . Deze gelden voor statisch bepaalde constructies.

Maximale hoekverdraaiing ten gevolge van verkeersbelasting bij geprefabriceerde betonnen liggers (boven links: UDL- belasting, boven rechts:TS ; onder: totaal)
Maximale hoekverdraaiing ten gevolge van verkeersbelasting bij geprefabriceerde betonnen liggers
(boven links: UDL- belasting, boven rechts:TS ; onder: totaal)

 

Tenslotte dient voor voegovergangen nog rekening gehouden te worden met de verticale vervormingen van (rubber) opleggingen onder de verkeersbelasting.  In onderstaande tabel is de maximale indrukking  indicatief weergegeven voor kunstwerken met geprefabriceerde betonnen liggers.  Daaruit valt af te leiden dat deze vervormingen over het algemeen gering zijn en afnemen naar mate de overspanning groter wordt.
051