2.2.3 Mechanische weerstand tegen verkeersbelasting

De derde functionele eis die aan een voegovergangsysteem wordt gesteld betreft: “ Het opnemen van door het verkeer opgewekte belastingen (statisch en dynamisch)”.

De voegovergang dient daartoe voldoende veiligheid te hebben tegen bezwijken door optredende verkeersbelastingen. Daarbij spelen twee grenstoestanden een rol:

  • Uiterste grenstoestand (ULS)
  • Grenstoestand vermoeiing (FAT). Met deze grenstoestand wordt de ontwerplevensduur t.a.v vermoeiing bepaald, zie hiervoor paragraaf 2.3.2.1.

De externe belastingen op voegovergangen zijn ontleend aan de Eurocode en bestaan hoofdzakelijk uit verkeersbelastingen. De wielprenten in EN 1991-2 hebben afmetingen van 40 x 40 cm voor het statische belastingsmodel LM1 en voor de vermoeiingmodellen FLM1 en FLM3. Bij voegovergangen worden de belastingen uit de wielen overgedragen op “kleine” onderdelen en is de lokale geometrie dus van belang. Bij analyse van de achtergronddocumenten bleek dat deze wielprenten niet bedoeld zijn om de lokale krachtsoverdracht te beschrijven. In zekere zin geldt dit ook voor de wielprent van 60 x 30 cm behorende bij het statisch belastingmodel LM2 en in mindere mate voor de wielprenten van de assen A, B en C behorend bij FLM2 en FLM4.

Daarom zijn alternatieve wielprenten gedefinieerd binnen EOTA WG01.07/02 ten behoeve van de ETAG032 en de huidige EAD’s, in de RTD1007-2 zijn deze overgenomen. Bijlage 1 van de RTD1007-1 beschrijft de wielprenten die gebruikt moeten worden. Ook beschrijft deze bijlage hoe moet worden omgegaan met de openingen waar geen krachten kunnen worden overgedragen. Deze belasting moet worden gesuperponeerd op het meest nabijgelegen dragende deel van de voegovergang. De overweging hierbij is dat als gevolg van de loopvlakstijfheid van de banden, er geen gelijkmatige verdeling van de belasting over het totale restoppervlak plaatsvindt. De as-geometrie voor LM1 en FLM1 en de zone-indeling voor de krachtsoverdracht is weergegeven in onderstaande figuren.

 

Wielprent voor voegovergangen
Wielprent voor voegovergangen

 

 

Indeling in zones contactoppervlakken
Indeling in zones contactoppervlakken

 

Er worden alleen asbelastingen in rekening gebracht, geen gelijkmatig verdeelde verkeersbelasting. De belasting wordt afgedragen door een asconfiguratie die ontleend is aan een as met “dubbel lucht” banden. Op dit moment is dat nog steeds de meest voorkomende as voor zware belastingen.

 

Belastingmodel  LM1 verticaal (RTD 1007-2 B1.2.1.1)

Dit belastingmodel is equivalent aan LM1 in EN 1991-2, maar zonder gelijkmatig verdeelde belasting en bestaat dus uit drie tandems met assen van resp. 300 kN, 200 kN en 100 kN, zo te plaatsen dat het ongunstigste belastingen voor de onderdelen van de voegovergangen worden bepaald.

 

Belasting op voet- en fietspaden verticaal (RTD 1007-2 B1.2.1.2)

De belasting uit EN 1991-2 is vervangen door een puntlast van 35 kN op een vlak van 20 x 20 cm, willekeurig te plaatsen.

 

Bijzondere belasting verticaal (RTD 1007-2 B1.2.1.3)

Hierbij volgt ETAG 032 en de RTD1007-2 de werkwijze van EN 1991-2 (calamiteit op de rand van het kunstwerk).

 

Rem- en versnellingskrachten horizontaal (RTD 1007-2 B1.2.2.1)

In EN 1991-2 zijn de remkrachten gegeven voor voertuigen en voertuigtreinen op bruggen. Bij voegovergangen worden de remkrachten afgedragen door individuele assen. Het effect dat het voertuig functioneert als een koppeling tussen assen waar mogelijk de remkracht door herverdeling op basis van stijfheidsverschillen verhoogd wordt en een reductie ter plaatse van de voegovergang bewerkstelligt, wordt verwaarloosd. De vertraging van de voertuigen wordt genomen als 4 m/s2, waardoor de remkrachten uit de verticale belasting kunnen worden afgeleid met een relatie 0,4 tussen horizontale en verticale belastingen.

 

Centrifugaal krachten horizontaal (RTD 1007-2 B1.2.2.2)

In tegenstelling tot de aanpak in EN 1991-2 is in ETAG 032 gekozen voor een vaste relatie tussen de verticale belasting en de centrifugaal krachten. Dit is gedaan om rekening te houden met lokale bewegingen van de voertuigen en te vermijden dat er geen belastingen in dwarsrichting kunnen worden afgedragen als gevolg van onderdimensionering.

 

Aanrijdbelastingen horizontaal door hoogteverschillen (RTD 1007-2 v3.0 B1.2.2.3)

Door spoorvorming in het aangrenzende asfalt ontstaan hoogteverschillen met de voegovergang (bij harde voegovergangen). Deze hoogteverschillen resulteren in een aanrijdbelasting. Als gevolg van invering van de band treedt deze aanrijdbelasting altijd op in combinatie met een deel van de verticale belasting. In de ETAG032 is deze niet opgenomen. In RTD1007-2 versie 3.0 is hiervoor een belastinggeval opgenomen.

Aanrijdbelasting door hoogteverschil
Aanrijdbelasting door hoogteverschil

 

 

Bijzondere belastingen horizontaal op schampkanten (RTD 1007-2 B1.2.1.4)

In aanvulling op EN 1991-2 worden door de RTD1007-2/ETAG032 twee optie gegeven:

  • De schampkantconstructie kan botskrachten weerstaan: EN 1991-2 moet worden gevolgd (bijv. doorlopende lamellen of randprofielen).
  • De schampkantconstructie is repareerbaar of vervangbaar en het bezwijken heeft geen gevolg voor de voegovergang (bijv. afdekplaat). Een aanrijdbelasting (van een licht
    motorvoertuig) wordt gegeven en dient opneembaar te zijn zonder schade.

Voor de uiterste grenstoestand dienen 3 ontwerpsituaties beschouwd te worden, waarbij de gecombineerde belastingen gereduceerd mogen worden d.m.v. combinatiefactoren (zie tabel).
De belastingen dienen vermenigvuldigd te worden met een partiële factor. Voor de verkeersbelasting is dit 1,35. De verificaties in de uiterste grenstoestand (STR) mogen worden uitgevoerd voor volledig plastisch gedrag. Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand gelden dezelfde combinaties, maar nu zonder de partiële factor voor de belasting. De verificaties in de bruikbaarheidsgrenstoestand worden uitgevoerd voor elastisch gedrag teneinde de geschiktheid van de voegovergang en de bijbehorende geometrie te bepalen voor wat betreft het opvangen van interne vervormingen als gevolg van de uitgeoefende belastingen en van de opgelegde verplaatsingen van de hoofdconstructie onder normale omstandigheden.

 

100