O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVoor schr if tencement 2000 676Voor de meeste betonproductenop de Belgische markt is eenkwaliteitsmerk voorhanden: hetBENOR-merk. Door een systeemvan industri?le zelfcontrole, be-vestigd door periodieke externecontroles, garandeert dit merk deopdrachtgever dat het product inovereenstemming is met de spe-cificaties van de desbetreffendeBelgische (product)norm of vaneen ander technisch document.Voor breedplaten bestaat geenBelgische norm; de specificatiesworden gegeven in de PTV 202(Pr?scriptions Techniques/Tech-nische Voorschriften) van het cer-tificatie-organisme Probeton. Devoorschriften hebben betrekkingop de grondstoffen, de fabricage,de afgewerkte elementen, deberekening en de verwerking.De eerste uitgave van de PTV 202dateert van 1993 [1]. Het toepas-singsgebied werd beperkt tot ge-wapende breedplaten voor ge-bruikingebouwen(hoofdzakelijkstatische en gelijkmatig verdeeldebelastingen) en kunstwerken(hoofdzakelijk dynamische engeconcentreerde belastingen).Deze PTV werd echter niet vantoepassing verklaard voor breed-Breedplaten in brugdekkenir. S. Schaerlaekens en ir. J. Vyncke, WTCB, BrusselBreedplaten (foto 1) zijn dunne gewapende of voorgespannen geprefabriceerde betonplaten (40 ? 60 mm dik) diegebruikt worden als bekistingsplaat en reeds (een belangrijk deel van) de hoofdwapening van de afgewerkte vloerbevatten. De platen dragen in eerste instantie enkel het gewicht van het verse beton (eventueel met behulp vanschoren). Na verharding werken beide fasen samen, dankzij de aanwezigheid van tralieliggers in de breedplaat en hetopgeruwde bovenvlak, om de gebruiksbelasting te dragen. Continu?teit over de langse en de dwarse voegen wordtverzekerd door bijlegwapening.1 | Breedplaten vangewapend betonfoto: Klaas Laan, HoornO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVoor schr if tencement 2000 6 77platen bestemd voor dekken vanspoorbruggen of van wegbruggenover spoorwegen, wegens gebrekaan wetenschappelijke gegevensomtrent vermoeiing.Door de Federatie van de Beto-nindustrie FeBe, die de produ-centen van breedplaten groepeert,tezamen met het Wetenschappe-lijk en Technisch Centrum voorhet Bouwbedrijf (WTCB) en metde steun van het Ministerievan Economische Zaken, werdeen omvangrijk experimenteelen theoretisch proefprogrammagefinancierd, dat werd uitgevoerddoor de Universiteit van Luik(dienst prof. Bruls) en het WTCBin de periode 1993-1997. Doelvan dit proevenprogramma wasuiteraard het openstellen van dePTV (en daarmee het BENOR-merk) voor spoorbrugtoepassin-gen (gedefinieerd als bruggen dieonder de verantwoordelijkheidvan de spoorweguitbaters vallen ?het gaat voornamelijk over weg-bruggendiespoorwegenkruisen).Het onderzoek werd begeleiddoor een werkgroep bestaande uitvertegenwoordigers van de FeBe,Probeton, de NMBS (Belgischespoorwegen), TUC Rail (de HSL),de Vlaamse en Waalse adminis-traties LIN en MET (bevoegd voorinfrastructuur) en het controle-bureau SECO.O p z e t v a n h e tp r o e f p r o g r a m m aProbleemstellingDoorgaans zijn de ge-prefabriceerde bruggen waaropde PTV betrekking heeft opge-bouwd uit een aantal naast elkaarliggende geprefabriceerde hoofd-liggers. De afstand tussen deliggers varieert van 1,80 m tot3,60 m en er worden overspan-ningen bereikt tot 35 m. Meestalzijn op regelmatige afstandendwarsliggers aangebracht.Het gebruik van breedplaten voorhet brugdek (dragend van liggertot ligger) leidt tot twee typesvoegen: ter plaatse van de opleg-ging op de hoofdliggers en tussendebreedplaten.Rekeninghoudendmet het wisselende karakter vande belastingen op brugdekvloe-ren, waren dit ook de specifiekepunten die nader onderzoekvergden. De onderwapening in debreedplaten kan immers terplaatse van de voegen niet in het-zelfde vlak voldoende overlappen,ook niet bij de oplegging, omdatde breedte van de prefab liggersdoorgaans te klein is. De tweetypes voegen werden in tweefasen onderzocht (fig. 2).Studie van de krachtswerkingDoor het departement `Ponts& Charpentes' van de LuikseUniversiteit werd de krachtswer-king (buigmomenten en dwars-krachten) in twee `extreme' brug-dekvloeren bepaald:? een brugdek met een kleineafstand tussen de hoofdliggers maarmet een grote overspanning enzonder dwarsliggers: typischvoor dit type brugdek is eenbelangrijk moment (dwars opde rijrichting) ter plaatse vande verbinding tussen het brug-dek en de langsliggers. Hetmaximale positieve momenttreedt op indien de last terplaatse van de langsligger aan-grijpt (fig. 3). Indien de lastverder aangrijpt, wordt hetmoment negatief. Een derge-lijke wisselende belasting levertgevaar op voor vermoeiing;? een brugdek met een groteafstand tussen de hoofdliggers,maar met een kleinere over-spanning of met verschillendedwarsliggers: typisch voor dittype brugdek is een belangrijkmoment in de rijrichting ophet ogenblik dat een gecon-centreerde mobiele puntlast devoeg passeert (fig. 4). Daarbijkomt nog dat de dwarskrachtop dat ogenblik van de maxi-maal positieve naar de maxi-maal negatieve waardeomslaat. Vooral dit alterne-rend effect van de dwars-kracht, waarbij de richting vande drukdiagonaal compleetwijzigt op het moment van delastovergang, werd als eendestructieve factor ervaren, dietot snelle accumulatie vanschade zou kunnen leiden.De resultaten van deze bereke-ningen werden gecombineerdmet experimentele gegevens af-komstig van metingen in situ op2 | Twee types voegen3 | Krachtswerking opleg-ging en schema proef-opstelling4 | Krachtswerking voegtussen breedplaten enschema proefopstellingO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVoor schr if tencement 2000 678een brug in Auxerre (F) (die aande basis liggen van de voorschrif-ten in de Eurocode `Belastingop bruggen') om te komen totmaatgevende belastingen (buig-momenten en dwarskrachten)voor beide onderzochte voeg-types. Hierbij werd onderscheidgemaakt tussen:? de karakteristieke waarde: debelasting die overeenkomtmet een verkeersintensiteitdie een terugkeerperiode heeftvan 1000 jaar;? de frequente waarde: de belastingdie overeenkomt met een ver-keersintensiteit die een terug-keerperiode heeft van 1 dag.Uitgaande van deze studie werdde proefopstelling voor het labo-ratoriumonderzoek vastgelegd.Hierbij werden de belastingen ende afmetingen van de proefstuk-ken z? op elkaar afgesteld, dat dekrachtswerking ter plaatse van devoeg werd gesimuleerd (foto's 5en6).VoorfaseIwerden5000000cycliaandekarakteristiekewaardeopgelegd; ??n vijzel, werkend aan5 Hz stond in voor de wisselendedruk- en trekbelasting. Voor faseII werden 5 000 000 cycli aan defrequente waarde opgelegd. Tweevijzels, werkend aan 5 Hz, meteen kleine defasering stonden invoor de simulatie van een wiel-passage (maximaal buigmomentop het moment van de omwisse-ling van de dwarskracht).P r o e f p r o g r a m m a f a s e I ?o p l e g g i n g e nVoor de voeg ter plaatse van deopleggingen werd het gedragonder vermoeiingsbelasting vanverschillende varianten van eensamengesteld brugdek (breed-platen), vergeleken met dat vaneen monoliet brugdek. De wape-ning van het monoliete brugdekvolgde uit de maatgevende karak-teristieke belastingen, evenwelzonder rekening te houden metveiligheidsco?ffici?nten. Tabel 1geeft een overzicht van deconstructieve schikking voor debeproefde platen. De totale diktebedraagt steeds 180 mm, debreedte 1,2 m.Gedurende de ganse belastings-duur werd bij alle platen de door-buiging ter plaatse van de centralebalk opgemeten, evenals de voeg-openingen tussen deze balk ende beide breedplaten. Uit dezemetingen was een goed beeld tevormen van de verschillen tussenmonoliete platen (referentie) ensamengestelde platen en warendevolgendeconclusiestetrekken:? platen 2 en 3 zijn bezwekenop vermoeiing. De staalspan-ningscycli bedroegen 220 ?245 N/mm2 tegenover 170 ?175 N/mm2 voor de mono-liete platen. Deze waardenzijn bepaald rekeninghoudend met de spreiding opde positie van de wapening,de positie van de scheur ophet oplegvlak, de werkelijkebetonsterkte en gebruikma-kend van het paraboolvormige- -diagram uit Eurocode 2 [2];? bij platen 5 en 6 werd de hoe-veelheid bijlegwapening ver-hoogd, rekening houdend metde verminderde (theoretische)hefboomsarm ten opzichtevan de monoliete platen. Debreuksterkte na 5 000 000cycli is ongeveer 25% lagerdan de referentie (door deruwheid van de breedplatenbleek de werkelijk hefbooms-arm nog een stuk kleiner tezijn dan de theoretischewaarde), maar het gedrag ingebruik (Service Limit State)is eerder buigslap: de ampli-tude van de doorbuigingenzijn twee- ? driemaal groterdan die van de referentie ende scheurwijdten overschrijden0,3 mm (fig. 7);? bij platen 18 en 19 overlappende stekeinden van de breed-platen elkaar. De breuksterktena 5 000 000 cycli overtreft zelfsde referentiewaarde en ook dedoorbuigingen en scheurwijd-ten zijn vergelijkbaar;? plaat 20 is bezweken doorvermoeiing van de wapeningin de breedplaten na 2 000 000cycli. Ondanks het ontbrekenvan enige bijlegwapening enhet feit dat de overlapping vande stekwapening niet voldoetaan de voorschriften van Euro-code 2, werd toch een substan-ti?le verstijving van de knoopvastgesteld.P r o e f p r o g r a m m a f a s e I I ?v o e g e n t u s s e n d eb r e e d p l a t e nVoor de voeg tussen de breed-platen werd eveneens een aantaloplossingen voor een samen-gesteld brugdek beproefd. Bij eeneerste reeks verkennende proeven(platen 7, 8 en 9) werden ver-schillendeconfiguratiesvanvoeg-wapening onderzocht en werd deproefopstelling vastgelegd. Deverdeelwapening (5 ? 10 permeter) is courant voor brugdek-ken. De bijlegwapening is eenweinig groter, overeenkomstig devoorschriften van PTV 202. Tabel2geefteenoverzichtvandeonder-zochte constructieve schikkingen.De dikte bedraagt steeds 180 mm,de breedte 1,2 m.6 | Proefopstelling fase II5 | Proefopstelling fase IO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVoor schr if tencement 2000 6 79Na de verkennende proeven werdgeopteerd voor de eenvoudigstevoeguitvoering, namelijk metenkel rechte bijlegstaven, 7 ? 10over een breedte van 1,20 m, lang520 mm. Eveneens werd beslotende platen in een voorafgaandestatische proef te scheuren dooreen gelijktijdige werking van devijzels, met de staalspanninguiteraard ruimschoots onder devloeigrens. Vervolgens werdennog drie identieke proeven(platen 12, 13 en 17) uitgevoerd,waaruit de volgende conclusieskonden worden getrokken:? er werd nergens onthechtingvastgesteld van het opgestortebeton en de breedplaten. Descheur die tijdens de vooraf-gaande statische proef werdge?nitieerd, loopt eerst schuinvolgens de vellingkant van debreedplaten, maar trekt verderquasi verticaal naar boven enniet in het scheidingsvlaktussen de breedplaten en hetin situ beton (foto 8);? de bijlegwapening was zeerscherp gedimensioneerd, zonderveiligheidsco?ffici?nten enmet een theoretische hefbooms-arm, zonder rekening te hou-den met de ruwheid van debreedplaten. Hierdoor werdende proeven op de grens van devermoeiing uitgevoerd ? tweeproeven weerstonden 500 000cycli, een derde bezweek op1 270 000 cycli. Uiteraard isdit in een concreet ontwerp,gezien de grote veiligheids-co?ffici?nten, ondenkbaar;? in de gebruiksgrenstoestand(SLS) voldoet de voorgesteldevoegoplossing. De aanhech-ting blijft gedurende de ganseproef gegarandeerd en descheurwijdten voldoen aan devoorschriften van Eurocode 2.Wellicht spelen de tralielig-gers aan weerszijden van devoeg (op 125 mm) hierbij eenbelangrijke rol.A a n b e v e l i n g e n v o o rP T V 2 0 2Het uitgebreide proefprogrammaheeft geleid tot een nieuweuitgave van de PTV 202 [3], meteen verruimd toepassingsgebiedvoor brugdekken (in de PTV `bij-zondere toepassingen' genoemd),waarin onder meer de volgendeaanbevelingen uit het onderzoekzijn opgenomen (fig. 9 en 10):? in het geval van brugdekken isde afstand as op as van de tra-lieliggers, aangebracht in dedraagrichting, niet groter dan300 mm (voor een overspanning 3,60 m) en 600 mm (vooreen overspanning 1,20 m).Voor tussenliggende over-spanningen wordt deze afstandbepaald door lineaire inter-7 | Vergelijking monolieteen samengestelde platen? SLS gedrag8 | Goede hechting breed-plaat opgestort beton,ook na 5 000 000 cycliTabel 1 | Onderzoek opleggingen; constructieve schikkingnr. type plaat schema constructieve schikking:onderwapening & bijlegwapening1 Monoliete platen4 Referentie2 Samengestelde platen3 Korte stekwapeningNormale bijlegwapeningPlaat 3: langere bijleg-wapening5 Samengestelde platen6 Korte stekwapeningExtra bijlegwapening18 Samengestelde platen19 Lange overlappendestekwapeningExtra bijlegwapening20 Samengestelde platenLange overlappendestekwapeningGeen bijlegwapeningO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVoor schr if tencement 2000 680polatie. Uitgezonderd in hetgeval dat de verbindingswape-ning wordt aangevuld met uitde breedplaat opgebogen staven,bevat een breedplaat ten minstetwee tralieliggers en is deafstand van de langsrand vande breedplaat tot de as van dedichtstbijgelegen tralieliggerniet groter dan 125 mm;? de minimum-kenmiddellijnenvan de tralieliggers bedragen:2 ? 5 voor de onderwapening,1 ? 8 voor de bovenwapening en2 ? 5 voor de diagonaalstaven;? de verankering van de hoofd-wapening geschiedt uitslui-tend door middel van niet-opgebogen, uitstekende wape-ningen. De uitstekende hoofd-wapeningen bezitten een over-lappingslengte lsdie tenminste gelijk is aan:ls 13 ? + 0,5(l - 4 ?)waarin:? is de kenmiddellijn van dehoofdwapening;l is de vrije afstand tussen dehoofdwapeningsstaven.V??r het storten van de boven-laag wordt (bijkomende) ver-ankeringswapening aangebrachtop de breedplaat. De door-snede van die verankeringswa-pening is in overeenstemmingmet de norm NBN B15-002[2], waarbij wordt gerekendmet een met 15 mm vermin-derde effectieve hoogte.? de dwarse verbinding van debreedplaten wordt verzekerddoor middel van verbindings-wapening.Aanvullend aan de bestaandeeisen voor `gewone' toepassingen,worden:? hetzij minstens twee tralie-liggers per breedplaat voor-zien, waarbij de afstand vande langsrand van de breed-plaat tot de as van de dichtst-bijzijnde tralieligger tenhoogste 125 mm bedraagt;? hetzij staven voorzien die ondereen opbuighoek van ten hoogste45? uit de breedplaten steken. sL i t e r a t u u r1. PTV 202, Breedplaten vangewapend beton. Voorschriftenvoor de grondstoffen, defabricage, de afgewerkteelementen, de berekening ende verwerking. 1e uitgave,1993. Opgesteld doorProbeton, goedgekeurd doorhet BIN.2. NBN B15-002 ? Eurocode 2:Berekening van betoncon-structies ? Deel 1-1: Algemeneregels en regels voorgebouwen. 1e uitgave, 1995,BIN.3. PTV 202. 2e uitgave, 1999.9 | Voeg ter plaatse van de oplegging (PTV - bijzondere toepassingen) 10 | Voeg tussen de breedplaten (PTV - bijzondere toepassingen)Tabel 2 | Onderzoek voegen tussen breedplaten; proefopstelling en constructieve schikkingnr. omschrijving proef schema proefopstelling en constructieveschikking ter plaatse van de voeg7 Originele proefopstellingDwarswapening gekruistBijlegstaven 6 ?128 Originele proefopstellingDwarswapening teruggebogenBijlegstaven 7 ?109 Verbeterde proefopstelling:belasting dichterbij de voegEnkel bijlegstaven 7 ?1012 Zelfde proefopstelling plaat 9Enkel bijlegstaven 7 ?1013 Zelfde proefopstelling plaat 9Enkel bijlegstaven 7 ?1017 Zelfde proefopstelling plaat 9Enkel bijlegstaven 7 ?10Zoals plaat 9