Standaard afmetingen en kenmerken van betonnen dwarsliggers op sporen: overzicht van NS90, NS90-W14, NS90-W30, Merk 2, Merk 14-022/29/32, Merk 42 en andere varianten

In de eerste aflevering van Blik op het spoor zoekt spoorzoeker Romy het voor je uit. Kijk mee! Hout, beton of kunststof. Dat zijn de drie materialen waarin we dwarsliggers nu kennen. Hout wordt niet meer gebruikt en dat heeft een goede reden. Je zou zeggen dat hout duurzaam is, maar niets is minder waar. Het vergaat snel door weersinvloeden en de grote druk van rijdende treinen. Om de levensduur te verlengen, werden de houten dwarsliggers ingesmeerd met creosootolie. De dwarsliggers die we nu gebruiken zijn gemaakt van beton. Bestand tegen weer en wind en goed voor een lange levensduur.

Tegenover dit voordeel staat echter ook een keerzijde: de flinke CO2-uitstoot. Sterker nog, dwarsliggers staan bovenaan de top 20 van ProRail onderdelen in de keten die de meeste CO2 uitstoten. Omdat we elk jaar 200.000 dwarsliggers moeten vervangen, valt daar dus veel winst te behalen. In de proeftuin in Zwolle wordt uitvoerig getest met vier soorten duurzame dwarsliggers: drie van kunststof en een van zwavelbeton. Om de 100 meter ligt een andere variant onder het spoor. Sensoren en microfoons meten continu hoe goed de liggers zich houden en wat de invloed is op geluid en trillingen van de treinen.

NS90 en varianten: voorgespannen betonnen dwarsliggers volgens ProRail voorschriften

De NS90-W14 is een voorgespannen betonnen dwarsligger. Volgens het ProRail voorschrift OVS00056-5.1 mogen deze worden toegepast in rechtstand en bogen met R > 2.500 m. De dwarsligger wordt voorzien van een W14 spoorstaafbevestigingssysteem volgens SPC00282, geschikt voor de spoorstaafprofielen 54E1, 60E1, 46E3, 49E1 en 50E2 (België). De dwarsliggers kunnen voorzien worden van een undersleeperpad volgens SPC00316. Inmiddels vindt de NS90 ook steeds vaker zijn weg naar de industriesporen in Nederland en België. De dwarsliggers NS90 voldoen aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&2.

De NS90-W30 is een voorgespannen betonnen dwarsligger. Volgens het ProRail voorschrift OVS00056-5.1 mogen deze worden toegepast in bogen 350 < R ≤ 2.500 m. De dwarsligger wordt voorzien van een W30 spoorstaafbevestigingssysteem, dat geschikt is voor de spoorstaafprofielen 54E1 en 60E1. De dwarsliggers kunnen voorzien worden van een undersleeperpad volgens SPC00316. De dwarsliggers NS90 voldoen volledig aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&2.

Merk 2, 14-022, 14-029, 14-032 en Merk 42: varianten voor specifieke toepassingen

De Merk 2 (14-002) is een voorgespannen betonnen dwarsligger. Volgens de ProRail voorschrift OVS00056-5.1 mogen deze worden toegepast in bogen 150 < R ≤ 350 m. Door zijn hoge gewicht en grote sterkte is deze ligger zeer geschikt voor locaties waar belasting en/of stabiliteit een belangrijke rol spelen, waardoor deze dwarsliggers breder worden toegepast in het hele spoornetwerk. De Merk 2 wordt voorzien van een rughellingsplaat voor spoorstaaf 54E1. Tevens zijn varianten leverbaar voor de spoorstaafprofielen 60E1, 46E3, 49E1 en voor boogstralen 150 < R ≤ 100 m (Spoorverwijding 1435 naar 1450 mm). De dwarsliggers kunnen voorzien worden van een undersleeperpad volgens SPC00316. De dwarsligger voldoet aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&4.

De Merk 14-022, Merk 14-029 en Merk 14-032 zijn voorgespannen betonnen dwarsliggers. Volgens de OVS00056-5.1 moeten deze worden toegepast bij kunstwerken (14-022) en bij ontsporingsgeleiding (14-032). Deze dwarsliggers zijn in basis een merk 14-002 waarbij 2 extra r(g)hpt worden toegepast. De dwarsligger voldoet volledig aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&4.

De Merk 42 (14-042) is een voorgespannen betonnen dwarsligger. Volgens het ProRail voorschrift OVS00056-5.1 dienen deze te worden toegepast bij overwegen en overpaden. De ligger heeft het gatenpatroon van een Merk 14-002, met daarop gemonteerd een rughellingsplaat met verbrede bedding ten behoeve van gecoate spoorstaven. De verbrede bedding is nodig omdat er een gecoate spoorstaaf wordt toegepast. De dwarsliggers kunnen voorzien worden van een undersleeperpad volgens SPC00316. De dwarsligger voldoet aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&4.

Andere soorten dwarsliggers en toepassingen

De B70 is een betonnen voorgespannen dwarsligger. Deze dwarsliggers worden toegepast in het Duitse spoorwegnetwerk. Dit product is standaard voorzien van het veerklem spoorstaafbevestigingssysteem, dat geschikt is voor S54 en 60E1 spoorstaafprofielen. De Meteoor produceert twee lengtevarianten, namelijk 2.600 mm en 2.400 mm. De B70-liggers voldoen aan de Europese normen NEN-EN 13230-1&2. De LR-21 is een voorgespannen betonnen dwarsligger die met name wordt toegepast in lightrailspoorprojecten. De lightrailligger is ontwikkeld voor spoorwegnetwerken met een spoorwijdte van 1.435 mm. Het standaard spoorstaafbevestigingssysteem is een veerklemsysteem, geschikt voor spoorstaafprofiel 49E1. Deze ligger vindt zijn weg naar een groeiend aantal beheerders van openbaarvervoernetwerken in Nederland. De lightrailligger LR-21 is in een aantal uitvoeringen verkrijgbaar: met en zonder bevestigingspunten voor stroombok, met vlakke bedding voor toepassing in wissels en met bevestigingspunten voor ontsporingsconstructie. De op de lightrailliggers aangebrachte geleiderail-/snoekenbekconstructie dient ertoe het voertuig binnen de daarvoor bestemde ruimte te behouden in geval van een ontsporing. De gehele verzinkte constructie is opgebouwd uit een UNP-120 profiel, vastgelast op een schetsplaat.

Materiaalkeuzes en voor- en nadelen

Vroeger werden er veel houten dwarsliggers gebruikt. Tegenwoordig wordt bij nieuwbouw en renovatie gekozen voor betonnen dwarsliggers. Betonnen dwarsliggers hebben als groot voordeel dat de klimaatomstandigheden de levensduur minder beïnvloeden dan bij de houten dwarsliggers. Ook verwachten we een langere levensduur te halen met betonnen dwarsliggers ten opzichte van houten dwarsliggers. Om de langere levensduur te kunnen behalen, zal er wel voor moeten worden gezorgd dat de ondergrond en ballastbed een goede kwaliteit bezitten. Dit geldt ook voor de spoorstaven en lassen. De betonnen dwarsliggers kunnen namelijk niet goed tegen de stootbelasting die ontstaat bij een onregelmatig rijvlak. Naast de betonnen en houten dwarsliggers, wordt er heel soms ook nog stalen dwarsliggers toegepast. In verband met de stabiele ligging van de dwarsliggers dient het spoor alleen te worden gestopt met een stopmachine onder de dwarsliggers. Dit is vooral belangrijk bij monoliet (NS90) betondwarsliggers en houten dwarsliggers. Bij de 2 blok dwarsligger wordt dit doel al meteen bereikt door de constructie zelf.

De houten dwarsliggers hebben een hoogte van ongeveer 15 cm en zijn 25 cm breed. De lengte ligt rond de 2,60-2,70 m, wat resulteert in een gewicht van circa 100 kg per dwarsligger. Ze onderscheiden zich in zachthout en hardhout: zachthouten dwarsliggers zijn grenen, hardhouten dwarsliggers zijn bijvoorbeeld beuken, eiken en tropische houtsoorten. Voor zachthouten dwarsliggers wordt tussen de dwarsligger en de spoorstaaf een stalen onderlegplaat gelegd, die na verloop van tijd in het hout kan zakken. Dit veroorzaakt speling en mogelijk waterinfiltratie; kunststof lijm kan dit voorkomen. Hardhouten dwarsliggers hebben doorgaans een langere levensduur en worden vooral toegepast bij wissels en bevestigingen zonder onderlegplaat. De levensduur van houten dwarsliggers varieert tussen de 20 en 50 jaar.

Dwarsliggers kunnen worden grofweg onderverdeeld in tweeblok- en monolietvarianten. Tweeblokdwarsligger bestaat uit twee betonnen blokken met daartussen een buis; een spoorstaaf zelf staat altijd onder een kleine helling. De monolietdwarsligger is uit één stuk beton met wapening. Een voordeel van de tweeblokvariant is een hogere dwarsschuifweerstand, maar hij is duurder en gevoeliger voor scheurvorming. De monolietdwarsligger biedt eenvoudiger productie en meestal lagere kosten, maar minder dwarsschuifweerstand.

Technische kwaliteit en productie

Onze productie- en verwerkingseenheden zijn ISO 9001 gecertificeerd. Onze werkplaatsen voor secundaire verwerking zijn ook ISO 9001 gecertificeerd, om u een product en opvolging van hoge kwaliteit te kunnen bieden. Dankzij onze ervaring, ons eigen ontwerpbureau en laboratorium, hebben wij de capaciteit om specifieke en innoverende producten te ontwikkelen, in overeenstemming met de geldende normen. Onze railexperts kunnen u hierover adviseren.

Belang van standaard afmetingen

De dwarsliggers zijn uniform van formaat, elastisch en stabiel. Ze hebben een belangrijke functie: de rails ondersteunen en hun positie behouden terwijl de enorme druk van de rails naar het ballastbed wordt overgebracht. Dwarsliggers moeten een zekere mate van flexibiliteit en elasticiteit bezitten; te hard is niet ideaal en te zacht ook niet. Spoorbielzen worden doorgaans geclassificeerd op basis van toepassing: gewone dwarsliggers, wisselbielzen en brugbielzen. Op standaard baanvakken worden gewone dwarsliggers toegepast, op wissels worden wisseldwarsliggers toegepast en op bruggen brugliggers.

Toepassingsvoorbeelden en afmetingen

Houten dwarsliggers hebben wereldwijd ruim 2,5 miljard installaties. De hoogte, breedte en lengte variëren per type, maar typische afmetingen voor sommige houten dwarsliggers zijn circa 15 cm hoog, 25 cm breed en 2,60-2,70 m lang. Voor betonnen dwarsliggers gelden standaardafmetingen die samenhangen met de toegepaste belasting en boogstraal. Het gewicht en de afmetingen beïnvloeden de fundering en ballastbed vereist voor een stabiel treingebruik. Beton heeft een lage CO2-voetafdruk over de levensduur in vergelijking met hout, doordat CO2 gedurende de levensduur deels wordt opgeslagen in het materiaal en minder onderhoud nodig kan zijn bij juist ontwerp en ondergrond.

Ook kunststof dwarsliggers worden in proefopstellingen onderzocht vanwege duurzaamheid en mogelijk lagere milieubelasting. In Zwolle’s proeftuin liggen vier soorten duurzame dwarsliggers; drie kunststof varianten en één zwavelbetonvariant, telkens om de 100 meter onder het spoor geplaatst. Sensoren en microfoons registreren geluid- en trillingsnelheden om de effecten op het spoor en omgeving te monitoren.

Tot slot: de keuze voor materiaal en standaardafmetingen hangt af van locatie, boogstraal, belasting en onderhoudsstrategie. Beton biedt lange levensduur en robuustheid tegen weersinvloeden, hout biedt verouderingsrisico’s maar kan bij correct onderhoud functioneel zijn, en kunststofvarianten bieden potentieel lagere gewicht- en onderhoudsprofielen naast milieuvoordelen. De businesscase blijft echter afhangen van productie-, logistieke en installatiekosten, evenals Europese normen zoals NEN-EN 13230-1&2 en 1&4 waar mogelijk.

tags: #betonnen #dwarsliggers #afmetingen