Parametrisk modellering av ei hengebru med brukasse i aluminium - Buffetingrespons og flutterstabilitet

• Main Authors: Dombu, Mari Voll, Gjelstad, Markus
• Format: Dissertation
• Language: English

Denne oppgaven undersøker den dynamiske oppførselen til ei hengebru over Langenuen med brukasse av aluminium. Det har vært fokus på buffetingrespons og flutterstabilitet. Et foreløpig design er brukt som grunnlag for å opprette en parametrisk elementmodell ved bruk av Abaqus Scripting. Videre har modale data som frekvenser, vibrasjonsmoder og generaliserte masser blitt hentet ut fra Abaqus. For å finne buffetingrespons og kritisk flutterstabilitetsgrense er aerodynamisk deriverte funnet fra vindtunneltester av Storebæltbroen blitt brukt, siden disse ikke finnes for Langenuen bru. Skript i Matlab er brukt for å regne ut resultatene. Resultatene fra de dynamiske analysene er sammenlignet ved å bytte materialet i brukassen fra aluminium til stål. Buffetinganalysen viste at standardavvikene av buffetingresponsen generelt er høyere for aluminium enn for stål. I horisontal retning hadde aluminiumalternativet et maksimum standardavvik på omtrent 750 mm for x=L/2 med en vindhastighet på 40 m/s, mens stålalternativet hadde 320 mm. I vertikal retning fikk aluminiumalternativet et maksimum standardavvik på omtrent 500 mm for x=L/4 mens stålalternativet fikk 380 mm. Dette var som forventet, siden aluminium har lavere stivhet enn stål. Både aluminium- og stålalternativet har akseptabel stabilitet mot flutter. Kravet til kritisk vindhastighet ble beregnet til 63.6 m/s, mens kritisk vindhastighet for henholdsvis aluminimum og stål var 74.2 m/s og 106.2 m/s. Det er historisk sett ingen kjente prosjekter med hengebruer som har brukasse i aluminium, så av den grunn er det ventet at endringer til designet vil oppstå underveis i prosjektet. Dette var også tilfelle for denne oppgaven. Tverrsnittsparametrene har blitt oppdatert underveis, og diametrene til hovedkablene og hengekablene har blitt optimalisert for en utnyttelsesgrad på 30 % under statisk egenvekt. Med et parametrisk skript har det vært lett å raskt gjøre endringer i input og deretter generere en ny elementmodell. Det viste seg å være en god investering å bruke ekstra tid på å gjøre modellen parametrisk, siden det tok kort tid å få en modell med nye tverrsnittsparametre og ny materialdefinisjon. Basert på funnene i denne oppgaven er den dynamiske oppførselen for hengebrua med brukasse i aluminium akseptabel når den er påkjent vind. Kostnad vil være en viktig faktor ved valg av material, og er bare blitt diskutert kort. Det er noen viktige aspekter utenfor omfanget av denne oppgaven som det vil være viktig å undersø