Ministerie van Verkeer en Waterstaat
opq
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
15 juni 2006
2
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen 15 juni 2006
........................................................................................
Colofon Uitgegeven door: J.N. Booij
Informatie: Telefoon: Fax:
J.N. Booij/ H.E. Klatter 030 – 285 76 00 030 – 285 84 60
Uitgevoerd door:
Analyse en rapportage: H.E. Klatter Inspectie buiten: Dilatec BV
Opmaak:
V. Knaapen
Datum:
15 juni 2006
Status:
Definitief
Versienummer:
Juni 2006/4
3
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
4
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Inhoudsopgave ........................................................................................
1. 1.1 1.2 1.3
Inleiding 7 Probleemstelling algemeen 7 Behoefte inventarisatie 7 Doelstelling project 7
2. 2.1 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 2.2 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5. 2.2.6.
Samenvatting / conclusies 9 Resultaten algemeen/proces 9 Beweging tussen rijdekken en landhoofden en tussen rijdekken onderling mogelijk maken; dilatatie 10 Bestand zijn tegen intensief verkeer met groot aandeel zwaar vrachtverkeer 10 Vlakke rijbaan creëren; aansluiting asfalt 10 Waterdichte afsluiting voor onderliggende constructie 10 Beperkte geluidsproductie 10 Resultaten per voegtype 11 Stalen randprofiel met ingeklemd afdichtprofiel of afdichtprofiel in klauw 11 Staalvezelbeton- en kunstharsbalken met ingelijmd profiel 11 Bitumineuze voegen 12 Mattenvoegen 12 Open voegen 13 Categorie ‘overige’ 13
3. 3.1 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.1.5. 3.2 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4. 3.2.5. 3.3 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.4 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.5 3.5.1. 3.5.2. 3.5.3.
Inventarisatie in detail 15 Aanpak 15 Voldoen dilatatie 17 De constructieve staat van de voegen 17 Aansluiting asfalt 17 Waterdichte afsluiting 18 Vervolgschade 18 Stalen voegen met afdichtprofiel ingeklemd of in klauw 19 Algemeen 19 Schade voegconstructie 19 Kwaliteit afdichtprofielen en lekkage 19 Prestatie profiel in klauw versus ingeklemd profiel. 20 Levensduur 21 Staalvezel- en kunstharsbetonbalken met ingelijmd profiel 21 Algemeen 21 Schade voegconstructie 21 Kwaliteit afdichtprofielen en lekkage 22 Levensduur 24 Bitumineuze voegen 25 Algemeen 25 Schade voegconstructie 25 Levensduur 26 Lekkage 27 Mattenvoegen 27 Algemeen 27 Schade voegconstructie 27 Schade voegconstructie, lekkage en restlevensduur 28
5
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.6 3.7 3.7.1. 3.7.2. 3.7.3. 3.8 3.8.1.
Open voegen 28 Overige 29 Stalen randprofielen verankerd in staalvezel en kunstharsbalken met afdichtprofiel in klauw 29 Strelax voegen 29 Vingervoegen 30 Resultaten inventarisatie per voegtype 30 Figuren hoofdstuk 3 30
4.
Geluidsproductie 33
5. 5.1 5.2 5.3 5.3.1. 5.3.2. 5.4 5.5 5.6 5.6.1.
Benchmark NL-D-B 35 Vraagstelling 35 Verslag benchmark Duitsland 36 Verslag benchmark België 37 Verslag benchmark België; Wallonië 37 Verslag benchmark België; Vlaanderen 38 Tabel met vergelijkende resultaten 39 Conclusies 41 Aanbevelingen 42 Dit kan meer concreet betekenen: 42
a)
Voor de korte termijn: 42
b)
Op de langere termijn: 42
c)
En verder: 42
6.
Overzicht bijlagen 43
Bijlage A
Schadebeelden 45
Bijlage B
Overzicht voegtypen en aantallen in inventarisatie 47
Bijlage C
Gegevensprofiel inventarisatie 49
Bijlage D
Figuren Benchmark Duitsland 51
Bijlage E
Rapportage bevindingen in detail (Engelstalig) Benchmark Single seal joints 53
6
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
1. Inleiding 1.1
Probleemstelling algemeen
Voegovergangen vormen de overgangsconstructies tussen rijbanen en kunstwerken en kunstwerkdelen onderling. Zij zijn kwetsbaar en vergen frequent onderhoud. Daarmee vormen zij een grote kostenpost in het programma B&O-kunstwerken: ca. € 20 mln./jr (Raming Basis Onderhoudsniveau 2001). Schades aan voegovergangen veroorzaken ongewenste verkeershinder en risico’s voor de verkeersveiligheid. Daarnaast zijn voegovergangen vaak de oorzaak van geluidsoverlast. Europese regelgeving is voor voegovergangen nog niet voorhanden.
1.2
Behoefte inventarisatie
Landelijk bestaat grote behoefte aan onderhoudsarme voegovergangen met eenduidige ontwerp-, uitvoerings- en instandhoudingrichtlijnen (bron: enquête RD’s door de heer Van der Zwan van de DWW, 2003). Het is de wens van de overheid geluidsoverlast bij de bron aan te pakken (bron: Innovatieprogramma Geluid).
1.3
Doelstelling project
Het project ‘Verbetervoorstellen Enkelvoudige Voegovergangen’ is gericht op verbetering van de huidige praktijk (ontwerp, uitvoering en onderhoud) en de ontwikkeling van alternatieve toepassingen, rekening houdend met de vastgestelde behoeften. De aanpak volgt twee sporen Spoor één bestaat uit de realisatie van korte termijn verbetermaatregelen en betreft de huidige praktijk. Spoor twee bestaat uit de realisatie van middellange/lange termijn verbetermaatregelen en betreft alternatieve toepassingen. Binnen spoor één zijn uitgevoerd: Een benchmark met Duitsland en België. De keuze voor deze landen ligt ten grondslag aan het feit dat de verkeersintensiteiten en verkeersbelastingen vergelijkbaar zijn met de situatie in Nederland. Het doel van de benchmark is het verzamelen van informatie die mogelijk ingezet kan worden voor verbetering van de Nederlandse situatie. Informatie over welke eisen worden gesteld en welke keuzes worden gemaakt bij ontwerp, uitvoering en onderhoud en over ervaringen in het gebruik. Een inventarisatie van de kwaliteit van de huidige voegovergangen in een grootschalige steekproef (14% van het aantal kunstwerken met enkelvoudige voegen). De steekproef vormt een doorsnede van de voorkomende typen voegovergangen en geeft een overzicht van de prestatie van de verschillende typen; hoe houden ze zich, is er veel/weinig schade, wat zijn de voorkomende schadebeelden en wat is de invloed daarvan op de functievervulling. Getracht wordt inzicht te krijgen in de levensduur van de verschillende typen voegen. De resultaten van beide onderzoeken is beschreven in dit rapport. Ter aanvulling is de expert opinion over geluidsproductie gegeven. In hoofdstuk 2 wordt een overzicht gegeven van de resultaten en de conclusies. Hoofdstuk 3 geeft de resultaten van de inventarisatie, hoofdstuk 4 behandelt de geluidsproductie en hoofdstuk 5 de resultaten van de Benchmark.
7
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
8
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
2. Samenvatting / conclusies 2.1
Resultaten algemeen/proces
De beoordeling van prestaties is gedaan aan de hand van de functies van de voegen. Samengevat moet de voegovergang beweging tussen rijdekken en landhoofden en tussen rijdekken onderling mogelijk maken. De voegconstructie moet bestand zijn tegen intensief verkeer met groot aandeel zwaar vrachtverkeer, moet een vlakke rijbaan creëren, en een waterdichte afsluiting voor onderliggende constructie hebben. De geluidsproductie moet beperkt blijven. De prestatie per functie wordt samengevat en per type besproken in deze paragraaf en meer in detail in hoofdstuk 3. Voordat dit beschreven wordt, wordt een overzicht gegeven van de verschillende typen voegen. In Nederland is een groot aantal verschillende typen toegepast. In Duitsland wordt sterk gestuurd op één type (stalen randprofiel met afdichtprofiel in klauw). In België wordt minder gestuurd op een type, in praktijk is een met Duitsland vergelijkbaar type toegepast (zie conclusies per type). In totaal zijn in Nederland 45 typen toegepast. Daarvan komen 36 typen voor in de inventarisatie (zie bijlage B). De typen zijn ingedeeld in een aantal verzamel categorieën. Ter illustratie is een overzicht uit de inventarisatie gegeven in onderstaande tabel.
Alle voegen in/over de rijksweg Categorie voeg Stalen randprofiel met ingeklemd Afdichtprofiel of afdichtprofiel in klauw Kunstharsbalken met ingelijmd profiel Staalvezelbetonbalken met ingelijmd profiel Bitumineuze voegen Mattenvoegen Open voegen Overige typen Totaal
Aantal 273 234 116 206 41 38 47 955
De conclusies op hoofdlijnen uit de bevindingen in België en Duitsland zijn (zie verder hoofdstuk 5): Waar mogelijk worden de toegepaste typen beperkt tot de voegovergangen met de langste levensduur (ongeveer 25 tot 40 jaar). Alleen in uitzonderingssituaties, bijvoorbeeld bij noodreparaties worden typen met een kortere levensduur toegepast. Er is een voorkeur voor klauwprofielen met een verwisselbare rubberafdichting verankerd in de hoofdconstructie (foto: Duitsland ÜBe1 profiel). In Duitsland is de verankering in detail voorgeschreven. In België hanteert men een vergelijkbare detaillering als referentie. Alhoewel geluid relevant wordt geacht, ligt de nadruk op duurzaamheid. Er zijn gedetailleerde eisen t.a.v. belastingen, materialen, fabricage en montage. Er worden kwaliteitscontroles uitgevoerd bij de fabricage en de montage, deze variëren van steekproeven bij de fabricage tot “toezicht” bij de montage. Door de aandacht door alle fasen heen, worden fouten in een voorgaande fase doorgaans gecorrigeerd in een volgende, waardoor het effect op de levensduur geminimaliseerd wordt.
9
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bij Rijkswaterstaat wordt minder direct gestuurd op de keuze van het voegtype, het ontwerp en de verankering aan de hoofdconstructie. Ook is het toegestaan minder duurzame types toe te passen. De kwaliteitscontrole tijdens de fabricage en bij de montage gebeurt op afstand, vaak via de kwaliteitsborging bij de aannemer. De resultaten vertonen inhoudelijk een grote spreiding. Navolgende beoordeling van de voegovergangen (enkelvoudig met een dilatatiecapaciteit tot 80 mm) is opgesplitst naar functie, eerst algemeen beschreven en daarna uitgewerkt voor de verschillende typen voegovergangen. 2.1.1. Beweging tussen rijdekken en landhoofden en tussen rijdekken onderling mogelijk maken; dilatatie Bij 9% van de voegen met een voegprofiel voldoet de dilatatie niet. De schade aan de voegconstructie is daarbij niet groter dan wanneer de dilatatie wel voldoet. De kwaliteit van het afdichtprofiel is in 90% van de gevallen waar de dilatatie niet voldoet, slecht. Dit is beduidend meer dan bij wel voldoen van de dilatatie. Bitumineuze voegen konden niet beoordeeld worden op dit punt. Bij open voegen is de dilatatie niet relevant. 2.1.2. Bestand zijn tegen intensief verkeer met groot aandeel zwaar vrachtverkeer Dit is beoordeeld aan de hand van de optredende schadebeelden en de ernst van de schade. De relatie met de verkeersintensiteit is alleen globaal gelegd. Er is onderscheid gemaakt tussen voegen in kunstwerken in de rijksweg en over de rijksweg. De voegen in de rijksweg zijn intensief belast, de voegen over de rijksweg in de regel veel minder intensief. De resultaten zijn beschreven per voegtype. 2.1.3. Vlakke rijbaan creëren; aansluiting asfalt Beoordeeld is of de aansluiting voldoet, omdat er vermoed wordt dat de kwaliteit van de aansluitende verharding invloed heeft op de schade van bepaalde typen voegovergangen. Over het geheel voldoet bij 16% van de voegen de aansluiting met het asfalt niet. Er zijn echter grote verschillen per voegtype; range 4% tot 39%. De effecten op de schade van de voeg verschillen sterk per type voeg. 2.1.4. Waterdichte afsluiting voor onderliggende constructie De waterdichtheid is enerzijds beoordeeld a.d.h.v. de kwaliteit van het afdichtprofiel en anderzijds aan de hand van lekkage. In het algemeen ijlt lekkage na op het slechter worden van de kwaliteit van het voegprofiel. De resultaten zijn beschreven per type. Bij lekkage ontstaat vervolgschade aan de onderliggende constructie. De vervolgschade is apart beoordeeld. Over het geheel is bij 14% van de voegen met ernstige lekkage ernstige vervolgschade geconstateerd. De schadegevoeligheid van de onderliggende constructie is een belangrijke factor en de tijd speelt een belangrijke rol. Lekkage geeft niet direct schade, echter bij langdurige lekkage mag een sterke toename van de vervolgschade verwacht worden. 2.1.5. Beperkte geluidsproductie De geluidsproductie is ingeschat met expertmeningen uit de projectgroep. De geluidsproductie wordt bepaald door het directe geluid van auto’s die over de voegen rijden en meer indirect door de klankkastwerking van het kunstwerk. Het directe geluid wordt bepaald door de vormgeving van de overgang. Een voeg met stalen randprofielen met ingeklemd rubberprofiel geeft veel meer geluid dan een bitumineuze voeg. In hoeverre dit naar beneden toe wordt doorgegeven, wordt bepaald door de vormgeving van het kunstwerk bij de voeg; bijvoorbeeld een open constructie rond de opleggingen
10
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
beduidend slechter dan het ACME profiel. De functionele levensduur (bescherming tegen lekkage) van het ACME profiel is gelijk aan de balk. De kunstharsbalken vertonen meer schade en lekkage dan de staalvezelbetonbalken. De maatgevende schadebeelden zijn scheuren en afbrokkelen van de balken. Bij 16% van de balken voldoet de dilatatie niet en bij 20% de aansluiting met de verharding niet. Dit is slechter dan gemiddeld. De lastige uitvoering, vaak gecombineerd met zeer korte inbouwtijd, geeft vaak al een slechte start. Door krimp van de kunsthars wordt dit tijdens gebruik nog eens versterkt. De geïnventariseerde balken vertonen veel schade; 26% is ernstig beschadigd. Kijken we alleen naar de balken in de rijksweg, dan is 34% ernstig beschadigd. De levensduurverwachting van de balken in de rijksweg is gemiddeld bijna 20 jaar. In kunstwerken over de rijksweg ruim 21 jaar. Er is echter een grote spreiding met een aantal grote afwijkingen naar beneden. Het bezwijkgedrag van de balken is sterk progressief. De restlevensduur van balken met ernstige schade is nog geen 2 jaar. De kwaliteit van het afdichtprofiel is bij 50% slecht, 23% heeft ernstige lekkage. Het slechtst presteren de balken in de rijksweg; van 60% is het profiel slecht en 28% heeft ernstige lekkage. Ook bij de kunstharsbalken presteren de ACME profielen beduidend beter dan de VA profielen. 2.2.3. Bitumineuze voegen Bitumineuze voegen zijn vanaf halverwege de 80’er jaren in Nederland veelvuldig toegepast. Vooral omdat ze erg stil zijn. De levensduur is erg kort. Daarom worden de bitumineuze voegen in Duitsland (Nord-Rhein Westfalen) en België niet vaak toegepast in de snelweg. In Zwitserland worden wel bitumineuze voegen toegepast in de snelweg. Daarbij worden hoge eisen gesteld aan materiaalsamenstelling en uitvoering. Er is ook een speciaal type ontwikkeld, dat versterkt is met een stalen veren als een soort wapening. De bitumineuze voegen in de inventarisatie vertonen snel schade. De maatgevende schadebeelden zijn spoorvorming, combinaties van scheuren in de voeg en aansluiting met de verharding en vervorming bij schampkanten. 17% heeft ernstige schade, 23% matige. De aansluiting met de verharding voldoet bij 7% niet. Dit is sterk gecorreleerd met ernstige schade en spoorvorming in de voeg. 22% van de voegen vertoont matige tot ernstige lekkage. De levensduur is niet nauwkeurig te bepalen, omdat bij veel voegen (42%) het jaar van inbouw onbekend is. De levensduurverwachting van de bitumineuze voegen in de rijksweg blijkt erg kort te zijn; 3,5 jaar op basis van waarnemingen met bekend jaar van inbouw. De levensduurverwachting van bitumineuze voegen in kunstwerken over de rijksweg is gemiddeld ruim 10 jaar. 2.2.4. Mattenvoegen Mattenvoegen zijn vanaf halverwege de 80’er jaren in Nederland toegepast. De beoordeelde mattenvoegen betreffen drie sets met een zelfde leeftijd. Omdat van een brede steekproef geen sprake is moeten de bepaalde percentages schade met enige voorzichtigheid worden gehanteerd. Desondanks ontstaat wel een redelijk overallbeeld. Bij alle voegen voldeed de dilatatie. De aansluitende verharding voldeed bij 10% niet. De maatgevende schadebeelden zijn schade aan de bevestiging en afslijten van de rubbermat, waarbij uiteindelijk de onderliggende stalenplaat zichtbaar wordt. 37% heeft
12
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
ernstige schade en bij 29% van de voegen is ernstige lekkage. De levensduurverwachting van de Algaflex en Multiflex matten is circa 10 jaar. Alle beoordeelde voegen lagen in de rijksweg. In Duitsland worden de matten met ingevulcaniseerde staalplaten niet toegepast in de snelweg. In België incidenteel. Daar worden slijtagegevoeligheid en lekkage als belangrijkste nadelen genoemd. 2.2.5. Open voegen De open voegen zijn de oudste voegen in de inventarisatie; voor 1965 ingebouwd. Dilatatie en waterdichtheid zijn niet relevant. De aansluiting op de verharding voldoet bij 39% van de voegen niet. De kwaliteit van de staalconstructies is interessant, omdat dit de oudste voegen zijn. Evenals bij de stalen randprofielen is corrosie gerelateerde schade het belangrijkste schadebeeld. 26% van de voegen heeft ernstige schade. Het merendeel daarvan is niet meer te herstellen. De levensduurverwachting van de voegen met ernstige schade is gemiddeld 46 jaar. De levensduurverwachting van overige voegen met minder schade is gemiddeld 56 jaar. Met deze gegevens kan de levensduurverdeling van de stalen randprofielen worden bepaald. 2.2.6. Categorie ‘overige’ In deze categorie vallen de typen waarvan het aantal in de inventarisatie te klein is om een volledige beoordeling te geven. Een drietal typen zijn hier vermeldenswaard: Stalen randprofielen verankerd in staalvezel en kunstharsbalken met afdichtprofiel in klauw: Ten opzichte van de balken met een ingelijmd afdichtprofiel houden deze balken zich beduidend beter. Strelax voegen: Deze voegen vertonen extreem veel schade. Er zijn slechts vier balken beoordeeld, deze zijn allen ernstig beschadigd. Vingervoegen: In Nederland is dit type voor het dilatatiebereik van enkelvoudige voegen (tot 80 mm) nauwelijks toegepast. In het verleden zijn deze voegen als open voeg toegepast. In de inventarisatie is een kunstwerk beoordeeld met vingervoegen uit 1939. Deze voegen zijn nog in uitstekende staat. In de benchmark kwam zowel in Duitsland als België naar voren dat dit type weer op de markt is, met een waterafvoersysteem onder de voeg. Het aantrekkelijke van deze voeg is de beperkte geluidsproductie. Aan de onderhoudsgevoeligheid en betrouwbaarheid van de waterafvoer wordt getwijfeld. Afhankelijk van de uitvoering kunnen de vingervoegen gevaarlijk zijn voor motorrijders.
13
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
14
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
vormt een goede klankkast en geeft veel geluid door. Bij situaties met geluidsschermen zal het geluid aan de bovenkant gedempt worden. Op het geluid aan de onderkant heeft dit geen invloed. Dit zal daardoor veel meer bepalend worden. De geluidsproductie van de enkelvoudige voegen is zelfs van de meest luidruchtige veel minder dan die van meervoudige voegen.
2.2
Resultaten per voegtype
2.2.1. Stalen randprofiel met ingeklemd afdichtprofiel of afdichtprofiel in klauw Deze stalen voegconstructies zijn in de periode 1965 tot 1980 het meest voorkomende type voeg. Het merendeel van dit type in de inventarisatie is tussen de 30 en 40 jaar oud en nog het oorspronkelijke type voeg dat bij de bouw van het kunstwerk is aangebracht. De dilatatie voldoet in 8% van de gevallen niet. Dit leidt vaak tot schade aan het afdichtprofiel. Ondanks de hoge leeftijd van de meeste voegen is de constructieve staat nog redelijk. Corrosieschade is het dominante schadebeeld voor de voegconstructie; 10% heeft ernstige, 20% matige schade. De levensduurverwachting is circa 45 jaar. Met renovatie is de levensduur veelal te verlengen tot 60 jaar. De aansluiting van de verharding voldoet bij 23% niet. Er is geen relatie met schade aan de voegconstructie te zien. De kwaliteit van de afdichtprofielen is vaak slecht: 50% slecht en 30% matig. Bij totaal 25% is sprake van ernstige lekkage. Dit is sterk gecorreleerd aan slechte staat van het afdichtprofiel. De functionele levensduur (bescherming tegen lekkage) van de profielen is tussen 20 en 30 jaar bij de ingeklemde afdichtprofielen. De profielen in klauwen gaan langer mee, te weten 30 tot 40 jaar. Stalen voegen zijn in Nederland de afgelopen decennia heel beperkt toegepast. In Duitsland is dit het standaard type voeg bij nieuwe kunstwerken in de snelweg en voorkeurstype bij renovatie. In België wordt minder gestuurd op dit type, in praktijk is dit verreweg het meest toegepaste type, zowel bij nieuwbouw als renovatie. 2.2.2. Staalvezelbeton- en kunstharsbalken met ingelijmd profiel Vanaf 1980 zijn de staalvezelbeton- en kunstharsbalken met ingelijmde profielen veel toegepast. Dit in tegenstelling tot Duitsland en België, waar deze typen in de snelweg niet worden toegepast. Ook in het verleden niet. Alleen bij noodreparaties worden kunstharsbalken gebruikt, vanwege de snelle uithardingtijd. Met name het verschil in materiaaleigenschappen (uitzettingscoëfficiënt en krimp) tussen beton en kunsthars wordt als bron van problemen gezien. De bevindingen uit de inventarisatie voor staalvezel en kunsthars: Bij de staalvezelbetonbalken voldoet bij 5% de dilatatie niet en bij 4% de aansluiting met de verharding niet. Dit is beduidend beter dan gemiddeld. De staalvezelbetonbalken worden in praktijk goed uitgevoerd en blijven ook goed. Maatgevend schadebeeld is scheuren en afbrokkelen van de balk. Van de geïnventariseerde balken is 16% ernstig beschadigd en 30% matig. De levensduurverwachting van de balken in de rijksweg is 21 jaar, over de rijksweg 24 jaar. De kwaliteit van de afdichtprofielen is bij 40% slecht, in 10% van het totaal is sprake van ernstige lekkage. Van de twee gebruikte afdichtprofielen presteert het VA profiel
11
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3. Inventarisatie in detail 3.1
Aanpak
De kwaliteit van de huidige voegovergangen is onderzocht met een grootschalige steekproef. De steekproef vormt een doorsnede van de voorkomende typen voegovergangen en geeft een overzicht van de prestatie van de verschillende typen; hoe houden ze zich, is er veel/weinig schade, wat zijn de voorkomende schadebeelden en wat is de invloed daarvan op de functievervulling. Getracht wordt inzicht te krijgen in de levensduur van de verschillende typen voegen. De inventarisatie is uitgevoerd in september / november 2004 (400 kunstwerken). Voorafgaand is in juni 2004 een pilot-inventarisatie uitgevoerd om het informatieprofiel vast te stellen en operationeel te testen. Dit betrof ca. 50 kunstwerken in de regio NO. Aanvullend zijn in november nog een aantal kunstwerken met mattenvoegen geïnspecteerd. In de totale inventarisatie zijn van ca. 450 kunstwerken 955 voegen geïnspecteerd, 2/3 daarvan in de kunstwerken in de rijksweg en 1/3 over de rijksweg. Ter voorbereiding van de inspectie buiten is geïnventariseerd wat in de datasystemen met inspectie en onderhoudsgegevens is vastgelegd. In DISK is het type voegovergang in de regel niet goed vastgelegd. De onderhoudshistorie evenmin. In Maatplan is vaak het type beter ingevoerd, de kwaliteit van deze gegevens is onzeker. In TISBO1 is in de regel Maatplan overgenomen, de kwaliteit van de gegevens van voegovergangen is niet verbeterd. Met de gegevens in DISK is een selectie gemaakt van de te inventariseren voegen. De resultaten zijn opgeslagen in eenvoudige Excel bestanden. De structuur sluit aan op de indeling in DISK. Indien later gewenst kunnen de resultaten in DISK ingevoerd worden, als de onderdeeltypen en de schadebeschrijvingen ook worden ingevoerd in DISK. In de totale inventarisatie zijn van ca. 450 kunstwerken 955 voegen geïnspecteerd, 2/3 daarvan in de kunstwerken in de rijksweg en 1/3 over de rijksweg. In totaal is 14% van het aantal kunstwerken met enkelvoudige voegen geïnspecteerd (de overzichten sluiten meestal op een lager totaal aantal dan 955, omdat er vaak een aantal niet meegenomen zijn in de beoordeling waarvan de gegevens niet compleet zijn). De typen zijn vastgelegd in het ‘familiealbum’. Tijdens de inventarisatie is dit aangevuld. In totaal komen 45 typen voor. Daarvan komen 36 typen voor in de inventarisatie (zie bijlage B).
Alle voegen in/over de rijksweg Categorie voeg Staal afdichtprofiel ingeklemd en in klauw Kunstharsbeton ingelijmd Staalvezelbeton ingelijmd Bitumineus Mattenvoeg Open voeg Overige Eindtotaal
aantal 273 234 116 206 41 38 47 955
15
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Specificatie overig: Kunstharsbeton met klauw Staalvezelbeton met klauw PU-Technovoeg Strelax Langsvoeg rubberslab Vingervoeg GHH75-klauwprofiel met schotten in epoxybalken Totaal overig
19 7 2 4 5 2 8 47
De beoordeling van prestaties is gedaan aan de hand van de functies van de voegen. Getracht is een beeld te vormen uit een momentopname. Helaas is er geen registratie van historie qua reparatie en indien er schade is, wanneer deze is ontstaan. De beoordeling is opgesplitst naar functie, eerst kort algemeen beschreven en daarna uitgewerkt voor de verschillende typen voegovergangen. In onderstaande tabel worden de functies benoemd uit het referentiedocument voegovergangen met daarbij aangegeven wat in de inventarisatie geregistreerd is.
Functie
Functie-eis referentiedocument
registratie inventarisatie
1. Dilatatie
Geen beperking ten aanzien van het binnen de toegestane marges vrij kunnen bewegen van het kunstwerk (in drie dimensies). De belasting van het verkeer dient te kunnen worden opgenomen.
Dilatatie voldoet wel/niet.
2a. Opname verkeersbelasting* 2b. Opname brugbelasting*
3. Comfort
De belasting vanuit de brug dient te kunnen worden opgenomen, indien er een afdichtprofiel wordt toegepast (belastingopname afhankelijk van het soort voegovergang). Het verkeer dient de voegovergang comfortabel en veilig te kunnen passeren: de wrijvingscoëfficiënt dient zodanig te zijn dat de voegovergang voldoende stroef is. Het afdichtprofiel en de aansluitingen met dit profiel dienen waterdicht te zijn.
Constructieve staat voeg en Levensduur: Schade voegconstructie: Geen/licht/matig/ernstig. Schadebeeld aansluiting op verharding (zie bijlage A): Voldoet wel/niet. Restlevensduur.
Staat afdichtprofiel: goed/matig/slecht. Lekkage: geen/licht/matig/ernstig. Vervolgschade: geen/licht/matig/ernstig. Geen systematisch oordeel, 5. Geluidsbeperking De geluidsbelasting als gevolg van conclusies expert opinion contact- of pulsgeluid, moet worden (hoofdstuk 4). beperkt. *De functies “opname verkeersbelasting” en “opname brugbelasting” worden in het referentiedocument gecombineerd tot de functie “opname belasting”. 4. Waterdichte afsluiting
Ter aanvulling zijn tevens het type oplegsysteem en het type verharding geregistreerd. Het volledige gegevensprofiel is opgenomen in bijlage C.
16
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.1.1. Voldoen dilatatie Bij juiste keuze van het type en correcte inbouw voldoet de voeg aan de eisen. Beoordeeld is of dit inderdaad het geval is. Dit is alleen beoordeeld bij voegen met een rubber afdichtprofiel. Totaaloverzicht (niet bitumineuze en open voegen)
Dilatatie Voldoet wel Voldoet niet Totaal Perc niet
staalvezel kunsthars staal matten overig 110 191 245 41 39 6 36 20 0 1 116 227 265 41 40 5% 16% 8% 0% 3%
626 63 689 9%
Bij 63 van de beoordeelde voegen in deze categorie (totaal 689) bleek de dilatatie niet te voldoen. Dit is 9%. De schade aan de voegconstructie is niet groter dan wanneer de dilatatie wel voldoet. De kwaliteit van het afdicht profiel is in 90% van de gevallen met niet voldoen dilatatie slecht. Dit is beduidend meer dan gemiddeld.
Dilatatie voldoet niet Schade voeg Geen 8 Licht 19 Matig 10 Ernstig 26 Totaal 63
Kwaliteit afdichtprofiel goed 2 1
matig 1 4
3
5
slecht 5 14 10 26 55
De bitumineuze voegen konden niet beoordeeld worden op dit punt. 3.1.2. De constructieve staat van de voegen Deze is verantwoordelijk voor de vervulling van de functies opname belastingen en comfort. Deze is beoordeeld aan de hand van schadebeelden en de ernst van de schade. Resultaten beschreven per voegtype. 3.1.3. Aansluiting asfalt Beoordeeld is of de aansluiting voldoet, omdat er vermoed wordt dat de kwaliteit van de aansluitende verharding invloed heeft op de schade van bepaalde typen voegovergangen. Een overzicht van de waarnemingen per hoofdtype voegovergang zijn weergegeven in onderstaande tabel. De aard van de afwijking is niet nader gespecificeerd bij de inventarisatie. Het effect ervan wordt besproken per type voeg.
aansluiting asfalt voldoet wel voldoet niet percentage
totaal 787 150 16%
bitumen 192 14 7%
staalvezel 111 5 4%
17
kunsthars 178 45 20%
staal 208 63 23%
matten 37 4 10%
open voeg 23 15 39%
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
overig 38 4 10%
3.1.4. Waterdichte afsluiting De waterdichtheid is beoordeeld door de kwaliteit van het afdichtprofiel en rechtsreeks aan de hand van de lekkage. In het algemeen ijlt lekkage na op het slechter worden van de kwaliteit van het voegprofiel. De resultaten zijn beschreven per voegtype. Een totaaloverzicht is gegeven in navolgende tabel:
Vervolgschade gerelateerd aan mate van lekkage Lekkage Ernstig (% van 134) Ernstig (aantal) Matig Licht Geen Onbekend Open voeg Totalen
ernstig 14% 19 2 0 1 1 4 27
matig 19% 26 20 6 4 3 10 69
Vervolgschade licht geen onbekend 7% 45% 15% 9 60 20 21 54 10 15 161 10 1 387 0 0 54 27 0 22 8 46 738 75
totalen 100% 134 107 192 393 85 44 955
% Lekkage excl. open 15% 12% 21% 43% 9% nvt 911
3.1.5. Vervolgschade Ook is de vervolgschade beoordeeld; zowel bij lekkage als bij open voegen. Bij lekkage ontstaat vervolgschade aan de onderliggende constructie. De vervolgschade is apart beoordeeld. Over het geheel is bij 14% van de voegen met lekkage ernstige vervolgschade geconstateerd. In bijna alle gevallen bij ernstige lekkage. De schadegevoeligheid van de onderliggende constructie is een belangrijke factor en de tijd speelt een belangrijke rol. Lekkage geeft niet direct schade, echter bij langdurige lekkage mag een sterke toename van de vervolgschade verwacht worden. Het aantal gevallen waarbij er vervolgschade is aan de onderliggende constructie, is beperkt. Wel is het zo dat in geval van vervolgschade er regelmatig sprake is van ernstige schade. Kennelijk is de schadegevoeligheid van de onderliggende constructie een belangrijke factor en speelt de tijd een belangrijke rol. Bij blijvende langdurige lekkage mag een sterke toename van de vervolgschade verwacht worden. Met inspecties is dit vroegtijdig te signaleren.
Vervolgschade
Vervolgschade
800
30
700 600 geen 500
licht matig
400
ernstig open voeg
300
onbekend 200
aantal met ernst lekkage
aantal met ernst lekkage
25
geen
20
licht 15
matig ernstig
10
open voeg onbekend
5
100 0
0 ernstig
matig
licht
geen
gevolgschade
ernstig gevolgschade
18
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
In 14% van de gevallen met ernstige lekkage is ernstige vervolgschade geconstateerd. De resultaten zijn uitgesplitst weergegeven in bovenstaande figuren. De eerste figuur geeft voor alle vier categorieën vervolgschade (geen/licht/matig/ernstig) de onderverdeling beoordeling naar beoordeling van lekkage (geen/licht/matig/ernstig, open voegen, onbekend).
3.2
Stalen voegen met afdichtprofiel ingeklemd of in klauw
3.2.1. Algemeen De stalen voegconstructies zijn in de inbouwperiode 1965 - 1980 de meest voorkomende types. Het merendeel van deze types in de inventarisatie is tussen de 30 en 40 jaar oud en nog in oorspronkelijke staat (niet gemodificeerd). Het jaar van inbouw is bij 93% van de voegen bekend. Er is een 18-tal varianten aangetroffen. De beoordeling van de kwaliteit van deze voegen is op het globale niveau van de beoordeling in de inventarisatie dusdanig vergelijkbaar dat geen onderscheid gemaakt is naar type. Alleen het verschil tussen een afdichtprofiel in een klauwprofiel en ingeklemd rubberpakket/afdichtprofiel is nader bekeken. 3.2.2. Schade voegconstructie De onderscheiden schadebeelden aan de voegconstructie zijn:
Stalen voegen met klem/klauwprofiel en/of roosterconstructies 2* 3* 4*
Corrosie roosterconstructie en defecten rooster Ontbreken van de betonvulling in de roostervakken Ontbreken van de slijtlaag en defecten deklaag
* Schade nummers corresponderen met nummering in Bijlage A Van deze schadebeelden is corrosieschade en daarmee samenhangende schade aan de staalconstructie het maatgevende schadebeeld. De andere twee komen wel in combinatie met corrosieschade voor, echter vrijwel nooit zelfstandig. De schade aan de voegen is bij 10% van de voegen ernstig en 20% matig als we alle (273) stalen voegen beschouwen. Maken we onderscheid naar voegen in en over de rijksweg, dan blijkt de categorie matig/ernstige schade in beide gevallen even groot. Voegen over de rijksweg hebben daarbinnen iets vaker ernstige schade. Voor het trekken van conclusies dient opgemerkt dat de reparatie historie niet geregistreerd is. Bekend is dat in de rijksweg zeer beperkt onderhoud wordt gepleegd aan de voegconstructie en over de rijksweg in de regel helemaal niet. Met dit in het achterhoofd geeft de inventarisatie een goed beeld hoe dit type voeg na lange tijd in gebruik (enkele tientallen jaren) er bij ligt. De prestatie is goed te noemen. 3.2.3. Kwaliteit afdichtprofielen en lekkage Beoordeeld is de kwaliteit van het afdichtprofiel (goed/matig /slecht) en waar mogelijk de lekkage van de voeg (geen/licht/matig/ernstig). De kwaliteit van de afdichtprofielen is in 50% van de gevallen slecht en nog eens 30% matig. Krap 20% van de profielen is goed. Er is daarbij weinig verschil tussen voegen in en over de rijksweg. De lekkage van de voegen is bij ruwweg ¼ van de voegen matig tot ernstig en bij ¾ licht tot geen. Ernstige lekkage is uitsluitend geconstateerd bij slechte kwaliteit afdichtprofiel. Er zijn twee nadere analyses uitgevoerd op deze gegevens; de staat van het afdichtprofiel als functie van de leeftijd en vergelijking tussen geklemde profielen en profielen in klauw. De staat van het afdichtprofiel als functie van de leeftijd is weergegeven in onderstaande figuur.
19
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
kwaliteit afdichtprofiel bij stalen voegen 100% 80% slecht 60%
matig goed
40% 20% 0% 0 tot 10 jr
11 tot 20 jr
21 tot 30 jr
31 tot 40 jr
leeftijd
Als rode draad is te herkennen dat van de voegen tussen de 21 en 30 jaar ruim de helft van de profielen slecht is en de rest matig van kwaliteit. Opvallend is dat van de oudste categorie toch nog 10% goed is. Dit betreft 20 stuks. Hiervan zijn 15 met afdichtprofiel in klauw; 4 stuks ombouw EGV (type 49) met jaar van inbouw 1969; Deze zijn waarschijnlijk nieuwer; 1 stuks EKV (type 10) uit 1965. De profielen in klauw presteren beter (zie nadere analyse klauw versus ingeklemd). Gecombineerd met de bevinding dat ernstige lekkage alleen geconstateerd is bij slechte profielen, wordt de technisch/functionele levensduur van het afdichtprofiel geschat tussen de 20 en 30 jaar. 3.2.4. Prestatie profiel in klauw versus ingeklemd profiel. Vergeleken zijn de lekkages gerelateerd aan de kwaliteit van het afdichtprofiel. Verwacht wordt dat ingeklemde profielen gevoeliger zijn voor lekkage. Van de totaal 273 beoordeelde voegen zijn er 70 met een profiel in klauw. Vergelijking laat zien dat ernstige lekkage bij beide typen alleen voorkomt bij slechte kwaliteit profielen. De kwaliteit van de afdichtingsprofielen in klauwprofiel is opvallend beter dan de ingeklemde (zie onderstaande tabel). Het aandeel lekkende voegen is daardoor dan ook kleiner.
Kwaliteit afdichtprofiel slecht matig goed onbekend Totaal
klauwprofiel 9 13% 23 33% 38 54% 0 0% 70 100%
ingeklemd profiel 127 63% 57 28% 11 5% 8 4% 203 100%
De leeftijdsverdeling van de voegen met ingeklemd profiel heeft zijn zwaartepunt tussen de 30 en 35 jaar. De categorie klauwprofiel valt in twee groepen in te delen; 23 stuks met een leeftijd minder dan 10 jaar en 47 met een leeftijd tussen de 31 en 39 jaar. De kwaliteit van het afdichtprofiel is bij alle nieuwere voegen goed, bij de oudere groep komen de matige en slechte voor. Bij 7 van de 9 slechte profielen is ernstige lekkage, bij 2 matige. De conclusie is dat een afdichtprofiel in klauw gaat langer mee gaat dan ingeklemd. De functionele levensduur (bescherming tegen lekkage) ligt tussen de 30 en 40 jaar.
20
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.2.5. Levensduur De levensduurverwachting van de voegen is bepaald door de restlevensduur in te schatten en deze op te tellen bij de leeftijd. De voegconstructie heeft in vrijwel alle beoordeelde gevallen ook bij ernstige schade aan vervangbare onderdelen een restlevensduur van 15 jaar. De zo bepaalde levensduur is ruim 46 jaar. Bij tijdige renovatie is de levensduur te verlengen tot ca. 60 jaar (zie ook bevindingen open voegen).
Levensduur voegconstructie Type voeg Staal
3.3
alle 46,2
in 46,2
over 46,3
Staalvezel- en kunstharsbetonbalken met ingelijmd profiel
3.3.1. Algemeen Vanaf 1980 zijn de staalvezel- en kunstharsbetonbalken met ingelijmde profielen veel toegepast. Als afdichtprofiel zijn VA en ACME profielen toegepast. Het jaar van inbouw is bij ruim ¼ van deze voegen onbekend. Vaak is de voeg ter vervanging van het oorspronkelijke type of een bezweken identieke voeg aangebracht. Deze historie is niet geregistreerd evenals in het verleden uitgevoerde reparaties. Dit maakt beoordeling van de prestatie op een aantal punten lastig. Toch is een redelijk beeld van de prestatie van deze typen voegen te geven. Daarbij is gekeken naar voorkomende schadebeelden aan de balken, de kwaliteit van het afdichtprofiel en de lekkage. Specifiek is gekeken naar de relatie tussen aansluiting van de verharding en schade aan balken en naar het verschil in prestatie tussen een VA en ACME afdichtprofiel. 3.3.2. Schade voegconstructie De onderscheiden schadebeelden aan de voegconstructie zijn:
Staalvezel- en kunstharsbeton voegen 6*
Defecten aan de balkconstructie
7* 8*
Te hoog afwerken van de balkconstructie Het ontbreken van de slijtlaag
* Schade nummers corresponderen met nummering in Bijlage A Van deze schades is ‘te hoog afwerken van de balkconstructie’ niet waargenomen. ‘Het ontbreken van de slijtlaag’ komt op een enkele uitzondering na in combinatie met ‘defecten aan de balkconstructie voor’. Dit laatste is ook het bepalende schadebeeld voor de levensduur van de balken. De schade bestaat uit scheuren in de balken en afgebrokkelde balken. De staalvezel- en kunstharsbeton balken vertonen veel schade; ruwweg de helft van de voegen heeft matige tot ernstige schade. De kunstharsbalken scoren daarbij slechter dan de staalvezelbetonbalken. Vooral de kunstharsbeton balken in de rijksweg vertonen veel schade; 34% ernstige schade.
Alle voegen Type voeg Kunsthars ingelijmd Staalvezel ingelijmd
Ernst schade geen 9% 9%
licht 40% 44%
21
matig 24% 30%
ernstig 26% 16%
onbekend 1% 0%
aantal 234 116
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Nadere analyse van schades ter plaatse van de aansluiting van de verharding op voegovergangbalken laat zien dat bij onvoldoende aansluiting van de verharding de kunstharsbalken beduidend meer schade hebben; de helft van de balken bij onvoldoende aansluiting is ernstig beschadigd, terwijl bij voldoende aansluiting nog geen 20% ernstige schade vertoont. De verklaringen die hiervoor worden gegeven door experts zijn de uitvoeringsgevoeligheid in combinatie met de vaak gewenste zeer korte inbouwtijd. De kunstharsmortel is erg lastig in goed profiel aan te brengen, de aansluiting is bij aanleg al vaak niet goed. Door krimp van de kunsthars wordt dit tijdens gebruik nog eens versterkt. Krimp van de balken verstoort de aansluiting. Bij slechte aansluiting tussen balk en verharding neemt de schade toe.
Kunstharsbalken met ingelijmd profiel Schade voeg Ernstig Matig Licht Geen Onbekend Totaal 223
Aansluiting asfalt Voldoet niet Voldoet wel 23 51% 32 18% 9 20% 46 26% 10 22% 83 47% 1 2% 17 10% 2 4% 0 0% 45 100% 178 100% 20% 80%
(223 i.p.v. totaal 234, omdat van 11 stuks geen gegevens over aansluiting asfalt zijn) De analyse van het verband tussen voldoen van aansluiting verharding en schade aan staalvezelbetonbalken is ook gemaakt. Opvallend is het gering aantal gevallen waarbij de aansluiting niet voldoet. Met 4% ligt dit ver onder het totaal gemiddelde van 16% niet voldoen aansluiting. Het aantal balken met onvoldoende aansluiting is te klein om een verband te leggen tussen mate van voldoen aansluiting en schade. Volgens de experts zijn de staalvezel balken beter in profiel te brengen. Vaak wordt dit type ingebouwd als er meer uitvoeringstijd is en de balken krimpen niet na aanleg.
Staalvezelbetonbalken met ingelijmd profiel Schade voeg Ernstig Matig Licht Geen Onbekend Totaal 116
Aansluiting asfalt Voldoet niet Voldoet wel 2 40% 17 15% 2 40% 33 30% 1 20% 50 45% 0 0% 11 10% 0 0% 0 0% 5 100% 111 100% 4% 96%
3.3.3. Kwaliteit afdichtprofielen en lekkage Beoordeeld is de kwaliteit van het afdichtprofiel (goed/matig/slecht) en waar mogelijk de lekkage door de voeg (geen/licht/matig/ernstig). De kwaliteit van de afdichtprofielen is bij ruim 50% van de kunstharsbalken en 40% van de staalvezelbetonbalken slecht als alle voegen beschouwd worden. Het slechtst zijn de profielen in de rijksweg van de kunstharsbalken; 60% slecht. De lekkage van de voegen is bij 23% van de kunstharsbalken en 10% van de staalvezelbetonbalken ernstig als alle
22
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
voegen beschouwd worden. Qua lekkage presteren kunstharsbalken in de rijksweg het slechtst met 28% ernstige lekkage. Vergeleken is lekkage bij ACME profielen en VA profielen apart voor de kunsthars- en staalvezelbetonbalken (zie onderstaande tabellen). Ernstige lekkage komt bij ACME profielen beduidend minder voor dan bij VA profielen. Ernstige lekkage komt alleen voor bij slechte ACME profielen. Bij VA profielen is ernstige lekkage veel minder gekoppeld aan kwaliteit profiel, Lekkage komt ook voor bij goede en matige kwaliteit van de profielen. Opvallend is dat bij staalvezelbetonbalken met VA profiel er nauwelijks verband is tussen ernst lekkage en kwaliteit profiel. Hoewel enige voorzichtigheid geboden is met harde conclusies over de staalvezelbetonbalken met ACME profiel, vanwege het relatief geringe aantal (29), presteert dit type het beste als naar het totaalbeeld van schade aan voegconstructie en waterafdichting wordt gekeken.
Staalvezelbeton met ingelijmd VA profiel Lekkage Kwaliteit profiel Goed Matig Slecht Totaal Percentage
geen
licht
matig
ernstig
onbekend
totaal
percentage
0 6 7 13 15%
1 9 16 26 30%
1 11 17 29 33%
2 7 2 11 13%
0 5 3 8 9%
4 38 45 87 100%
5% 44% 51% 100%
Kunstharsbeton met ingelijmd VA profiel Lekkage geen Kwaliteit profiel Goed 8 Matig 36 Slecht 13 Totaal 57 percentage 31%
licht
matig
ernstig
1 13 34 48 26%
0 7 12 19 10%
1 2 40 43 23%
onbekend 2 6 8 16 9%
totaal
percentage
12 64 107 183 100%
7% 35% 58% 100%
Staalvezelbeton met ingelijmd ACME profiel Lekkage Kwaliteit profiel Goed Matig Slecht Totaal Percentage
geen
licht
matig
ernstig
onbekend
totaal
percentage
18 6 0 24 83%
0 0 0 0 0%
0 0 0 0 0%
0 0 0 0 0%
0 4 1 5 17%
18 10 1 29 100%
62% 35% 3% 100%
Kunstharsbeton met ingelijmd ACME profiel Lekkage Kwaliteit profiel Goed Matig Slecht Totaal Percentage
geen
licht
matig
ernstig
onbekend
totaal
percentage
15 4 8 27 53%
0 2 7 9 18%
2 1 4 7 14%
0 0 6 6 12%
0 1 1 2 4%
17 8 26 51 100%
33% 16% 51% 100%
23
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.3.4. Levensduur Getracht is via het inschatten van de restlevensduur meer inzicht te krijgen in de levensduur van de voegen. De restlevensduur vanaf het moment van inventarisatie vermeerderd met de leeftijd geeft de geschatte levensduur. De restlevensduur is gedefinieerd als de nog resterende levensduur van de voegconstructie, los van het afdichtprofiel, zonder dat renovatie van de voegconstructie uitgevoerd wordt. Voor de kunsthars en staalvezel balken is de inschatting redelijk consistent. Omdat van een groot deel van de voegen (vooral in de rijksweg) het jaar van inbouw niet bekend is, is vaak geen levensduur te bepalen. Jaar van inbouw is onbekend bij 25% van de kunstharsbalken en 28 % van de staalvezelbetonbalken met ingelijmd profiel. De geschatte levensduur is verzameld per hoofdtype in onderstaande tabel:
levensduur voegconstructie Type voeg kunshars ingelijmd staalvezel ingelijmd
alle 20,5 22,0
in 19,9 21,2
over 21,1 24,1
Waar wel een levensduur te bepalen was geven de kunstharsbalken in de categorie ‘in de rijksweg’ relatief veel spreiding te zien; een aantal heeft na 20 jaar matige schade terwijl een verglijkbaar aantal al tussen de 10 en 15 jaar matige of ernstige schade vertoont. Daar komt nog bij dat het bezwijkgedrag van de balken sterk progressief is. Om toch wat meer te kunnen zeggen over de levensduur van staalvezel- en kunstharsbalken in de rijksweg is een nadere analyse gemaakt van de restlevensduren afgezet tegen de ernst van de schade. Deze is wel van alle balken bepaald. De gemiddelde restlevensduren staan in de volgende tabellen:
kunsthars ingelijmd Schade
Restlevensduur alle
in
over
Geen
9,3
9,4
9,2
Licht
6,0
5,7
6,3
Matig
4,9
4,9
5,0
Ernstig
1,8
1,8
1,8
staalvezel ingelijmd Schade
Restlevensduur alle
in
over
Geen
9,1
10,0
7,5
Licht
8,0
8,3
7,3
Matig
5,3
5,4
5,0
Ernstig
3,6
3,4
5,0
Het eerste wat opvalt is dat de inspecteurs de restlevensduur van onbeschadigde balken aan de voorzichtige kant inschatten. Wat verder opvalt is dat de restlevensduur van de staalvezel balken bij grotere schade gunstiger wordt ingeschat dan de kunstharsbalken. Kennelijk is het bezwijkgedrag van kunstharsbalken sterk progressief; bij ernstige schade binnen 2 jaar einde levensduur. Bij staalvezelbetonbalken met ernstige schade is einde levensduur gemiddeld na 3 tot 5 jaar.
24
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.4
Bitumineuze voegen
3.4.1. Algemeen Vanaf halverwege de jaren ‘80 zijn bitumineuze voegen veel toegepast. In de inventarisatie was het aandeel van dit type voeg 22% van het totaal aantal. Hoewel de inventarisatie primair gericht is op voegen met een afdichtprofiel en niet op de specifieke aspecten van bitumineuze voegen, zijn deze wel in de inventarisatie meegenomen om een globaal beeld te krijgen. De analyse van de resultaten is minder grondig gedaan dan die van de andere typen. Zo is het jaar van inbouw in 42% van de bitumineuze voegen niet bekend. Vaak is de voeg ter vervanging van het oorspronkelijke type of een bezweken bitumineuze voeg aangebracht. Deze historie is niet geregistreerd evenals in het verleden uitgevoerde reparaties. Dit maakt beoordeling van de prestatie voor dit type op veel punten lastig. Toch is een redelijk overall beeld verkregen van de voorkomende schadebeelden aan de voegen, het aantal beschadigde voegen en de lekkage. Specifiek is gekeken naar de relatie tussen schade aan de voeg en het al dan niet voldoen van de aansluitende verharding. 3.4.2. Schade voegconstructie De onderscheiden schadebeelden aan de voegconstructie zijn:
Bitumineuze voegen 9* 10* 11*
verzakking van de bitumineuze voeg zichtbaar worden van de plaat aan het oppervlak lekkage
12* 13*
scheurvorming verplaatsen van het bitumineuze materiaal (spoorvorming/uitrijden)
14*
loslaten van de flanken (hechtvlak met aansluitende verharding)
16*
uitvloeien voegmateriaal bij schampkanten
* Schade nummers corresponderen met nummering in Bijlage A Van de geregistreerde schades is ‘zichtbaar worden van de plaat aan het oppervlak’ nooit waargenomen. ‘Lekkage’ is apart beoordeeld en is daarom niet als schade aan de constructie meegenomen. De meeste schades betreffen combinaties van schadebeelden. Alleen het schadebeeld ‘spoorvorming’ komt regelmatig als enig schadebeeld voor. Bij de combinaties komen ‘verzakking van de voeg’ en ‘uitvloeien materiaal aan de schampkanten’ minder vaak voor in de gecombineerde schadebeelden en ‘scheurvorming’ en ‘loslaten van de flanken’ relatief vaker. Bij ernstige schade is ‘spoorvorming’ in de meeste gevallen aanwezig, vaak in combinatie met andere schadebeelden. Een overzicht van de ernst van de schades is gegeven in onderstaande tabel. Het merendeel (178) van deze voegen bevindt zich in de rijksweg. Bij de inventarisatie bleek dat veel voegen recentelijk gerepareerd zijn. Kwantitatieve gegevens over reparaties zijn niet bekend.
in/over de rijksweg In/ over Schade categorie voeg bitumineus
geen 20%
licht 39%
matig 23%
ernstig 17%
aantal 206
Specifiek is gekeken naar de relatie tussen schade aan de voeg al dan niet voldoen van aansluitende verharding. Een overzicht van de schade aan de bitumineuze voegen met daarbij een uitsplitsing naar
25
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
spoorvorming als schadebeeld of een van de schadebeelden is opgenomen in onderstaande tabel. Dit is verder uitgesplitst naar wel en niet voldoen van de aansluitende verharding.
Schade voegconstructie – spoorvorming – aansluiting verharding schade
aansluiting verharding voldoet wel niet 7 2 16 11 23 0 24 0 15 0 65 1 42 0 0 0 192 14
spoorvorming
ernstig
36
matig
47
licht
81
geen
42
totaal
206
nee ja nee ja nee ja nee ja
9 27 23 24 15 66 42 0 206
Wat opvalt is dat vergeleken met het totaal aantal voegen het percentage bitumineuze voegen met niet voldoen van de aansluitende verharding (7%) beduidend minder is dan gemiddeld (16%). De niet voldoende aansluiting gaat vrijwel altijd samen met ernstige schade aan de voeg en merendeels gecombineerd met spoorvorming in de voeg. Het lijkt er sterk op dat de spoorvorming in de voeg de niet voldoende aansluiting veroorzaakt. 3.4.3. Levensduur Voor de bitumineuze voegen is geen duidelijk einde van de levensduur aan te geven. Reparatie is vaak een soort deelvervanging, dus einde levensduur van het betreffende stuk voeg. Er ontstaat een grijs gebied tussen reparatie en vervanging. Analyse van de levensduur is in zekere mate indicatief, omdat van een groot aantal van de voegen het jaar van inbouw onbekend is. Van de meest interessante categorie, voegen met ernstige schade, is van slechts 5 van de 36 het jaar van inbouw bekend. De restlevensduur van deze categorie wordt ingeschat op 0 tot 1 jaar. Een totaaloverzicht is gegeven in onderstaande tabel. Bij levensduur 36 en 39 jaar is het jaar van inbouw, respectievelijk 1965 en 1968, fout geregistreerd. Deze zijn niet in de analyse meegenomen.
in/over de rijksweg in/ over categorie voeg bitumineus Schade leeftijd Ernst schade 0 1 geen 17 3 licht 5 7 matig 4 ernstig 2 Eindtotaal 26 12 * jaar van inbouw fout geregistreerd
2
3 1 4
8
9
10
36*
2
1 1
2 2 2 6
2 2
1
4
2
2
2
39* 1
onbekend Eindtotaal 21 42 62 81 34 47 31 36 148 206
De levensduurverwachting is gebaseerd op de categorie voegen waarvan jaar van inbouw bekend is met de leeftijd en de inschatting van de restlevensduur. De resultaten zijn verzameld in onderstaande tabel. De levensduurverwachting van de bitumineuze voegen in de rijksweg blijkt erg kort te zijn; 3,5 jaar als alle waarnemingen met bekend jaar van inbouw worden meegenomen.
26
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Het weglaten van de voegen zonder schade in het bepalen van de levensduurverwachting heeft weinig invloed. De levensduurverwachting is gebaseerd op de beoordeling van voegen in de rijksweg bepaald door voegen die de afgelopen 5 jaar zijn ingebouwd.
bitumineus alle voegen in rijksweg in rijksweg over rijksweg
totaal 206 178 178 28
aantal beoordeeld 52 42 24 10
levensduurverwachting opmerking 4,3 jaar 3,5 jaar Alle schades 3,6 jaar alleen licht/matig/ernstig 10,4 jaar
3.4.4. Lekkage Een overzicht van de lekkage van de bitumineuze voegen is gegeven in onderstaande tabel. Het percentage met ernstige lekkage is met 18% lager dan bij veel andere typen. Bedacht moet worden dat de bitumineuze voegen relatief nieuw zijn in vergelijking met de andere typen. Dat betekent dat bitumineuze voegen al direct na inbouw of enkele jaren daarna ernstige lekkage kunnen vertonen. De bescherming tegen lekkage van bitumineuze voegen is niet optimaal.
Lekkage bitumineuze voegen geen % aantal (bekend) in rijksweg 65 40% over rijksweg 13 50% totaal 78 41%
3.5
licht
Matig
% aantal (bekend) 61 37% 5 19% 66 35%
aantal 20 7 27
% (bekend) 12% 27% 14%
ernstig aantal 17 1 18
% (bekend) 10% 4% 10%
onbekend Eindtotaal
15 2 17
178 28 206
Mattenvoegen
3.5.1. Algemeen De mattenvoegen in de inventarisatie zijn voor het merendeel minder dan 10 jaar oud. In totaal zijn 41 matenvoegen geïnspecteerd, merendeels type Algaflex (zie onderstaande tabel).
Type mattenvoeg STOG Algaflex Multiflex Transflex Sollinger Hütte Totaal
aantal 3 36 2 0 0 41
De 3 STOG’s zijn oudere exemplaren, 12 tot 17 jaar oud, en zijn dringend aan onderhoud toe. De Multiflex en Algaflex zijn goed vergelijkbaar 3.5.2. Schade voegconstructie De onderscheiden schadebeelden aan de voegconstructie zijn:
27
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Mattenvoegen 17*
loszittende en/of ontbrekende bevestigingsmiddelen
18* 19*
defecten aan rubberband doorzakken mat (onderliggende constructie)
20*
defecten aan overgangsbalken
* Schade nummers corresponderen met nummering in Bijlage A
Alle schadebeelden blijken bij de geïnventariseerde mattenvoegen voor te komen. Bij ernstige schade is in de regel sprake van gecombineerde schadebeelden, zonder dat er een als maatgevend uitspringt. Opvallend is het schadebeeld waarbij de ingevulcaniseerde stalenplaat bloot komt te liggen. Dit betekent tevens het einde van de levensduur van de betreffende mattenvoegen. 3.5.3. Schade voegconstructie, lekkage en restlevensduur Een overzicht van de schade aan de matten en de lekkage is gegeven in onderstaande tabel.
Mattenvoegen Alle voegen Schade voegconstructie lekkage
geen 13 32% 4 10%
licht 10 24% 6 15%
matig 3 7% 0 0%
ernstig 15 37% 12 29%
onbekend -
totaal 41
19 46%
41
Bij de interpretatie van de resultaten moet bedacht worden dat de beoordeelde voegen uit voornamelijk drie bouwjaren (1995, 1997 en 2001) komen. Van 6 voegen is jaar van inbouw onbekend. Een analyse per leeftijdsgroep laat zien dat de voegen uit 1995 allemaal ernstige schade hebben en nagenoeg einde levensduur zijn. De voegen uit 1997 hebben lichte tot matige schade en hebben nog ca. 5 jaar restlevensduur. De voegen uit 2001 hebben geen tot lichte schade, met uitzondering van twee exemplaren met ernstige schade aan bevestiging en/of doorzakken. De restlevensduur wordt ingeschat op 7 jaar. De levensduur van de mattenvoegen komt op basis van deze resultaten op 10 jaar. Niet voldoen van de aansluitende verharding is bij 1 van de 41 voegen geconstateerd. De drie STOG voegen liggen in de rijksweg en scoren qua schade beduidend beter dan de Algaflex en Multiflex; 2 uit 1992 hebben ernstige schade, maar kunnen geschat nog 15 jaar mee, 1 exemplaar uit 1987 heeft lichte schade aan de constructie en matige kwaliteit profiel. Ook dit exemplaar kan nog 15 jaar mee. De Levensduur komt daarmee op ca 30 jaar. Of dit representatief is kan op basis van drie waarnemingen niet gezegd worden. Ernstige lekkage komt op een geval na uitsluitend voor bij ernstig beschadigde voegen. Omgekeerd is bij 11 van de 15 voegen met ernstige schade ernstige lekkage geconstateerd. Dit is beduidend vaker dan bij de voegen met een ingelijmd en ingeklemd profiel, of profiel in klauw.
3.6
Open voegen
Van de oudere exemplaren, voor 1965, zijn de open voegen veel voorkomend. Ook al zijn de voegen oud (range 40 tot 51 jaar, gemiddeld 42,6 jaar), over het algemeen verkeren ze in redelijke staat: 26% ernstige schade. Een deel hiervan is nog op te knappen, echter een deel is zover dat ze
28
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
afgeschreven moeten worden. Eerder onderhoud had dit kunnen voorkomen. De hoofdoorzaak is corrosie en daaraan gerelateerde schade. Bij tijdig onderhoud is een levensduur van rond de 60 jaar haalbaar. Zonder onderhoud rond de 50 jaar.
Open voegen leeftijd+restlevensduur schade ernstig licht geen totaal
3.7
aantal 10 24 4 38
percentage 26% 63% 11% 100%
levensduur 46,4 56,2 57,0 53,7
leeftijd 43,4 42,4 42 42,6
Overige
In deze categorie vallen de typen waarvan het aantal in de inventarisatie te klein is om een volledige beoordeling te geven. Een drietal typen zijn hier vermeldenswaard. 3.7.1. Stalen randprofielen verankerd in staalvezel en kunstharsbalken met afdichtprofiel in klauw Ten opzichte van de balken met een ingelijmd afdichtprofiel houden deze balken zich beduidend beter. De beoordeling van de schade, afgezet tegen de levensduurverwachting is verzameld in onderstaande tabellen.
In/over de rijksweg Categorie voeg Schade Ernst schade geen licht Eindtotaal
In/over de rijksweg Categorie voeg Schade Ernst schade licht matig ernstig Eindtotaal
In Staalvezel met klauw Leeftijd + restlevensduur 15 2
onbekend Eindtotaal 1 3 4 4 5 7
2
In Kunsthars met klauw Leeftijd + restlevensduur 15 2
19
25 4
27 1
4
1
2 2
2
onbekend 8 1 1 10
Eindtotaal 15 3 1 19
Er zijn geen waarnemingen met ernstige schade en bekend jaar van inbouw. De levensduur is daarom aan de veilige kant geschat; de inspecteurs schatten de levensduur van licht beschadigde voegen over het algemeen conservatief, aan de lage kant in. 3.7.2. Strelax voegen Deze voegen vertonen extreem veel schade. Er zijn slechts vier balken beoordeeld, deze zijn allen ernstig beschadigd. Het jaar van inbouw van deze voegen is niet bekend. Conclusies over de levensduur zijn daarom niet te trekken.
29
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.7.3. Vingervoegen In Nederland is dit type voor het dilatatiebereik van enkelvoudige voegen (tot 80 mm) nauwelijks toegepast. In het verleden zijn deze voegen als open voeg toegepast. In de inventarisatie is 1 kunstwerk beoordeeld met vingervoegen uit 1939. Deze voegen zijn nog in uitstekende staat.
3.8
Resultaten inventarisatie per voegtype
3.8.1. Figuren hoofdstuk 3
schade voegconstructie (alle) 100% 80% ernstig
60%
matig licht
40%
geen
20% 0% staal met klauw
kunsthars ingelijmd
staalvezel ingelijmd
bitumineus
open voeg mattenvoeg
schade voegconstructie (in RW) 100% 80% ernstig 60%
matig licht
40%
geen 20% 0% staal met klauw
kunsthars ingelijmd
staalvezel ingelijmd
30
bitumineus
open voeg mattenvoeg
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
schade voegconstructie (over RW) 100% 80% ernstig 60%
matig licht
40%
geen 20% 0% staal met klauw
kunsthars ingelijmd
staalvezel ingelijmd
bitumineus
open voeg mattenvoeg
kwaliteit afdichtprofiel (alle) 100% 80% slecht
60%
matig 40%
goed
20% 0% staal met klauw
kunsthars ingelijmd
staalvezel ingelijmd
31
mattenvoeg
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
lekkage (alle) 100% 80% ernstig 60%
matig licht
40%
geen 20% 0% staal met klauw
kunsthars ingelijmd
staalvezel ingelijmd
32
bitumineus
mattenvoeg
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
4. Geluidsproductie In de Wet geluidshinder wordt de geluidsbelasting uitgedrukt in het zogenaamde equivalente geluidsniveau (LAeq.etm.), een gemiddeld geluidsniveau. Deze geluidsbelasting mag maximaal 55 dB(A) bedragen. Voegen produceren contact- of pulsgeluiden. Hoewel dergelijke geluiden niet worden meegenomen in de Wet geluidshinder, moet een voegovergangconstructie zo geluidsarm worden uitgevoerd als noodzakelijk geacht vanuit constructief, financieel, verkeerstechnisch en milieuoogpunt. De geluidsproductie is ingeschat met expertmeningen uit de projectgroep. De geluidsproductie wordt bepaald door het directe geluid van auto’s die over de voegen rijden en het meer indirect door de klankkastwerking van het kunstwerk. Het directe geluid wordt bepaald door de vormgeving van de overgang. Een voeg met stalen randprofielen met ingeklemd rubberprofiel maakt meer geluid dan een bitumineuze voegovergang. Het geluid aan de onderzijde hangt deels samen met het geluid aan de bovenzijde. In hoeverre dit naar beneden toe wordt doorgegeven wordt bepaald door de vormgeving van het kunstwerk bij de voeg; bijvoorbeeld een open constructie rond de opleggingen vormt een goede klankkast en geeft veel geluid door. Bij situaties met geluidsschermen zal het geluid aan de bovenkant gedempt worden. Op het geluid aan de onderkant heeft dit geen invloed. Dit zal daardoor veel meer bepalend worden. De inschatting van de geluidsproductie van de verschillende typen voegen is weergegeven in onderstaande tabel. De beoordeling is relatief van -- luidruchtig tot ++ geluidsarm. Geluidsarm betekent nagenoeg geen toename van geluid ten opzichte van verkeersgeluid op verharding. Luidruchtig betekent zeer duidelijk hoorbaar, boven verkeersgeluid op verharding. De geluidsproductie van meervoudige voegen is overigens veel groter dan van de categorie ‘luidruchtig’.
Geluidsproductie Loodrecht as weg Type voeg Nosing joints: Kunsthars-/staalvezelbetonbalk met ingelijmd ACME profiel. Kunsthars-/staalvezelbetonbalk met ingelijmd VA profiel. Stalen randprofielen met afdichting ingeklemd/klauw. Mattenvoegen Met ingevulcaniseerde staalplaten. Ingeklemd rubber (Solinger Hütte). Bitumineuze voegen.
1
boven
onder
boven
onder
-
-
+
0
-
--
+
0
-
--
+
-
+
-+
++
Uitkragende vingervoegen.
Schuin (> 20o ) ( 1)
( 2)
+/0
++ -
De kruisingshoek van de voeg is van grote invloed bij voegen met een voegprofiel (nosing joints). Voegen die schuin de weg liggen
(> 20 graden) produceren beduidend minder geluid. 2
Bij schade aan bitumineuze voegen, rafeling en gaten, neemt geluid aan bovenzijde toe.
33
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
34
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
5. Benchmark NL-D-B Het doel van de benchmark is het verzamelen van informatie in Duitsland en België die mogelijk ingezet kan worden voor verbetering van de Nederlandse situatie. De keuze voor deze landen ligt ten grondslag aan het feit dat de verkeersintensiteiten en verkeersbelastingen vergelijkbaar zijn met de situatie in Nederland. In dit hoofdstuk worden achtereenvolgens behandeld de vraagstelling, de bevindingen apart voor Duitsland, België-Wallonië en België- Vlaanderen en samengevat in een tabel, de belangrijkste conclusies en aanbevelingen. Een gedetailleerd verslag is te vinden in de bijlagen.
5.1
Vraagstelling
Om een inzicht te verkrijgen in welke mate de bij Rijkswaterstaat geconstateerde problemen zich ook voordoen bij wegbeheerders in België en Duitsland is een benchmark uitgevoerd. Daarbij zijn de volgende vragen gesteld: Welke typen worden toegepast? Worden typen uitgesloten? Wat is uw ervaring met: Epoxy nosings with bonded seals (Epoxy randen met gelijmde afdichtingen) Steel nosings anchored in epoxy (Stalen randprofielen verankerd in epoxy) Steel nosings anchored in concrete (Stalen randprofielen verankerd in beton) Steel nosings in polymeric concrete (Staalprofielen in polymeerbeton) Bituminous joints (Bitumineuze voegen) Welke eisen stelt uw organisatie aan voegovergangen: Ontwerp Algemeen, verkeersbelastingen etc. Specifiek Test methoden (Ongunstige omstandigheden) Randvoorwaarden Voegloos bouwen Fabricage Montage Kwaliteit Onderhoud (Verkeershinder) Vervanging Levensduur Schaden Type gerelateerd Materiaal gerelateerd Verkeersintensiteiten Milieu aspecten Dooizouten Gebruikte materialen Scheurvorming Brosheid
35
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Een globaal verslag van de benchmarkbezoeken is gegeven in de volgende paragrafen. De bevindingen zijn gedetailleerd gerapporteerd aan de hand van een opgestelde vragenlijst. Deze is in het Engels opgesteld om communicatie met de te benchmarken organisaties mogelijk te maken. Dit verslag is als bijlage E bijgevoegd. De bevindingen zijn samengevat in een vergelijkingstabel opgenomen.
5.2
Verslag benchmark Duitsland
Krefeld, 23 juni 2003 Deelnemers uit Duitsland: − Joachim Minten; Landesbetrieb Strassenbau Nordrhein-Westfalen − Hubert Pullen; Landesbetrieb Strassenbau Nordrhein-Westfalen − Dr Arnold Hemmert-Haltswick; Bundesanstalt für Strassenwesen Deelnemers uit Nederland: − Han Leendertz; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Dick Schaafsma; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Nico Booij; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat
De voegovergangen worden door de Duitsers beschouwd als kritieke onderdelen. Men is erg beducht voor risico’s in onderhoud en terughoudend met het toepassen van nieuwe oplossingen. Dit heeft tot gevolg dat het toegepaste aantal typen voegovergangen veel beperkter is dan in Nederland. Dit wordt mede veroorzaakt door de regelgeving voor bouwmaterialen in Duitsland. Voor de meervoudige voegovergangen is een “Zulassung” vereist. Voor de enkelvoudige voegovergangen wordt gewerkt met een “Richtzeignung”; een soort principe oplossing. De ervaringen met enkelvoudige voegen zijn vergelijkbaar met Nederland. Door de toegenomen verkeersintensiteiten op de snelwegen, en dan met name het vrachtverkeer, is de levensduur van de voegen afgenomen. De grootste problemen in onderhoud geven de meervoudige voegovergangen, omdat deze door de bewegende delen gevoelig zijn voor slijtage en vermoeiing. Ook bleken een aantal in het verleden toegepaste typen enkelvoudige voegen te licht uitgevoerd en/of ongeschikt voor het huidige intensieve verkeer. Om deze reden worden bitumineuze voegen niet meer toegepast in de autosnelweg en worden stalen voegen met ingeklemd profiel in een zware uitvoering toegepast. De eis is in het algemeen een levensduur van minimaal 20 jaar en onderhoudsvrij gedurende de levensduur. De aandacht van de Duitse organisatie voor de voegovergangen verschilt van de Nederlandse. Waar wij veel aan de markt overlaten en op afstand toetsen en begeleiden, zitten de Duitsers er zelf “meer bovenop”; zij bepalen als opdrachtgever welke voeg er gekozen wordt, schakelen bij de uitvoering altijd eigen personeel in met deskundigheid van voegen en doen de technische inspecties met eigen inspecteurs. De voegen worden in bestekken vrij gedetailleerd voorgeschreven met een “Richtzeignung”. Dit is een principeoplossing, waarbij details zoals type afdichtprofiel open gelaten zijn. Dit lijkt veel op de standaarddetails zoals ze bij de Bouwdienst gebruikt worden. De aannemer moet bij inschrijving leveranciergegevens, specificaties en berekeningen verstrekken, waarvan hij niet meer mag afwijken.
36
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
De Duitse collega’s hebben de “Richtzeignung” en een “Ausführungstzeichnung” met specificaties verstrekt. Zie hiervoor bijlage D resp. figuren 1 en 2. Een opvallend verschil in detaillering ten opzichte van de praktijk bij Rijkswaterstaat is dat de verankering volledig in het beton met het kunstwerk geïntegreerd is. Het asfalt sluit aan op het staalprofiel van de voeg waarbij de naad is afgesloten met elastisch materiaal. Een aantal viaducten is bezocht om een indruk te krijgen van de situatie in het veld. Er zijn naast de degelijke voegen volgens huidig inzicht, toch een groot aantal bitumineuze voegen aanwezig. Wellicht nuttig om nog nadere informatie te vragen over schades, inspectiecriteria en reparatie- en vervangingsopties. Tijdens het gesprek is hier nauwelijks over gesproken, omdat bitumineuze voegen niet meer nieuw toegepast worden. Hoewel er volgens de Duitse normering geen onderscheid wordt gemaakt in geluidsproductie tussen enkelvoudige stalen en bitumineuze voegen, is er zo “op het oor” wel verschil. Zeker als de voegen loodrecht op de wegas lopen.
5.3
Verslag benchmark België
5.3.1. Verslag benchmark België; Wallonië Namen, 27 juni 2003 Deelnemers uit België Wallonië: − Victor Caby; Direction Générale des Services techniques, Ministère de L’équipement et des Transportes (MET) − Pascal Massart; Direction Générale des Services techniques, Ministère de L’équipement et des Transportes (MET) Deelnemers uit Nederland: − Han Leendertz; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Nico Booij; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat De heren Caby en Massart werken voor de “Direction de Ponts et Charpentes”. Dit is een onderdeel van het ministerie van openbare werken en transport in Wallonië. De dienst adviseert de beheerders (la Direction Territoriale) over ontwerp en onderhoud van o.a. bruggen. Aan de hand van onze vragenlijst is door de heer Caby een schriftelijke rapportage opgesteld. Deze is met opmerkingen (cursief) als gedetailleerde rapportage opgenomen. In Waals België is een vrij grote variëteit aan typen voegovergangen toegepast. Een type dat veel voorkomt in oudere kunstwerken zijn de “finger joints”. Kenmerkend zijn de tanden die gecontramald in elkaar grijpen. Hieronder is een waterafdichting aangebracht. Dit type wordt nu niet meer toegepast. Het slecht functioneren van de waterafdichting, o.a. door niet regelmatig schoonmaken, is het grootste probleem. Ook is dit type riskant voor motorrijders. De bitumineuze voegen zijn een periode zo’n tien jaar geleden veel toegepast. Dit type is niet duurzaam onder zwaar verkeer. De belangrijkste reden om deze niet meer toe te passen zijn de lifecycle kosten. De voegovergang moet bij elke vervanging van het asfalt ook vervangen worden. De kosten van de voeg zijn niet veel lager dan een staalconstructie. Deze laatste gaat veel langer mee en is daarom op langere termijn goedkoper. In de overwegingen om tot een inspectieregime te komen speelt de capaciteit van de organisatie een belangrijke rol. Uitgangspunt is dat men de (technische) inspecties met eigen mensen doet, naar rato van de risicogevoeligheid van de kunstwerken. Er wordt een basisfrequentie aangehouden van eens in de drie jaar. Weinig kritieke objecten zoals bijvoorbeeld onderdoorgangen worden minder frequent, eens in de 9 jaar geïnspecteerd. Jaarlijks vindt inspectie door “la Direction Territoriale” (vergelijkbaar
37
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
met regionale directie/dienstkring) plaats. Zij rapporteren aan de “Direction des Ponts et Charpentes”. Op basis van deze inspecties wordt zonodig de inspectieplanning bijgesteld. Er is geen centraal beleid voor de keuze van voegovergangen; “la Direction Territoriale” is zelf verantwoordelijk voor haar keuze. Geluidsbeperking is geen doorslaggevend criterium voor de keuze van een type voegovergang. De “Direction des Ponts et Charpentes” heeft een aantal standaardoplossingen, die ze, als zij ingeschakeld wordt, adviseert. Bij intensief zwaar verkeer wordt geadviseerd een zware uitvoering te kiezen van het type “steel nosing anchored in concrete”.
5.3.2. Verslag benchmark België; Vlaanderen Hasselt 24 september 2003
Deelnemers uit België; Vlaanderen: − Lucien Tolpe; Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Afdeling Metaalstructuren Deelnemers uit België; Wallonië: − Victor Caby; Direction Générale des Services techniques, Ministère de L’équipement et de Transportes (MET) − Pascal Massart; Direction Générale des Services techniques, Ministère de L’équipement et de Transportes (MET) Deelnemers uit Nederland: − Han Leendertz; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Nico Booij; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Dick Schaafsma; Bouwdienst Rijkswaterstaat − Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat De heer Tolpe is hoofd van de afdeling metaalstructuren. Dit is een onderdeel van de dienst Leefmilieu en Infrastructuur (LIN) van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap. De heren Caby en Massart uit Wallonië zijn ook bij het gesprek aanwezig en zorgen voor een nationaal Belgisch tintje. In Vlaams België is de afgelopen decennia hoofdzakelijk één type enkelvoudige voeg toegepast, een Maurer ontwerp stalen profiel, verankerd in de beton. Dit is een gevolg van de praktische monopoliepositie van de leverancier van deze voegen. In oudere kunstwerken komen ook andere typen voor. In het gesprek is daar verder geen aandacht aan besteed. Bitumineuze voegen zijn in Vlaanderen nooit op grote schaal toegepast. Tegenwoordig is het toepassen van bitumineuze voegen evenals epoxy balken in nieuwe bruggen niet toegestaan vanwege de beperkte levensduur en grote onderhoudsbehoefte. Alleen bij noodreparaties wordt een uitzondering gemaakt. Bij de keuze van de voegen speelt de afdeling Metaalstructuren een bepalende rol. Leveranciers weten dat en er zijn weinig aanbiedingen van alternatieve constructies. Er worden standaard specificaties en besteksteksten gebruikt, zowel voor nieuwbouw als renovatie (een kopie is aan ons geleverd). Geluidsproductie is geen expliciete eis bij de keuze van de voegen. Er wordt wel aan gedacht, maar er worden geen concessies gedaan aan de levensduur. Opvallend is de aandacht die bij het ontwerp van bruggen en viaducten wordt besteed aan het beperken van het aantal voegen en het zo lokaliseren dat voor de voeg gunstige belastingsomstandigheden ontstaan. De technische inspecties worden evenals in Wallonië uitgevoerd door eigen personeel. Het inspectieinterval is standaard 3 jaar. Voor eenvoudige standaard bruggen en betonnen kokers wordt een interval van 6 jaar aangehouden. Men heeft veel ervaring met de veelvuldige toegepaste duurzame enkelvoudige voeg van Maurer. Helaas is geen systematische registratie van levensduur en onderhoudsbehoefte naar boven gekomen. De ervaring is dat deze voegen 20 tot 40 jaar meegaan.
38
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
5.4
Tabel met vergelijkende resultaten
Duitsland Landesbetrieb Strassenbau NordrheinWestfalen; Niedrlassung Krefeld
België
Nederland
Wallonië: direction des services techniques, MET; Vlaanderen: ministerie van de Vlaamsche gemeenschap, afdeling metaalstructuren
Ontwerp nieuwbouw
Voor meervoudige voegovergangen is een
Wallonië: Geen centraal beleid t.a.v. de keuze
De Bouwdienst heeft tot nog toe geadviseerd
“zulassung” noodzakelijk, voor enkelvoudige
van voegovergangen. Bij zwaar verkeer wordt
gebruik te maken van een 4-tal
voegovergangen wordt een “regelzeignung”
door de direction des ponts et charpentes het
standaarddetails voor enkelvoudige
voorbereid, bestaande uit:
type “steel nosing joint anchored in concrete”
voegovergangen:
Standaarddetail UBE1 +
geadviseerd.
stalen randprofiel verankerd in beton
Specificaties ZTVK-ING. In de praktijk komt
Vlaanderen: hoewel er geen centraal beleid
voegovergang met kunstharsbalk en
dit neer op zeer degelijke voegconstructies.
bestaat ten aanzien van voegovergangen
rubberprofiel
Bitumineuze voegen zijn min of meer in de
heeft dit ertoe geleid dat er een
voegovergang met
ban gedaan.
monopoliepositie is ontstaan voor de
staalvezelbetonbalk en rubberprofiel
MAURER-voegovergangen. Eisen worden
bitumineuze voegovergang
gespecificeerd in een vrij uitgebreid bestek.
Daarnaast zijn de eisen gespecificeerd in de NBD. In toenemende mate wordt de keuze gebaseerd op voorstellen van de aannemer.
renovatie
Zie nieuwbouw. Aan renovatiewerken worden
In Vlaanderen wordt geëist dat
In veel gevallen worden de voegen
geen andere eisen gesteld dan aan
voegconstructies worden vervangen door het
gerenoveerd binnen een asfaltbestek en wordt
nieuwbouw. In de praktijk komt dit neer op
zelfde type voegconstructie. In de praktijk
de Bouwdienst niet of nauwelijks
zeer complexe/tijdrovende renovaties.
heeft dit geleid tot een monopoliepositie voor
geraadpleegd door de individuele directies. In
de firma MAURER.
de praktijk heeft dit geleid tot een ‘ratjetoe’ aan oplossingen.
39
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Duitsland
België
Nederland
Voegconstructies moeten volgens
Elementen van voegconstructies worden
RWS voert op dit moment geen beleid ten
“regelzeignung” gefabriceerd worden. In de
onder certificaat (volgens bestek) geleverd.
aanzien van inspecties bij fabricage.
praktijk betekent dit dat voegconstructies
Daarnaast inspecteert de afdeling
onder certificaat (externe toets) geleverd
Metaalstructuren de assemblage regelmatig.
Fabricage
worden en dat de opdrachtgever steekproeven uitvoert om de kwaliteit te borgen. Montage Volgens de woordvoerders van de
Opdrachtgever vraagt om kwaliteitssysteem
Bij projecten onder auspiciën van de
Niederlassung Krefeld wordt nauwgezet
van aannemer en voert toezicht.
Bouwdienst is deskundig toezicht uitgevoerd
toezicht uitgevoerd op de montage
door de bouwdirectie geen regel meer. De
(producttoets).
montage wordt in het bestek vaak gezien als een project specifieke eis. Deskundige controle buiten is daarmee echter niet verzekerd. Hoe de situatie is bij projecten bij de regionale directies is onbekend.
Inspectie en Onderhoud Inspecties door eigen personeel. 1 x per 6
Door eigen personeel, gemiddeld 1x per 3
Onregelmatige inspecties. Veel problemen
jaar in detail en 1 x per 3 jaar globaal door
jaar. Ervaring is dat stalen voegconstructies in
met onderhoud aan (verkeerde?)
specialisten, Jaarlijks door lokale
de orde 20 tot 40 jaar meegaan.
voegconstructies.
Voorgeschreven type voegconstructie is zeer
Zowel Vlaanderen als Wallonië geeft te
Veel problemen met voegconstructies.
degelijk en geeft daarom nauwelijks
kennen weinig problemen met
problemen. Problemen zijn ontstaan met
voegconstructies te kennen. Deels door de
bitumineuze voegconstructies. Deze zijn
uniformiteit van de voegen (Vlaanderen),
dientengevolge in de ban gedaan.
deels door minder te experimenteren met
onderhoudsdienst Ervaring is dat de voegconstructies lang meegaan. Stand van zaken
onbekende voegen.
40
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
5.5
Conclusies
De bevindingen uit de benchmark in Nordrhein-Westfalen zijn representatief voor Duitsland. Ook van België is het beeld compleet. Het beeld dat hieruit volgt is niet representatief voor andere Europese landen, zoals bijvoorbeeld Frankrijk en Engeland. Gezien het doel van de benchmark, het verzamelen van ervaringen in vergelijkbare verkeersomstandigheden als in Nederland, is voldoende materiaal verzameld om conclusies te kunnen trekken. De conclusies uit de bevindingen in België en Duitsland zijn: Waar mogelijk worden de toegepaste typen beperkt tot de voegovergangen met de langste levensduur (ongeveer 25 tot 40 jaar). Alleen in uitzonderingssituaties, bijvoorbeeld bij noodreparaties worden typen met een kortere levensduur toegepast. Er is een voorkeur voor klauwprofielen met een verwisselbare rubberafdichting verankerd in de hoofdconstructie (In Duitsland ÜBe1 genoemd). In Duitsland is de verankering in detail voorgeschreven. In België hanteert men een vergelijkbare detaillering als referentie. Alhoewel geluid relevant wordt geacht, ligt de nadruk op duurzaamheid. Er zijn gedetailleerde eisen t.a.v. belastingen, materialen, fabricage en montage. Er worden kwaliteitscontroles uitgevoerd bij de fabricage en de montage, deze variëren van steekproeven bij de fabricage tot “toezicht” bij de montage. Door de aandacht door alle fasen heen, worden fouten in een voorgaande fase doorgaans gecorrigeerd in een volgende, waardoor het effect op de levensduur geminimaliseerd wordt. Bij Rijkswaterstaat wordt minder direct gestuurd op de keuze van het voegtype, het ontwerp en de verankering aan de hoofdconstructie. Ook zijn minder duurzame types toegelaten. De kwaliteitscontrole tijdens de fabricage en bij de montage gebeurt op afstand, vaak via de kwaliteitsborging bij de aannemer. De resultaten vertonen inhoudelijk een grote spreiding. Daarom wordt de onzekerheid of het ontwerp voldoet aan de eisen vergroot door de geringe aandacht voor de fabricage en begeleiding van de inbouw, hetgeen in praktijk regelmatig leidt tot structureel onder gedimensioneerde voegovergangen. De in het verleden in Nederland toegepaste typen blijken beter bestand tegen de belastingen dan de recenter toegepaste typen, staalvezel en kunstharsbalken en bitumineuze voegen. Ook het afstemmen van de voegovergangen met het asfalteren is in Nederland een bron van problemen.
41
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
5.6
Aanbevelingen
In verband met het streven naar verlaging van de onderhoudskosten, de kosten voor verkeersmaatregelen en de maatschappelijke kosten verdient het aanbeveling om vooral in het traject van de keuze van voegtypen alleen de duurzame typen toe te laten. De aannemers moeten vervolgens op basis van ontwerpuitgangspunten tot goede ontwerpen komen. Daarnaast moet meer aandacht worden besteed aan de materiaalkwaliteiten, de fabricage en de inbouw. 5.6.1. Dit kan meer concreet betekenen:
a)
Voor de korte termijn: 1. Toepassen van een ÜBe1-type (volgens Richtzeignung in Duitsland) als standaarddetail voor enkelvoudige voegen in nieuw werk, eventueel aangevuld met geluidsbeperkende maatregelen. 2. Analyseren van de huidige standaarddetails, deze aanpassen en de verbeterde standaarddetails toepassen bij renovatie.
b)
Op de langere termijn: 1. Opstellen van functionele eisen en aantoonprocedures per productfamilie die aansluiten bij de Europese eisen. 2. Opstellen van een catalogus met oplossingen die voldoen aan de functionele eisen, aan de hand van geaccepteerde details.
c)
En verder: 1. De problematiek RWS breed communiceren, vooral met de werkvloer. 2. De eisen RWS breed laten toepassen.
42
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
6. Overzicht bijlagen Bijlage A: Schadebeelden Bijlage B: Overzicht voegtypen en aantallen in inventarisatie Bijlage C: Gegevensprofiel inventarisatie Bijlage D: Figuren Übe 1 Benchmark Duitsland Bijlage E: Rapportage bevindingen Benchmark in detail (Engelstalig)
43
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
44
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bijlage A
Schadebeelden
0
geen schade
stalen voegen met klem/klauwprofiel en/of roosterconstructies 2 corrosie roosterconstructie en defecten rooster 3 ontbreken van de betonvulling in de roostervakken 4 ontbreken van de slijtlaag en defecten deklaag staalvezel6 7 8
en kunstharsbeton voegen defecten aan de balkconstructie te hoog afwerken van de balkconstructie het ontbreken van de slijtlaag
bitumineuze voegen 9 verzakking van de bitumineuze voeg 10 zichtbaar worden van de plaat aan het oppervlak 11 Lekkage 12 scheurvorming 13 verplaatsen van het bitumineuze materiaal (spoorvorming/uitrijden) 14 loslaten van de flanken (hechtvlak met aansluitende verharding) 16 uitvloeien voegmateriaal bij schampkanten Mattenvoegen 17 loszittende en/of ontbrekende bevestigingsmiddelen 18 defecten aan rubberband 19 doorzakken mat(onderliggende constructie) 20 defecten aan overgangsbalken Verwachte levensduur conform referentiedocument voegovergangen versie 3.1: Type
Materiaal
Inspectieonderdeel
Gemiddelde levensduurverwachting (jaren)
Enkelvoudig
staal (-rubber)
1.
roosterconstructie van staal
30-40
2.
afdichtprofiel van rubber
10
1.
randbalk van staalvezelbeton
15
2.
afdichtprofiel van rubber
8
kunstharsbeton
1.
randbalk van kunstharsbeton
15
(epoxy)
2.
afdichtprofiel van rubber
8
Bitumen
1.
plaat, fixatiemiddelen en rugvulling
5
2.
bitumineuze balk
1.
verankering en bevestigingsmiddelen
2.
afdichtings-/overgangsprofiel van
staalvezelbeton
Rubber
15
rubber
45
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
46
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bijlage B
Overzicht voegtypen en aantallen in inventarisatie
Familienaam
Verzameltype
nr. Type
Nosing joints
staal met klem/klauw
10* EKV roosters 50 mm hoog
69
staal met klem/klauw
11 EGV roosters t.b.v. druppelprofiel
24
overig (kunsthars met
12 Tensa (klauw) GUK (kunstharsbetonbalk G50-
19
klauw)
aantal
G80)
overig (staalvezel met
13 Tensa (klauw) GUS (staalvezelbetonbalk)
7
klauw) open voeg
14 Open voeg (met of zonder rijroosters/hoekstaal)
38
staal met klem/klauw
15 EGV t.b.v. VA-30 profiel
12
staal met klem/klauw
16 ACME 45 AW (geen pakket - met bovenpet)
22
staal met klem/klauw
17 ACME 45 AW (pakket - met bovenpet)
30
staal met klem/klauw
18 ACME 35 AW (alleen rubberpakket)
4
staal met klem/klauw
19 Maurer D60 kastprofiel
45
staal met klem/klauw
20* Maurer klauwprofiel met bandprofiel D80
staal met klem/klauw
21 Tensa G-profiel met verankering (max. 80 mm)
2
niet in inventarisatie
22 Betoflexbalk / polymeerbeton - ongewapende
0
2
balken staal met klem/klauw
23 Mageba
niet in inventarisatie
24 Sollinger Hütte
4
kunshars ingelijmd
25* Kunstharsbalk met VA-profiel
kunshars ingelijmd
26 Kunstharsbalk met ACME-profiel
51
staalvezel ingelijmd
27 Staalvezelbetonbalk met VA-profiel
87
staalvezel ingelijmd
28 Staalvezelbetonbalk met ACME-profiel
29
staal met klem/klauw
29 RUB 40
2
overig (Strelax)
30 Strelax met Jeene rubberprofiel ingelijmd -
4
niet in inventarisatie
31 RWS (Rheinstahl Wafel Schenkel)
0
Bitumineus
32 Heijmans voeg
4
niet in inventarisatie
33 Oomsvoeg
0
Bitumineus
34* Bitumineuze voeg
Mattenvoeg
35 STOG
3
Mattenvoeg
36* Algaflex
36
Mattenvoeg
37 Multiflex
2
niet in inventarisatie
38 Transflex
0
niet in inventarisatie
39 Sollinger Hütte
0
0 183
ongewapende balken WABO ER Flexible plug expansion joints
Mat expansion joints
47
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
202
Familienaam
Verzameltype
nr. Type
Cantilever joints
overig (vingervoeg)
40* Vingervoeg
2
niet in inventarisatie
41 Sleepplaatvoeg
0
staal met klem/klauw
42 Ombouw van RUB naar klauwvoeg
2
staal met klem/klauw
43* Ombouw van EGV naar klauwvoeg
19
niet in inventarisatie
44 Ombouw van open voeg naar klauwvoeg
0
niet in inventarisatie
45 Ombouw van EKV naar klauwvoeg
0
niet in inventarisatie
46 Ombouw Maurer D120 naar GHH100
0
staal met klem/klauw
47 ACME-Wafel-Schenkel(AWS)
8
staal met klem/klauw
48 ACME-P met staalbezelbetonbalken
5
staal met klem/klauw
49 Ombouw rooster EGV naar ACME
overig (Langsvoeg
50 Langsvoeg rubberslab met geboute strippen(A73)
5
overig (PU-Technovoeg)
51 PU-voeg (AM Technobeton)
2
staal met klem/klauw
52 Ombouw Maurer D60W naar ACME-wafel
8
overig (GHH75-klauw)
53 GHH75-klauwprofiel met schotten in
8
Gemodificeerde voegen
aantal
13
rubberslab)
epoxybalken staal met klem/klauw
54 Dubbele EGV
2 Totaal
48
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
955
Bijlage C
Gegevensprofiel inventarisatie Toelichting
kolomnr
Identificatie voegconstructie (overzichtsfoto voeg, nummer in kolom foto's (24)) Topcode
aangeleverd uit DISK
1
Code kunstwerkdeel
aangeleverd uit DISK
2
Steunpuntnummer:
aangeleverd uit DISK
3
Zijbermnummers:
uit bedit tekening
4
Type volgens DISK
5
Type voeg:
Type, vpm, materiaal, fabrikaat, aangeleverd uit DISK familienaam uit catalogus (nummer invullen uit catalogus of nieuw type toevoegen)
Jaar van inbouw voeg:
indien bekend
7
6
Gegevens omgeving voeg In/over de rijksweg
verharding op kunstwerk bepalend
8
Asfalt op aardenbaan:
keuze uit standaard typen verhardingen
9
Asfalt op KW-deel:
keuze uit standaard typen verhardingen
10
Plaats vast punt:
paspoort-bedit, vrije tekst veld
Oplegsysteem:
paspoort-bedit
11
Breedte kunstwerk (m)
aangeleverd uit DISK, checken met tekeningen
12
Kruisingshoek (GON)
aangeleverd uit DISK
13
Gegevens voeg
(detailfoto's van schades, nummers in kolom foto's (24))
-
Laatst geregistreerde schade aangeleverd uit DISK, datum, inspecteur, VenF
14
Lengte voeg (m)
15
Schade voegconstructie:
berekende lengte nummer uit schadecatalogus (geen schade of onbekend; dan geen nummer invullen)
Ernst:
geen-licht-matig-ernstig-onbekend (geen = geen schade)
17
Kwaliteit afdichtprofiel:
18
Lekkage:
nvt-goed-matig-slecht-onbekend (n.v.t. bij voeg zonder afdichtprofiel) nvt-geen-licht-matig-ernstig-onbekend (n.v.t. bij voeg zonder afdichtprofiel)
19
Aansluiting asfalt:
voldoet WEL/NIET
20
16
Bijzonderheden Schampkant
vrije tekst veld
-
Geluid
vrije tekst veld
-
Etcetera
vrije tekst veld
-
Conclusies Dilatatie:
voldoet WEL/NIET
21
Vervolgschade:
geen-licht-matig-ernstig-onbekend
22
Restlevensduur:
van de voegconstructie, niet van afdichtprofiel!
23
Verklaring sterren:
*
Levensduur, mits reparatie uitgevoerd tussen 0 - 1 jaar
**
Levensduur, mits reparatie uitgevoerd tussen 1 - 5 jaar
*** Levensduur, mits reparatie uitgevoerd na 5 jaar
49
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
23a
50
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bijlage D
Figuren Benchmark Duitsland
Figuur 1, Richtzeignung Ube 1
51
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Figuur 2, Ausführungstzeichnung Ube1
52
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bijlage E
Rapportage bevindingen in detail (Engelstalig) Benchmark Single seal joints
Rijkswaterstaat as a government organisation in The Netherlands is the owner of the motorways, canals, rivers and storm barriers. A survey of maintenance costs showed that after resurfacing projects, the maintenance and replacement of single seal joints is the major origin of expenses for motorways. Therefore Rijkswaterstaat has initiated an internal quality improvement project for single seal joints which consists of the following fases: 1. 2. 3. 4.
Survey and analysis of problems Discussion with neighbouring countries about their experiences Proposals for better design, fabrication, installation etc. laid down in specifications Proposals for maintenance
Phase 2 consists of a benchmark study with the Ministry of transport in Flanders and Wallony and the Landesbetrieb Strassenbau Nordrhein-Westfalen in Germany. For this benchmark a questionnaire was drawn up with the following subjects: 1. Types of single seal joints used and experiences 2. Design 3. Manufacturing and Installation 4. Inspection and Maintenance 5. Replacement
Experience Netherlands The Dutch experiences were compiled using: • Reference documents expansion joints, edition 3.0 • Memo ‘product enkelvoudige voegovergangen’ 11 July 2001 • Requirements for expansion joints • Project startup May 13th 2003 1. Types of single seal joints used and experiences See table 1. 2. Design Are traffic loads and movements from standards and measurements used for design calculations and verification tests? When tests are carried out, which boundary conditions are used and do they include the most adverse design situations? What design life is aimed at? Are the structures tested and evaluated with respect to the brittleness and the risk of crack propagation Traffic intensities and traffic loads are determined by extensive measurements. These have been assessed and compared with Eurocode figures and elaborated into static design loads and axle spectrum for fatigue loads. (Requirements for expansion joints). These loads are used for design computations of multiple seal joints. Results of tests performed by manufacturers are used. Some parts of single seal joints are similar to multiple seal joints. Here the same computations and tests apply. Rijkswaterstaat does not perform tests self, neither contract out such tests. For single seal joints standardized details specified by drawings and contract specifications are used. In design and construct contracts these are used as reference for products proposed by contractors. In 53
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
future Rijkswaterstaat plans to use the document ‘Requirements for expansion joints’ for single seal joints too. Design life of 30 years is required. Replaceable elements, such as seals, must have a design life of at least 10 years. Lifetimes and repair intervals assessed from expert judgement are given in table 1. For bituminous joints a lifetime equal to the pavement is required; this ranges from 10 years for heavily used (right) lanes to 15-17 years for other lanes.
54
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
(a)
Table 1: Types of single seal joints used and experiences
Type of joint Text in Dutch included Epoxy nosing with bonded seals Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van kunstharsbeton Polymeric concrete nosing with bonded seals Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van staalvezelbeton
Example / Details for our own reference Kunstharsbeton balkconstructie met gelijmd profiel
Steel nosing anchored in concrete Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van staal (-rubber)
Roosterconstructie met betonvulling Gemodificeerd met vervangbaar voegpakket Maurer type klemprofiel, verankerd in beton
Subjective advice
Life time (expert opinion) Repair (exchange seal): 8 years Replacement: <15 years
Remarks
Used as replacement and in new structures
Not applicable in heavy traffic conditions
Used as replacement and in new structures
Not applicable in heavy traffic conditions
Repair (exchange seal): Bonded seals come 8 years loose Replacement: <15 years
Standard type in 60’s / 70’s, Dutch design steel structure. Still in use with modified seal- nosing Modern types with Maurer-type nosing incidentally used Frequently used as replacement and in new structures
Durable structures, seals are not exchangeable in original design. Modified types have exchangeable seal Maurer type nosing are durable
Repair(exchange seal): 10 years Replacement: 30 – 40 years
Epoxy beams are weak element; not durable under heavy traffic conditions
Repair (exchange seal): 8 years Replacement: 15 years
Epoxy beam are sensitive to cracks and are brittle. Bonded seals come loose
Staalvezelbeton balkconstructie met gelijmd profiel
Steel nosing anchored in epoxy
Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van
Use
Kunstharsbeton balkconstructie met staalprofiel verankerd in 55
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Epoxy beam are sensitive to cracks and are brittle.
Type of joint Text in Dutch included kunstharsbeton
Example / Details for our own reference dorpel en rijdek
Use
Steel nosing in polymeric concrete Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van staalvezelbeton Bituminous joint / Flexible plug joints Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergang van bitumen Buried joint
Staalvezelbeton balkconstructie met staalprofiel verankerd in dorpel en rijdek, rubber afdichting ingeklemd of in klauwprofiel Original “Thorma joints”
Beams are weak Frequently used as replacement and in new elements; not durable under heavy traffic structures conditions; better than epoxy beams
Finger joint Mat joint Elastomeric cushion joint Referentiedocument: Enkelvoudige voegovergangen van rubber
Subjective advice
Frequently used from 80’s. Silent joint quick to install
Life time (expert opinion)
Remarks
Repair (exchange seal): 8 years Replacement: 15 years
Repair/Replacement: 5 not durable under heavy traffic conditions. – 10 years Should be installed with great care
Often poor installation quality. Limited movement capacity; 30 mm, max 50 mm
Not applied Some applications Rubber matconstructie Some applications bevestigd met bouten, bijvoorbeeld Algaflex en STOG
56
Durability under heavy traffic conditions not ensured
Repair /Replacement: not known Repair/ Replacement: 15 years
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Watertightness weak point Elastomeric material may be sensitive to fatigue due to stress concentrations near embedded steel parts. Bolted fixings are weak points.
Noise reduction has been an important requirement for some twenty years. This encouraged the use of bituminous joints. On most of the stretches of the Dutch highways open asphalt pavement is used for noise reduction too. Steel nosing joints are regarded as noisy compared to bituminous joints.
Is there a tendency to avoid joints in bridge structures? In the past the Dutch bridge designers have paid not much attention to reduction of the number of joints. Awareness is growing; a research project joint less bridges is an example of this. 3. Manufacturing and installation How is dealt with the manufacturing an installation procedures and quality control aspects? Do internal or external institutions carry out manufacturing and installation inspections? Installation is crucial for the lifetime of the joints. In The Netherlands installation after pavement construction is the common procedure. The contactor in most cases performs quality control, using quality assurance procedures according to ISO standards. In practice this does not always result in technical optimal procedures. A problem in enforcing strict quality control procedures is that liability of the contractor is limited to cost of the construction only, while effects of damage or short lifetime on cost for traffic measures are much higher than cost of a joint. Not to speak of user cost due to congestion caused by repairs. 4. Inspection and maintenance Who is carrying out inspections and the evaluation of the results? Inspections consist of regular visual inspections and technical inspections. The local maintenance staff performs regular visual inspections at least once a year. Routine maintenance is determined by such inspections. Additional visual checks are performed continuously as part of regular overall observations. Technical inspections are planned on object level either incidentally or periodically. The objective of these inspections is to update the preservation plans based on the actual condition of the bridge. Inspection planning is geared to the maintenance planning. The inspection interval of bridges varies in practice from 5 to 10 years. Technical inspections are contracted out for more than 80%. Inspection measures consist of the elements to be inspected, , specified with inspection instructions where relevant The main objective of the periodical technical inspections is to check and actualise the preservation plan. For this conclusions can be: • Maintenance measure in plan correct, where necessary update of advised year of execution • Additional investigation necessary
Specific regulations for bridge inspection intervals are not available in the Netherlands. General codes and regulations are applicable. Most relevant are building codes and regulations and standards for electrical installations. A backlog has developed in inspections due to shortage of budget. The option of postponing inspections is introduced by not having strict regulations for inspection intervals.
57
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Is maintenance subject to standard procedures and how is dealt with traffic measures (lane closures etc.)? What type related damages are found? Do specific materials and construction types show specific damages? See table 1. 5. Replacement How is dealt with replacement? Are the working lives of the joint types evaluated, also in relation to the traffic distribution, volume, environmental conditions, de-icing agents etc.? Replacement of joints has a major impact on traffic. Therefore either a long lifetime of joints is required or replacement can be combined with pavement maintenance. Joint types that are frequently used in the Netherlands have too short lifetimes, show frequent damage and are a large cost item of the maintenance budget. Further leakage of joints causes much damage to concrete structure and bearings, that is exposed to chloride environment (de-icing agents). Working lives are estimated on expert judgement (see table 1). Further assessment of lifetimes from inspections is planned.
Results Germany The German (Nordrhein-Westfalen) experiences were discussed in a meeting in Krefelt June 23rd 2003 Participants Germany: Joachim Minten, Hubert Pullen; Landesbetrieb Strassenbau Nordrhein-Westfalen Dr Arnold Hemmert-Haltswick; Bundesanstalt fur Strassenwesen Netherlands: Han Leendertz, Dick Schaafsma, Nico Booij, Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat The results of the discussion are reported below 1. Types of single seal joints If used, what are the experiences with: • Epoxy nosings with bonded seals • Steel nosings anchored in epoxy • Steel nosings anchored in concrete • Steel nosings in polymeric concrete • Bituminous joints • Flexible plug joints • Buried joints • Finger joints • Mat joints Are types excluded? In new bridges “Steel nosings anchored in concrete” is the only type that is applied under heavy traffic conditions.
58
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Bituminous joints are applied in many bridges since the seventies. This type is experienced not suitable for heave traffic conditions and is not applied in new bridges. Existing bituminous joints show great variety in functioning; some perform excellent under heavy traffic conditions, some perform badly. Construction of the joint plays a important role. The risk of this type is regarded to be too high. Existing bituminous joints are replaced by other types, when damaged. Finger joints were used in the fifties, the sixties and some still in the seventies and now again because of noise reasons, for the time being with a special permission of the ministry of Transport and perhaps beginning from the end of this year with an approval according the widened existing Technical Delivery and Technical Testing Conditions for Expansion Joints (TL/TP-FÜ). Mat joints are applied by exception in motorway bridges; they are used more in city road bridges. Where they were used in motorway bridges other types very often replace them. 2. Design Are traffic loads and movements from standards and measurements used for design calculations and verification tests? When tests are carried out, which boundary conditions are used and do they include the most adverse design situations? What design life is aimed at? Are the structures tested and evaluated with respect to the brittleness and the risk of crack propagation? Traffic intensities are measured, intensity of trucks known in general. Measurements of vehicle configurations and traffic loads are not available. Design loads are based on DIN 1072. Traffic intensities are comparable to Dutch conditions, up to 140 – 100.000 vehicles/day, of which 12000 trucks. These figures vary per motorway. Steel parts are designed on engineering judgement; no calculations are used in the beginning of the planning process. Such calculations are performed for static loads and fatigue for multi seal joints (TL/TP-FÜ). These might be applicable to steel parts of single seal joints. Anchoring in concrete and steel structures is designed with static calculation. Joints are subjected to strict design regulations from the German Ministry of Transport (Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen). These results are laid down in a sort of standardised design drawing (Richtzeichnung (RiZ) Übe 1, see figures Richtzeichnung and Ausführungstzeichnung in appendix 1). Rubber profile and steel clamps for this are not prescribed. This depends on manufacturer. Interesting aspect is noise generation/emission; single seal joints are regarded to be comparable to bituminous joints with regard to noise. Only multi-seal joints are regarded as “noisy”, and thus not applicable in sensitive environment. This is different from the Netherlands, where single seal joints with a rubber profile are regarded as “noisy” and not applicable in sensitive environment. Research on noise generation/emission and reduction of single seal joints is being performed in Germany at he moment. Design life is at least 20 years. Used types contain no brittle material, such as epoxy. For bituminous joints a “Bast Bericht” is available with guidelines for application and installation of this type of joint. (This is not discussed during the meeting 23rd June) Is there a tendency to avoid joints in bridge structures? For dilatation movements < 10 mm (fixed point support) no joint is made; instead elastic seal is used.
59
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3. Manufacturing and Installation How is dealt with the manufacturing an installation procedures and quality control aspects? Do internal or external institutions carry out manufacturing and installation inspections? All steel parts are subjected to quality control system of the manufacturer. In Germany this demands an external quality control (“Fremduberwachung”). Incidental checks are performed by principal. On construction site steel parts are visually inspected mainly on damages. Anchoring and reinforcement are checked by qualified personal from principal. 4. Inspection and Maintenance Who is carrying out inspections and the evaluation of the results? Inspections are performed conform a standardised regime (Bauwerksprufung, DIN 1076). Detailed technical inspections are performed each 6 years (Hauptprufung) and each 3 years a more global visual inspection (Einfache Prufung). These inspections are performed by specialists from the managing authority. Each year a visual check is performed by personal of the regional road maintenance operating centre. Results of the 3 and 6 years inspection are registered, and are available during following inspections. Is maintenance subject to standard procedures and how is dealt with traffic measures (lane closures etc.)? What type related damages are found?
Do specific materials and construction types show specific damages? The standard type (steel nosing anchored in concrete) needs no maintenance during its life time, besides some routine maintenance such as repairing seals between steel parts and pavement. Gutters formed by rubber profiles are self cleaning under intense traffic. Parts with low traffic intensities may have to be cleaned. Incidental rubber profiles have to be replaced, when they are damaged and no longer watertight, by incidental causes like perforation by sharp objects. End of life time of rubber profiles coincides with deterioration of steel clamp profiles in most cases. Exchange of rubber profile only in this case is likely to result in new damage relatively soon. After end of lifetime the entire joint (or possibly in segments per lane) is replaced. Closure of lanes is restricted to weekends (Friday 20 until Monday 6 o’clock). Maintenance of existing bituminous joints was not discussed 23rd June. Bituminous joints are frequently damaged and are regarded to be not durable under heavy traffic conditions until now. 5. Replacement How is dealt with replacement? Are the working lives of the joint types evaluated, also in relation to the traffic distribution, volume, environmental conditions, de-icing agents etc.? See maintenance. Additional remarks: Working lives are not evaluated systematically, nor are they related systematically to traffic volumes etc. Life times are based on expert opinion/experience.
Results Wallony The Wallony experiences were discussed in a meeting in Namen June 27th 2003. Participants: Wallony: Victor Caby, Pascal Massart; Direction Generale des Services techniques, Ministere de L’equipment et de Transportes (MET) Netherlands: Han Leendertz, Nico Booij, Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat 60
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
The results of the discussion are reported below. This report is mainly based on information provided by mr. Caby, added with notes from the discussion (in italic). 1. Experience about single seal joints See table on next pages. 2. Design Are traffic loads and movements from standards and measurements used for design calculations and verification tests? When tests are carried out, which boundary conditions are used and do they include the most adverse design situations? What design life is aimed at? Are the structures tested and evaluated with respect to the brittleness and the risk of crack propagation Traffic loads and movements are taken from Belgium standards NBN B 03-101 (1993) and from the "catalogue évolutif des joints contrôlés". This last document takes in to account the life time of the joint by introducing the factors K trafic depending on the traffic importance and the K dénivellation depending on the fact that the joint is or is not replaceable. (See Mr J. S. Leendertz document of the 04-05-2000 on that matter).
Traffic loads translated in axle-load spectra vary by motorway, depending on the part freight traffic. The heaviest traffic is concentrated around Antwerp. The design is only done according to the results of calculations based on an elastic limit state criterion. No tests are carried out because the cost is to important for the Belgium market.
Mr. Massard has a complete design calculation of a multi-seal expansion joint. Parts of this calculation are applicable to single seal joints. Difficult aspects of the calculation are the assumptions for the wheel pressure on the steel nosing. Rijkswaterstaat (mr. Leendertz) has comparable calculations. Remark : The coefficients K trafic and K dénivellation have been calibrated on the base of our experience and good behaviour of joints known at that time.
61
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
(i)
Expansion joints for road bridges
1. Experience about single seal joints Type of joint Example / Details Epoxy nosing with bonded "Vredestein" seals Steel nosing anchored in 2 types : epoxy
use not used
-
in hard resin (Freyssinet) anchored in the structure : seldom used
-
in flexible resin (Lumicilice) glued on to the structure
-
Subjective advice
Remarks
none
To use only for critical The good keeping of the 2 types of joints depends mainly replacements when on the quality of the execution movement capacity needed is between 30 and 80 mm. To avoid for new joints because of the risk of bad behaviour. in hard resin : seldom used in hard resin a few problems appeared (viaduct des Guillemins) in flexible resin : seldom used
Steel nosing anchored in concrete
"Maurer", "Récrido", "GHH"
Most used in Belgium "Emergo" (Maurer)
Steel nosing in polymeric concrete
unknown
not used
62
-
in flexible resin a few problems appeared (cracking and watertightness at the boundary between the concrete and the road surfacing) usually very good behaviour
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
To pay attention to the connection between the steel nosing and the watertight layer and also at the uplift of the extremity to avoid the flowing of water. Anchorage by a fibre concrete has been proposed but not
Type of joint
Example / Details
use
Bituminous joint Reported under “flexible plug joints”
Old type of joint. The gap was bridged by a copper sheet
Not used nowadays
Flexible plug joints
"Thorma"
Only used for joint replacements when movement capacity needed is less than 30 mm
Buried joints
Joint under the road surfacing with reinforcement
One test
Finger joints
Finger joint with watertight neoprene membrane under finger plate
Have been often used in the past but not used nowadays
Mat joints
Rubber joints "(GHH "Transflex")
Seldom placed (Pont des Ardennes)
63
Subjective advice
Remarks placed Easy repair
Cracks appear systematically in the road surfacing when the movement capacity needed is a little important. Difficulties appear at the uplift Fairly good behaviour of the extremity to avoid the flowing of water. Sometimes cracks appear in the adjacent road surfacing Life cycle cost are relatively when a new joint is combined high due to frequent with an old pavement. maintenance. Joints have to be replaced with replacement of pavement adjacent to joints. No experience Difficulties appear at the uplift of the extremity to avoid the flowing of water. Good resistance of the joint it Broken fingers in aluminium alloy (Quality of the self but the watertight membrane finishes by splitting aluminium alloy ?) due to the accumulation of Dangerous for motor cyclists dirt. In the passed, bad experience Generally good behaviour with the type made in Belgium with actual joints. due to the lack of wear Watertightness problems at resistance of the rubber. the boundary between the joint and the road surfacing. Sensitive to wear.
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Is there a tendency to avoid joints in bridge structures? These last 30 years, there is a tendency to avoid a maximum of expansion joints in road bridges and to use bonding supple concrete slabs. These slabs are 10 cm thick, 80 cm long and very heavily reinforced (10 ∅ 16 mm top and bottom) (see figure). This applies to joints between bridge deck elements or bridge deck and abutment. All displacements are concentrated in joints between bridge deck elements or bridge deck and abutments.
3. Manufacturing and installation How is dealt with the manufacturing an installation procedures and quality control aspects? Do internal or external institutions carry out manufacturing and installation inspections? The quality control at the factory is carried out by the D 422 – "Direction des structures métalliques" of the MET – "Ministère Wallon de l'Équipement et des Transports". In certain cases and mainly when in a foreign country this department of the MET can delegate the control to an approved private firm.
64
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
The control on site is carried out by the department in charge of the bridge ("la Direction Territoriale").
No standard requirements are yet compulsory. Requirements as given by Rijkswaterstaat NBD00710 on QA an QC are regarded as useful. Installation must be part of the quality plan of the contractor and shall be approved by the manufacturer. 4. Inspection and maintenance Who is carrying out inspections and the evaluation of the results? Is maintenance subject to standard procedures and how is dealt with traffic measures (lane closures etc.)? What type related damages are found? Do specific materials and construction types show specific damages? Since 1978, a systematic inspection of all our bridges is organised. The procedure is laid down under the code "règlement de gestion des ouvrages d'art pour la région wallonne". That code specifies that all bridges have to be inspected at least every 3 years. The inspection is carried out by a staff member of the department in charge of the bridge ("la Direction Territoriale"). He is usually not an civil engineer. He writes the "formulaire d'inspection". The evaluation and results are written by a civil engineer of the department in charge of the bridge ("la Direction Territoriale") and is called "le rapport d'inspection" This report is sent with the formulaire d'inspection" to the D 411 – "Direction des Ponts et Charpentes" who gives it's advice. We have no records about the relation between type of damage found, and the type of joints, the type of structure or the builder. A few ideas have been given on that matter in the table in point 1. 5. Replacement How is dealt with replacement? Are the working lives of the joint types evaluated, also in relation to the traffic distribution, volume, environmental conditions, de-icing agents etc.? The replacement of a joint only depends on the damages observed at the inspection time and on the evaluation of the state of the joint. With the advice of the different departments of the ministry involved in the matter, the department in charge of the bridge ("la Direction Territoriale") will decide to repair or to replace the entire joint or parts of it.
65
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Results Flanders The Flemish experiences were discussed in a meeting in Hasselt August 24th 2003. Participants: Flanders: Lucien Tolpe, Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Afdeling Metaalstructuren Wallony : Victor Caby, Pascal Massart; Direction Generale des Services techniques, Ministere de L’equipment et de Transportes (MET) Netherlands: Han Leendertz, Nico Booij, Dick Schaafsma, Leo Klatter; Bouwdienst Rijkswaterstaat General data Flanders: 2400 bridges, 80% concrete types 500 steel bridges, of which: • 200 fixed bridges • 200 movable bridges • 100 mixed steel/concrete types The results of the discussion are reported in the table for subject 1 and in the following sections for the other subjects.
66
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
1. Types of single seal joints used and experiences Type of joint Epoxy nosing with bonded seals
Example / Details
Steel nosing anchored in epoxy Steel nosing anchored in concrete
Steel nosing in polymeric concrete Bituminous joint Reported under “flexible plug joints” Flexible plug joints
Buried joints Finger joints
Mat joints
"Maurer" type
use Epoxy beams are not allowed in new bridges Only used for emergency joint repairs Epoxy beams are not allowed in new bridges Only used for emergency joint repairs Standard type used in almost all motorway bridges Standard movement capacity 80 mm (60 mm old types), maximum 100 mm. not used
Subjective advice
Good behaviour, long lifetime (20 – 40 years)
Not used
Compound joint
Finger joint with watertight neoprene membrane under finger plate
Not allowed in new bridges Only used for emergency joint repairs when movement capacity needed is less than 30 mm Not used Only watertight types are allowed
Not durable under highway traffic conditions
Should not be used in skew and curved bridges Damage occurs with movements perpendicular to road axis
Not used
67
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Remarks
market is dominated by one supplier
2. Design Are traffic loads and movements from standards and measurements used for design calculations and verification tests? When tests are carried out, which boundary conditions are used and do they include the most adverse design situations? What design life is aimed at? Are the structures tested and evaluated with respect to the brittleness and the risk of crack propagation All design aspects are translated into standard specifications for single seal expansion joints. Most important aspects are movement capacity, water tightness and minimal traffic obstruction. Water tightness should be guaranteed to prevent damage to substructure and bearings. The contractor does design of the anchoring in the concrete of the bridge. Demanding a long lifetime for the joint structure and easy replaceable joint seals ensures minimal traffic hindrance. The temperature range differs between NL and B: Temperature range [ºC] Netherlands Concrete bridges -15 <-> +35 Steel bridges -25 <-> +45
Belgium -10 <-> +30 -20 <-> +40
Maximum movement capacity for single seal joints is 80 mm for standard types. Special type with capacity of 100 mm is available. Steel parts must have quality J2. This requirement is imposed strictly in Flanders. Design computations are not made for single seal joints. The Flanders ministry is very reluctant in allowing new types of joints. Decision on approval is taken by ‘afdeling metaalstructuren’. Contractors are aware of this policy and propose joint types with proven quality in most projects.
Is there a tendency to avoid joints in bridge structures? Reduction of the number of joints is standard aim in bridge design in Belgium (‘the best joint is no joint’). The place of the joints is selected carefully too, since this determines the requirements for the design of the joints. 3. Manufacturing and installation How is dealt with the manufacturing an installation procedures and quality control aspects? Do internal or external institutions carry out manufacturing and installation inspections? Installation is crucial for the lifetime of the joints. Two different situations can be distinguished (standard type of joint; steel nosing anchored in concrete): • Installation before pavement construction: Asphalt is extended up to steel nosing. Remaining small joint is sealed with elastic material • Installation after pavement construction: Asphalt is cut out at joint position. Gap remaining after joint installation, is filled with medium strength concrete (C35/45) Both methods give equally good results, when performed with care. Quality control is performed according to standard procedures for; materials, computations and surveillance at construction site. To ensure an effective control, all aspects should be in one hand. Checks divided in several parts, each done by different actors are not effective in practice.
68
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
4. Inspection and maintenance Who is carrying out inspections and the evaluation of the results? Is maintenance subject to standard procedures and how is dealt with traffic measures (lane closures etc.)? What type related damages are found? Do specific materials and construction types show specific damages? All bridges in Flanders have to be inspected every 3 years (general inspection ‘A(algemene) inspectie’). Simple bridges, box type underpasses and such are inspected every 6 years. Inspections are carried out by own personnel. Inspection reports consist of a list all elements with damages, drawn up by the inspector. The bridge engineer draws up a report (‘inspectieverslag’) based on the inspection reports. This report is send to the Brussels’ office, where it is checked by the structural engineer (‘stabiliteits ingenieur’) on possible structural problems. If necessary special inspections (B(ijzondere) inspectie’) are planned. Planning procedures were not discussed. Specific experience is reported in table in section 1. 5. Replacement How is dealt with replacement? Are the working lives of the joint types evaluated, also in relation to the traffic distribution, volume, environmental conditions, de-icing agents etc.? Replacement of joints has a major impact on traffic. Therefore a long lifetime of joints is required. The frequently used joint type in Flanders, steel nosing anchored in concrete, has a lifetime of 20 to 40 years. Bituminous joints and epoxy types are not allowed in new designs because of their short lifetimes.
69
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
Appendix Questionnaire CONCEPT 26/5/2003 Dear Sir, I assume you are familiar with the fact that Rijkswaterstaat as a government organisation in The Netherlands is the owner of the motorways, canals, rivers and storm barriers. A survey of maintenance costs showed that after resurfacing projects, the maintenance and replacement of single seal joints is the major origin of expenses for motorways. Therefore Rijkswaterstaat has initiated an internal quality improvement project for single seal joints which consists of the following phases: 1. 2. 3. 4.
Survey and analysis of problems Discussion with nabouring countries about their experiences Proposals for better design, fabrication, installation etc. laid down in specifications Proposals for maintenance
For phase 2 we would like to discuss with the Ministry of Transport in Flanders and Wallony and the BASt in Germany the following subjects: 1.
Types of single seal joints If used, what are the experiences with: • • • • • • • • •
Epoxy nosings with bonded seals Steel nosings anchored in epoxy Steel nosings anchored in concrete Steel nosings in polymeric concrete Bituminous joints Flexible plug joints Buried joints Finger joints Mat joints
Are types excluded? 2.
Design Are traffic loads and movements from standards and measurements used for design calculations and verification tests? When tests are carried out, which boundary conditions are used and do they include the most adverse design situations? What design life is aimed at? Are the structures tested and evaluated with respect to the brittleness and the risk of crack propagation Is there a tendency to avoid joints in bridge structures?
70
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen
3.
Manufacturing and Installation How is dealt with the manufacturing an installation procedures and quality control aspects? Do internal or external institutions carry out manufacturing and installation inspections?
4.
Inspection and Maintenance Who is carrying out inspections and the evaluation of the results? Is maintenance subject to standard procedures and how is dealt with traffic measures (lane closures etc.)? What type related damages are found? Do specific materials and construction types show specific damages?
5.
Replacement How is dealt with replacement? Are the working lives of the joint types evaluated, also in relation to the traffic distribution, volume, environmental conditions, de-icing agents etc.? At this moment the following persons are directly involved: Mr. Mr. Mr. Mr.
H.E.Klatter, Head of the development department in the Survey section J.N.Booij, Project manager for the single seal project D.Schaafsma, Specialist of the bridge design section J.S.Leendertz, Specialist of the steel and mechanical section
We hope to have a fruitful discussion with you. Many regards, J.S.Leendertz
71
Rapportage inventarisatie enkelvoudige voegen