Modellering av pålgrupper med tillämpning på dynamiska egenskaper hos GC-broar i trä

Sammanfattning

Träkonstruktioner blir alltmer attraktiva till följd av ökade klimatförändringar. Materialet har stor styrka i relation till sin egentyngd vilket ofta medför lätta konstruktioner. Ur ett dynamiskt perspektiv kan detta innebära utmaningar vid dimensionering av gång- och cykelbroar (GC-broar) i trä. Dessutom är trä ett anisotropt material med varierande egenskaper, vilket ytterligare bidrar till komplexiteten att korrekt modellera vid numeriska analyser.I detta examensarbete studeras pålgruppernas inverkan på de dynamiska egenskaperna hos en GC-bro i trä vid numeriska analyser med finita element (FE). Studien syftar till att undersöka vilka skillnader olika FE-modelleringstekniker genererar. Jordparametrarnas inverkan på pålgrundläggningens styvhet samt brons dynamiska egenskaper lyfts också fram. Examensarbetet är uppdelat i två delstudier för att särskilja analyser av en pålgrupp och hela bron.I delstudie 1 analyserades en enskild pålgrupp. Statiska och dynamiska analyser utfördes på tre olika modeller med varierande elementtyper på pålgruppen och den omgivande jorden (balk/solid/fjäder). Varje modell testades med en styv och en mindre styv jord för att analysera dess inverkan.I delstudie 2 studerades pålgruppernas inverkan på det dynamiska beteendet i en GC-bro i trä. Utifrån resultaten i delstudie 1 valdes två olika modelleringstekniker ut och analyserades. Vidare utfördes en parametrisk studie kring jordegenskaperna. Resultaten jämfördes mot experimentella resultat, framtagna genom in situ-tester utförda i ett pågående forskningsprojekt på KTH.Studien pekar på att modelleringsteknikerna har en viss inverkan på en enskild pålgrupps styvhet. Skillnaderna tenderar att öka med styvare jord. Vidare uppstår inga betydande dynamiska effekter i pålgruppen mellan 0–5 Hz. Delstudie 2 visar att modelleringstekniken av pålgrupperna genererar en försumbar skillnad på brons dynamiska egenskaper. Jordparametrarna är av större vikt i vissa fall, både för brons egenfrekvenser och accelerationer.