Casestudy

Verankering van geluidsschermen langs snelweg in Hongarije

Hongarije | Hungary | Unique-Plan Kft.

Steel

Concrete

Detail 3D

Connection

Hilti

Dit artikel is ook beschikbaar in:

Een nieuw snelwegrenovatieproject in Hongarije stelde ons voor een unieke technische uitdaging: hoe kunnen we hoge geluidswerende wanden stevig verankeren op bestaande brugleuningen met behulp van post-installed ankers onder extreme windbelasting? De beperkingen van het ontwerp trokken traditionele oplossingen tot het uiterste en vereisten een aangepaste workflow die meerdere structurele ontwerptools combineerde.

Om deze beperkingen te overwinnen, ontwikkelde bouwkundig ingenieur Tamás Hornyák van Unique-Plan Kft. in samenwerking met verankeringsspecialist Gábor Hanzel van Hilti een gevalideerde workflow die conventionele ontwerptools voor ankers combineert met niet-lineaire betonanalyse om bouwbare oplossingen te leveren die voldoen aan de norm onder extreme belastingsomstandigheden.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Verticale doorsnede van de brugleuning}}}\]

Over het project

Als onderdeel van een grote renovatie van de snelweg moesten er geluidsschermen op de borstweringen van bruggen worden geïnstalleerd om de geluidsoverlast door het verkeer te verminderen. De barrières, hoog en zwaar belast door wind, werden geplaatst op betonnen constructies met beperkte afmetingen en wapening. Het hoofdontwerpbureau van het project, CÉH+, leverde de basislay-out, inclusief barrièrehoogten, kolomafstand (om de 2 meter) en relevante belastingscombinaties.

Technische uitdagingen

De grootste moeilijkheid was het controleren van de ankers die dicht bij de rand van bestaand beton waren geplaatst, onder hoge laterale krachten. Hoewel de borstweringen wapening bevatten, beperkt de Eurocode de manier waarop wapening in dergelijke ontwerpen kan worden meegenomen. Als gevolg hiervan kwam Hilti Profis Engineering vaak met mislukkingen terug, zelfs wanneer de ingenieurs van mening waren dat de echte constructie adequaat zou moeten presteren.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Verankering nabij de rand, berekend in Hilti Profis}}}\]

Pogingen om het ontwerp te overbelasten door de plaatgrootte of het aantal ankers te vergroten voelden overdreven en onbevredigend aan. Gestorten alternatieven waren beter te berekenen maar moeilijk ter plaatse te implementeren. De behoefte was duidelijk: een betrouwbare methode om bestaande wapening op te nemen in de verificatie, zonder de norm te overtreden of de bouwbaarheid in gevaar te brengen.

Wanneer je dicht bij de rand van beton zit met grote krachten, leidt het traditionele ontwerp van verankeringen vaak tot overontwerp. Deze workflow hielp ons dat te voorkomen en toch aan alle veiligheidseisen te voldoen.

Tamás Hornyák

Constructeur – Unique-Plan Kft.
Hungary

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Verankering gemodelleerd in IDEA StatiCa Connection}}}\]

Oplossingen en resultaten

Tamás Hornyák zag in dat overontwerpen of het vergroten van afmetingen geen duurzame oplossing was en bedacht een nieuwe workflow die de kloof overbrugde tussen softwaremogelijkheden en de technische realiteit. Het proces begon met een voorlopig ankerontwerp in Hilti Profis Engineering, dat kritieke omstandigheden in de buurt van betonranden markeerde. Van daaruit werd het ontwerp geëxporteerd naar IDEA StatiCa Connection, waar volledige structurele controles inclusief stijfheidsanalyse van de stalen kolommen en voetplaten werden uitgevoerd.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Resultaten van de analyse in IDEA StatiCa Connection}}}\]

Het gebruik van IDEA StatiCa Detail gaf me volledig vertrouwen in het ontwerp. Het gebruik van niet-lineaire FEA, echte wapening en veilige, op de code gebaseerde aannames maken het een zeer betrouwbaar hulpmiddel.

Tamás Hornyák

Constructeur – Unique-Plan Kft.
Hungary

Toen de verankering in deze opstelling faalde, verplaatste Tamás het ontwerp naar IDEA StatiCa Detail, waardoor niet-lineaire eindige elementen modellering van het gehele verankeringsgebied mogelijk werd. Hier werd de bestaande betonwapening van de borstweringen van de brug in detail gemodelleerd, waarbij de echte wapeningslayouts overeenkwamen met de aangeleverde tekeningen. Hierdoor kon zowel het bezwijken van de betontreksterkte als het verankeringsgedrag van de wapening worden vastgelegd.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Verankering gemodelleerd en versterkt in IDEA StatiCa Detail}}}\]

Conclusie

De niet-lineaire 3D-analyse, met realistisch materiaalgedrag, geen treksterkte in beton en geen interne wrijving, stelde het verankeringssysteem in staat om alle relevante normcontroles te doorstaan. De oplossing voldeed ook aan de eisen met betrekking tot windbelasting. Het resultaat was een robuust, veilig en realistisch verankeringsontwerp dat ook werd gevalideerd door het hoofdontwerpbureau CÉH+, dat de aanpak later overnam en ondersteunde.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vervormingsresultaten in IDEA StatiCa Detail}}}\]

Ingenieurs hebben eindelijk een methode om achteraf geïnstalleerde ankers te verifiëren onder extreme krachten en randvoorwaarden. Het leverde ons een betrouwbare oplossing op waar we achter konden staan, zelfs onder strengere nationale normen.

Tamás Hornyák

Constructeur – Unique-Plan Kft.
Hungary

Gábor Hanzel heeft deze praktische maar rigoureuze workflow sindsdien gedemonstreerd aan andere ingenieurs die voor soortgelijke uitdagingen stonden met achteraf geïnstalleerde ankers, vooral in Oost-Europese infrastructuurprojecten. Het succes benadrukt de kracht van niet-lineaire analysetools wanneer conventionele methoden de werkelijke omstandigheden niet weerspiegelen.