Testing av vindlast på fagverksmaster i aluminium

Abstract

Denne masteroppgåva handlar i hovudsak om å finne reelle kraftfaktorar cf til fagverksmaster i aluminium som ein kan sjå fleire stader langs bilvegane. Verksemda som lagar desse mastene, Lattix AS, ynskte å få større kjennskap til korleis vind påverkar mastene deira. Fagverksmastene sin komplekse geometri gjer det vanskeleg å bruke standardiserte verdiar med stor nøyaktigheit. Ein auka kjennskap til denne faktoren som seier noko om luftmotstanden, vil dermed gje ei betre forståing av kva rolle vindlast har i det totale lastbiletet ein dimensjonerer mastene etter. Fordi vindlast er ei viktig side av dimensjoneringa, vil denne kunnskapen gje høve til ein meir optimal bruk av mastene. Ein kan tenkje seg at det visse stader er mogleg å bruke dei mindre mastemodellane Lattix AS leverer, i staden for dei store. I tillegg kan ein finne ut om mastene er overdimensjonerte med tanke på vind og om utforminga dermed kunne vore slankare for å spare materialar.

Å finne reelle kraftfaktorar for mastene innebar å gjere eksperimentelle forsøk i vindtunnel. For å leggje til rette for testing vart det utarbeidd eit testoppsett som fortel om kva som skal testast, korleis ein skal testa det og utstyret som er naudsynt. I vindtunnelen vart éin eller to modular, avhengig av dimensjonane, av kvar mastetype testa. Mastemodulane var plasserte på tvers av luftstraumen, opplagra med rullelager på kvar side av modulane i ein testrigg utvikla for akkurat desse forsøka. Vindkrafta, orsaka av vindtrykket på ein konstruksjon, vart funnen med sensorar som målte skjerkrafta på kvar side av mastemodulen parallelt med luftstraumen.

Basert på vindkrafta frå målingane og respektive vindtrykk, samt utrekning av projisert areal, er kraftfaktorar for Lattix®-mastene funne. Kraftfaktorane er funne ved forskjellige vinklar for mastene, men med utgangspunkt i verdien til mest kritiske vinkel er dei dimensjonerande verdiane valde til å vera: For Lattix-mast 4412 er kraftfaktor cf lik 2,36, 2,29, 2,37, 2,36, 2,42, 2,40 og 2,31 høvesvis ved ein vindfart på 10, 15, 20, 25, 30, 35 og 40 m/s. For Lattix-mast 4425 er kraftfaktor cf lik 1,65, 1,56, 1,63, 1,58, 1,57 1,59, 1,58 og 1,61 høvesvis ved ein vindfart på 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 og 40 m/s. For Lattix-mast 4430 er kraftfaktor cf lik 1,69, 1,65, 1,62 1,61, 1,65 1,62, 1,62 og 1,58 høvesvis ved ein vindfart på 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 og 40 m/s.

Med utgangspunkt i analysen av resultata frå vindtunneltestane, burde ein bruke ein kraftfaktor cf med større verdi enn det Lattix AS gjer i dag. No brukar dei som regel cf = 1.