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’.

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.

Enkelvoudige voegovergangsconstructies met klauwprofiel

Eén van de meest toegepaste types voegprofielen in kunstwerken is de enkelvoudige voegovergangsconstructie met klauwprofiel. Deze voegovergangen worden inmiddels tientallen jaren toegepast. De vorm van de klauw – en dus van het rubber – verschilt licht per fabrikant, maar het principe is overal gelijk. In de klauw wordt een rubber afdichtingsprofiel geklemd waarmee de waterdichting van de voeg wordt gerealiseerd.

De wijze waarop de klauwprofielen worden verbonden aan landhoofd en brugdek, wordt afgestemd op het project. Een klauwprofiel kan in principe aan elke constructie worden vastgelast, dus ook direct aan een stalen brug. In de meeste gevallen worden voegovergangen echter op maat geleverd in de vorm van de weg met een verankering die is afgestemd op het project. Deze verankering is bepalend voor de typeaanduiding.

Enkelvoudige stalen voegovergangsconstructies met klauwprofiel zijn ook bekend onder de Engelstalige naam nosing (expansion) joint. Deze term wordt zowel gebruikt in de ETAG 032 (mei 2013), spde RTD 1007 (1 april 2013) en het standaardbestek 260 2.0 (januari 2018). De definitie volgens de RTD 1007 luidt: “Voegovergang met stalen randprofielen met of zonder overgangsbalken van beton, kunsthars of elastomeer. De voegspleet tussen de randprofielen wordt gevuld met een flexibele niet verkeerdragende voegafdichting”. In RTD 1007-1 (MeerKeuzeMatrix of MKM) zijn volgens de inleiding alle bekende typen vermeld en vinden we ook nosing joints die niet of nauwelijks meer beschikbaar zijn. In dit artikel volgen we de indeling  van ETAG 032 annex 4M.

Type 2a – verankering met wapeningsstaal. Dit is het zogenoemde “nieuwbouwmodel”. RTD 1007-1 maakt onderscheid in uitvoeringen zonder (type 1.2a1) en mét (type 1.2a2) Type2ageluidreducerende voorzieningen. Hiermee wordt bedoeld dat de klauwen al dan niet worden voorzien van afdekplaten met een sinusvormige vertanding. In een projectgericht ontwerp wordt rekening gehouden met de hoogte van de afwerklaag. De kruisingshoek die het voegprofiel maakt met de weg bepaalt zowel richting van de verankeringsbeugels als de sinusvorm van de eventuele geluidreducerende afdekplaten. In de MKM staan handige GeluidsLabelWaarden bij verschillende snelheden alsmede een formule voor de correctiefactor als de kruisingshoek afwijkt van 100 gon. Een voeg onder een hoek met de rijrichting maakt nu eenmaal minder geluid dan een exemplaar dat met twee wielen tegelijk wordt gepasseerd.

Type 2b of type 1 – verankering met bouten of deuvels. De klauwen worden vastgezet Type2bmet bouten of schroeven. Het verschil tussen beide ETAG 032-typen is niet helder.  Ook onduidelijk is of een verbinding moet worden gemaakt met de hoofdconstructie. Een uitvoering met kopbouten (MKM concept 1.4b, zie afbeelding) is gangbaar bij licht belaste (delen van) voegen zoals de opstanden en trottoirs van een type 2a-voeg of in fiets- en voetgangersbruggen. Om het comfort voor de fietser of voetganger te verhogen wordt de voeg soms afgedekt met een roestvast stalen plaat die aan één zijde bevestigd wordt. Een mattenvoeg of een B&U-voegprofiel is dan een goedkopere oplossing.

Type 2c – verankering door verlijming. De klauwen zijn indirect – middels een balk van epoxybeton – verbonden met  de constructieve ondergrond. Type2cDit type wordt in Standaardbestek 2.0 opgevoerd als dé renovatievoeg. Gelet op de eisen die het gebruik van epoxybeton stelt aan de weersomstandigheden en de ondergrond is dat merkwaardig. Volgens factsheet 1.4a1 uit de MKM is in Nederland weinig ervaring opgedaan met deze variant. De referentielijst van onze fabrikant SBD vermeldt een kleine dertig projecten in de afgelopen twintig jaar.

Type 2d – verankering door een combinatie van verlijming en ingeboorde wapening. Type2dDit type is in Nederland bekend als hét renovatiemodel en kan worden uitgevoerd mét (concept 1.2b2) en zonder (1.2b1) geluidreducerende sinusplaten. Door de gaten van de aangelaste strips worden wapeningsstaven gestoken die met lijmankers worden bevestigd aan de ondergrond. De resterende sparing wordt gevuld met staalvezelbeton.

Voegovergangsconstructies

Een voegovergangsconstructie vormt een flexibele schakel tussen de weg en het rijdek van een kunstwerk of tussen de rijdekken van twee delen van een kunstwerk. Ze biedt bescherming aan de onderliggende constructie. De voegovergang dient onder alle omstandigheden langdurig een veilige en comfortabele passage van het verkeer mogelijk te maken. De afgelopen decennia zijn verschillende oplossingen bedacht die aan deze algemene eisen voldoen.

Onze fabrikant Schreiber Brücken Dehntechnik (SBD) produceert sinds 1964 stalen voegovergangsconstructies. In totaal gaat het om zo’n twee tot drieduizend meter per jaar. Daarnaast worden mattenvoegen op maat gemaakt. Dit artikel geeft een overzicht van de verschillende typen voegovergangen die door SBD geleverd kunnen worden.

mkmAlle in Nederland toegepaste voegovergangsconstructies zijn te vinden in de “Meerkeuzematrix Voegovergangen” (MKM) van Rijkswaterstaat (RTD 1007-1). Op de website van het Platvorm Voegovergangen en Opleggingen vinden we een digitale versie van het document. In de MKM wordt een onderscheid gemaakt in zeven “families” (concepten) van voegovergangen. Elk van de types wordt beoordeeld op functioneren en kwaliteit. Functies zijn bewegingsvrijheid, mechanische weerstand, gebruiksvriendelijkheid en waterdichtheid. De kwaliteit is in de praktijk beproefd aan de hand van betrouwbaarheid, beschikbaarheid, onderhoud en veiligheid. RTD 1007-1 is, aldus het voorwoord in de uitgave, geen norm maar biedt een handreiking voor het kiezen van een geschikt concept in een objectgerichte situatie.

Voor voegovergangsconstructies bestaat geen norm, maar sinds 2013 wel een ETA leidraad. Voegovergangen met een Europese Technische Goedkeuring (ETAG 032) worden geleverd met CE-keur. In Standaardbestek 260 versie 2.0 (januari 2018) van de Vlaamse overheid worden “brugdekvoegen” volgens ETAG 032 voorgeschreven. In Nederland is vaak goedkeuring nodig conform de RTD 1007-serie.

Enkelvoudige constructies met klauwprofielen behoren tot MKM familie 1 (nosing joints). Variant 1.2a1 betreft “in constructie verankerde stalen randprofielen met ingeklemde voegprofielen zonder overgangsbalken zonder geluidreducerende voorzieningen”. Variant 1.2.a2 heeft geluidreducerende voorzieningen. Dit zijn afdekplaten (sinusplaten) die op de klauwprofielen worden gemonteerd. spSBD levert de enkelvoudige constructies onder de naam SP (Schreiber Profil). Het Schreiber Profil betreft in wezen alleen het klauwprofiel waarin het rubberen afdichtingsprofiel wordt geklemd. Deze klauw is de kern van de constructie. De verankering wordt afgestemd op de wensen. Gaat het om nieuwbouw of renovatie? Ligt de voeg haaks of onder een hoek op het wegdek?

De nieuwbouwversie van de SP voegovergangsconstructies is voorzien van een kantopsluiting. Deze voorkomt afbrokkeling van de voegwanden maar maakt het profiel ook stijf. PVO stelt in het Handboek Voegovergangen § 5.1.5.2 dat deze “Duitse variant” zonder meer beter is dan een profiel zonder kantopsluiting. De verwachte levensduur volgens de MKM bedraagt veertig jaar. Voor onderdelen (lees: het rubberen afdichtingsprofiel) geldt tien jaar. In de ETAG-beoordeling wordt uitgegaan van een levensduur van vijftig jaar en 25 jaar voor het rubber. Zowel de “gewone” SP (zonder geluidreducerende platen) als de uitvoering met sinusplaten  (type SP/FP) hebben een ETA-certificaat.

vingervoegVingervoegen vallen onder MKM familie 2. SBD produceert al vele jaren de zogenoemde uitkragende vingervoegen volgens concept 2.1. Deze worden gekenmerkt door uitkragende tanden of vingers die de verkeersbelasting dragen. De laatste jaren is meer vraag naar deze uiterst betrouwbare voegconstructie.

Gewapend rubber mattenvoegen volgens MKM concept 3.1 zijn rubber elementen die intern gewapend zijn met staalstrips. mattenvoegZe worden in verschillende maten geproduceerd door moedermaatschappij Vicoda en door SBD op de markt gebracht.

De zogenoemde Rollverschluss voegovergangen (sleepplaatvoegen) lijken geen MKM-indeling te hebben, lamellenvoegen horen tot familie 7 en zijn in het verleden wel gemaakt maar de productie is vooralsnog opgeschort.

Bij opdracht wordt altijd eerst een ontwerp gemaakt. Pas na goedkeuring van de tekeningen wordt de productie gestart. SBD heeft monteurs in dienst die desgewenst zorg kunnen dragen voor een perfecte inbouw.