Transcript 1 J
RijkswaBtI erBsLtIaOaTtHEBEoKuwdienst Postbus 20000 3502 LA UTRECHT Tel.: 030-285 87 78 [email protected] N.V. N E D E R L A N D S C H E SPOORWEGEN LABORATORIUM Onderzoek gescheurde meerpalen. •~1 )-l-'60. Model Me 703 i J Z4530 . .^ehocvt bij b r i e f van 27 NOV IOC I . i de c r r o n d i aaeaentainger.ieu* ir. he; a;-rondieseaent Maas -an de Rrifea-sratera t a a t . B e l 4 5 5 {] .,,>; - • uS&OKbt \ .BIBLIOTHEEK \ r*>uwdienst Rijkswaterstaat O . . Postbus 20.080 y 3502 L A Utrecht ONDERZOEK VAK QESCHEURDE MSEHPALEN- AAN f { DE SLUIZEN T E S At'BEEK EN B E L F E L D . J BIBLIOTHEEK BOUWDIENST RIJKSWATERSTAAT NR. . . . Z ^ . f e D U Ultimo oktober arrondissement ^ gericht deel bij 1962 werd d o o r de H o o f d i n g e n i e u r "A" v a n h e t Maas t e N i j m e g e n h e t v e r z o e k t o t de d i r e c t i e of s t e l l e r geven omtrent dezes zich op de h o o g t e kon s t e l l e n een merkwaardige s c h e u r v o r m i n g m e e r d e r e p a l e n v a n de m e e r s t o e l e n t e Sarabeek Bruggen en een o o r - welke zich reeds en B e l f e l d had voorgedaan. Daarbij 1e. werden o v e r g e l e g d : de b e r e k e n i n g v a n de d u c d a l f c o n s t r u c t i e ; ' f 2e. e e n D u i t s r a p p o r t a f k o m s t i g v a n de H u t t e n w e r k e i i h e i n h a u s e n b e t r e f f e n d e h e t m a t e r i a a l - o n d e r z o e k van e e n g e s c h e u r d e a l s m e d e e e n r a p p o r t o v e r de r e s u l t a t e n a a n bovengenoeir.de Er bleken z i c h twee p a l e n p e r paal, van een d u i k e r - o n d e r z o e k verricht. r e e d s i n meerdere d u c d a l v e n b r e u k v e r s c h i j n s e l e n t e hebben v o o r g e d a a n aan meerstoelen , ; en w e l m e e s t a l raeerstoel, slechts b i j voorkeur aan een, soas ook wel de b o v e n s t r o o m s e paal, 1 echter altijd ligging op ) v a n de b r e u k , een p l a a t s Bij I sprake gelegen. Merkwaardig n . l . op o n g e v e e r waar de o p t r e d e n d e 6536 v a n de n a x i m a a l ongeveer f aan k a n a a l z i j d e optredende was h i e r b i j de 1 m b o v e n kanaalbodetn, dus s p a n n i n g n o g tnaar s l e c h t s b e d r a a g t . De m e e r s t o e l e n circa waren 5 t o t 8 j a r e n oud. b e s t u d e r i n g van h e t "Hhcinhausen" was v a n o n g e k a l m e e r d Thomasstaal, r a p p o r t b l e e k dat h i e r terwijl DVH s l a g p r o e v e n ( r o n d c k e r f s l a g p r o e v e n ) genomen op m a t e r i a a l a f k o m s t i g u i t de r u g van het p r o f i e l slagcijfers van en i n de n a b i j h e i d vertoonden genoeiiide f e i t e n raoeden, dat hier v a n een s c h e u r opvallend lage en d a t n o g w e l b i j + 20° G e l c . A l s g e v o l g bestond v a n de b e g i n n e a f aan reeds het v e r - s p r a k e was v a n b r c u k a l s g e v o l g v a n verouderd-*" materiaal. -2- Ddo 7 november 1962 en t e n B r o e k e en B e l f e l d . het een en cp breuk een plaats m e c h a n i s c h e weg hier het i s n . l . dusdanig, dwars op de n . l . t e doen met vouwwerk p r o f i e l . bladsijden taat. paar Aangezien, zoals geen v e r k l a r i n g nu juist de wens g e u i t over Ddo 27 zelschap was van onderzoek het paal- i n de , / i j hebben poging, d i e een een dan negatief resulslechts v o l g e n s de opname van JO-tal een eenvoudige de b e r e k e n i n g i n h e t de aanvang het vermoeden v e r o u d e r i n g , z i j het, aat voor het feit, dat optreden, m e t a l l u r g u i t te nodigen om con- nog die veroudering heeft s t e l l e r zijn oordeel dezes hier- geven. werd een I r . Thomas van tweede b e z o e k g e b r a c h t het m e t a l l u r g i s t in ge- l a b o r a t o r i u m van de S p o o r w e g e n . B i j d i e g e l e g e n h e i d werd een b i j d u i k e r - gebroken Van deze p a a l z i j n ter onderzoek bevonden bovenstrooms g e l e g e n diverse gedeelten naar het paal uitgetrokken. laboratorium N.S. opgezonden. eigenlijke v e r k r e g e n na schijnbaar een optreden. van paal optreden. r e e d s van van g e v o n d e n was november 1962 Nederlandse.:. wacht te z i j n gezegd, sprake een van theoretisch doorsnede bewuste doorsnede 1 m b o v e n k a n a a l b o d e m moest te w i l l e n De de merk- B e l a n g s t e l l e n d e n kunnen e v e n t u e e l h e t krijgeno dat h i e r De g a f de g e v o n d e n . Een t e r inzage bestond gunstige e c h t e r het langs dieper van z.g.n. i n d w a r s r i c h t i n g b u i g i n g s s t i j f b l e e k de zinloos. te secundaire buigspanningen l a n g s a s van ongunetiger lijkt ten aanzien schepen, en b e r e k e n i n g v o r d e r d e , r e k e n m e t h o d e wordt cept dat een berekend procenten rapport zowel maximale apanningen faalde. Z o a l s gezegd, theorie Exact van verschijnsel te v e r k l a r e n , I r . Koopman te v e r k l a r e n f e i t waar g e e n z i n s om G niet heren s l u i s c o m p l e x e n Sambeek - dat afreramen d a t moment nog po ing deelplaten de de gedaan i n de b e r e k e n i n g . B l e e f waardige profiel het van aan bleek duidelijk - a l s van aannamen z i j n Een bezoek gebracht Hierbij aanleggen op werd i n g e z e l s c h a p oplossing van t r e k k e n van het probleem de, naast onbeachadigde,benedenstroorase de werd g e h d e l gebroken paal. paal onvergelegen Deze v e r t o o n d e n . l . op j u i s t een 1 m hoogte boven kanaalbodem duidelijke deuk ( k o u d v e r v o r m i n g ) . En hierraee was h e t raadselachtige feit verklaard. H i e r moge e e r s t wordt verstaan. toegelicht worden wat o n d e r v e r o u d e r i n g Wordt e e n o n g e k a l m e e r d v o l g e n s h e t T h o m a s - p r o c e d e , koud een tijdsduur spontaan teit van t . a . van schokken, spanningen, b r o s b i j de m i n s t e g e r i n g s t e opgebrachte gebeurt, ternauwernood verder a a n z i e n l i j k Doet temperatuur van de t e m p e r a t u u r goed tijdsbestek het s t a a l breekt verschil verouderd m a t e r i a a l . trek- De b r o s h e i d v a n de t e m p e r a t u u r . s l a g p r o e v e n b i j s t e e d s dalende b i j het experiment, ( z i e de l i n k e r k r o m m e materiaal). i s dat b i j i n gedrag t e bespeu- en t e k e n t men de waargenomen s l a g a r b e i d overgangskromme zeer d a t w i l zeggen dus z o a l s b i j de s t a t i 3 c h e toe b i j daling men v e r s c h i l l e n d e ductili- schok. Het merkwaardige enig na maanden, g e h e e l D i t w i l zeggen, spanningen, i s t e n a a n z i e n van n i e t nee^t dan o n t s t a a t d i e i n een z e e r k o r t van 0 t o t hun maximum s t i j g e n . ren vervaardigd e e n v e r o u d e r i n g i . e . s t e r k e afname v a n de optredende proef vervormd, van e n i g e weken t o t m e e r d e r e van het m a t e r i a a l langzaam staal, dan v i n d t op a l s f u n c t i e a e n de d i e gemiddeld geldt z.g.n. voor een Raakt het m a t e r i a a l verouderd rechts dan s c h u i f t op. S e n goed m a t e r i a a l g e e f t de kromme een r e l a t i e f naar geringe v e r s c h u i v i n g n a a r r e c h t s . Een s t e r k e v e r s c h u i v i n g n a a r duidt Het op s t e r k e v e r o u d e r i n g s g e v o e l i g h e i d proces van n a t u u r l i j k e door m i d d e l matige veroudering van een v e r k o r t precede, rechts van h e t m a t e r i a a l . kan i n h e t l a b o r a t o r i u m nagebootst worden (kunst- veroudering)„ De l i g g i n g v a n de krommen z i j n behalve ook n o g a f h e n k e l i j k v a n de t o e g e p a s t e Bij de DVM p r o e v e n worden r o n d k e r v e n v a n de t e m p e r a t u u r k e r f i n de toegepast. slagstaafjes. Daarnaast kent men de z . g . n . C h a r p y V k e r f , d i e men k a n r e k e n e n t o t de z.g.n. spitskerven. Uit (zie het U.S. b i z . 4) rapport kan geextraheerd worden: Cvergangstemporatuur Charpy V M DVM n i e t " DVM verouderd - k0° C j verouderd De o p s c h u i v i n g i s z e e r Cpmerkelijk + 4 0 ° C; i s verder + 60° C. hoog n . l . 100° C v o o r de s t e r k e a f v a l de DVM proef. v a n de o v e r g a n g s - krommen ( z i e b i j l a g e 1 ) . Uit bijlage 2 valt op t e maken d a t i n de l i n k e r h o e k v a n het profiel, dus v l a k b i j de gekromde o v e r g a n g v a n r u g i n f l e n s bij + § 0 _ _ C de l i n k e r - o n d e r p r o e f s t a a f en s l a g a r b e i d 0 h a d . = I n de hoek z a l de s c h e u r fig. vrijwel zeker begonnen Door e e n b e p a a l d type k a n dus a l s v o l g t g e r e c o n t r u e e r d b i j h e t a a n l e g g e n op o n g e v e e r gen, met a n d e r e woorden dus k o u d v e r v o r a i n g e n Aangezien hot w a t e r p e i l b i j i s niet voel v a r i a t i e ontstaan. doen o n t s t a a n . snel aanstijgende na v e r l o o p een n a t u u r l i j k e van m e e r d e r e veroudering doen i n de koude j a a r g e t i j d e n hebben de a a n - van h e t V Beide veroorzaakt. Sambeek en B e l f e l d t a m e l i j k c o n s t a n t a l s m e d e de s c h o k a c h t i g e de a f r o n d i n g o n ingesla- i n de h o o g t e - l i g g i n g van h e t b o t s i n g s - jaren) iaarschijnlijk l e g botsingen, in 1 m h o o g t e , deuken g e w o e s t . De k o u d v e r v o r m i n g h e e f t maanden ( c . q . e n i g e worden: s c h i p , v e r n o e d e l i j k met v e r s t e r :te k i n zijn punt ( z i e ook 3 b i z . 3). De s c h e u r v o r n i n g is, zijn afremmingsmanipulaties, / profiel de e e r s t e b e l a s t i n g s t y p e n doen i n "de trekepanningen ontstaan. scheuren hoekafrondingen, -5- Een kleine profiel in ont; t a a n a l s scherpe aangetoond kerven scheur dat p a s aanwezig snel kerf, zijnde, en v e r v o l g e n s i n het de C h a r p y V p r o e v e n b o v e n + 40° C. i s . De werkt ductiliteit tegen verdere scheurvorming tempo v e r d e r v o l t r o k k e n o mag heeft zich dus duidelijk zijn dus het een z i n l o o s b e g r i p i s geworden. D u i J e l i j k i s immers bewezen, dat de optreden doorsneden verouderd spanningen" scherpe dat niet b e g r i p "optredende Het hebben waar de max. zijn, het wel i n verouderd m a t e r i a a l spanningen gehouden en die hebben. Conclusie: ao G e z i e n het d o e l van m a t e r i a a l wel b. Door de op zijn, ducdalven bereid die welke i s het het a l door Alhoewel juist de nog van gewenst het Daarom i s de d. van stalen een het de 52, staalsoort minder snel minder toch zeer a a n b e v e l i n g te verraijden. te z e k e r geen Hoofdingenieur kijkswaterstaat "A" i n de hard noernen. m e e r p a a l c o n s t r u c t i e , m i t s aan v o o r w a a r d e n i s v o l d a a n , b e s t a a t dan ct- een f e n d e r - c o n s t r u c t i e met bijzondere belang De in geeft. b i j deze s t a a l s o o r t t o e p a s s i n g van kussens T e g e n een ook staal g e k a l n e e r d Qmc h e t bovengenoernde m a t e r i a a l b e d u i d e n d koudvervorming rubber wordt vloeigrens, verouderingsgevoelig i s , verdient om allerbeste procede, gelegen dynamische uitgesproken schokachtige Aanbevolen t o t koudvervormingen het noernen; S'iemens-Martin hoger i s de k e u z e van aangrijpende sterk daarbij te verwerken. aanleiding c. zeer ongelukkig te volgens ook constructie, de m e e r s t o e l e n belastingen, aard de van bovengenoernde bezAvaar. de directie Bruggen, >•'•• • iOTfiEEK Bouwdienst Rijksv.aterstaaf . L a b o r a t o r i u m v a n de N e d e r l a n d s c h e Spoorwegen.Bijlagen; 5. BIBLIOTHEEK BOUWDIENST RIJKSWATERSTAAT Aan; Postbus 20.000 3502 L A Rijkswaterstaat, D i r e c t i e Bruggen, Lange Lombardstrae.t D_S N H A A G. t . a . I r . v.d. EL Utrecht 40, NR. . . . Z . H ^ c ? . ^ D A Ondsrwerp: Meerpalen s l u i z e n Maas. U t r e c h t , 18 f e b r u a r i 1963 Van de D i e n s t k r i n g Roermond i o n t v i n g i k 3 s t u k k e n van een m e e r p a a l , a f k o m s t i g van de s l u i z e n i n de Maas. De s t u k k e n waren gemerkt I , I I en I I I r e s p e c t i e v e l i j k a f k o m s t i g u i t de kop, h e t midden en de o n d e r k a n t v a n de p a a l . B o v e n d i e n waren de d r i e d e l e n aan de v o o r z i j d e ( a a n v a a r k a n t ) v o o r z i e n van een n a a r boven v/ijzende p i j l . 1. Macro-onderzoek. Van de d r i e toegezonden d e l e n was h e t deel. gemerkt I I , i n s t e r k e mate b e s c h a d i g d . Ca.50 cm v a n a f de b o v e n z i j d e van d i t g e d e e l t e bevond z i c h een s c h e u r , d i e een g r o o t g e d e e l t e van cie omtrek van de p a a l omvatte ( z i e f i g . 1 ) . D i t g e d e e l t e bedroeg ca.60fo van de t o t a l e omtrek v a n de p a a l . (Een deel. v a n de s c h e u r i s z i c h t b a a r op f o t o 1 ) . o o rr- MD: T_ • i T_ , _ ,, ^ JscheurDe b e i d e b r e u k v l a k k e n 7 U „+i vfarcn door h e t o v e r e l k a a r g l i j d e n dermate b e s c h a d i g d ^ d a t een j u i s t e v a s t s t e l l i n g van het uitgangspunt •voorzijde fig.1 v a n de s c h e u r n i e t meer m o g e l i j k was. Het b r e u k v l a k g a f e n i g e a a n w i j z i n g , dat de s c h e u r was u i t g e g a a n van e'en d e r a f r o n d i n g e n van de a a n v a a r k a n t . V o o r t s v e r t o o n d e de .,aanvaarkant. van de p a a l een a a n t a l deuken, z i e f o t o 1. Ongeveer 4-0 cm boven cn 40 cm onder de g r o t e s c h e u r bevonden z i c h nog 2 s c h e u r e n . c a . 10 cm l a n g en e l k t e r p l a a t s e van een k l e i n e deuk ( z i e f o t o ' s 2, 3 en 4 ) . Doze s c h e u r e n bevonden z i c h eveneens aan de v o o r z i j d e v a n de p a a l . Door een m a c r o - e t s i n g werden v l o c i l i j n e n z i c h t b a a r o v e r de g e h e l e doorsnede v„n h e t p r o f i e l . D i t d u i d t op k o u d v e r v o r m i n g van h e t m a t e r i a a l . Een z w a v e l a f d r u k v e r t o o n d e een s t e r k e z w a v e l c o n c e n t r a t i e i n de k e r n van h e t m a t e r i a a l . a v t - 2 2.* M i c r o - o j i d e r z o e l u _ Het m a t e r i a a l i s f e r r i e t i s c h met e e n f e r r i e t k o r r e l g r o o t t e 6 v o l g e n s ASTM. De aanwezige ko»l.stof komt v o o r i n de vorm v a n r a n d ccmontict. 3. Chemische Koolstof Mangaan Silicium Tosfor Zwavel Stikstof analyse. *sk 0,05 fo 0,31 " geen 0,061 fo 0,034 " 0,020 ill CT^ c ^ © - »,r« S> Jr» trvc 11 o <f - •s °1 4. Mechanisoh onderzoek. ^/ s De t r e k - en b u i g p r o e f s t a v e n werden u i t h e t b o v e n s t e gedeelte v a n s t u k I I genomen, a a n de v o o r z i j d e v a n de p a a l . Het m a t e r i a a l werd i n l a n g s - en d w a r s r i c h t i n g b e p r o e f d , zie fig.2. L itlt De k e r f s l a g s t a v ^ n werden a l l e i n l a n g s r i c h t i n g genomen. De p l a a t s van de p r o e f s t a v e n i s aangegeven onder 4.3. ni 1 - — fig. 2 4.1 Tr[gkpr o e vg n. Langsrichting Treksttrkts i n kg/mm 45,Bovenste v l o e i g r e n s " " 32,8 21 ,2 Rek ( L = 5,65 VT) i n <f° 2 Dwars- Eisen; rich- V 1035 DIN ting 37 - 45 22 . 24 25 25 43,31 ,2 21 ,4 4*uJf~ - 3 4_._2 B u i g p r o e v e n . B u i g h o e k i n ° met b u i g k e r n B = -ga Langs- Dwars— rieh- rich- ting ting Eisen voor langsrichting V 1035 DIN D = a 55 180 180 170 st B i j ca.180 o n t s t o n d e n e n k e l e k l e i n e 170 scheurtjes. 4__._3_ Ke r f s i a gpr o e ve n. U i t een l a a g b e l a s t g e d e e l t e v a n de p a a l ( s t u k I I I ) werden k e r f s l a g s t a v e n genomen t e r "bepaling v a n ; a) de Charpy-V o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r v o o r een k e r f s l a g waarde v a n 3 j 5 kgm/cm ; de DVMP o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r v o o r e e n k e r f s l a g w a a r d e v a n 8 kgm/cm^ i n de t o e s t a n d a l s ontvangen; de DVMP o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r v o o r c o n k e r f s l a g w a a r d e v a n 8 kgm/cm i n v e r o u d e r d e t o e s t a n d (10 $ k o u d d e f o r m a t i e door d r u k , g e v o l g d door -£-h g l o e i e n op 250°C). 2 "b) c) 2 De p l a a t s v a n de p r o e f s t a v e n i s aangegeven i n f±g.3> aanvaarkant p l a a t s v a n do kerfslagstaven. fig. 3 De r e s u l t a t e n v a n de k e r fs l a g p r o e v e n z i j n weergegeven i n de g r a f i e ken v a n " b i j l a g e 1 . „ 4 In o n d e r s t a a n d e t a b e l z i j n de r e s p e c t i e v e l i j k e ove rga ng ste mp e r a t ure n wee r gege ve n. Charpy-V 3,5 kgm/cm^ Ove rga ngstomp e r a t u u r + 40 °C DVMF - 8 kgm/cm 2 In verouderde Als ontvangen t o e s t a n d - 40°C + 60°C Door v e r o u d e r i n g wordt de o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r v a n het m a t e r i a a l dus - v o o r de gekozen omstandigheden met 100° v e r h o o g d . V o o r b e e l d e n v a n t a a i g e b r o k e n DVMF-staven ( s t e r k e v e r v o r m i n g ) en v a n b r o s g e b r o k e n s t a v e n ( v r i j w e l . geen • v e r v o r m i n g ) z i j n weergegeven op de f o t o ' s 5 en 6. De t a a i g e b r o k e n s t a v e n werden b e p r o e f d b i j + .65 C; de b r o s gebroken s t a v e n b i j + 50°C ( z i e b i j l a g e 1, DVMF i n v e r o u d e r d e t o e s t a n d ) . Teneinde v a s t t e s t e l l e n , i n h o e v e r r e h e t m a t e r i a a l i n de omgeving v a n de s c h e u r i s v e r o u d e r d , werden k e r f s l a g p r o e v e n u i t g e v o e r d met D V M P — p r o e f s t a v e n , uitgenomen a l s aangegeven op b i j l a g e 2. Voor de r e s u l t a t e n v a n deze k e r f s l a g p r o e v e n z i e de g r a f i e k op b i j l a g e 2. H i e r u i t b l i j k t , d a t i n de omgeving v a n de s c h e u r h e t m a t e r i a a l , hoowel. s l e c h t s i n g e r i n g e mate v e r v o r m d , r e e d s z o d a n i g i s v e r o u d e r d , d a t de DVMP o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r met 50 C i s v e r h o o g d . 5* 0 n o 1 usics_._ 0 1 .. H e t m a t e r i a a l . i s een o n r u s t i g I h o m a s - s t a a l v a n s l e c h t e ~ k w a l i t e i t (hoog N - g e h a l t e , o n g u n s t i g e s t r u c t u u r ) - . 2. Het m a t e r i a a l h e e f t een hoge o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r (40° Charpy-V) en dus een g e r i n g e w e e r s t a n d t e g e n b r o s b r c k e n . H i e r b i j moet worden opgemerkt, d a t a a n d e r g e l i j k m a t e r i a a l geen e i s e n worden g e s t e l d t e n a a n z i e n v a n de weerstand tegen brosse brcuk. 3. Het m a t e r i a a l i s s t e r k v c r o u d e r i n g s g e v o e l i g . I n de omgeving v a n de b r e u k i s door een b e t r e k k e l i j k k l e i n e v e r v o r m i n g r e e d s een b e l a n g r i j k e v e r h o g i n g van de o v e r g a n g s t e m p e r a t u u r o n t s t a a n , met andere woorden h e t m a t e r i a a l i s door deze k l e i n e v e r v o r m i n g b e l a n g r i j k b r o s s e r geworden. - 5 S^TJS^J^iiL^ ( v e r v o l g ) . 4. Hot onder 3 genoemde v e r s c h i j n s e l moet a l s o o r z a a k v a n de b r e u k worden aangemerkt. Door a a n r a k i n g met de schepen i s h e t m a t e r i a a l v e r v o r m d , waardoor h e t m a t e r i a a l nog b r o s s e r i s geworden dan h e t a l was en s c h e u r e n z i j n ontstaan. De b e i d e k l e i n e s c h e u r e n t e r p l a a t s e v a n de ( k l e i n e ) deuken b e v e s t i g e n d i t . Opmerking: Het r a p p o r t v a n HUttenwork Rheinhausen zend i k u h i e r b i j terug.