Tössbrücke Wila ferde híd
A projektről
A híd újraszámítását a Zürichi Kanton Mélyépítési Hivatalának kérésére végezték el. A híd nyírási teherbírásának szakértői értékelése során megállapították, hogy az utófeszítő rendszer feszítőkábel-lehorgonyzása nem megfelelő a ferde híd felszerkezetének egyik saroktámaszánál.
Mérnöki kihívások
A felszerkezetnek számos statikailag releváns jellemzője van, mint például a nyírási vasalás nem megfelelő kialakítása és az egyedi utófeszítő rendszernek a tartóalátámasztásokra gyakorolt hatása. Ezeket mind figyelembe vették a részletes szerkezeti elemzés során.
A hosszirányú tartógerendák nyírási vasalással vannak ellátva kengyelek formájában. Egyes szárakat csak részlegesen horgonyoznak le a keresztmetszet tetején, míg alul hajlítással teljesen le vannak horgonyozva. A kengyelek többi része megfelel a svájci szabvány kialakítási követelményeinek.
A legjobban terhelt gerenda alátámasztási zónáját részletesen elemezték egy közelítési szint megközelítéssel, növekvő kifinomultsági fokkal. Először a svájci szabvány tervezési egyenleteit alkalmazták a nyírási ellenállás becslésére. Ezt a szabványos megközelítést a tudományos irodalom és kísérleti kutatások alapján módosítani kellett, hogy figyelembe lehessen venni a kengyelek nem megfelelő kialakítását. Az elemzéseket ezután részletes rácsmodellek segítségével tovább finomították. Végső lépésként a helyi erőáramlást nemlineáris végeselem (FE) elemzésekkel vizsgálták, az elasztikus-plasztikus feszültségmező módszer alapján, az IDEA StatiCa Detail segítségével.
Az inelasztikus FE elemzés fontos megerősítést nyújtott a Strut-and-tie modellekből származó korábbi eredményekhez. Részletesebben vette figyelembe az elosztott nyírási vasalást, és egyidejűleg automatikusan vizsgálta a betonban keletkező feszültségállapotot a nyomási mező optimális helyi dőlésszögeinek felhasználásával. A vasalás tapadásának explicit modellezésén alapuló megközelítés lehetővé tette a kengyelek specifikus lehorgonyzási feltételeinek részletes figyelembevételét. Ebben az értelemben a Strut-and-tie elemzések további finomítását jelentette.
Mivel az IDEA StatiCa Detail figyelembe veszi az alakváltozási viselkedést és az alakváltozás-kompatibilitást, értékes betekintést nyújtott az anyagok alakváltozási igényébe is. Különösen az alacsony nyírási vasalási aránnyal rendelkező szerkezeti elemeknél várható, hogy a beton nyomási mezőjének szöge nagyon kicsi lesz. Egyrészt a megfelelő nagy keresztirányú alakváltozások csökkentik a beton nyomási szilárdságát. Másrészt a keletkező kengyelalakváltozások kritikus szintet érhetnek el, és így meghatározóak lehetnek a tartó végső teherbírása szempontjából. Míg mindkét alakváltozásfüggő hatást nehéz figyelembe venni egy Strut-and-tie modellben, az IDEA StatiCa Detail ezeket explicit módon kezeli. A program a helyi keresztirányú alakváltozási állapottól függően csökkentette a beton nyomási szilárdságát, és ellenőrizte a kengyelalakváltozásokat is. A húzási húrmodell implementálása az IDEA StatiCa Detail-ben nagy értéket képviselt a vasalás alakváltozás-koncentrációjának a repedésekben való meghatározásához, és ezáltal az alakváltozási igény reális értékeléséhez alacsony nyomási mező szögeknél.
Eredmények és megoldások
A szerkezet nagy részénél a részletes elemzések alapján lehetséges volt a megfelelő szerkezeti biztonság igazolása. Azonban a híd 10 alátámasztásának egyikénél hiányosság maradt a hajlítási vasalás nem megfelelő lehorgonyzása miatt az alátámasztásnál. Ezt a koncepcionális gyenge pontot egy speciálisan kifejlesztett megerősítési intézkedéssel erősítették meg, hogy garantálják a szerkezet biztonságos további üzemeltetését a néhány éves fennmaradó élettartama alatt, jelentős használati korlátozások nélkül. Az érintett alátámasztási zóna megerősítéséhez egy külső acél húzott húrt telepítettek kiegészítő hajlítási vasalásként, hogy átvegye az alátámasztásnál nyírásból eredő hosszirányú húzóerőt. A meglévő szerkezettel való kapcsolatot mechanikusan hozták létre átfúrt menetes rudakkal és beragasztott csapokkal, valamint a jelenlegi szerkezeti alátámasztással és a végső kereszttartóval való érintkezési kapcsolattal.
Az intézkedést a híd üzemelése közben hajtották végre, csökkentett forgalom mellett. A megerősítési kampány teljes tervezését és építésvezetését a dsp végezte. A részletes fúrási pozíciók meghatározásához szükséges meglévő vasalás feltérképezését szintén a dsp végezte el Profometer és Georadar segítségével.
Próbálja ki az IDEA StatiCa-t ingyen
EGYÉB ESETTANULMÁNYOK
