Wie wirken sich Endmembranen auf vorgespannte Trägerkräfte / Durchbiegungen aus?

Ich hülle die Widerlagerenden von Spannbetonbrückenträgern in Beton ein, bevor das Deck gegossen wird. (Zur seitlichen Stabilität und um zu verhindern, dass der Boden durchläuft.)

Die Diskussion über Zwischenmembranen für vorgespannte Träger ist reichlich, aber ich habe keine Informationen über das strukturelle Verhalten von Endmembranen gefunden.

Für die Zwecke eines beratenden Ingenieurs

Mein Bauch- / Technikurteil sagt mir, dass der Effekt vernachlässigbar ist, aber ich ziehe es vor zu verstehen, was tatsächlich vor sich geht, bevor ich vereinfachende Annahmen mache.

Konzeptionell (im Vergleich zu einem Träger ohne Membranen):

1. Ändert dies die Durchbiegungen während des Deckgießens? Was ist mit langfristigen Ablenkungen?
2. Ändert dies die Nutzlastmomente und / oder die Schere?
3. Gibt es eine Logik, nach der die umhüllte Länge eine Funktion der Trägertiefe oder der Spannweitenlänge sein sollte?

Ich habe unten eine Skizze eingefügt, da die Terminologie und die typischen Brückenkonfigurationen weltweit variieren.

Ich habe keine Ressourcen, auf die ich diesbezüglich hinweisen kann, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass Ihr Bauchgefühl richtig ist. Tatsächlich existieren Endmembranen in Brücken hauptsächlich, um den Boden beim Anflug zu halten. Sie können auch für die vorübergehende seitliche Stabilität der Träger nützlich sein, aber wenn dies der einzige Grund wäre, wäre eine vorübergehende Metallverstrebung viel einfacher und billiger. Die seitliche Instabilität (Knicken) in der endgültigen Struktur ist normalerweise kein kontrollierender Faktor, insbesondere angesichts der (teilweisen) Aussteifung der Platte.

Mittelspannmembranen helfen bei der Querlastverteilung und verhindern, dass sich die Primärträger zusammen mit der Durchbiegung der Platte "öffnen". Gleiches gilt zum Teil für Endmembranen, jedoch in viel geringerem Maße, da die Last fast sofort auf die Lager übertragen wird. Die Lager tragen auch dazu bei, das "Öffnen" der Träger zu verhindern. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum Sie keine Ressourcen für Endmembranen gefunden haben: Niemand hat sich wirklich die Mühe gemacht, zu viel darüber nachzudenken.

Beantworten Sie nun Ihre spezifischen Fragen:

1. Dies würde die Durchbiegungen etwas ändern, da die Endmembran die Lastverteilungen von Ihrer Platte auf Ihre Träger ändert. Dies ist am relevantesten, wenn Ihre Brücke einen geringen Abstand zwischen den Membranen aufweist (weniger als der doppelte Abstand zwischen den Primärträgern nach klassischen Plattenmethoden wie Rüsch). Wenn die Membranen weiter verteilt sind, haben sie fast keinen Einfluss auf die Lastverteilung und haben daher keinen Einfluss auf die Durchbiegungen. Dies gilt auch für langfristige Durchbiegungen.

   Langzeitdurchbiegungen werden jedoch durch einen weiteren Faktor beeinflusst, und zwar durch die unterschiedlichen Verluste der Vorspannung. Mit der Zeit werden die Primärstrahlen versuchen zu schrumpfen. Dies ist nicht nur auf die natürliche Schrumpfung des Betons zurückzuführen, sondern auch auf das Druckkriechen der Vorspannung. Wenn alle Träger genau gleich wären, sollten das Kriechen und Schrumpfen entlang aller gleich verlaufen. In diesem Fall würde die Endmembran keine Wirkung haben, da alle Strahlen sie um den gleichen Betrag "ziehen" würden, was eine einfache Starrkörperverschiebung ohne Verformung der Membran impliziert.

   Das wäre jedoch in der perfekten Welt, und das gehört uns nicht. Kriechen und Schrumpfen sind mysteriös und instabil, mit viel Streuung. Selbst genau ähnliche Träger würden wahrscheinlich zu unterschiedlichen Kriechen und Schrumpfen führen, was bedeutet, dass die Endmembranen verformt würden. Die Verformungen der Membranen (die als horizontale Scherkräfte auf die Membran auftreten würden) erzeugen im Laufe der Zeit Zugkräfte in den Primärträgern, und diese Zugkräfte beeinflussen das Kriechverhalten der Träger im Laufe der Zeit, was zu einem rekursiven Effekt führt.

   Außerdem wären die Träger niemals exakt gleich, da die Belastung in jedem Träger unterschiedlich ist (möglicherweise haben die Mittelträger ähnliche Belastungen, aber sie sind sicherlich nicht ähnlich zu denen an den Querenden der Brücke), was zur Erzeugung ausreicht (leicht) unterschiedliches Kriechverhalten in den Trägern.

2. Wie am Anfang von Punkt 1 erwähnt, ändert dies die in den Trägern auftretenden Spannungen, da die Lastverteilung von der Platte zu den Trägern durch das Vorhandensein der Endmembranen verändert wird. Wenn die Membranen jedoch ausreichend weit voneinander entfernt sind, ist der Effekt mit ziemlicher Sicherheit vernachlässigbar.

3. Hier habe ich etwas weniger zu tun. Ich kann jedoch sagen, dass wir in der Firma, in der ich arbeite, den Primärstrahl normalerweise nur wenige Zentimeter (normalerweise 3-5 cm) in die Endmembranen einbetten. Dadurch kann die Rissschutzverstärkung der Endmembranen ohne großen Aufwand passieren. Die Primärträger sind so konstruiert, dass ihre Verstärkung an beiden Enden hervorsteht, um in den Membranen zu verankern. Wenn Ihr Strahl ungewöhnlich oder ein tiefer Strahl ist, kann das Verhalten natürlich anders sein.