Modellering i DIANA FEA og kapasitetskontroll av Herøysund bru
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3093187Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Oppgaven omhandler Herøysund bru, som er en etteroppspent betongbru i Nordland fylke.Brua er en del av et pågående forskningsprosjekt, og i den forbindelse er overbygningenskapasitet i intakt tilstand vurdert, i henhold til Eurokode 2. Her er tre utvalgte snittkontrollert. Det fremkom at den er tilstrekkelig dimensjonert med hensyn på bøyemoment.
Modellering utføres i dataprogrammet DIANA FEA, som benytter elementmetoden underberegning. Innledningsvis er det utført tester på enkle modeller for å finne mest optimalemetoder å benytte videre. Her ble det blant annet undersøkt hvordan symmetri kan benyttesfor å forenkle modellen, og dermed oppnå redusert beregningstid. Basert på detteer det dannet en halvert modell av brua, hvor laster innføres.
Grunnlag for modellering og beregninger er arbeidstegninger fra opprinnelig prosjektering.Brua påkjennes av egenlast, spennkraft, trafikklast og vindlast. Lastene er funnet i henholdtil aktuelle Eurokoder, samt håndbøker fra Statens vegvesen. Videre er de beregnet medlineær analyse i ulike lastkombinasjoner. Ettersom brua og armeringens geometri er noekompleks, er det dannet et Python-script for å modellere dette mer effektivt. Kapasitetskontrollav utvalgte snitt er utført gjennom håndberegninger i programmet Mathcad.
Resultater er sammenlignet med beregninger tidligere utført for brua. Slik er det undersøkthvilke forskjeller som oppstår ved bruk av ulike beregningsregler og metoder. Det fremkomat brua trolig har bedre kapasitet enn funnet tidligere.
Avslutningsvis utføres det en probabilitetsstudie angående bruas sviktsannsynlighet medhensyn på ulike materialdata for spennarmering og betong. Det undersøkes hvilken innvirkningen endring av friksjonskoeffisient og betongens trykkfasthet vil ha på bruas kapasitetog bøyemoment. Probabilitetsstudien viste at bøyemoment ble påvirket mest av friksjonskoeffisienten,og at betongkvaliteten hadde mindre innflytelse. For kapasiteten hadde kunbetongkvaliteten en innvirkning. The objective of this assignment concerns the Herøysund bridge, which is a post-tensionedconcrete bridge in Nordland County. The bridge is part of an ongoing research project, andin that regard the capacity of the superstructure in intact condition is assessed, accordingto Eurocode 2. Three selected sections were controlled, demonstrating that the structureis adequately designed in terms of bending moment.
Modelling is carried out in the computer program DIANA FEA, which uses the finite elementmethod in calculations. Initially, tests were carried out on simple models to find the mostoptimal methods to use in further modelling. Among other things, it was investigated howsymmetry can be applied to simplify the model, and thereby achieve reduced calculationtime. Based on this, a halved model of the bridge is created, where loads are introduced.
The basis for modelling and calculations are drawings from the original design. The bridgeis loaded by self-weight, prestressing force, traffic load and wind load. The loads have beenfound in accordance with relevant Eurocodes, as well as manuals from Statens vegvesen.Furthermore, they are calculated through linear analysis in various load combinations. Asthe geometry of the bridge and the reinforcement is somewhat complex, a Python-scripthas been created to model this more efficiently. Capacity control of selected sections iscarried out through hand calculations in the program Mathcad.
Results are compared with calculations previously carried out for the bridge. Differencesthat occur when using different calculation methods and rules are this way examined. Itemerged that the bridge likely has a better capacity than previously found.
Finally, a study is carried out regarding the probability of failure for the bridge with considerationof different material data for post-tensioning reinforcement and concrete. It isinvestigated which influence a variation of the friction coefficient and the concretes compressivestrength will have on the bending moment, as well as the moment capacity. Thestudy showed that bending moment was mostly affected by the friction coefficient, and thatthe concrete quality had less of an influence. For the capacity, only the concrete qualityhad an impact.