Continue bruggen: Types, ontwerp en voordelen

na het lezen van dit artikel zult u bespreken over:- 1. Inleiding tot continue bruggen 2. Soorten doorlopende bruggen 3. Doseerstructuren 4. Ontwerpprocedure 5. Voordelen 6. Nadelen.

Inleiding tot doorlopende bruggen:

doorlopende bruggen zijn zuiniger, maar hebben een gebrek aan eenvoud in de ontwerpprocedure.

deze constructies hebben het relatieve voordeel dat hun ontwerpen eenvoudig zijn en geen ingewikkelde analyse vereisen, maar het belangrijkste nadeel is dat dergelijke constructies over het algemeen relatief duur zijn.

continue bruggen daarentegen zijn economisch voordeliger, maar het nadeel van dit type bruggen is hun gebrek aan eenvoud in de ontwerpprocedure. Deze structuren zijn statisch onbepaald en daarom is de structurele analyse zeer omslachtig, vooral wanneer het gaat om het verplaatsen van lasten.

typen doorlopende bruggen:

I. plak-en T-balkbruggen:

voor schets, Fig. 4.3 kan worden verwezen voor vaste plaat blijft bruggen kunnen worden aangenomen voor overspanningen tot 25 m, T-balk continue bruggen kunnen worden gebruikt voor overspanningen groter dan 20 m. maar minder dan 40 m. boven deze grens box Balk bruggen kunnen geschikt worden gevonden.

ii. Box-Balk bruggen:

bovenbouw van de Boxligger, die over het algemeen nuttig wordt geacht voor middelhoge overspanning, bestaat uit langsliggers, meestal drie in aantal, met dek-en soffit-platen aan de boven-en onderkant, hoewel eencellige boxliggers niet ongewoon zijn. Zoals de naam al aangeeft, vormen de lengtebalken en de dwarsbalken samen, met boven-en onderplaat de doos.

het voordeel van dit type bovenbouw is de grote torsieweerstand, die veel bijdraagt tot een betere verdeling van excentrische belastingen over de liggers. In tegenstelling tot balkenbruggen, live ladingsverdeling wordt meer zelfs in box balkenbruggen.

een ander voordeel dat met dit type constructie kan worden bereikt, is dat in plaats van de diepte van de sectie te vergroten waar het weerstand-moment kleiner wordt dan het ontwerpproces, de eerste kan worden vergroot als de plakdikte aan de drukzijde voldoende wordt vergroot.

om rekening te houden met wisselende momenten op verschillende secties, wordt de dikte van de bovenste of onderste plaat gevarieerd naargelang het positieve of negatieve moment moet worden weerstaan.

de dekplaat is ontworpen als een doorlopende plaat over de lengtebalken, vergelijkbaar met plaat-en balkbruggen. De dikte van de dekplaat varieert van 200 tot 250 mm. afhankelijk van de afstand tussen de lengtebalken.

de dikte van de soffit-plaat varieert van 125 tot 150 mm. waar het geen structurele functie heeft behalve het vormen van de doos, maar om negatieve moment te weerstaan kan het nodig zijn om het te verhogen tot 300 mm. in de buurt van de steun. De baandikte van de langsliggers wordt geleidelijk verhoogd naar de steunen waar de schuifspanningen meestal kritisch zijn.

Webdikte van bijna 200 mm. in het midden variërend tot 300 mm.op de steun wordt normaal voldoende bevonden. De baan bij de steun is op passende wijze verbreed om de lagers op te nemen, de verbreding is geleidelijk met een helling van 1 op 4.

de membranen zijn in de boxligger aanwezig om deze stijver te maken en om een gelijkmatige verdeling van de belasting onder spanning tussen de liggers te bevorderen. Voor een betere werking moet hun afstand tussen 6 m. en 8 m. afhankelijk van de spanlengtes.

het is raadzaam om ten minste 5 membranen in elke overspanning te leveren — twee op steunen, twee op een overspanning en één op het midden overspanning. Openingen worden in de diafragma ‘ s gehouden om het verwijderen van bekistingen vanuit de dozen te vergemakkelijken (Fig. 11.5). Hiervoor kunnen ook geschikte mangaten in de soffit-plaat worden bewaard. Deze kunnen worden afgedekt door mangatdeksels van prefab beton.

ongeveer 40% van de belangrijkste trekwapening in de lengterichting wordt gelijkmatig over de trekflens verdeeld, waarbij de resterende 60% zo nodig in meer dan één laag in de netten wordt geconcentreerd. In diepe balkenbruggen wordt een aanzienlijke diepte van het web onder de bovenste flens in de buurt van de steun aan trekspanning onderworpen.

om rekening te houden met deze trekspanning wordt aanbevolen dat in deze zone ongeveer 10% van de langswapening aanwezig mag zijn, tenzij schuine Stijgbeugels worden gebruikt voor diagonaalspanning.

Proportiestructuren van doorlopende bruggen:

gelijke overspanningen worden soms om verschillende redenen gebruikt, waaronder architectonische overwegingen, maar voor economisch ontwerp moeten de tussenspanningen relatief langer zijn dan de eindspanningen.

over het algemeen worden de volgende verhoudingen tussen het Midden-en het eindbereik bevredigend geacht:

In een doorlopende brug moet het traagheidsmoment de momentvereiste voor een evenwichtig en zuinig ontwerp volgen. Dit wordt bereikt door het bodemprofiel parabool te maken zoals weergegeven in Fig. 10.1. Soms, rechte haunches of segmentale curven worden verstrekt in de buurt van steunen om de verhoogde diepte vereist vanaf moment overweging te krijgen.

de in Fig. 10.1 bestaan uit twee parabolen met de apex op de middellijn van de overspanning. Voor symmetrische soffit-curven,

rA = rB = r (zeg)

waarbij ” r ” de verhouding is tussen de toename van de diepte op steunpunten en de diepte op de middellijn van de overspanning.

de volgende waarden van “r” zijn aanbevolen voor plaatbruggen:

a) Eindeafstand 10 m of minder,

r = 0 voor alle overspanningen

b) Eindeafstand tussen 10 m en 15 m,

i) r = 0 tot 0,4 voor buitenafstand

ii) r = 0.4 aanvankelijk binnensteun

iii) r = 0,5 op alle andere steunelementen

de waarden van rA en ra voor balkenbruggen kunnen worden berekend aan de hand van de volgende formules::

waarbij IA, IB en Ic het traagheidsmoment van de T-bundel zijn op respectievelijk A, B en mid-spanwijdte.

voor balkenbruggen zijn de onderstaande waarden van “r” aanbevolen:

(I) Outer end of end overspans, r = 0

(ii) 3 overspanningseenheid, r = 1,3 bij tussensteunen.

(iii) 4 ijkeenheden, r = 1.5 bij de middensteun en 1.3 bij de eerste binnensteun.

analysemethode:

Continustructuren kunnen met verschillende methoden worden geanalyseerd, maar de meest gebruikelijke methode is de momentverdeling. Wanneer haunches worden gebruikt, wordt de analyse ingewikkelder en daarom zijn ontwerptabellen en curven beschikbaar gesteld voor structuren met verschillende soorten haunches zoals recht, segmentaal, parabool enz. evenals voor verschillende waarden van rA, rB enz.

een dergelijke referentie literatuur is “the Applications of Moment Distribution” gepubliceerd door de Concrete Association of India, Bombay. Deze tabellen en curves geven de waarden van vaste eindmomenten, carryover factoren, stijfheid factoren etc. waarvan de nettomomenten van de leden na de definitieve verdeling kunnen worden berekend

invloedslijnen:

Fig. 10.2 toont enkele invloed lijndiagrammen op verschillende secties voor een drie gelijke overspanning continue brug met een constant Traagheidsmoment. Om een reactie of moment te krijgen op een punt ten gevolge van een geconcentreerde belasting, W, moet de ordinaat van het betreffende invloedlijndiagram worden vermenigvuldigd met W. Voor een gelijkmatig verdeelde belasting w, reactie of moment = (gebied van de juiste invloedlijndiag.) x w.

de diagrammen van de invloedslijn voor momenten, scharen, reacties enz. voor een continue structuur met variabel Traagheidsmoment kan op soortgelijke wijze worden getekend, waarbij de ordinaten voor de diagrammen van de invloedslijn worden bepaald met inachtneming van de voor de gegeven structuren geschikte frameconstanten.

het ontwerp van de onder spanning staande belastingmomenten, – scharen en-reacties op verschillende secties worden berekend door de onder spanning staande belasting op de desbetreffende invloedslijn diagrammen te plaatsen. De belastingen moeten zodanig worden geplaatst dat in het betreffende gedeelte een maximaal effect wordt bereikt.

ontwerpprocedure van doorlopende bruggen:

1. Fixeer spanlengtes in de unit en selecteer ruwe secties in Midden overspanningen en op steunen.

2. Selecteer de juiste soffit curve.

3. Werk dode laadmomenten uit op verschillende secties.

dit kan als volgt worden gedaan:

I) Zoek de vaste eindmomenten.

ii) Zoek de verdelings – en overdrachtsfactoren voor de eenheid.

iii) verdeel de vaste eindmomenten per Moment-distributiemethode. Dit zal de elastische momenten geven. Voeg daarbij het vrije moment als gevolg van de dode lading.

4. Teken invloed lijndiagrammen voor momenten.

de procedure is als volgt:

I) Zoek de F. E. M. voor eenheidsbelasting op elke positie.

ii) De F. E. M. en ontdek de elastische momenten na correctie voor zwaaien waar nodig.

iii) voeg vrij moment toe aan elastisch moment. De aldus verkregen momenten in een afzonderlijke sectie voor verschillende belastingsposities geven de ordinaten van het BM-beïnvloedingslijndiagram op de plaatsen waarop de eenheidsbelasting wordt geplaatst.

iv) herhaal proces (I) tot (iii) hierboven en krijg de ordinaten van de invloed lijndiagram voor verschillende secties.

5. Werk live laadmomenten uit op verschillende secties.

6. Combineer de live load momenten met de dead load momenten om het maximale effect te krijgen.

7. Controleer de betonspanning en bereken het oppervlak van de benodigde wapening.

8. Teken invloed lijn diagrammen voor scharen als voorheen voor verschillende secties. Schat zowel de dode als de levende afschuifkracht en controleer de afschuifspanning op de kritieke secties en zorg zo nodig voor de nodige afschuifwapening.

9. Detail van de wapening in de leden zodanig dat alle secties voldoende zijn voorzien voor de respectieve kritische buigmomenten en afschuifkrachten.

voordelen van doorlopende bruggen:

de voordelen ten gunste van doorlopende bruggen zijn:

(I) in tegenstelling tot eenvoudig ondersteunde bruggen hebben deze constructies slechts één lagerslijn over pieren nodig, waardoor het aantal lagers in de bovenbouw en de breedte van de pieren worden verminderd.

(ii) als gevolg van de verkleining van de breedte van de pier, minder verstopping van de doorstroming en als zodanig de mogelijkheid van minder afschuiving.

(iii) minder uitzettingsvoegen nodig hebben, waardoor zowel de initiële kosten als de onderhoudskosten minder worden. De rijkwaliteit over de brug wordt hierdoor verbeterd.

(iv) vermindert de diepte bij het midden van de overspanning waardoor de doorvaarthoogte of de hoofdruimte wordt vergroot. Dit kan brengen naar beneden de brug dek niveau waardoor niet alleen de kosten van de benaderingen, maar ook de kosten van de onderbouw als gevolg van de lagere hoogte van pieren en landhoofden die opnieuw vermindert de kosten van de fundering.

(v) betere architectonische uitstraling.

nadelen van doorlopende bruggen:

de nadelen zijn:

(i) analyse is omslachtig en tijdrovend.

(ii) niet geschikt op opbrengende funderingen. Differentiële afwikkeling kan ongewenste spanningen veroorzaken.