Konseptstudie av lange buebroer i tre.: Eksperimentell og numerisk modellering.

Abstract

Den lengste trebroen per i dag er Tynset bro med et spenn på 70 m. Det er ønskelig å se på muligheten for å bygge lengre trebuebroer enn dette. I denne masteroppgaven er det derfor sett på en 100 m lang nettverksbuebro i tre. Det er valgt å ta utgangspunkt i en bro hvor buene er i limtre, dekket i spennarmert limtre og hengestagene i rundstål. Nettverksbuebroer tillater konstruksjonen å være svært slank. Grunnet et alternativt system til sideveis avstivning, ved å skråstille stagene ut av planet, ble det likevel nødvendig med et tverrsnitt på 1800x1200 mm for buene. Dekket ble funnet til å ha en nødvendig høyde på 1000 mm, med tverrbærere av type IPE400 for å tilfredsstille kravene til nedbøyning i henhold til Eurokoden. Dette ble bestemt ut i fra numeriske modeller i Abaqus CAE. For slanke konstruksjoner vil dynamiske problemer være et sentralt tema, da forholdet mellom stivhet og masse fører til lave egenfrekvenser. Hovedmålet med denne oppgaven ble følgelig å bygge en skalert modell av broen i laboratoriet, i en skala 1:10. På denne modellen av broen skulle det utføres modale analyser, for å finne frekvensene til komponentene av broa. Videre skulle disse resultatene sammenliknes med frekvensene som ble oppnådd ved å kjøre numeriske analyser på en tilsvarende modell i Abaqus. Ut i fra dette ville det være mulig å si noe om hvorvidt resultatene fra numeriske analyser på broa i fullskala vil gi tilstrekkelige resultater.De modale analysene på den skalerte broa viste at dekket ikke hadde noen utpregede egenfrekvenser i langsgående retning. Dette er positivt med tanke på resonans på grunn av trafikk. Likevel samsvarte dette dårlig med resultatene fra den numeriske modellen. I tverretning av dekket ga den numeriske modellen gode resultater, som samsvarte godt med forsøkene i laboratoriet. For forsøkene utført på buen var avviket på 119% for første frekvens. Det er konkludert med at dette avviket kommer av at det ikke er kjørt et parameterstudie på innspenningsstivheten til buene, samt unøyaktig oppstrammingen av stagene i laboratoriet. Ut i fra dette ble bestemt at den numeriske modellen ikke var tilstrekkelig, og at det for videre arbeid må utarbeides en bedre numerisk modell. Ettersom den numeriske modellen ikke ga gode resultater, ble det ikke kjørt en dynamisk analyse på fullskalamodellen, da dette ville ha gitt misvisende resultater.