Glijopleggingen, type D of E?

Norm EN 1337 deel 3 (elastomeeropleggingen) maakt onderscheid in verschillende typen brugopleggingen. Twee daarvan zijn glijopleggingen. De eisen waaraan deze zogenoemde types D en E moeten voldoen zijn nauw omschreven. Een fabrikant moet voor elk van beide typen apart gecertificeerd zijn om ze te mogen produceren.  Wat is het verschil? Wanneer mag of moet een type D of een type E worden toegepast? Welke eisen gelden voor het glijoppervlak?

Type D is een met tenminste twee lagen staal gewapende oplegging (type B) met daarop een polytetrafluoretheen (PTFE) glijlaag die middels vulkanisatie aan het elastomeer is verbonden. De glijlaag is 1,5 tot 2,5 mm dik en wordt al dan niet voorzien van smeerkuiltjes. Type E is eveneens een staal gewapende oplegging met één dikke staalplaat aan de buitenzijde (type B/C) waarin het PTFE is verzonken. Het is 5 tot 8 mm dik en steekt voor iets minder dan de helft boven de staalplaat uit. Bij een type E wordt het PTFE altijd voorzien van smeerkuiltjes. De glijplaat is bij beide types gelijk. Deze bestaat uit een dunne laag gepolijst corrosievast staal op een dragende ondergrond. De verschillende staalplaten mogen door middel van vulkanisatie, verlijming of bouten met elkaar worden verbonden.D-en-E

Wanneer wordt nu gekozen voor het ene of het andere type? In de Engelstalige versie van de 1337‑3:2005, zoals die in Nederland en België wordt gebruikt, vinden we in § 4.4.4 dat type D alleen zou moeten worden gebruikt (… shall only be used …) bij onomkeerbare bewegingen. De Duitstalige editie vermeldt dit als dwingend gebod:… sind ausschließlich zur Aufnahme bleibender Formveränderungen … . Ook de Franse versie is eenduidig terwijl in Frankrijk toch vaak type D wordt toegepast. Alhoewel de NEN- en NBN-versies van de norm dus enige ruimte laten, is het advies om type D toe te passen bij een eenmalige translatie (bijvoorbeeld bij krimp of naspannen van het brugdek) en type E bij terugkerende lengteveranderingen.

De dimensioneringsmethode uit de norm geldt voor vaste elastisch vervormbare opleggingen maar niet voor glijopleggingen. Daar valt daar echter een mouw aan te passen. Alvorens de glijplaat over het PTFE zal schuiven, zal eerst de statische wrijving moeten worden overwonnen. De oplegging zal onder invloed van lengteverandering van het brugdek dus eerst elastisch vervormen totdat de reactiekracht groter is dan wrijving. Het rubber veert dan terug en de glijplaat beweegt over het PTFE. Door dit krachtenspel te herleiden tot een vervorming, kan de oplegging worden gedimensioneerd.

glijplaatDe PTFE-laag moet worden gemaakt uit zuiver gesinterd polyfluorethyleen zonder gebruik van regeneraten of vulstoffen. De tegenspeler, de glijplaat, wordt gefabriceerd uit koudgewalst corrosievast staal kwaliteit 1.4401+2B of 1.4404+2B volgens EN 10088-2. Het oppervlak moet worden geslepen en gepolijst tot een in § 5.4.2 van deel 2 van de norm aangegeven spiegelglad niveau met een bepaalde oppervlaktehardheid.

PTFE-met-smeerkuiltjesDe laagste wrijvingscoëfficiënten worden verkregen met PTFE met smeerkuiltjes. De in de holtes opgeslagen voorraad vet zorgt voor smering op de lange termijn. Ook als geen smeerkuiltjes zijn aangebracht bij een type D moet het glijvlak zijn ingevet.

De glijplaat als geheel moet voldoende star zijn. In § 6.9.4. van deel 2 van de norm zijn daarom eisen gesteld aan de dikte van de draagplaat. Deze is afhankelijk van de lengte en breedte van de rubber kern van de oplegging en dient tenminste 10 mm te zijn.

6.9.4

Tenslotte vinden we in § 5.4 van deel 1 van de norm de eisen ten aanzien van de lengte en breedte van de glijplaat. Deze moet in beide bewegingsrichtingen ± 20 mm langer zijn dan de kern bij een minimale totale beweging van ± 50 mm in de overspanningsrichting en ± 20 mm in dwarsrichting, tenzij een aanslag aanwezig is.

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.

EN 1337 en RTD 1012

Sinds 1 juli 2013 is de bouwproductenverordening nr. 305/2011/EU (Construction Products Regulation, kortweg CPR) van kracht. Voor de levering van brugopleggingen betekent dit dat de geharmoniseerde norm EN 1337 van toepassing is. Desgewenst mogen hogere eisen worden gesteld. Deze dienen dan expliciet te worden vermeld. Bij opdrachten van de Rijksoverheid wordt de RTD 1012 “Eisen voor brugopleggingen” van toepassing verklaart. Ook lagere overheden geven in bestekken soms aan dat dit document van kracht is. De meeste recente versie is van 27 februari 2017. Deze sluit perfect aan op de EN 1337. De subtitel van het document luidt dan ook “te gebruiken met NEN EN 1337”. Maar wat voegt de RTD 1012 nu toe?

RTD-1012_2015Heel plezierig is dat relevante teksten van de RTD 1012 ook in het Engels zijn vermeld. Dat maakt de communicatie met de veelal buitenlandse fabrikanten van brugopleggingen wel zo eenvoudig. Niet vertaald, maar wel van belang is de instructie dat de relevante artikelen van de Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken (ROK) 1.4 dienen te worden gehanteerd.

In hoofdstuk 7 vinden we kwaliteitseisen die in de Europese norm niet voorkomen. Voor onze Duitse fabrikant van stalen opleggingen zijn de zaken die betrekking hebben op pot- en bolsegmentopleggingen, langsgeleidingen en glijelementen geen punt. Het gaat om een kwaliteitsniveau dat ook in Duitstalig Europa normaal is.

Zo wordt in § 7.9.1 corrosiebescherming “C5-I/C5-M hoog” volgens ISO 12944 geëist. De daarbij behorende levensduur van vijftien jaar is hoger dan de tien jaar die deel 9 van de norm voorschrijft. Bijzonder is dit niet, ook België en Duitsland schrijven deze hoogste kwaliteit corrosiewering voor.

positioneringNiet onbelangrijk – ook qua kosten – is de eis in § 7.11.3 dat de montage van de opleggingen dient te worden uitgevoerd onder toezicht van de fabrikant. Alhoewel de verplichting geldt voor alle brugopleggingen, wordt dit alleen gedaan bij stalen opleggingen. Alleen die bieden voldoende ruimte om locatie, oriëntatie en bewegingsvrijheid op aan te geven zoals geëist in § 7.11.2. De aannemer ontvangt van de fabrieksspecialist een verklaring dat de oplegging volgens zijn voorschriften en aanwijzingen is gemonteerd.

Voor gewapend rubber opleggingen worden geen aanvullende kwaliteitseisen gegeven. De RTD eist echter rapportage van tal eigenschappen van het basismateriaal en de geproduceerde opleggingen. Al met al een flinke papierwinkel die vertraging geeft bij de levering. Het meeleveren van testgegevens is op zich geen probleem, maar staat haaks op de kwaliteitsgedachte achter de CE-markering. Rijkswaterstaat meent echter dat dit nodig is omdat ook onder CE-keur slechte producten zijn geleverd. De vraag doet zich voor waarom niet gekozen is voor een minder kostbare mogelijkheid die de Europese norm biedt: het voorschrijven van attesteringsniveau 1. De Vlaamse overheid doet dit ook. Veel van de extra RTD-proeven worden door een “niveau 1”-gecertifceerde fabrikant al gedaan. De registratie is onderdeel van het kwaliteitsbewakingssysteem.

CE-Type-BNorm EN 1337-3 maakt onderscheid tussen de attesteringsniveaus 1 en 3. Niveau 2 bestaat niet. Deze is kennelijk bij de totstandkoming van het document gesneuveld. Productie onder attesteringsniveau 1 kan worden geëist voor opleggingen waar kritische eisen mogen worden gesteld. In principe zijn dit de exemplaren die, bij niet goed functioneren, gevolgschade aan de rest van het bouwwerk kunnen veroorzaken. Het belangrijkste verschil tussen de attesteringsniveaus 1 en 3 is de interne en externe kwaliteitscontrole bij het productieproces. Een fabrikant met niveau 1 wordt in het kader van de CE-markering onregelmatig en ongevraagd gecontroleerd door een aangemelde keuringsinstantie. Ook is het testprogramma veel uitgebreider. Bij een kunstwerk met alleen gewapend rubber oplegblokken dient de keuze overwogen te worden tussen het voorschrijven van de RTD 1012 of attesteringsniveau 1.

In principe levert onze fabrikant dezelfde kwaliteit, maar dan zonder alle testuitslagen. Bij kleine projecten kunnen de proeven duurder zijn dan de opleggingen zelf. Op het totaal van de bouwkosten gaat het echter om een gering bedrag en de garantie-eisen van de opdrachtgever kunnen ook een rol spelen om voor toepassing van de RTD te kiezen.

Stalen brugopleggingen, van bestelling tot levering

Gecompliceerde brugopleggingen als de verankerde en gefixeerde elastomeeroplegging, de piston (potoplegging) en de bolsegmentoplegging kunnen niet van de ene op de ander dag worden geleverd. Voor ontwerp en productie moeten enkele maanden worden uitgetrokken. Sinds de introductie van de EN 1337 “Opleggingen voor bouwkundige en civieltechnische toepassingen” is de communicatie tussen klant en de veelal buitenlandse fabrikant wel een stuk eenvoudiger geworden. Met name op het gebied van het ontwerp. De klant stelt de voorwaarden, de fabriek ontwerpt en produceert op basis van de norm. Door de introductie van CE-markering per 1 juli 2013 behoren ook de controles van het productieproces tot het verleden. In de norm is zelfs het transport, de opslag en de montage vastgelegd. Uiteraard zijn er nog wel enige aandachtspunten. In dit artikel wordt het proces van ontwerp tot levering en opslag beschreven.

PotopleggingDe hoofdzakelijk stalen opleggingen komen doorgaans alleen voor bij  grote kunstwerken. Rijkswaterstaat is in Nederland de grootste opdrachtgever van de bouw van viaducten en bruggen van enig formaat. In dit artikel gaan we daarom gemakshalve uit van een project van de nationale overheid. Hiervoor geldt de RTD 1012. Dit technisch document wordt in samenhang gebruikt  met de EN 1337. In de RTD 1012 zijn onder meer de aanvullende ontwerpeisen (ten opzichte van de EN 1337) vermeld voor de diverse typen opleggingen.

De fabrikant van de opleggingen is in eerste instantie geïnteresseerd in de maatgevende belastingen en vervormingen per steunpunt. Hierop kan een eerste ontwerp en dus een prijs worden gemaakt. In bijlage A van de RTD 1012 zijn de belastingcombinaties gedefinieerd waarop de op te geven waarden dienen te worden gebaseerd. Ook van belang is de gewenste corrosiewering. De norm geeft op dit gebied een hoop vrijheid en de fabrieksstandaard hoeft niet gelijk te zijn aan de eisen van de opdrachtgever.

Nadat opdracht is verstrekt maakt de fabrikant een ontwerp op basis van de uitgangspunten die eenduidig zijn gecommuniceerd. De fabrikant is hiervoor verantwoordelijk. Waar voorheen gebruik werd gemaakt van nationale rekenregels gelden nu de Eurocodes. Dit vergemakkelijkt een eventuele communicatie aanzienlijk. De eerste productietekeningen met daarop de uitgangspunten worden vervolgens ter controle voorgelegd aan de opdrachtgever. Met name de aansluiting op de boven- en onderbouw is hier van belang. Passen de verankeringen goed in het wapeningsplan? Verder dient gecontroleerd te worden op de mogelijkheden van eenvoudige inspectie, onderhoud en vervanging. Na eventuele aanpassingen van de tekeningen volgt op zeker moment een akkoord en kan de productie worden ingepland. Voor gewapend rubber opleggingen met geleidings- en vasthoudconstructies geldt een levertijd van circa twee maanden. De productie van pot- en bolsegmentopleggingen duurt nog een paar weken langer.

TransportTransport en opslag  van de opleggingen is vastgelegd in deel 11 van de Europese norm. Het belangrijkste punt is dat de planparallelliteit van boven- en onderconstructie alsook de voorinstelling gewaarborgd blijft totdat de oplegging volledig is bevestigd aan de boven- en onderbouw. De producent maakt daarvoor gebruik van hulpconstructies.

In voorbije jaren had Rijkswaterstaat een eigen controleur die de fabriek bezocht om controles uit te voeren. Met de CE-makering is de controle op essentiële kenmerken overbodig geworden. De fabriek heeft een uitgebreid eigen kwaliteitsbewakingssysteem en de productie wordt een aantal maal per jaar gecontroleerd door een aangemelde instantie. Indien een opdrachtgever toch zelf de kwaliteit wil (laten) beproeven, dan vindt zo’n afnamekeuring om praktische redenen plaats in de fabriek. Direct bij aflevering dienen de opleggingen door de klant nog wel gecontroleerd te worden op onder meer:

  • Uiterlijke schade met name aan de corrosiewering
  • De positie van de transportvergrendeling
  • De juistheid van de eventuele voorinstelling
  • De markeringen op de boven- en onderkant
  • De juistheid van de informatie op de genormeerde typeplaten

TypeschildEventuele afwijkingen dienen onmiddellijk te worden gemeld aan de leverancier. De opleggingen moeten vervolgens  op de voorgeschreven wijze worden opgeslagen tot het moment van montage. In een later artikel zal de montage van de stalen brugopleggingen worden behandeld.

Herkeuren van brugopleggingen

Het Europees Hof van Justitie is van oordeel  dat het vrije verkeer van goederen wordt belemmerd als extra (nationale) keuringen worden gevraagd voor bouwproducten met CE-markering. Het arrest van 16 oktober jl. betekent dat de conformiteit van producten, waarvan de goede werking al is vastgesteld volgens een geharmoniseerde Europese norm, niet nogmaals hoeft te worden aangetoond. De Nederlandse landsadvocaat kwam in september ook al tot deze conclusie. De uitspraak is een steun in de rug voor de Verordening Bouwproducten die sinds 1 juli 2013 van kracht is. Deze verordening heeft tot doel de interne markt beter te laten functioneren. Voor onze afnemers van brugopleggingen is het arrest interessant. Een bestek-eis om brugopleggingen die volgens de norm zijn geproduceerd te laten keuren kan worden bestempeld als strijdig met de Europese regelgeving.

De uitspraak van het Hof is gedaan in een zaak die was aangespannen door de Europese Commissie tegen de Bondsrepubliek Duitsland. Dit na ontvangst van een groot aantal klachten van fabrikanten CEover de toelating van hun bouwstoffen op de Duitse markt. Zonder het Ü-Zeichen is het in Duitsland niet toegestaan een product te verhandelen. Deze regel werd ook toegepast op bouwstoffen die waren voorzien van een CE-markering. De Europese Commissie is in het gelijk gesteld. De Duitse bouwregelgeving moet nu worden herzien.

De Verordening Bouwproducten (Construction Products Regulation, CPR) is “van toepassing in alle landen van de Europese Unie en hoeft niet eerst in nationale wetgeving omgezet te worden” aldus de brochure CE-Markering van het Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties. In § 1.2 lezen we dat een andere private kwaliteitsverklaring nooit in de plaats kan komen van CE-markering en de bijbehorende prestatieverklaring.  De CE-markering geeft aan dat de producten voldoen aan de essentiële kenmerken.

Wat zijn nu die essentiële kenmerken voor gewapende rubber oplegblokken? Volgens annex ZA van norm EN 1337-3:2005 zijn dit:

  • Minimale gebruikstemperatuur
  • Vloeigrens van het staal van de wapeningplaten
  • Schuif- of glijdingsmodules G van het elastomeer
  • Het soort elastomeer

In standaardbestekken met betrekking tot de bouw van kunstwerken wordt nog vaak de voorwaarde gesteld, dat een partij opleggingen moet worden beproefd door middel van destructief onderzoek aan één extra geleverd exemplaar. Met een horizontale vervormingsproef op de helften van een doorgezaagde oplegging proefopstellingdient de glijdingsmodulus G te worden vastgesteld. Deze waarde is één van de essentiële kenmerken. Vastgesteld kan worden dat een dergelijke eis inmiddels buiten spel is gezet door de hogere Europese regelgeving. Het voegt ook niet veel toe. De proef wordt namelijk periodiek ook in de fabriek gedaan indien onder attesteringsniveau 1 wordt geproduceerd.

Een opdrachtgever mag, met inachtneming van de ruimte die de harmonisatie laat, wel hogere of aanvullende eisen stellen aan een bouwstof met CE-markering. Volgens het advies van de landsadvocaat (zie § 2.5.4) moet dan gemotiveerd worden waarom bepaalde concrete specificaties worden gevraagd.

In dezelfde standaardbestekken vinden we eisen ten aanzien van de hardheid van het gebruikte rubber. Let wel: dit gaat om het mengsel vóór vulkanisatie en hardheid is geen essentieel kenmerk! In de norm vinden we alleen eisen met betrekking tot de verandering van de hardheid na versnelde veroudering. Dat is logisch. Een oplegging moet na tientallen jaren nog steeds ongeveer dezelfde stugheid hebben. Met een simpele durometertest is de hardheid voor en na veroudering eenvoudig vast te stellen.

Los van de altijd ontbrekende motivatie is de vraag of hardheid moet worden gezien als een aanvullende eis. In tegenstelling tot de glijdingsmodulus speelt de hardheid immers geen rol in de formules waarmee een oplegblok wordt gedimensioneerd. Gevoelsmatig bestaat verwantschap tussen de eigenschappen. Beide zeggen iets over de vervormbaarheid. We vinden bevestiging in Annex D van de norm. Hier wordt gesteld dat een niet exact vaststaande relatie bestaat tussen de glijdingsmodulus en de hardheid.  Zo komt een G-modulus van 0,9 MPa ongeveer overeen met een hardheid van 60 ± 5 IRHD. Let wel: dit geldt voor het basis rubbermengsel en niet voor het staal gewapende eindproduct!

Uit wetenschappelijk onderzoek blijkt dat het gemeten monster ten minste 6 mm dik moet zijn. Metingen verkregen met een Shore A hardheidsmeter op monsters van minder dan 6 mm geven abusievelijk hoge waarden, waarbij de fout groter is naarmate de dikte afneemt.

De wapeningsplaten liggen meestal minder dan 6 mm onder de  omhullingslaag. Alleen als er aan de zijkanten precies tussen de wapeningsplaten wordt gemeten kan een min of meer betrouwbare meting verkregen. Een hardheid van bijvoorbeeld 68 graden shore kan echter een G-modulus hebben die ruim binnen de normgrens valt. Hardheidsmetingen kunnen een indicatie geven van de G-modulus  en de homogeniteit van de oplegging maar afkeuring op basis van de verkregen waarden betekent een een belemmering van het vrije handelsverkeer.

Brugopleggingen en CE-markering

Sinds 1 juli 2013 is het verplicht om bouwproducten te voorzien van een CE-markering. Tevens geldt de verplichting om bij de CE-markering een prestatieverklaring mee te leveren. Deze prestatieverklaring – ook wel Declaration of Performance of DoP genoemd – moet worden opgesteld op basis van de technische specificaties. Dit is bepaald in de Europese Verordening bouwproducten nr. 305/2011/EU, CPR. Het gaat alleen om bouwproducten die onder een Europees geharmoniseerde productnorm vallen en waarvan de overgangsperiode (de zogenoemde co-existentieperiode) verstreken is.  Voor brugopleggingen is er zo’n norm: de EN 1337. Deze bestaat uit elf delen en was één van de eerste geharmoniseerde normen.  Het document is van kracht geworden op 1 januari 2006. De overgangsperiode verliep een jaar later, op 1 januari 2007. Wat is nu de waarde van de CE-markering voor brugopleggingen?

De Europese norm EN 1337 ‘Opleggingen voor bouwkundige en civieltechnische toepassingen’ werd in 2005 gepubliceerd.  Het project had ruim vijftien jaar in beslag genomen. Zestig experts uit  Europese landen, verenigd in de Technische Commissie CEN TC 167, droegen bij aan de totstandkoming. CEN is het Europese normcomité belast met de uitgifte van de Europese normen die worden toegepast in alle CEN- lidstaten. Dit zijn alle lidstaten van de Europese unie en geassocieerde landen als Zwitserland  en Noorwegen.

Niet elke EN-norm is geharmoniseerd. Van een geharmoniseerde norm is pas sprake als de lidstaten overeenstemming hebben bereikt over de inhoud. De norm wordt dan gepubliceerd in het Publicatieblad van de Europese Commissie. Geharmoniseerde Europese normen hebben betrekking op  bepaalde producten. De toepassing is verplicht in alle lidstaten. Brugopleggingen die geproduceerd worden volgens de geharmoniseerde normen, dienen te worden voorzien van een CE-markering. Dit houdt  meer in dan een eenvoudige conformiteitsverklaring en is ook van groter belang dan ISO 9001.

Om de CE-markering op de opleggingen te mogen aanbrengen, dient de werkwijze van een fabrikant te worden goedgekeurd door een aangemelde instantie (Notified Body of NoBo). Deze aangemelde instanties zijn onafhankelijke organisaties zoals door CEN aangestelde laboratoria. Alvorens goedkeuring te verlenen, wordt het FabrieksProductieBeheersings-systeem (Factory Production Control of FPC) van de fabrikant beoordeeld. Tevens worden in de norm beschreven proeven uitgevoerd op opleggingen van verschillend formaat.

De FPC-certificering betreft een permanente interne controle van de productie door de fabrikant. De fabrikant is verantwoordelijk voor de organisatie van de daadwerkelijke uitvoering van de FPC, maar staat, in geval van attesteringsniveau 1, onder de supervisie van de aangemelde instantie. Deze voert ook regelmatig inspecties uit.

De FPC omvat de volgende activiteiten:

  • de specificatie en verificatie van grondstoffen en bestanddelen;
  • de controles en routineproeven die tijdens de fabricage dienen te worden verricht in een frequentie die is vastgelegd in de EN 1337;
  • de controles en proeven op eindproducten volgens een schema dat eveneens is vastgelegd in de norm.

De CE-markering geeft aan dat de producten zijn vervaardigd en getest op essentiële kenmerken in overeenstemming met de desbetreffende delen van de EN 1337. Deze essentiële kenmerken van een product zijn vermeld in annex ZA  van geharmoniseerde Europese productnormen. De relevante delen van de EN 1337 hebben elk een eigen Annex ZA.

Volgens de CEN-regels kan een opdrachtgever geen aanvullende tests of controles verlangen om de conformiteit te controleren. Indien nodig kunnen wel hogere of extra eisen worden gesteld aan het bouwproduct. Om deze specifieke en nauw omschreven kwaliteiten te controleren kunnen extra beproevingen worden verlangd.  Hogere eisen zullen in het algemeen niet nodig zijn voor brugopleggingen. In Europa bestaan weliswaar grote verschillen in klimaat, maar daar is in de Europese norm EN 1337 rekening mee gehouden. Opleggingen die voldoen in landen met lagere temperaturen zoals Noorwegen of meer UV-belasting (bijvoorbeeld Griekenland) voldoen immers ook in Nederland of België.

Welke norm voor opleggingen?

De afmetingen van al dan niet gewapende ‘rubber’ oplegmaterialen worden in de infratechniek bepaald aan de hand van de toetsingsregels uit de geharmoniseerde Europese norm EN 1337-3:2005. Dit document draagt de titel ‘Opleggingen voor bouwkundige en civieltechnische toepassingen’. In de burgerlijke en utiliteitsbouw wordt het document echter nauwelijks van toepassing verklaart. In 2020 is dit nog steeds geval.

Fabrikanten en importeurs van B&U-opleggingen hanteren voor hun tabellen en rekenprogramma’s meestal waarden die zijn ontleend aan DIN 4141 deel 14 uit 1985.  Een Nederlandse of Belgische standaard was en is niet beschikbaar. DIN 4141 is inmiddels teruggetrokken en vervangen door EN 1337-3. Waarom wordt deze norm dan niet of hoogst zelden toegepast in de utiliteitsbouw? Wat zijn de verschillen tussen de rekenregels? Komt er ooit één norm voor oplegmateriaal?

De functie van een oplegmateriaal is de overdracht van belastingen. Daarbij moeten eventueel optredende planparallelle verplaatsingen en hoekverdraaiingen kunnen worden opgenomen. Een elastisch materiaal als elastomeer – een verzamelnaam voor kunststoffen met rubberachtige eigenschappen – is daarvoor uitermate geschikt. Juist door deze elastische eigenschappen zijn de toetsingscriteria volkomen anders dan die van starre materialen als beton en staal. Alle methoden om een oplegrubber te dimensioneren, zijn gebaseerd op de lineair-elastische theorie van Topaloff. Deze publiceerde zijn bevindingen in het tijdschrift ‘Der Bauingenieur’ in 1964. De uitgangspunten van Topaloffs  onderzoek zijn vermeld in ons artikel ‘Vormfactor, begrenzing van de oplegdruk’.

De Europese standaard EN 1337 is na circa twintig jaar voorbereiding in 2005 gepubliceerd. Het document, dat bestaat uit elf delen,  is beschikbaar in het Engels, Frans en Duits. In Nederland en België wordt onder de naam NEN- of NBN-EN 1337 een Engelstalig document uitgegeven met een voorwoord in de landstaal of -talen. In deel 3, ‘Opleggingen van elastomeren’, zijn de eisen geformuleerd voor al dan niet gewapende opleggingen. Onderscheid wordt gemaakt in zes typen: vijf gewapende en één ongewapende. Voor nadere informatie over deze typen zie ‘Gewapend rubber brugopleggingen’. De norm is uitsluitend van toepassing op opleggingen die zijn gemaakt uit chloropreen- en/of natuurrubbermengsels met bepaalde eigenschappen. Dit is de belangrijkste reden dat het document niet wordt gebruikt in de B&U-sector. Al vele jaren worden hier immers met succes oplegmaterialen gebruikt, die zijn gemaakt van andere elastomeren zoals EPDM en SBR. Met name de eerstgenoemde is uitermate geschikt als hoogwaardig oplegmateriaal. In de B&U-bouw vaak gebruikte glij- en akoestische opleggingen passen al helemaal niet in de EN 1337. Wanneer de EN 1337 van toepassing is bij een bouwkundig project, dan zijn de mogelijkheden zeer beperkt.

Het verschil tussen DIN 4141-14 en 1337-3 is groot. Een beknopt overzicht:

  • Volgens de Europese norm wordt getoetst aan de hand van de UGT (uiterste grenstoestand met betrekking tot bezwijken). In de DIN gebeurt dit op basis van de bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT). De veiligheidsfactoren zitten hier in het materiaal zelf.
  • De DIN maakt onderscheid in twee klassen. Klasse 2 is gangbaar, klasse 1 is van toepassing op opleggingen voor kritische plaatsen. Bezwijken van de oplegging kan  leiden tot het instorten van de constructie.
  • De Duitse norm was gebaseerd op oplegmaterialen met een Algemeines Baaufsichtliches Prüfzeuchnis (ABP). In zo’n certificaat zijn de materiaaleigenschappen en het toepassingsgebied (klasse 2, maximale druk en temperatuurspanne) vastgelegd. Ook was vermeld welke vormfactoren dienen te worden aangehouden. Dit is dus een wezenlijk onderscheid met de Europese norm waarin de grondstof, materiaaleigenschappen en vormfactor  voor iedere producent min of meer hetzelfde is. Voor klasse 1 zijn de eisen strenger. Hier was een Algemeines Baaufsichtliches Zulassung (ABZ) nodig.
  • Volgens de EN 1337-3 worden normaalspanning, rotatie en translatie herleid tot vervormingen (rek) van het elastomeer. Het totaal mag een bepaalde waarde niet te boven gaan. In de DIN werden de invloeden van druk, verplaatsing en hoekverdraaiing apart getoetst.

Wat is de situatie anno april 2020? In 2018 is een nieuwe ontwerpversie gepubliceerd van de EN 1337-3. Tot dusver is deze niet van kracht. Net als in de voorgaande editie is echter geen ruimte geboden aan oplegmaterialen die zich al decennia hebben bewezen in de B&U-sector. Inmiddels zijn de op DIN 4141 gebaseerde ABP’s en ABZ’s niet meer geldig. Als eerste Duitse producent van B&U-opleggingen heeft ESZ een nieuwe serie oplegmaterialen ontwikkeld waarvoor Zulassungen zijn verkregen. In de toekomst zal het bedrijf waarschijnlijk CE-markering aanvragen op basis van een European Assessment Document (EAD) en een European Technical Assessment (ETA). EAD en ETA zijn vooralsnog echter niet beschikbaar. Voor de nieuwe typen is een dimensioneringsprogramma gemaakt dat uitgaat van UGT-waarden voor belastingen.

Gewapend rubber brugopleggingen

De meest toegepaste brugoplegging op dit moment is gemaakt van gewapend rubber. In deze oplegging zijn laagjes elastomeer – natuurrubber of chloropreen  –  onderling gescheiden door plaatjes staal. Het geheel wordt omhuld door een dunne laag chloropreen. Deze zorgt voor een optimale bescherming tegen atmosferische invloeden. Door vulkanisatie van de ‘Big Mac’ wordt een hechte verbinding verkregen tussen staal en rubber. Het wapeningsstaal heeft als functie om de horizontale spanningen in het elastomeer, als gevolg van belastingen en hoekverdraaiingen,  te beperken.
Alhoewel de geldende Europese norm 1337 deel 3 (2005) de laagopbouw en de afmetingen vrij laat, wordt wel een overzicht gegeven van aanbevolen maten. Verder  maakt de norm onderscheid tussen een aantal typen. In dit artikel wordt een en ander toegelicht.

Gewapend rubber opleggingen zijn in principe rechthoekig of rond. In bijzondere gevallen worden ovale of achthoekige vormen toegestaan. De laagdikte van het rubber tussen de staalplaten dient minimaal vijf en maximaal 25 mm te bedragen. De beschermende omhullingslaag op het boven- en ondervlak heeft een afwijkende dikte van doorgaans 2,5 mm. Lagen van drie mm of dunner  worden niet geacht bij te dragen aan de opname van vervormingen. In een oplegging mag slechts één laagdikte werkend rubber worden toegepast.
Type B met matenIn de norm is een tabel opgenomen met aanbevolen afmetingen van oplegging type B. De maten van typen C tot en met E kunnen hiervan worden afgeleid. In de tabel zijn de rubberlagen minimaal acht en maximaal twintig mm dik. De dikte van de stalen wapeningsplaatjes is daarop afgestemd en bedraagt drie, vier of vijf mm. Hoe groter het oplegoppervlak, hoe dikker de lagen rubber en staal. De tabel geeft verder aan uit hoeveel lagen een oplegging minimaal en maximaal mag bestaan bij een bepaald oppervlak.

De norm maakt onderscheid tussen een aantal typen:
Type AType A is een met één laag wapeningsstaal uitgeruste oplegging. Het rubber neemt de vervormingen op en dient gelijktijdig als corrosiebescherming van de staalplaat.

Type BType B is gewapend met tenminste twee staalplaten. De aanbevolen afmetingen en opbouw zijn opgenomen in een tabel. De oplegging kan hoekverdraaiingen en planparallelle vervormingen, als gevolg van lengteverandering van het oplegde deel, opnemen. Hoe hoger de oplegging, hoe groter de mogelijke vervormingen. Te hoge opleggingen (ten opzichte van lengte en breedte) zijn echter instabiel.

Type CType C onderscheidt zich van type B door dikke, al dan niet geprofileerde, staalplaten aan de boven- en onderzijde van de oplegging. Afhankelijk van het formaat van de kern zijn deze platen tenminste 15 of 18 mm dik. Ze dienen voor de bevestiging aan het op te leggen deel en aan het steunpunt. Dit type oplegging wordt toegepast bij combinaties van geringe oplegdrukken en hoge horizontale belastingen. Met name bij staalconstructies valt de keuze snel op een type C omdat de wrijvingsweerstand rubber/staal lager is dan die van rubber/beton.

Een tussenvorm is type B/C. Dit is aan één zijde een type B en aan de andere kant een type C. Type B/C wordt bijvoorbeeld toegepast bij de oplegging van een stalen ligger op een betonnen kolom.

Type DType D is een glijoplegging waarbij een laag PTFE (polytetrafluorethyleen of teflon) middels vulkanisatie is verbonden aan het rubber blok. Type D is in principe alleen bedoeld voor eenmalige translaties. meer daarover in het artikel “Glijopleggingen typ D of E”.

Type EType E is eveneens een glijoplegging. Hier is de laag teflon ingelaten in een dikke staalplaat.

Indien horizontale bewegingen op bepaalde oplegpunten niet gewenst zijn, dan worden vasthoudconstructies toegepast rond de rubber oplegging. Er bestaan constructies voor alzijdige en voor eenzijdige verplaatsingen. In een vaste oplegging worden alle horizontaalkrachten opgevangen, maar kan de oplegging nog wel hoekverdraaiingen opnemen.  Bij grote translaties wordt de vasthoudconstructie, en niet de oplegging, voorzien van teflon en glijplaat.