Tössbrücke Wila schuine brug
Over het project
De herberekening van de brug werd uitgevoerd op verzoek van het Dienst Openbare Werken van het Kanton Zürich. In het kader van een deskundigenonderzoek naar de afschuifveiligheid van de brug bleek de specifieke spanelementverankering van het voorspanningssysteem met nagerekt staal onvoldoende te zijn bij een van de hoekoplegpunten van de bovenbouw van de schuine brug.
Constructieve uitdagingen
De bovenbouw heeft diverse constructief relevante kenmerken, zoals onvoldoende detaillering van de afschuivingswapening en de invloed van het unieke voorspanningssysteem met nagerekt staal op de liggeroplegpunten. Al deze aspecten zijn meegenomen in de daaropvolgende gedetailleerde constructieve analyse.
De ribben van de langsligger zijn afschuivingswapening voorzien van beugels. Sommige beugelbenen zijn aan de bovenzijde van de doorsnede slechts gedeeltelijk verankerd, terwijl ze aan de onderzijde volledig zijn verankerd door bochten. De overige beugels voldoen aan de detailleringseisen volgens de Zwitserse norm.
Het opleggebied van de zwaarst belaste rib werd in detail geanalyseerd met behulp van een benaderingsgraadmethode met een toenemende mate van verfijning. Eerst werden de ontwerpvergelijkingen uit de Zwitserse norm gebruikt om de afschuivingsweerstand te schatten. Deze standaardbenadering moest worden aangepast op basis van wetenschappelijke literatuur en experimenteel onderzoek om rekening te houden met de onvoldoende detaillering van de beugels. De analyses werden vervolgens verder verfijnd met behulp van gedetailleerde vakwerkmodellen. Als laatste stap werd de lokale krachtenstroom geanalyseerd met behulp van niet-lineaire eindige elementen (EE) analyses op basis van de elastisch-plastische spanningsveldenmethode met behulp van IDEA StatiCa Detail.
De inelastische EE-analyse leverde een belangrijke verificatie van de eerdere resultaten op, die voortkwamen uit de Staafwerk-modellen. Hierbij werd de gedistribueerde afschuivingswapening op een meer gedetailleerde manier meegenomen en tegelijkertijd werd de bijbehorende spanningstoestand in het beton automatisch onderzocht aan de hand van de optimale lokale hellingen van het drukspanningsveld. Op basis van de expliciete modellering van de wapeningsaanhechting maakte deze aanpak een gedetailleerde beschouwing van de specifieke verankeringsomstandigheden van de beugels mogelijk. In die zin vertegenwoordigde het een verdere verfijning van de Staafwerk-analyses.
Omdat IDEA StatiCa Detail rekening houdt met vervormingsgedrag en rekcompatibiliteit, leverde het ook waardevolle inzichten op in de vervormingseisen van de materialen. Met name voor staven met een lage afschuivingswapeningsverhouding zijn zeer kleine hoeken van het betondrukspanningsveld te verwachten. Enerzijds verminderen de bijbehorende grote dwarsrekken de betondruksterkte. Anderzijds kunnen de resulterende beugelrekken een kritisch niveau bereiken en daarmee bepalend zijn voor de uiteindelijke draagkracht van de ligger. Hoewel beide vervormingsafhankelijke effecten moeilijk te beschouwen zijn in een Staafwerk-model, worden ze expliciet meegenomen in IDEA StatiCa Detail. Het programma reduceerde de betondruksterkte afhankelijk van de lokale dwarsrektoestand en controleerde ook de beugelrekken. De implementatie van het trekkoordmodel in IDEA StatiCa Detail was van grote waarde voor de kwantificering van de wapeningstrekconcentratie in de scheuren en daarmee voor de realistische beoordeling van de vervormingseisen bij kleine drukspanningsveldhoeken.
Resultaten en oplossingen
Voor een groot deel van de constructie was het mogelijk om voldoende constructieve veiligheid aan te tonen op basis van de gedetailleerde analyses. Bij een van de 10 opleggingen van de brug bleef echter een tekortkoming bestaan vanwege een onjuiste verankering van de buigwapening bij het oplegpunt. Dit conceptuele zwakke punt werd hersteld met een speciaal ontwikkelde versterkingsmaatregel om een veilige verdere exploitatie gedurende de resterende gebruiksduur van de constructie, van enkele jaren, te garanderen zonder significante gebruiksbeperkingen. Om het betreffende opleggebied te versterken, werd een externe stalen trekkoord aangebracht als aanvullende buigwapening om de langswaartse trek kracht als gevolg van afschuiving bij het oplegpunt op te nemen. De verbinding met de bestaande constructie werd mechanisch tot stand gebracht door middel van doorgeboorde draaideinden en ingelijmde deuvelstaven, alsmede een contactverbinding met het huidige constructieve lager en de einddwarsligger.
De maatregel werd uitgevoerd terwijl de brug in gebruik was, met verminderd verkeer. De volledige planning en bouwbegeleiding van de versterkingscampagne werd uitgevoerd door dsp. De scan van de bestaande wapening die nodig was om de gedetailleerde boorposities te bepalen, werd eveneens door dsp uitgevoerd met behulp van een Profometer en Georadar.
Probeer IDEA StatiCa gratis uit
ANDERE CASESTUDIES
