A master thesis from Aalborg University
Reliability Analysis of Fatigue in Composite Reinforcement Tension Bars in a Bridge Structure
Author(s)
Term
4. term
Education
Publication year
2015
Submitted on
2015-06-09
Pages
163 pages
Abstract
Fiber-forstærket polymer kompositter har været anvendt som udskiftningsmateriale for traditionelle materialer såsom stål og beton i mange år, men bliver nu anvendt i større grad som konstruktionsmateriale. Dette skaber behov for en designnorm for fiber-forstærket kompositter, men der er ikke i skrivende stund en Eurocode eller dansk anneks tilgængelig for fiberforstærker polymer kompositter. I denne rapport undersøges udmattelse af fiber-forstærket polymer kompositter med mål at kalibrere partialkoefficienter for et brosystem ved brug af probabilistiske metoder. Brosystemet består hovedsageligt af kompositmateriale. Til karakterisering af materialeegenskaber anvendes statiske forsøg samt udmattelsesforsøg, hvor Maximum-Likelihood metoden anvendes til at bestemme materialeparametre til S-N-kurven samt statistiske usikkerheder. Ydermere undersøges forskellige constant life diagrammer på bagrund af tilgængeligt eksperimentelt data. Brosystemet påvirkes af trafiklaster. Til at estimere trafiklasten anvendes udmattelseslastmodel 4 iht. DS/EN 1991-2. Yderligere påføres stokastiske usikkerheder til trafiklaster for at tage højde for varierende vægt og placering samt dynamiske effekter. I forbindelse med undersøgelse af udmattelse af fiber-forstærket polymer kompositter undersøges udmattelsesgrænsetilstanden ved en pålidelighedsanalyse. I pålidelighedsanalysen opstilles en ligning for grænsetilstanden, der tager højde for usikkerhed på laster og materiale. Ydermere foretages et følsomhedsstudie af udmattelsesgrænsetilstanden for at vurdere, hvilke stokastiske variable er mest betydningsfulde for sikkerhedsindekset. Designligninger opstilles for forskellige constant life diagrammer, hvor partialkoefficienter og karakteristiske værdier er anvendt. Partialkoefficienter kalibreres iht. årlige sikkerhedsindekser for trafikbroer iht. dansk anneks, hvorfra anbefalede partialkoefficienter til brug i det undersøgte kompositmateriale bestemmes.
Fiber-reinforced polymer composites have been used in civil engineering for years, as replacement material for traditional materials and are becoming more used in structures. This raises the need for a design standard for fiber reinforced polymer composites. However no Eurocode is available for fiber reinforced polymer composites. In this report, fatigue of fiber-reinforced polymer is investigated in order to calibrate partial safety factors using probabilistic methods for a traffic bridge system. The traffic bridge system is mainly composed of composites. Characterization of strengths is achieved through static and fatigue tests using statistical analysis. Traffic loads are applied according to DS/EN 1991-2 and uncertainties regarding the traffic load is modeled as stochastic variables. The fatigue limit state is investigated along with a sensitivity analysis. Based on the fatigue limit state and corresponding design equation, the partial safety factors are calibrated to the target reliability levels for bridges according DK NA.
Keywords
Documents
Colophon: This page is part of the AAU Student Projects portal, which is run by Aalborg University. Here, you can find and download publicly available bachelor's theses and master's projects from across the university dating from 2008 onwards. Student projects from before 2008 are available in printed form at Aalborg University Library.
If you have any questions about AAU Student Projects or the research registration, dissemination and analysis at Aalborg University, please feel free to contact the VBN team. You can also find more information in the AAU Student Projects FAQs.