Bij het ontwerpen en de detaillering van gewapend beton wordt veel gebruikgemaakt van een staafwerkmodel (strut-and-tie-model), zo ook bij tand-nokconstructies. In de praktijk blijkt het kiezen en toepassen van het juiste model met de correcte krachten echter lastig voor constructeurs.
Foto 1 Tand-nokconstructie in het Neckerstraatviaduct in de A7 bij Purmerend (foto: Dura Vermeer)
Tand-nokconstructies komen onder meer voor bij zogenoemde Gerberliggers. Met zijn patent [2] in 1866 werd Heinrich Gerber de uitvinder van deze ligger. In zijn patent benadrukt hij het voordeel van een statisch bepaalde constructie: de zetting van steunpunten en temperatuurinvloeden resulteren niet in inwendige krachten. Destijds waren de eenvoudige handberekeningen die hiervoor nodig waren ook een voordeel.
Aangezien gewapend beton nog maar net was uitgevonden, werd beton nog niet gebruikt voor gebouwen, laat staan bruggen. Dus de eerste toepassingen van Gerberliggers in ontwerpen werden van staal gemaakt. Met de introductie van prefabricatie en voorgespannen beton na de Tweede Wereldoorlog werd de betonnen Gerberligger populair in het (brug)ontwerp. Omdat de constructiehoogte niet kan worden gewijzigd op de locatie van de scharnieren, wordt de totale hoogte verdeeld in twee helften. Daarom staan Gerberliggers bekend als half-joints of in het Nederlands tand-nokconstructies.
Bij bruggen worden de prefab liggers met verjongde uiteinden (inhangbalken) doorgaans ondersteund door een in-situ plaat met verjongd uiteinde. Binnen Rijkswaterstaat is als definitie aangehouden dat het bovenliggende verjongde uiteinde (veelal prefab) een tand genoemd wordt en het onderliggende verjongde uiteinde een nok (in dit artikel wordt deze definitie gehanteerd, fig. 2).
Vanwege problemen met detaillering en aantasting wordt het gebruik van tand-nokconstructies en consoles voor nieuwe bruggen tegenwoordig afgeraden vanuit een duurzaamheidsperspectief. Echter, in de utiliteitsbouw en bij bestaande bruggen komen ze vaak voor. Ondanks de gelijkenissen tussen een tand (bovenliggend deel), een nok (onderliggend deel) en een console, is de krachtwerking anders. Prof. Cees Kleinman [3 – 6] heeft aangetoond dat de detaillering van de wapening en de positie van de belasting bepalend zijn voor de capaciteit van het detail en dus of een tand zich als console gedraagt.
Hoewel het buigend moment ter plaatse van de oplegging bij de tand-nokconstructie nul is, is de dwarskracht (vanuit de inhangligger) maximaal. Deze dwarskracht moet worden verdeeld van de ongestoorde zone met volledige constructiehoogte naar de oplegging op (minder dan) de halve constructiehoogte.
Reacties