Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorØiseth, Ole
dc.contributor.authorDombu, Mari Voll
dc.contributor.authorGjelstad, Markus
dc.date.accessioned2019-10-31T15:17:47Z
dc.date.available2019-10-31T15:17:47Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2625859
dc.description.abstractDenne oppgaven undersøker den dynamiske oppførselen til ei hengebru over Langenuen med brukasse av aluminium. Det har vært fokus på buffetingrespons og flutterstabilitet. Et foreløpig design er brukt som grunnlag for å opprette en parametrisk elementmodell ved bruk av Abaqus Scripting. Videre har modale data som frekvenser, vibrasjonsmoder og generaliserte masser blitt hentet ut fra Abaqus. For å finne buffetingrespons og kritisk flutterstabilitetsgrense er aerodynamisk deriverte funnet fra vindtunneltester av Storebæltbroen blitt brukt, siden disse ikke finnes for Langenuen bru. Skript i Matlab er brukt for å regne ut resultatene. Resultatene fra de dynamiske analysene er sammenlignet ved å bytte materialet i brukassen fra aluminium til stål. Buffetinganalysen viste at standardavvikene av buffetingresponsen generelt er høyere for aluminium enn for stål. I horisontal retning hadde aluminiumalternativet et maksimum standardavvik på omtrent 750 mm for x=L/2 med en vindhastighet på 40 m/s, mens stålalternativet hadde 320 mm. I vertikal retning fikk aluminiumalternativet maksimum standardavvik på omtrent 500 mm for x=L/4 mens stålalternativet fikk 380 mm. Dette var som forventet, siden aluminium har lavere stivhet enn stål. Både aluminium- og stålalternativet har akseptabel stabilitet mot flutter. Kravet til kritisk vindhastighet ble beregnet til 63.6 m/s, mens kritisk vindhastighet for henholdsvis aluminimum og stål var 74.2 m/s og 106.2 m/s. Det er historisk sett ingen kjente prosjekter med hengebruer som har brukasse i aluminium, så av den grunn er det ventet at endringer til designet vil oppstå underveis i prosjektet. Dette var også tilfelle for denne oppgaven. Tverrsnittsparametrene har blitt oppdatert underveis, og diametrene til hovedkablene og hengekablene har blitt optimalisert for en utnyttelsesgrad på 30 % under statisk egenvekt. Med et parametrisk skript har det vært lett å raskt gjøre endringer i input og deretter generere en ny elementmodell. Det viste seg å være en god investering å bruke ekstra tid på å gjøre modellen parametrisk, siden det tok kort tid å få en modell med nye tverrsnittsparametre og ny materialdefinisjon. Basert på funnene i denne oppgaven er den dynamiske oppførselen for hengebrua med brukasse i aluminium akseptabel når den er påkjent vind. Kostnad vil være en viktig faktor ved valg av material, og er bare blitt diskutert kort. Det er noen viktige aspekter utenfor omfanget av denne oppgaven som det vil være viktig å undersøke nærmere, slik som utmatting.
dc.description.abstractThis thesis investigates the dynamic behaviour of a suspension bridge with an aluminium girder over Langenuen in Norway. The main focus has been the buffeting response and flutter stability. A preliminary design has been used as a basis for constructing a parametric finite element model using Abaqus Scripting. Further on, modal data such as frequencies, vibration modes and generalized masses have been extracted from Abaqus. The buffeting response and the flutter instability limits are found by using aerodynamic derivatives from wind tunnel testing of the Great Belt East Bridge, since no such data exists for the Langenuen bridge. Supplementary matlab scripts have been used to calculate the results. The results from the dynamic analyses have been compared by changing the girder material from aluminium to steel. The standard deviations of the buffeting response are generally higher for aluminium than for steel. In the horizontal direction, the aluminium option had a maximum standard deviation of about 750 mm at midspan for a wind velocity of 40 m/s, while the steel option had 320 mm. In the vertical direction, the maximum for aluminium was about 500 mm in the quarter span, and 380 mm for steel. Both the aluminium and steel options have acceptable stability against flutter. The design wind velocity was calculated to be 63.6 m/s, while the critical wind velocity for aluminium and steel was 74.2 m/s and 106.2 m/s, respectively. There are historically no known suspension bridges that has aluminium as the only structural material in the girder, so for that reason some changes to the design are expected to occur during the time of the project. This was also the case for this thesis. The cross sectional properties have been updated during the work with this thesis, and the cable and hanger diameters are optimized with respect to a utilization of 30% under static self weight. With a parametric model, it was easy to do changes to the input in the script and then generate a new finite element model. It turned out to be a good investment to spend extra time on making the model parametric as creating a model with new cross sectional parameters and a new material definition was carried out in a short amount of time. Based on the founds in this thesis, the dynamic behaviour due to wind is acceptable for the suspension bridge with an aluminium girder. However, the cost will be a crucial factor when choosing a material, and this has only been discussed briefly. There are some aspects beyond the scope of this thesis that would also be important to look further into, such as fatigue.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleParametric modelling of a suspension bridge with an aluminium girder - Buffeting response and flutter stability
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel