Bjørvikatunnelen -Spenningsberegning og produksjonsplanlegging

Transkript

1 1 Bjørvikatunnelen -Spenningsberegning og produksjonsplanlegging Sverre Smeplass Skanska Norge AS 2 Arbeidsfellesskap mellom Skanska Norge AS (60%) Bam Civiel (20%) Volker Stevin Construction Europe (20%) Byggherre: Statens vegvesen, region øst

2 3 Simulering som styringsverktøy I planleggingsfasen Valg av bindemiddelsammensetning basert på temperatur- og fasthetsberegninger styrt av planlagt framdrift / sykluser Valg av herdetiltak basert på spenningsberegninger midlertidige data I driftsfasen Kontraktsfestet beregning og dokumentasjon av temperaturforløp og rissindekser for hvert støpeavsnitt Tilpasning av herdetiltak for å oppnå tilfredsstillende sikkerhet mot opprissing 4 Kompetanse, erfaring Aktiv deltagelse i FoU-prosjekter NorIPACS I & II ( ) IPACS ( ) NorCracks ( ) Prosjekter i Sverige med tilsvarende krav Södra Länken Kraftverksprosjekt Beregninger utført av Eirik Haram (Skanska) Øyvind Bjøntegaard (innleid fra NTNU) Sverre Smeplass (Skanska)

3 5 Dataverktøy 4C Temp&Stress - 2D FEM-verktøy fra fra DTI, Danmark Fordeler Enkelt brukergrensesnitt Erfaring fra tidligere prosjekter Mulighet for bruk av diskrete materialdata Ulemper Gammelt (tidlig 90-tall), stivt brukergrensesnitt Tungvint geometrimodellering Dårlig tilpasset krypmodellering Primitivt arkivsystem Dårlige feilutganger 6 Hvorfor 2D? Raskere, enklere Segmentoppdelingen ga tilnærmet perfekte 2D-forhold (bare horisontale skjøter bunnplate /vegg)

4 7 Hvorfor 2D? 8

5 9 Datagrunnlag for simulering Stort dokumentasjonsprogram som en del av kontrakten Repeterte målinger av herdevarme 1 m 3 herdekasse på anlegget for hver dokksetting / sementbatch fra Brevik Ca. 5 % variasjon i herdevarme fra batch til batch 10 Nødvendige materialdata for simulering Tøyningspotensialet Temperaturforløp (beregnet på basis av målt herdevarme) Termisk utvidelseskoeffisient (tids- og temperaturavhengig) Forløp av autogen deformasjon (tids- og temperaturavhengig) Materialets respons ved fastholding E-modulsutvikling (tids- og temperaturavhengig) Strekkfasthetsutvikling (tids- og temperaturavhengig) Kryp (tids- og temperaturavhengig)

6 11 Ikke-optimal materialsammensetning mht rissrisiko Sammaling av sement og FA ga begrensninger på FAmengden, 30-33% av samlet sement Kontrakten tillot inntil 39% Framdriftshensynet kunne tillatt noe tregere betong, dvs mer FA SKB ga noe høyere sementforbruk 12 Usikkerhet i inngangsparametrene i spenningsberegningene Feil i temperaturberegningene har direkte og stort gjennomslag i spenningsberegningene Temperaturberegningene lar seg enkelt kalibrere ved sammenligning med måleresultater Stor usikkerhet ved måling av strekkfasthetsutvikling Direkte gjennomslag i bestemmelsen av rissindeksen Upresis krypmodellering.. Ikke helt ren 2D

7 13 Rapporteringsfrekvens Innledningsvis for hvert enkelt støpeavsnitt med fastholdingseffekter (vegg-/takplatestøp) Flere værscenarier i samme rapport Senere generaliserte beregninger Standardisert geometri ga mulighet til å la hver rapport dekke flere seksjoner. Resultater innenfor kontraktens krav Maksimaltemperatur i veggene C (uten kjøling) Rissindekser <0,75 14

8 15 Temperaturmålinger og rissobservasjoner Temperaturmålinger med innstøpte termoelementer i hvert støpeavsnitt Egne rapporter, sammenstilling med beregnede temperaturer for aktuelt værscenario (utgangspunkt for kalibrering av temperaturberegningene Stort sett bra samsvar En del problemer med måleutstyret, følsomt for jordingsfeil Rissobservasjoner i samarbeid med BH Løpende loggføring med registrering av posisjon, risslengde, og rissvidder Riss oppsto relativt tidlig, dvs 1-3 uker etter støp 16 Fra erfaringsrapporten:

9 17 18 Feedback fra byggherren Åpen dialog med byggherren underveis Lite respons på simuleringsrapportene Mer kritisk vurdering av temperaturrapportene God dialog om opprissingstendensen i TE3 og TE5 (1. dokksetting)

10 19 Kalibrering før 2. dokksetting Større opprissingstendens enn forventet i TE3 og TE5 Sammenstilling av beregnede rissindekser og rissobservasjoner ga mulighet til kalibrering Seksjoner med 1-2 riss med rissvidder <0,1mm ble definert å ha reell rissindeks 1,0 (seksjon 3.3 og 3.4) Beregningsparametre ble justert for å gi samsvar i disse seksjonene Strekkfastheten ble redusert med 25% fra laboratoriemålingene i hele forløpet Krumning om x- og y-akse ble beregningsmessig fastholdt Ikke kryp i bunnplata Kalibrerte beregninger utløste behov for nye herdetiltak.