Concepts of timber bridge design by the Eurocodes

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-10-20
Department
Major/Subject
Rakennetekniikka
Mcode
R3001
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
10+80
Series
Abstract
Finland has much interest in constructing timber bridges during the recent decades. In design, the Eurocodes have been mandatory for bridge design in Finland since June 2010. So far, only few experiences have been accumulated. The Eurocodes grant member states the permission of determining national parameters for local design and these parameters can be presented in National Annexes. Finnish Transport Agency is the authority providing national determined parameters. This thesis reviews the literature of timber bridges and grasps design concepts of timber bridges according to the Eurocodes. Two case studies are conducted by applying the Eurocodes; the target is to test whether the existing bridges fulfil the requirements of the Eurocodes. One case is a timber-concrete composite road bridge, and the other is a timber slab footbridge made of glulam. Both bridges were designed and constructed at least six years ago, using the old Finnish national standards. For the road bridge, verifications of Ultimate Limit State and Serviceability Limit State are conducted. For the footbridge, only vibration criteria are verified. The results of the road bridge example indicate the sufficient capacity of composite girders, which fulfils the requirement of the Eurocodes. However, the calculations apply simplified beam analyses without considering the interactions between the girders. To get more accurate results, the whole deck shall be analysed by more sophisticated method, for instance, FEM-program. For verifying the vibration of timber footbridge example, fundamental natural frequencies are determined. The results indicate that, the comfort criteria of the Eurocodes for both vertical and horizontal vibrations are satisfied.

Kiinnostus puusiltojen rakentamiseen on viime aikoina kasvanut sekä Suomessa että muissa Pohjoismaissa. Liikenneviraston hallinnoimat uudet sillat on pitänyt suunnitella eurokoodien mukaisesti kesäkuusta 2010 lähtien, mistä johtuen suunnittelijakunnalla on vielä suhteellisen vähän kokemusta eurokoodien soveltuvuudesta puusiltojen suunnittelussa. Eurokoodia sovellettaessa voivat jäsenvaltioiden viranomaiset määrittää kansallisesti valittavat parametrit (NDP), jotka on julkaistu eurokoodia täydentävissä kansallisissa liitteissä (NA). Suomessa Liikennevirasto (FTA) määrittää ne siltojen suunnittelussa sovellettavat kansalliset parametrit, joille eurokoodissa on esitetty suositusarvot. Diplomityön alussa luodaan pikaisesti katsaus puusilloista kirjoitettuun aineistoon. Puusiltojen eurokoodin mukaisia suunnitteluperiaatteita tarkastellaan kahden esimerkin avulla. Esimerkkien tarkoituksena on tutkia miten jo rakennettujen siltojen kansirakenteet toteuttavat eurokoodeissa esitetyt vaatimukset sekä kantokyvyn että käyttömukavuuden suhteen. Toinen esimerkkisilloista on tiesilta, jonka kansi on puu-betoniliittorakenne. Toinen taas on kevyen liikenteen liimapuinen palkkisilta. Molemmat sillat on suunniteltu yli kuusi vuotta sitten vanhojen rakennusmääräyskokoelmien ja standardien mukaisesti. Tiesillalle on suoritettu murtotilan (ULS) ja käyttötilan (SLS) mukaiset tarkastelut. Kevyen liikenteen sillalle suoritettiin vain käyttötilan mukainen värähtelytarkastelu. Tiesillalle tehtyjen kantavuuslaskelmien mukaan sillan kanan liittopalkkien kantokyky täyttää eurokoodin vaatimukset. Tarkempien tulosten saamiseksi koko sillan kansi tulisi mallintaa ja analysoida paremmalla rakennemallilla, esimerkiksi, jolla sopivalla FEM-ohjelmalla. Työssä määritetään kevyen liikenteen sillan alimmat ominaistaajuudet. Tulokset osoittavat, että eurokoodissa esitetyt raja-arvot mukavuuskriteerille sekä pysty- että vaakasuuntaiselle värähtelylle täyttyvät.
Description
Supervisor
Kiviluoma, Risto
Thesis advisor
Salokangas, Lauri
Tirkkonen, Timo
Keywords
bridges, timber, Eurocodes, composite bridges, pedestrian bridges, vibration
Other note
Citation