Over het project
De herberekening van de brug werd uitgevoerd op verzoek van het Tiefbauamt van het kanton Zürich. In het kader van een deskundigenonderzoek naar de afschuifveiligheid van de brug bleek de specifieke spanelementverankering van het voorspanningssysteem onvoldoende te zijn bij een van de hoeksteunpunten 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 bijzondere voorspanningssysteem op de liggersteunpunten. Al deze aspecten zijn meegenomen in de daaropvolgende gedetailleerde constructieve analyse.
De ribben van de langsliggers zijn afschuivingsgewapend met beugels. Sommige beugelbenen zijn aan de bovenzijde van de dwarsdoorsnede 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 steunpuntgebied van het zwaarst belaste rib werd in detail geanalyseerd met behulp van een benaderingsmethode met toenemende verfijningsgraad. Eerst werden de ontwerpvergelijkingen uit de Zwitserse norm gebruikt om de afschuifweerstand 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 op van de eerdere resultaten die voortkwamen uit de staafwerkmodellen. Hierbij werd de gedistribueerde afschuivingswapening op een meer gedetailleerde wijze in beschouwing genomen en tegelijkertijd werd automatisch de bijbehorende spanningstoestand in het beton 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 mogelijk van de specifieke verankeringsomstandigheden van de beugels. In die zin vertegenwoordigde het een verdere verfijning van de staafwerkanalyses.
Omdat IDEA StatiCa Detail rekening houdt met vervormingsgedrag en rekcompatibiliteit, bood het ook waardevolle inzichten in de vervormingseisen van de materialen. Met name voor staven met een lage afschuivingswapeningsverhouding zijn zeer kleine hoeken van het betonnen drukspanningsveld 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 capaciteit van de ligger. Hoewel beide vervormingsafhankelijke effecten moeilijk te beschouwen zijn in een staafwerkmodel, worden ze expliciet meegenomen in IDEA StatiCa Detail. Het programma reduceerde de betondruksterkte afhankelijk van de lokale dwarsrektoestand en controleerde tevens 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 kon op basis van de gedetailleerde analyses voldoende constructieve veiligheid worden aangetoond. Bij een van de 10 opleggingen van de brug bleef echter een tekortkoming bestaan als gevolg van een onjuiste verankering van de buigwapening bij het steunpunt. 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 noemenswaardige gebruiksbeperkingen. Om het betreffende steunpuntgebied te versterken, werd een externe stalen trekkoord aangebracht als aanvullende buigwapening om de longitudinale trekkracht als gevolg van afschuiving bij het steunpunt 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 einddwarsbalk.
De maatregel werd uitgevoerd terwijl de brug in gebruik was, met verminderd verkeer. De volledige planning en bouwdirectie 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
Start vandaag uw proefperiode en geniet 14 dagen van volledige toegang en service, geheel kosteloos.
Start gratis proefperiode
