Študija vpliva geometrijskih parametrov na odziv lesenih brvi

Gantar, Uroš (author), Lopatič, Jože (mentor)

V magistrskem delu opravimo parametrično študijo vpliva spreminjanja geometrije lesenih brvi na učinke vplivov. Izberemo si tri značilne oblike brvi ter obliko z geometrijo po lastni zasnovi. V začetnih poglavjih predstavimo vse potrebne matematične algoritme ter zahteve predpisov s področja projektiranja brvi. Nato opišemo delovanje programskega paketa Sofistik, s katerim opravimo analizo. Namesto grafičnega uporabniškega vmesnika smo v programu Sofistik izbrali tekstovni urejevalnik Teddy, ki dopušča parametričen vnos podatkov in je za študije, predstavljene v magistrskem delu, bolj primeren kot grafično okolje. V študijah različnih konstrukcijskih zasnov brvi, s spreminjanjem geometrijskih parametrov za različna projektna stanja opazujemo vpliv na notranje statične količine, izkoriščenosti prerezov, reakcije ter pomike glavnih konstrukcijskih elementov. Pri lesenih ukrivljenih grednih brveh smo ugotovili, da spreminjanje višine temena nosilca nad zveznico podpor najbolj vpliva na prečno in vzdolžno togost brvi. Dimenzioniranje temenskega območja pa pokaže, da so zlasti višje oblike neustrezne, saj zaradi nateznih napetosti pravokotno na vlakna zahtevane dimenzije prerezov postanejo izjemno velike. Rešitev v takih primerih bi bila uporaba samovreznih vijakov ali vlepljenih jeklenih palic. Analiza lesenih ločnih brvi in brvi z lokom nad preklado je pokazala, da so ti tipi bolj togi od grednih brvi, saj so frekvence lastnega nihanja v povprečju večje, poleg tega pa so navpični pomiki ter zahtevane dimenzije prerezov konstrukcijskih elementov precej manjši. Optimalno območje višine puščice loka za oba tipa brvi je bilo med l/7.5 in l/5, kjer je l razpon brvi. Zaradi vitkih konstrukcijskih elementov je pri natančnejših analizah potrebno pozornost nameniti stabilnosti konstrukcije ter dinamičnemu odzivu konstrukcije. Za analizo lesenih brvi s poševnimi kabli smo imeli na voljo veliko število geometrijskih parametrov, v nalogi prikažemo spreminjanje puščice prekladne konstrukcije v vodoravni ravnini. Optimalno območje puščice vodoravnega loka je bilo med l/7.5 in l/5, v tem primeru dobimo najmanjše učinke vplivov in potrebne dimenzije prerezov.

• Language: Slovenian
• Keywords: les, lepljen lameliran les, brv, most, parametrična študija, program Sofistik, Teddy
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: FGG - Faculty of Civil and Geodetic Engineering
• Publisher: [U. Gantar]
• Year: 2017
• PID: 20.500.12556/RUL-91041
• UDC: 624.011.1:624.21(043.3)
• COBISS.SI-ID: 8004705
• Publication date in RUL: 14.03.2017

Secondary language

• Language: English
• Title: A study of influence of geometric parameters on response of timber footbridges

Abstract

A parametric study including influence of changing timber footbridges geometry on action effects is performed. One custom and three characteristic footbridge shapes were chosen for evaluation. Initial chapters include mathematical algorithms and footbridge regulation requirements. Sofistik software package, used for analysis, is presented afterwards. Instead of graphical user interface, Teddy text editor was used in Sofistik software enabling us the parametric data input. Compared to graphical environment, it is more convenient for the presented studies. Influence observation is performed for internal forces, utilisation level of cross sections, reactions and displacements of structural elements. Study was carried out by changing of geometric parameters for different footbridge design studies. Analysis of curved timber beam footbridges indicated that change of height for beam vertex over support line has the greatest influence on lateral and longitudinal stiffness of footbridges. Higher values of vertex height are unsuitable when design of vertex is performed, required cross section dimensions are oversized because of low tensile strength perpendicular to grain for wood. Solution in this case could be the use of self tapping screws or glued in steel rods. Analysis of timber arch footbridges and through arch footbridges indicated that these types are stiffer than timber beam footbridges, consequently natural frequencies have higher average values. Furthermore, vertical displacements and required cross section dimentions are lesser compared to beam footbridges. Optimal arch height for both footbridge shapes was between the values of l/7.5 and l/5, where l is the span of footbridge. Nonetheless, stability assessment and dynamic response of structure must be performed in further analysis. Cable stayed footbridges analysis included multiple geometric parameters, but only arch height in horizontal plane was being modified. Optimal arch height lied between the values of l/7.5 and l/5, where minimal action effects and cross section dimensions are obtained.

• Keywords: timber, glued laminated timber, footbridge, bridge, parametric study, Sofistik software, Teddy