Infrastrukturen i Sverige åldras, uppskattningsvis finns det drygt 2000 broar i landet som är 70 år eller äldre. Det finns flera aspekter att titta på för att utvärdera äldre broars kondition och FE modellering är ett vanligt verktyg som används vid utvärdering. För stålbroar är det ofta utmattning som sätter gränsen för hur länge de kan hållas i drift under säkra förhållanden. Syftet med arbetet var att utvärdera nyttan av FE modeller med olika precision med hänsyn till noggrannheten i deras genererade resultat och kostnad. En stålbro har studerats i detalj, Gamla Lidingöbron och specifikt två punkter på dess bågspann. Ritningar av bron och mätdata från forskningsprojektet \textit{Smart tillståndsbedömning, övervakning och förvaltning av kritiska broar} har legat till grund för arbetet. Mätdata utgjordes av tidshistorier över spänningsvariationer i de två studerade punkterna vid flertalet tågpassager över bron. Punkterna finns på bågspannets sekundära bärverk. Fyra modeller har skapats i BRIGADE/Plus med olika precisionsgrad och spänningshistorier för de studerade punkterna har genererats. Spänningshistorierna har sedan utvärderas med Palmgren-Miners delskadeteori för utmattning. Den förväntade ekonomiska nyttan för varje modell har uppskattats beroende av analyskostnad, sannolikheten för utmattningsbrott samt kostnad för ett eventuellt brott. På grund av brons strukturella verkningssätt blev de förenklade modellernas utmattningsresultat mycket lika resultaten från modellen med hög precisionsgrad. De verkliga axellasterna var mindre än de dimensionerande som användes i modellerna. Detta ledde till att de uppkomna spänningarna i stålet från modellerna blev större än de verkliga, men visade ett liknande beteende. Resultatet blev att modellernas utmattningskapacitet enbart utgjorde ca en femtedel av kapaciteten enligt mätningarna. Resultatet från beräkningen av den förväntade nyttan visade att det inte är ekonomiskt motiverat att använda en modell med hög precision framför en eller flera förenklade modeller. Slutsatsen blev att hög precision i en teoretisk modell inte entydigt är bättre än en förenklad modell. Arbetet har utförts vid institutionen för bro och stålbyggnad på KTH i samarbete med Sweco Civil AB. / The infrastructure in Sweden is aging. More than 2 000 bridges in the country are 70 years or older. When assessing the condition of older bridges, several aspects should be taken into account. FE modeling is one common tool to use in a bridge assessment. Fatigue is generally what limits the service life of steel bridges. The aim of this work was to evaluate the utility of higher precision in FE models, regarding the accuracy of their generated results and costs. One steel bridge has been studied in detail, Old Lidingö Bridge and specifically two points on its arc span. Drawings of the bridge and measurement data from the research project \textit{Smart Condition Assessment, Surveillance and Management of Critical Bridges} has provided the basis of this work. Measurement data has been collected from the two selected points on the bridge with strain gauges, registering the time history of the variations in tension during train passages on the bridge. Four models with different levels of precision have been created in BRIGADE/Plus. These models have generated time histories of the varying tension during train passages. The time histories have been evaluated with Palmgren-Miner's cumulative damage model for fatigue. The expected economic utility of each set of models has been estimated based on the cost of the analysis, the likelihood failure caused by fatigue and the cost of failure. Because of the structural behavior of the bridge, the results of the simplified models became very similar to the results of the high precision model. The actual axle loads were less than the design loads used in the models. Because of this, the calculated tensions in the models became larger than the actual tensions. This also resulted in the fatigue capacity of the models only being about one fifth of the capacity according to the measurements. The calculation of the expected utility showed that it is not economically justified to use a model with higher precision over models with less precision. High precision in a theoretical model is not unambiguously better than a simplified model. The work has been carried out at the Department of Structural engineering and bridges at KTH in cooperation with Sweco Civil AB.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-231254 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Sörensen, Johanna, Wenne, Emma |
| Publisher | KTH, Bro- och stålbyggnad |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 18192 |
Page generated in 0.0026 seconds