1 |
Systemanalys av plattbroar : En jämförelse inom FE-modellering och balk-/platteori / System analysis of slab bridges : A comparison regarding FE-modeling between plate- and beam theoryÖberg, Lukas, Lindahl, Mikael January 2018 (has links)
Abstract When Eurocodes was introduced, there was a requirement where the calculations had to take into consideration whether it's a slab or beam bridge. This means that calculations had to be made with softwares including plate theory. The object of this study is a slab bridge with endshields. The bridge is 66.95 meters long with a 14.38-meter-wide deck made of concrete. The deck is mounted on abutments with bearings and intermediate supports where the columns are fixed to the deck. The purpose of this study is to investigate if bridges defined as plates can be calculated using beam theory, as well as examining different modeling techniques in an attempt to evaluate how this will affect the results. A model using shell elements is established in BRIGADE/Plus and compared to a model in Strip Step 3 made out of beam elements. A base-model is also created in BRIGADE/Plus and is compared to the following modeling changes: Couplings between supports and the plate, “point to surface” or “point to point”. The bridge is modeled without wings to study the impact of the wings. The bridge is modeled without columns to study the impact of the columns. When comparing the values obtained from the two different software’s regarding deadweight, the results were almost identical. This indicates that Strip Step 3 is a suitable tool for verifying models made in BRIGADE/Plus. When studying the results from load-combination 6.10.b (the combination used for dimensioning) small differences can be seen between the softwares. This concludes that it may be reasonable to use Strip Step 3 for this type of bridges. However, there are major differences between the software at the traffic load which should be considered. In order to simplify the modeling process ties between points (nodes) should be used. However, the results obtained over the supports must be ignored due to unrealistic values. When studying the impact of wings/columns it was confirmed that a difference of 10 % appeared. Modeling without wings/columns is not more time efficient either, with that in mind wings and columns should be used when modeling. Keywords: Plate theory, Beam theory, Strip Step 3, BRIGADE/Plus, FE-modeling / Sammanfattning Vid införandet av Eurokoder ställdes det krav från Trafikverket där beräkningsmodellen var tvungen att ta hänsyn till verkningssättet i sin helhet dvs. om det är en platt- eller balkbro (E. Rosell, Trafikverket, personlig kommunikation, 3 Maj, 2018). Detta innebar att beräkningsmodeller för plattbroar behövdes utföras med program som kan hantera beräkningar enligt platteori. Studieobjektet för detta arbete är en plattbro med ändskärmar. Bron är 66.95 meter lång med en brobaneplatta av betong som har bredden 14.38 meter. Plattan är upplagd på ändstöd med rörliga lager samt mellanstöd där pelare är fast inspända till plattan. Syftet med detta arbete är att undersöka huruvida broar definierade som plattor går att beräkna enligt balkteori, samt att undersöka olika modelleringstekniker i ett försök att utvärdera hur det påverkar resultaten. En modell med skalelement har upprättats i BRIGADE/Plus som jämförs mot en modell i Strip Step 3 utförd av balkelement. En grundmodell skapas även i BRIGADE/Plus som jämförs mot följande modelleringsändringar: Stöd kopplade mellan två punkter jämförs mot koppling mellan pelare och yta i plattan. Bron modelleras utan vingar för att studera vingarnas inverkan. Bron modelleras utan pelare för att studera pelarnas inverkan. Kontrollen av egentyngd visade nästintill identiska resultat vilket tyder på att Strip Step 3 är ett lämpligt verktyg vid verifiering av Brigademodeller. Vid lastkombination 6.10.b (den dimensionerande lastkombinationen för denna bro) uppstår små skillnader. Detta indikerar att det kan vara rimligt att använda sig av Strip Step 3 vid dessa typer av broar. Dock uppstår det stora skillnader mellan programvarorna vid trafiklasten vilket bör beaktas. För att förenkla modelleringen bör kopplingar mellan punkter användas, dock måste resultat som erhålls över stöd bortses från då dessa ger orealistiska resultat. Vid modellering utan pelare/vingar kan det konstateras att värdena skiljer sig ca 10 %. Det är inte heller mycket mer tidseffektivt att ta bort pelare/vingar då dessa går relativt fort att modellera. Nyckelord: Platteori, Balkteori, Strip Step 3, BRIGADE/Plus, FE-modellering
|
2 |
Cracking in a slender concrete slab due to thermal variation / Sprickbildning i tunna betongplattor på grund av temperaturvariationerMattsson, Johan, Åman, Fredrik January 2019 (has links)
Concrete slabs used in thepulp and paper industries are often situated outdoors, which means that theslabs are exposed to temperature variations due to different weatherconditions. These temperature variations together with operational temperaturesassociated with the manufacturing process, may introduce high temperaturegradients in the concrete. It is believed that the combination of these thermalloads have resulted in cracking in a slender concrete slab.The aim of this degree project has been to determine if the combination ofseasonal temperature and operational temperature is sufficient to introduce thetype of cracking seen in-situ in the concrete slab of a factory in Sundsvall,400 km north of Stockholm. This was achieved by simulating the development ofcracks in a slender concrete slab exposed to thermal loads using finite elementanalysis (FEA). In order to determine the accuracy of the model, the resultswere compared and evaluated against a crack mapping produced by Sweco. Furthersimulations were also carried out, in order to investigate if continuedcracking would occur beyond the time span of the Sweco investigation.The material model Concrete damage plasticity (CDP) in BRIGADE/Plus and Abaquswas used to predict the crack pattern and crack width in the concrete slab.Linear-elastic and non-linear material properties were used in the modelling ofthe concrete slab. The linear-elastic model indicated that thermal variationshowed significant risk of cracking. Thereafter, non-linear material propertieswere used in the modelling process. The cracking was simulated using ambienttemperature data and operational temperatures from the production plant.The results showed that cracking started when thermal loads were introduced tothe model. The ambient seasonal temperature alone was not enough to introducethe type of cracking seen in-situ on the slab. The combination of seasonalambient temperature and operational temperature was needed, in order for cracksto develop in the concrete slab. The results also indicated that the crackswill propagate further, but this can only be confirmed by performing additionalcrack mapping on site. / Betonggrunder som används för utrustning inom massa- och pappersindustrin befinner sig ofta utomhus vilket betyder att dessa är utsatta för vädrets förändringar. Temperaturvariationer i omgivningen och temperaturer som kommer från tillverkningsprocesserna kan medföra att höga temperaturgradienter skapas i betongen. Det är troligt att kombinationen av dessa termiska belastningar har gett upphov till sprick-bildning i en betonggrund.Målet för detta examensarbete har varit att bestämma, om huruvida kombinationen av års- temperaturer och temperaturer från industriprocessen är tillräckligt för att skapa den typ av sprickbildning i betonggrunden som iaktagits på plats hos en fabrik i Sundsvall. Det gjordes genom simulering av sprickbildning på betonggrunden, där grunden utsattes för termiska belastningar genom att använda finita element analys (FEA). För att bestämma tillförlitligheten hos metoden jämfördes och utvärderades resultatet mot en sprickkartering utförd av Sweco baserad på observationer ute på fabriken. Vidare gjordes ytterligare simuleringar utöver det tidsspann som Swecoundersökningarna visade, detta för att undersöka om huruvida sprickningen skulle fortgå.Materialmodellen Concrete damage plasticity (CDP) som finns i programmen BRIGADE/Plus och Abaqus användes för att förutse sprickbildning och sprickbredd i betonggrunden. Linjärelastiska och icke-linjära materialparametrar användes i modelleringen av betonggrunden. Utetemperatursdata tillsammans med temperaturer från industriprocessen användes för att undersöka anledningen till sprickbildningen.Resultaten av analyserna visade att sprickbildning uppkom när betonggrunden ut-sattes för termiska laster. Temperaturer från omgivningen var inte tillräckligt för att initiera sprickbildning. Kombinationen av temperaturer från omgivningen och industriprocessen behövdes för att sprickbildning skulle ske. Resultaten visade även att sprickbildningen kan fortsätta, med fler och bredare sprickor som följd.För att förhindra att sprickor uppstår i framtiden är det väsentligt att betona vikten av att minska uppkomsten av stora temperaturgradienter i betonggrunden.
|
Page generated in 0.0486 seconds