6.5 Vermoeiingssterkte betonnen rijvloer

6.5.1 Algemeen

Door de spanningswisseling veroorzaakt door verkeersbelasting worden bruggen aan vermoeiing onderworpen. Als vuistregel geldt dat naarmate het aandeel van het eigengewicht in de totale belasting afneemt, de vermoeiingssterkte eerder een rol zal gaan spelen. Een goede detaillering speelt hierbij een belangrijke rol.

Het aandeel eigengewicht t.o.v. de totale belasting neemt toe in de volgorde:

stalen bruggen ® staalbeton bruggen ® betonnen bruggen
spoorbruggen
® verkeersbruggen

In zijn algemeenheid geldt dat, als aangegeven in art. 4.12.5 van ENV 1994-2:1997, wanneer het beton is voorgespannen en de drukspanning uitgaande van het belastingmodel infrequente belasting is gelimiteerd en het beton onder alle condities enkel op druk is belast, voor verkeersbruggen geen toetsing van de vermoeiingssterkte nodig is.

Toetsing van de vermoeiingssterkte in zowel langs- als dwarsrichting is nodig voor de volgende onderdelen:

- het beton belast op druk, afschuiving en pons
- voorspanwapening
- wapeningsstaal.

 6.5.2 Vermoeiingssterkte van het beton

Beton afwisselend op druk belast.

Voor beton afwisselend op druk belast, geldt dat voldoende vermoeiingssterkte aanwezig is wanneer wordt voldaan aan de twee rekenregels gegeven in art. 4.3.7.4 van ENV 1992-2: 1995.

 

met:
s c,max = de grootste waarde voor de drukspanning (uiterste vezel) als gevolg van het belastingmodel frequente belasting
s c,min = de kleinste waarde voor de drukspanning t.p.v. de locatie waar s c,max optreedt
Fcd = de rekenwaarde van de betondruksterkte.

Als s c,min < 0. m.a.w. trek in het beton, dan geldt:

 

 

 

 

 

 

 




Figuur 6.18

Toelaatbare spanningswisseling voor beton op druk belast.

 Rekenvoorbeeld

Gegeven is een staalbeton brug met pompvoeg.

Rustende belasting: s bb = 1,45 N/mm2
Voorspanning uit de pompvoeg: s
bb = 7,00 N/mm2
Verkeer s
bb = 4,27 N/mm2
Temperatuur s
bb = 0,35 N/mm2
Fcd= 38,6 N/mm2

Bijbehorende spanningswisselingen zijn:

s bb,max = 1,45 + 7,00 + 4,27 + 0,35 = 13,07 N/mm2
s
bb,min = 1,45 + 7,00 - 0,35 = 8,1 N/mm2

Het beton is permanent op druk belast, m.a.w.:

 

Beton afwisselend op afschuiving belast.

Voor beton zonder dwarskrachtwapening en afwisselend belast, gelden de rekenregels als gegeven in art. 4.3.7.4 van ENV 1992-2:1995.

Voor

Voor

 

 

 

 

 





Figuur 6.19

Toelaatbare schuifspanningswisseling voor beton zonder dwarskrachtwapening.

 

6.5.3 Vermoeiingssterkte van voorspanwapening

 Van kracht is art. 4.3.7.5 van ENV 1992-2: 1995 met daarin opgenomen de algemene formule:

De te gebruiken S-N curve is gegeven in figuur 6.20 en nadere toelichting over de factoren is gegeven in paragraaf 6.5.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figuur 6.20

Karakteristieke S-N curve voor voorspanstaal.

  De relevante parameters behorende bij de S-N curve staan vermeld in tabel 6.4.

 S-N curve

voorspanstaal

 

N*

Stress exponent

D s Rsk [N/mm2]

at N =

k1

k2

N*

2*106

pretension

106

5

9

185

170

post-tensioning:

  • single strands in plastic ducts
  • curved tendons in plastic ducts

and straight tendons

  • curved tendons in steel ducts
  • couplers

106

106

106

106

5

5

3

3

9

9

7

5

185

160

120

80

170

145

110

70

Tabel 6.4

Parameters behorende bij S-N curve als gegeven in figuur 6.20.
De voetnoten behorende bij de tabel zijn hier niet opgenomen.

6.5.4 Vermoeiingssterkte van wapeningsstaal

Van toepassing is art. 4.3.7.8 van ENV 1992-2:1995.

Ook hiervoor geldt:

De bijbehorende parameters staan vermeld in tabel 6.5.

 

Type of reinforcement

 

N*

Stress exponent

D s Rsk [N/mm2] at N =

k1

k2

N*

2*106

Straight and bent bars

for D 25Æ

for D < 25Æ

106

5

9

195

180

  • Welded bars including tack welding and butt joints
  • Couplers. *

107

3

5

60

100

Tabel 6.5

Parameters S-N curve voor wapeningsstaal.
* De voetnoten behorende bij de tabel zijn hier niet opgenomen.

 Conform art. 4.3.7.2 van ENV 1992-2 zijn de bijbehorende factoren gelijk aan:

g F = 1.0
g
Sd = 1.0
g
s,fat = 1.15

Verder geldt:
Zoals beschreven in paragraaf 5.4.3 bestaan er vijf verschillende belastingmodellen voor vermoeiing. De belastingmodellen 1-3 zijn bedoeld om de maximale en minimale spanningen te bepalen, voortvloeiend uit de gedefinieerde belastingconfiguraties. De belastingmodellen 4-5 zijn bedoeld voor het bepalen van de spectra van spanningswisselingen die door het vrachtverkeer op de brug wordt veroorzaakt.
De belastingmodellen 1-2 zijn bedoeld om na te gaan of een onbeperkte vermoeiingslevensduur wordt verkregen voor een grenswaarde van een constante amplitudewisseling. De belastingmodellen 3-5 zijn bestemd voor het bepalen van de vermoeiingslevensduur.
Voor de berekeningsmethode in Appendix 106 van ENV 1992-2 wordt voor vermoeiing belastingmodel 3 toegepast. De maximale en minimale spanningen en bijbehorende spanningswisseling behoren te worden berekend door het verplaatsen van het model over de volledige lengte van de brug.