Siirrettävien ja betonisten siltojen suunnittelun optimointi STING:llä
Haaste
STING on vuonna 2007 perustettu insinööritoimisto, joka on siitä lähtien työskennellyt monenlaisten kehittyneiden siltarakenteiden parissa. STINGillä on tarve analyysityökalulle, joka pystyy käsittelemään suurta valikoimaa erilaisia analyysimenetelmiä ja ominaisuuksia.
Ratkaisu
TECHNIA tarjoaa kaksi erilaista silta-analyysiohjelmistoa. STINGille BRIGADE/Plus on parempi vaihtoehto. Sen yleinen ominaisuuksiin perustuva mallinnusasetelma antaa STINGille mahdollisuuden mallintaa mitä tahansa geometriaa/rakennetta. Kunkin mallin osalta voidaan käyttää kaikkia BRIGADE/Plus-ohjelman tarjoamia kehittyneitä analyysimenetelmiä ja -työkaluja.
Tulokset
BRIGADE/Plus on nykyään STINGin insinöörien keskeinen analyysityökalu, jonka avulla he voivat ottaa vastaan minkä tahansa tyyppisen siltarakennetehtävän ja olla varmoja siitä, että heillä on käytössään kaikki tarvittavat toiminnot ja työkalut, joiden avulla he pystyvät toimittamaan täydellisen suunnittelun tai analyysin tulokset.
STING on vuonna 2007 perustettu insinööritoimisto. Sen insinööreillä on yli 30 vuoden kokemus teknisten suunnitteluratkaisujen tuottamisesta kehittyneeseen infrastruktuuriin Ruotsissa ja Pohjoismaissa. Suuri osa näistä ratkaisuista liittyy erityyppisiin siirrettäviin siltoihin, kuten läppä- ja kääntösiltoihin. Näiden kehittyneiden rakenteiden monimutkaiset geometriat ja mekanismit tekevät BRIGADE/Plus-ohjelmasta erinomaisen analyysityökalun STINGille. Se tarjoaa myös työkalun sekä nykyisten että uusien betonisiltojen edistyneisiin – epälineaarisiin – tutkimuksiin.
Laajan valikoiman arkkitehtuuri- ja siltatekniikan haasteita
STINGillä hoidetaan projekteja, joihin liittyy suuria siirrettäviä rakenteita, kuten siltoja, sisäänvedettäviä kattoja, sulkuja ja paljon muuta. Näihin erilaisiin hankkeisiin tarjotaan erilaisia palveluja, kuten teräs-, betoni-, mekaniikka-, hydrauliikka-, sähkö-, PLC- (ohjelmoitava logiikkaohjain) ja SCADA- (valvonta- ja tiedonkeruu-) ohjelmointipalveluja. FE (finite element) -laskennassa BRIGADE/Plus on nyt keskeinen työkalu STINGillä.
Koska hanke- ja siltatyyppejä on monenlaisia, käytettävien laskentatyökalujen on oltava joustavia. Joskus hankkeissa ei ole kyse täydellisistä järjestelmäanalyyseistä vaan pikemminkin rakenteen osien paikallisista tutkimuksista. Yksi tällainen hanke on Norrköpingin satamassa sijaitseva siirrettävä jalankulku- ja pyöräilijäsilta ”Varvsbron”, jossa monimutkaisempien geometrioiden jännitysanalyysit analysoitiin BRIGADE/Plus-ohjelmalla.
Epälineaariset laskelmat betonisiltojen suunnittelun luokittelua varten
STINGin työ ei rajoitu ainoastaan siirrettäviin teräsrakenteisiin, vaan se kattaa myös betonisillat. Yksi esimerkki on Nötesundin silta, 614 metriä pitkä betonisilta, joka on rakennettu vuonna 1966, joten se on yli 50 vuotta vanha. Osana kunnossapitotöitä ja luokiteltujen tieosuuksien töitä sillalle tehdään nyt luokituslaskelmia.
Nötesundin sillan kohdalla tämä on merkinnyt sitä, että tarvitaan epälineaarisia laskelmia. Ei ole harvinaista, että epälineaarisia laskelmia tarvitaan osoittamaan, että suuret, monimutkaiset sillat, jotka on suunniteltu vanhojen standardien mukaan, ovat nykyisten säännösten ja standardien mukaisia.
Tässä tapauksessa molempien lähestymisvälien pilarit olivat hyvin hoikkia, joten ne olivat herkkiä toisen kertaluvun vaikutuksille. Kunkin tukipilarin korkeus vaihtelee myös sillan varrella, jolloin lyhyemmät ja jäykemmät pilarit vetävät puoleensa enemmän voimia. Lineaarisella analyysillä ei voitu osoittaa, että kapasiteetti olisi riittävä näille pylväille. Epälineaarisella analyysillä, joka sisältää sekä materiaalisen että geometrisen epälineaarisuuden, voitiin ottaa huomioon voimien uudelleenjakautuminen rakenteen jäykemmiltä osilta hoikemmille osille.
Tässä hankkeessa käytettiin myös BRIGADE/Plus-erityismenetelmää FBC (free body cut). Päällysrakenne mallinnettiin kuorielementeillä, ja mallin todentamiseksi FBC:tä käytettiin palkin poikkileikkauksen voimien poimimiseen päällysrakenteesta.
Jännitettyjen siltojen vapaa runkoleikkaustyökalu
Toinen esimerkki suuresta betonirakenteesta, jonka parissa STING on työskennellyt, on E6-moottoritien ylittävä silta Helsingborgissa, jolle tehtiin luokituslaskelmat. Silta on 74 metriä pitkä jännitetty betonisilta, jossa on kolme jänneväliä.
BRIGADE/Plus-ohjelmalla esijännitys voitiin toteuttaa mallissa yksinkertaisella tavalla. Jännitysvoiman lyhytaikaiset häviöt otettiin huomioon automaattisesti, ja pitkäaikaiset häviöt voitiin arvioida BRIGADE/Plus-ohjelman viskoelastisten analyysien avulla.
Poikkileikkausvoimien ja -momenttien määrittämiseen käytettiin BRIGADE/Plus-ohjelman laajennettua Free Body Cut -toimintoa. Tuloksia käytettiin myöhemmin sillan kapasiteetin tarkistamiseen.
Yhteenveto
Monipuolisten ominaisuuksiensa ja kehittyneiden analyysityökalujensa ansiosta BRIGADE/Plus on tullut korvaamattomaksi osaksi STINGin suunnittelutyön kulkua. Olipa kyse sitten monimutkaisten siirrettävien siltojen käsittelystä tai ikääntyvien betonirakenteiden turvallisuuden ja pitkäikäisyyden varmistamisesta, ohjelmisto tarjoaa joustavuutta ja tarkkuutta, jota STING tarvitsee innovatiivisten ja luotettavien ratkaisujen tuottamiseen. Haluatko lisätietoja siitä, miten BRIGADE/Plus voi parantaa silta-analyysiprojektejasi? Ota yhteyttä jo tänään ja tutustu mahdollisuuksiin!
