5.4.2.3.2 Mobiele belasting

De voertuigen die over de brug rijden, het vrachtverkeer, wordt in de norm geschematiseerd tot gelijkmatig verdeelde belasting qik en tot aslaststelsel Qik .
Subscript "i" staat voor rijstrook nr. "i" en subscript "k" staat voor karakteristiek.
Alvorens de mobiele belasting te leren kennen moet voor de rijbaan het aantal hele rijstroken. worden bepaald. Onder rijbaan wordt verstaan het gebied tussen vangrails of trottoirs mits deze hoger zijn dan 100 mm. De volgende tabel is hierbij van kracht.

Rijbaan breedte

[m]

Aantal rijstroken

Breedte rijstrook

[m]

Breedte reststrook

[m]

w < 5.4

1

3

w-3

5.4 w < 6

2

W/2

0

w 6

int (w/3)

3

w-3 int(w/3)

Tabel 5.7
Indeling van rijstroken over rijbaan.


Een voorbeeld van een brug met een rijbaanbreedte van w = 7.5 m.

Aantal rijstroken:
Breedte rijstrook:
Breedte van de reststrook:
Int(7.5 / 3) = 2 m
3 m
w-3 int(w/3) = 7.5 - 3 int(7.5 / 3) = 1.5 m.

 

 

 

 

 

 

 

 


Figuur 5.6

Verdeling van wegverkeer over de rijbaan.

 

Belastinggevallen voor uitsluitend mobiele verticale belastingen

De norm NVN-ENV 1991-3 kent hiervoor vier soorten karakteristieke belasting. Beschouwing van vermoeiing heeft hier geen betrekking op. Immers, hiervoor gelden andere belastinggevallen. De belastinggevallen zijn bepaald na metingen op verschillende Europese wegen, en alle vier de belastinggevallen zijn inclusief dynamische effecten, zodat in tegenstelling tot bijv. de norm NEN 6788: het ontwerpen van stalen bruggen; basiseisen en eenvoudige rekenregels (VOSB 1995), niet gewerkt hoeft te worden met een belasting- en stootfactor.

Belastinggeval 1: stat. (=LM1)

De primaire verkeersbelasting, bedoeld voor zowel globale als lokale controles.

De belasting bestaat uit:

Tabel 5.8 en figuur 5.7 geven nadere uitleg hierover.

Locatie

Belasting door 2-assig laststelsel: Qik [kN]

Gelijkmatig verdeelde belasting: (qik), (qrk) [kN/m2]

rijstrook 1

300

9,0

rijstrook 2

200

2,5

rijstrook 3

100

2,5

overige stroken

0

2,5

restruimte (qrk)

0

2,5

Tabel 5.8

Primaire verkeersbelasting LM1.

 

 

 






Figuur 5.7

Belastingconfiguratie LM1.


Bij ontbreken van nadere specificaties geldt voor alle a - waarden 1,0.

Volgens de NAD dienen minimaal de volgende correctie-factoren te zijn aangehouden:


Aantal vrachtwagens

per dag per strook

a Qi

a qi

a qr

10000

1.00

1.00

1.00

1000

0.95

0.95

0.80

100

0.90

0.90

0.80

10

0.85

0.85

0.70

1

0.80

0.80

0.60

Tabel 5.9

Ondergrens t.a.v. de in rekening te brengen correctiefactoren volgens de NAD.

Voor bruggen met een overspanning groter dan 10 m mogen de aslaststelsels op alle rijstroken worden vervangen door een enkele aslast met de gesommeerde belasting van het stelsel. Voor elk te controleren onderdeel van de brug geldt de meest ongunstige positie van de rijstroken en indien meer dan één rijbaan aanwezig is dan wordt toch één nummering voor de verschillende rijstroken aangehouden; m.a.w. er kan dus slechts één hoogst belaste rijstrook nummer 1 bestaan.

Volgens het NAD (toepassingsgebied brugoverspanning 350 m i.p.v. 200 m) mag voor overspanningen langer dan 200 m een reductiefactor worden gebruikt gelijk aan:

met L = overspanning, in [m].

Belastinggeval 2: stat. (=LM2)

De verkeersbelasting, enkel bedoeld voor de locale toetsing van onderdelen van de brug, zoals controle betonnen rijvloer op afschuiving. De belasting bestaat uit een zwaar 1-assig laststelsel, b QQak met Qak= 400 kN en een wielprent groot 350 600 mm2, zie figuur 5.8.

 

 

 





Figuur 5.8

Belastingconfiguratie LM2.

Belastinggeval 3: stat. (=LM3)
De verkeersbelasting veroorzaakt door speciale voertuigen, bijv. industrieel transport. De belasting wordt uitsluitend op verzoek van de opdrachtgever meegenomen en is bedoeld voor zowel globale als locale toetsing van onderdelen van de brug.

Belastinggeval 4: stat. (=LM4)
De verkeersbelasting veroorzaakt door een menigte. De belasting wordt uitsluitend op verzoek van de opdrachtgever meegenomen en is bedoeld voor globale toetsing van de brug.

Naast deze verticaal gerichte mobiele belastingen bestaan nog afzonderlijke horizontaal gerichte belastingen, zoals bijv. wind-, rem- en centrifugaalkrachten en belastingen t.g.v. ongevallen, zoals aanrijdbelastingen en belastingen veroorzaakt door van de rijbaan afgeraakte voertuigen. Zo wordt een combinatie met windbelasting meegenomen bij de beschrijving van belastingmodellen en belastingen als rem- en centrifugaalkrachten worden meegenomen bij de beschrijving van belastingcombinaties.
Volgens de ENV 1991-3 behoort de volgende remkracht Qlk in rekening te worden gebracht (voor de versnellingskracht geldt dezelfde waarde alleen tegenovergesteld):

Voorbeeld

L
Q1k
q1k
a
=
=
=
=
80 m
300 kN
9 kN/m2
1,0

Belastingmodellen

Volgens de norm ENV 1991-3: 1995 art. 2.2 geldt, ongeacht of de uiterste grenstoestand of de bruikbaarheidsgrentoestand wordt beschouwd, de volgende opdeling (toetsing van vermoeiingssterkte uitgezonderd).

Daarnaast is een aparte rubriek "accidental actions" opgesteld. Hieronder wordt verstaan acties als gevolg van bijv. ontsporen van verkeer, de zgn. aanrijdbelasting. Een overzicht hiervan is gegeven in paragraaf 5.3.1.

Karakteristieke belastingen.

Het betreft hierbij een belasting die eens in de levensduur van de brug kan optreden.

De algemeen vereenvoudigde vorm luidt:

G + Qk1 + y 0i Qki (met i >1)

Zoals uit de vereenvoudigde rekenregel blijkt wordt gewerkt met een belastingsfactor g =1,0. Een eventuele gunstige mobiele belasting blijft buiten beschouwing.
De combinatiefactor y
0i voor de bepaling van de momentane belastingswaarde is in onderstaande tabel samengevat. Zoals uit onderstaande tabel blijkt behoeven de belastinggevallen LM3 en LM4 niet te worden gecombineerd met windbelasting en temperatuurbelasting.

Belasting Q

combinatiefactoren y 0i

verkeersbelasting gr1 LM1-TS

verkeersbelasting gr1 LM1-UDL

0,75 (0,80)

0,40

asbelasting LM2

0,00

horizontale verkeersbelasting

0,00

windbelasting, FWk of FWn

0,30

windbelasting, FW

1,00

temperatuurbelasting

0,60 (*)

Tabel 5.10
Karakteristieke belastingen: combinatiefactoren.
De tussen haakjes geplaatste waarden onder y 0i zijn de waarden gegeven door NAD.
(*) bij analyse i.v.m. toetsing brosse breuk ongelijk aan nul.

Enige toelichting.

Eerste toets kan zijn:

Infrequente belastingen.

Het betreft hierbij een belasting die eens per jaar kan optreden.

De algemeen vereenvoudigde vorm luidt:

G + y 1 Qk1 + y 1i Qki (met i >1)

De combinatiefactor y 1 en y 1i voor de bepaling van de momentane belastingswaarde is in onderstaande tabel samengevat.

Belasting

combinatiefactoren y 1

combinatiefactoren y 1i

verkeersbelasting gr1 LM1-TS

verkeersbelasting gr1 LM1-UDL

0,80

0,80

0,75

0,40

LM2

0,80

0

Windbelasting, FWk of FWn

0,60

0,50

Temperatuurbelasting

0,80

0,60

Tabel 5.11
Infrequente belastingen: combinatiefactoren.

Wanneer de brug in klasse B valt, dan wordt deze belasting in rekening gebracht bij bijv. bepaling van minimum wapeningspercentage en scheurwijdte controle.

Frequente belastingen.

Het betreft hierbij een belasting die eens per week kan optreden.

De belasting wordt bijv. in rekening gebracht voor beoordeling van de scheurwijdte wanneer de brug valt in klasse C en D. De algemeen vereenvoudigde vorm luidt:

G + y 11 Qk1 + y 2i Qki (met i >1)

De combinatiefactor y 11 en y 2i voor de bepaling van de momentane belastingswaarde is in onderstaande tabel samengevat.

Belasting

combinatiefactoren y 11

combinatiefactoren y 2i

verkeersbelasting gr1 LM1-TS

verkeersbelasting gr1 LM1-UDL

0,75 (0,80)

0,40 (0,80)

0

0

LM2

0,75 (0,80)

0

LM3

0,00 (1,00)

0

LM4

0,00 (1,00)

0

Windbelasting, FWk of FWn

0,50 (0,60)

0

Temperatuurbelasting

0,60 (0,80)

0,50

Tabel 5.12
Frequente belastingen: combinatiefactoren.
De tussen haakjes geplaatste waarden onder y 11 zijn de waarden gegeven door NAD.

Semi-permanente belastingen.

De algemeen vereenvoudigde vorm luidt:

G + y 2i Qki

De belasting wordt bijv. in rekening gebracht voor beoordeling van de scheurwijdte wanneer de brug in klasse E valt.
De combinatiefactor y
2i voor de bepaling van de momentane belastingswaarde is in onderstaande tabel samengevat.

Belasting

combinatiefactoren y 2i

Verkeersbelasting gr1 LM1-TS

Verkeersbelasting gr1 LM1-UDL

0

0

LM2

0

Windbelasting, FWk of FWn

0

Temperatuurbelasting

0,50

Tabel 5.13
Semi-permanente belastingen: combinatiefactoren.

Belastingcombinaties

De belastingcombinaties (karakteristieke waarden) zijn gegeven in tabel 5.14.

Het gaat hierbij om een combinatie van alle mogelijke belastingen, verticaal gerichte en horizontaal gerichte belastingen.

 

rijweg

fiets/voetpad

soort van belasting

verticaal gericht

horizontaal gericht

alleen vert.belast.

Referentie

LM1

LM3

LM4

 

 

Systeem van belast zijn

Primair

systeem

Speciale

voertuigen

Concentratie

van personen

Rem - en versnelling

centrifugaal

Gelijkmatig verdeelde belasting

Belasting

combinatie

gr. 1

karakt. waarde

 

 

*

*

Gereduc. waarde

gr. 2

"frequent" waarde *

 

 

karakt. waarde

karakt. waarde

 

gr. 3 **

 

 

 

 

 

karakt. waarde

gr. 4

 

karakt. waarde

 

 

 

karakt. waarde

gr. 5

Zie LM3 ***

karakt. waarde

 

 

 

 

 

Betreft de te beschouwen combinatie

Tabel 5.14
Te beschouwen belastingcombinaties voor verkeersbrug
* tenzij in norm anders aangegeven
** niet van belang wanneer gr. 4 wordt beschouwd.
*** voor de combinatie van LM1 en LM3 is figuur5.9 van kracht.

 

 






Figuur 5.9

Combinatie van LM1 en LM 3.

Zoals uit tabel 5.14 blijkt, behoeft LM2 niet te worden gecombineerd met overige belastingen zoals rem- versnelling- en centrifugaalkrachten.
Daar het in tabel 5.14 enkel gaat om karakteristieke waarden, moet afhankelijk van de beschouwde grenstoestand wel of niet aanvullend gewerkt worden met belastingfactoren conform onderstaande rekenregel:

g G G + g Q1 Qk1 + g Qi y 0i Qki (met i >1)

Zo gelden voor de uiterste grenstoestand de factoren als vermeld in paragraaf 5.3.1.
Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand geldt voor alle belastingfactoren g =1,00.
Het NAD geeft een helder overzicht, zie tabel 5.15, van de in rekening te brengen combinaties van belastingen. De hoofdletter X duidt aan welke belasting als dominant in de combinatie moet worden beschouwd.

Combinatie

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

permanente belasting

X

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

voorspanning

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

zettingen

X

LM1

X

x2

x

x

x

x

LM2

X

LM3

X

LM4

x1

X

x

rem- en centrifugaalkrachten

X

belasting op leuningen

X

sneeuw

X

wind

x

X

temperatuur

x

x

x

x

X

x

botsingbelasting

X

overige bijzondere belastingen

X

Tabel 5.15
Volgens het NAD: overzicht van belastingen die geacht worden gelijktijdig te kunnen optreden.
(1) alleen op voetpaden en fietspaden
(2) niet op plaats van het speciale voertuig, inclusief een ruimte van 25 m daarvoor en daarachter.