Demonterbare knutepunkt i hulldekker

Abstract

I denne masteroppgaven ble det utviklet et demonterbart knutepunkt for langsgående fuger mellom hulldekker, med evne til å overføre tilsvarende skjærspenning som ved tradisjonell utstøping av fuge. Oppgaven undersøkte også praktisk gjennomførbarhet, miljø- og kostnadseffektivitet. En forskningsmetodikk basert på litteraturstudier, friksjonstest i laboratorium, kapasitetsberegninger og analyser med Abaqus/CAE ble brukt for å utvikle en optimal løsning.

Den utviklede løsningen er et prefabrikkert mekanisk knutepunkt basert på skjær-friksjons-modellen. Det består av stykkevise ekspansjonsskinner av stål som skaper trykk mot hulldekkets sidekant ved oppspenning, som sammen med friksjon overfører skjærkrefter mellom hulldekkene. For å øke friksjonen mot hulldekket har TPE 90shA og 45shA blitt undersøkt i laboratoriet. Spenningene i hulldekkekanten grunnet trykkraften analyseres i Abaqus/CAE, og overskrider ikke betongens kapasitet. Kapasitetskontrollen utført viser at strekkspenningene er mest kritiske.

Knutepunktet er utformet for vertikal skjæroverføring, dette kontrolleres etter NS-EN 1168. Vindlast og svinn resulterer i tap av oppspenningskraft i dekket, noe som krever økt trykkraft. TPE benyttes også for å kompensere for svinndeformasjon. Studien presenterte alternative løsninger for å hindre utbøyning i ytterste hulldekke, disse inkluderte utstøping av ytterste fuger og bruk av spenntau.

Studien av økonomisk effektivitet viste imidlertid at det nye knutepunktet ikke er mer kostnadseffektivt enn dagens metode. I dag er ombruk dyrere enn å kjøpe nye materialer, men fremtidige myndighetskrav til ombruk kan imidlertid endre dette. Den nye løsningen vil sannsynlig være mer miljøvennlig, da den reduserer behovet for fugestøp og produksjon av nye dekker.

Det mekaniske knutepunktet er enkelt å montere og demontere, og overfører nødvendige skjærkrefter mellom hulldekkene for å opprettholde skiveeffekten. Videre optimalisering og utforming krever ytterligere beregninger og analyser.

In this master's thesis, a detachable junction for longitudinal joints between hollow-core slabs was developed, capable of transferring equivalent shear stress as in traditional joint casting. The thesis also investigated practical feasibility, environmental impact, and cost-effectiveness. A research methodology based on literature studies, friction testing in the laboratory, capacity calculations, and analyses using Abaqus/CAE was used to develop an optimal solution.

The developed solution is a prefabricated mechanical junction based on the shear-friction model. It consists of segmented expansion rails made of steel that exert pressure against the side edge of the hollow-core slab when tensioned, thereby transferring shear forces between the slabs along with friction. To increase friction against the hollow-core slab, TPE 90shA and 45shA were examined in the laboratory. The stresses in the slab edge due to the applied pressure are analyzed in Abaqus/CAE and do not exceed the capacity of the concrete. The capacity check performed shows that tensile stresses are the most critical.

The junction is designed for vertical shear transfer, which is regulated according to NS-EN 1168. Wind loads and shrinkage result in a loss of tensioning force in the slab, requiring increased pressure. TPE is also used to compensate for shrinkage deformation. The study presented alternative solutions to prevent deflection in the outermost hollow-core slab, including casting the outermost joints and using tension cables.

However, the study of economic efficiency showed that the new junction is not more cost-effective than the current method. Currently, reuse is more expensive than purchasing new materials, but future regulatory requirements for reuse may change this. The new solution is likely to be more environmentally friendly as it reduces the need for joint casting and the production of new slabs.

The mechanical junction is easy to assemble and dismantle, transferring the necessary shear forces between the hollow-core slabs to maintain the slab effect. Further optimization and design require additional calculations and analyses.