Een oplossing voor de problemen met de Haringvlietbrug?

Door Erik van Vliet, Practical Solution

Hier las ik over de problemen: dat na 15 jaar gingen bouten plotseling afbreken en lostrillen.

Achtergrondinformatie

Het bewegende brugdeel wordt gevormd door een wegdek van aluminium rijplaten met daaronder stalen I-vormige draagprofielen. Deze rijplaten zijn niet echt stijf en vervormen door de wieldrukken van het verkeer, met name bij vrachtwagens. De rijplaten moeten ook kunnen uitzetten bij zomerse temperaturen. Daarom worden klemmen gebruikt om de rijplaten vast te zetten aan de onderliggende staalconstructie. De klemmen worden bevestigd met bouten die van bovenaf door de aluminium rijplaten heen steken. De bouten worden met een bepaalde voorspanning bevestigd waarbij de moer met lijm op de bout wordt vastgezet om lostrillen te voorkomen. Omdat aluminium last heeft van veroudering, wordt het wegdek in de loop der jaren wat slapper en zal bij een gelijke wielbelasting dus meer gaan doorbuigen. Hierdoor zijn de boutproblemen pas na 15 jaar ontstaan. Door de wisselende verkeersbelasting buigt het wegdek vaak door waardoor vermoeiing kan optreden.

De bouten moeten door het slapper wordende wegdek steeds meer meevervormen met het wegdek. De huidige klemmen houden de bouten op hun einde bij de moer te veel vast, waardoor de bout niet mee kan bewegen met het meer vervormende wegdek. Het ligt voor de hand dat de bouten vlakbij de boutkop (buigspanningen) op vermoeiing af gaan breken. De problemen met de bouten komen vooral tot uiting langs de rand van het wegdek.

Waarom?

De schets toont (links in het kleine kader) het doorgebogen wegdek door de wieldruk van het verkeer. Door het doorbuigen verandert de oriëntatie van de 2 bouten ten opzichte van elkaar. De klem houdt deze oriëntatieverandering in het huidige ontwerp tegen, waardoor de bout wisselend op buiging wordt belast. Ik wil er dus voor zorgen dat de moer (maar ook de boutkop) van de voorgespannen bout ten opzichte van de klem (en wegdek) een beetje meer kan bewegen zonder vermindering van de voorspanning.

Vooral in de eindvelden ontstaan er snel problemen. Dit komt omdat het laatste wegdekdeel (gelegen tussen de buitenste I-profielen, zie schets) aan 1 zijde geen steun krijgt van een naastgelegen wegdekdeel. Hierdoor is de vervorming van het wegdek en dus ook de bouten in de buitenvakken groter dan in de tussenvakken. Er is daardoor ook een hoger buigend moment aanwezig. In de tussenvelden is het maximale moment slechts 5/8 deel van het moment in het eindveld (bij gelijke wieldrukken).

Oplossingen

Met een komvormige ring bij de boutkop en bij de moer kun je de buigspanningen in de bout verminderen. Ook moet je de gaten in de klemmen waar de bout doorheen loopt ruimen, zodat de bout daar niet gaat klemmen. Door glijplaten te gebruiken (werkstoff S, zie de schets), zorg je ervoor dat de moer zich makkelijker kan verplaatsen waardoor de buigspanning in de bout verder wordt ingeperkt.

Een andere oplossing is het gebruik van een stalen veer. Door onder de moer een conisch uitgevoerde veer (stijfheid veer bepaald door de benodigde voorspanning van de bout) te plaatsen kun je ervoor zorgen dat het wegdek meer kan vervormen zonder dat de bouten deze vervorming ook op moeten opnemen. De spiraalveer is namelijk veel stijver in de veerrichting dan loodrecht daarop.

Een derde oplossing kan zijn om de bouten waarmee de klemmen vast worden gezet op het wegdek niet loodrecht maar juist in de rijrichting van de stalen liggers te plaatsen. Hierdoor is het verschil in vervormingen (wegdek doorbuiging) tussen de 2 bouten kleiner waardoor vermoeiing minder een rol zal spelen. Dit zal waarschijnlijk wel een herontwerp van de klemmen tot gevolg hebben. Aangezien het brugdek over twee jaar vervangen moet worden, is een tijdelijke oplossing afdoende en goedkoper. Als oplossing zou ik kiezen voor het aanpassen van de klemmen, (gatverruiming) het toepassen van komvormige ringen en een spiraalveer onder de moer.

Zoals hierboven aangegeven is het buitenste deel van het wegdek minder goed ingeklemd en zal daardoor bij eenzelfde belasting meer doorbuigen. Dit probleem is op te lossen door de aluminium rijplaten in de eindvakken dikker (lees: stijver) uit te voeren. Uiteraard zou je ook de eindvakken lager kunnen belasten door daar een fietspad aan te leggen.

haringvlietbrug portrait.