Dimensionering van brugopleggingen

Wekelijks ontvangen wij aanvragen voor de levering van brugopleggingen. Bij simpele gewapende elastomeeropleggingen zijn de afmetingen vaak bepaald door de constructeur van het kunstwerk. Zodra het complexe opleggingen betreft, laat men het ontwerp over aan de leverancier. Daar zijn we blij mee. Onze fabrieksspecialisten weten immers het best wat mogelijk is. Zij treden op als deelconstructeur.

Voor een goed ontwerp is een lijst van belastingen en vervormingen benodigd. Per oplegpunt! Deze wordt onder verantwoordelijkheid van de hoofdconstructeur opgesteld. Aan de toegezonden overzichtslijsten mankeert vaak wat. Uiterste grenstoestand (UGT), bruikbaarheidgrenstoestand (GGT), alles wordt door elkaar gebruikt. Vaak ontbreken ook gegevens. Welke informatie hebben wij nodig? En hoe bepaalt u de juiste waarden? In dit artikel helpen we u op weg.

Voor de dimensionering van een oplegging zijn benodigd de maximale en minimale verticale belasting, de maximale horizontale belastingen en de maximale vervormingen (hoekverdraaiing en translatie) in x- en y-richting. Zoals gebruikelijk in de constructieleer worden de belastingen vaak in UGT aangereikt en de vervormingen in GGT. Dit leidt elke keer tot verwarring. De Europese fabrikanten vragen ook bij de vervormingen om UGT-waarden. Om het helder te krijgen vroeg ik Sjaak van der Sel, studiegenoot en hoofdconstructeur bij Everspartners, om te vertellen hoe het nu zit.

In de constructieleer wordt gewerkt met de Eurocodes (NEN-EN 1990 – 1999). Deze zijn van toepassing voor heel Europa, maar de lidstaten mogen Nationale Bijlagen toevoegen. “Net als in onze studietijd geldt nog steeds het verschil tussen gebruiksbelasting en rekenbelasting” aldus Sjaak. “De rekenbelastingen worden vastgesteld door blijvende en opgelegde belastingen te vermenigvuldigen met nauw omschreven veiligheidsfactoren. Bij vervormingen wordt uitgegaan van de berekende waarden in gebruikstoestand. Voor bepaalde bouwwerken kunnen echter uitzonderingen gelden. Ook kunnen belastingcombinaties met bijbehorende factoren worden voorgeschreven.”

Voor kunstwerken geldt in Nederland bijlage A2 van de NEN-EN 1990. Hierin vinden we de rekenwaarden voor de belastingen. Tevens is vermeld dat de veiligheidsfactoren voor verkeers- en andere belastingen voor de bruikbaarheidsgrenstoestand kúnnen zijn vastgelegd in een nationale bijlage. Dat blijkt in Nederland niet het geval. Belangrijker is echter de vermelding dat de combinaties niet van toepassing zijn op opleggingen en voegovergangsconstructies!

Waar kunnen we dan wel terecht? In Nederland kennen we de Richtlijnen Ontwerpen Kunstwerken (ROK 1.3; inmiddels 1.4 zie “EN 1337 en RTD 1012“) van Rijkswaterstaat. Deze verwijst naar de RTD 1012 ‘Eisen voor brugopleggingen’. In § 1.1.3 zien we dat ‘de belasting- en verplaatsingsfactoren moeten zijn ontleend aan NEN-EN 1990/NB. Daarbij moet voor UGT de verplaatsingsfactor in relatie tot bewegingen ten gevolge van temperatuur worden genomen als 1,1 …’. Verder vinden we de nodige informatie over de hanteren combinatiefactoren.

Nader onderzoek leert dat in Duitsland een nationale bijlage DIN EN 1990/NA/A1 van kracht is. Hierin staat onder meer dat vervormingen als gevolg van kruip en krimp zoals berekend met de Eurocode verhoogd dient te worden met een factor 1,35. Naar verluid is het betreffende deel van de Duitse nationale bijlage overgenomen door de commissie CEN/TC 167 (Structural bearings) en als voorstel ingediend voor opname in de nieuwe EN 1337-1. De regels gelden dus nog niet voor Nederland en België. Opmerkelijk is echter dat de dimensioneringscriteria voor gewapend rubber brugopleggingen uit EN 1337-3 hoofdstuk 5 al wel uitgaan van design-waarden voor translaties en rotaties (zie § 5.3.3 van norm EN 1337-3).

De hoofdconstructeur is verantwoordelijk voor het constructief ontwerp én voor de samenhang van de verschillende deelconstructies die door leveranciers zijn uitgewerkt. Deze taakverdeling is nauwlettend beschreven in de uitgave ‘Plan van aanpak constructieve veiligheid’ van het voormalig ministerie van VROM en de betonvereniging: “Uitgangspunten met betrekking tot belastingen, de krachtwerking, sterkte, stijfheid en stabiliteit moeten helder worden vastgelegd, beheerd en gecommuniceerd”.  In geval van brugopleggingen is dit mijns inziens een zware verantwoordelijkheid zolang eenduidigheid over de totstandkoming van deze gegevens ontbreekt. Het thema is ingebracht in de werkgroep opleggingen van PVO. Dit heeft in 2018 geleid tot het gebruik van een formulier dat is afgeleid van tabel 1 uit norm EN 1337-1.