Siltojen dynaaminen analyysi

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Rakenteiden mekaniikka
Mcode
Rak-54
Degree programme
Language
fi
Pages
98
Series
Abstract
In this thesis, the finite element analysis of bridge structures under dynamic loadings is studied. The thesis is not a comprehensive overview of the methods in the theory. The aim is to present, from a practical basis, specific matters that designers need to know and to try to take into account in the analysis. The thesis is intended for a reader familiar with bridge engineering and its concepts. Firstly, the thesis provides information about the finite element procedures used in the dynamic analysis. The intention is to create an understanding of the mathematical background of the calculation methods and, furthermore, of the limitations of the methods. The methods studied are the mode superposition and the direct integration of equations of motion. Secondly, three different types of dynamic loading cases and structures' response to them are studied. Dynamic loading models are determined for earthquakes, wind, and moving pulsating loads. The established loading models are applied into two actual bridge structures. From these structures, a particular design detail, which is interesting from the structural dynamics point of view, is taken under consideration. Da Nang stay-cable bridge's pylon is studied for transverse vibration under earthquake and wind loadings. The model for moving pulsating load is used to simulate a group of joggers crossing Nordenskiöldinkatu pedestrian arch bridge. All the studied loading cases are important key issues in the design of these bridges, and conduction of these analyses is imperative according to the design codes. Additionally, information is provided about how to efficiently use FEM program codes, structural models applicable to bridge structures, damping models, and post-processing of acquired results. The thesis focuses on special issues such as choosing a suitable structural model or an analysis method.

Tässä diplomityössä selvitetään siltarakenteiden dynaamista analysointia käyttäen elementtimenetelmää. Työ ei ole kattava esitys menetelmien teoriasta, vaan tarkoituksena on käytännön lähtökohdista esittää asioita, jotka suunnittelijan tulee tietää ja pyrkiä huomioimaan. Työ on tarkoitettu siltatekniikan osaajille, jotka jo tuntevat alan terminologian ja käsitteet. Ensin työssä esitetään elementtimenetelmää käyttäen suoritettavan dynaamisen rakenneanalyysin teoriaa, jotta lukijalle syntyy käsitys laskentamenetelmien matemaattisesta taustasta ja sitä kautta menetelmien rajoituksista. Tutkittavat menetelmät ovat moodisummaus ja liikeyhtälöiden suora aikaintegrointi. Tämän jälkeen työssä tutkitaan kolmen erityyppisen dynaamisen kuormituksen mallintamista ja rakenteen värähtelyvasteen ratkaisemista näistä kuormituksista. Tutkittavat kuormitustapaukset ovat maanjäristys, tuuli ja liikkuva pakkovärähtelijä. Muodostettuja kuormitusmalleja sovelletaan kahteen todelliseen siltakohteeseen. Kohteista valitaan tarkasteltaviksi jokin rakenteiden dynamiikan kannalta mielenkiintoinen yksityiskohta. Da Nang -vinoköysisillasta tutkitaan sen pylonin poikittaista värähtelyä maanjäristys- ja tuulikuormituksesta. Liikkuvan pakkovärähtelijän mallia käytetään Nordenskiöldinkadun kevyen liikenteen sillan värähtelyn analysointiin lenkkeilijän aiheuttamasta kuormituksesta. Kaikki tutkittavat kuormitustapaukset ovat ydinkysymyksiä kohteiden suunnittelussa ja tapausten tutkimista edellytetään suunnittelustandardeissa. Lisäksi työssä esitetään tietoa laskentaohjelmistojen käyttämisestä, rakenne- ja vaimennusmalleista sekä tulosten jälkikäsittelystä. Työssä keskitytään analyysin erikoiskysymyksiin, kuten sopivan rakennemallin ja laskentamenetelmän valitsemiseen.
Description
Supervisor
Paavola, Juha
Thesis advisor
Kiviluoma, Risto
Keywords
dynamic analysis, dynaaminen analyysi, finite element method, elementtimenetelmä, FEM, FEM, bridges, sillat
Other note
Citation