Puente Nigale fixed link crossing Maracaibo, Venezuela Nicholas Bruce & Jacob Nielsen Goth COWI 1
Én bro = mange forskellige 12 km bro Short span 25 m Low level og elevated 75 m Main bridge 430 m Konceptændringer (politisk, strukturelt) 2
Design iht. AASHTO LRFD Undersøgelser iht. ASTM og BS Road design speed 110 km/t Railway line speed 180 km/t; 120 km/t godstog ~700,000 m3 beton ~4500 rammede stålpæle [ø1.0m, ø1.8m, ø2.0m] >200,000m pæle eller >200,000 tons stål ~50-70 beskæftiget fuldtid, >100 deltid Basis for design Jan 2013 (kombineret basic og detailed design): 1 geoteknisk boring pr. ca. 1,5 km kombineret med CPT resultater Planlagt: Generelt 2 boringer + 2 CPT'er per fundament 3
Idealiseret geologisk længdeprofil Undersøgelser 2008-2010 + 2012-2013 4
Planlagte undersøgelser April 2012 Geoteknisk undersøgelseskampagne igangsættes 1 boring + 2-3 CPT'er per fundament onshore 2 boringer + 2 CPT'er per fundament for Low level og elevated bridges 3 boringer + 3 CPT'er per fundament for anchor piers 5 boringer + 5 CPT'er per foundation for pyloner Totalt: Ca. 330 boringer ~ 20.000 m Ca. 390 CPT'er ~ 23.000 m -> forventeligt mindre pga. rock overflade 10 P-S logging Tidsplan oprindeligt ca. 18 måneder med start April 2012 Realistisk vil arbejdet være afsluttet ved udgangen af 2014!!! 3 underentreprenører fra hhv. Venezuela og Colombia med yderligere underentreprenører fra UK, Holland og USA. 5
Undersøgelsernes omfang 2D multichannel geofysisk undersøgelse (udført august 2012) Boringer SPT (med prøveudtagning) Hammer (oversize SPT) for yderligere prøver til avancerede forsøg Standard klassifikationsforsøg Kemiske forsøg på jord og vand CPTu'er P-S logging Avancerede forsøg Statisk (CRS/IL, DSS, CIU, CAU, UCS) Cyklisk (DSSc, RC) PDA/CAPWAP 6
On-site geoteknisk tilsyn COWI leverer geoteknisk tilsyn til support af klientens eget tilsyn Arbejde i Maracaibo, Venezuela: Sikkerhed (et af verdens farligste lande baseret på drabsrater) Ikke muligt at gå på gaden pga. risiko for kidnapning Kørsel kun med godkendte chaufører Pirateri offshore Kulturforskelle og sprogbarrierer Politik Det Caribiske hav, smuk natur og regnskov lige i baghaven Drømmejob? Tilsynsopgaver: Primært at sikre at undersøgelser udføres iht. de tekniske specifikationer og internationale standarder. 7
Geotechnical interpretative reports (GIRs) GIR for indledende undersøgelser fra 2008-2010 Planlagt 17 GIRs (generelt en for hver "expansion section") Undersøgelser, laboratorieforsøg og design sideløbende med rapportskrivning Overhaling indenom af pæleramning 8
Geotekniske undersøgelser og "build and design" Who comes first - geotechnical investigations or the construction (driving) of the piles stiff competition between the driving rig and the CPT tests 9
Geoteknisk Design Stratigrafi Funderingskoncept Pæledesign Driveability Designverifikation 10
Funderingskoncept & stratigrafi Jernbane- og vejbro på fælles og enkeltstående fundamenter - både offshore og onshore Pælegrupper - Vertikale rammede stålpæle med diameter 1.0 m, 1.8 m og 2.0 m. Karakteristiske pælebæreevner: 8 MN (800 tons) til 55 MN (5500 tons) Længder imellem ca. 20 m og 70 m 11
Pæledesign - generelt AASHTO LRFD Begrænsede geotekniske informationer Global og lokal model IBDAS 4 Limit States, Strength (ULS), Service (SLS), Extreme I (Seismisk) og Extreme II (Skibsstød) Geostatiske beregninger API, NGI, AASHTO GIR=>GDR 12
Pæledesign Seismik Ben C. Gerwick Site response analysis Time history analysis Kinematiske kræfter - strukturelt Liquefaction potentiale p-y respons Downdrag negativ overflademodstand 13
Pæledesign dokumentation Karakteristisk bæreevne for enkelt pæl verificeres v. PDA/CapWap Minimums rammedybde sikre horisontal stabilitet Forventet rammedybde - lastoverførsel mellem beton og stål Antal pæle styret af strukturelle krav Extreme I/II Sætninger er generelt ikke et problem equivalent raft method Dokumentation i designrapporter COMPRESSION FACTORISED PILE LOADS (MN) TENSION FACTORISED PILE LOADS (MN) REQUIRED NOMINAL BEARING CAPACITY FOR SINGLE STANDING PILE (MN) PILE TIP LEVELS (M) CUT OF LEVEL (M) PIER NO. STRENGTH LIMIT STATE EXTREME LIMIT STATE I EXTREME LIMIT STATE II STRENGTH LIMIT STATE EXTREME LIMIT STATE I EXTREME LIMIT STATE II TARGET MINIMUM MINIMUM EXPECTED P54 11.5 11.8 12.7 0.0 2.6 0.0 33.0 26.0-40 -43 0.55 14
Driveability GRL-WEAP 1D Wave Equation Analysis program, der simulerer pælerespons som funktion af jordparametre og rammeudstyr. Formål: Finde bedst egnede rammeudstyr Estimere fatigue Estimere rammeforløb Estimere spændinger max 0.9xfy Rammeformler Rammeudstyr: 16 tons til 150 tons 15
Designverifikation PDA/CapWap verifikation af bæreevner End of Drive EOD Beginning of redrive BOR BOR/EOD = setup (varierende mellem 1.2 og 1.8) Pile driving bulletins antal slag/m Korrelationer: Engineering News Formula FHWA Modified Gates Formula Danish Pile Driving Formula 16
Designverifikation - observationer West Short Span Bridges Geostatiske metoder sammenlignet med PDA/CapWap: AASHTO CPT Metode: Overestimerer pælebæreevnen API CPT Metode (nedre værdier): underestimerer pælebæreevnen API CPT Metode (øvre værdier): Nogenlunde estimater sammenlignet med EOD-CAPWAP. Konservativ i forhold til BOR-CAPWAP NGI-99 Metode: Overestimerer pæleevnen sammenlignet med EOD-CAPWAP. God korrelation med BOR-CAPWAP Hvad gør vi? Alle metoder udregnes og et forsigtigt estimat vælges. Rammeformler sammenlignet med PDA/CapWap: Engineering News Formula: Overestimerer pælebæreevnen FHWA Modified Gates Formula: Underestimerer pælebæreevnen Danish Pile Driving Formula: Udemærket korrelation 17
Elevation [m] Designverifikation PDA/Dansk rammeformel 0 No. of blows 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16-18 0 2500 5000 7500 10000 Bearing Capacity [kn] PileX PDA/CapWap Blow Count 18
19
20
Tak for opmærksomheden 21