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.  

Brugopleggingen

In het productenoverzicht van Arcas wordt een onderscheid gemaakt in brugopleggingen en andere opleggingsmaterialen. Hoewel de functie van beide bouwstoffen gelijk is, zijn er grote verschillen. Alle oplegmaterialen zijn bedoeld om translaties en rotaties mogelijk te maken en krachten over te brengen. De belastingen op brugopleggingen zijn over het algemeen echter hoger. Ook de verplaatsingen van het opgelegde bouwdeel ten opzichte van de ondersteuning zijn veelal groter.  Brugopleggingen staan meer dan B&U-opleggingen bloot aan de elementen.  Dit alles heeft geleid tot een andere vormgeving. Voor brugopleggingen bestaat een Europese norm, voor andere oplegmaterialen niet.

In het verleden werden brugopleggingen hoofdzakelijk gemaakt van staal. Moderne varianten hebben een elastische kern van rubber (elastomeer). In dit artikel wordt een overzicht gegeven van de brugopleggingen die worden toegepast in nieuwe kunstwerken en de soorten die nog kunnen worden aangetroffen in oudere bruggen en viaducten.

Gewapend rubber opleggingen
Een gewapend rubber oplegging wordt opgebouwd uit laagjes rubber – natuurrubber of chloropreen  – die onderling gescheiden zijn door plaatjes staal. Het geheel wordt omhuld door een dunne laag chloropreen, die zorgt voor een optimale bescherming tegen weersinvloeden. Door vulkanisatie wordt een hechte verbinding verkregen tussen staal en rubber. Het wapeningsstaal heeft als functie om de vervorming van het rubber als gevolg van belastingen en hoekverdraaiingen binnen de perken te houden. Voor de komst van de Europese norm 1337  in 2005 werd een maximale belasting van 15 N/mm² aangehouden voor dit type oplegging. De genormeerde rekenmethode die nu wordt gehanteerd, gaat uit van een maximale toelaatbare vervorming als gevolg van optredende belastingen, translaties en rotaties.

Om de oplegging aan het steunpunt en/of het opgelegde bouwdeel te kunnen bevestigen, worden ook varianten gemaakt waarbij een dikkere, niet omhulde, staalplaat aan onder- en/of bovenzijde is opgenomen. Dit zogenoemde type C wordt bijvoorbeeld toegepast bij combinaties van geringe oplegdrukken en hoge horizontale belastingen.

De uitzetting en krimp van een kunstwerk is vaak groter dan een gewapend rubber oplegging kan opnemen. Ook kunnen horizontale krachten te groot zijn. In deze gevallen wordt dan een staalconstructie  rond de rubber oplegging gebouwd. Bij grote translaties wordt deze voorzien van teflon en glijplaat. Er bestaan constructies ten behoeve van een alzijdige en van een eenzijdige verplaatsing. Bij een vaste  oplegging worden alle horizontaalkrachten opgevangen, maar kan de oplegging nog wel hoekverdraaiingen opnemen.

Piston- of potopleggingen
De potoplegging bestaat, zoals de naam al aangeeft, uit een cilindrische pot met daarin een nauwsluitende zuiger of piston. In de pot bevindt zich een rubber kussen dat tot op zekere hoogte wordt verondersteld te werken als een vloeistof. Het rubber in de potoplegging kan worden belast tot een maximum van ongeveer 35 N/mm².
Een vaste potoplegging als hierboven omschreven kan verticale belastingen en hoekverdraaiingen opnemen. Voor de verwerking van translaties worden varianten gemaakt  met een op de zuiger glijdende deksel . De combinatie van teflon (PTFE) en een gepolijste roestvast stalen glijplaat draagt dan zorg voor een minimale wrijvingsweerstand. Afhankelijk van de eisen kunnen geleidingsconstructies worden aangebracht om verplaatsingen alleen in de gewenste richting mogelijk te maken.

Bolsegment-  of sferische opleggingen
Een bolvormig bovenzadel rust in een onderzadel met een holle vorm. Door toepassing van teflon en smeermiddelen op het glijvlak kan dit type oplegging met geringe wrijvingsweerstand hoekverdraaiingen opnemen. De maximale belasting op het glijvlak bedraagt ca. 45 N/mm². Bij nieuw ontwikkelde glijmaterialen als SMS is dat nog flink hoger.

Als de kom diep genoeg is, kan de oplegging horizontaalkrachten opnemen. De bolsegmentoplegging kan, net als de potoplegging, worden voorzien van glijelementen en geleidingen.

Taatsopleggingen
Taats betekent pen of as. Onderscheid wordt gemaakt in lijn- en puntopleggingen. Ook taatsopleggingen kunnen worden voorzien van geleidingen en glijvoorzieningen. Deze opleggingen zijn zeer stijf in verticale richting. Anno 2013 worden ze nauwelijks meer toegepast.

Rolopleggingen
Er bestaan varianten met één of meerdere rollen. Eventuele interne of externe geleidingen zorgen dat de rol in het juiste spoor blijft. Rolopleggingen worden in de moderne bruggenbouw niet meer gebruikt.

Aandachtspunten bij de diverse opleggingen zijn gegeven in het document ‘Brugopleggingen’ van Leendertz en Van de Ven. Voor nadere informatie over ontwerp, fabricage en montage van brugopleggingen zie het rapport ‘Eisen voor brugopleggingen’ van Leendertz.

In februari 2017 waren beide documenten niet meer te vinden op het internet. De werkgroep ‘Opleggingen’ van PVO bracht in het eerste kwartaal van 2017 het Handboek Opleggingen uit met de meest actuele stand van zaken.