Elastomeer

Elastomeren zijn ‘synthetische polymeren met rubberachtige eigenschappen’, aldus Wikipedia. In gewoon Nederlands hebben we het dan over ‘rubber’. De Vlaming kent het materiaal als ‘neopreen’. Het is doorgaans zwart, soms met staal gewapend en altijd elastisch: na belasting neemt het zijn oorspronkelijke vorm weer aan. Een ideale eigenschap in de oplegtechniek! Een opgelegd bouwdeel vervormt immers doorlopend onder invloed van wisselende belastingen en temperatuur. Lengteveranderingen en variërende doorbuigingen worden door een goed gedimensioneerde rubber oplegging gedurende de levensduur van het bouwwerk opgenomen. Niet elk rubber is echter geschikt als oplegmateriaal. Dit artikel behandelt in het kort de mogelijkheden die rubbertechnologen hebben om tot een geschikt eindproduct te komen.

Een definitie van een synthetische stof is dat deze ‘kunstmatig langs chemische weg’ wordt gemaakt. Deze omschrijving geldt dus niet alleen voor rubbers waarvan het hoofdbestanddeel uit aardolie wordt gemaakt maar ook voor natuurrubber (NR). Zonder chemische bewerking en toevoegingen kan met het sap van de rubberboom immers niet het gewenste eindproduct worden verkregen.

Polymeren worden onderscheiden in thermoplasten, thermoharders en elastomeren. Thermoplasten zoals PVC, polyethyleen en teflon hebben niet of nauwelijks vertakte ketens. Ze kunnen makkelijk vervormen. Bij thermoharders zijn de molecuulketens in sterke mate verbonden. Vaak worden ze in twee componenten bijeengebracht om tot het eindresultaat te komen. Voorbeelden zijn bakeliet, polyester en epoxy. Qua vernetting (cross-linking), ofwel de verknoping van molecuulketens, bevinden elastomeren zich tussen de thermoplasten en thermoharders. Na een vervorming veert het product weer terug.

Naast NR zijn EPDM, chloropreen (CR) en SBR de meest bekende grondstoffen voor oplegmaterialen. Deze hoofdcomponent (gewichtsaandeel 20 tot 60%) is ook altijd de naamgever van het eindproduct. We spreken dan bijvoorbeeld over ‘EPDM-rubber’. Een rubbermengsel bestaat verder uit vulstoffen, weekmakers, anti-verouderingsmiddelen en vulkanisatie-activators. In totaal gaat het om zo’n tien tot dertig bestanddelen. De mogelijkheden zijn bijna oneindig.  

Met name de ingrediënten met een hoog gewichtsaandeel zijn bepalend voor de kwaliteit. Een rubbermengsel bestaat voor 20 tot 50% uit verschillende vulstoffen. De actieve varianten hebben een grote invloed op treksterkte, slijtvastheid, hardheid en weerstand tegen veroudering. Passieve vulstoffen worden gebruikt om de productiekosten te drukken. Weekmakers (gewichtsaandeel ca. 20%) zijn nodig om de verwerkbaarheid van het mengsel te vergroten. Ze hebben onder meer invloed op de hardheid, thermische toepassingsgrenzen, rek, elasticiteit en elektrische geleiding. Hoogwaardige weekmakers hebben een grote chemische gelijkenis met de molecuulketens van het rubber. Ze worden gemakkelijk geabsorbeerd in het mengsel. Kwaliteit en het gehalte hebben een grote invloed op alle relevante materiaaleigenschappen en dichtheid van de vernetting.

Deze dwarsverbindingen tussen verschillende monomeerketens worden gemaakt door middel van vulkanisatie. Het homogene rubbermengsel wordt onder druk in een mal tot een hoge temperatuur verhit. Het wordt vloeibaar. Onder invloed van de juiste chemicaliën worden de losse verwarde polymeerketens aan elkaar verbonden en krijgen hun permanente ruimtelijke ordening. Het doel van vulkanisatie is het verkrijgen van het optimale aantal knooppunten, de vernettingsdichtheid. Dit is medebepalend zijn voor de fysische eigenschappen van het eindproduct. De invloed van de mate van vernetting op de eigenschappen van het eindproduct wordt hieronder weergegeven. Bij een hoog aantal knooppunten neemt de hardheid tot een zeker punt toe en de blijvende vervorming (compressieset) wordt minder.  De optimale scheurweerstand en treksterkte worden echter al bereikt bij minder knopen.

De eisen aan oplegmaterialen die worden gebruikt in civieltechnische toepassingen zijn vastgelegd in tabel 1 van norm EN 1337-3:2005. Onderscheid wordt gemaakt in proeven op het eindproduct (tabel 7) en tests op het halffabricaat (tabel 8)! Voor oplegrubber in bouwkundige toepassingen gelden momenteel geen eisen in de Benelux-landen. Zeker bij hoog belaste puntopleggingen is het van belang producten te gebruiken die bijvoorbeeld een Duitse Zulassung hebben voor het gebruik als oplegmateriaal.

TIPOMEGA® koudebrugonderbreking, tot 160 mm thermische isolatie

TIPOMEGA® onderscheidt zich van alle bekende oplossingen voor constructieve koudebrugonderbreking door een zeer hoge warmteweerstand, maatwerk en een modulaire opbouw.  Door het gebruik van gebogen staal (in plaats van staven) kan het product met 80, 120 en zelfs 160 mm dik isolatiemateriaal worden geleverd. REI 120 brandbeveiliging is standaard. In Polen, het land van herkomst, is Tipomega een succes. Inmiddels wordt het ook in Oostenrijk toegepast. Architecten en constructeurs hebben vertrouwen in Tipomega koudebrugonderbreking vanwege het gebruik van geprofileerd corrosievast staal, de booglastechnologie en het extern bewaakte productieproces. In dit artikel wordt ingegaan op de technische en logistieke voordelen van deze nieuwe bouwstof.

Tipomega werd ontwikkeld door civiel ingenieur Darius Glaza. Hij was van 2005 tot 2017 in dienst van de grootste Duitse fabrikant van constructieve koudebrugonderbrekingen. Samen met een groep vrienden (bouwinspecteurs, ontwerpers en wetenschappers) ontwikkelde hij daarna zijn eigen technologie. In 2018 creëerde het team de theoretische basis voor de oplossing en voerde het een reeks laboratoriumproeven uit. Uiteindelijk leidde dit tot de afgifte van een Nationale Technische Beoordeling door het Instituut voor Bouwonderzoek in Warschau in 2019. Daarmee mag Tipomega in heel Europa worden toegepast. Voor het systeem is een Europees octrooi verleend bij het Europees Octrooibureau (EOB). Het handelsmerk is geregistreerd bij het Bureau voor de Intellectuele Eigendom van de Europese Unie (EUIPO).

Constructieve koudebrugonderbreking wordt gebruikt om de thermische geleiding tussen gewapend betonnen bouwdelen buiten en binnen de thermische schil van een gebouw te verminderen. In de praktijk gaat het om balkon-, luifel- en galerijplaten die verbonden worden aan vloerplaten, balken en/of wanden binnen. Het Tipomega-systeem is beschikbaar voor betonplaten van 160, 180, 200, 220 en 240 mm. Dankzij de modulaire opbouw is het assortiment overzichtelijk: beschikbaar zijn vijfendertig types in elke isolatiedikte. 

Tipomega wordt samengesteld uit thermisch isolerende TIP-profielen en OMEGA-draagmodules. De TIP-elementen kunnen worden gemaakt uit geëxpandeerd polystyreen (EPS), geëxtrudeerd polystyreen (XPS) of polyisocyanuraat (PIR). De brandwerendheidsklasse REI 120 volgens EN 13501-2 wordt verkregen door het isolatiemateriaal aan alle kanten tegen brand te beschermen met mcr TECBOR-magnesiumplaten.

De OMEGA modules, die door de TIP isolatieprofielen lopen, bestaan uit roestvast stalen koud gevormde profielen en wapeningsstaven. Afmetingen en vorm hangen af van het bouwproject en de dikte van de thermische isolatie. Om corrosie in de isolatiezone te vermijden, zijn de omega profielen gemaakt van corrosievast plaatstaal 1.4462 volgens EN 10088-1. Dit materiaal is ook uitstekend bestand tegen putcorrosie. Daarmee is een onbeperkte onderhoudsvrije levensduur van de koudebrugonderbrekingen gegarandeerd. De modules bestaan uit twee boven elkaar gelegen omegavormige profielen die zijn verbonden met vier verticale geribd stalen staven Ø12 mm. De voor het systeem kenmerkende U-vormige aangelaste horizontale staven zijn eveneens Ø12 mm. Deze zijn in vier uitvoeringen verkrijgbaar: U1, U2, U3 en U4. De U3- en U4-staven kunnen bovendien naar boven (UG3, UG4) of naar beneden (UD3, UD4) gericht zijn.

Aan de te verbinden betonconstructies worden geen bijzondere eisen gesteld. In de Engelstalige Design Guidelines is op pagina 38 een opsomming te vinden van de benodigde betonkwaliteit, betondekking en de toepassing van dilatatievoegen. Alle constructieve eisen zijn gebaseerd op Eurocode 2. In het document is ook uitgebreide ontwerpinformatie te vinden.

De voordelen van een modulaire opbouw en maatwerk vertalen zich ook op het gebied van logistiek en verwerking: ruimtebesparende verpakking, eenvoudige montage en geen gedoe met passtukken van minerale wol of polystyreenschuim. De onderdelen worden op maat gemaakt. De totale lengte van de verbinding wordt opgedeeld in TIP-units van 1.200 mm lang. Elke element heeft zijn eigen etiket met onder meer balkonnummer, volgnummer, fabricagedatum en de projectidentificatie. Deze korte film toont de eenvoud van de montage.

Teflon

Wanneer twee constructiedelen soepel over of langs elkaar moeten kunnen bewegen, dan wordt al snel gedacht aan teflon. Het beeld is dat dit materiaal als een soort Haarlemmerolie een nagenoeg wrijvingsloze schuifbeweging mogelijk maakt. De ontwerper schrijft dan een glijblok met teflonplaat’ voor of een ‘teflon glijplaat’. Bij zo’n aanvraag wordt een opleggingsdeskundige alert. Zijn de verwachtingen misschien te hoog gespannen? Teflon, of liever PTFE, is een fantastische bouwstof en kan meestal een oplossing bieden bij het geschetste probleem. Bij een onjuiste detaillering is de levensduur echter beperkt met alle gevolgen van dien. In dit artikel wordt beschreven hoe PTFE optimaal benut wordt en wat van het materiaal mag worden verwacht.

Teflon is een merknaam van de firma DuPont voor een aantal fluoropolymeren. Naast PTFE (polytetrafluoroethyleen) vallen ook FEP (fluorinated ethylene propylene), EFTE (ethyleen tetrafluoroethyleen) en PFA (perfluoroalkoxy) onder deze noemer. PTFE werd kort voor de Tweede Wereldoorlog ontdekt en heeft een aantal unieke eigenschappen. Het is hydrofoob (waterafstotend), bestand tegen hoge temperaturen en niet reactief. Ook heeft het een hoge elektrische weerstand. Om deze reden wordt het breed toegepast: als antiaanbaklaag in pannen, in smeermiddelen, als isolator in bekabeling en in tape waarmee schroefverbindingen in leidingwerk worden gedicht. In de bouwsector is het bekendste kenmerk de zeer lage wrijvingsweerstand. Hoe hoger de druk, hoe lager de wrijving. PTFE heeft helaas ook minder goede eigenschappen. Het is beperkt belastbaar, kruipgevoelig, niet erg slijtvast en valt onder PFAS. Poly- en perfluoralkylstoffen zijn berucht wegens hun negatieve effecten op milieu en gezondheid.

Een eerste aanbeveling is te zorgen voor optimaal contact tussen teflon en glijplaat. Harde materialen als beton of staal nemen geen rotaties op. Bij de geringste hoekverdraaiing tussen de bouwdelen wordt het contactvlak kleiner en kan de maximale oplegdruk van het teflon worden overschreden. Combineer teflon en/of glijplaat dus met een elastomeer dat oneffenheden en rotaties opneemt.

Het tweede advies is om PTFE altijd toe te passen in combinatie met een harde gladde tegenspeler. Bij contact tussen het relatief zachte teflon een hard contraoppervlak worden de laatste minuscule oneffenheden gevuld. In norm EN 1337 ‘opleggingen voor bouwkundige en civieltechnische toepassingen’ deel 2 (glijdelen) vinden we bij de definities naast PTFE (‘thermoplastisch materiaal dat wordt gebruikt vanwege zijn lage wrijvingscoëfficiënt’) het begrip ‘mating surface’ . De omschrijving luidt ‘hard en glad oppervlak dat glijdt over PTFE […]’. Samen vormen zij de sliding materials ofwel ‘de combinatie van oppervlakken die relatieve verplaatsingen mogelijk maken’. Bij brugopleggingen gaat het om nauwkeurig omschreven gepolijst corrosievast staal op een vlakke drager. In de B&U bouw worden bij ‘droge’ glijopleggingen als Fosta ook kunststoffen als POM gebruikt. We noemen deze tegenspeler de glijplaat. Glijfolie is voor zover bekend het enige opleggingsmateriaal dat geen harde contrapartner heeft. Bij de duurdere typen vormen twee dunne geoliede PTFE-folies het glijoppervlak.

Met (genormeerde) smeermiddelen en smeerkuiltjes – een eis voor de meeste brugopleggingen behalve elastomeeroplegging type D  – wordt de wrijvingscoëfficiënt verder verlaagd en de levensduur verlengd. Eisen ten aanzien van die levensduur staan in norm EN 1337‑2: een monster PTFE moet onderworpen worden aan een langdurige wrijvingstest over een totale lengte van 10.242 meter.

De meeste bruggen komen tijdens een ontwerplevensduur van vijftig jaar niet aan tien kilometer glijweg. Bij een glijwegberekening worden een dagelijkse temperatuurgerelateerde verschuiving en ook doorbuigingen als gevolg van belastingwisselingen in beschouwing genomen. Alleen bij grote overspanningen moet rekening worden gehouden met vervanging van het PTFE voor het eind van de levensduur.

Mede in verband met de beperkte maximale belasting wordt UHMWPE als alternatief ingezet. Dit materiaal is druk-  en slijtvaster. De wrijvingsweerstand is echter iets hoger bij dezelfde belasting. SMS, een gemodificeerd PTFE, heeft dat nadeel niet. De waarden zijn bij geringe belasting zelfs lager dan dat van het ‘gewone teflon’.

Renovatie van bedrijfsvloeren

Dilatatievoegprofielen beschermen de voegwanden tegen afbrokkeling en houden de voeg zelf schoon en eventueel waterdicht. Voor bijna elke situatie is een geschikt voegprofiel leverbaar. Als bij de bouw van de bedrijfsvloer geen goede voegafwerking is aangebracht, dan ontstaat al snel schade. De harde wielen van palletwagens, vorkheftrucks en ook winkelwagentjes brengen hoge puntlasten over op de voegwand. Bij renovatie van de vloer zijn dunne voegprofielen een uitkomst. Ze kunnen zonder veel hak- en breekwerk worden ingebouwd. In dit artikel worden de beschikbare uitvoeringen toegelicht.

Om een geschikt voegprofiel vlak aan te kunnen aanbrengen, moet een sparing in de vloer worden gemaakt. Het scheelt een hoop werk om de aanwezige wapeningsstaal intact te laten. Ook om constructieve redenen kan beter niet in de constructieve wapening worden gezaagd. Bij bedrijfsvloeren ligt dat doorgaans tussen 20 en 35 millimeter onder het vloeroppervlak. Buchberger heeft een aantal profielen met een geringe dikte in het programma. Voor elke bedrijfsvloer is een geschikt profiel leverbaar. De zwaar tot zeer zwaar belaste profielen zijn tussen de vijftien en 22 millimeter dik. Waterdicht, dun én zwaar belastbaar kan ook. Dan is de dikte net geen dertig millimeter.

Qua materiaal kan worden gekozen tussen aluminium en staal. Het eerstgenoemde materiaal is zachter en kan dus minder zwaar worden belast. Aluminium profielen zijn uitermate geschikt voor een intensieve belasting door voetgangers, winkelwagens en rolcontainers. Denk daarbij aan winkelcentra, stations, luchthavens en tentoonstellingsgebouwen. Incidentele belasting door palletwagens en vorkheftrucks is voor deze profielen geen probleem. Bij opslagruimten, productie- en veilinghallen en andere industriële ruimten met intensief verkeer van voertuigen voor intern transport hebben stalen profielen de voorkeur. Hier valt te kiezen tussen een zichtbare afdekking van corrosievast en zogenoemd zwart (lees: onbehandeld) staal. De laatstgenoemd variant is uiteraard een stuk goedkoper en het meest geschikt voor de zware (lees: vuile) industrie. Als het uiterlijk er wel toe doet, kiest men voor corrosievast stalen afdekplaten.

Een aantal dunne voegprofielen heeft een in elkaar grijpende vertanding van de afdekplaten. Door de sinusvorm kan de voeg trillingsvrij kan worden overreden. Dit type profiel is uitermate geschikt voor toepassing in vloeren die intensief wordt belast door palletwagens, vorkhef- en zogenoemde reachtrucks. Het voorkomt rugklachten bij de chauffeurs en lading blijft op zijn plaats.

In bestaande vloeren spelen krimp en kruip van het beton geen rol meer. Voegbewegingen zullen hoofdzakelijk temperatuurgerelateerd zijn. In een bestaand verwarmd en/of gekoeld gebouw zijn de temperatuurverschillen over het jaar niet heel groot en de voegbeweging dus ook niet. Meestal kan worden volstaan met profielen met een beperkte horizontale bewegingscapaciteit. In een bestaand pand zullen verticale bewegingen van de vloerdelen aan weerszijden van de voeg zelden groot zijn. De periode van (ongelijke) zettingen is voorbij en verdiepingsvloeren rusten meestal aan beide zijden van de voeg op hetzelfde steunpunt. Let bij de keuze van het voegprofiel op dit aspect. De verticale bewegingscapaciteit van de hiervoor genoemde trillingsvrij overrijdbare dilatatievoegprofielen is nihil.

Het programma dunne zwaar tot zeer zwaar belastbare Buchberger dilatatievoegprofielen is onderstaande tabel overzichtelijk weergegeven. Boven de kolommen staan de maximale voegbreedten. De rijen geven de eventueel maximaal optredende verticale voegbewegingen aan. Profielen met onbehandeld stalen afdekplaten zijn herkenbaar aan de ST typeaanduiding. De VA-typen hebben een corrosievast stalen bovenzijde. Aluminium profielen worden aangeduid met ‘AL’. Het enige dunne waterdichte én zwaar belastbare profiel is weergegeven in blauw. De aanduiding ‘/xx’ in de typeaanduiding geeft de dikte van het profiel aan.

Alle genoemde dilatatievoegprofielen zijn te vinden in het overzicht zwaar belastbare profielen op onze website.

Opleggingen in spoorwegprojecten

ProRail en Infrabel zijn belangrijke opdrachtgevers van infrastructurele werken. Net als wegbeheerders confirmeren ze zich niet geheel aan de Europese norm voor opleggingen en stellen aanvullende eisen. Ook hier betreft het voornamelijk de types van gewapend rubber. Door de extra bepalingen kan een aannemer voor onaangename verrassingen komen te staan. In dit artikel wordt aangegeven waarmee rekening dient te worden gehouden.

Geharmoniseerde Europese productnormen zijn bedoeld ter bevordering van het vrije handelsverkeer binnen de Europese Economische Ruimte. Nationale overheden mogen geen extra eisen stellen die dit verstoren. De praktijk is echter weerbarstig. Eerder dit jaar publiceerden wij over dit onderwerp het artikel ‘Vertrouwen in CE-markering?’. Spoorwegbeheerders zijn echter private bedrijven waarin de overheid zeggenschap heeft. De vraag of deze organisaties ook onder het verbod vallen, laten we graag aan juristen over.

In Nederland kan RAW-Appendix RIB 0084 uit 2006 van toepassing worden verklaard. Hoofdstuk 46 heeft betrekking op opleggingen en voegconstructies. Het document sluit op een aantal punten slecht aan bij de Europese norm EN 1337 waar overigens wel naar wordt verwezen. De meest heikele eis vinden we onder 46.03.01.01: van élk oplegblok dient het resultaat van een indrukkings- en een afschuiftest te worden overlegd. Artikel 46.06.02.03 stelt dat dit dient te gebeuren volgens deel 3 van de Europese norm maar zonder vermelding van de betreffende testmethode. Bedoeld wordt Annex F (Shear modulus test method) en Annex H (Compression test method). Opmerkelijk is dat de blokken twee maal voorbelast moeten worden, terwijl dat volgens de Europese norm slechts één maal hoeft.

De productie van gewapend rubber opleggingen is vergelijkbaar met het bakken van brood. Met een partij ‘deeg’ (het rubbermengsel) kan, afhankelijk van de grootte van de blokken, een flink aantal opleggingen worden ‘gebakken’. Tenzij de persdruk en de ‘baktijd’ van de vulkanisatieoven verkeerd worden ingesteld, zal nauwelijks verschil te zien zijn tussen de eigenschappen van blokken uit hetzelfde rubbermengsel. Nog afgezien van het feit dat het testen van elk blok tijdrovend is, levert het geen interessante informatie op.

Op het gebied van glijplaten wijkt RIB 0084 sterk af van de Europese norm. In 46.06.03.03 wordt geëist dat de plaat moet worden gemaakt van corrosievast staal 1.4571. § 5.4.1 van EN 1337-2 schrijft voor dat dit 1.4401 + 2B of 1.4404 + 2B moet zijn. Het afwerkingsniveau is 1P of 2P volgens tabel 6 van EN 10088-2 terwijl § 5.4.2 van EN 1337-2 een behandeling voorschrijft met als resultaat een oppervlakteruwheid van maximaal 1 µm volgens EN ISO 4287. Ook moet de oppervlaktehardheid volgens EN 6507-2 tussen 150 en 220 HV1 liggen. Het resultaat is als een spiegel. Hoe het door ProRail voorgeschreven afwerkingsniveau zich daartoe verhoudt is ons nog onbekend. Afwijken van de Europese norm is om verschillende redenen echter niet aan te raden.

In België vinden we al jaren dezelfde fout in bestekken. Infrabel is daarover door onze fabrikant SNAC lang geleden geïnformeerd maar de tekst is nog altijd ongewijzigd. Gevolg is vaak een hoop gedoe en ontevreden klanten. Ondanks waarschuwingen vooraf én toezending van de juiste monsters, kregen we van een gefrustreerde aannemer het verwijt dat wij niet ‘aan de Belgische normen’ konden voldoen.

In de gewraakte bestektekst wordt gesteld dat een extern laboratorium ‘proefstukken moeten worden genomen uit een afgewerkte oplegging’ en dat ‘de eisen worden weergegeven in tabel 1 van EN 1337-3‘. In dit document wordt echter onderscheid gemaakt in proeven op het eindproduct (tabel 7) en tests op het halffabricaat (tabel 8). ‘Minimale weerstand bij scheur’ (tear resistance) staat in het laatste lijstje. De waarde uit tabel 1 geldt dus voor het rubbermengsel. Tijdens vulkanisatie verandert de molecuulstructuur van het rubber ofwel brood heeft andere eigenschappen dan het deeg!

Voegovergangsconstructie of dilatatievoegprofiel?

‘Wat hebben jullie me nu voor bouwpakket geleverd?’ vroeg de aannemer die in het bestek voorgeschreven Buchberger voegprofielen had besteld voor een fietsbrug. Duidelijk was dat hij gewend was te werken met voegovergangsconstructies en niet met dilatatievoegprofielen. Weliswaar gaat het om bouwmaterialen die exact dezelfde functie hebben, maar alleen al het merkwaardige feit dat B&U-aannemers een ander woord gebruiken dan hun infracollega’s zegt veel. In alle gevallen gaat het om de afwerking van dilatatievoegen waarbij voegbeweging, verkeersbelasting, waterdichting en levensduur de belangrijkste keuzecriteria zijn. Duidelijk is dat in een snelweg een steviger type voegafwerking moet wordt toegepast dan in een parkeerdak. Bij projecten als een fietsbrug of een weg boven een parkeerkelder voldoet een relatief lichte constructie echter uitstekend*. Zulke projecten vallen met zo’n materiaalkeus in het grijze gebied tussen Infra en Burgerlijke- en Utiliteitsbouw. We zien nu dat de infra-ontwerper soms uitgaat van de beperkingen van een voegovergangsconstructie. In dit artikel wordt ingegaan op de verschillen tussen beide varianten.

Zowel voegovergangsconstructies (kortweg voc’s) als dilatatievoegprofielen zijn de flexibele schakel tussen twee onafhankelijk bewegende delen van een bouwwerk. De voegafwerking moet bescherming bieden aan de onderliggende constructie en tevens langdurig een veilige en comfortabele passage van verkeer mogelijk maken. Duidelijk is dat het juiste type moet worden afgestemd op de verkeersbelasting. Intensieve mobiele belasting  door vracht- en/of snelverkeer vraagt een meer solide constructie. Qua waterdichtheid zijn de B&U-voegprofielen superieur aan voc’s. De gebruiksruimte onder een parkeerdak is immers veel gevoeliger voor lekkage dan een landhoofd van een kunstwerk. Buchberger voegprofielen hebben zelfs een dubbele dichting.

Stalen voegovergangsconstructies worden in de fabriek op maat gemaakt in de vorm van het profiel van de weg. Vaak is het tussenrubber al gemonteerd voor transport. Brugvoegen van vijftien meter kunnen zonder probleem worden vervoerd en bij langere constructies biedt een veldlas of speciaal transport uitkomst. Dilatatievoegprofielen daarentegen komen in standaardlengten (doorgaans drie meter) in een kist. Daarin zitten ook de benodigde losse vormstukken, ankers, tussenrubber en waterdichte folie.

Bij de opstanden aan de voegeinden zit een groot verschil. Waar voc’s alleen onder een hoek van maximaal 45 graden kunnen worden ‘geknikt’ in verband het stugge tussenrubber, worden voor B&U profielen ook haakse hoeken geleverd. Het tussenrubber wordt in de fabriek door middel van vulkanisatie in gewenste hoek gezet. Dit betekent dat het wegprofiel van een fietsbrug met trottoirs aan beide zijden perfect gevolgd kan worden. Oplossingen met een verdiepte ligging van de voegconstructie onder het voetppad zijn helemaal niet nodig.

Ook wat betreft corrosiewering bestaan duidelijke verschillen tussen beide voegafwerkingen. Bij de B&U-oplossingen bestaat de onderconstructie uit aluminium of verzinkt staal. In verband met de perfecte waterdichting – zeker bij een dubbele dichting – ligt deze dragende constructie dus in een droog binnenklimaat en kan de corrosiewering daarop worden afgestemd. De bovenconstructie (klemlijsten) bevindt zich wel in een door dooizouten agressief milieu. Ze worden daarom gemaakt van corrosievast staal. Stalen voc’s daarentegen liggen in zijn geheel op het scheidsvlak tussen buiten en binnen. De corrosiewering is hierop aangepast.

Infra-voegafwerkingen worden in de sparing op de juiste hoogte gesteld met dommekrachten en ander hefmaterieel alvorens ze worden ingestort. De onderbouw van achteraf in te bouwen dilatatievoegprofielen worden stuk voor stuk in mortel gesteld. Zie dit filmpje. Pas als de onderbouw verankerd is wordt de constructie waterdicht afgewerkt. Van de meeste voegprofielen zijn overigens ook uitvoeringen beschikbaar die door de kopbouten lijken op de voetgangersuitvoering van een voc. Voorschrijving van deze variant voorkomt misschien een te grote cultuurschok.  

*) Zie het artikel ‘Voegovergangsconstructies voor fiets- en voetgangersbruggen’.

Shoppen in normen

Afbeelding

Bij recente opdrachten werd ons geëist om voor onderdelen van een pot- of bolsegmentoplegging af te wijken van de geldende geharmoniseerde norm EN 1337.  Zo had een klant in de contractstukken speciale eisen aangetroffen voor constructiestaal en bouten. Bij een ander project stond de afwijkende eis expliciet in het bestek. Navraag bij frequente gebruikers van normen en richtlijnen leert dat winkelen in normen niet is toegestaan. Waarschijnlijk gaat het om een ongeschreven regel want ook normalisatie-instituut NEN kon niet melden waar dit staat. In dit artikel wordt ingegaan op de consequenties van ‘cherry picking’ bij het voorschrijven van een CE-gemarkeerd product als een brugoplegging. Ook wordt een blik geworpen documenten die naar de betreffende norm verwijzen.

CE-markering heeft als belangrijkste doel de bevordering van het vrije verkeer van goederen binnen de Europese Economische Ruimte. Dit wordt bewerkstelligd door het stellen van eenduidige eisen aan het product en de kwaliteit van het fabricageproces. Een fabrikant mag geen CE-gemarkeerde producten op de markt brengen zonder daartoe te zijn gecertificeerd. Daarvoor wordt onder meer de fabrieksproductiebeheersing (FPC) beoordeeld. Buiten een gedegen interne kwaliteitscontrole is ook de specificatie en verificatie van grondstoffen en bestanddelen van belang. De toeleveringsketen dient dus op orde te zijn.

Fabrikanten van CE-gemarkeerde opleggingen hebben veel energie en geld gestoken in het verkrijgen van hun certificaten. Met een geldig ‘Certificaat van bestendigheid van de prestaties’ wordt aangetoond dat de opleggingen altijd zullen voldoen aan de gestelde eisen en dat wordt voldaan aan alle geldende productievoorschriften. Onderliggende bewijslast als bijvoorbeeld vakbekwaamheidscertificaten en controleformulieren worden afgedekt met één document en hoeven derhalve niet meer apart overlegd te worden. Dit geldt ook voor de kwaliteit van ingekochte materialen.

Indien winkelen in normen geoorloofd zou zijn, dan heeft dit bedrijfsorganisatorische consequenties. Bij afwijkende eisen voor bijvoorbeeld staal, bouten of straalgrit  zal de fabrikant extra voorraden moeten aanhouden en/of moeten afwijken van zijn normale toeleveringsketen. Bijkomend is dat de relatie van de geldende certificaten met de onderliggende kwaliteitsdocumenten verloren gaat. Het papierwerk neemt toe en dat staat haaks op de gedachte achter CE-markering.  

Nationale overheden mogen geen aanvullende eisen stellen aan een CE-gemarkeerd product aldus de website van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland. In ‘De CE-markering bij bouwproducten’ uit 2014 kwam de Nederlandse landsadvocaat tot de conclusie dat overheden alleen hogere of afwijkende specificaties kunnen vragen als deze gemotiveerd worden. Wanneer zo’n motivatie ontbreekt, dan hebben we volgens NEN te maken met ‘een contract dat zichzelf tegenspreekt’. Contractjuristen weten daar in voorkomende gevallen waarschijnlijk wel raad mee. Een geraadpleegd bestekschrijver (een contractdeskundige bij uitstek) meldde geen controles te doen op juridisch gebied. Vertrouwd wordt dat het voor de beroepsgroep ontwikkelde gereedschap op dit punt orde is. Daarmee wordt de verantwoording voor een goede juridische samenhang gelegd bij instanties als CROW, Rijkswaterstaat en Expertise Beton en Staal.

In Nederland wordt het gebruik van norm EN 1337 aangestuurd door de RTD 1012. Dit document wordt op zijn beurt van toepassing verklaart in de Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken (ROK – RTD 1001). In § 5.2 vinden we aanvullende eisen aan constructiestaal en RVS. Expliciet is echter vermeld dat voor voegovergangen en opleggingen de RTD’s over deze onderwerpen van toepassing zijn. In RTD 1012 ‘Eisen voor opleggingen’ worden geen extra materiaaleisen gesteld. Bedenkelijk is wel dat test- en berekeningsrapporten moeten worden overlegd. Het Vlaamse Standaardbestek 260 2.0 is juridisch niet op orde. In artikel 5.2 ’Identificatie, keuringsdocumenten en naspeurbaarheid’ wordt bijvoorbeeld een keuringsdocument 3.2 (lees: een onafhankelijke verificatie van de materiaalconformiteit) voor opleggingen voorgeschreven. De auteurs geven daarmee andermaal blijk geen vertrouwen te hebben in CE-markering. Verificatie van grondstoffen is immers al onderdeel van certificatie volgens NBN-EN 1337.

Mattenvoegen voor spoorviaducten

Incidenteel ontvangen wij een aanvraag voor de afwerking van een dilatatievoeg van een spoorviaduct. Qua waterdichtheid en voegbeweging is de problematiek niet anders dan bij voegovergangsconstructies voor de wegenbouw. Afwijkend is echter de aard van de verkeersbelasting. Deze is indirect omdat spoorwegen zijn voorzien van een ballastbed waarin bielzen zijn ingebed. Dit bed van grove steenslag of grind zorgt voor verdeling van de belasting, trillingsdemping en waterafvoer. De dikte is meestal 25 tot 30 cm tot de onderkant van de dwarsligger. In feite gaat het bij spoorviaducten dus om een ondergrondse dilatatievoegen. De voegen in spoorwegen worden echter niet afgedekt met zand of grond, maar met grof gesteente. Welke voegovergangsconstructie is hier geschikt?

In Nederland wordt zo’n voeg traditioneel afgewerkt met een stootplaat (‘overgangsplaat’) die in een neus aan het landhoofd haakt. Een grindkoffer zorgt voor de waterafvoer en een ballastmat houdt de voeg vrij van grind en beschermt de hoeken van de betonnen elementen tegen afbrokkeling.

Het alternatief op deze bewerkelijke constructie is een zogenoemde ‘gewelfde mattenvoeg’. Deze voegovergangsconstructie is vermeld als concept 3.3 in de Meerkeuzematrix (MKM, RTD 1007-1).  De ‘familiedefinitie’ luidt: ‘Deze voegovergang gebruikt de elastische eigenschappen van een geprefabriceerde rubberen mat om de verwachte bewegingen van een constructie op te nemen’. De ongewapende mat kan dus elastisch vervormen. De benodigde verticale stijfheid wordt ontleend aan de welvingen in het rubber. Hierin verschilt de gewelfde mattenvoeg van de meer bekende gewapende mattenvoeg ((MKM concept 3.1)  die wordt toegepast in de wegenbouw.

Aan weerszijde van de gewelfde mattenvoegen zitten deels ingevulkaniseerde T-profielen. Deze zijn voorzien van gaten ten behoeve van de mechanische bevestiging op de ondergrond.  Als het om een betonnen fundering gaat, dan wordt een onderconstructie toegepast die enigszins vergelijkbaar is met die van voegovergangsconstructies uit de wegenbouw. Bij een stalen viaduct levert de aannemer een staalconstructie die is voorzien van M12 stiftankers. Omdat de voegovergang niet dynamisch belast wordt, is deze verbinding toereikend.  

In principe wordt de voegovergangsconstructie op maat in één stuk aangeleverd. De stootvoegen van de matdelen worden daartoe in de fabriek aaneen gevulkaniseerd. Het geheel blijft oprolbaar omdat de ingevulkaniseerde T-profielen niet doorlopen. Op de bouwplaats worden de matten met klemlijsten en moeren bevestigd op de onderconstructie.

De waterdichting wordt gerealiseerd door middel van een aan de onderzijde van de mat aangevulkaniseerde rubberen slabbe. Deze slabbe wordt op de bouwplaats op traditionele wijze ingeplakt met bitumineuze dakbedekking. Aan de zijde van de voeg zorgt de klemverbinding voor een perfecte dichting. Zijdelingse indringing van hemelwater wordt tegengegaan met een bitumineuze voegvulling.

Gewelfde mattenvoegen zijn ook bekend onder de naam van fabrikant STOG uit München. Ze zijn veel toegepast in Duitsland in projecten van de Deutsche Bahn. Ook in Oostenrijk, Zwitserland, Groot-Brittannië en de Verenigde Staten zijn projecten gerealiseerd. Stog-voegen zijn leverbaar voor horizontale voegbewegingen van ± 15, ± 40 en ± 65 mm. Naast horizontale verkorting en verlenging is ook verticale en zijdelingse voegbeweging mogelijk. Stog-voegen zijn geschikt voor nieuwbouw- en renovatieprojecten met een minimale inbouwdiepte van 120 mm. De gladde bovenzijde maakt de voegovergangsconstructie ook geschikt voor inbouw in bijvoorbeeld voetgangersbruggen of perrons.

Tips voor constructeurs

Bij de bouw van viaducten of bruggen wordt het ontwerp van de benodigde opleggingen meestal overgelaten aan de leverancier. De voorschrijver levert een lijst van constructieve eisen aan en vermeldt soms de voorkeur voor een type oplegging. Witte raven reiken de benodigde informatie aan op de wijze zoals voorgeschreven in norm EN 1337-1. Vaker ontvangen we echter enorme tabellen uit de rekenprogrammatuur van de constructeur. U vindt zelf wel wat u nodig heeft!

Eenduidige communicatie bij de inkoop van opleggingen is noodzakelijk onderschrijft ook het Platform Voegovergangen en Opleggingen (PVO). Het voorkomt interpretatiefouten, onjuiste prijsvorming en eventuele schade aan het kunstwerk. Van belang is te vermelden dat de coördinerend constructeur verantwoordelijk is voor het aanleveren van de juiste gegevens. Meer over de overdracht van informatie in “Ontwerp van brugopleggingen, eenduidige communicatie is noodzaak!”. In dit artikel gaan we uit van de dagelijkse praktijk. Hoe worden aangeleverde gegevens opgevat door een specialist in opleggingen? Waar gaat het soms mis? Met welke zaken dient rekening te worden gehouden bij informatieoverdracht?

Tip 1: Alle op te geven waarden zijn in uiterste grenstoestand (UGT). Niet alleen belastingen, maar ook translaties (verplaatsingen) en rotaties (hoekverdraaiingen) moeten worden opgegeven in uiterste grenstoestand. De toetsingsmethodiek voor gewapend rubber oplegblokken uit EN 1337-3:2005 is hierop gebaseerd en ook de ontwerper van de pot- en bolsegmentoplegging rekent met UGT-waarden.  

Tip 2. Geef lengteveranderingen niet op als horizontale belastingen. Verkeers- en windbelastingen zijn horizontale belastingen, lengteveranderingen zijn translaties. Opgelegde vervormingen wekken reactiekrachten op bij elastisch vervormbare opleggingen. Enthousiaste constructeurs rekenen verplaatsingen als gevolg van krimp, kruip en temperatuur soms om naar een horizontale belasting op basis van een aangenomen veerconstante. Zo’n aanname is echter zelden juist. De veerconstante is namelijk sterk afhankelijk van de afmetingen van het rubber blok (zie “Vervorming van gewapend rubber opleggingen”). Bij omrekening bestaat bovendien de kans dat een lengteverandering dubbel wordt meegenomen in de toetsingsmethodiek.

Tip 3. Laat wrijving bij glijopleggingen buiten beschouwing. Wrijving is afhankelijk van de oplegdruk en dus gerelateerd aan de afmetingen van het contactvlak van een glijoplegging. De ontwerper van een oplegging hanteert bij zijn berekeningen tabel 11 uit EN 1337:2. Als wrijvingen onderdeel zijn van de opgegeven horizontale belastingen, dan worden ze dubbel berekend!

Tip 4. Geef translaties op als verlenging en verkorting. De meest gemaakte bron van fouten is vermelding van een translatie als één waarde. Een opleggingenspecialist interpreteert dat doorgaans als plus en min de halve waarde. Met andere woorden: de helft van het opgegeven getal wordt gezien als verkorting van het oplegde bouwdeel, de andere helft als verlenging. Soms blijkt de voorschrijver echter de maximale beweging naar één zijde te hebben bedoeld. Bij een glijoplegging wordt dan een te krappe glijplaat gerekend. Als de beweging naar één kant de enige is, maakt het voor de prijs niet uit. Een glijplaat kan immers een voorinstelling krijgen. Gaat het echter om een translatie die door vervorming moet opgenomen, dan gaat het mis. Aan een rubber oplegging type B of C kan geen voorinstelling worden gegeven.

Als zowel verlenging als verkorting worden opgegeven dan zijn misverstanden uitgesloten. De ontwerper van een gewapend rubber oplegging neemt de grootse absolute waarde mee in zijn berekeningen. Bij het ontwerp van een glijoplegging worden de absolute waarden opgeteld om de lengte van de glijplaat te bepalen.

Tip 4. Geef rotaties op naar twee kanten. Dit gaat meestal goed. De ontwerper neemt de grootse absolute waarde mee in zijn berekeningen. Dit geldt voor elk type oplegging.

Tip 5. Neem geen extra zekerheden op voor vervormingen tenzij strikt noodzakelijk. § 5.4 van EN 1337-1 voorziet in toeslagen voor translaties en rotaties. De opgegeven waarden van de vervormingen worden bij het ontwerp dus al verhoogd.

Tip 6. Stuur een oplegschema mee. De cijfers gaan daarmee leven! De juiste symbolen zijn te vinden in EN 1337-1

Dilatatievoegprofielen in bedrijfsvloeren

Bij de voorbereidingen van de bouw van een productiehal werd overwogen om dilatatievoegen aan te brengen in de vloer. Een constructeur zou in het proces worden geraadpleegd. Deze specialist weet immers als geen ander waar spanningen als gevolg van krimp, zettingsverschillen, belastingen en variërende temperaturen zich zullen voordoen. Niet dilateren betekent een fraaie egale vloer maar ook het risico van scheurvorming. Kosten spelen natuurlijk ook een rol in de afwegingen. Niet alleen het maken van de voeg zelf maar vooral de afwerking kost geld. Het gaat dan niet alleen om de prijs van een voegprofiel, maar ook om de montage. Hoe past dit in het bouwproces? De projectleider vroeg ons de mogelijkheden op een rij te zetten.

Dilatatievoegprofielen zijn leverbaar in vele soorten en maten. Sommige typen zijn in een aantal varianten leverbaar. Het juiste profiel wordt gekozen op basis van de omstandigheden in de gebruiksfase van een gebouw. Wat is de verkeersbelasting en is trillingvrij overrijden gewenst? Hoe wordt de vloer afgewerkt? Is waterdichtheid van belang? Spelen esthetische wensen een rol? In ons artikel “Keuze van een dilatatieprofiel” komen de meeste van deze aspecten aan bod. In dit artikel wordt onderscheid gemaakt in de verschillende fasen van het bouwproces waarin de profielen kunnen worden aangebracht. Met name bij bedrijfsvloeren die direct op de ondergrond worden aangebracht bestaan verschillende mogelijkheden.

Voegprofielen die gelijk met met de bekisting worden aangebracht. Dit type profiel wordt gesteld op een geprepareerde ondergrond die al dan niet is voorzien van thermisch isolatiemateriaal. De profielen dienen tevens als bekisting en zijn in staat dwarskrachten over te dragen tussen de vloervelden. Sommige typen zijn door hun geringe breedte nauwelijks zichtbaar, andere wijken qua uiterlijk niet af van exemplaren die op een andere wijze worden ingebouwd. In alle gevallen zijn de profielen uiterst zwaar belastbaar door bijvoorbeeld vorkheftrucks met harde wielen en zorgen ze voor kantopsluiting waardoor afbrokkelen van de voegwanden wordt voorkomen. Ze zijn leverbaar in onbehandeld of verzinkt staal. Trillingsvrij overrijdbare bovenplaten zijn leverbaar in onbehandeld of corrosievast staal. Vloeistofdichtheid is bij een op zand gestorte begane grondvloer doorgaans geen thema. Zie ook het artikel “Voegen in op zand gestorte vloeren”.

Voegprofielen die voor de stort aan de bekisting worden bevestigd. Dit type dilatatievoegprofiel wordt gekenmerkt door schuin of desgewenst horizontaal aangelaste kopbouten. Voor de overdracht van dwarskrachten zijn aparte dwarskrachtdeuvels benodigd. De onderconstructie is onbehandeld of verzinkt, sinusplaten zijn onbehandeld of gemaakt van corrosievast staal. De meeste waterdichte typen worden gekenmerkt door een harmonicavormig tussenrubber en zijn instaat om verticale voegbewegingen op te nemen.

Voegprofielen die achteraf worden gemonteerd. In deze categorie is de keus het grootst. Als het niveau van de constructieve vloer min of meer gelijk is aan de uiteindelijke hoogte zal een sparing moeten worden gemaakt. Dat is het geval bij gevlinderd vloer die al dan niet wordt voorzien van een kunsthars afwerklaag. Met een houten balk van de juiste afmetingen kan de ruimte eenvoudig worden vrijgehouden van beton. Om lastige wapeningsdetails te voorkomen kan de toepassing van een uiterst dun type worden overwogen. De dunste Buchberger voegprofielen zijn 15 en 19 mm dik. Ze kunnen worden gesteld in een sparing van 25 of 30 mm.

Als een dikke afwerkvloer moet worden gemaakt, dan valt de keus eigenlijk altijd op profielen voor montage achteraf. Zo’n profiel wordt op de constructieve vloer op hoogte gesteld en het maken van een sparing is niet nodig. Naast vele stalen profielen zijn ook aluminium exemplaren leverbaar voor vloeren die slechts incidenteel worden belast door voertuigen voor intern transport.