Brugopleggingen J.S.Leendertz, Rijkswaterstaat Dienst Infrastructuur 1
1. Inleiding 2. Belastingen en verplaatsingen 3. Oplegsystemen 4. Normen 5. Rubberopleggingen 6. Potopleggingen 7. Bolsegmentopleggingen 8. Taatsopleggingen 9. Rolopleggingen 10. Glijdelementen 11. Belastingen 2
1. Inleiding Functie: Opnemen van verticale en horizontale krachten Mogelijk maken van translaties en rotaties met een minimale weerstand Levensduur; Meestal korter dan de brug Aandachtspunten: Vijzelpunten voor uitwisseling (met volledig of gereduceerde verkeersbelasting 3
2. Belastingen en verplaatsingen belastingen 1. Eigen gewicht 2. Rustende belastingen 3. Voorspaneffecten 4. Zettingen 5. Krimp (bij betonnen bruggen) 6. Kruip (bij betonnen bruggen) 7. Temperatuur 8. Verkeersbelasting 9. Wind Verplaatsingen en rotaties 1. Zettingen 2. Krimp 3. Kruip 4. Temperatuur 5. Verkeersbelasting 6. Wind 4
Voor een aantal oplegtypen moeten de volgende combinaties worden onderzocht: 1. Max. vert. en hor. bel. met max. verdraaiing en transl. 2. Minimale vert. en max. hor. bel. Met max. verdraaiing en translaties 5
3. Oplegsystemen Uitgangspunt: Brug vasthouden en geleiden met zo gering mogelijke dwangkrachten Fig. 3.1 Brug over de Lek bij Hagestein (Tweelingbrug) 6
Fig. 3.2 vervorming van de brug onder verkeersbelasting 7
Fig. 3.3 Verplaatsing van de brug en de opleggingen door een belasting in het middenveld Fig. 3.4 Rotatie van de middendoorsnede door verdraaiing om het dwarskrachtencntrum 8
Fig. 3.5 Horizontale vervorming van de brug door ongelijke belasting van de hoofdliggers 9
4. Normen - NEN EN 1337 Structural bearings - Ontwerp, Fabricage, Montage Deel Onderwerp 1 Algemeen 2 Glijdelementen 3 Rubberopleggingen 4 Rolopleggingen 5 Potpleggingen 6 Taatsopleggingen 7 Bolvormige (bolsegment) en cylindrische opleggingen 8 Geleidingsopleggingen en vasthoudopleggingen 9 Bescherming 10 Inspectie 11 Transport, opslag en montage - NBD 00702A voor aanvullende onderwerpen: Fabricage, Montage en Verbinding aan de hoofdconstructie 10
5. Rubberopleggingen Fig. 5.1 Rubber oplegging in iso-aanzicht 11
Fg. 5.2 Rubber oplegging met stofbalg, glijdelement en geleidingen 12
Materiaal 1. Natuurrubber (NR) 2. Natuurrubber met chloropreen omhulling 3. Chloropreen 4. Staalplaten 5. Evt. aangevulcaniseerde stalen boven- en onderplaten 13
Elementen 1. Kernrubber 2. Wapeningsplaten 3. Omhulling 4. Bovenplaat en onderplaat 5. Aanslagen Eventueel: 6. Glijdelement 7. Geleiding Eigenschappen 1. Optredende spanningen ongeveer 15 N/mm 2 2. Veerconstanten: Verticaal, horizontaal en rotatie 3. Stabiliteit 4. Opgebrachte rotatie t.o.v. opgebrachte rotatie (gedeeltelijke uplift) 14
Invloeden 1. Weersinvloeden 2. Aantal belastingwisselingen 3. Speciale aandacht voor uplift, separatie van contactvlakken Opmerking: Horizontale krachten kunnen worden afgedragen, maar gaan gepaard met vervorming van de opleggingen 15
Inspectie Onderdeel Eigenschap Criterium 1. Buitenoppervlak Uiterlijk Scheefstand Geen barsten Geen scheuren Geen overmatige uitbolling Geen scheefstand bij 10 0 C 2. Gevulcaniseerde vlakken Aanhechting Geen scheuren 3. Plaats Plaatsvastheid Geen verplaatsing t.o.v. de montageplaats 4. Boven- en ondervlak 5. Glijdelementen en geleidingen Voorgeschreven stand Zie par. 7 en 8 Meestal horizontaal Afwijking, 0.005 rad. bij rustende belasting en 10 0 C. 16
6. Potopleggingen Fig. 6.1 Isometrisch opengewerkt aanzicht van een potoplegging met glijdelement 17
Piston Fig. 6.2 Doorsnede van een potoplegging met glijdelement 18
Fig. 6.3 Enkelzijdig beweegbare potoplegging met centrale geleiding en overgangsplaten, boven en onder 19
Onderdelen 1. Stalen onderzadel (pot) 2. Stalen bovenzadel (piston) 3. Rubber kussen (pad) 4. Anti-extrusieafdichting tussen pot en zuiger 5. Stofafdichting Eventueel: 6. Glijdelement 7. Geleidingen 20
Eigenschappen 1. Optredende spanningen in rubber maximaal ongeveer 35 N/mm 2 2. Horizontale belastingen worden opgenomen tussen zuiger en pot 3. Weerstand tegen rotatie hangt af van rotatiesnelheid 4. Gedeeltelijke uplift bij snelle rotatie en lage oplegkrachten 5. Slijtage van de anti-extrusieafdichting Invloeden 1. Rotaties t.g.v. het verkeer 2. Dwangkrachten 3. Afstelling oplegsysteem 21
Opmerking: Let op minimale oplegkrachten in comb. met hor. oplegkrachten en rotaties t.g.v. verkeer Inspectie Onderdeel Eigenschap Criterium 1. Stofafdichting Aanwezigheid Rubber Moet aanwezig zijn indien deel uitmakend van het ontwerp Niet beschadigd Niet bros 2. Antiextrusieafdichting 3. Stand van boven- en onderzadel Aanwezigheid en intact (niet direct te toetsen) Horizontaal bij 10 0 C onder e.g. belating van de brug Geen lekkage van het rubber, geringe hoeveelheden rubberstof toegestaan Afw. Max. 0.005 rad. 4. Glijdelement en geleidingen Zie par 7 en 8 22
7. Bolsegmentopleggingen Fig. 7.1 Opengewerkt isometrisch aanzicht van een bolsegmentoplegging met glijdelement 23
Fig. 7.2 Doorsnede van een bolsegmentoplegging met glijdelement 24
Fig. 7.3 Enkelzijdig beweegbare bolsegmentoplegging met externe geleidingen 25
8. Taatsopleggingen Fig. 8.1 Punttaatsoplegging 26
Fig.8.2 Lijntaatsoplegging 27
Fig. 8.3 Punttaatsoplegging met glijdelement en horizontale geleiding 28
Typen A. Punttaatsopleggingen B. Lijntaatsopleggingen Onderdelen 1. Stalen bovenzadel 2. Stalen onderzadel Eventueel: 3. Glijdelement 4. Geleidingen 29
Eigenschappen 1. Contactspanningen en belasting afh. Van geometrie en opneembare spanningen vlgs. Hertz 2. Afstelling 3. Lijntaatsopleggingen kunnen dwangkrachten ontwikkelen Invloeden 1. Zettingen 2. Dwangkrachten Opmerking: De opleggingen zijn stijf in vert. richting. Glijden van de taats bedreigt de contactvlakken 30
Inspecties Onderdeel Eigenschap Criterium 1. Contactvlakken van boven en onderzadel 2. Stand van boven en onderzadel Glad Horizontaal Moet aanliggen Niet beschadigd Niet meer dan licht gecorrodeerd Afwijking kleiner dan 0.005 rad. 3. Glijdelementen Zie par. 7 en 8 31
9. Rolopleggingen Fig. 9.1 Roloplegging met rolgeleiding en gelijkloopinrichting 32
Fig. 9.2 Roloplegging met rolgeleiding en gelijkloopinrichting voor grotere dilataties 33
Typen A. Enkele rollen B. Meerdere rollen Onderdelen 1. Stalen bovenzadel 2. Stalen onderzadel 3. Rol(len) 4. Interne of externe rolgeleiding 5. Gelijkloopinrichting 6. Eindstop Eventueel: 7. Smeerbad 8. Glijdelement 9. Geleidingen 34
Opmerking: Opleggingen met meerdere rollen kunnen een slecht draagbeeld vertonen in de contactvlakken. In het vlak loodrecht op de translatiebeweging kan een groot inklemmoment worden gegenereerd. Invloeden: 1. Zettingen 2. Vervuiling 3. Dwangkrachten 4. Slijtage 35
Inspectie Onderdeel Eigenschap Criterium 1. Contactvlakken Glad Draagbeeld Geen beschadigingen Geringe corrosie toegestaan Moeten aanliggen 2. Rol Translatiecapaciteit Voldoende voor ontwerploopweg 3. Stand boven- en onderzadel Horizontaal Parallel 4. Rolgeleidingen Spelingen Materiaaldikte Afwijking < 0.005 rad. Zie ontwerp. Dit is kritisch voor meerdere rollen Geen verklemming Geen abnormale slijtage 5. Gelijkloop Aanwezig Geen beschadigingen 6. Oliebad (indien aanwezig) 7. Glijdelementen en geleidingen Vulling Zie par. 7 en 8 Geheel gevuld met schone olie 36
10. Glijdelementen Onderdelen 1. Glijdplaat van Polytetrafluorethyleen met smeerkuiltjes ingelaten in een stalen basisplaat 2. Tegenloopvlak van roestvast staal of aluminium 3. Smering van siliconenvet 4. Stofafdichting 37
PTFE Sliding surface Cross section of PTFE in recess 38
Examples of recessesed PTFE configurations 39
Eigenschappen 1. Wrijvingscoëfficient Tegenloopvlak Staal 3 8% Aluminium 5 12% 2. Optredende contactspanningen maximaal 45 N/mm 2 3. Loopweg i.v.m. slijtage 4. Gevoelig voor gedeeltelijke uplift Invloeden 1. Slijtage 2. Uitwalsen 3. Vervuiling 4. Zettingen 5. Overbelasting 6. Separatie van contactvlakken 40
Opmerking Overbelasting, uplift en ongelijkmatig dragen kunnen de levensduur aanzienlijk bekorten Inspecteren Onderdeel Eigenschap Criterium 1. Afdichting Aanwezig Beschadiging verbrossing 2. PTFE-plaat Glijdspleet Uitwalsen Lipvorming Smering 3. tegenloopvlak Glad Vlak Aanwezig Intact Flexibel > 1.0 mm Geen Geen of gering Aanwezig, mag enigszins verouderd zijn Geen krassen Geen rimpels ( Crippling ) 4. Samanstelling Loopweg Moet voldoende zijn voor ontwerpbeweging 41
11. Geleidingen Onderdelen 1. Loopvlakken uit staal of roesvast staal 2. Tegenloopvlak uit initieel gesmeerde PTFE zonder smeerkuiltjes of matrixmateriaal (DU-A, DU-B) Eigenschappen 1. Speling 2. Materiaaldikte 3. Oppervlaktegesteldheid 42
Examples of Guides 43
Invloeden 1. Slijtage 2. Uitwalsen (bij ingekamerde PTFE) Inspectie Onderdeel Eigenschap Criterium 1. - Speling Mag de ontwerpwaarden niet overschrijden 2. Contactoppervlak glijdmateriaal Glad Mag niet verklemmen Voldoende dikte, geen abnormale slijtage 3. Contactoppervlak (roestvast) staal Glad Glad Geen groeven of vreetverschijselen 4. Dikte geleiding Voldoende draagkracht Voldoende materiaal, geen abnormale slijtage 44