VSH Turòa nad Bodvou - Nemetschek Scia

Inleiding
Deze opdracht heeft als bedoeling de vervormingen te berekenen
van een stalen fietsersbrug onder zijn eigengewicht. Met deze gegevens
past de constructeur bij de fabricage van de brug de vorm zo
aan dat wanneer de brug geplaatst wordt en onderhevig is aan
zijn eigengewicht, het de vorm heeft zoals getekend volgens plan.
Vermits vervormingen vrij nauwkeurig dienen te worden bepaald
en de geometrie van de brug complex is, dient er een 3D-schaalmode
gemaakt te worden van de gehele brug in ESA-Prima Win.
Beschrijving van de geometrie van de brug
De stalen fietsersbrug te Lille is een brug op 4 steunpunten en is
volledig uit platen samengesteld. Naast de twee eindsteunpunten
zijn ook 2 pijlers voorzien die de brug inklemmen. De staalkwaliteit
is S355. Het dek is uitgevoerd in uitkraging en wordt gesteund
door 3 verticale verstijvers die gelast zijn aan consoles. In totaal
zijn er 38 consoles. De consoles bestaan uit een lijfplaat en een in
breedte variërende onderflens die eindigt op de onderflens van de
koker. De lijfplaat kromt naar het einde toe naar boven en dient
als steun voor de leuning (koker 200/100/6). De bovenflens wordt
gevormd door het dek. Deze consoles zijn gelast aan de koker die
het hoofdprofiel van de brug vormt. Het bestaat uit 2 gekromde
lijven en 2 vlakke flenzen en is verstijfd door 6 verstijvers, 3 voor elk
lijf van de koker die evenwijdig lopen aan de aslijn van de koker. Ter
plaatse van de pijlers en de consoles is er telkens een dwarsschot
voorzien. Ter plaatse van de consoles is er ook nog een verstijver
op het niveau van het dek, zodat de “bovenflens” van de console
als het ware wordt doorgetrokken tot in de koker, zodat via het
dwarsschot, de krachten naar de koker worden overgedragen.
Opbouw van het model in ESA-Prima Win
fase 1: opbouw van het referentieprofiel
Het referentieprofiel wordt in grondplan uitgezet via de snijpunten
van cirkels en rechten (1D macro’s). Het cirkelsegment wordt ingedeeld
in 37 stukken, vermits er 38 consoles zijn (eindconsoles inbegrepen).
Daarna worden deze 38 punten verplaatst in de hoogte
en vormen zo de referentielijn voor de brug.
fase 2: opbouw van de standaardmoot
De brug kan ingedeeld worden in 38 standaardmoten. Het is
dus voldoende om 1 standaardmoot te maken en deze dan
langs het referentieprofiel te verplaatsen en te roteren om zo de
brug te creëren. Een staafmodel wordt opgebouwd met behulp
van de constructie van hulpcirkels en hulprechten. Doordat het
assenstelsel kan verplaatst en geroteerd worden, is het mogelijk
om telkens in een vlak (2D) te werken, wat de zaak iets eenvoudiger
maakt. De gekromde stukken worden gesegmenteerd getekend,
zodat deze met recht- of driehoeken kan worden ingevuld.
Vervolgens worden de verschillende onderdelen van de moot met
2D-elementen (platen) ingevuld. Elk onderdeel van de moot (bv.
console, dek, ...) wordt in een afzonderlijk materiaal gedefinieerd,
zodat het mogelijk is om via selectie van 2D-macro’s naar materiaalkwaliteit
de verschillende elementen op een éénvoudige manier
aan te passen door enkel deze actief te zetten.
fase 3: Berekening van de langs- en dwarshelling van elke
standaardmoot
Vanwege de kromtestraal in planzicht en de kromming in het
lengteprofiel, heeft elke standaardmoot een verschillende stand in
planzicht en in vooraanzicht. De helling van de standaardmoot is
het gemiddelde van de 2 lijnstukken die de naastgelegen referentiepunten
verbinden. In een excel-tabel zijn de cartesiaanse coördinaten
van het referentieprofiel gegeven. Dit is de output van het
model van het referentieprofiel, dat in excel ingelezen is. Hiermee
kunnen de benodigde hoeken worden berekend.
fase 4: Invoegen van standaardmoten + verbinden van moten
De standaardmoot wordt in de oorsprong van het globaal assenstelsel
geroteerd in de 2 richtingen (rotatie in planzicht en rotatie in
opstand). Vervolgens wordt deze moot met het referentiepunt op
de referentielijn geplaatst. Zo ontstaan 38 moten die in hun referentiepunt
de gemiddelde dwars- en langskromming aangeven.
Vervolgens worden de moten aan mekaar verbonden door de
moten aan te vullen. De verschillende onderdelen worden één
voor één actief gezet en aan mekaar verbonden door 2D-macro’s
te tekenen in 3D.
fase 5: Opbouw van de pijlers en randconsoles
De moten op het einde van de brug verschillen van de andere door
de positie van het dwarsschot in de koker: bij de middenmoten
staat dit loodrecht op de lijven en de flenzen van de koker, terwijl
bij de eindmoten het dwarsschot in het verlengde van de console
ligt. Voor deze twee moten is de standaardmoot aangepast door
het dwarsschot te projecteren op het vlak van de console. Deze
moot is dan aangevuld met de randconsoles. De pijlers worden
ook getekend met behulp van een staafmodel geconstrueerd
met hulplijnen, waar achteraf de verschillende platen worden
ingetekend. Ter plaatste van de pijlers dienden ook dwarsschoten
worden ingevoegd in de koker.
fase 6: Berekening
Na de generatie van de geometrie worden de steunpunten en
de belastingen ingegeven. Vervolgens worden de vervormingen
van de structuur berekend en geanalyseerd. Het tegenpijl wordt
bepaald en doorgegeven aan de constructeur.
Besluit
De opbouw van het model is een stuk sneller en éénvoudiger door
het gebruik van een standaard-moot die meerdere keren gebruikt
wordt in de structuur. Via éénvoudige en krachtige opties zoals het
verplaatsen en roteren van het gebruikersassenstelsel kan men in
2D tekenen, wat de zaak toch een stuk vereenvoudigd. Hierdoor
is het mogelijk om in een aanvaardbare tijdsperiode een platenmodel
op te bouwen van deze brug.
Fietsersbrug te Lille (Gierle) over de E34
95