Der Hersteller ruft den Aufhänger-Detailschlüssel für gebrochene Trägerflansche auf

Sep 03, 2023

Mesh zeigt finite Elemente, die für die Spannungsanalyse erstellt wurden.

Mit freundlicher Genehmigung von TRANSBAY JOINT POWERS AUTHORITY/LCI

Die vorgeschlagene Lösung umfasst verschraubte Flanschschienen.

Mit freundlicher Genehmigung von TRANSBAY JOINT POWERS AUTHORITY/LCI

Der Stahlhersteller für die sich verjüngenden, aufgebauten Plattenträger im dritten Stock des in Schwierigkeiten geratenen Salesforce Transit Center in San Francisco fordert eine Überprüfung des Verbindungsdesigns zwischen Träger und Hänger als Teil der Untersuchung der Ursachen von Sprödbrüchen in den unteren Flanschen von Zwillingen 80 Fuß lange Elemente, die die Fremont Street überbrücken. Die Einrichtung wurde Ende September geschlossen.

In der Mitte der Spannweite ist jeder 8 Fuß tiefe Trägersteg durch eine vertikale Hängeplatte verstärkt, um das Busdeck im zweiten Stock darunter zu stützen. Die Aufhängeplatte ist am Steg angeschweißt und wird durch den unteren Flansch des Trägers geführt.

„Ich glaube, dass das Detail des Kleiderbügels der größte Faktor ist, der zu dem Problem beiträgt“, sagt Robert Hazleton, Präsident des Herstellers The Herrick Corp. „Uns wurde versichert, dass eine gründliche Überprüfung des Kleiderbügeldesigns Teil der Untersuchung ist.“

Mark Zabaneh, Geschäftsführer des Eigentümers, Transbay Joint Powers Authority (TJPA), sagt: „Wir sind alle sehr daran interessiert, die Ursache der [Brüche] zu ermitteln, die an zwei [Trägern] im Transitzentrum in der Fremont Street entdeckt wurden, und sie zu reparieren.“ Träger und sichere Wiedereröffnung des Transitzentrums. Wir wägen alle Fakten ab, während wir herausfinden, wie und warum dies geschehen ist, und haben Entwurf, Herstellung oder Installation nicht ausgeschlossen. Wir untersuchen diesen Vorfall umfassend und arbeiten mit der unabhängigen Analyse zusammen „wird von Experten des Design-Review-Gremiums der Metropolitan Transportation Commission bereitgestellt.“

Die Doppelträger ähneln Brücken, da sie ein Busdeck aufhängen und eine Straße überspannen. Das Verbindungsdetail der Träger würde im modernen Brückenbau normalerweise nicht verwendet, sagt ein mit dem Entwurf vertrauter Statiker. Der Aufhänger könnte um den Flansch herum – nicht durch ihn hindurch – gerahmt und mithilfe von Platten, die in den Steg einrahmen, mit Schrauben am Steg befestigt sein, sagt der Brückenexperte, der namentlich nicht genannt werden möchte.

Ein doppeltes Kleiderbügeldetail hätte es vermieden, einen Kleiderbügelschlitz in den 4 Zoll dicken Flansch zu schneiden. Der vorhandene Schlitz schneide die Stumpfschweißverbindung im Flansch an der Mittelfeldmitte der Träger, wo die Biegebeanspruchung am höchsten sei, sagt der Experte.

Die Verbindung der Aufhängerplatte mit dem Steg führe außerdem zu „sehr schlechten Ermüdungsdetails“ am Ende der Stumpfschweißung zwischen Steg und Aufhänger, fügt der Ingenieur hinzu. Darüber hinaus ist das verwendete Verbindungsdetail mit einem während der Fertigungszeichnungsphase hinzugefügten Schweißloch nicht in der Brückenspezifikation enthalten.

Bruce Gibbons, geschäftsführender Direktor des Verkehrszentrumsbauingenieurs Thornton Tomasetti (TT), lehnte es ab, sich zu dem Zusammenhang zu äußern, bis die Untersuchung abgeschlossen ist.

Herricks Bedenken sind eine Reaktion auf eine öffentliche Präsentation vom Ingenieur Robert S. Vecchio, CEO von LPI, dem Metallurgen, der die spröden Brüche untersucht, vor dem TJPA-Vorstand am 13. Dezember.

Laut Vecchio deuten die bisher durchgeführten Analysen und Tests darauf hin, dass „die wahrscheinliche Ursache der Trägerbrüche die Bildung von Rissen in den Schweißnaht-Zugangslochradien der Träger vor der Wartung ist.“ Der Kunde von LPI ist laut Vecchio TJPA über TT und Turner Construction Co., den Bauleiter der Anlage.

Während des „thermischen Schneidens der Schweißzugangslöcher in der stark gehärteten und spröden martensitischen Oberflächenschicht“ entstanden Mikrorisse an der flachen Oberfläche, sagte Vecchio. Dann bildeten sich in zwei der vier Flansche größere Pop-In-Risse, möglicherweise beim Stumpfschweißen der Flanschplatten.

„Es kam zu einem schnellen Niederenergiebruch der Flansche, als der Träger zusätzlich zu den normalen fertigungsbedingten Belastungen einer Betriebsbelastung ausgesetzt wurde“, sagte Vecchio. Die laufenden Materialtests und Finite-Elemente-Spannungsanalysen würden bei der endgültigen Ursachenanalyse berücksichtigt, die nächsten Monat erwartet wird, fügte er hinzu.

Hazleton sagt den 2-in. um 4 Zoll. Flanschlöcher auf beiden Seiten des Stegs sind aufgrund ihrer Größe, Form und Flanschposition keine Schweißzugangslöcher. WAHs wären 2 x 12 Zoll groß gewesen.

„Sie mussten keinen Zugang zu einer Schweißnaht haben und wurden weder geerdet noch einer zerstörungsfreien Prüfung unterzogen, da sie keine [WAHs] sind“, sagt er.

Das American Institute of Steel Construction stimmt zu. WAHs sind speziell „nur auf das Profil des Stegs“ in einer aufgebauten I-Form anwendbar und „so vorgesehen, dass sie den Zugang ermöglichen, damit die Schweißnaht des angrenzenden Flanschs über den störenden Steg hinaus kontinuierlich verläuft“, sagt Lawrence F. Kruth, stellvertretender AISC-Vize Präsident für Ingenieurwesen.

Gibbons ist anderer Meinung. Die Löcher in den Fremont Street-Flanschen wurden aufgrund einer Informationsanfrage des Stahlsubunternehmers Skanska USA Civil West vorgeschlagen, „um die Schweißarbeiten an den Trägern durchzuführen“, sagt er. „In dieser RFI wurden die Löcher sowohl vom Stahlzulieferer als auch vom Ingenieur als Schweißzugangslöcher beschrieben. … Es gab damals keine Bedenken … hinsichtlich der Eignung dieses Details vom Stahlzulieferer“, fügt er hinzu.

Bei der TJPA-Sitzung schlug Gibbons eine Trägerreparatur vor. Die reine Schraubenreparatur würde gebrochene Flansche umgehen, indem sie auf beiden Seiten des Stegs zwischen 14 Fuß langen Stahlschienen eingeklemmt würden.

Nadine M. Post, ENR-Chefredakteurin für die Planung und den Bau von Gebäuden, ist eine preisgekrönte Journalistin mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in der Berichterstattung über gebäudebezogene Trends, Probleme, Innovationen und herausfordernde Projekte. Post hat über viele Branchenriesen geschrieben, darunter neun Gewinner des ENR Award of Excellence. Und sie hat über Katastrophen, Misserfolge und Angriffe berichtet, darunter den Bombenanschlag von 1993 und die Zerstörung des World Trade Centers im Jahr 2001. Eine Auswahl der Projektgeschichten von Post umfasst die Sanierung des World Trade Centers; der 828 Meter hohe Burj Khalifa; Disney Concert Hall in Los Angeles; und Seattles Experience Music Project, Central Library, Bullitt Center und Rainier Square Tower. 1985 schrieb Post McGraw-Hills Buch Restoring the Statue of Liberty (1986) für die Architekten der Restaurierung – Richard S. Hayden und Thierry W. Despont.