Aanrijdbelastingen

Aanrijdbelastingen zijn ‘stoot’belastingen die worden uitgeoefend door voertuigen op de kruisende infrastructuur die buiten het profiel van vrije ruimte komen. Zowel de bovenbouw als de onderbouw kan belast worden door aanrijding.

Frontale aanrijding
Een frontale aanrijding betreft de belasting die wordt uitgeoefend op de bovenbouw van de brugconstructie bij een aanrijding van de brugconstructie in de rijrichting van de weg op de minst gunstige plek in de constructie boven de rijbaan.

In tabellen 9.1 en 9.2 worden de stootbelastingen op de bovenbouw vermeld.

In de Nationale bijlage worden de belastingen hoger gesteld, zoals vermeld in tabel 9.2.

Voor kunstwerken in Nederland prevaleert de nationale bijlage boven het Europese deel. Gezien het aanmerkelijke verschil tussen beide normen (tot een factor 4 zwaarder!) is enige nuancering op zijn plaats. De zwaardere aanrijdbelastingen uit de nationale bijlage zijn vaak goed haalbaar voor betonnen viaducten maar werken sterk kostenverhogend voor lichte constructies als voet/fietsbruggen. Om deze reden zijn lichte constructies uitgesloten van het toepassingsgebied van de Eurocode en is het aan de opdrachtgever om de juiste aanrijdbelastingen te formuleren.

De toe te passen botsbelasting vervalt bij een vrije hoogte tussen de onderzijde van de brug en het wegdek van 7,0 m. Tussen de 4,8 m en 7,0 m vrije hoogte loopt de toe te passen botsbelasting lineair af naar 0 (zie tabel 9.1 en 9.2).
Voorbeeld: voor een autosnelweg is bij een vrije hoogte onder de brug van 5,9 meter de toe te passen botsbelasting Fdx = 2000 kN × (7,0 m – 5,9 m / 2,2 m) = 1000 kN.

Opwippende giek
De aanrijdbelasting door de opwippende giek kan ontstaan door een daadwerkelijk opwippende giek van een kraanwagen.

De stootbelasting door een opwippende giek is van invloed op de detaillering van de constructie. Een dichte, vlakke onderzijde biedt bijvoorbeeld minder aangrijpingspunten voor een dergelijke belasting.

Dit betreft de belasting die wordt uitgeoefend wanneer een steunpunt van de brug wordt aangereden.

In tabellen 9.3 en 9.4 worden de stootbelastingen op de onderbouw vermeld.

In de nationale bijlage worden de belastingen hoger gesteld, zie tabel 9.4.

De grootte van de krachten is in de tabel van de nationale bijlage van de Eurocode ook afhankelijk van de afstand van het steunpunt tot de rijbaan.
Voor de afstand tot de rijbaan wordt de onderstaande vermenigvuldigingsfactor toegepast:

Hierin is ‘d’ de afstand van het steunpunt van het midden van de rijbaan tot het hart van het steunpunt. Wanneer bij een autosnelweg het steunpunt zich dus op meer dan 20 meter van het midden van de rijbaan bevindt, hoeft het niet meer bestand te zijn tegen aanrijdbelasting.

Er wordt aangenomen dat het voertuig dan niet meer voldoende snelheid heeft om schadelijk te zijn.

Voorbeeld: als afstand ‘d’ 10 m bedraagt langs een autosnelweg, wordt de vermenigvuldigingsfactor:

Ook als het steunpunt volledig van de aanrijdbelasting wordt afgeschermd, kan de belasting vervallen. Denk hierbij aan een geleiderail (prestatieklasse H4a of hoger conform ROK [45]), rimpelbuisobstakelbeveiliger (RIMOB) of andere afschermende voorzieningen.

Let op! In de praktijk blijkt vaak dat de belasting die voortkomt uit de stootbelasting op de bovenbouw ook maatgevend is voor de maatvoering van de steunpunten.

Zoals gezegd is er een aanzienlijk verschil tussen Europese afspraken (Eurocodes) en de nationale zienswijze (nationale bijlage van de Eurocodes). De tabellen van stootbelastingen op boven- en onderbouw illustreren dit zeer helder.

De stootbelasting uit de nationale bijlage is gebaseerd op het aanrijden van starre constructies, zoals een betonnen viaduct. Het rekenen met een statische kracht is een vereenvoudiging van de werkelijk optredende situatie, waarbij door vervorming de energie van het voertuig opgenomen wordt. Bij een betonnen viaduct is de vervorming klein, waardoor de equivalente statische kracht hoog is. Bij een stalen voetgangersbrug zal de vervorming veel groter zijn, waardoor de equivalente statische kracht aanzienlijk kleiner is. Over hoe klein of groot deze equivalente kracht is, doet de nationale bijlage (nog) geen uitspraak.
Echter, de Eurocodes bieden ook ruimte voor interpretatie, zeker als het (stalen) voetgangers- of fietsbruggen betreft die als lichtgewichtconstructies aangemerkt worden.

De Eurocode definieert voor lichtgewicht constructies geen aanrijdbelastingen. Hierbij worden voetgangersbruggen als voorbeeld genoemd.

Hieruit volgt dat voor lichtgewicht constructies een alternatieve belasting moet worden bepaald. Uit de regelgeving volgt niet direct welke aanrijdbelastingwelgehanteerdmoetworden voor lichtgewicht langzaamverkeersbruggen. Het is de taak van de opdrachtgever hier een keuze in te maken.

Denk hiervoor bijvoorbeeld aan het volgende:

• Volg het Europese deel van de Eurocode.
  Dit is met name bruikbaar voor fiets-voetgangerswegen over lokale wegen. De waarden die hier worden gehanteerd voor de aanrijdbelasting zijn aanzienlijk lager dan die uit de nationale bijlage.
• Reken geen stootbelasting op de bovenbouw als de brug ingesloten ligt tussen andere viaducten en zodoende niet bereikbaar is voor te hoge voertuigen.
• Reken niet met een vereenvoudigde methode maar met een accurate (complexe) methode. Dit betekent dat de werkelijk optredende krachten en de gevolgen daarvan worden berekend. Vervolgens moet dan de opdrachtgever bepalen welke gevolgen acceptabel zijn. Dit is een complexe berekeningsmethode die grote risico’s met zich meebrengt bij vroege aanbesteding zoals in D&C-projecten.

Over het algemeen kan gesteld worden dat wanneer voor lichtgewichtconstructies alternatieve toetsingsvormen of de belastingwaarden uit het Europese deel van de Eurocode worden aangehouden, deze waarden lager uitvallen dan die in de nationale bijlage en de constructies ook navenant lichter kunnen worden uitgevoerd. Dit heeft natuurlijk ook een positief effect op de realisatiekosten.

De Eurocode stelt geen eisen meer aan vervormingen van bruggen, dit in tegenstelling tot de daarvoor vigerende NEN-normen. Eisen aan vervormingen kunnen worden gesteld om de volgende redenen:

• doorhangen van dekplaten of zelfs hele dekken kan leiden tot plasvorming of zelfs wateraccumulatie;
• visueel doorhangen van de constructie kan als lelijk of zelfs onveilig worden ervaren;
• door overmatige vervorming kan de brug zich in het onderliggende profiel van vrije ruimte begeven;
• bruggen met grote vervormingen zijn vaak ook gevoeliger voor trilling (hieraan worden door de Eurocode wel eisen gesteld).

Om deze problemen te voorkomen, kunnen eisen aan vervormingen worden gesteld. Als dit echter niet weloverwogen gebeurt, kan dit leiden tot nodeloos strenge eisen aan de brug en forse meerkosten. Daarom is het vaak verstandiger geen eisen te stellen aan de vervorming zelf, maar eisen te stellen aan de gevolgen van die vervorming, zoals het voorkomen van plasvorming.