het elastomeer Lagerkussen en zijn rol in brugontwerp

De San Francisco-Oakland Bay Bridge is zeven kilometer lang en biedt plaats aan een kwart miljoen voertuigen per dag. De brug, gebouwd met bijna 250 miljoen kilogram staal, moet een massa van 450 miljoen kg voertuigen per dag dragen, en ongeveer 500 duizend kg op een bepaald moment.

de mogelijkheid van een brugstoring is beangstigend, vooral bij het oversteken van een groot bouwwerk zoals de Bay Bridge. In 1989 werd de brug afgebroken door de aardbeving van Loma Prieta. De trillingen van de aardbeving waren zo intens, ze scheurden de bouten die een deel van de brug in zijn zitplaats bevestigden. Toen de trillingen van de aardbeving toenamen, werd de sectie zeven centimeter naar het oosten verschoven en de westkant van de sectie verschoven voorbij de rand van de zitplaats, waardoor het hele bruggedeelte instortte op het onderste dek; de instortlocatie was bij pier E9, die halverwege tussen Yerba Buena Island en Oakland ligt.

de Bay Bridge werd ontworpen om aardbevingen te weerstaan door de toepassing van technologie die het mogelijk maakte de brug aan te passen aan dergelijke dramatische milieu-instanties. In feite zijn alle bruggen ontworpen om matig flexibel te zijn met een ingebouwde “bocht of breuk” ontwerpfilosofie; aangenomen wordt dat de brug onderhevig zal zijn aan enigszins onvoorspelbare externe krachten en torques veroorzaakt door hoge windsnelheden, temperatuurveranderingen, zwaar verkeer en soms zelfs aardbevingen. Dus als flexibiliteit cruciaal is, hoe wordt die dan bereikt?

elastomeer lagerplaat voor de San Francisco-Oakland Bay Bridge
de San Francisco – Oakland Bay Bridge

elastomeer lagerplaat rol van de elastomeer lagerplaat

flexibiliteit van de brug wordt voornamelijk bereikt door een component genaamd bridge elastomeer lagerplaat. Dit is meestal gemaakt van een sterk en buigzaam materiaal zoals neopreen—een type van zware industriële rubber. Deze pads worden geplaatst tussen bovenbouw zoals de brug balk en onderbouw zoals de verticale steunen genoemd pieren. Hun primaire functie is het verdelen van bovenbouwbelastingen over de onderbouw en het toestaan dat de bovenbouw de nodige bewegingen onder onregelmatige omgevingsomstandigheden ondergaat zonder schadelijke spanningen te veroorzaken die de structurele integriteit van de brug in gevaar kunnen brengen. Als de structurele integriteit van de brug wordt aangetast, kan de brug instorten.

het voorkomen van instorting is niet de enige functie van een elastomeer lagerkussen. De pads verlengen de levensduur van bruggen door slijtage op brugmaterialen te verminderen. De pads helpen regeringen geld te besparen door het uitstellen van de vervanging van bruggen, net als de manier waarop schoenen mensen toestaan om lange afstanden te lopen.

overigens werden elastomeer lagerkussens geïnstalleerd op de locatie van de Bay Bridge failure als onderdeel van een seismisch retrofitproject uit 1999.

elastomeer ontwerp 3D-technische simulatie in brugontwerp

elastomeer lagerpad brugontwerp FEA
eindige-elementenanalyse van een brug elastomeer lagerpad uitgevoerd met SimScale

omdat elastomeer lagerplaten cruciaal zijn voor een veilig en kosteneffectief brugontwerp, worden ze uitgebreid geprototypeerd en getest voordat ze in de productie worden gebruikt.

door gebruik te maken van simulatiesoftware zoals SimScale als onderdeel van het proces, is het mogelijk om een elastomeer lagerkussen praktisch te testen onder verschillende ontwerp-en belastingshypothesen. Bijvoorbeeld, de lagerkussen kan worden verondersteld te zijn samengesteld uit een elastomeer materiaal versterkt door stalen platen, en drie basisbelasting gevallen kunnen worden gesimuleerd en waargenomen: 1) compressie, 2) compressie met knippen, en 3) compressie met rotatie.

de resultaten kunnen worden geanalyseerd door het observeren van Cauchy-spanningen in een contourdiagram. Men kan zelfs opmerken dat met de introductie van stalen platen het draagvermogen van het lager wordt verbeterd.

elastomeer Lagerkussens conclusie

zoals we hebben gezien, spelen het ontwerpen van elastomeer lagerkussens met behulp van simulatiesoftware een cruciale rol bij de veiligheid, betrouwbaarheid en levensduur van bruggen. Als u het eens wilt proberen, maakt u hier een gratis Community-account aan en kopieert u deze sjabloon van een elastomeer lagerplaatsimulatie, wijzigt u de instellingen of het CAD-model en voert u uw eigen analyse uit.

u kunt hier een Gratis infographic downloaden om meer te weten te komen over de rol van technische simulatie in bouwtoepassingen.

stel uw eigen simulatie op via het web in enkele minuten door een GRATIS account aan te maken op het simscale-platform. Er is geen installatie, speciale hardware of creditcard vereist.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.