Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorClausen, Arild Holm
dc.contributor.advisorRakstad, Nils Arne
dc.contributor.authorSolheim, Mari
dc.contributor.authorSkretting, Ådne Magnus Viga
dc.date.accessioned2021-10-21T18:16:44Z
dc.date.available2021-10-21T18:16:44Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:78584794:22662077
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2824682
dc.description.abstractDenne masteroppgaven har sammenlignet utmattingsberegning i sveiste detaljer i en generisk bro ved bruk av standardene NS-EN 1993-1-9 og DNVGL-RP-C203. Broen består av et ortotropisk dekke og fagverk på begge sidene. Det ortotropiske dekket har trapesformede langsgående stivere, tverrbjelker med T-profil og en stålplate øverst. Fagverket består av rørformede gurter og diagonaler, definert av rettvinklete likebente trekanter. NS-EN 1993-1-9 er den norske fastsatte versjonen av den Europeiske Komitéen for Standardisering sin standard for utmattingspåkjente stålkonstruksjoner. DNVGL-RP-C203 er en anbefalt praksis utgitt av det norske selskapet DNV, som omhandler utmattingsdesign av offshore stålkonstruksjoner. Begge standardene dekker det samme temaet på en lik måte, men er tiltenkt ulike bruksområder som indikert av navnene deres. NS-EN 1993-1-9 er ikke veldig detaljert når det kommer til utføring av beregninger, og er på flere områder vag og begrenset i omfang. Dette gjelder spesielt for fagverk og for utmattingsanalyse ved detaljerte elementanalyser (geometriske utmattingsanalyser). DNVGL-RP-C203 har på sin side detaljerte, fastsatte fremgangsmetoder på disse områdene, og dermed er det av interesse å utforske hvordan DNVGL-RP-C203 opptrer i domenet til NS-EN 1993-1-9. Ettersom standardene avviker på flere punkter er en kvalitativ undersøkelse blitt gjennomført. Den generiske broen har blitt påført lastebillaster som definert i Fatigue Load Model 4 (FLM4) i NS-EN 1991-2. Bruk av Pythonscripting til å hente ut spenninger fra elementanalyser gjennomført i programmet Abaqus FEA har muliggjort utmattingsberegninger for detaljene for alle posisjoner i broen. Dette ga over 7000 datapunkter som grunnlag til å vurdere de to standardene opp mot hverandre. En enkel nominell spenningsmetode har blitt brukt til å generere utmattingsskadene for hele broa, mens detaljerte elementanalyser har blitt brukt til å vurdere rimeligheten av de nominelle analysene. Den generiske broen var et nyttig verktøy til å sammenligne NS-EN 1993-1-9 og DNVGL- RP-C203. Ved å lage figurer som viser utmatting fra de to standardene på hver sin akse, observerte man klynging av datapunkter, noe som kunne gitt uheldige utvalg om man ikke sjekket utmatting for hele broen. I det ortotropiske dekket var DNVGL-RP-C203 konsistent mer konservativ enn NS-EN 1993-1-9, og det motsatte var tilfelle i fagverkene. Dette er i begge tilfellene hovedsakelig på grunn av S-N-kurvene i standardene, men også på grunn av tykkelsesbidraget som er tatt hensyn til i DNVGL-RP-C203. Ved å bruke riktig sikkerhetsimplementering i DNVGL-RP-C203 får man i det ortotropiske dekket samsvarende resultater som ved bruk av NS-EN 1993-1-9. I fagverket ga DNVGL-RP-C203 rimeligere resultater enn NS-EN 1993-1-9, hvor utmattingsberegning ved NS-EN 1993-1-9 viste seg å være veldig sensitiv for størrelsesordenen på spennviddene som følge av hvordan standarden definerer S-N-kurver for knutepunkt.
dc.description.abstractIn this thesis, the relationship between fatigue damage calculation in welded details in a generic bridge for NS-EN 1993-1-9 and DNVGL-RP-C203 have been investigated. The bridge consists of an orthotropic deck with trusses at each side. The orthotropic deck has trapezoidal longitudinal stringers, T-profile transverse beams and a steel cover plate, and the trusses have tubular braces and chords defined by right isosceles triangles. NS-EN 1993-1-9 is the Norwegian approved version of the standard for fatigue design of steel structures, authored by the European Committee for Standardization (CEN). DNVGL-RP-C203 is a so called Recommended Practice (RP) issued by the Norwegian company DNV, and is a standard for fatigue design of offshore steel structures. The two standards cover the same topic in a similar way, but are intended for use in different areas, as indicated by their names. NS-EN 1993-1-9 is however not very detailed in designating procedures and is, on multiple areas, vague and limited. This is especially true for trusses and fatigue analysis based on detailed Finite Element Analysis (hotspot analysis). DNVGL-RP-C203 provides detailed procedures in these areas, and a comparison between the two are thus of interest to see how DNVGL-RP-C203 holds up against NS-EN 1993-1-9. With the standards diverging on multiple points, a qualitative approach was deemed to be necessary. The generic bridge has been loaded with lorries as defined in Fatigue Load Model 4 (FLM4) of NS-EN 1991-2, resulting in a large number of fatigue damage data points for comparison between the two standards. To be able to calculate fatigue damage for the large number of locations in the bridge, Python scripting was used in conjunction with the Finite Element Analysis (FEA) software Abaqus FEA to automate the process. This resulted in over 7000 data points to assess the two standards. A simpler nominal stress approach was used to calculate fatigue damages for the entire bridge, and detailed FEM analyses has been performed to assess the validity of the nominal analyses. The use of a generic bridge was found to be a convenient tool for comparing NS-EN 1993- 1-9 and DNVGL-RP-C203. By plotting damages calculated by the two standards against each other, clustering of damages reveals that one can risk unfortunate sampling by not calculating damages for the entire bridge. In the orthotropic deck, DNVGL-RP-C203 has been found to be consistently more conservative than NS-EN 1993-1-9, while the opposite is true in the trusses. This is in both cases mainly due to the difference in S-N curves in the standards, but thickness factors included in DNVGL-RP-C203 also contributes. For the orthotropic deck, DNVGL-RP-C203 is found to give similar results as NS-EN 1993-1-9 for fatigue damage analysis when applying the correct safety implementations given in DNVGL-RP-C203. In the trusses, DNVGL-RP-C203 gave a more reasonable result than NS-EN 1993-1-9, where NS-EN 1993-1-9 damage was found to be very sensitive to the magnitude of stress ranges due to how the standard defines S-N curves for joints.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleFatigue assessment of a generic steel bridge - A comparison of NS-EN 1993-1-9 and DNVGL-RP-C203
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel