klik hier voor het rapport.

Geluidsschermen‘Best practice’-berekeningen

Geluidsschermen‘Best practice’-berekeningen

Inhoud

1. Inleiding 32. Bepaling Cs * Cd voor geluidsschermen 43. Bovenbelasting 74. Rekenprogramma’s 85. Oplegging transparante panelen 96. Reducties in het geotechnisch horizontaal paaldraag vermogen bij alleenstaande

palen en paalgroepen met een horizontaal maaiveld en/of nabij een talud 107. Kip stijlen geluidsschermen 158. Botsbelasting op schermen met geïntegreerde voertuigkerende functie 259. Combinatiefloaten(half)gehardglas 2910. Coulissen 3111. Kabelsleuven 3212. Slotwoord 33 Bijlage 34

3

B P B E R E K E N I N G E N G E L U I D S S C H E R M E N

1. Inleiding

De Vakgroep Specialistische Wegenbouw wil de kennis van geluidsschermen onder de leden uitwisselen en vergroten. Geluidsschermen worden namelijk veelvuldig toegepast in projecten enhebbentemakenmetsterkvariërendespecificaties.Dezekomenvoortuitdewenseneneisen van de opdrachtgever, wensen van de stakeholders, richtlijnen van toetsende instanties enomgevingsaspecten.Despecificatiesvoorgeluidsschermenkunnenalsgevolgdaarvanuniek zijn, terwijl een unanieme aanpak mogelijk en gewenst is. Met dit doel is de werkgroep Best Practice opgericht, als onderdeel van de afdeling Geluid.

De werkgroep heeft, in overleg met de ontwerpers van lidbedrijven, diverse unieke praktijkspecificatiesgeanalyseerdenverwerkttotdezeeindrapportage.Elkhoofdstukomvateenuniekespecificatie.

Op15juni2010isdewerkgroepvanstartgegaan.DoordeinvoeringvandeEurocodein2012is een aantal onderwerpen inmiddels achterhaald, die daarom niet zijn opgenomen in deze eindrapportage.

Wij wensen u veel succes met deze houvast op toekomstige projecten.

De werkgroep Best Practice,René HoudijkEppoZuurLéon Koopmans

4


2. Bepaling Cs * Cd voor geluidsschermen

Bij het bepalen van de windbelasting wordt regelmatig verondersteld dat de factor Cs * Cd in het ontwerpvangeluidsschermenop1,0moetwordengesteld.DeNEN-EN-1991-1-4geeftookdemogelijkheid om deze factor te berekenen, waarbij het mogelijk is in sommige gevallen onder de 1,0 uit te komen.

De hierna volgende voorbeeldberekening laat zien of de factor Cs * Cd altijd op 1,0 kan worden verondersteld.DoordezeberekeninguittevoerenconformdeEurocodeWindwordttevensgecontroleerd of het is toegestaan om de factor Cs * Cd te berekenen voor geluidsschermen, waarbij het mogelijk is lager uit te komen dan 1,0.

Voorbeeldberekening factor Cs * Cd

Uitgangspunten:• LocatiegeluidsschermA59-N261,Waalwijk-Tilburg• Hoogte 6,5 meter• Lengte 300 meter• HOH-afstandstijlen6meter• HierdoorvalthetschermconformNEN-EN-1991-1-4inwindgebied3enterreincategorie2.

Het scherm bevindt zich in onbebouwd gebied.

ConformNEN-EN-1991-1-4art.6.3.1:

Cd wordt op 1 gezet. Deze factor komt overheen met de ’oude’ waarde ϕuitdeNEN6702envoldoetaandeeisenconformNEN-EN-1991-1-4NBart.6.1(1).

ConformbijlageC,formule(C.1)vandeNEN-EN-1991-1-4:

ConformNEN-EN-1991-1-4NBbijlageB,waarinL(zs):

Lt = 300 m1

α=0,67+0,05*ln(z0)zt = zmax

Conformtabel4.1NEN-EN-1991-1-4NBgeldtvoorterreincategorie2(onbebouwd):z0 = 0,2 mzmin = 4 mzmax = 200 m

5


ConformNEN-EN-1991-1-4figuur6.1geldtvoorverticaleconstructies:zs=0,6*6,5=3,9m<zmin = 4 m1

Zodatconformart.NEN-EN-1991-1-4NBart.4.4:zmin≤z≤zmax=4>3,90≤200m ==> zs = zmin = 4,0 m1

Hieruit volgt:

α=0,67+0,05*ln(z0)=0,5985

kI=1,0conformNEN-EN-1991-1-4art.4.4C0,z = 1,0 omdat wordt aangenomen dat er geen hellingen en heuvels aanwezig zijn. Deglooiingenenhellingenzijnallemaalkleinerdan3gradenconformNEN-EN-1991-1-4 art.4.3.3(2).

Hieruit volgt:

Zodat:

ZodatCs*Cd=1*0,887=0,887.

ConformNEN-EN-1991-1-4NBart.6.3.1magCs * Cd nooit kleiner zijn 0,85.

6


Conclusie

DedefinitievanCs en CdisconformdeNEN-EN-1991-1-4art.6.3.1.

Cd houdt rekening met het toenemende effect van trillingen door turbulentie in resonantie met de constructie. Deze factor komt overheen met factor ϕuitNEN6702,dievoordemeestegeluidbeperkendeconstructiesconformNEN6702op1,0magwordengesteld.Devoorwaardenwaaraanmoetwordenvoldaan,zijnconformNEN-EN-1991-1-4NBart.6.1(1).

Cshoudtrekeningmethetreductie-effectopdewindbelastingdoorhetnietsimultaanvoorkomen van de extreme stuwdruk op het vlak. In vergelijking met de windbelasting volgens NEN6702isditeennieuwfenomeendatwordtmeegenomenindewindbelasting.

Csiseen’nieuwe’factordieindeNEN-normvoorhetbepalenvandekarakteristiekewindbelasting nog niet werd verdisconteerd. Als men deze factor uitrekent, is het mogelijk in sommige gevallen en situaties het product Cs*Cd terug te brengen.

7


3. Bovenbelasting

Afhankelijkvandevoorgeschrevennormenwordtdevoorgeschrevenbovenbelastingtoegepastbij schermen die tevens een grondkerende functie hebben. Voor geluidsschermen die niet grondkerend zijn, wordt geen bovenbelasting berekend voor de dimensionering van de paalconstructie.

Conclusie

Voor grondkeringen zal voor de bovenbelasting doorgaans 5 kN/m2 worden aangehouden conformCUR166tabel3.6,NEN6705en6740.Bijinspectiepadenlangshetspoorgeldt 2,5 kN/m2 op basis van OVS 00056 7.1 – art. 4.4.

8


4. Rekenprogramma’s

Voor het berekenen van de paalfunderingen en de stijlen van geluidsschermen zijn er meerdere programma’s op de markt beschikbaar. Bekende programma’s zijn:• Dsheet(Singlepile)• SciaEngineer• Technosoft

Het programma Dsheet met de module Single pile is het meest geavanceerd. Uit de in te voeren sonderingsgegevens kunnen direct de grondparameters worden bepaald. De bovenbouw van hetgeluidsscherm(stijl)kanookwordeningevoerd.Uitdeberekeningsresultatenkunnendirectde krachtswerking in de palen en stijl met de daarbij behorende vervormingen worden bepaald.

DehuidigeprogrammatuurD-sheetgenereertautomatischparametersopbasisvaneeningevoerdesondering(GEF-bestand).Dewerkgroepkanhiermeeuitdevoeten.Sommigeprogramma’s(Technosoft)gevendeparametersopmeterbreedteendezemoetenvervolgensworden omgerekend naar de breedte van de toegepaste paal. Dit vereist een omrekening van m1 breedte naar de werkelijke breedte van de paal.

InhethandboekFunderingsontwerpvannovember2002ishieroverheteenenandergeschreven:

Het analyseren van een horizontaal belaste paal met behulp van een damwandcomputerprogramma biedt het voordeel dat een meerlagensysteem kan worden beschouwd, waarbij het interactieproces tussen grond en paal vrij goed kan worden gesimuleerd. Overeenkomstig de berekening van damwanden wordt hierbij de paal geschematiseerd door een elastische ligger, ondersteund door elastoplastische grondveren. De berekening wordt uitgevoerd per m1 wand.

Gezien de beperkte diameter van een paal ten opzichte van een doorgaand palenscherm dienen de invoerparameters te worden aangepast, waarbij wel rekening moet worden gehouden met de optredende schelpwerking. Dit betekent dat de waarden van de gronddrukcoëfficiënten en horizontale beddingsconstanten op basis van de meewerkende breedte (= schelpfactor × dwarsafmeting) van de paal moeten worden gecorrigeerd.

Het uitvoeren van dergelijke analyses vergt de nodige deskundigheid en ervaring en moet bij voorkeur geschieden door een geotechnisch adviseur.

Conclusie

De werkgroep is van mening dat de constructeur beslist hoe de parameters worden bepaald.

9


5. Oplegging transparante panelen

Door het ontbreken van aanvullende onderzoeken wordt voor het berekenen van transparante schermpanelen in geluidsschermen een ’oude’ rekenregel gehanteerd. Hierdoor worden deze panelenveelconservatiever(endusfinancieelnadeliger)gedimensioneerddannodig.

InopdrachtvanBouwendNederlandheefteenonafhankelijktestbureautransparantePMMA-platen beproefd op vervorming/doorbuiging bij verschillende oplegconstructies en opleglengtes (ziebijlage).Doelvanhetonderzoekwastemetenhoeveeldoorbuigingoptreedtbijverschillendeoplegsamenstellingeneninklemmingen.DetransparantePMMA-platen,17mmdik, zijn tweezijdig opgelegd op een meetopstelling en belast door een maximale equivalente windbelasting van 1,10 kN/m2. Aan de hand van de meetresultaten kan een rekenmodel worden herleid voor deze dunwandige panelen.

In vergelijking met tot voorheen gehanteerde globale handberekeningen met vergelijkbare constructie-opbouw(opbasisvaneen‘vergeet-me-nietje’uitdemechanicaleer)blijktdewerkelijke gemeten vervorming/doorbuiging veel geringer te zijn dan uit het rekenmodel bleek. De inklemmingsgraad ter plaatse van de oplegging blijkt in de proef namelijk veel hoger te zijn dan in dit model werd gehanteerd.

Indit‘vergeet-me-nietje’metgelijkmatigverdeeldebelastingoptweesteunpuntenisdevervormingsfactor voor de doorbuiging in het midden van de overspanning 5/384 bij een vrije oplegging(0%inklemmingsgraadterplaatsevandeoplegging).Bijeenvolledigeinklemming(100%inklemmingsgraadterplaatsevandeoplegging)isdevervormingsfactorvoordedoorbuiging in het midden van de overspanning 1/374. In het voorheen gehanteerde rekenmodel voor de PMMA/glaspanelen werd voor de opleggingen vaakuitgegaanvanhalfvolledigingeklemdenhalfvrijopgelegd(vervormingsfactor3/384=50%inklemmingsgraad).

Uitdeinklemmingsproef(ziebijlage)volgendevolgendeconclusies:• Eenopleggingvan30mmbreedtemetrubberprofielkomtovereenmet95%(gelijkmatige)inklemming(vervormingsfactor=1,25/384)vanhetpaneel.

• Eenopleggingvan50mmbreedte(ofmeer)metrubberprofielkomtovereenmet100%(gelijkmatige)inklemming(vervormingsfactor=1/384)vanhetpaneel.

• Hettoepassenvaneenrubberdiktevan3mmheeftcirca1–5%mindervervormingtotgevolgbij een oplegging van 50 mm breedte of meer ten opzichte van een rubberdikte van 5 mm.

• De meetresultaten zijn betrouwbaar. Bij het hanteren van het rekenmodel dient echter wel rekening te worden gehouden met bouwtoleranties.

Conclusie

Geadviseerdwordtomindeberekeningeneeninklemmingtehanterenvan80%(vervormings-factor=1,75/384)bijeenbevestiging/inklemconstructievaneendunwandigeplaatmetdruklijstofhoeklijn.Ditvanwegebouw-,opleg-enplaattoleranties,alsmedevariatiesinhetaandraaimoment van de bouten.

Integenstellingtothetglobale‘vergeet-me-nietje’kandeopstellingookineenraamwerk-rekenprogrammawordengemodelleerd.Eénmogelijkheidiseenalgemenerotatieveerconstanteterplaatsevandeopleggingtedefiniëren.Eenandereoptieisdezegedetailleerdoptezettenomdemeetopstellingtesimulerenmetdeverschillendeelasticiteitsmodulussenenbuigstijfhedenvan de diverse materialen.

10


6. Reducties in het geotechnisch horizontaal paaldraag-vermogen bij alleenstaande palen en paalgroepen met een horizontaal maaiveld en/of nabij een talud

Eenoudereenveilige(dochconservatieve)methodevoorhetbepalenvandereductiefactorinde horizontale gronddruk en beddingwaarden is weergegeven in de GCW 2001. Hierbij wordt over de gehele taludhoogte een meestal forse reductiefactor toegepast, die resulteert in forse paalafmetingen.

Op basis van nieuwe inzichten in het bepalen van de hoogte en de mate van de eventueel te reduceren beddingwaarde achter funderingspalen is een berekeningswijze uitgewerkt die in dit hoofdstuk is weergegeven. Deze is nauwkeuriger afgestemd op het aanwezige horizontale paaldraagvermogen bij de aanwezigheid van een talud in het grondlichaam.

Reductie buigstijfheid betonnen palen

Als vervorming van de palen maatgevend is in de berekening, kan voor het materiaalgedrag vaneenbetonpaalwordenuitgegaanvaneenongescheurde(korteduur)betonstijfheid(Eongescheurd,∞=0,5E’b).

Als de buigende momenten in de palen maatgevend zijn in de berekening, kan voor het materiaalgedrag van een betonpaal worden uitgegaan van een ongescheurde korte duur betonstijfheid(Eongescheurd,∞=0,5E’b).Ditvanwegederelatiefkortdurendewindbelastingen.

Reductie buigstijfheid stalen palen

Bijstalenpalengeldenbovenstaandebuigstijfheidsreductiesniet.Bijdezepalendienteeneventueel optredende corrosie van het materiaal gedurende de levensduur verdisconteerd te wordenindetoetepassenkerndiktenvandestaalprofielen.Aanvullendvoordecorrosietoeslagwordt verwezen naar tabel 9.2 uit CUR 166 indien de corrosieafname niet door de opdrachtgever is voorgeschreven. Gebruikelijk is voor een geluidsscherm met een levensduur van50jaarinophogingofinnatuurlijkeondergrond(schonebodem)eencorrosieafnamevan0,6 mm per zijde aan te houden.

Eenveiligeaannameishetlineairreducerenvandestijfheid(EI)enhetmaximaalopneembaremoment met de afname van de wanddikte. Bij een meer gedetailleerde beschouwing kan deze lineaire afname worden gereduceerd.

11


Horizontale veerstijfheid

Dehorizontalebeddingconstante(veerconstante)voorpalenwordtbepaaldmetdetheorievanMénard.Deveerstijfheidvanalleenstaandepalenenpaalgroepenincombinatiemeteenhorizontaal maaiveld en/of een nabij gelegen talud kan worden berekend met de volgende formule:

Kh = Kh,a * e,i * R

Kh=dehorizontalebeddingconstante(kN/m3)perstrekkendemeterKh,a=dehorizontalebeddingconstante(kN/m3)vooreenalleenstaandepaale,i = de reductiefactor die het groepseffect in rekening brengtR = de reductiefactor die het effect van het talud in rekening brengt

DebepalingvandehorizontaleveerstijfheidvolgensMénardvooralleenstaandepalenenpaaljukken(paalgroepenkomenzeldenvoor)isgebruikelijkenconformCUR228.

VoordebepalingvandegronddrukwordtvaakuitgegaanvandemethodeBrinch-Hansen(zieCUR228endeGCW2001).

P

Pr

y yr

yr - α2y

Pr = α1P

Single pile

Pile in group

Pult

Figuur 1: Reductie in beddingwaarde van funderingspalen bij groepswerking conform methode

Reese en Van Impe.

12


Paalgroep (tweepaals poer)

Dereductiefactor’e’isafhankelijkvandeHOH-afstandenvandefunderingspaleninrijS1entussendepaalrijenS2(ziefiguur2).

S1

Fh

S1

S2

Figuur 2: Tweepaals paalgroepen

Voor de voorste palenrij geldt:(bron: Reese en Van Impe)

Voor de tweede palenrij geldt:(bron: Reese en Van Impe)

In deze formule is D de equivalente paaldiameter.

Praktische benadering voor berekeningen

Bij paaljukken dienen de horizontale gronddruk en horizontale beddingconstante van devoorstepaaltewordengereduceerdmet50%bijeenpaalafstandvan3à4maaldepaaldiameter(ziebijlageGCW2001).HoudtdepraktischeoplossingsmethodevolgensdeGCW 2001 aan voor paaljukken met paalafstanden van 3D tot 6D.

Eénpaals poer

Dereductiefactor’e’isafhankelijkvandeHOH-afstandenvandefunderingspaleninrijS1(ziefiguur3).

S1

Fh

S1

Figuur 3: Eenpaals paalgroepen

Bij een alleenstaande paal geldt voor de reductiefactor van de onderlinge paalafstand: (bron: Reese en Van Impe)

(ebijS1/D≥3,75=1,00)

In deze formule is D de equivalente paaldiameter.

13


Praktische benadering voor berekeningen

Bij alleenstaande palen is er geen sprake van reductie van de horizontale gronddruk en horizontale beddingconstante bij een paalafstand, praktisch gezien, van minimaal 3,75 D of groter.

Talud

Bij palen in de nabijheid van een talud wordt geadviseerd de beddingconstante en de maximale gronddrukcoëfficiëntentereducerentot50%of0%overdebovenste1m1 tot 1,50 m1(CUR228).

Dereductiefactor’R’isafhankelijkvandehoogtevanhettalud.Indienerweiniggrondachterde paal aanwezig is, zal de horizontale veerconstante lager zijn, omdat er minder grond wordt gemobiliseerd.Dewaardevandereductiefactorisonderbouwdinfiguur4en5.Destippellijninhetfiguurbeschrijfthetbezwijkvlakenisafhankelijkvandehoekvaninwendigewrijving.

Daarwaarhetafschuifvlakhettaludkruist,isdebijdragevandeveerconstante100%.Daarwaarhettaluddefictieveverlengingvandepaalsnijdt,isdebijdrage0%.Opbasisvandeze punten kan de bijdrage ter plaatse van bovenkant talud worden bepaald met lineaire interpolatie.

Bijdrage Kh = 0%

Bijdrage Kh = 100%

B1

B2

h,�icBijdrage Kh op b.k. talud bepalen door interpolatie

θ = 45- φ/2

Figuur 4: Benaderingsmethode voor bepaling van de reductie van de geotechnische beddingconstante

op funderingspalen nabij taluds.

14


Hoek in wrijving φ 30 °

Hoek in afschuifvlak θ 0,52 rad θ=45-φ/2Helling talud s 3Hoogte talud h 2,49 m h=b.k.talud-maaiveldAfstand rand paal tot talud, b.k. talud B1 1 mAfstand snijvlak t.o.v. paal x 3,10 m x=[h+(1/s)*B1]/[tan(θ)+(1/s)]

h1 1,79 m h1=tan(θ)*x=h-(1/s)*(x-B1)h2 0,70 m h2=h-h1h,fic 0,33 m h,fic–(1/s)*B1

Effectiviteithor.veert.p.v.b.k.talud R 32 % R=100/x*B1Effectiviteitveergem.overhoogte R,gem 66 % R,gem-(100+P1)/2

Bijdrage Kh = 0%

Bijdrage Kh = 100%

B1

B2

h1

h2

1

s

h

x

h,�icBijdrage Kh op b.k. talud bepalen door interpolatie

θ = 45- φ/2

Figuur 5: Rekenmodel van de benaderingsmethode.

15


7. Kip stijlen geluidsschermen

InNEN-EN-1993-1-1NBzijnrekenregelsopgenomenvoordecontroleopkipbijstalenliggers.De rekenregels zijn gebaseerd op de aanwezigheid van minimaal een gaffel en/of kipsteun per liggereinde.Bijgeluidsschermenwordenveelalstalenbovenstijlenvanprofielstaal(uitkragendeliggers)toegepast,waarbijaanhetvrijeeindegeengaffelen/ofkipsteunaanwezigis.InprincipegeldendeinNEN-EN-1993-1-1NBvermelderekenregelsvoorcontroleopkipdusnietvoordeze situatie of dit model.

In de hierna volgende beschrijving en berekening wordt aangetoond dat de vermelde rekenregelsvoorcontroleopkipconformNEN-EN-1993-1-1NBondervoorwaardenookkunnen worden gehanteerd voor de berekening van de stalen bovenstijlen.

Voorbeeldberekening kipkromme algemeen versus kipkromme voor gewalste stalen profielen

Uitgangspunten:• Geluidsscherm van 3 meter• StijlenwordenuitgevoerdinHEA160-profielenS235JR• DegegevensvaneenHEA160:

h = 152 mm Iy=1673*104 mm4 b = 160 mm Iz=615,6*104 mm4 tf = 9 mm It=12,1*104 mm4 tw = 6 mm Wy,el=220*103 mm3 r = 15 mm Wy,pl=245*103 mm3

ConformNEN6771art.12.2.5.1bedraagthetelastischekipmoment:

ConformNEN6771art.12.2.5.2voorgewalsteprofielenkred = 1

ConformNEN6771art.12.2.5.3:

VoorI-profielenmagalsbenaderingwordenaangehouden:

Voor de factoren C1 en C2 geldt tabel 9, voor een uitkragende ligger met een gelijkmatig verdeelde belasting geldt geval 6, zodat C1 = 1,68 en C2 = 0,78 en lst =0,82*l.

Voor C2 geldt dat deze een keer negatief en positief mee moeten worden genomen, aangezien de wind van twee kanten kan komen.

Tussen1gaffelen1kipsteunoftussen2kipsteunengeldt:lkip=(1,4–0,8*β)*lst

3

16


Waarin:

Hieruit volgt:lkip=(1,4–0,8*β)*lst=1,4*0,82*l=1,148*l=1,148*3000=3444mm

lg is de gaffelafstand, voor een uitkraging geldt:lg=2*3000=6000mm

Vervolgens met C1 = 1,68 en C2=-0,78volgt:

Met C1 = 1,68 en C2 = 0,78 volgt:

17


Toetsing met algemene kipkromme 1

InNEN-EN-1993-1-9art.6.3.2.2wordthetstaalprofieleerstgetoetstconformdealgemenekipkromme, zodat bij C2=-0,78bijbehorendkipmomentMke = 138 kNm geldt:

Waarin:

Uittabel6.4uitNEN-EN-1993-1-1volgtvoorgewalsteprofielen:

Hieruit volgt kipkromme a, zodat αLT = 0,21

Hieruit volgt:ϕLT=0,5*[1+0,21*(0,646–0,2)+0,6462]=0,755

Zodat:

χLT = 0,87

Zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:

Mu;d = Wy,pl*ƒy;d*χLT=0,87*57,6=50kNm

18


Toetsing met algemene kipkromme 2

Bij C2 = 0,78 en bijbehorend kipmoment Mke = 352,5 kNm geldt:

Waarin:


Hieruit volgt kipkromme a, zodat αLT = 0,21

Hieruit volgt:ϕLT=0,5*[1+0,21*(0,404–0,2)+0,4042]=0,603

Zodat:

χLT = 0,95

Zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:Mu;d = Wy,pl*ƒy;d*χLT=0,95*57,6=55kNm

19


Toetsing met kipkromme voor gewalste profielen 1

InNEN-EN-1993-1-9art.6.3.2.3wordthetstaalprofieleerstgetoetstconformdealgemenekipkromme, zodat bij C2=-0,78enbijbehorendkipmomentMke = 138 kNm geldt:

Waarin:


Hieruit volgt kipkromme b, zodat αLT = 0,34

Hieruit volgt:ϕLT=0,5*[1+0,34*(0,646–0,4)+0,75*0,6462]=0,698

Eriseenenkelesteun,dusf=1,0,zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:Mu;d = Wy,pl*ƒy;d*χLT=0,896*57,6=51,62kNm

20



Bij C2 = 0,78 en bijbehorend kipmoment Mke = 352,5 kNm geldt:

Waarin:

Uittabel6.5inNEN-EN-1993-1-1volgtvoorgewalsteprofielen:



⇒χLT = 1

Eriseenenkelesteun,dusf=1,0,zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:Mu;d = Wy,pl*ƒy;d*χLT=1*57,6=57,6kNm

DezelfdeberekeningwordtookuitgevoerdvooreenIPE270-profielmeteenschermhoogte van 3 meter:h = 270 mm Iy=5790*104 mm4

b = 135 mm Iz=419,9*104 mm4

tf = 10,2 mm It=15,71*104 mm4

tw = 6,6 mm Wy,el=428,9*103 mm3

r = 15 mm Wy,pl=480*103 mm3

21


Met een spreadsheet die dezelfde berekening uitvoert als hiervoor, volgt het volgende:

Kipmoment

Schermhoogte 3,00 m

Profiel IPE270

h = 270 mm ƒyd = 235 N/mm2

b = 135 mm Mud = 114 kNm (plastisch)

tf = 10,2 mm

tw = 6,6 mm S = 3537 mm

r = 15 mm l1 = 3444 ongesteunde lengte

Wypl = 484,0 cm3 lg = 6000 gaffelafstand

lt = 1,6 cm4 α= 985,52

ly= 5789,8 cm4 h/tw = 40,91

lz = 419,9 cm4 kred = 1,00

Wind van links Wind van rechts

C1 = 1,68 C1 = 1,68

C2 = 0,78 C2 = -0,78

C = 61,87 C = 15,59

Mke = 347 kNm Mke = 87 kNm

λrel = 0,57 λrel = 1,14

ωkip = 0,900 (krommea) ωkip = 0,569

ωkip * Myud 102 kNm ωkip * Myud 65 kNm

22



InNEN-EN-1993-1-9art.6.3.2.3wordthetstaalprofieleerstgetoetstconformdealgemenekipkromme, zodat bij C2=-0,78enbijbehorendkipmomentMke = 87 kNm geldt:

Waarin:




⇒χLT = 0,614

Eriseenenkelesteun,dusf=1,0,zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:Mu;d = Wy,pl*ƒy;d*χLT=0,614*114=70kNm

23



Bij C2 = 0,78 en bijbehorend kipmoment Mke = 347 kNm geldt:

Waarin:




⇒χLT = 0,93

Eriseenenkelesteun,dusf=1,0,zodathetweerstandbiedendemomenttegenkipbedraagt:Mu;d = Wy,pl*ƒ y;d*χLT=0,93*114=106kNm

Conclusie factoren C1 en C2 en lkip en lg en globale kipberekening

Voor de factoren C1 en C2 geldt tabel 9. Voor een uitkragende ligger met een gelijkmatig verdeelde belasting geldt geval 6, zodat C1 = 1,68 en C2 = 0,78. Aangezien de factoren C afhankelijkzijnvandeplaatsvanhetaangrijpenvandebelasting(tenopzichtevandeneutralelijnvanhetstaalprofiel),istabel9vantoepassing.

Voor de ongesteunde lengte moet voor uitkragende liggers twee maal de lengte worden aangehouden. Daarmee zijn de ongesteunde lengtes voor knik en kip gelijk.

Dekiplengteissterkafhankelijkvandevervormingvandestijl.Dezevervormingisweerafhankelijkvandebuigstijfheidvandestijlenderotatiecapaciteitvandeverbindingdiebijeeninklemming als oneindig stijf wordt verondersteld. Het punt waarbij daadwerkelijk vervorming optreedt, dus waar de hoekverdraaiing niet meer gelijk is aan 0 tot aan de bovenzijde van de stijl,isdekiplengte.DevuistregeldateenI-profielongeveereenkiplengtezalhebbenvancirca0,82-0,85*Liseenveiligeaanname.Voorbuigslappeprofielenishetaanteradenomdevolledige lengte te hanteren. Dit aangezien deze stijlen eveneens vaak een beperkte hoogte hebben en door de beperkte lengte vanzelfsprekend zullen voldoen aan de kipeisen.

24


Op dit moment wordt de kiplengte bepaald met de formule die eigenlijk toepasbaar is tussen 2 kipsteunen, of 1 kipsteun en 1 gaffel. Dit is in principe niet correct. Door het invullen van deze formule volgt er echter een kiplengte die hoger is dan de lengte van de stijl zelf, wat dus een conservatieve aanname is in de toetsing op kip.

Conclusie berekening

In onderstaande tabel zijn de weerstand biedende momenten:

HEA 160 profiel, schermhoogte 3 meter

Mu;d i.c.m. kromme algemeen Mu;di.c.m.krommegewalsteprofielen

C2=-0,78 50 kNm 51,6 kNm

C2 = 0,78 55 kNm 57,6 kNm

Winst bij C2=-0,78bedraagt3,2%,bijC2=0,78bedraagtdeze4,7%,kipkrommealgemeenversusgewalsteprofielen.

IPE 270 profiel, schermhoogte 3 meter

Mu;d i.c.m. kromme algemeen Mu;di.c.m.krommegewalsteprofielen

C2=-0,78 65 kNm 70 kNm

C2 = 0,78 102 kNm 106 kNm

Winst bij C2=-0,78bedraagt7,6%,bijC2=0,78bedraagtdeze3,9%,kipkrommealgemeenversusgewalsteprofielen.

25


8. Botsbelasting op schermen met geïntegreerde voertuigkerende functie

Voor situaties waarbij geluidsschermen, al dan niet van tijdelijke aard, worden gecombineerd met barriers geven de normen niet duidelijk aan met welke belastingen moet worden gerekend. In dit hoofdstuk scheppen we duidelijkheid en doen we aanbevelingen.

Krachtwerking in voertuigkering

Geïntegreerde geluidsschermen met een voertuigkerende functie en een sterke verbinding met een fundatieconstructie c.q. een vaste ondergrond, worden als een starre en stijve constructie gezien die gelijkwaardig is aan voertuigkeringen op kunstwerken. Deze constructies geven de botskrachten vrijwel direct af aan de ondergrond. Door de geringe vervormingscapaciteit treden hoge interne krachten op in de voertuigkering en de fundatie. Om bezwijken van een dergelijke constructie te voorkomen, moet daarom met een hoge botsbelasting worden gerekend.

Ineenflexibele,losstaandevoertuigkering(barrier)ofeenvoertuigkeringmeteenzwakkeverbinding met de ondergrond treedt een andere krachtwerking op. Hier wordt een deel van de botsimpactgeabsorbeerddoorde(grote)verplaatsingvandemassavandevoertuigkering.Omdieredenkanmeteenlagerebotsbelasting(klasseH2)wordengerekend.

Regelgeving

In de GCW 2012 art. 4.1.3, Bijzondere belastingen: Botsbelastingen, wordt voor de minimale te rekenen botsbelasting bij een geluidbeperkende constructie met een geïntegreerde voertuigkerendegeleidefunctieverwezennaarEurocodeNEN-EN1991-2(rodetekstdeel=minimumvereiste).

Hettype(starreenstijve)voertuigkeringvaltonderbouwconstructieszijndegebouwenenmoetminimaalvoldoenaandeEurocode(Bouwbesluit).

Flexibelevoertuigkeringen(geenvasteverbindingmetdeondergrondrespectievelijkverplaatsbaarbijimpact,zoalsbarriers),opbijvoorbeeldasfaltmetofzondergeluidsschermop de bovenkant, vallen onder wegmeubilair. Wegmeubilair is in Nederland niet vergunningsplichtig. Hiervoor hoeft aan de toetsende overheden dan ook niet te worden aangetoonddatisvoldaanaandeEurocode.DittypevoertuigkeringmoetvolgensdeEuropeseregelgevingCEN/TC226meteenvoorgeschrevenbotsproefzijngetestopdebotsimpactenvervolgenszijngoedgekeurd(gecertificeerd).TevensmoetwordenvoldaanaanannexD(Safetyincollision)vanNEN-EN1794-1endeGCW2012artikel3.1.7(prestatieklasseH2).

Botsbelasting

Vanuit de GCW 2012 art. 4.1.3 wordt voor Bijzondere belastingen: Botsbelastingen, het volgende voorgeschreven voor geïntegreerde geluidbeperkende constructies:

Geïntegreerde geluidbeperkende constructies met een combinatie van barriers en schermen moeten berekend zijn op een botsbelasting zoals beschreven in NENEN 19912.

DeNEN-EN1991-2betreftdeverkeersbelastingopbruggen.

26


IndeNEN-EN1991-2NBart.4.7.3.3tabelNB.4.9(n)wordendehorizontalebotsbelastingenintabelvormweergegeven(klasseA(100KN)t/mklasseD(600KN)).Indetoelichtingonderde tabel staat bijvoorbeeld dat bij een starre stijve voertuigkerende constructie kan worden uitgegaanvanklasseD.VooreenzeerflexibelevoertuigkeringkanbijvoorbeeldklasseAwordengehanteerd(vergelijkbaarmetdevoormaligeprestatieklasseH2voorgeleiderail).Welkeklassemoetwordenaangehouden,hangtdusmedeafvandestijfheidvandeconstructiealsookderijsnelheid/wegklasse van de naastliggende weg.

VerderwordtindeGCW2012artikel4.1.3gesprokenovergecombineerdefuncties(‘verkeer-geleidend’en‘geluidbeperkend’)samenmet‘Er moet zo geconstrueerd worden dat het rijdek en/of de fundering niet hersteld hoeft te worden in geval van een aanrijding’. Dit resulteert in minimale verplaatsingen van de gecombineerde constructie. De fundering moet worden ontworpenopstijfheid/maximaleverplaatsingbovenzijde.DitimpliceertklasseDuitdeEurocode.

Onder artikel 4.7.3.3 Aanrijdingskrachten op Voertuigkeringen wordt het volgende gesteld:

(1) Bij het constructief ontwerp behoren de horizontale en verticale krachten die door voertuigkeringen op het brugdek worden overgedragen in rekening te zijn gebracht. Voor de horizontale kracht die wordt overgedragen door de voertuigkering geldt een indeling in de klassen A tot en met D. Voor de grootte van die horizontale kracht moet de waarde zijn genomen als aangegeven in tabel NB.9 – 4.9(n). De horizontale kracht, werkend in de dwarsrichting, moet zijn verdeeld over een lengte van 0,5 m en moet aangrijpen op een hoogte van 100 mm onder de bovenzijde van de uitgevoerde voertuigkering of 1,0 m boven de rijweg of het voetpad, waarbij de laagste van beide mogelijkheden is aangehouden.

Klasse Horizontale kracht (kN)

A 100

B 200

C 400

D 600

Tabel NB.9 – 4.9(n) – Klassen voor de horizontale kracht die wordt overgedragen door de voertuigkering

De waarden voor de horizontale krachten, gegeven voor de klassen A tot en met D, zijn afgeleid uit metingen tijdens aanrijdingsproeven, uitgevoerd op werkelijke voertuigkeringen voor bruggen. Er is geen direct verband tussen deze waarden en de prestatieklassen van voertuigkeringen. De voorgestelde waarden zijn in sterke mate afhankelijk van de stijfheid van de verbinding van de voertuigkering met de stootrand of het brugonderdeel waaraan de kering is bevestigd.

Een zeer sterke verbinding resulteert in de horizontale krachten gegeven voor klasse D. De kleinste horizontale belasting wordt afgeleid uit metingen van een voertuigkering met een zwakke bevestiging. Deze systemen worden vaak gebruikt voor de stalen voertuigkeringen, die voldoen aan prestatieklasse H2 volgens EN 13172. Een zeer zwakke verbinding kan resulteren in de horizontale krachten gegeven voor klasse A.

27


Resumerend voor het gestelde onder dit artikel:• Hetbetreffenkrachtenvoorvoertuigkeringenopeenbrugdek(dusnieteenaardebaan).• De waarden uit tabel NB.9 zijn afgeleid uit metingen tijdens aanrijdproeven, uitgevoerd op

werkelijke voertuigkeringen op bruggen. • Deklasse,endaarmeedekracht,hangtsterkafvandematevanstijfheidvandeverbinding

van de voertuigkering en de stootrand op het brugonderdeel waaraan de kering is bevestigd. • Eenstijveverbindinggeefteengrotekracht(klasseD)meteengeringeverplaatsing.• Hieruitzoujekunnenconcluderendatdestijfheidvooreenvoertuigkeringopdeaardebaangeringisendaarmeeeenlagekracht(meteengroteverplaatsing)vantoepassingis.

In de GCW 2012 staat onder artikel 4.1.3 verder nog vermeld:

Bij de uitwerking van de botsbelasting op geïntegreerde geluidsschermen is het volgende van belang:Op kunstwerken is de voertuigkering vormvast verbonden met de ondergrond. De botsbelasting is beschreven in NENEN 19912.

Conclusie

OmdatwordtgesprokenovervormvastzouintabelNB.9indeNEN-EN1991-2klasseDaangehoudenkunnenworden.Eenduidigisditechterallerminstenditroeptdaaromnogalwatvragenop.ZekeromdatinhetzelfdeartikelvandeGCW2012voorstarre(nietverplaatsbare)barriers een belasting van 300 kN/m over een lengte van 3,0 m wordt genoemd, aangrijpend op een hoogte van 0,06 m boven het wegdek.

De botsbelasting als gevolg van een aanrijding door een voertuig met een starre (niet verplaatsbare) barrier mag als een zijdelingse kracht worden verondersteld, gelijk aan 300 kN/m over een lengte van 3 m, die aangrijpt op een hoogte van 0,06 m boven het wegdek. Deze kracht wordt overgedragen aan de ondersteunende constructieelementen. Men mag aannemen dat de belasting zich spreidt onder een hoek van 45 graden. Gelijktijdig met de aanrijdkracht moet, indien ongunstig werkend, een verticale verkeersbelasting ter grootte van 0,75 αQ1 Q1k in rekening worden gebracht.

Daarbij wordt het volgende gesteld:

Een dergelijke gecombineerde constructie is alleen toegestaan als de functies ‘verkeer geleiden’ en ’geluid beperken’ vanwege ruimtegebrek fysiek niet te scheiden zijn.

In de GCW 2012 staat verder geschreven:

Voertuigkeringen op een wegverharding vallen onder het wegmeubilair en zijn in de Europese regelgeving ingedeeld bij de CEN/TC226 ‘Road equipment’. Voertuigkeringen worden behandeld door de commissie CEN/TC226/WG1 ‘Road restraint systems’ en in Nederland door de normcommissie 353 052 ‘Geleiderail’, die hiervan de Nederlandse spiegelcommissie is. In NENEN 13172 ‘Prestatieklassen voor botsproeven voor geleiderail’ zijn de uitvoeringsvarianten en eisen beschreven. Met een botsproef wordt aangetoond of aan de eisen wordt voldaan. Tijdens de proef verschuift de barrier over de wegverharding, zoals beschreven is in NEN–EN 13172:1998 artikel 5.1.

28


Aangetoond moet worden dat bij geïntegreerde geluidsschermen op een wegverharding aan de hand van NENEN 1317 de samenhang is gewaarborgd en de opgetreden horizontale verplaatsing van de barrier en de gemeten versnelling in het voertuig voldoen aan de eisen van het betreffende prestatieklasse.

NEN-EN1317betreftAfschermendeConstructiesvoorWegen:• Deel1Terminologieenalgemenecriteriavoorbeproevingsmethoden.• Deel2Prestatieklassen,botsproefbeoordelingscriteriaenbeproevingsmethodenvoor

vangrails.

InNEN-EN1317wordenregelsgegevenvoorbotsproeven.Indenormwordengeenkrachtenofverplaatsingen genoemd.

Uit het bovenstaande volgt dat de samenhang moet worden aangetoond bij toepassing van een geïntegreerd geluidsscherm op een wegverharding. Of dit aangetoond moet worden door middel van een botsproef is niet duidelijk.

Conclusie

Het is onduidelijk welke belasting moet worden aangehouden en of een botsbelasting moetwordenuitgevoerd.Wijadviserendaaromdeopdrachtgeverindevraagspecificatiete laten aangeven met welke botsbelastingklasse voor geïntegreerde geluidsschermen met voertuigkerende functie moet worden gerekend.

DoorhetontbrekenvanaanvullendeinformatieindeGCW2012respectievelijkEurocodevoortehanterenbotsbelastingenbijanderewegklassenenstijfhedenvandevoertuigkering,kiezendeopdrachtgeverendeopdrachtnemeralsnelvoordezwaarstebotsbelasting(klasseD).Hierdoor worden zwaardere constructies toegepast dan wellicht noodzakelijk is.

Voor verdere informatie over geïntegreerde geluidsschermen met voertuigkerende functie verwijzen wij naar:• GCW 2012 art. 4.1.3, Bijzondere belastingen: Botsbelastingen. Hierin wordt tevens

aangegeven dat het incidenteel repareren respectievelijk vervangen van een barrier acceptabel is.

• GCW 2012 art. 4.1.3, Bijzondere belastingen: Botsbelastingen. Hierin wordt tevens aangegevendateengecombineerdeschermconstructie(dusookmetvoertuigkerendefunctie)alleenistoegestaanindienbeidefunctiesdoorruimtegebrekfysieknietzijntescheiden.

29


9. Combinatie float en (half) gehard glas

Vóór2012iseencombinatievanfloatengehardglasvaaktoegepast.VanuitdeGCW2012isdeze combinatie niet meer toegestaan. Waarom dit is aangepast, is niet duidelijk. Deze vraag isneergelegdbijdeTUDelft.Deberekeningvanhetglasgebeurtinderegeloverigensdoordeglasleverancier.

Vanuit de GCW 2012 – Richtlijnen Geluidbeperkende Constructies langs Wegen – wordt voor het materiaal glas de volgende beperking gesteld:

Het toepassen van de combinatie van (half)gehard glas met normaal floatglas in geluidsschermen wordt uitgesloten vanwege het grote risico van glasbreuk op lange termijn.

Injuni2012isereenonderzoekuitgevoerdwaarbijdesterkte-eigenschappenzijngetestmiddels een dubbelringproef met vers glas en voorbeschadigd glas. Bij het voorbeschadigde glas was de mate van beschadiging groter dan die onder normale omstandigheden zou optreden gedurendedelevensduurvan50jaar.Uitdeproefisgeblekendatdesterkte-eigenschappenvanvoorbeschadigd glas en vers glas niet ver uit elkaar liggen.

Naar aanleiding van de resultaten van de proef is het wellicht een te conservatieve conclusie dateencombinatievangehardenfloatglasnietmeermagwordentoegepast.Inhetverledenisbovenstaande glasopbouw bij geluidsschermen immers veel toegepast en nu wordt in de nieuwe GCW 2012 voor het eerst aangegeven dat dit niet meer is toegestaan.

Tenaanzienvandesterkteenvervorming,uitgaandevaneenontwerplevensduurvan50jaar,geeftdeTUDelfthetvolgendeaan:

Recentelijk heeft de TU Delft onderzoek gedaan naar gehard en ongehard glas met gaten voor rotules. In dit onderzoek zijn onbeschadigde en beschadigde panelen getest. De beschadigingen zijn aangebracht door met een diamanten punt gecontroleerd in het glas te prikken, waarbij we uitgegaan zijn van de grootste beschadiging die in gehard glas mogelijk is zonder het paneel te laten barsten (dus voor “spontane breuk” optreedt).

De conclusie was dat er in gehard glas een 45% sterkteverlies was en in ongehard glas een sterkteverlies tot 60% of meer.

Ditimpliceertdaterweldegelijksprakekanzijnvansignificantsterkteverliesdoorbeschadiging. In gehard glas is de kans dat een beschadiging, die niet direct tot “spontane breuk” leidt, na spanningscorrosie tot breuk leidt effectief nul. Bij ongehard glas is dit zeker nietzo.Deschadebijbeschadigdongehardglas,datonderworpenisaan(permanente)trekspanning, kan in enkele maanden dusdanig doorgroeien dat macroscheuren ontstaan. Verder risico is dat, als in een laminaat met gehard en ongehard glas, het ongeharde glas scheurt en het geharde glas door steenslag bezwijkt, het laminaat als geheel onvoldoende samenhang heeft om in zijn oplegging te blijven hangen, wat gevaren voor verkeer impliceert.

30


DeTUDelftgeeftaanvooreenlevensduurvan50jaardevoorkeurtegevenaaneenlaminaatvan twee lagen thermisch versterkt glas, omdat:• dit gegarandeerd vrij is van spanningscorrosie door water;• de risico’s van spontane breuk bij steenslag veel lager zijn;• de sterkte in de tijd gegarandeerd kan worden;• de sterktedaling door beschadiging minder extreem is dan bij ongehard glas (hoewelhierweinigdataoverzijn);

• er voldoende samenhang is om het glas in de sponning te houden als breuk optreedt in twee lagen van het laminaat.

Dit sluit overigens aan bij de moderne inzichten wat betreft glas in de bouw, de meest recente DuitsenormenendelaatsteversievanNEN2608.

TenslottegeeftdeTUDelftaandatdezeoplossingduurderis,maargeziendebovengenoemdevoordelen vinden wij dit de beste oplossing.

Conclusie

GeziendestellingenvandeTUDelftenhetbeschreveneindeGCW2012gaatdewerkgroepmeein deze bevinding.

31


10. Coulissen

Vaak worden in de langere schermtracés coulissen toegepast, bijvoorbeeld voor inbouw van een verkeersportaalendergelijke.Eencoulisseiseenuitbouwvanhetschermaandebewonerszijdeover een bepaalde lengte. Het is nog een punt van discussie hoe moet worden omgegaan met coulissen in schermen in relatie tot de te rekenen windbelasting op dit schermgedeelte.

Conclusie

Open-coulisseoplossingen(meteenopentussenruimte)dienenvooralsnogberekendtewordenals eindvakken van schermdelen. Hiervan mag worden afgeweken indien aantoonbaar is, onder meermetwindtunnelonderzoek,datdevoorgeschrevenrandzones(zoalsvantoepassingbijeindvakken)nietofinminderemateoptreden.

Gesloten-coulisseoplossingen(metdichtetussenruimte)mogenwordenberekendalszijndeeendoorgaand veld in de betreffende windvakzone.

32


11. Kabelsleuven

In het schermontwerp dient rekening te worden gehouden met tijdelijke ontgravingen, diep 80 cm, ten behoeve van kabels en leidingen conform de GCW 2012 paragraaf 4.1.9.

InNEN-EN1990en1997isnietduidelijkaangegevenwelkegevolgklasserespectievelijkbelastingfactor(en)toegepastmoet(en)wordenineentijdelijkontgravensituatie.Hiernaisaangegeven wat in deze belastingsituatie gerekend mag worden.

Conclusie

ConformNEN-EN1990tabelNB.1-2.1,Ontwerplevensduur,magvooreentijdelijkesituatiedegevolgklassewordenverlaagdnaarklasse1(ontwerplevensduur5jaar).Indienechtermensenlevensingevaar(kunnen)zijn,dientdegehanteerdegevolgklassevolgensparagraaf4.1.2(opmerking7a)minimaalklasse2tezijn(ontwerplevensduur15jaar).

33


12. Slotwoord

De werkgroep heeft met deze eindrapportage getracht een antwoord te geven op diverse unieke praktijkspecificaties.Daarmeeisechternietelkevraagbeantwoord.

Laatdezerapportageudaarwaarmogelijkverderhelpen.EnlatenwebinnendeafdelingGeluidvan de Vakgroep Specialistische Wegenbouw van Bouwend Nederland onze ervaringen blijven uitwisselen en knelpunten bespreken.

De werkgroep Best Practice,oktober 2015

34


Bijlage

Rapport HET TESTEN VAN PMMA PLAATMATERIAAL

© Copyright : Element Materials Technology Amsterdam B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Element Materials Technology Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de 'Algemene leveringsvoorwaarden van Element Materials Technology Amsterdam B.V.’ onder nummer 33194077 gedeponeerd bij de Kamer van Koophandel te Amsterdam, tenzij uitdrukkelijk anders met ons is overeengekomen.

Opdrachtgever : Bouwend Nederland

Postbus 340

2700 AH Zoetermeer

Referentie opdrachtgever : ondertekende offerte bouwend Nederland.

Project Element : EAM006086P

Rapport : EAM006086 Rev. 1

Auteur : P.Schurink

Datum Rapport : 29 januari 2013

Aantal Bladen : 26

Clasificatie : -

Distributie : Bouwend Nederland

t.a.v dhr. M. Vos 1x

archief Element Amsterdam 1x

`

Rapportnummer : EAM006086 Rev.1 pagina 2 van 27

1 INLEIDING ................................................................................................................3

2 WERKWIJZE.............................................................................................................3

2.1 BEPALEN VAN DE MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN HET PMMA MATERIAAL........................................... 3

2.2 BEPALEN VAN DE VEERCONSTANTE VAN HET RUBBER. .............................................................................. 3

2.3 METEN VAN DE DOORBUIGING T.G.V. EEN GESIMULEERDE WINDBELASTING.................................................. 4

3 RESULTATEN...........................................................................................................8

3.1 EIGENSCHAPPEN PMMA MATERIAAL. ..................................................................................................... 8

3.2 EIGENSCHAPPEN RUBBER...................................................................................................................... 9

3.3 BUIGTEST. .......................................................................................................................................... 10

4 DISCUSSIE...............................................................................................................11

5 CONCLUSIE............................................................................................................11

`


1 INLEIDING Bouwend Nederland heeft Element Materials technology B.V. opdracht gegeven voor het uitvoeren van belasting testen op PMMA plaatmateriaal. Het doel van de testen is de doorbuiging van de PMMA geluidschermen ten gevolge van een gesimuleerde wind belasting te meten bij verschillende configuraties. De testen zijn uitgevoerd op 6 december 2012 in het test laboratorium van Element Materials Technology B.V. te Amsterdam.

2 WERKWIJZE De volgende testen zullen door Element Materials Technology B.V. worden uitgevoerd in het laboratorium in Amsterdam.

Bepalen van de mechanische eigenschappen van het PMMA materiaal. Bepalen van de veerconstante van het inklemrubber. Meten van de doorbuiging bij drie type inklemmingen te weten: klemlijst, hoeklijn en vrije

oplegging. Meten van de doorbuiging bij drie verschillende opleglengtes te weten :30mm, 50mm en 70

mm. Meten van de doorbuiging bij de toepassing van twee rubber diktes te weten: 3 mm en 5 mm

dik. In totaal zullen op de aangeleverde PMMA plaat (van 2 m x 1 m met een dikte van 17 mm) 18 testen worden uitgevoerd.

2.1 Bepalen van de mechanische eigenschappen van het PMMA materiaal. Deze test wordt uitgevoerd om de eigenschappen van het te testen PMMA materiaal te bepalen. Er worden drie trekstaven uit het plaatmateriaal aangemaakt. Deze trekstaven zullen worden onderworpen aan een trekproef op een gekalibreerde trekbank om zo de treksterkte en rek te bepalen

2.2 Bepalen van de veerconstante van het rubber. Voor het bepalen van de veerconstante van rubber is er een blokje gevulkaniseerd rubber aangeleverd. Met behulp van een gekalibreerde testbank wordt er een kracht-weg diagram van het rubberen blokje gemaakt tijdens het indrukken.

`


2.3 Meten van de doorbuiging t.g.v. een gesimuleerde windbelasting. Het PMMA scherm zal op drie manieren vastgezet respectievelijk opgelegd worden. In figuur 1 zijn de drie verschillende inklemmethodes weergegeven. De opleglengte weergegeven in figuur 2 geeft aan hoe ver het PMMA scherm ingeklemd wordt in het profiel.

Figuur 1 Inklemmingen.

Figuur 2 Opleglengte

`


Het PMMA scherm wordt ingeklemd met rubber stroken van 3 mm en van 5 mm dik met een breedte van 70 mm (zie figuur 3).

Figuur 3 Toegepast rubber profiel.

Tevens is het rubberprofiel dat is afgebeeld in figuur 4 toegepast. Dit speciaal rubber profiel is éénmalig getest 40 mm opleglengte.

Figuur 4 speciaal rubber profiel

De windbelasting zal gesimuleerd worden door een pneumatische cilinder op het scherm te laten drukken. Deze drukbelasting wordt met behulp van een raamwerk min of meer gelijkmatig over het scherm verdeeld. De kracht die op het scherm wordt uitgeoefend zal gemeten worden met een gekalibreerde krachtopnemer. De maximale kracht waarmee het scherm op doorbuiging wordt belast zal circa 1,1 kN/m2 bedragen. In figuur 5 is een foto van de gebruikte testopstelling weergegeven. De

`


pneumatische cilinder die de doorbuiging tot stand brengt is boven het PMMA scherm geplaatst. Het PMMA scherm zal 60 mm breder zijn dan de opleg profielen. Hierdoor steekt het scherm aan beide zijden ca. 30 mm uit. Er zullen twee verplaatsingsopnemers met een meetbereik van 1 mm en een meetnauwkeurigheid van ca. 0,005 mm op twee van de vrije hoeken van het scherm geplaatst worden. Met deze twee opnemers kan de invloed van de verschillende inklem methodes op de lineaire hoekverdraaiing gemeten worden. In het midden van de PMMA plaat wordt de maximale doorbuiging gemeten. Verder is er een rekstrook aangebracht op 82 mm van de korte zijde van de PMMA plaat. Met deze rekstrook kan lokaal de optredende rek gemeten worden. De complete testopstelling zal op een plaat gemonteerd worden die voorzien is van T sleuven. Met kikkerplaten wordt het geheel vastgezet. Met dit systeem is het mogelijk om de eerder vermelde opleglengtes eenvoudig aan te passen. De M12 bouten die gebruikt zijn voor het vastzetten van klemlijst en de hoeklijn zijn vastgedraaid met een moment van 50 Nm Gebruikte apparatuur:

Picas meetversterker ID. nr:114-422-16 IMC datalogger ID. nr:114-458-05 Krachtopnemer ID. nr:114-433-35 Wegopnemer links ID. nr:114-408-16 Wegopnemer rechts ID. nr:114-408-1043 Wegopnemer midden ID. nr:114-408-26 Rekstrook type CEA-06-125UW-350

`


Figuur 5 Test opstelling.

Tijdens het testen zullen de opgelegde kracht, de verplaatsingen en de rek continu en simultaan gemeten en opgeslagen worden met behulp van een data acquisitie systeem. Met behulp van deze data kunnen er grafieken van de kracht, de weg en de rek tegen de tijd gemaakt worden.

Wegopnemers hoekpunten

Kracht opnemer

Wegopnemer midden

Belasting frame

Oplegging

Pneumatische cilinder

Rekstrook

`


3 RESULTATEN In dit hoofdstuk zullen de resultaten van het onderzoek weergegeven worden. Voor elke geteste configuratie zal er een grafiek te zien zijn waarin de kracht, rek en verplaatsingen afgelezen kunnen worden. Deze grafieken zijn te vinden in bijlage 1. De gemeten waardes bij de maximale doorbuiging in het midden zullen ook in tabelvorm worden weergegeven.

3.1 Eigenschappen PMMA materiaal. In figuur 6 is de trekkromme van het geteste PMMA materiaal te zien. Er zijn drie trektesten uitgevoerd.

Figuur 6 Trekkromme PMMA materiaal.

Nr. Breedte (mm) Dikte (mm) Oppervlak (mm2) Lo (meetlengte)

(mm) Treksterkte (n/mm2)

Rek na Breuk (%)

1 19.03 14.64* 278.6 50 84 2.2 2 18.95 14.16* 268.3 50 81 1.6 3 18.93 14.3* 270.7 50 78 1.4

Tabel 1 Resultaten trektest. * De materiaaldikte van de geteste strippen wijkt af van de dikte van het geteste scherm.

(=N

/mm

^2)

`


3.2 Eigenschappen Rubber. In figuur 7 is de grafiek te zien die de kracht versus de tijd weergeeft gedurende het indrukken van een blokje van het toegepaste rubber.

Kracht-weg diagram rubber

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

weg (mm)

Krac

ht (N

)

Figuur 7 Kracht-weg diagram rubber.

Uit de grafiek in figuur 7 blijkt dat de veerconstante van het toegepaste rubber 212 N/mm bedraagt. De hardheid van het rubber is 65 Shore A.

`


3.3 Buigtest. In tabel 2 zijn de gemeten waardes van de wegopnemers, loadcell en rekstrook te zien. Deze waardes zijn uit de grafieken in bijlage 1 afgelezen vlak voordat de belasting op het PMMA scherm weggenomen wordt. Een aantal testen met de vrije oplegging zijn niet uitgevoerd. In de tabel is dit aangegeven met n.u. (niet uitgevoerd). Verder is er een aantal testen uitgevoerd waarbij één of meerdere weg opnemers buiten zijn bereik kwam. Dit is in de tabel aangegeven met het > teken gevolgt door de maximale bereik van de opnemer. Opleglengte

(mm) Weg links (mm)

Weg rechts (mm)

Weg midden (mm)

Kracht (kN) Rek (µm/m)

30 n.u. n.u. n.u. n.u. n.u. 50 n.u. n.u. n.u. n.u. n.u.

Fase 1 Vrije oplegging 5 mm rubberdikte 70 >1 >1 >100 3.9 (=4.30) -315

30 -0.302 -0.311 34.3 1.85 (=2.25) 882 50 -0.105 -0.15 30.1 1.79 (=2.19) 1326

Fase 2 Klemlijst 5 mm rubberdikte 70 0.873 0.017 27.4 1.87 (=2.27) 1515

30 -0.144 0.043 40.5 1.91 (=2.31) 228 50 0.269 0.069 29.8 1.84 (=2.24) 1044

Fase 3 Hoeklijn 5 mm rubberdikte 70 0.263 0.261 27.0 1.80 (=2.20) 1215

30 >1 >1 >100 2.11 (=2.51) -438 50 n.u. n.u. n.u. n.u. n.u.

Fase 4 Vrije oplegging 3 mm rubberdikte 70 n.u. n.u. n.u. n.u. n.u.

30 -0.461 -0.239 36.4 1.93 (=2.33) 1109 50 -0.147 -0.162 29.7 1.87 (=2.27) 1548

Fase 5 Klemlijst 3 mm rubberdikte 70 0.054 0.0 25.9 1.86 (=2.26) 1409

30 -0.116 -0.065 36.9 1.90 (=2.30) 669 50 -0.012 0.202 31.1 1.96 (=2.36) 1059

Fase 6 Hoeklijn 3 mm rubberdikte 70 0.024 0.137 27.9 1.84 (=2.24) 1037 Rubber profiel 40 >1 >1 36.3 1.89 (=2.29) 489

Tabel 2 Resultaten. De PMMA plaat buigt ten gevolgen van zijn eigen gewicht door. De massa van de PMMA plaat is 0.4046 kN (=2x1x0.017x11.9). Deze kracht dient bij de kracht die de loadcell heeft gemeten opgeteld te worden en is tussen haakjes vermeld achter de gemeten kracht. Voor de wegopnemers die op de hoekpunten zijn geplaatst geldt dat bij een positieve waarde het hoekpunt naar boven beweegt. Bij een negatieve waarde beweegt het hoekpunt naar beneden.

`


4 DISCUSSIE Bij het uitvoeren van de testen met de inklemmingen blijkt dat bij het opvoeren van de belasting de PMMA plaat uit het rubber schuift. Het zal niet voorkomen dat het PMMA scherm gelijkmatig uit beide inklemmingen schuift. Hoe korter de opleglengte is, hoe makelijker de plaat zal schuiven.

5 CONCLUSIE Uit de meetresultaten blijkt dat de dikte van de rubber strip die aangebracht wordt tussen het PMMA scherm de metalen strip of hoeklijn weinig invloed heeft op de gemeten doorbuiging. De opleglengte heeft meer invloed op de gemeten doorbuiging. De klemlijst met 3 mm rubber met een opleglengte van 70 mm geeft de minste doorbuiging van 25.9 mm bij een belasting van 2.26 kN. De meeste doorbuiging van 40.5 mm wordt gemeten bij het toepassen van de hoeklijn met 5 mm dik rubber met een opleglengte van 30 mm bij een belasting van 2.31 kN. Het speciale rubberprofiel geeft een doorbuiging van 36.3 mm bij een belasting van 2.29 kN met een opleglengte van circa 40 mm. Bij het toepassen van dit profiel treedt een grote hoekverdraaiing op. De treksterkte van het PMMA materiaal is ca 80 N/mm2. De veerconstante van het toegepaste rubber is 212 N/mm.

Element Materials Technology Amsterdam Autorisatie: G. Barents Auteur: P.Schurink Manager

De onderzoeksobjecten zullen 6 maanden bewaard blijven, ingaande op de rapportdatum zoals vermeld op het titelblad. Indien wij voor het verstrijken van deze periode van de opdrachtgever geen anders luidende instructies hebben ontvangen, nemen wij aan dat deze er geen bezwaar tegen heeft dat de betreffende objecten daarna op een door Element te bepalen moment zullen worden vernietigd.

`


Appendix 1 EAM006086Rev.0 Grafieken uitgevoerde testen.

`


wegmidden

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100mm

0 50 100 150

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0kN

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400µm/m

0 50 100 150

s

Fase 1 Opleglengte 70 mm

--------- = wegmidden

--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

tijd

tijd

`


wegmidden wegrechts weglinks

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50mm

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

10^-3 mm

0 10 20 30 40 50 60 70

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

10^3 µm/m

0 10 20 30 40 50 60 70

s Fase 2 opleglengte 30 mm

wegmidden --------- = wegmidden ---------- = wegrechts ----------- = weglinks

--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`


wegmidden rechtsgoed linksgoed

0

5

10

15

20

25

30

35mm

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

4010^-3 mm

0 10 20 30 40

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

10^3 µm/m

0 10 20 30 40


--------- = wegmidden ---------- = wegrechts ----------- = weglinks

--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30mm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10 -̂3 mm

0 10 20 30 40 50

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

10^3 µm/m

0 10 20 30 40 50

s Fase 2 Opleglengte 70 mm


--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

10

20

30

40

50

60

70

80mm

-200

-100

0

100

200

300

40010^-3 mm

0 10 20 30 40 50

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

kN

-300

-250

-200

-150

-100

-50

µm/m

0 10 20 30 40 50



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



05

10152025303540455055

mm

0

50

100

150

200

250

10^-3 mm

0 10 20 30 40 50

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

-1000

100200300

400500600

700800

µm/m

0 10 20 30 40 50



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50mm

0

50

100

150

200

250

10^-3 mm

0 20 40 60 80 100

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

10^3 µm/m

0 20 40 60 80 100



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`


wegmidden

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100mm

0 50 100

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

kN

-900

-850

-800

-750

-700

-650

-600

-550

-500

µm/m

0 50 100



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50mm

-450-400-350-300-250-200-150-100

-500

50

10^-3 mm

0 10 20 30 40

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

10^3 µm/m

0 10 20 30 40



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30

35mm

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

4010^-3 mm

0 10 20 30 40

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.810^3 µm/m

0 10 20 30 40



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30mm

0

10

20

30

40

50

10 -̂3 mm

0 10 20 30 40

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

10^3 µm/m

0 10 20 30 40



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

10

20

30

40

50

60mm

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

10^-3 mm

0 10 20 30 40 50 60

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

-200

-100

0

100

200

300

400

µm/m

0 10 20 30 40 50 60



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

10

20

30

40

50

60mm

-50

0

50

100

150

20010^-3 mm

0 10 20 30 40 50 60

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

kN

-200-100

0100200

300400500

600700800

µm/m

0 10 20 30 40 50 60



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50mm

-20

0

20

40

60

80

100

10^-3 mm

0 10 20 30 40 50

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600700

µm/m

0 10 20 30 40 50



--------- = kracht ---------- = rek

krac

ht rek

Weg

mid

den

Weg

link

s/re

chts

tijd

tijd

`


wegmidden

0

5

10

15

20

25

30

35

40mm

0 10 20 30 40 50 60 70 80

s

kracht rekgoed

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0kN

-400

-300

-200

-100

0

µm/m

0 10 20 30 40 50 60 70 80

s Test rubber profiel

--------- = wegmidden

--------- = kracht ---------- = rek

tijd

tijd

krac

ht

rek

Weg

mid

den

Bouwend NederlandVakgroep Specialistische Wegenbouw

Zilverstraat69,2718RPZoetermeerPostbus340,2700AHZoetermeer

Telefoon0793252252

vakgroepspecialistischewegenbouw@bouwendnederland.nlwww.bouwendnederland.nl

klik hier voor het rapport.

Documents

Transcript of klik hier voor het rapport.