Almenn verkefni 2021

Heiti verkefnis : 

Úrvinnsla mæligagna og burðarþolsgreining á brú yfir Steinavötn í Suðursveit

Verkefnastjóri : 

 

Stutt lýsing á verkefninu:

 

Markmið verkefnisins er að auka þekkingu á eiginleikum og burðarhæfni steyptra bitabrúa. Sérstaklega skerhönnun brúa af þessu tagi. Með verkefninu er jafnframt stefnt á að auka skilning á þeim eiginleikum sem burðarþolslíkön þurfa að hafa til að geta hermað hegðun steinsteyptra brúa og gefið reikningslegan styrk í samræmi við hönnunarforsendur.

Verkefnið grundvallast á úrvinnslu mæligagna sem safnað var á brúnni yfir Steinavötn í Suðursveit sumar og haust 2019. En brúin var tekin úr rekstri árið 2017 eftir að einn brúarstöpullinn seig vegna ágangs árinnar eftir mikla vatnavexti á svæðinu. Ákveðið var að nýta brúnna sem lærdómstæki áður en hún yrði rifin og ný brú byggð á sama stað. Mælingarnar voru umfangsmiklar og um margt einstæðar. Fyrirliggur umtalsvert safn áhugaverðra gagna sem á eftir að vinna úr.

Það er mikil fengur að fá tækifæri til að gera burðarþolstilraun á brúarmannvirki í fullum skala, en á heimsvísu hafa tiltölulega fáar steinsteyptar brýr hafa verið prófaðar með sama hætti og brúin yfir Steinavötn. Sérstaklega þegar litið er til þess að ýmsar hönnunarreglur fyrir steypt mannvirki byggjast á niðurstöðum prófana á litlum steyptum bitum í tilraunastofum, sem gefa ekki endilega rétt mynd af hegðun raunverulegra mannvirkja.

Fyrirhugað er að vinna með einingalíkön í þrívídd sem munu líkja eftir hegðun brúarinnar. Niðurstöðurnar verða bornar saman við mælingar á raunverulegri hegðun brúarinnar. Á þeim grunni er hægt að meta raunverulegan styrk brúarinnar fyrir og eftir tjónið 2017 og bera niðurstöðuna saman við þau gildi sem hönnunarreglur byggðar á Evrópustöðlum gefa fyrir brú sem þessa. Jafnframt mun rannsóknin gefa vísbendingar sem varða þróun burðarþols með tilliti til öldrunar burðarefna, þ.e. steinsteypu og járnbendingar. Ávinningurinn af þessu verkefni er einnig fólgin í því að rannsóknin mun gefa gagnlegar upplýsingar sem nýtast við ástandsmat og burðargetu annarra steyptra bitabrúa bæði hérlendis og erlendis.

Tilgangur og markmið:

 

Tilgangur verkefnisins er að rannsaka sveiflufræðilega og stöðufræðilega eiginleika og hegðun steinsteyptrar brúar.  Með verkefninu er stefnt að eftirfarandi markmiðum:

- Kanna efniseiginleika brúarinnar, sem gefa jafnframt vísbendingar um efniseiginleika annarra sambærilegra brúa sem byggðar voru á sama tíma.

- Auka skilning á nauðsynlegum eiginleikum burðarþolslíkana til að þau geti hermað hegðun steinsteyptra brúa.

- Afla upplýsinga um sveiflufræðilega eiginleika brúa af því tagi sem hér um ræðir.

- Fá samanburðarmat á reikningslegum styrk, mældum styrk og hönnunarforsendum. Sérstaklega hvað varða skerhönnun steinsteyptra brúa af því tagi sem um ræðir.

Safnað verður saman fyrirliggjandi upplýsingum og mæligögnum frá gömlu brúnni yfir Steinavötn. bæði  Efniseiginleikar brúarinnar verða kannaðir á grundvelli steypukjarna, bendistálssýna og hljóðbylgjuprófunar. Þær niðurstöður munu gefa vísbendingar um efniseiginleika annarra sambærilegra brúa sem byggðar voru á sama tíma. Hröðunargögn, streitugögn og niðurbeygju mælingar verða nýttar til að kvarða línuleg og ólínuleg líkön af brúnni. Gerð verður kerfisgreining á brúinni á grundvelli hröðunarmælinga, til að finna grunneigintíðnir, dempun og sveifluform. Bæði útfrá óþvinguðum og þvinguðum titringi brúarinnar. Í framhaldi af því verða gerð einingalíkön (FEM) af brúnni í SAP2000 og Ansys, þar sem mæld hegðun brúarinnar miðað við þekkta stífni og massa eiginleika verður hermuð. Sérstaklega verður horft til samspils streitu og hröðunargagna, en niðurbeygjumælingar hafðar til hliðsjónar. Þegar líkönin hafa verið kvörðuð, þá má meta burðargetu brúarinnar og bera saman við hönnunarforsendur, auk þess sem herma má niðurstöðu skerbrotsprófs sem framkvæmt var í september 2019.