Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2005, Page 241

Kennistærðir fyrir stakan staur
Staurar brúarinnar eru HEB260 stálbitar. í útreikningum á samvirkniáhrifum innan
stauraþyrpinga eru stálbitarnir nálgaðir sem gegnheilir sívalningslaga staurar að þver-
máli, d = 260 mm og með jafngildan fjaðurstuðul E = 95 GPa, þar sem búið er að taka
tillit til þess að stálþversniðið er ekki gegnumheilt. Dýpi á klöpp neðan sökkulbotns var
nálgað sem 8 m.
Mikil óvissa er tengd fjaðurstuðli jarðvegsins. Ljóst er að stífni efsta hluta jarðvegsins
skiptir mestu máli. Byggt á töflu 1 og miðað við um 1,5 metra dýpi má aætla að skúf-
bylgjuhraðinn gæti verið í kringum 180 m/s. Ennfremur ef miðað er við að eðlis-
massinn, ps = 1800 kg/m3 og Poissons hlutfallið, u = 0,2 gefur það fjaðurstuðulinn
Ev,m.=140 MPa. Framangreind gildi miðast við litlar formbreytingar. Ef hins vegar tekið
er tillit til þess að hönnunarskjálfti (anmx = 0,4g) er mjög stór fyrir brúarstæðið er ljóst að
verulegar skúfformbreytingar verða í jarðveginum þegar slíkur skjálfti ríður yfir og því
má gera ráð fyrir að fjaðurstuðull lækki verulega, þ.e. Es/Es,max < 1,0. Þessi mýking á
jarðveginum hefur sömuleiðis áhrif á eigintíðni jarðvegslagsins. Þessi áhrif komu glöggt
fram í jarðskjálftamæligögnum sem skráð voru við gömlu Þjórsárbrúna í Suður-
landsskjálftunum 2000 [12]. Ekki verður lagt mat á hversu miklar skúfformbreytingar
verði í hönnunarskjálfta, þessi í stað er stillt upp í töflu 2 niðurstöðum útreikninga á lykil-
kennistærðum fyrir mismunandi skúfbylgjuhraða, byggt á jöfnum (1) til (7). Öll þessi
gildi eru óháð tíðni. Láréttur deyfistuðull er hins vegar tíðniháður sbr. jöfnur (5) og (6).
Tafla 2 Hreyfðarfræðilegir eiginleikar staks staurs án samvirkniáhrifa.
Skúfbylgjuhraði,Vs 100m/sek
Fjaðurstuðull,Es 43 MPa
Virk stauralengd, lc 3,6 m
Grunntíðni,fsl 3,1 Hz
Lárétt stífni, 67 MN/m
200 m/sek
173 MPa
2,5 m
6,3 Hz
200 MN/m
1) Grunntíðnin miðast við einsleitt 8 m þykkt lag.
300 m/sek
389 MPa
2,1 m
9,4 Hz
379 MN/m
Kennistærðir fyrir stauraþyrpingu undir land-
stöplum og millistöpli
í hvorn landstöpul eru innsteyptir 20 staurar sem
reknir voru niður í klöpp. Staðsetningu stauranna í
landstöplum er sýnd á mynd 5. Stífni og deyfni
hvers staurs er reiknuð með aðferðafræðimti sem
lýst er hér að framan. Á mynd 6 má sjá dæmi um
lárétta stífni í langstefnu brúar (x-stefna) í staurum
1, 5, 6 og 10 normeraða með stífni staks staurs.
Tilsvarandi niðurstöður fást fyrir deyfni einstakra
staura. Eins og sést er stífnin tíðniháð. Fyrir lægri tíðnirnar er
stífnin vel fyrir neðan 1,0, sem sýnir hversu mikil stífniminnkunin
er vegna samvirkniáhrifa. Ef notað er hefðbundið einingaforrit þar
sem stífni og deyfni stauraþyrpinga er nálguð með láréttum gorm-
um í langstefnu og þverstefnu brúar verður að velja út ákveðna
tíðni sem einkennir hreyfingar jarðvegs í hönnunarjarðskjálfta þar
sem styrkur jarðskjálftans er í hámarki. Þetta má gera með því að
reikna út bylgjuútbreiðslu í lagskiptum jarðvegi með einvíðu
reiknilíkani, sjá t.d. [12]. Heildarstífni og deyfni í land- og milli-
stöpli er sýnd í töflu 3 miðað við að einkennandi skúfbylgjuhraði á
1-2 m dýpi sé 100 m/s og að grunntíðnin sé 3 Hz. Af töflunni sést
t.d. að fyrir landstöpul er heildarstífni stauraþyrpingarinnar í
langátt 37% af stífni 20 stakra staura án samvirkniáhrifa.
Mynd 5. Planmynd af landstöpli sem sýnir
legu staura.
Mynd 6. Normeruð stífni
staura 1,5,6 og 10 í land-
stöpli sem fall af tíðni.
Stífnin miðast við langátt
(x-stefna) brúar.
Ritrýndar vísindagreinar i 239