O projekcie
Most składa się z dziewięciu sprężonych belek betonowych, każda o rozpiętości do 34 m, podpartych na siodłach Gerbera osadzonych w filarze środkowym. Każde siodło Gerbera tworzy przekrój pięć na trzy i zawiera centralnie usytuowany ośmioboczny słup betonowy, które razem tworzą rozbudowaną strefę nieciągłości do przenoszenia sił ścinających i podporowych. Siodła te przekazują obciążenia z belek do podkonstrukcji filara, stanowiąc niezbędne elementy w ogólnej ścieżce obciążeń.
Obciążenia obliczeniowe, wyznaczone na podstawie modelu pomostu, mieszczą się w zakresie od 671 kN do 1039 kN, przy czym w analizie zastosowano zastępcze obciążenie skupione wynoszące 550 kN. Grubość siodła wynosi 50 cm i jest ono wyrównane z poprzecznym żebrem głowicy filara. Konstrukcja wykonana jest z żelbetu i została oceniona z zastosowaniem zaawansowanej MES z nieliniowym modelowaniem elementów skończonych oraz CSFM (Compatible Stress Field Method) dla stref nieciągłości.
Wyzwania inżynierskie
Głównym wyzwaniem była ocena nośności siodeł Gerbera w warunkach zarówno nieuszkodzonych, jak i zdegradowanych. Elementy te wykazują złożone rozkłady naprężeń wynikające ze stref nieciągłości i obciążeń skupionych, a konwencjonalne normy projektowania oferują ograniczone wytyczne dla takich przypadków. Wymagało to zastosowania zaawansowanych metod numerycznych w celu odwzorowania rzeczywistego zachowania konstrukcji.
Kolejnym istotnym problemem była degradacja wywołana korozją, sprzyjana przez zanieczyszczenie chlorkami pochodzącymi z soli odladzających. Korozja wpływa na przekroje zbrojenia, przyczepność i integralność betonu, zmniejszając odporność i ciągliwość konstrukcji w czasie. Przewidywanie długoterminowego zapasu bezpieczeństwa w scenariuszach postępującej degradacji bez bezpośrednich danych terenowych dotyczących tempa korozji dodatkowo zwiększało złożoność analizy.
Rozwiązania i wyniki
Aby sprostać tym wyzwaniom, inżynier przyjął podejście wielofazowe. W pierwszej fazie opracowano szczegółowy nieliniowy model MES w celu odwzorowania zachowania siodła pod obciążeniami eksploatacyjnymi.
Analiza dostarczyła krzywej nośności wskazującej maksymalną odporność wynoszącą 914 kN, co daje globalny współczynnik bezpieczeństwa równy 1,66, znacznie powyżej wymaganego progu. Mechanizm zniszczenia obejmował rozległe zarysowanie, miażdżenie betonu i lokalną niestabilność prętów zbrojeniowych w pobliżu nasady wspornika.
W drugiej fazie przeprowadzono modelowanie scenariuszy korozji z wykorzystaniem zwalidowanych modeli degradacji z literatury naukowej. Symulacje uwzględniały ubytki masy w zakresie od 5% do 30%. Przy korozji do 15% współczynniki bezpieczeństwa pozostawały na akceptowalnym poziomie: dla stali 1,28, dla betonu 1,63. Powyżej tego progu znaczące zmniejszenie ciągliwości i przyczepności prowadziło do przedwczesnych kruchych zniszczeń, szczególnie w strefie siodła.
Przy 30% korozji tempo odkształceń w stali wzrosło dramatycznie, wskazując na poważną podatność konstrukcji na uszkodzenia. Compatible Stress Field Method (CSFM) w IDEA StatiCa Detail zastosowano dla stref nieciągłości, potwierdzając wyniki MES i podkreślając znaczenie uwzględnienia efektów poślizgu przyczepności w warunkach korozji.
Wnioski
Badanie wykazało, że choć most wykazuje obecnie zadowalające zapasy bezpieczeństwa, jego długoterminowe działanie zależy od kontrolowania korozji i wdrażania terminowych interwencji. Zalecenia obejmowały okresowy monitoring i profilaktyczną konserwację w celu ograniczenia postępu korozji poniżej krytycznych progów.
IDEA StatiCa Detail odegrało kluczową rolę w tym projekcie. Umożliwiło przeprowadzenie precyzyjnej nieliniowej analizy siodeł Gerbera, zapewniając wyraźny wgląd w rozkład naprężeń i rozwój zarysowań. Pozwoliło to na szybką i pewną weryfikację zapasów bezpieczeństwa oraz ocenę skutków korozji – czego tradycyjne metody nie były w stanie osiągnąć.
Francesco Oliveto
Inżynier budownictwa – Ing. Francesco Oliveto
Włochy
Analiza wykazała, że zaawansowane nieliniowe modelowanie jest niezbędne do oceny złożonych elementów konstrukcyjnych, takich jak siodła Gerbera, szczególnie w scenariuszach degradacji. Niniejszy przypadek podkreśla potrzebę integrowania modeli trwałości z ocenami konstrukcyjnymi w celu zapewnienia odporności na agresywne czynniki środowiskowe.
O ing. Francesco Oliveto
Francesco Oliveto jest niezależnym ekspertem i firmą konsultingową specjalizującą się w zaawansowanym modelowaniu numerycznym i analizie w dziedzinie konstrukcji i geotechniki.
Firma świadczy zaawansowane usługi w zakresie analizy konstrukcyjnej i geotechnicznej, dysponując dużą wiedzą specjalistyczną w zakresie oceny sejsmicznej istniejących budynków, w tym tych dotkniętych uszkodzeniami lub degradacją. Jej działalność obejmuje interakcję grunt-konstrukcja, projektowanie głębokich fundamentów, techniki wykopów metodą top-down i bottom-up oraz lokalną odpowiedź sejsmiczną, z wykorzystaniem najnowocześniejszego modelowania numerycznego (MES, CSFM).
Wypróbuj IDEA StatiCa za darmo
Rozpocznij okres próbny już dziś i skorzystaj z 14 dni pełnego dostępu oraz usług bezpłatnie.
Rozpocznij bezpłatny okres próbny
