Kevyen liikenteen siltojen värähtelymitoituksen kehittäminen

Abstract

Työn tavoitteena oli kehittää kevyen liikenteen siltojen suunnitteluprosessin värähtelymitoitusosuutta vastaamaan paremmin modernien rakenneratkaisujen todellisuutta. Suunnittelumenetelmien ja rakentamisen kehittyessä uusista silloista voitaisiin usein tehdä entistä hoikempia, keveämpiä ja rakenneratkaisuiltaan monipuolisempia. Nykyiset mitoitusstandardit ovat monilta osin jääneet tästä jälkeen ja rajoittavat haluttujen ratkaisujen toteuttamista. Tässä työssä mitoitusprosessia pyritään kehittämään liittyen valmisteilla oleviin Eurokoodistandardien EN 1990 ja EN 1991-2 uudistuksiin. Mitoitusprosessia analysoitiin käytännön suunnittelutyön näkökulmasta vertaamalla erilaisilla mitoitustilanneyhdistelmillä ja kuormitusherätteillä saatuja tuloksia keskenään. Herkkyysanalyysin avulla tutkittiin eri mitoitusparametrien arvoihin liittyvien epävarmuuksien vaikutusta värähtelylaskelmiin. Diplomityön tavoitteena oli myös tuottaa aineistoa tämän suunnitteluosa-alueen kokonaisprosessin selkeyttämiseksi ja tilaaja-suunnittelija -yhteistyön helpottamiseksi.

Tutkimuksen tuloksena tuotettiin kehitysehdotuksia liittyen muun muassa mitoituksessa käytettäviin rakennemalleihin, kuormitusherätteisiin ja standarditekstiin. Tilaaja-suunnittelija -yhteistyön kehittämiseksi annettiin ohjeita mitoitustilanteiden sekä mukavuusluokkien määritykseen ja suunnittelutyön helpottamiseksi ohjeita mitoituksen vaiheisiin.

The objective of this thesis was to develop vibration design procedures of pedestrian bridges. Nowadays, it is possible to build slimmer, lighter and, by structural design, more versatile structures. The current design standards have become outdated on this matter and needlessly restrain some desired structural solutions. In this thesis, the design procedures were improved in conjunction with the development process of Eurocode standards EN 1990 and 1991-2. The analysis was carried out from the practical viewpoint by comparing the results obtained in different design situations using various pedestrian load models. In particular, a sensitivity analysis was performed to study the influence of uncertainties of the design parameters to vibration calculations. One goal was also to clarify the design process and ease the communication between the client and the structural designers.

Improvements to the structural models and load models used in vibration design and composition of the standard text were proposed. Guidelines for assessing the design situation and comfort levels were given in order to improve the client-designer communication. Also, guidelines concerning different phases of the design procedure were given to structural designers.