Dynamisk respons av slanke gangbruer

Abstract

Hovedmålet for denne masteroppgaven har vært å etablere en solid forståelse av vindinduserte virvelavløsningssvingninger med tilhørende dimensjoneringskriterier for slanke gangbruer, samt forstå bruken og effekten av kalibrerte massedempere som et tiltak mot uønsket dynamisk respons. Bakgrunnen for masteroppgaven er den stadig økende urbaniseringen som fører med seg et økende behov for å bygge slankere gangbruer.Arbeidet med masteroppgaven har resultert i en økt forståelse av teorien i forbindelse med dynamisk analyse av slanke gangbruer, og da spesielt med tanke på påkjenning fra vindindusert virvelavløsning. Effektiviteten av kalibrerte massedempere som et tiltak mot uønsket dynamisk respons har også blitt konstatert og forstått. I tillegg har arbeidet gitt innsikt i regelverk som inneholder aktuelle dimensjoneringskriterier. Det gjenstår likevel å tilegne seg kunnskap om andre lastpåkjenninger som må inkluderes i den dynamiske analysen, men denne jobben blir mest sannsynlig enklere siden kunnskapen om virvelavløsning er etablert. Masteroppgaven består av to deler, hvor det i den første delen presenteres nødvendig teori om virvelavløsning med tilhørende dimensjoneringskriterier og kalibrerte massedempere. I den andre delen praktiseres denne teorien på en slank gangbru som er aktuell for problematikken. Teorien om virvelavløsning inneholder en forklaring av fenomenet og en teoretisk tilnærming. Den teoretiske tilnærmingen resulterer i formler for spektraltettheten til lastpåkjenningene som kommer av vindinduserte virvelavløsning. Spektraltettheten benyttes for å beregne den dynamiske responsen i del II. I presentasjonen av dimensjoneringskriteriene for virvelavløsning vurderes og sammenlignes krav gitt av standardene i Eurokodeserien og ISO-serien, samt håndbok 185 av Statensvegvesen. Det fokuseres på komfortkrav for vibrasjoner og krav for sikkerhet mot sammenbrudd. Det er fellestrekk for kravene som gis, deriblant krav til akselerasjon for brukskomfort og krav for kritisk vindhastighet for sikkerhet mot sammenbrudd. Kravene som gis kan anses som tilnærmet sammenfallende. I teorien om kalibrerte massedempere presenteres først en forklaring av prinsippet til en kalibrert massedemper, deretter gis en teoretisk tilnærming. Utledningen utføres trinnvis og resulterer i formler som kan benyttes for virkelige systemer hvor det er nødvendig å installere kalibrerte massedempere. Disse benyttes i del II.Del II åpner med en presentasjon av den aktuelle gangbrua. Videre presenteres de beregnede egenfrekvensene til gangbrua med tilhørende svingeformer som kontrolleres opp mot de presenterte dimensjoneringskriteriene i del I. Det resulterer i at det er nødvendig å kontrollere virkningen av virvelavløsningssvingninger. Denne kontrollen utføres ved å bestemme den dynamiske responsen, noe som resulterer i en maksimal vertikal forskyvning på 47.8 mm som kommer av dynamisk respons ved torsjon. Komfortkravene tilfredsstilles ikke og det velges derfor å installere kalibrerte massedempere, som resulterer i en sterk redusering av den dynamiske responsen. Den maksimale vertikale forskyvningen reduseres til 3.0 mm.