5.4.3 Toetsing van de vermoeiingssterkte

In geval van toetsing van de vermoeiingssterkte gaat het enkel om spanningswisselingen. M.a.w. alleen mobiele belasting veroorzaakt door het verkeer is hierbij van belang.
Zo geldt, afhankelijk van meerdere factoren dan alleen het aantal spanningswisselingen, per beschouwde locatie een bepaalde vermoeiingssterkte voor alle toegepaste materialen: staal, beton, deuvels, wapeningsstaal, voorspanstaal, tuikabels etc.

De norm NVN-ENV 1991-3 kent vijf soorten belastingen.
Voor de globale toetsing geldt dat de belasting aangrijpt ter plaatse van de as van de beschouwde rijstrook. Voor locale toetsing, bijv. aansluitdetail stalen orthotrope rijvloer, moet er van worden uitgegaan dat de rijstrook overal op de rijbaan kan liggen.
De belastinggevallen 1-5 zijn incl. een dynamische vergrotingsfactor. Echter, de voorwaarde is hierbij gesteld dat de slijtlaag op de brug van goede kwaliteit is. Voor de strook gelegen binnen een afstand van 6,0 m vanaf de voegovergang moet gerekend worden met een additionele vergrotingsfactor.

Omdat het aantal wisselingen door temperatuurbelasting zeer gering is vergeleken met het aantal wisselingen veroorzaakt door het vrachtverkeer, geldt de algemene opvatting dat temperatuurbelasting geen invloed heeft op de vermoeiingslevensduur.

Belastinggeval 1: verm.

De primaire verkeersbelasting, gelijk aan belastinggeval1: stat.
Voor de bijbehorende belastingfactoren geldt 0,7 Qik en 0,3 qik.
Voor elk te controleren onderdeel moet de minimale en maximale spanning worden bepaald en vervolgens moet worden gecontroleerd of het onderdeel, ongeacht het aantal wisselingen, een spanningswisseling kent die lager is dan de bijbehorende "constant stress amplitude fatigue limit".
Het NAD geeft gunstiger waarden, namelijk 0,7a
f Qik en 0,0 qik met a f = 0.85 voor categorieën 3 en 4 in stedelijke gebieden met een primaire woonfunctie en 1,0 voor de overige situaties.

Belastinggeval 2: verm.
Dit belastinggeval wordt in rekening gebracht wanneer de brug wordt belast door een serie van standaard vrachtwagens. Zie tabel 5.17.


Tabel 5.17
Vermoeiingsanalyse: belastingmodel 2.

Voor toetsing van de vermoeiingssterkte wordt met slechts één maatgevende standaard vrachtwagen op de brug gerekend en de bijbehorende spanningswisseling moet wederom lager zijn dan de bijbehorende "constant stress amplitude fatigue limit".

Voor de belastinggevallen 3, 4 en 5: verm. moet worden gewerkt met "fatigue strength curves" als gegeven in de Eurocode. D.w.z. dat de vermoeiingsschade wordt bepaald voor de afzonderlijke belastingen en de uiteindelijke optelsom, de zgn. D-waarde volgens bijv. de Rainflow-methode, uitgaande van een vermoeiingslevensduur van 100 jaar, moet kleiner zijn dan bijv. 1,0.
Een voorbeeld hiervan is gegeven in figuur 5.10.

 

 








Figuur 5.10

Beoordeling van de vermoeiingssterkte lasdetail aansluiting trogwand – dekplaat.

 

Belastinggeval 3: verm.
Het betreft hierbij één gestandaardiseerde vrachtwagen als toegelicht in figuur 5.11.

Het gewicht voor elke as is 120 kN.

 

 

 

 

 

 

 


Figuur 5.11

Vermoeiingsanalyse: belastingmodel 3.

Belastinggeval 4: verm.

Het betreft hierbij een serie gestandaardiseerde vrachtwagens als toegelicht in tabel 5.18.


Tabel 5.18
Vermoeiingsanalyse: belastingmodel 4.

Zoals uit de tabel 5.16 blijkt, wordt voor de verdeling van vrachtwagens onderscheid gemaakt in "long distance: >100 km", "medium distance: 50-100 km" en "local traffic: < 50km". Voor elk voertuig wordt de bijbehorende spanningswisseling bepaald.

Belastinggeval 5: verm.

Het betreft de werkelijk optredende verkeersbelasting.
De meetresultaten, verkeersdata, worden verwerkt tot spanningswisselingen.
Een voorbeeld van jaargemiddelden van verkeersintensiteit op werkdagen is voor de v. Brienenoordbrug en de Moerdijkbrug gegeven in figuur 5.12.

 

 

 

 



Figuur 5.12

Verkeersintensiteit v. Brienenoordbrug en Moerdijkbrug.


Duidelijk waarneembaar is de gestage groei van het verkeer.
D
e verkeersintensiteit is te verdelen over lichte auto’s (personenauto’s en bestelauto’s) en zwaardere voertuigen (vrachtauto’s , autobussen e.d.) in de verhouding:

  • lichte voertuigen
  • zwaardere voertuigen
  • : ca. 88 %
    : ca. 12 %