A svédországi Stockholmban épülő új csapadékvíz-alagút, a New Östberga Tunnel (NÖT), összetett geotechnikai megoldásokat igényelt a Saltsjön felőli kivezetésnél. A Veidekke Grundläggning, a Veidekke Sweden testvérvállalataként működő geotechnikai kivitelező cég a FEM-Design szoftvert választotta egy robusztus, anyagfelhasználás szempontjából optimalizált megtámasztó szerkezet tervezéséhez, amely a tengerszint alatti kivitelezést is lehetővé teszi. A szoftver 3D modellezési lehetőségei és jól kezelhető tervezőeszközei segítették az acélfelhasználás optimalizálását, a tervminőség javítását és a projekt környezeti hatásának csökkentését.
A projekt rövid áttekintése
A New Östberga Tunnel célja a csapadékvíz és a szennyvíz szétválasztása, valamint a kezeletlen vízkibocsátás csökkentése a Saltsjön felé nagy esőzések idején. A projekt egyik kulcseleme egy 17×10 méteres, U alakú megtámasztó szerkezet építése volt, amely a partról a vízbe nyúlik. A szerkezetnek jelentős hidrosztatikai és földnyomásnak kellett ellenállnia, miközben biztonságos munkateret kellett biztosítania a tengerszint alatt 10 méterrel végzett földkiemeléshez és a tengerfenéken vezetett csövek beépítéséhez.
A tervezésért Anders Palmen és Victor Granlund Hedén a Veidekke Grundläggning geotechnikai mérnökei feleltek. Feladatuk az volt, hogy az alagút kifolyójához robusztus és fenntartható műszaki megoldást dolgozzanak ki, a költséghatékonyság és az Eurocode szerinti megfelelés figyelembevételével.
„A FEM-Design lehetővé tette, hogy kilépjünk a hagyományos geotechnikai eszközök keretei közül, és inkább tartószerkezeti szemléletű megközelítést alkalmazzunk. A szoftver egyszerre adott pontosságot és hatékony munkafolyamatot” – fogalmaz Anders Palmen.
Mérnöki kihívások
A projekt több műszaki és tervezési kihívást is tartogatott:
- Víz alatti kivitelezés: a támfalnak a talajterhek és rendkívüli terhek mellett jelentős víznyomást is fel kellett vennie.
- Pontos kőzetkapcsolat: a megtámasztási feltételek pontos megadása kulcsfontosságú volt az acélszerkezet és a környező kőzet kapcsolatának modellezéséhez.
- Nem szokványos geometria: az U alakú megtámasztó szerkezethez olyan eszközre volt szükség, amellyel a térbeli hatások hatékonyan modellezhetők és vizsgálhatók.
- Új számítási eszköz bevezetése: a csapatnak át kellett állnia a hagyományos 2D geotechnikai analízisről egy új, térbeli számítási megközelítésre.
Miért választotta a Veidekke Grundläggning a FEM-Design szoftvert támfaltervezéséhez?
A FEM-Design választása mellett az szólt, hogy összetett 3D geometriák is gyorsan felépíthetők és elemezhetők vele. A felhasználóbarát felület és az integrált acélméretezési eszközök hatékonyabbá tették a támfalszerkezet vizsgálatát és optimalizálását.
A választás fő szempontjai
- összetett geometria 3D modellezése,
- analízis és méretezés egy közös környezetben,
- eredmények egyszerű, szakaszonkénti értelmezése,
- Eurocode szerinti ellenőrzés.
„Azért választottuk a FEM-Design szoftvert, mert a 3D modellezés és az acélméretezés egyetlen közös környezetben végezhető el. Ez már önmagában is jelentős időmegtakarítást jelentett” – fogalmaz Anders Palmen.
1. ábra – A falelemek számított elmozdulása FEM-Design-ban.
A FEM-Design hatása a munkafolyamatra
A Veidekke Grundläggning a FEM-Design szoftvert a tervezési folyamat szerves részeként alkalmazta. Ezzel kiváltották a korábbi végeselemes eszközöket és a kézi acélellenőrzéseket, ami több előnyt is hozott:
- Hatékonyabb munkavégzés:
- Mivel a modellezés és az acélméretezés egy szoftverben történt, nem volt szükség külön munkafolyamatokra a végeselemes analízishez és az acélellenőrzésekhez.
- Kedvezőbb anyagfelhasználás
- A pontos 3D eredmények és a teherátadás szemléletes megjelenítése segítették az acélfelhasználás optimalizálását és a hegesztési igény csökkentését, ami alacsonyabb költségeket és kisebb környezeti terhelést eredményezett.
- Nagyobb pontosság
- A valós megtámasztási feltételek 3D modellezésével a FEM-Design segített elkerülni a túlzottan konzervatív feltételezéseket, és robusztusabb tervezési megoldást eredményezett.
- Gyors betanulás
- Bár a szoftver új volt a csapat számára, az intuitív felületnek köszönhetően a geotechnikai háttérrel rendelkező mérnökök rövid idő alatt magabiztosan tudták használni.
„A FEM-Design a hídtervezésben megszokott pontosságot hozta be a geotechnikai tervezésbe. Jobb kontrollt adott a modell felett, és nagyobb biztonságot az eredmények értelmezésében” – teszi hozzá Anders Palmen.
2. ábra – Héjelemek és megtámasztási feltételek a FEM-Design-ban.
A Veidekke Grundläggning azóta több projektben is alkalmazta a FEM-Design szoftvert, és a jövőben is számol vele hasonló geotechnikai feladatoknál. Sokoldalúsága és időtakarékos munkafolyamatai miatt különösen hasznos eszköz olyan projektekben, ahol az optimalizált anyagfelhasználás és a környezeti hatás csökkentése is fontos szempont.
Ügyfélvisszajelzés
„A FEM-Design használatával gyorsabban tudtunk tervezni, miközben a szükséges acélmennyiséget is csökkentettük. Ez a projekt gazdaságosságára és környezeti terhelésére egyaránt kedvező hatással volt. Kiváló eszköz, különösen olyan esetekben, amikor a talajnyomás viszonylag egyszerűen, háromszög alakú teherként írható le. A geotechnikai mérnökök számára, akik nyitottak új módszerek elsajátítására, a FEM-Design komoly lehetőségeket kínál” – fogalmaz Anders Palmen.
Ügyfélbemutató
A Veidekke Grundläggning geotechnikai mérnöki vállalat, a Veidekke Group része, amely Norvégia egyik legnagyobb kivitelezője. Az 1936-ban alapított Veidekke az északi régióban lakó-, kereskedelmi, ipari és infrastrukturális projektekben dolgozik. A Veidekke Grundläggning geotechnikai szerkezetek – például támfalak, cölöpalapozások és ideiglenes építési szerkezetek – tervezésére specializálódott.
