Corrosiewering van opleggingen en voegovergangsconstructies

In een ideale wereld zouden stalen opleggingen en voegovergangsconstructies een even lange levensduur hebben als het kunstwerk waarin ze worden toegepast. De praktijk is echter anders. Daarom wordt rekening gehouden met vervanging. Het tijdstip van uitruil, renovatie of onderhoud dient zo ver mogelijk in de toekomst te liggen. Goede corrosiewering speelt daarbij een belangrijke rol. Opleggingen en ‘brugvoegen’ worden immers altijd toegepast in een agressieve omgeving met dooizouten. Opdrachtgevers stellen terecht hoge eisen aan corrosiewering. In dit artikel wordt beschreven hoe daar mee om wordt gegaan.  

De geldende Europese normen (ETAG 032 voor voegovergangsconstructies, EN 1337 voor opleggingen) stellen geen eisen aan corrosiewering. Door de Vlaamse overheid wordt dat geregeld in Standaardbestek 260, de Nederlandse eisen staan in de RTD’s 1007 en 1012.

Rijkswaterstaat heeft bij voegovergangsconstructies een van andere Europese landen afwijkende voorkeur voor thermisch verzinken. De fabrikant besteedt dit uit aan een gecertificeerde verzinkerij. In het proces zitten geen meetbare tussenstappen. Met een diktemeting wordt het eindresultaat gecontroleerd.

Bij opleggingen kiest Rijkswaterstaat simpelweg voor de hoogste corrosieklasse uit norm ISO 12944 (prestatie-eis). De Vlaamse overheid daarentegen omschrijft middels een ‘voorbeeldsysteem’ heel precies wat moet worden toegepast en neemt daarmee de verantwoording voor de geschiktheid. Zo’n strak voorgeschreven verfsysteem is een probleem voor onze fabrikant van rubber brugopleggingen. Het aanbrengen van corrosiewering is geen dagelijks werk en SNAC is gecertificeerd voor het aanbrengen van één C5 verfsysteem. De specifieke wensen die men in Vlaanderen heeft, kunnen niet onder CE-keur worden verwezenlijkt. In tegenstelling tot Schreiber Brücken Dehntechnik (SBD), onze fabrikant van stalen opleggingen, beschikt SNAC ook niet over een zinkspuitcabine.

In het door CEN goedgekeurde Factory Production Control (FPC) van SBD zijn alle facetten van het aanbrengen van corrosiewering beschreven: voorbereiding van het oppervlak (stralen en reinigen), schooperen (vlamspuitverzinken) en het met een verfspuit of een kwast aanbrengen van onder-, tussen en eindlagen. Tot in detail beschreven zijn de instellingen van en het gebruik van de spuitapparatuur. Het protocol schrijft voor dat de temperatuur van de werkplaats en het object, luchtvochtigheid en het dauwpunt voor aanvang van de werkzaamheden worden gecontroleerd. Van elke tussenlaag moet de dikte worden gemeten. De gecertificeerde vakkracht beschikt daartoe over de hulpmiddelen als een oppervlakteruwheid vergelijker en een digitale diktemeter. Alles wordt gecontroleerd maar niet geregistreerd. Beoordeling behoort tot het vakmanschap van de betreffende medewerker.

Bij diktemetingen wordt rekening gehouden met het feit dat verflagen tijdens het uithardingsproces in dikte afnemen. Een diktemeting zegt overigens niets over kwaliteit. Van groter belang is hoe vast de lagen zitten. Op verzoek van kritische klanten kan desgewenst een hechtproef worden uitgevoerd.

Op de door de klant goedgekeurde productietekeningen is het corrosieweringssysteem vermeld. Bij de meeste projecten gaat het om een standaardopbouw voor de hoogste corrosieklasse. Bij Belgische orders is het echter oppassen geblazen. De ‘voorbeeldsystemen’ wijken af van hetgeen elders in Europa gangbaar is en het totale systeem is doorgaans veel dikker. Laagdikten zijn in Standaardbestek 260 tot op 10 micron nauwkeurig omschreven. Realisatie is een lastige opgave als bedacht wordt dat een met de kwast aangebrachte verflaag zo’n 80 micron dik is. Als de verf zeer schraal wordt opgebracht – bijvoorbeeld bij het contactvlak met sinusplaten – is de dikte circa 40 micron en bij een laag van 120 micron krijgt men druipers of, in het Vlaams, ‘aflopers’. Een in heel Europa gangbare regel als de 50 mm strook op het contactvlak van het staal en beton wordt niet altijd op tekening vermeld. Dit roept soms vragen op.

Een recente ontwikkeling is het opvragen van rapportages van werkomstandigheden en dikten van tussenlagen. Bij buitenschilderwerk is dit wellicht zinvol. In geval van corrosiewering de wordt aangebracht onder geconditioneerde omstandigheden moet het gezien worden als uitwas van de vinkjescultuur.  

Vinkjescultuur

Ruim veertig jaar geleden werd in het bedrijfsleven de eerste internationale norm voor kwaliteitsmanagement geïntroduceerd. Met een ISO 9001-certificaat kan worden aangetoond dat een organisatie in staat is om te voldoen aan de eisen van klant. Het zegt echter nog niet veel over de kwaliteit van het eindproduct. Bij de inwerkingtreding van de interne markt voor de Europese Economische Ruimte op 1 januari 1993 nam de internationale handel toe en ontstond behoefte aan productcertificatie. Vrij verkeer van goederen is immers alleen mogelijk als voor alle lidstaten dezelfde kwaliteitseisen gelden. Het controlesysteem is simpel: met één document verklaart een CE-gecertificeerde fabrikant dat de bouwstof voldoet aan alle relevante eisen met betrekking tot prestatie, veiligheid, gezondheid en milieu. Deze eenvoud wordt helaas in toenemende mate ondergraven door opdrachtgevers die aanvullende wensen hebben op het gebied van bewijslast.

Het productieproces van de CE-gecertificeerde fabrikant is beoordeeld door een zogenoemde aangemelde instantie (Notified Body of NoBo). Deze NoBo’s zijn onafhankelijk en aangesteld door CEN, de standaardiseringsorganisatie van de EU. Een belangrijk onderdeel van certificering is de beoordeling van het FabrieksProductieBeheersingssysteem (Factory Production Control of FPC). Daarin zijn alle stappen van het fabricageproces alsmede tussen- en eindcontroles beschreven. De FPC omvat verder onder meer de specificatie en verificatie van grondstoffen en bestanddelen. Dat betekent dat ook van toeleveranciers een aantoonbare en nauw omschreven kwaliteit wordt gevraagd. Opdrachtgevers die op dit gebied extra eisen stellen, hebben de CE-certificering niet goed begrepen. Zie het artikel ‘Shoppen in normen’.

De Rijksdienst voor Ondernemend Nederland vermeldt onder het kopje ‘Verantwoordelijkheden ondernemers’ op zijn website het volgende: ‘Met CE-markering verklaart de fabrikant onder eigen verantwoordelijkheid dat zijn product voldoet aan alle essentiële eisen van de toepasselijke EU-richtlijn(en). Hiertoe moet een fabrikant een conformiteitsbeoordeling uitvoeren, een technisch dossier samenstellen, een EG- of EU-conformiteitsverklaring opstellen, zo nodig gebruiksaanwijzingen meeleveren en de CE-markering aanbrengen op zijn product.’ Door ondertekening van de conformiteitsverklaring, neemt de fabrikant de volledige verantwoordelijkheid en aansprakelijkheid voor het product. Het technisch dossier blijft in principe bewaard in het archief van de fabrikant. Het kan in voorkomende gevallen worden teruggevonden aan de hand van het unieke serienummer dat zowel op het product als op de prestatieverklaring is terug te vinden.

In toenemende mate worden wij als vertegenwoordiger van de maakindustrie geconfronteerd met de vraag om kwaliteitsdossiers aan te leveren. Vaak gaat het om documenten die toch al zijn opgeslagen in het bovengenoemde technisch dossier. Soms gaat het echter zover dat bewijs wordt geëist van extra controles. Zaken die volgens het goedgekeurde FPC helemaal niet (hoeven te) worden gedocumenteerd. In feite betekent het vooraf, zonder aanleiding, moeten aandragen van bewijsstukken dat wordt getwijfeld aan de vakbekwaamheid van de producent en zijn medewerkers. Anders gezegd: het door CEN opgetuigde systeem wordt niet vertrouwd. Eerder zagen we dit al bij gewapend rubber brugopleggingen. Zie dit artikel.

Verpleegkundigen en onderwijzers zijn al lang ontevreden met de toenemende administratieve taken en regels. Ze kozen ooit voor hun vak omdat zij zorg of onderwijs willen geven. Niet om allerlei overbodige tests af te nemen en controlelijsten in te vullen. Een beroepskracht wil beoordeeld worden op zijn of haar vakmanschap. Het bevredigen van de administratieve behoefte van managers hoort daar niet toe en mag geen hoofdtaak zijn. Hetzelfde geldt voor uitvoerend technici. Zij willen niet de klerk uithangen maar met hun handen een mooi product maken.

Lang leek de bouwsector gevrijwaard te blijven van de vinkjescultuur. Helaas is nu ook hier de procesmanager ten tonele verschenen. Onze productiechefs zijn inmiddels meer op kantoor te vinden dan in de werkplaats waar ze hun medewerkers zouden moeten begeleiden. Uit vacatureteksten blijkt dat een ‘procesmanager bouw’ niet per se verstand van het vakgebied hoeft te hebben. Het is hooguit een pre. Het gaat immers om bewaking van het proces. Daarbij wordt de fout gemaakt dat vakmanschap en beroepseer niet vervangen kunnen worden door controlelijstjes. Vinkjes zeggen niets over kwaliteit.  

Rekenregels EN 1337-3

Bij de formele toetsing van de herziene EN 1337 door de Europese Commissie werd geoordeeld dat de norm inhoudelijk niet in overeenstemming is met de Bouwproducten Verordening (Construction Products Regulation, CPR) die op 1 juli 2013 in werking is getreden. Het belangrijkste bezwaar is dat een norm geen ontwerpprocedures en rekenregels mag bevatten. En dat is met name het geval in deel 3 ‘Opleggingen van elastomeren’. Inmiddels ligt het proces al weer jaren stil en werken we nog altijd met de oorspronkelijke norm. In dit artikel worden de rekenregels uit deel 3 onder de loep genomen. Daar valt wel een en ander op aan te merken.

De Europese norm 1337 ‘Opleggingen voor bouwkundige en civieltechnische toepassingen’ werd in 2005 gepubliceerd. Een jaar later al werd besloten om een nieuwe versie te maken waarin technische slordigheden en tekstfouten zouden worden hersteld. Ook moest de norm beter aansluiten op de Eurocode. De herziene versie werd in 2018 als prEN 1337 voorgelegd aan de lidstaten. In hetzelfde jaar werd het commentaar verwerkt en daarmee was het document klaar voor de formele afronding. Hier stopte het proces. Een oplossing wordt nu gezocht in het splitsen van de norm in een geharmoniseerd en een aanvullend deel. In het artikel ‘Herziening productennormen voor opleggingen gestrand’ van Evert van Vliet is uitgebreid beschreven waarom de verbeterde normenserie nog steeds niet gepubliceerd is.

In de praktijk zal het niet heel veel uitmaken of de rekenregels nu binnen of buiten de reikwijdte van de CPR vallen. Helemaal afschaffen zou echter zeer onverstandig zijn. De markt is immers het meest gebaat bij duidelijkheid. Zo worden voor B&U opleggingen tot op de dag van vandaag de formules toegepast uit de in 2016 vervallen norm DIN 4141. Inmiddels zijn voor deze opleggingen ook andere rekenmethoden ontwikkeld hetgeen een productvergelijking lastig kan maken.

De beoordelingsgrondslagen in de geldende norm zijn nog altijd gebaseerd op de lineair-elastische theorie van Topaloff uit 1964. Daarin speelt de vormfactor een belangrijke rol. Met verschillende toetsen wordt gecontroleerd of een bepaald formaat oplegging voldoet aan eisen ten aanzien van vervorming, opname van de hoekverdraaiing, knikstabiliteit, weerstand tegen glijden en de minimale verticale belasting. Door te spelen met afmetingen en opbouw kan een oplegging worden gevonden die voldoet. Soms is dat een kwestie van puzzelen met een speciaal formaat als gevolg.

Een toetsingsmethode die rekenwaarden hanteert voor belastingen én vervormingen is echter een bron van fouten. Waar in de voorlopers van de geldende norm belastingen, translaties en rotaties apart beoordeeld werden, worden nu beoordeeld of de interne schuifspanningen nu samen een bepaalde waarde niet overschrijven. Geen gekke gedachte maar de verschillende schuifkrachten kunnen alleen worden opgeteld als die van gelijke orde zijn. Dat is de reden dat ook rotatie en lengteverandering van het opgelegde bouwdeel in uiterste grenstoestand (UGT) moeten worden opgegeven. Dit is tegen alle basisregels van de constructieleer in. Overigens hadden de auteurs daar wel oog voor. We zien bij de toets van de horizontale vervorming (§ 5.3.3.3) de opmerking staan dat de grenswaarde 1,00 werd berekend door vermenigvuldiging van de oorspronkelijke grens van 0,7 met veiligheidsfactor 1,4.

De Nederlandse schaduwcommissie die zich heeft beziggehouden met de herziening van de norm pleit voor aanpassing van de wrijvingsweerstand (§ 5.3.3.6). In de formule wordt een coëfficiënt K_f gebruikt die voor beton drie maal zo hoog is als voor ‘overige materialen’. Onder die laatste categorie valt ook stelmortel. Gebruik van de verkeerde factor kan van invloed zijn op het aan de wandel gaan van opleggingen. Na uitgebreid onderzoek adviseert PVO dan ook om de factor K_f = 0,6 liever niet te gebruiken. Heeft een optimistische rekenaar daar echter een boodschap aan?

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.

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!

Shoppen in normen

Bij recente opdrachten werd voorgeschreven 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.

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

Vervorming van gewapend rubber opleggingen

Bij advies- en prijsaanvragen krijgen wij soms het verzoek om de veerstijfheid (ook wel veerconstante) van een gewapend rubber brugoplegging op te geven. Constructeurs gebruiken deze informatie om vervormingen te berekenen of om de verdeling van krachten te bepalen bij statisch onbepaalde systemen. In de veerconstante wordt uitgedrukt hoe stijf een veer is, ofwel welke kracht nodig is om de veer – in dit geval de oplegging – te vervormen. Verondersteld wordt een recht evenredig verband tussen de belasting en de indrukking (ook wel vervorming). De veerstijfheid blijkt zeer sterk afhankelijk te zijn van de afmetingen en de opbouw van de lagen. In dit artikel wordt uitgelegd hoe dat zit.

De vervorming v_z van een gewapend rubber oplegging onder invloed van kracht F_z kan volgens norm EN 1337-3:2005 § 5.3.3.7 worden uitgedrukt als De wiskundig onderlegde lezer ziet direct dat de vervorming de sommering is van de vervormingen van de afzonderlijke lagen en dat de vervorming lineair is met de kracht. De term in groen is alleen afhankelijk van de afmetingen, opbouw van de lagen en de materiaaleigenschappen van de oplegging. Met andere woorden: bij een gegeven oplegging is deze term constant. Dit is de reciproke van de veerstijfheid. De materiaaleigenschappen van brugopleggingen dragen niet of nauwelijks bij in veranderingen in de veerconstante, maar de afmetingen en de opbouw van de lagen hebben een zeer grote invloed. 

Sterk bepalend is vormfactor S₁. Deze factor werd zo’n vijftig jaar geleden geïntroduceerd nadat was vastgesteld dat niet alleen de dikte, maar ook de lengte en breedte van een rubber blok van belang zijn bij de indrukking. De vormfactor geeft de verhouding weer tussen het belaste oppervlak en de afmetingen van de onbelaste zijden. Meer daarover in het artikel “Vormfactor: begrenzing van de oplegdruk”.

Massief rubber wordt verondersteld onder druk zijn volume te behouden. Als gevolg van een inwendige hydrostatische druk resulteert een indrukking van een blok of plaat in het uitbuiken aan de zijkanten. Om de vormverandering binnen de perken te houden, worden rubber opleggingen dikker dan 20 mm doorgaans gewapend met staalplaatjes. Deze zijn door vulkanisatie hecht verbonden met het rubber en beperken dus de vormverandering. Hoe groter het oppervlak A’ van de oplegging, hoe kleiner de indrukking. Dat geeft ook een verklaring waarom van oudsher wordt gewerkt met tabel 3 van norm EN 1337-3. Hierin zijn opleggingen qua opbouw van rubber- en staaldikten min of meer gestandaardiseerd. Hoe groter het oppervlak van de oplegging, hoe dikker de lagen (t_i) kunnen zijn om een vergelijkbare maximale indrukking te houden.

Proeven wijzen uit dat de indrukking van rubber niet helemaal lineair is met de kracht, maar het blijkt een aardige benadering voor de belastingen die van toepassing zijn. Hiernaast zien we het werkelijke verband tussen indrukking en belasting voor verschillende afmetingen van ongewapend rubber. De meest gebruikelijke belastingen vallen in het lineaire gebied.

Waar verticale vervorming het gevolg is van belasting, werkt het bij horizontale vervorming precies andersom. De lengteverandering van het opgelegde bouwdeel zorgt voor een vervorming van de oplegging. Deze vervorming leidt vervolgens door de elastische weerstand van het rubber tot een reactiekracht. Deze reactiekracht, R_xy, wordt berekend met de onderstaande formule (zie EN 1337-3:2005 § 5.3.3.6).

Getoetst wordt of de berekende reactiekracht kleiner blijft dan de maximale wrijvingskracht zodat de oplegging niet gaat glijden. Hierbij moet worden opgemerkt dat in de norm slechts twee wrijvingsfactoren gebruikt worden, één voor beton en één voor “overige materialen” inclusief kunstharsmortels. Deze toets staat onder druk omdat verschillende gevallen bekend zijn van opleggingen die van hun plek zijn gekomen terwijl dit theoretisch niet zou kunnen. PVO doet momenteel onderzoek naar wandelende opleggingen.

Verwarrend is als constructeurs bij hun opgave van belastingen en vervormingen zelf een reactiekracht berekenen en deze als externe horizontale kracht opgeven. In zo’n geval bestaat het risico dat de reactiekrachten twee maal meegenomen worden in een dimensioneringsberekening.

Vertrouwen in CE-markering?

Zowel in Nederland als in België bestaat weinig vertrouwen in de kwaliteit van gewapend rubber opleggingen. De introductie van de Verordening Bouwproducten (CPR) in 2013 heeft daar geen verandering in gebracht. In Nederland vraagt Rijkswaterstaat om testresultaten van de fabriek, in België beproeft men extra te leveren opleggingen zelf. De keuringen zijn kostbaar in verhouding en staan niet in verhouding tot de prijs van het product. Het is de vraag waar het wantrouwen vandaan komt en of dit nog terecht is. Om opleggingen met de verplichte CE-markering te mogen leveren, moet de interne kwaliteitsborging immers zijn goedgekeurd door de Europese Unie. Het systeem is juist opgezet met het doel om nationale keuringen te vervangen. Als opdrachtnemer wordt u echter geconfronteerd met de al dan niet terechte wensen van uw opdrachtgever. In dit artikel wordt beschreven waarmee rekening dient te worden gehouden.

Fabrikanten van gewapend rubber opleggingen – in Vlaanderen spreekt men van “oplegtoestellen van gefretteerd rubber” – hebben veel geld en tijd besteed aan het verkrijgen van certificaten die aantonen dat zij producten met CE-markering mogen leveren. Bij een attesteringsniveau 1 (regelmatige controle door externe partij) bestaat een extra prikkel om de kwaliteitsbewaking op orde te hebben. De periodieke beproeving van halffabricaten en eindproducten resulteert in een constante kwaliteit. In het delicate proces van de productie van gewapend rubber opleggingen kan een verandering van eigenschappen van een ingrediënt immers gevolgen hebben voor de kwaliteit van het eindproduct. Als er maar wat aan gerommeld zou worden, dan heeft de fabrikant een grote kans zijn certificaat te verliezen.

In Nederland haakt Rijkswaterstaat in op het systeem van CE-markering. De in RTD 1012 geëiste rapportage betreft hoofdzakelijk beproevingen volgens de geharmoniseerde testmethoden uit norm EN 1337-3. Deze proeven worden al door de fabrikant zelf gedaan volgens een genormeerd schema. Rijkswaterstaat vraagt echter expliciet om testresultaten van de te leveren partij opleggingen. Dat kost tijd en geld. Bij de ozontest, die normaliter één maal per jaar wordt gedaan, is de specialistische, regelmatig geijkte, apparatuur benodigd van een extern laboratorium. Voor het maken van het gewenste RTD 1012 dossier moet enkele weken worden opgeteld bij de normale productietijd.

België lijkt geen enkel vertrouwen te hebben in CE-markering. Meestal wordt voorgeschreven dat extra opleggingen moeten worden geleverd voor destructieve beproeving. Soms mogen die extra opleggingen vooraf worden aangevoerd, soms wil de opdrachtgever zelf de te keuren opleggingen kiezen uit de hele partij. Kennelijk is de gedachte dat de fabrieken A- en B-kwaliteiten kunnen leveren! Onze fabrikant SNAC werkt hier niet meer aan mee. In het verleden zijn hele partijen opleggingen onterecht afgekeurd. Pas na enige maanden bleek dat de beproeving of monstername niet volgens de geharmoniseerde testmethode was gebeurd. Indien gewenst kan wel worden gegarandeerd dat zowel de testexemplaren als de opleggingen die worden toegepast in het bouwwerk uit dezelfde partij rubber worden vervaardigd. De proeven dienen dan vlot te worden uitgevoerd. Een rubbermengsel kan maximaal twee maanden bewaard worden.

Alleen de resultaten van proeven volgens de genormeerde testmethoden worden geaccepteerd. Van belang daarbij is dat ook de monstername op de juiste wijze gebeurd. Aandachtspunten zijn:

• Hardheid. Dit is geen essentieel kenmerk! Sinds 2005 geldt de afschuifstijfheid of G-modulus (0,9 ± 0,15 MPa) als maat voor de vervormbaarheid. De afschuiftest wordt beschreven in Annex F van de norm. Een hardheidsmeting kan – mits goed uitgevoerd! – alleen nog worden gebruikt om een indruk te krijgen van de homogeniteit van de oplegging. In de Errata aanvulling SB 260 2.0 is dit inmiddels ook zo vermeld. Zie 32-33.1.3.1.C op pagina 242 (digitaal 244).
• Norm NBN T 31-002:1976 is  per 7 december 2017 vervallen.
• Norm NBN T 32-001:1980 is per 10-10-2010 vervallen en vervangen door EN 1337-3
• Minimale trekweerstand. In bestekken van Infrabel staat dat proefstukken dienen te worden genomen uit een afgewerkte oplegging. Dat is niet conform de norm. Het maken van een proefstuk is een kunst apart. We leveren ze desgewenst graag mee.

Papier is geduldig

Af en toe ontvangen wij prijsaanvragen voor brugopleggingen waarbij het ontwerp is gemaakt door de constructeur van het kunstwerk. Met name is dat het geval bij toepassing van gewapend rubber opleggingen. Helemaal vreemd is dit niet. In de geldende norm EN 1337-3 wordt een rekenmethode gegeven voor het dimensioneren van dit type opleggingen. Het ontwerp van een vasthoud- en/of geleidingsconstructie is voor een constructeur geen moeilijke opgave als de afmeting van het blok eenmaal bepaald zijn. Vaak gaat het toch niet goed. Dit is toe te schrijven aan een gebrek aan kennis van het productieproces of de normeisen. Zo hebben we eens een prachtig ontwerp gekregen van een oplegconstructie die ook op trek belastbaar was. Op papier zagen de in elkaar grijpende klauwen er prachtig uit. Het ding was echter productietechnisch niet te realiseren. Laat staan dat het voldeed aan de eis van vervangbaarheid. In dit artikel wordt ingegaan op de valkuilen die kleven aan een eigen ontwerp.

In beginsel is de ontwerper verantwoordelijk voor het functioneren van de constructie. De producent kan en zal alleen waarschuwen bij eventuele evidente fouten. De controle beperkt zich tot de uitvoerbaarheid omdat belastingen en vervormingen in deze gevallen doorgaans niet worden gedeeld. Om deze reden kunnen dus ook geen betere of goedkopere alternatieven worden voorgesteld. Het mag duidelijk zijn dat een gespecialiseerde fabrieksconstructeur alle actuele kennis in huis heeft voor een technisch en economisch optimaal ontwerp.

Een belangrijke eis is de uitwisselbaar van de slijtende delen van een oplegconstructie. Vooral glijmateriaal als teflon gaat een beperkt aantal kilometers mee. Alle interne en externe kwaliteitscontroles  ten spijt, kan ook het rubber blok gebreken gaan vertonen en moet volgens de norm relatief eenvoudig vervangbaar zijn. Vaak vergeten wordt dat ook de tanden van een geleidingsconstructie kunnen slijten. Zo’n tand kan niet eenvoudig worden vervangen in de geringe ruimte tussen ligger en pijler of landhoofd.

Een oplegging type B (rubber blok zonder bevestigingsmogelijkheden) is eenvoudig uit te wisselen door het kunstwerk een stukje op te vijzelen. Bij een type C of B/C wordt dit lastiger. Zo’n oplegging wordt aan de boven- en/of onderconstructie van het kunstwerk bevestigd. Bouten kunnen worden losgemaakt, maar een ankerplaat met kopbouten niet. Een boutverbinding is alleen mogelijk als de ankerplaat groter is dan de rubber kern. Bovenstaande afbeelding uit norm EN 1337-3 toont deze oplossing rechtsonder. Bedenk echter dat een grote ankerplaat slechts aan één zijde kan worden aangebracht en niet aan twee zijden. Dat past niet in de mal die wordt gebruikt bij het vulkanisatieproces.

Onze fabrikant SBD maakt opleggingen type (B/)C uitwisselbaar door toepassing van deuvelschijven en ankerstangen. Bedenk ook dat de dikte van de buitenste staalplaten dient te voldoen aan § 4.4.3.2 van norm EN 1337-3 als onder CE-keur geleverd moet worden.

Een niet onbelangrijk aandachtspunt is de corrosiewering van de constructie. Een vasthoud- of geleidingsconstructie wordt apart gemaakt door een fabrikant van stalen opleggingen met certificaat EN 1337-8. Deze beschikt over apparatuur waarmee een zinklaag kan worden gespoten. Het rubber oplegblok wordt pas achteraf aangebracht in deze tegen corrosie beschermde staalconstructie. Een eenvoudige oplegging type (B/)C wordt echter gemaakt door een fabrikant die is gespecialiseerd in rubber opleggingen volgens EN 1337-3. Deze is gecertificeerd voor het aanbrengen van corrosiewering klasse C5M maar beschikt doorgaans niet over een zinkspuitinstallatie. Het aanbrengen van de zinklaag moet dan worden uitbesteed. Dat maakt een dergelijke corrosiewering prijzig. Een corrosievast stalen ankerplaat is dan vaak goedkoper. Daarbij is thermisch verzinken met een spuitpistool technisch mogelijk maar niet handig omdat het rubber goed moet worden beschermd. Vooraf verzinken gaat niet omdat op de zinklaag niet gevulkaniseerd kan worden. Vanzelfsprekend geldt dit ook voor in een dompelbad waarin het staal thermisch verzinkt wordt.