Numerisk analyse af trafikinduceret vibrationer

Studenteropgave: Speciale (inkl. HD afgangsprojekt)

  • Michael Vigsø
  • Morten Møller Elmholt
  • Kristian Smedegaard Bach
4. semester, Bygge- og anlægskonstruktion, Kandidat (Kandidatuddannelse)
Vibrationer fra trafik i bymiljøet kan belaste de omkringliggende bygninger og genere beboere.
Ændringer af vejbelægning eller etablering af fartbump har i visse tilfælde vist sig at skabe
uhensigtsmæssige vibrationer eller i specielle tilfælde forårsaget skade på bygninger. De nuværende
metoder til at estimere belastningen fra trafikvibrationer baserer sig i høj grad på empiri og
er relativt usikre. I litteraturen findes flere eksempler på, hvordan trafikvibrationer og disses
indvirkninger på bygninger kan modelleres numerisk. Der ses dog ikke nogen konsensus omkring
metoder for at opstille disse modeller, samtidig med at usikkerheden i modellerne er relativ stor.
Dette afgangsprojekt med titlen Numerisk Analyse af Trafikinducerede Vibrationer omhandler
derfor opstillingen af en koblet dynamisk finite element model med køretøj, vej, jordlegeme og
bygning for beregning af vibrationer fra trafik.
En plan finite element model af et jordlegeme med absorberende randbetingelser opstilles med en
bygning modelleret som en toetages rammekonstruktion, hvor fundamentet er sammenkoblet med
jorden. En generisk køretøjsmodel opstilles, hvor både hjul og affjedringssystem modelleres med et
diskret fjeder, dæmper og masse system. Vejbelægningen kan opbygges som enten en flad overflade
med flere typer af fartbump, konstrueret efter Vejdirektoratets anvisninger eller som en stokastisk
model af en brostensbelægning. Grænsefladen mellem vejbelægning og jordlegeme opbygges af
bjælkeelementer, som understøttes delvist interfaceelementer og Kelvin-understøtninger.
En central del af projektet omhandler koblingen mellem køretøj og jordlegeme og mellem
jordlegeme og bygning. Interaktionen mellem køretøj og jordlegeme evalueres i tidsdomænet
ved hjælp af tre forskellige fremgangsmåder: en dekoblet, en eksplicit og en implicit metode.
Interaktionen mellem jordlegeme og bygning modelleres ved at koble bygningens fundament
sammen med jordlegemet.
Parametrene der indgår i modellen kalibreres til et referencetilfælde, hvor en treakslet Scania bus
passerer et jordlegeme af siltet ler. Et parameterstudie udføres for at belyse hvilke parametre,
der er essentielle for ændringer i det oplevede vibrationsniveau på første sal af en bygning, når
en bus passerer et fartbump eller en brostensbelægning foran bygningen. Nødvendigheden af at
modellere koblingen mellem de forskellige dele af modellen undersøges ved at dekoble de enkelte led
af modellem og sammenligne resultaterne med den samlede model. En tilsvarende tredimensionel
model af problemet opstilles for at undersøge begrænsningerne i at anvende en todimensionel
model.
SprogEngelsk
Udgivelsesdato10 jun. 2013
Antal sider68

Billeder

BUS.jpg
ID: 77393993