Vindlast på Fritt Fram Bygg-Bru i byggefasen

Abstract

Der er utført dynamisk og statisk vindanalyse i byggefasen til Sandsfjord bru. Sandsfjord bru er av typen ”Fritt Frambygg-bru” med hovedspenn på 290 meter og en tottallengde på 678 meter. Den er planlagt bygget med seksjonsvise utkragere fra 2 akser (navngitt akse 2 og akse 3). Hver akse består av 2 veggskiver med en innbyrdes avstand på 6m målt fra senter veggskive. Høyden på veggskivene er ca 50m. Utkrageren fra akse 2 har en maks utkraging på 143.75m i den ene retningen (mot akse 3) og 95m i den andre retningen (mot akse 1). Utkrageren fra akse 3 har en maks lengde på 143.75m i den ene retningen og 154m i den andre retningen (mot akse 4) Utkragerene fra akse 2 og 3 bygges mot hverandre og kobles tilslutt sammen med en avsluttende støpeetappe på 2.5m og utgjør dermed hovedspennet. I byggefasen vil vindlasten som virker på utkragerene være dimensjonerende. Særlig høye snittkrefter oppnås ved veggskivene når utkragerene er fullt utbygget (før sammenkobling). Har i denne oppgaven utført en statisk og dynamisk vindanalyse i analyseprogrammet Nova Frame. Dette er et Windows program for statiske og dynamiske analyser av 3 dimensjonale rammekonstruksjoner som er basert på elementmetoden. Ref/10/ Analysen er utført for 2 byggetilstander som antas å være kritiske. Den ene som heter byggefase 3 er når utkragerene er bygget helt ut fra akse 2. Den andre som heter byggefase 4 er når utkragerene er bygget helt ut fra akse 3. Det er i Nova Frame regnet respons av dynamisk vindlast basert på 10 egenfrekvenseanalyser for hver av de 2 byggefasene. Resultatet av analysene gir snittkrefter som følge av dynamisk og statisk vindlast, i tillegg til egenvekt av konstruksjonen. Har brukt disse snittkreftene til å finne nødvendig armering av det dimensjonerende snittet i veggskivene. Resultatet av dette er et armeringsbehov på ø25 c100 som lengdearmering rundt hele tverrsnittet. I tillegg er det lagt torsjonsarmering som bøyler ø20 c100 + tilsvarende i lengderetning. Har da 50% utnyttelse av lengdearmeringen og 60% utnyttelse av torsjonarmeringen. Det er ikke benyttet lastfaktorer på lastene, men er brukt matrialfaktorer som for bruddtilstand. Det er ikke tatt hensyn til tilleggsmomenter som følge av veggskivens slankhet med annen ordens effekter som følge av utbøyninger. Analysen gir også verdier for utbøyning som følge av de ulike lasttilfellene. For byggefase 3 så maksimal forskyvninger som følge av statisk vindlast 386mm, men den dynamiske vindlasten har en maksimalverdi på 138mm. Totalverdien blir dermed 524mm. For byggefase 4 så er maksimal forskyvninger som følge av statisk vindlast 721mm, men den dynamiske vindlasten har en maksimalverdi på 525mm. Dette gir en totalverdi på 1246mm. Deformasjoner pga egenlast elimineres ved bruk av spennarmering. Det er også utført en modal analyse i Mathcad. Den analysen er avgrenset til å gjelde kun 1 egensvingeform i byggefase 4. Har basert analysen på den svingeformen med lavest frekvens slik den fremkommer i egensvingeanalysen i Nova Frame. Det er denne som gir den største responsen. Ut fra egenfrekvens og valgt funksjon til å beskrive denne formen er det utført en manuell beregning av forskyvning som følge av dynamisk vindlast med frekvens omkring egenfrekvensen til konstruksjonen. Resultatet av denne analysen gir en forskyvning på 349mm. Resultat fra tilsvarende analyse utført i Nova Frame gir 519mm, har dermed et avvik på 170mm.