สะพาน Tössbrücke Wila แบบเฉียง
เกี่ยวกับโครงการ
การคำนวณใหม่ของสะพานดำเนินการตามคำร้องขอของ สำนักงานวิศวกรรมโยธาของ Canton of Zurich ในฐานะส่วนหนึ่งของการประเมินความปลอดภัยด้านแรงเฉือนของสะพาน พบว่าการยึดเหนี่ยวเอ็นอัดแรงเฉพาะของระบบการอัดแรงภายหลังไม่เพียงพอที่จุดรองรับมุมหนึ่งของโครงสร้างส่วนบนของสะพานเฉียง
ความท้าทายทางวิศวกรรม
โครงสร้างส่วนบนมีลักษณะที่เกี่ยวข้องกับสถิตศาสตร์หลายประการ เช่น การจัดรายละเอียดเหล็กเสริมรับแรงเฉือนที่ไม่เพียงพอ และอิทธิพลของระบบการอัดแรงภายหลังที่มีเอกลักษณ์เฉพาะต่อจุดรองรับคาน ซึ่งทั้งหมดนี้ได้รับการพิจารณาในการวิเคราะห์โครงสร้างโดยละเอียดในภายหลัง
ผนังคานตามแนวยาวมีเหล็กปลอกเสริมรับแรงเฉือน ขาบางส่วนยึดเหนี่ยวเพียงบางส่วนที่ด้านบนของหน้าตัด ในขณะที่ยึดเหนี่ยวอย่างสมบูรณ์ด้วยการงอที่ด้านล่าง เหล็กปลอกที่เหลือเป็นไปตามข้อกำหนดรายละเอียดตามมาตรฐานสวิส
บริเวณจุดรองรับของผนังที่รับน้ำหนักมากที่สุดได้รับการวิเคราะห์โดยละเอียดโดยใช้วิธีการประมาณระดับที่มีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ ในขั้นแรก ใช้สมการการออกแบบจากมาตรฐานสวิสเพื่อประมาณค่าความต้านทานแรงเฉือน วิธีมาตรฐานนี้ต้องได้รับการปรับแก้โดยอาศัยเอกสารทางวิทยาศาสตร์และงานวิจัยเชิงทดลองเพื่อรองรับการจัดรายละเอียดเหล็กปลอกที่ไม่เพียงพอ จากนั้นการวิเคราะห์ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยใช้แบบจำลองโครงถักโดยละเอียด ในขั้นตอนสุดท้าย การไหลของแรงเฉพาะที่ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้ finite element แบบไม่เชิงเส้น (FE) โดยอาศัยวิธีสนามความเค้นแบบ elastic-plastic โดยใช้ IDEA StatiCa Detail
การวิเคราะห์ FE แบบ inelastic ให้การยืนยันที่สำคัญของผลลัพธ์ก่อนหน้าซึ่งได้มาจากแบบจำลองค้ำยันและตัวดึง โดยพิจารณาเหล็กเสริมรับแรงเฉือนแบบกระจายในลักษณะที่ละเอียดมากขึ้น และในขณะเดียวกันก็ตรวจสอบสภาวะความเค้นที่สอดคล้องกันในคอนกรีตโดยอัตโนมัติโดยใช้มุมเอียงเฉพาะที่ที่เหมาะสมที่สุดของสนามแรงอัด จากการสร้างแบบจำลองแรงยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริมอย่างชัดเจน วิธีนี้ช่วยให้พิจารณาเงื่อนไขการยึดเหนี่ยวเฉพาะของเหล็กปลอกได้อย่างละเอียด ในแง่นี้ จึงถือเป็นการปรับปรุงเพิ่มเติมจากการวิเคราะห์แบบจำลองค้ำยันและตัวดึง
เนื่องจาก IDEA StatiCa Detail คำนึงถึงพฤติกรรมการเสียรูปและความเข้ากันได้ของความเครียด จึงให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับความต้องการการเสียรูปของวัสดุด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่มีอัตราส่วนเหล็กเสริมรับแรงเฉือนต่ำ มีแนวโน้มที่จะเกิดมุมเอียงของสนามแรงอัดคอนกรีตที่ต่ำมาก ในด้านหนึ่ง ความเครียดตามขวางขนาดใหญ่ที่สอดคล้องกันจะลดกำลังรับแรงอัดของคอนกรีต ในอีกด้านหนึ่ง ความเครียดของเหล็กปลอกที่เกิดขึ้นอาจถึงระดับวิกฤตและจึงเป็นตัวกำหนดกำลังสูงสุดของคาน แม้ว่าผลกระทบทั้งสองที่ขึ้นอยู่กับการเสียรูปนั้นยากต่อการพิจารณาในแบบจำลองค้ำยันและตัวดึง แต่ IDEA StatiCa Detail คำนึงถึงผลกระทบเหล่านี้อย่างชัดเจน โปรแกรมลดกำลังรับแรงอัดของคอนกรีตตามสภาวะความเครียดตามขวางเฉพาะที่ และยังตรวจสอบความเครียดของเหล็กปลอกด้วย การนำแบบจำลอง tension chord มาใช้ใน IDEA StatiCa Detail มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการหาปริมาณความเข้มข้นของความเครียดในเหล็กเสริมที่รอยแตก และด้วยเหตุนี้จึงช่วยในการประเมินความต้องการการเสียรูปอย่างสมจริงที่มุมสนามแรงอัดต่ำ
ผลลัพธ์และแนวทางแก้ไข
สำหรับโครงสร้างส่วนใหญ่ สามารถแสดงให้เห็นถึงความปลอดภัยของโครงสร้างที่เพียงพอโดยอาศัยการวิเคราะห์โดยละเอียด อย่างไรก็ตาม ที่จุดรองรับหนึ่งในสิบจุดของสะพาน ยังคงมีข้อบกพร่องเนื่องจากการยึดเหนี่ยวที่ไม่เหมาะสมของเหล็กเสริมรับแรงดัดที่จุดรองรับ จุดอ่อนเชิงแนวคิดนี้ได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยมาตรการเสริมกำลังที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ เพื่อรับประกันการใช้งานต่อเนื่องอย่างปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานที่เหลืออยู่อีกไม่กี่ปีโดยไม่มีข้อจำกัดการใช้งานที่มีนัยสำคัญ เพื่อเสริมกำลังบริเวณจุดรองรับที่เกี่ยวข้อง ได้ติดตั้งเหล็กดึงภายนอกเป็นเหล็กเสริมรับแรงดัดเพิ่มเติมเพื่อรับแรงดึงตามแนวยาวอันเนื่องมาจากแรงเฉือนที่จุดรองรับ การยึดติดกับโครงสร้างเดิมสร้างขึ้นโดยใช้เหล็กเกลียวเจาะทะลุและเดือยที่ติดกาว รวมถึงการเชื่อมต่อแบบสัมผัสกับแบริ่งโครงสร้างปัจจุบันและคานขวางปลาย
มาตรการดังกล่าวดำเนินการในขณะที่สะพานยังคงเปิดใช้งานโดยมีการจราจรลดลง การวางแผนและการบริหารการก่อสร้างทั้งหมดของการปรับปรุงดำเนินการโดย dsp การสแกนเหล็กเสริมที่มีอยู่เดิมซึ่งจำเป็นสำหรับการกำหนดตำแหน่งการเจาะโดยละเอียดก็ดำเนินการโดย dsp โดยใช้ Profometer และ Georadar เช่นกัน
ลองใช้ IDEA StatiCa ฟรี
กรณีศึกษาอื่นๆ
