We onderscheiden bij het maken van een constructieve berekening van lichtmasten drie aspekten. De lichtmast moet in alle drie de opzichten voldoen aan de berekening:
Sterkte
De mast moet sterk genoeg zijn. Dat is geen eenvoudig begrip. Wat is ‘sterk genoeg’? Sterk genoeg voor wat? En hoe blijkt dat een mast wel of niet sterk genoeg is?
De opvattingen onder technici daarover zijn in de loop der jaren veranderd. Vroeger werd gevonden, dat ‘niet sterk genoeg’ betekende dat ergens in de constructie een punt te vinden was, waar materiaalspanningen zo hoog opliepen dat ter plekke blijvende vervormingen (bv. buigingen) optraden.
Dat veranderde, want een kleine slag in uw fietswiel betekent niet direkt dat u met die fiets niet meer kunt fietsen. Zelfs een finaal in tweeën gebroken spaak weerhoudt ons er niet van onze tocht voort te zetten. En een verbogen lichtmastuithouder betekent niet dat de onderhoudsdienst meteen moet uitrukken.
Dit zijn geen voorbeelden van ‘falen’ van constructies, was later de opvatting.
Wat heden ten dage, bij lichtmasten, wordt gezien als werkelijk falen, is de vorming in de constructie van een scharnier door overbelasting. Als de deuropening zich werkelijk als een scharnier gaat gedragen door te harde wind, dan valt de mast werkelijk over de weg en verkeersdeelnemers.
Dat is ‘falen’. En die situatie trachten we met de berekening met CoCa te voorkomen. Als deze situatie zal ontstaan, zal CoCa het u mededelen.
De toestand, waarin de lichtmast tot zijn sterktegrens belast wordt, noemt men in de normtekst de ‘Ultimate Limit State’
Stijfheid
Een tweede aspekt dat van belang is, is de stijfheid. Want wat als de mast weliswaar niet omvalt, maar wild tekeer gaat in een stevige storm?
Op het internet zijn filmpjes te vinden van die gevallen. Voor weggebruikers is dat een angstig gezicht en daarmee onveilig, hoewel een dergelijke constructie niet hoeft om te vallen. Zie onder “Links”
Daarnaast voldoet de mast niet aan zijn? ultieme doel: in een goede verlichting van de weg voorzien. Een mast moet dus redelijk bewegingsloos blijven staan, ofwel stijf genoeg zijn.
In de norm zijn hier eisen voor opgenomen: er zijn drie stijfheidsklassen: 1 voor zeer stijve masten, 2 en 3 voor slappere constructies, waarbij minder hoge eisen gesteld worden aan de stabiliteit van het verlichtingsbeeld.
De toestand, waarin de lichtmast zover belast wordt, dat hij aan de grens van de bruikbaarheid in bovengenoemde zin komt, ?noemt men in de normtekst de ‘Serviceable Limit State’: boven deze grens staat de mast nog wel overeind, maar is niet goed meer bruikbaar.
Dynamisch gedrag
Constructies kunnen kapot gaan door ze in een zeer specifiek ritme ?aan te stoten?. Het fenomeen is makkelijk waar te nemen, als u een lange dunne lat aan één zijde vastpakt en de lat dan heen en weer schudt. U zult direkt merken dat bij een bepaald ritme (frequentie) de lat vreselijk ver gaat doorbuigen en, als de lat slap genoeg is, zal breken.
Het fenomeen heet resonantie en kan grote constructies ineen laten storten. De aanstotende krachten kunnen namelijk natuurkrachten als de wind zijn.
Op het internet zijn filmpjes van dit fenomeen makkelijk te vinden. Onder “Links” zijn er een aantal te zien.
Een bijzonder spectaculair, verwant, verschijnsel is het slingeren en instorten van de brug over de Tacoma Narrows.
CoCa houdt rekening met dynamische effecten, zoals de norm eist. De faktor β (NEN EN 40-3-1:2013, par. 5.2.4) wordt automatisch berekend en verdisconteerd en behoeft geen extra invoergegevens.