Jännitetyn betonisen palkkisillan optimointimenetelmät alustavissa suunnitteluvaiheissa
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-08-19
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
67+10
Series
Abstract
Tässä työssä tutkittiin, miten algoritmiavusteista rakennesuunnittelua voidaan hyödyntää jännitetyn betonisen palkkisillan alustavissa suunnitteluvaiheissa. Työssä tehtävän jännitettyjä betonisiltoja käsittelevän kirjallisuuskatsauksen perusteella alustavan suunnitteluvaiheen merkitys koko projektille on merkittävä. Alustavan suunnitteluvaiheen haastetta lisäävät lukuisat olemassa olevat vaihtoehdot suhteessa optimaalisen vaihtoehdon löytämiseen käytettävissä olevaan aikaan. Jännitetyn sillan alustavan suunnittelun haasteena oli kirjallisuuskatsauksen perusteella usean muuttujan hallinta samanaikaisesti, jolloin mitoitusta joudutaan iteroimaan useita kertoja. Työssä luotiin jännitetystä betonisesta palkkisillasta algoritmiavusteinen rakennemalli, jonka tavoitteena oli helpottaa iterointia alustavassa suunnitteluvaiheissa. Lisäksi mallin avulla tehtiin tutkimus kolmiaukkoisille kevyen- ja tieliikenteen silloille reuna-aukkojen ja keskiaukon suhteen vaikutuksesta päällysrakenteen ominaisuuksiin. Tämä 24 siltaa kattava tutkimus lisäsi myös tietämystä siitä, mitkä tekijät ovat suurimpia haasteita kyseisen siltatyypin alustavassa suunnittelussa. Rakennemallin käyttö alustavassa suunnittelussa kokemusperusteisen suunnittelun sijaan, vähentää riskiä rakenteen mittojen muuttamisesta myöhemmässä vaiheessa. Tutkimuksen myötä todettiin, että optimaalisin päällysrakenne on toteuttaa reuna-aukkojen ja keskiaukon suhdeluvulla 0,7 tiesilloilla ja 0,6 kevyen liikenteen silloilla. Suhdeluvut 0,6…0,8 olivat myös toteutettavissa, mutta suhteen ollessa 0,5 ja 0,9…1,0 päällysrakenteen ominaisuudet muuttuivat merkittävästi. Nämä tulokset puolsivat osittain aikaisempaa tutkimusta optimaalisesta aukkojen suhteesta mutta myös toivat lisätietoa suhdeluvun 0,6 toimivuudesta erityisesti kevyen liikenteen silloilla. Lisäksi tutkimuksen tuloksena todettiin, että vetojännityksetön tila pitkäaikaisyhdistelmällä rajoittaa mitoitusta useimmiten yhdessä murtorajatilan kanssa.This thesis investigated how algorithm-aided structural design can be used in the preliminary design phases of a post-tensioned concrete girder bridge. Based on the literature review, the preliminary design phase is a major factor for the success of the entire project. The limited amount of time spent on comparing the numerous design alternatives in the preliminary design phase causes challenges in the process. Based on the literature review on the bridge type studied in this thesis, the challenge of the preliminary design was to control the several variables leading to iterations in its design. In the study, an algorithm was created for a prestressed concrete girder bridge, the purpose of which was to facilitate iteration in the preliminary design phase. In addition, with the help of the model, a study was carried out for three-span bridges with foot and road traffic loads on the effect of end spans and the internal span ratio on the characteristics of the superstructure. This study, covering 24 bridges, also increased the knowledge about which factors are the biggest challenges to fit in the initial design. Using the structural mod-el in the preliminary design phase, instead of experiential design, reduces the risk of having to alter the structure's dimensions at a later stage. As a result of the study, it was concluded that the most optimal superstructure is to implement a ratio of end spans to internal span of 0.7 with road bridges and 0.6 with foot bridges. Ratios between 0.6 and 0.8 were also feasible, but when the ratio was 0.5 and from 0.9 to 1.0, the characteristics of the super-structure changed significantly. These results partially supported previous research on the optimal span ratio but also provided additional information on the effectiveness of a 0.6 ratio, particularly for foot bridges. Furthermore, the study found that the design is most often limited by the requirement to avoid tensile stresses in a quasi-permanent combination together with the ultimate limit state.Description
Supervisor
Niiranen, JarkkoThesis advisor
Putkinen, JuhaKeywords
jännitetty betoni, siltasuunnittelu, algoritmiavusteinen suunnittelu, alustava suunnittelu