FE-modellering för vindlastanalys

Sammanfattning: I studien redogörs övergripande för vindens grundläggande natur och till viss del hur den kan påverka ett bärverk beroende på bärverkets form samt vindens hastighet, anfallsvinkel och turbulens. Det redogörs även för ett antal strukturdynamiska fenomen orsakade av vind som kan vara aktuella för broar. Dessa fenomen är fladder, gallopering, virvelavlösning, vridande divergens och vindstötsbelastning. I studien återfnns även en sammanfattning av den vägledning om utvärdering av dynamisk respons i bärverk orsakad av vind som ges i BSV 97, vilken hänvisas till enligt föregående gällande norm Bro 2004. Det redogörs även för den vägledning som ges i nuvarande gällande norm SS-EN 1991-1-4 med tillhörande nationella anvisningar i TRVK Bro 11, TRVR Bro 11, och TRVFS 2011:12. Den vägledning som ges för utvärdering av den dynamiska responsen är begränsad till att gälla vindfluktuationer i vindriktningen som ger upphov till resonans för bärverket i en egenmod där hela konstruktionen svänger i vindriktningen och åt samma håll. I studien studeras en balkbro av samverkanstvärsnitt med längsta spännvidd ca 70 m i syfte att utvärdera egenfrekvenser och modtyper för en relativt vanlig brotyp samt hur dessa varierar med antal spann och grundläggningsförhållanden. Studien utförs med hjälp av en detaljerad FE-modell till stor del bestående av skalelement. Även jämförelse med FE-modell av samma bro modellerad med balkelement utförs. Resultaten av studien används sedan till att beräkna den dynamiska förstorningsfaktorn med hänsyn till vindstötsbelastning, vilket förutsätts vara det fenomen som har störst inverkan på vanligt förekommande balkbroar med medellång spännvidd, dvs. 50-150 m. Denna förstorningsfaktor, den så kallade bärverksfaktorn cscd beräknas här enligt en förenklad och konservativ metod föreslagen i artikel av Ülker-Kaustell, Zangeneh och Pacoste [22].