Modellering av tvärsnitt i betongbro med avseende på egenskaper som platta och balk

Sammanfattning: Examensarbetet behandlar ett brotvärsnitt som inte entydigt kan betraktas som ett balktvärsnitt eller plattvärsnitt. Med de måttdefinitioner som används vid broprojektering ska en plattkonstruktion ha en bredd som är fem gånger höjden, annars ska konstruktionen ses som en balk där även balkens längd definieras att vara större än tre gånger höjden. Brotvärsnittet som studeras i detta examensarbete kan alltså definieras både som ett plattvärsnitt och som ett balktvärsnitt. Målet med arbetet är att undersöka om det är möjligt att finna en metod att konstruera denna typ av tvärsnitt som befinner sig i gränslandet mellan två definitioner. Skillnaderna mellan en plattas och en balks verkningssätt ligger i att plattan antas bära last i två riktningar medan en balk enbart bär last i en riktning. Examensarbetet är genomfört i sammarbete med WSP Bro- och vattenbyggnad i Örebro, som konstruerade en bro med just detta tvärsnitt. Bro 344 över parkstråk i trafikplats Rinkeby å ramp mot Ärvinge, är 181 m lång bro i 9 spann och finns belägen vid trafikplats Rinkeby som är en del utav Trafikverkets projekt, E18 Hjulsta – Kista. Lasterna som används i analyserna är betongens egentyngd, utbredd last av beläggning och vertikala trafiklaster. I ett första skede i arbetet analyseras modellerna med rörliga trafiklaster. Det framkom dock under arbetets gång att förenklingar vad gäller trafiklasterna måste göras då arbetet skulle bli för omfattande annars. En statisk boggilast placeras ut i ett spann mitt i mellan dess tredjedelspunkt och halva spannlängden. Beräkningar utförs i en mjukvara där modellen både byggs upp av skalelement som en långsträckt platta där snittkrafter kommer ut som enhet per meter och med balkelement som en halvinspänd balk där snittkrafter kommer ut i enhet per balk. Mjukvaran som används är ett tredimensionellt finit element program, SOFISTIK, som likt många andra FE-program erbjuder användarvänliga modelleringsmiljöer, hanterar rörliga laster och har en mängd inbyggda moduler och funktioner. Beräkningarna som sedan utvärderas och jämförs är dels SOFISTIKs olika resultat för skalmodellen och balkmodellen. Där dimensionerande armeringsmängder beräknas för max fältmoment och max stödmoment. Dessa resultat från SOFISTIKs skalmodell respektive balkmodell jämförs också med resultat från de mjukvaror som användes vid dimensioneringen från början, vilket var för skalmodellanalysen Brigade Standard och för balkanalysen Strip Step 3. Armeringsmängderna jämförs slutligen genom att studera tre fall: •   Skalmodell SOFISTIK - Brigade Standard •   Balkmodell SOFISTIK - Strip Step 3 •   SOFISTIK skalmodell – balkmodell Jämförelserna visar att både skalmodellerna från de olika programmen (SOFISTIK – Brigade Standard) och balkmodellerna från de olika programmen (SOFISTIK – Strip Step 3) ger likvärdiga armeringsmängder vilket ger en trygg verifiering av modellerna. Vidare visar jämförelse mellan skal- och balkmodell i SOFISTIK att balkmodellen ger avsevärt högre armeringsmängder, både i fält och över stöd. ar