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.

Schreiber, bedrijf met ambities

Sinds 2012 vertegenwoordigt Arcas de Duitse fabrikant Schreiber Brücken Dehntechnik in de Benelux. Schreiber – of kortweg SBD – is producent van brugopleggingen en voegovergangsconstructies. Het voormalig familiebedrijf is naast de hier meer bekende producenten Maurer en Mageba, de derde en tot voor kort kleinste speler uit Duitstalig Europa. SBD heeft zich in het verleden vooral gericht op de nationale markt, maar na toetreding tot de Vicoda-groep zijn de ambities groter. Momenteel wordt hard gewerkt aan ontwikkelingen die zullen bijdragen aan een stevige Europese marktpositie.

SBD was niet helemaal een vreemde in Nederland. In 2011-2012 werden voor Rijkswaterstaat de bolsegmentopleggingen van de Moerdijkbrug gerenoveerd. Inmiddels zijn via Arcas in Nederland en België voor meer kunstwerken brugopleggingen en voegovergangsconstructies geleverd. In dit artikel wordt het bedrijf aan de lezer voorgesteld.

In 1798 werd door Konrad Weber in Mainhardt, in de deelstaat Baden-Württemberg, een smidse opgericht waar landbouwwerktuigen werden gemaakt voor de akkerbouw. Het bedrijf gaat in de loop der tijd over van vader op zoon tot Hans Schreiber in 1951 met Irene Weber trouwt en het bedrijf “Weber und Schreiber” gaat heten. Na de dood van Georg Weber gaat de onderneming verder onder de naam Schreiber. In 1964 worden de eerste brugopleggingen en voegovergangsconstructies geproduceerd. Om de marktontwikkelingen in deze kapitaalintensieve industrie te kunnen volgen, wordt in 2015 aansluiting gezocht bij de Vicoda-groep. Deze neemt het grootste deel van de aandelen over. De bedrijfsleiding is met de in 2017 als directeur aangetreden Georg Schreiber nog altijd in handen van de familie.

Moerdijkbrug

Gerenoveerde oplegging Moerdijkbrug

SBD heeft momenteel zo’n 35 medewerkers in vaste dienst. Het bedrijf heeft zich inmiddels volledig toegelegd op de productie en montage van voegovergangsconstructies en opleggingen. Zowel het reken- en tekenwerk als het grootste deel van de fabricage van gebeurt in Mainhardt. De Vicoda-groep was aanvankelijk gespecialiseerd in trillingsdemping. Met de aankoop van onder meer Schreiber Brücken-Dehntechnik GmbH werden de bedrijfsactiviteiten uitgebreid met opleggings- en brugtechniek. De Vicoda-groep als geheel heeft wereldwijd zeven productiefaciliteiten, 25 kantoren en twaalfhonderd medewerkers.

Schreiber maakt zo’n duizend brugopleggingen per jaar waarvan 150 potopleggingen en 150 bolsegmentopleggingen. De overige zevenhonderd stuks zijn staalgewapende brugopleggingen met een vasthoud- en/of geleidingsconstructie. De zogenoemde ‘Verformungslager’. De rubber kernen van de opleggingen worden ingekocht bij gespecialiseerde bedrijven zoals ‘onze andere’ fabrikant van brugopleggingen SNAC uit Rânes in Frankrijk.

Verformungslager

Verformungslager

De productie van brugopleggingen geschiedt volgens de geharmoniseerde Europese norm EN 1337:2005. Dus mét CE-keurmerk. Dit laatste is verplicht sinds 1 juli 2013. Om de CE-markering op de opleggingen te mogen aanbrengen dient een fabrikant te worden goedgekeurd door een aangemelde instantie (Notified Body of NoBo). Hier is dat MPA Stuttgart. SBD beschikt over EG conformiteitscertificaten EN 1337 deel 4 (rolopleggingen), deel 5 (potopleggingen), deel 6 (taatsopleggingen), deel 7 (bolvormige en cilindrische opleggingen van PTFE) en deel 8 (geleide opleggingen en geremde opleggingen). Daarnaast heeft SBD het certificaat 1337-3 (opleggingen van elastomeren) voor de nabewerking van de rubber kernen.

SP-FP

SP-FP

Naast opleggingen produceert en monteert SBD per jaar zo’n twee tot drieduizend meter stalen voegovergangsconstructies per jaar. Het grootste deel betreft enkelvoudige constructies met klauwprofielen al dan niet voorzien van geluidreducerende sinusplaten (SP-FP). Daarnaast worden vingervoegen met waterafvoer gemaakt en mattenvoegen geleverd. De productie van meervoudige voegovergangsconstructies (lamellelenvoegen) staat vooralsnog op een laag pitje.

Schreiber verwacht begin 2019 voegovergangsconstructies te kunnen leveren die voldoen aan de ETAG 032. ETAG staat voor European Technical Approval Guidelines. Nummer 32 heeft als titel Expansion Joints for Road Bridges en bestaat uit acht delen. Zodra deze exercitie achter de rug is, zal worden gewerkt aan goedkeuring van voegovergangsconstructies volgens de Nederlandse RTD-1007.
Schreiber_UKO
SBD heeft eigen monteurs in dienst die voegovergangsconstructies stellen, maar ook repareren. Het bedrijf beschikt over vijzels waarmee een brugdek van zijn plaats kan worden getild zodat de opleggingen kunnen worden vervangen.

Klik hier voor de Engelstalige fabrieksdocumentatie.

Corrosiewering in de bouw

Voorschrijvers in de bouw zijn in het algemeen uitstekend op de hoogte van staalconstructies. De ervaring leert echter dat het schort aan kennis op het gebied van de corrosiebescherming van hun bouwwerken. In ons vakgebied – voegafwerking en oplegtechniek – manifesteert zich dat met name bij de bouw van kunstwerken. De hierin toegepaste brugopleggingen en voegovergangsconstructies zijn vaak gemaakt van staal. Het materiaal wordt onder meer blootgesteld aan sneeuw, ijs en dooizout en moet tientallen jaren meegaan. Een likje verf is dan niet voldoende om roest te weren.

Opleggingennorm EN 1337-9 schrijft voor dat de corrosiebescherming minstens tien jaar moet functioneren. Wegbeheerders in noordelijk Europa schrijven meestal een systeem voor dat voldoet aan de eis “C5-I/C5-M hoog” volgens ISO 12944. Daarvoor geldt een levensduur van tenminste vijftien jaar. Waar Nederlandse overheden de opbouw van het verfsysteem overlaten aan de markt, hanteert België voorbeeldsystemen met flinke laagdikten.

Ben Alblas, Manager Laboratorium van COT in Haarlem schreef op ons verzoek onderstaande toelichting op de ISO-norm, de opbouw van verfsystemen en de testprocedures.

schadeDe norm ISO 12944 is eind vorige eeuw ontwikkeld voor bescherming van staalconstructies door middel van verfsystemen. Er wordt veel om goedkeuring volgens ISO 12944 gevraagd. De norm kent momenteel acht delen, te weten:

  1. Algemene informatie
  2. Indeling van belastingsklassen
  3. Ontwerpcriteria
  4. Soorten oppervlakken en oppervlaktevoorbehandeling
  5. Beschermende verfsystemen
  6. Laboratoriumbeproevingsmethoden voor het vaststellen van prestaties
  7. Uitvoering van en toezicht op schilderwerkzaamheden
  8. Ontwikkeling van specificaties voor nieuw werk en onderhoud.DIN-EN-ISO-12944-5

De delen 5 en 6 van de norm zijn onlangs herzien en de herzieningen verschijnen binnenkort. Er is een nieuw deel (deel 9 – Beschermende verfsystemen en laboratorium prestatietesten voor de offshore) in ontwikkeling en dit deel verschijnt waarschijnlijk volgend jaar. Het vervangt ook de norm ISO 20340 (een cyclische corrosietest).

Deel 1 van de norm ISO 12944 definieert de drie duurzaamheidsklassen die in de hele norm worden gebruikt. Het gaat om L (low), M (medium) en H (High), die staan voor resp. 2-5, 5-15 en > 15 jaar duurzaamheid. In de komende herziening van deel 6 (NB: verschenen in 2018) wordt ook de klasse Very High gedefinieerd met een duurzaamheid van > 25 jaar.

Deel 2 van de norm geeft de indeling in corrosieklassen, van C1 (very low), via C2 (low), C3 (medium) en C4 (high) tot C5 (very high). Voor C5 kent men 2 subklassen, C5-I (industrial) en C5-M (marine). De klassen zijn gedefinieerd in termen van massa- en laagdikte verlies van staal en zink. De norm geeft voor alle klassen ook voorbeelden van milieus, bijvoorbeeld C4: binnenzwembaden, binnen in chemische plants en scheepswerven aan zee en voor buiten, industriegebieden en kustregio’s met gematigd zoutgehalte. Voor toepassingen van gecoat staal in water of in de grond kent de norm speciale corrosiecategorien, Im1, Im2 en Im3.

De voorbehandeling van de ondergrond komt ruim aan bod in deel 4 van de norm. Er is hier aandacht voor talrijke methoden van reinigen en het verkrijgen van de gewenste ruwheid. De eisen tijdens applicatie van de verf worden beschreven in deel 7.

Deel 5 van de norm geeft tientallen voorbeelden van verfsystemen die kunnen worden toegepast. Aangegeven worden het type primer en dekverf, het aantal lagen, de diverse laagdikten, de corrosiecategorie en de duurzaamheid. Men komt laagdiktes van het totale verfsysteem tegen van 80 tot 800 µm. Verder is in deze norm aandacht voor o.a. compatibiliteit tussen shopprimers en primers en diverse eigenschappen van het verfsysteem als kleur- en glansbehoud, chemische en thermische resistentie en fysische eigenschappen als hardheid, slijtvastheid en impact weerstand.

sys3-nss1440Deel 6 van de norm beschrijft de laboratoriumtests. Voor de meeste categorieën dienen een zoutsproeitest (volgens ISO 9227) en een condenstest (volgens ISO 6270-1) te worden uitgevoerd. Hoe hoger de corrosie categorie en hoe groter de duurzaamheid des te langer moeten deze testen worden uitgevoerd. Het gaat van 48 uur condens voor C2 Low tot 720 uur condens voor C5 High en van 120 uur zoutsproei voor C3 Low tot 1.440 uur zoutsproei voor C5 High.

De panelen voor de zoutsproeitest worden ingekrast tot op het staal. Na de testen worden de panelen beoordeeld op defecten als poederen, barsten, blaren, roest, etc., volgens ISO 4628 en de roest vanuit de kras. Ook wordt op alle panelen de hechting bepaald (volgens ISO 2409 of ISO 4624). Dit wordt ook op referentie (niet-geëxposeerde) panelen gedaan. De totale laagdikte van het verfsysteem bepaalt volgens welke norm de hechting moet worden gemeten.

Voor de immersie categorieën is er naast de zoutsproeitest een immersietest in water. Voor categorie C5-I zijn er extra immersietesten in base, zuur en organisch oplosmiddel.

COT-rapportDe norm stelt voor alle keuringsaspecten eisen. Alleen wanneer een verfsysteem aan alle eisen voldoet wordt een goedkeuring volgens de betreffende corrosie- en duurzaamheidsklasse combinatie afgegeven.  In het laboratorium worden meest verfsystemen aangebracht op testpanelen gekeurd. Soms worden echter ook gecoate eindproducten getest volgens ISO 12944-6.

Wanneer het substraat verzinkt staal betreft behoeft de zoutsproeitest niet te worden uitgevoerd. De thermische zinklaag wordt niet als onderdeel van het coatingsysteem beschouwd.

Renovatie van een nieuwe voegovergangsconstructie

Eind oktober 2015 werd een nieuwe fietsbrug geplaatst over de Blaloweg in Zwolle. Na ingebruikname werden de voegovergangsconstructies door de gebruikers als hobbel in de weg ervaren. Het ging hier om een eigen ontwerp, niet om een standaardproduct. Hoofdaannemer Reef Infra vroeg Arcas om advies. In goed overleg werd een oplossing bedacht die sinds juli 2016 naar tevredenheid functioneert. Terloops werd het nog niet onderkende probleem van de waterdichtheid opgelost.

brugDe Blalobrug is de hoofdverbinding voor fietsers uit Westenholte, Stadshagen en Kampen naar de binnenstad. Veel schoolgaande jeugd maakt gebruik van de route. De fietsbrug is 51 meter lang, 7,5 meter breed, 7 meter hoog en weegt ruim 100 ton. De boogbrug werd gebouwd op een nabijgelegen industrieterrein en is in zijn geheel op speciale karren naar zijn plaats gereden. Nadat de laatste trein op de belendende spoorlijn Zwolle – Kampen was gepasseerd, werd de boogbrug in een nacht op zijn plaats gehesen. De brug bestaat uit stalen hoofdliggers met daartussen geprefabriceerde betonnen platen waarop een druklaag is aangebracht.

DsnDe oorspronkelijk voegconstructie bestond uit twee verankerde corrosievast stalen hoeklijnen met daarop een eveneens corrosievast stalen strip van 10 mm dik. In eerste instantie was de hobbelgedachte om de afdekstrip te  vervangen door een compressieprofiel en de toplaag af te frezen tot het niveau van de hoeklijnen. Een dergelijke constructie wordt vaker toegepast bij kleine verkeersbruggen. De ervaring leert echter dat de voeg zelden waterdicht blijft. Bij deze brug bevinden alle afvoeren zich op de landhoofden, dus al het hemelwater dat op de brug terecht komt stroomt over de voeg.

randafwerkingOok het oorspronkelijk ontwerp was niet waterdicht. In theorie zou hemelwater over de stalen strip naar de andere kant van de voeg stromen, maar in dit geval was de hellingshoek daarvoor veel te gering. Capillaire werking en wind zorgen dat het water kan indringen. Voor constructies met een schubsgewijze opbouw zoals pannendaken geldt een minimale randafwerking2hellingshoek van 15°. Dan nog zijn aanvullende maatregelen nodig. Bijkomend probleem in de waterdichting was de randafwerking. De bovenliggende strip was weliswaar opgezet, maar het onderste hoekprofiel niet. De hier aanwezige kitnaad vertoonde een half jaar na ingebruikname al een scheur. Logisch, als bedacht wordt dat de hoofddraagconstructie is verbonden met het brugdek en enkele meters doorloopt. Het einde van de liggers beweegt dus langs het landhoofd.

In eerste instantie werd gedacht een standaard voegprofiel type VA.8.115/20 aan te brengen. Dit profiel heeft een zeer geringe hoogte. Voordeel is dat nauwelijks gefreesd hoeft te worden. Bij dit project zaten de stalen hoeklijnen echter in de weg.

nieuwAlle Buchberger profielen worden grotendeels opgebouwd uit standaard staalprofielen. Dat betekent dat betrekkelijk eenvoudig onderdelen kunnen worden weggelaten of worden vervangen door een andere kwaliteit. Hier werd gekozen voor een voegprofiel zonder voetplaat en een corrosievast stalen onderconstructie. Het aangepaste voegprofiel werd vastgelast op de al aanwezige hoeklijnen. Uiteraard werd het profiel van de weg – met name de goten aan weerszijden – gevolgd.  Het hoogteverschil met het oorspronkelijke wegdek werd opgevangen met een ter plaatse gemaakte spie van kunstharsmortel.

randafwerking_nieuwBijzondere aandacht werd gegeven aan de afwerking tegen de draagbuizen. Hier werd besloten de voeg met een haakse bocht te volgen tot de hemelwaterafvoer. Een perfecte waterdichting werd verkregen door de wandaansluiting tegen de buis te bevestigen.

Klik hier voor meer informatie over voegovergangsconstructies voor fiets- en voetgangersbruggen

Voegafwerking

Voegafwerking is één van de specialisaties van Arcas. Wat houdt zo’n afwerking in? Voegen zijn bijna altijd dilatatievoegen. Zij vangen het uitzetten en krimpen van materialen – de werking – op. We komen dilatatievoegen tegen in vloeren, wanden en plafonds. Vaak zitten ze in steenachtige materialen (beton, metselwerk), soms in een staalconstructie. De voegen komen voor in droge, natte of chemisch agressieve omstandigheden. Per project en per locatie worden dus andere eisen gesteld aan de afwerking. Moet de voeg winddicht, waterdicht, brandwerend of alleen esthetisch worden afgewerkt? Of gaat het om een combinatie van eisen? Hoe houden we de voegwanden heel als de voeg worden overreden?  In deze nichemarkt zijn de eisen en  oplossingen zeer divers. In de afgelopen vijf jaar heb ik hier regelmatig over geschreven. Dit artikel geeft algemene informatie over voegafwerking met koppelingen naar eerdere publicaties.

Draag- of constructievloeren, brugdekken
‘Hoe wordt de voeg belast?’ is de belangrijkste vraag.  Gaat het om een statisch belaste vloer zoals een boven- of ondergronds gelegen dakconstructie of wordt de voeg overreden door verkeer? Wat is de aard van dit verkeer?

vocTraditioneel wordt onderscheid gemaakt tussen voegen in B&U- en Infra-projecten. In de verschillende vakgebieden worden zelfs andere namen gebruikt. Voor voegen in kunstwerken  hanteert men in Nederland de term ‘voegovergang’ of ‘voegovergangsconstructie’ en in Vlaanderen spreekt men van ‘brugdekvoeg’. In de B&U-sector wordt de aanduiding ‘dilatatievoegprofiel’ gebruikt.

Aan dynamisch zwaar belaste voegovergangsconstructies worden hoge eisen gesteld. Alle ooit in Nederland toegepaste oplossingen worden behandeld in de Meerkeuzematrix Voegovergangen van Rijkswaterstaat. Wij leveren enkele van de vermelde bouwstoffen.

Dynamisch licht belaste voegen – lees: belasting door langzaam rijdend verkeer – worden afgewerkt met B&U-dilatatievoegprofielen. Omdat lekkage in ondergelegen ruimten te allen tijde moet worden voorkomen, is de waterdichtheid van B&U-profielen in principe beter dan die van brugdekvoegen. In ‘waterdichte voegprofielen’ vindt u meer over de keuze van het juiste profiel.

bazelOok bestaat een categorie Infrabouwwerken waarvan de voegen niet zwaar dynamisch wordt belast. Naar mijn mening is een B&U-voegprofiel, dat met succes is toegepast in parkeergarages, ook geschikt voor een fiets- en/of voetgangersbrug. Hetzelfde geldt voor bijvoorbeeld busstations boven een ondergrondse ruimte. Met een B&U-dilatatievoegprofiel kunnen haakse hoeken en kruisingen worden gemaakt. Dat is een stuk lastiger met een Infra-voegovergang.

Bij de afwerking van vloervoegen in een overdekte omgeving speelt waterdichting meestal geen rol. De verkeersbelasting is dan maatgevend. Meer daarover in het artikel ‘Overrijdbare voegprofielen zonder waterdichting’. Vloeistofdichting is echter wel van belang bij vloeren in productiegebouwen in de levensmiddelen- en chemische industrie, brouwerijen en keukens. Hier speelt zowel waterdichtheid als hygiëne een rol. Met speciale voegprofielen kan aan alle eisen kan worden voldaan.

kolomBescherming van voegwanden is geen thema bij nauwelijks belaste dilatatievoegen in daken. Waterdichting wel. In dit artikel leest u welke bouwstoffen daarvoor geschikt zijn. Met dezelfde producten zijn ook ondergrondse dilatatievoegen langdurig waterdicht te maken.  Als alleen een esthetische afwerking of winddichting van belang is, kan worden gekozen voor een afwerking die wordt toegepast in wanden en plafonds.

Wanden, gevels en plafonds
Bij de afwerking van wanden en plafonds in een binnenomgeving is met name de brandwering van belang. Brandwering en een esthetische afwerking kunnen prima worden gecombineerd.

Gevels moeten wind- en waterdicht zijn. Voor de meeste type gevels zijn speciale voegprofielen beschikbaar. Met name de maximale beweging van de voeg is van belang bij de keuze van het juiste profiel.

In ‘Dilataties in wanden en gevels‘ meer over dit onderwerp.

2-coupefeu-1Brandwering
Via open dilatatievoegen kunnen vuur en rookgassen de naastgelegen ruimte(n) bereiken. Een voegprofiel biedt te weinig weerstand en de meeste brandwerende kitten zijn niet geschikt voor bewegende en/of grote voegen. In ‘Voegen in brandcompartimenten” en “Brandwerende voegafdichting, tien controlepunten‘ leest u hier meer over.

Brandwerende voegvullingen kunnen prima worden gecombineerd met andere afwerkingen.

Voegovergangsconstructies voor fiets- en voetgangersbruggen

Fiets- en voetgangersbruggen zijn kunstwerken in de civieltechnische betekenis. Net als bruggen en viaducten voor zwaarder verkeer, valt het ontwerp onder de Richtlijn Ontwerpen Kunstwerken (ROK). Dit geldt alleen voor projecten van Rijkswaterstaat, maar ook lagere overheden kunnen de richtlijn volgen. De ROK verwijst voor voegovergangsconstructies naar de RTD 1007. In deze serie van vier documenten is een onderscheid gemaakt in constructies voor autowegen en niet-autosnelwegen. Kunstwerken voor langzaam verkeer hebben geen aparte categorie. Gesteld kan worden dat de aangedragen oplossingen daarom te fors gedimensioneerd zijn voor fiets- en voetgangersbruggen.

De meeste fiets- en voetgangersbruggen worden alleen gebruikt door wandelaars en al dan niet gemotoriseerde fietsers. Daarbij wordt in het ontwerp soms rekening gehouden met incidenteel fietsbruggebruik door onderhouds- en calamiteitenvoertuigen. Deze wagens zijn weliswaar zwaar, maar de oplegdruk is niet groter dan 1 N/mm². Alleen in geval van heftrucks of andere voertuigen met harde banden is sprake van hogere puntlasten. De verkeerssnelheid is altijd relatief laag.

De meerkeuzematrix (RTD 1007-1) kent als laagste verkeerscategorie “wegen met weinig vrachtverkeer en bovendien uitsluitend bestemmingsverkeer”. Het bijbehorende aantal zware voertuigen bedraagt 50.000 per jaar per rijstrook. De stelling dat de in het document aangedragen voegafwerkingen zijn overgedimensioneerd voor toepassing in fiets- en voetgangersbruggen is hiermee onderbouwd. Goede alternatieven zijn echter voorhanden.

Waterdichte dilatatievoegprofielen worden al decennia met succes toegepast in bijvoorbeeld parkeergarages, hellingbanen en parkeerdaken. Het gaat hier om een categorie bouwstoffen waarmee veel ervaring is opgedaan in burgerlijke en utiliteitsbouwprojecten. De verkeerslasten en passeersnelheden op een parkeerdak of hellingbaan zijn vaak hoger dan op een fietsbrug. De belastbaarheid is dus geen punt. Qua waterdichtheid zijn de B&U-voegprofielen superieur aan de oplossingen uit de meerkeuzematrix. Een winkel onder een parkeerdak is veel gevoeliger voor lekkage dan een landhoofd van een brug of viaduct.

Het meest toegepaste waterdichte Buchberger dilatatievoegprofiel is type VA.8.95. Dit product kent een aantal varianten en is uitermate geschikt voor toepassing in fiets- en voetgangersbruggen. De VA.8.95 heeft een maximale bewegingscapaciteit van 40 (± 20) mm. Wanneer dit niet voldoende is, dan zijn de VA.8.115 (± 30 mm) en de VA.8.135 (± 40 mm) beschikbaar. In alle gevallen gaat het om dezelfde staalconstructie. Alleen het tussenrubber varieert.

voegprofielen

Type VA.8.95 heeft net als alle andere waterdichte Buchberger voegprofielen een aparte folie. Dit ligt veilig onder het harmonicavormige tussenrubber. Ook wanneer het rubber wordt beschadigd, treedt geen lekkage op. Dooizouten krijgen dus geen kans.

VA895FHet profiel is leverbaar in verschillende uitvoeringen. Het moment van inbouw dan wel de toplaag is maatgevend voor de keuze van het profiel. Bij (giet)asfalt wordt doorgaans een waterdichte onderlaag aangebracht. De keuze valt dan op type VA.8.95/.. F. De “F” staat voor (lange) folie. Deze kraagt uit het profiel en is bedoeld om te worden opgenomen tussen twee lagen dakbedekking. Voor brugdekken met een watervoerende toplaag zoals kunsthars, kiest men het profiel met korte folie. De aansluiting tussen de folie en toplaag wordt dan gemaakt met een 5 mm brede kitnaad. VA895OHiermee worden tevens de stuiknaden tussen de profiellengten afgedicht.  De VA.8.95/O tenslotte is bedoeld voor toepassing in ter plaatse gestort beton. Dit profiel wordt standaard geleverd met een sparingsprofiel waarmee een naad aan weerszijden van de voeg wordt gecreëerd. De achteraf in te bouwen voegprofielen zijn leverbaar vanaf een hoogte van 20 mm. Combinaties van verschillende uitvoeringen of hoogten zijn uiteraard leverbaar.

Combi

Referentieprojecten:

Voegovergangsconstructies, van bestellen tot plaatsen

Bij de bouw van een nieuwe brug over het Zenne kanaal Brussel-Schelde in Vilvoorde werden ‘waterdichte brugdekvoegen met een dilatatiecapaciteit van 80 mm’ voorgeschreven voor de afwerking van de voegen tussen landhoofden en brugliggers. Aan één zijde van de brug is de voeg zestien meter lang, aan de andere kant 22 meter. Hoofdaannemer CEI De Meyer – medio 2015 opgegaan in BAM Contractors  – bestelde voor het werk van overheidsorganisatie Waterwegen en Zeekanaal nv de voegconstructies van onze fabrikant Schreiber Brücken Dehntechnik (SBD). Een fabrieksmonteur werd ingeschakeld om ze te plaatsen. Hoe verloopt het proces van bestellen tot plaatsen?

Volgens de terminologie van de Nederlandse Rijkswaterstaat gaat het hier om ‘enkelvoudige voegovergangsprofielen met een in constructie opgenomen stalen randprofielen met ingeklemde voegprofielen’. Dit zijn degelijke staalconstructies die al jaren worden toegepast bij kunstwerken. In de nieuwbouwvariant is de verwachte levensduur veertig jaar. SBD produceert  zo’n 3.000 meter ontwerpper jaar van deze zogenoemde voegovergangsconstructies (voc’s)  en monteert ze doorgaans ook. De kern van elke voc is het klauwprofiel. Hierin wordt het rubber afdichtingsprofiel geklemd waarmee de waterdichting wordt gerealiseerd. De verankering wordt afgestemd op de brugconstructie. Vóór fabricage wordt eerst een ontwerp gemaakt, waarin naast de verankering ook het profiel van de weg inclusief knikken en trottoirs wordt aangegeven.

In het geval van deze brug ging het om twee vlakke voegen zonder knikken of trottoirs. Bijzonder was wel dat het brugdek later zou worden afgewerkt met een bestrating van tien centimeter dikke basaltblokken in een mortelbed en niet, zoals gebruikelijk, met een laag asfalt. voc_inhijsenOm deze reden moest de constructie flink hoger worden dan normaal. Het eerste ontwerp werd gemaakt op basis van de tekeningen van de opdrachtgever. Na aanpassing van enkele kleine details, konden de voegconstructies in productie worden genomen in de fabriek in Mainhardt.

Op de afgesproken dag werden de brugvoegen aangevoerd. De lengte van zestien meter in één geheel, de voc van 22 meter om vervoertechnische redenen in twee delen. Voor zover mogelijk waren de rubber profielen al in de klauwen aangebracht. Met een mobiele kraan werden de voegconstructies naast de voegen geplaatst. Hier konden de transportsteunen worden verwijderd. Vervolgens werden ze boven de sparing gehangen. De fabrieksmonteur kon op die manier zien welke wapeningsbeugels moeten worden omgezet. Zodra de voegconstructie past_perfectweer uit de sparing was getild, konden de beugels – zowel van de voeg als van landhoofd en brugdek – met behulp van voorhamer en stootijzer in de gewenste positie worden gezet. Toen de voegconstructies definitief op hun plaats werd gezet, paste alles perfect.

bekistingsblikSBD voegconstructies zijn altijd voorzien van een verloren bekisting. Deze 1 mm dikke verzinkte stalen plaat is gemonteerd aan de constructie. Het moet voorkomen dat betonmortel, bij het vullen van de resterende sparing, in de voeg loopt. Alvorens de voegconstructie kan worden geplaatst moet het blik worden voorzien van binddraad. Hiermee wordt de bekisting later strak tegen de voegwanden aangetrokken. Bij deze klus worden de medewerkers van de aannemer ingeschakeld. Zodra de voegconstructies definitief op hun plaats zijn gezet, is de kraan niet meer nodig. Het op de juiste hoogte stellen gebeurt met dommekrachten. De uitvoerder geeft aan wat de juiste positie is. Vervolgens kan de fabrieksmonteur aan de slag. op_hoogte_stellenMet behulp van een waterpastoestel en de dommekrachten worden voegconstructies op de juiste hoogte uitgelijnd. Zodra dit is gebeurd, worden wapeningsstaven aangebracht door de beugels en wordt de constructie vast gelast. Daarna kunnen de afstandhouders worden verwijderd.

De twee delen van de 22 meter lange voegconstructie werden aan elkaar gelast. Vervolgens werd de corrosiewering hersteld en het rubber voegprofiel in het kortste deel aangebracht. Hiermee waren de werkzaamheden van de fabrieksmonteur klaar. De afwerking was, zoals altijd, een taak van de hoofdaannemer.