Modellering og kapasitetsvurdering av Herøysundbruen i Diana FEA: Kapasitetsvurdering ved ulike skader i etterspennigssystem.

Abstract

Denne oppgaven handler om modellering av Herøysundbruen. Hensikten med modelleringen er å lage en digital modell som representerer Herøysundbruen og vurdere den faktiske kapasiteten til bruen i dens nåværende tilstand, samt å evaluere kapasiteten til bruen ved ulike skader i spennarmeringssystemet. Oppgaven bidrar til å evaluere om denne bruen har tilstrekkelig kapasitet til å stå flere år til, i tillegg til å redusere mengden utslipp. Dette gjøres ved å forlenge forventet levealder og utføre nødvendig vedlikehold, slik at aldringen av bruen forsinkes, og dermed reduseres behovet for nybygg. Hvis dette blir anvendt på alle bruer i Norge, vil det ha en positiv påvirkning på miljøet og bringe Norge et skritt nærmere oppnåelsen av FNs bærekraftsmålene. Modellering av bruen ble utført ved bruk av elementmetode-programvare, Diana FEA. For å effektivisere prosessen ble brukt Excel-ark til å lage koordinatsystem for geometrien og armeringen i bruen. Materialdataene til bruen ble hentet fra Brutus-dokumentene. Laster og andre parametere i modellen er beregnet i henhold til gjeldende Eurokoder og Håndbøker fra Statens vegvesen. Lastkominasjonene ble utarbeidet i henhold til bruddgrensetilstand. Analysene i denne oppgaven var basert på linear statisk analyse. Det ble utført fire ulike analyser. Den første analysen ble utført utfra at bruen var i normal tilstand uten korrosjon eller skader. Resten av analysene ble utført med forskjellige skader i spenningsarmering, reduksjon i spennarmeringsarealet og spennkraften. I disse analysene ble det lagt vekt på resultater av dimensjonerende moment i ULS a, etterspenningsmoment og nedbøyning i midspennet, som er det mest kritiske snittet i bruen. Resultatene i denne oppgaven viste at bruen er overdimensjoner og har tilstrekkelig kapasitet. Selv under skader eller svekkelse i etterspenningssystemet, viste resultatene at bruen hadde nok kapasitet og holdt nedbøyningen innenfor tillatt grense.

This assignment focuses on the modelling of the Herøysund Bridge. The purpose of the modelling is to create a digital representation of the Herøysund Bridge and assess the actual capacity of the bridge in its current condition, as well as evaluate the capacity of the bridge under various damages to the prestressing system. The assignment contributes to determining whether this bridge has sufficient capacity to remain in service for several more years, in addition to reducing emissions. This is achieved by extending the expected lifespan and performing necessary maintenance to delay the aging of the bridge. If this approach is applied to all bridges in Norway, it will have a positive impact on the environment and bring Norway a step closer to achieving the UN Sustainable Development Goals. The modelling of the bridge was carried out using the finite element method software, Diana FEA. To streamline the process, Excel sheets were used to create the coordinate system for the geometry and reinforcement of the bridge. The material data for the bridge was obtained from the Brutus documents. Loads and other parameters in the model are calculated according to the current Eurocodes and handbooks from the Norwegian Public Roads Administration. The load combinations were prepared in accordance with the ultimate limit state. The analyses in this assignment were based on linear static analysis. Four different analyses were conducted. The first analysis was performed assuming the bridge was in normal condition without corrosion or damage. The remaining analyses were conducted with various damages to the prestressing system, reduction in prestressing area, and prestressing force. These analyses focused on the results of the design moment in ULS a, post-tensioning moment, and deflection in the mid-span, which is the most critical section of the bridge. The results of this assignment showed that the bridge is over-dimensioned and has sufficient capacity. Even under damage or weakening of the post-tensioning system, the results indicated that the bridge had enough capacity and kept the deflection within allowable limits.