5.7.5 Balkrooster type Maurer (concept 7.1)

Beschrijving

De balkroostervoegovergang, of Girder Grid Expansion Joint in het internationaal jargon, wordt geleverd door Maurer Sohne.

Bij dit type lamellenvoeg is iedere lamel voorzien van aangelaste dwarsdragers, die in een stalen doosconstructie (kast) voorgespannen zijn opgelegd. De dwarsdragers kunnen in langsrichting van de brug aan twee zijden bewegen over de opleggingen. De dilatatie wordt evenredig verdeeld over de afstanden tussen de balkprofielen door stuurveren. De gehele constructie is verankerd aan een betonnen dekconstructie of gelast aan een stalen dekconstructie.

De continuïteit van het wegdek wordt gerealiseerd door geëxtrudeerde balkprofielen (2) met tussenruimten in dwarsrichting van de weg. Iedere balk is voorzien van aangelaste dwarsdragers (3), die in een stalen doosconstructie (11) voorgespannen zijn opgelegd (5), (6). De dwarsdragers kunnen in langsrichting van de brug aan twee zijden bewegen over de opleggingen. De dilatatie wordt evenredig verdeeld over de afstanden tussen de balkprofielen door stuurveren.(7). De gehele constructie is verankerd aan een betonnen dekconstructie (9), (10), of gelast aan een stalen dekconstructie.

De constructie is waterdicht door v-vormige afdichtingsrubbers (8).

Opengewerkt isometrisch aanzicht van een Maurer balkroostervoeg
Opengewerkt isometrisch aanzicht van een Maurer balkroostervoeg

1 Randprofiel
2 Lamellen of balkprofielen
3 Traversebalk / dwarsdrager
4 Glijplaatje (RVERSUS) op traversebalk
5/6 Aandrukveer/oplegging met teflon glijplaat boven/onder
7 Stuurveren
8 Afdichtingsrubber
9/10 Betonverankering randprofiel/kast
11 Traversekast

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conservering
De conservering is van groot belang voor het behoud van de functies en het behalen van de vereiste levensduur. Bijzondere aandacht is vereist voor de conservering van alle lasverbindingen zoals montagelassen, lassen tussen lamellen en traversebalken en in het geval van de oudere kokerprofielen de langslassen tussen de onder en bovenzijde van de lamellen. Het zijn deze aan vermoeiing onderhevig zijnde locaties die vaak versneld corroderen.

Naast aandacht voor de lassen is speciale aandacht vereist voor de staat van de conservering op het raakvlak van RVS glijdplaatjes en de traversebalken. Fixatie van de glijdplaatjes heeft in een bepaalde periode door middel van ingeschoten popnagels plaatsgevonden na het conserveren van de balken. Dit leidt tot barsten en op den duur afspringen van de conservering.

Vervuiling leidt tot aantasting van de conservering en ongewenste roestvorming in de klauwconstructies met verlies aan klemkracht tot gevolg.

Afdichtingsrubber
Oorspronkelijk werden doosvormige rubbers toegepast met de gedachte dat dit een dubbele waterkering zou opleveren. In de praktijk echter zijn deze nogal gevoelig voor beschadigingen  en raken dan vol met water en vuil. Bij vorst barsten deze rubbers dan open. In principe zijn de voegen waterdicht, mits goed schoon gehouden en mits de conservering op de randprofielen wordt onderhouden. Nalaten van dit onderhoud heeft corrosie van het klauwprofiel waardoor het afdichtingsprofiel als gevolg van materiaalafname niet meer voldoende wordt ingeklemd en door vervuiling sneller uit de klemconstructie wordt geperst.  De huidige generatie vlinderprofielen is hier minder gevoelig voor door de grotere klemkracht en lagere stijfheid van het afdichtingprofiel, maar ook hier dient materiaalafname door corrosie beperkt te blijven. In het uiterste geval kan de vervuiling van voegprofielen, met bijvoorbeeld scherpe steenslag, leiden tot kapot persen of inslijten en scheuren van het rubber.

Lamellen, randprofielen en traversebalken
Gedurende het bestaan van lamellenvoegen heeft het ontwerp diverse veranderingen ondergaan, elk met eigen schademechanismen. Oorspronkelijk werden de lamellen gefabriceerd als stalen kokerprofielen met klauwen voor de rubberen kokervormige voegprofielen aan zowel de onder als bovenzijde van de lamellen. Later veranderden de lamellen in een vorm met alleen klauwen aan de bovenzijde voor rubber vlinderprofielen, ook wel ‘bandprofielen’ genoemd.

Breuk traversebalk (links) en herstelde traversebalk rechts)
Breuk traversebalk (links) en herstelde traversebalk rechts)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Scheuren in en breuk van lamellen kokerprofielen ontstaan in de regel op montagelasverbindingen, verbindingslassen tussen de lamellen en de traversebalken en de horizontale verbindingslassen tussen beide delen van de lamellen. horizontale las aan beide zijden van de kokerprofielen. Scheuren in de horizontale las in de kokerprofielen worden meestal ingeleid vanuit scheuren in de verbinding met de traversebalken.

Montagelassen werden vooral toegepast bij gefaseerd inbouwen van de voegovergangen.

Scheuren in de lamellen voor vlinderprofielen komen voor in de verbindingslassen met de traversebalken en montagelassen. Scheuren in en breuk van traversebalken is mogelijk maar komt slechts voor in geval van ontwerp- en of materiaalfouten. De scheuren zitten meestal in de verbindingslassen van de lamellen aan de traversebalken. Scheuren in de traversebalken worden meestal ingeleid vanuit de scheuren in de verbindingslassen. Scheuren in de balken komen sporadisch voor, maar vormen bij optreden een ernstig risico met mogelijk breuk tot gevolg.

RVS Glijdplaatjes
De glijdplaatjes zijn in de loop der tijd volgens verschillende methoden gemonteerd op de traversebalken:

  • Popnagels;
  • Proplassen;
  • Solderen;
  • Lijmen

De verbindingsmethode is bepalend voor het schadebeeld. De meest voorkomende schades zijn corrosie van en rond de verbinding met popnagels, de glijdplaatjes zelf en oproest onder de glijdplaatjes. Een combinatie van factoren leidt tot deze schadebeelden, waaronder spanningscorrosie, water met dooizouten en onjuist uitgevoerd onderhoud. De combinatie van corroderende verbinding van de glijdplaatjes met onvoldoende dempende drukveren kan leiden tot falen van de verbinding en letterlijk uitvallen van glijdplaten.

Glijdveren
De glijdveren verzorgen de inklemming van de traversebalken en dempen de stootbelastingen. Tegelijk maakt het PTFE translaties mogelijk. Verlies van dempend effect leidt tot verkorting van de levensduur van de voegovergang door vermoeiing en uiteindelijk scheuren van lasverbindingen en breuk van onderdelen.

Verdraaiing van de lagers vormt niet per definitie een risico voor het functioneren. Wel is het een eerste indicatie van afname van het dempend effect.

Beschadiging van het PTFE leidt tot verhoging van de wrijving op het raakvlak met de glijdplaatjes, schade aan de drukveren en glijdopleggingen zelf en aan de glijdplaatjes en hun verbinding. Daarnaast zal de wrijving ook het gelijkelijk verdelen van bewegingen over de voegopeningen belemmeren.

Glijdopleggingen
De glijdopleggingen dragen het gedeelte van de voegovergangen tussen de randprofielen, de traversebalken met de lamellen, en dragen belastingen uit verkeer over aan de onderbouw. Door onvoldoende dempend vermogen van de drukveren kan dermate veel speling ontstaan in het systeem dat de glijdopleggingen uit de traversekasten ‘gewerkt’ worden. Schades als gevolg van verhoogde wrijving op het raakvlak met de glijdplaatjes zijn vergelijkbaar met die van de drukveren.

Glijdopleggingen en glijdveren komen in een drietal samenstellingen voor:

  • In de oude generatie lamellenvoegen met kokerprofielen werden Vulkollan drukveren en glijdopleggingen toegepast, gemaakt van Polyurethaan met vezelversterkte kunstharsplaatjes en PTFE op het glijdvlak.
  • In de nieuwe generatie lamellenvoegen met vlinderprofielen werden blokjes toegepast van Chloropreenrubber met ingevulcaniseerde stalen delen en glasvezelversterkte PTFE op het glijdvlak.
  • In het kader van onderhoud werden in een bepaalde periode renovatiemodellen toegepast in de vorm van Chloropreen blokjes met kunststof opzetstukje

Stuurveren
De oude generatie werd gemaakt van Celvulkollan, de huidige van Polyurethaan. Deze wijziging werd doorgevoerd omdat Polyurethaan een langer levensduur heeft. De stuurveren zijn herkenbaar aan de vorm.

 

Prestaties

Dilatatiecapaciteit
Door de ruimte die de dwarsdragers innemen in de hoofdconstructies is de dilatatiecapaciteit van dit type globaal beperkt tot 500 mm loopweg. De voegovergangen hebben een zeer beperkte bewegingsmogelijkheid in dwarsrichting, zie onderstaande tabel.

296

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mechanische weerstand tegen verkeersbelasting
Bij deze typen werden oorspronkelijk kokervormige lamellen toegepast die werden verkregen door twee profielen met een π-vormige doorsnede met elkaar te verbinden middels langslassen. Ervaringen en gewijzigde normen hebben in de loop der jaren geleid tot ontwerpwijzigingen van het type 7.1, zowel op detailniveau als de toepassing van materialen. De oorspronkelijke en de doorontwikkelde types brengen ieder afzonderlijk hun eigen slijtage-, verouderings- en vermoeiingsproblemen met zich mee. Schadebeelden zijn dan ook sterk gerelateerd aan het betreffende ontwerp, de verkeersintensiteit en verkeersbelasting en het verouderingsgedrag van de toegepaste materialen. Dit maakt het vastleggen van aandachtspunten voor de inspectie omvangrijk en gecompliceerd. Deze paragraaf beperkt zich dan ook tot de markantste fenomenen. Een historisch overzicht van de wijzigingen is te vinden in het bijlagedocument “Inventarisatie Maurer meervoudige voegovergangen Nederland”.
In onderstaande bijlagen is historische documentatie uit de jaren 60 en 70 in te zien.

Waterkerend vermogen
Ervaring leert dat lamellenvoegen kunnen lekken op de volgende locaties:

  • Voegprofielen: Het voegprofiel is uit de klauwconstructie geraakt, beschadigd of gebroken op gelijmde of gevulkaniseerde stuiknaden of gebroken als gevolg van wrijving tussen het voegprofiel en de randprofielen mede als gevolg van veroudering (verbrossing) van het rubber.
  • Moedergaten van de drukveren; In Duitsland wordt per definitie een waterkerend membraan op de brugdekken onder het asfalt aangebracht, dus ook op de bovenzijde van de traversekasten. In Nederland is dat meestal niet het geval en worden ook de moedergaten niet voorzien van een extra waterkering. Dit vergroot de kans op lekkages via de moedergaten.
  • Montagelassen
  • Raakvlakken met de betonconstructies waarin de voegovergangen zijn opgenomen. Bij onvoldoende waterkerende functie van het asfaltbeton of de betonnen deklaag tussen asfaltbeton en randprofielen kan water via de raakvlakken tussen de randprofielen en traversekasten lekken. Het afplakken met een membraan is daarom altijd aan te bevelen.

Geluidsreductie
Geluidsreductie wordt bij dit concept verkregen door toepassing van van metalen ‘wiebertjes’ die op de lamellen en de randprofielen worden aangebracht. Dit kan zowel gelast als demontabel worden uitgevoerd mits de rubberprofielen vervangbaar zijn en overig benodigd onderhoud uitvoerbaar is. Voor meer informatie over de mogelijkheden van geluidsreductie zie onderstaande links naar Duitstalige informatiebladen van Maurer

Maurer info geluidreductie lamellenvoegen
Maurer info geluidbeperking lamellenvoegen onderzijde brug
Maurer info geluidreductie door achteraf aanbrengen rauterblechen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bijlagen

pdf Rapport Modular Expansion Joints 2005 TU Delft - R. Pijpers
pdf Inventarisatie Maurer meervoudige voegovergangen Nederland
pdf Documentatie Maurer jaren 60
pdf Standaardtekening Maurer jaren '60
pdf Documentatie Maurer jaren 70
pdf Standaardtekening RWS Dir. Bruggen jaren 70
pdf Documentatie Maurer jaren 90