Die projek het die ontwerp van ‘n 9,5  Mℓ nagespanne beton reservoir, 12  Mℓ gewapende beton proseswatertenk en ‘n 8 Mℓ nagespanne beton vuilwatertenk behels.

Die projek het die ontwerp van ‘n 3 Mℓ en 5 Mℓ gewapende beton proseswatertenk behels. Beide is as gevolg van swak funderingstoestande op heipale gefundeer.

Strukturele ontwerp van ‘n silindriese reservoir met ‘n plat dak en ‘n nagespanne muur. Buiten vir die glyvoeg by die onderkant van die muur wat met ‘n verband geseël is, en die glyvoeg tussen die dakblad en die muur, was die reservoir as voegloos ontwerp.

Strukturele ontwerp van ‘n silindriese reservoir met ‘n plat dak en ‘n nagespanne muur. Buiten vir die glyvoeg by die onderkant van die muur wat met ‘n verband geseël is, en die glyvoeg tussen die dakblad en die muur, was die reservoir as voegloos ontwerp.

Strukturele analise en -ontwerp van opvullingstipe gewapende betontenks vir die berging van ru-olie. Die eerste fase van die projek bestaan uit ‘n groep van nege tenks, elk met 175 Mℓ kapasiteit. Tans is sewe tenks in bedryf, met geen teken van enige olielekkasie nie. Die tenks is vierkantig met afgeskuinsde hoeke in plan, met ‘n gestutte kantelmuur op die omtrek wat op ‘n opvullingsbank gefundeer is. Die binne-afmeting van die tenks is 110 m tussen mure. Die muur is ongeveer 9,3 m hoog, met ‘n dikte van 800 mm onder en 400 mm bo. Die maksimum vloeistofdiepte is 17 m. Die tenks is bedek met plat dakblaaie met verdikkings by kolomme, en is volledig teruggevul tot op dakvlak. ‘n Agste van ‘n tenk saam met die opvullingsbank onder die muur is met eindige-elemente in Strand7 gemodelleer. Drie toestande is ondersoek, naamlik tenk sonder terugvulling met vloeistof gevul, tenk met terugvulling sonder vloeistof, en tenk met vloeistof en terugvulling. Die tenks is as voegloos (met slegs konstruksievoeë) ontwerp.

Hierdie silindriese reservoir met ‘n nagespanne muur wat in 2015 ontwerp is, is tans onder konstruksie. Hierdie is waarskynlik een van die grootste silindriese nagespanne betonreservoirs in die wêreld, met ‘n binnediameter van 154 m en ‘n muurhoogte van 11,8 m. Die dakblad is ‘n platblad wat deur 256 kolomme, wat teen 8,4 m gespasieër is, ondersteun word. Aangesien die reservoir 6 m onder natuurlike grondvlak is, is daar beide ‘n lekkasie-opsporingstelsel en ‘n grondwater dreineringstelsel onder die voetspoor van die reservoir. Die twee stelsels word met ‘n versterkte polipropileen-membraan geskei.

Besondere aandag word aan die betonmengselontwerpe gegee, onder andere die volgende aspekte:

• Die sementmateriaal bestaan uit ‘n mengsel van CEM I 52,5N sement en vliegas, met ‘n water-binder verhouding van 0,50 vir alle strukturele beton. Vliegas bied voordele soos die verlaging van die hidrasiehitte, verbetering van die werkbaarheid van die beton en heling van krake. Die verhouding vliegas varieer vir die verskillende struktuurelemente.
• Beide die growwe en fyn aggregaat is van dolomitiese oorsprong, as gevolg van die lae wateraanvraag van ±170 ℓ/m³ en lae waterabsorpsie (0,5% en 0,2% respektiewelik), wat voordelig is ten opsigte van krimp. Die lae wateraanvraag het ook ‘n laer sementmateriaal-inhoud tot gevolg, wat die hidrasiehitte verlaag. Beton met dolomitiese aggregaat in Suid-Afrika is ook geneig om ‘n laer termiese uitsettingskoëffisiënt (α ≈ 9×10^-6 /K) en ‘n hoër elastisiteitsmodulus te hê as beton met ander tipe aggregate, wat ook voordelig is.
• Chryso Serenis krimp-inhiberende bymengsel word in horisontale elemente gebruik. Deur versnelde krimptoetse teen doserings van 0%, 1%, 1,25% en 1,5% is die optimum dosering van 1,25% vasgestel.

Die reservoir bevat sowat 16 300 m³ beton, 8 000 m³ sandlose beton en 2 250 ton gewone wapening. Die amptelike voltooiingsdatum is middel 2023.

Die vordering tot op hede is soos volg:

• Polipropileen-membraan: 100% geïnstalleer.
• Muurvoetstuk: 100% is gegiet.
• Muur 1ste Giet: 60 uit 60 panele is gegiet.
• Muur 2de Giet: 60 uit 60 panele is gegiet.
• Muur 3de Giet: 60 uit 60 panele is gegiet.
• Vloerblad: 13 uit 13 panele is gegiet.
• Kolomme: 272 van 272 is gegiet.
• Dakblad: 13 825 m² van 19 500 m² is gegiet.
• Naspanning van muur: 100% voltooi.

 

Die humiditeit bo elke bladpaneel word met draagbare hoëdruk-misspuite tydens giet vanaf eerste plasing van beton tot voltooiing van finale afwerking verhoog om plastiese krimp te verhoed. Nadat finale afwerking voltooi is, word die bladpaneel met plastiekvelle bedek, totdat water-nabehandeling die volgende dag begin. Tydelike baksteenmuurtjies word om elke bladpaneel gebou sodat die paneel met water gevul kan word.

(opgedateer 14 April 2022)

 

Tot soveel as 200 mm versakking het oor ±25% van die vloeroppervlak en muurvoetstuk van hierdie spanbetonreservoir, wat deur dolomiet onderlê is, voorgekom. Die versakking is herstel deur grondverbetering met kompaksiebryvulliing onder leiding van ‘n ingenieursgeoloog. Strukturele werk het die herstel van die versakte muurvoetstuk en vloerblad, die belyning van die reservoir met ‘n 2 mm dik etiel-viniel-asetaat (EVA) voering, en die installering van ‘n lekkasie-opsporing- en dreineringstelsel wat deur ‘n EVA voering onderlê is om die penetrasie van moontlike lekkasiewater in die grond te voorkom, behels.

Krake tot 20 mm wyd het in die gravitasie tipe muur van die reservoir wat in 1953 gebou was, ontstaan. Ten spyte van verskeie pogings om die reservoir the herstel, moes dit in 2001 uit bedryf gestel word as gevolg van oormatige lekkasie en kommer oor strukturele veiligheid. Die reservoir is gerehabiliteer deur die konstruksie van ‘n nuwe nagespanne betonmuur aan die binnekant van die bestaande gekraakte muur, en die belyning van die binnekant van die reservoir met ‘n 2 mm dik etiel-viniel-asetaat voering.

Die belangrikste struktuurelemente van die 46 m hoë druktoring is ‘n kegelvormige bak, ‘n silindriese skag in die middel, ‘n vloerblad met voorafvervaardigde betonbalke en ‘n in situ vloer midhoogte wat die water ondersteun, en ‘n dakblad van voorafvervaardige spanbetonbalke en voorafvervaardigde vloerpanele wat met ‘n strukturele afwerklaag bedek is. Die waterhoudende gedeelte van die kegelvormige bak is nagespan.

Die struktuur is 32 m hoog, en bestaan uit ‘n silindriese skag en kegelvormige bak, alles van gewapende beton.

Strukturele werk het gewapende beton inlaatwerke, chloorkontaktenk, skroefpompstasie, besinktenks en ‘n reaktor ingesluit.

Die pawiljoen is ‘n vyfverdieping gewapende betonstruktuur met ‘n kantel struktuurstaaldak. Behalwe vir die struktuurontwerp van die volledige pawiljoen, is ‘n sonstudie ook gedoen om die geometrie van sonskerms vir toeskouers te bepaal, en is siglyne ook nagegaan.

Deel van die vier man ontwerpspan en verantwoordelik vir die ontwerp van Vlak 2 tot 5 vloerblaaie, oplope, die westelike ingang en baksteendetails, en berekeninge om die verwagte beweging by uitsetvoeë te voorspel.

Strukturele ontwerp van die drie-verdieping kantoorgebou met kofferblaaie en ‘n struktuurstaaldak.

Die gebou bestaan uit ‘n struktuurstaal raamwerk (± 400 ton staal) met voorafvervaardigde voorgespanne vloerpanele. Die program was knap, met finale ontwerp wat teen einde April 2008 begin het, konstruksie wat teen Junie 2008 ‘n aanvang geneem het, en gedeeltelike okkupasie van een helfte van die gebou in Desember 2008 vir die registrasie van studente. Ten spyte van die druk program is streng kwaliteitsbeheer uitgeoefen. Vòòr installasie is alle struktuurstaalelemente byvoorbeeld geïnspekteer en gemerk, en alle sweislasse getoets. Ander verantwoordelikhede het baksteenstabiliteit en die onwerp van baksteendetails ingesluit.

Die aanleg wat uit ‘n Stralingshitte-uitruiler, ‘n Konveksiehitte-uitruiler, Sekondêre Ketelgebou en Skoorsteen bestaan, is in ‘n gebied wat as aardbewingsone 4 geklassifiseer word, geleë. Die seismiese analise is deur ander gedoen, en verantwoordelikhede het die ontwerp van struktuurstaalelemente en verbindings volgens die American Institute of Steel Construction Allowable Stress Design ontwerpkode behels.

Die projek het veranderinge aan die bestaande 51 m hoë staalstruktuur vir die ondersteuning van nuwe verhitters en kanaalwerk behels. Die struktuuranalises is deur ander gedoen, en verantwoordelikhede het die evaluering van bestaande staalelemente onder verhoogde belastings en die ontwerp van nuwe staalelemente en verbindingsdetails behels.

Vir langer as ‘n dekade het volgehoue verplasing van die opvulling op die N3 roete voorgekom. Die konsep van ‘n geotegniese ingenieur het die installasie van 51-1000 mm φ heipale teen 2000 mm spasiërings behels. Die pale is in rots ingesok en aan die bokant met grondankers ondersteun. Spuitbeton is tussen pale aangebring. As gevolg van die suurgehalte van die grond met ‘n pH so laag as 4,8 is ‘n mengsel van CEM I 42,5, gewone vliegas en ultrafyn vliegas as sementmateriaal in beton gebruik, en 3CR12 wapening.

‘n Glipswigting langs die hoof geëlektrifiseerde treinspoor tussen Durban en Johannesburg het die bedryf van die spoorlyn sowel as die veiligheid van ‘n behuisingskema langs die spoorlyn bedreig. Die konsep van ‘n geotegniese ingenieur het die installasie van 39-750 mm φ heipale teen 2000 mm spasiërings wat in rots ingesok was, met ‘n 75 m lang gewapende betonkeermuur bo-op die heipale wat met grondankers teen 2000 mm spasiërings sydelings ondersteun is, behels. As gevolg van die teenwoordigheid van swerfstrome moes katodiese beskerming geïnstalleer word om wapening teen korrosie te beskerm.

Die werk het die ontwerp van verskeie gewapende betonstrukture soos duikeroorgange, ennergiedissipeerders en klepkaste behels. Ongeveer vyf-en-twintig tipe klepkaste vir pype tot 1 600 mm diameter en met pypkragte tot soveel as 5 650 kN op die klepkasmure is ontwerp. Die binne-afmetings van die grootste klepkas was 10,5 x 9,5 x 5 m hoog, met ‘n muurdikte van 1 m. Alle strukture is as waterhoudend ontwerp.

Dié gewapende betonsilo is 38,75 m hoog met ‘n binnediameter van 21 m, en ‘n wanddikte van 385 mm. Op vlak 14,500 is daar ‘n 1,5 m dik vloerblad met radiale balke en ‘n omtreksbalk. Aan die onderkant van die wand is groot openinge vir vervoerbande. Die wand en vloerblad word ondersteun deur vyf kolomme van ongeveer 2 m x 2 m. In Mei 2018 is ontdek dat die wand tydens die glyproses ovaalvormig en skeef geraak het, met maksimum plan-afwykings van ongeveer +350 mm (uitwaarts) en – 350 mm (inwaarts). Die geboude silo is geskandeer, en die silo-geometrie is in Strand7 ingevoer om die effek van die distorsie op kragte en momente met ‘n eindige-element analise te ondersoek. Die ontwerpverifkasie het getoon dat die kapasiteit van horisontale wapening in die wand tussen vlakke 15,500 en 30,500 tussen 75% en 95% van die benodigde kapasiteit is, en dat twee van die kolomme onder die wand se kapasiteit onvoldoende is. Die volgende opsies is ondersoek:

• volledige afbreek en herkonstruksie van die silo;
• afbreek van die silowand tot op vloervlak en herkonstruksie daarvan;
• konstruksie van ‘n nuwe wand op die vloerblad aan die binnekant van die bestaande wand en versterking van die kolomme;
• versterking van die wand met vinne en versterking van twee kolomme.

Die laaste opsie was die voordeligste en is in Strand7 gemodelleer (op die prent van die model is ‘n kwart van die silo weggesny om die binnekant sigbaar te maak). Twee kolomme is na buite vergroot, en die wand is met 10 vinne teen 2 m hartafstande vanaf vlak 14,500 versterk. Die kontakoppervlak van die wand by vinne is grofgemaak, en die vinne is aan die wand bevestig met Y12 ankerstawe. Ongeveer 6000 ankerstawe is geïnstalleer en aan ‘n streng trektoetsregime onderwerp. Die vinne is met water nabehandel.

Defekte soos ernstige kraakvorming, splyt van beton by uitsetvoeë en indringing van waswater in die laagwerke het met tyd in die betonbeddinglaag van die Werkswinkel wat gebruik word om swaar mynvoertuie met ‘n massa van tot 435 t te diens, ontstaan. ‘n Falingsondersoek is in samewerking met ‘n geotegniese ingenieur en plaveiselingenieur onderneem om die oorsaak van die probleem te bepaal. Vier aangrensende panele van die beddinglaag is met Strand7 eindige-element programmatuur ge-analiseer met randtoestande om die interaksie tussen panele by voeë te modelleer. Die laagwerke onder die beddinglaag is gemodelleer met eienskappe soos verkry uit laboratoriumtoetse  op die verskillende lae in ‘n toetsgat wat in die beddinglaag gegrawe is. Twee tipes belasting is ondersoek, naamlik wiellaste van voertuie en domkraglaste, en nie-liniêre analises is gedoen. Die analises het getoon dat die buigtreksterkte van die beddinglaag oorskry word onder wiellaste, en dat beide die buigtreksterkte en toegelate ponsskuifspanning oorskry word onder domkraglaste. Die gevolgtrekking van die ondersoek was dat die beddinglaag die einde van sy ontwerpleeftyd bereik het en vervang moet word.

Hierdie reghoekige reservoirs met kapasiteite van 7,5 tot 9 Mℓ wat tussen 1976 en 1979 gebou is, het met verloop van tyd tekens van strukturele probleme begin toon, insluitend kombinasies van die volgende: relatiewe verplasing by die bokant van muurpanele, vergroting van voeë, skeur van hypalon-verbande by voeë tussen die vloer en muurvoetstuk en vlakverskille tussen die vloer en muurvoetstuk. Falingsanalises met eindige-elemente en handberekeninge het getoon dat oorskryding van die toelaatbare dravermoë tot groot swigtingsones in die grond gelei het wat rotasie van muurpanele veroorsaak het, en dat glyding van muurpanele ook plaasgevind het. As gevolg van die hoë risiko van faling is tot die gevolgtrekking gekom dat rehabilitasie van die reservoirs nie lewensvatbaar is nie.

Eindige-elementanalises en die ontwerp van die volgende is gedoen: 18 Mℓ voeglose reghoekige reservoir, filterblok, besinktenks en chemiese gebou.

Die werk het die strukturele onwerpverifikasie van die stroomop en stroomaf mure van die Turbinesaal, die muur van die Geleibuise en die mure van die Inlaatkanaal behels. Die grootste gedeelte van die Turbinesaal is ondergronds, met mure ongeveer 17 m hoog. Die mure is met kolomme verstyf. Die mure is met eindige-elementanalises in Strand7 ontleed. Die muur van die Geleibuise is ‘n kantelkeermuur van ongeveer 11,5 m hoog. Die mure van die Inlaatkanaal tree ook as kantelkeermure op onder waterdruk van ongeveer 9 m.

‘n Visuele struktuuroudit het getoon dat ernstige agteruitgang van beton by gelokaliseerde plekke in die stadion voorkom. Dié posisies is opgemeet om hoeveelhede te bepaal en tekeninge is opgestel om die posisies waar rehabilitasie benodig word, aan te toon. Spesifikasies is vir die verskillende tipes rehabilitasie is opgestel en die projek is op tender uitgesit. Die werk is suksesvol voltooi en dit het die ontwerpleeftyd van die stadion verleng.