808 Beräkningsmodeller för tvärspända plattor av trä

Publicerad: 11 juni 2010

Projektets syfte är att hitta en produktionsanpassad beräkningsmetodik för tvärspända plattor.

Område: Industriellt träbyggande
Budget: 200.000 kr
Tidplan: maj 2010 - december 2011
Projektledare: Peter Jacobsson, Martinsons träbroar

Bakgrund

Tvärspända plattor av trä används idag främst i träbroar men kan även användas som bjälklag.Vid dimensionering av tvärspända plattor till broar så har en amerikansk beräkningsmodell kallad ”Ritter” hittills använts. Modellen är framtagen utifrån praktiska försök med amerikanska träslag. Modellen är något av en svart låda där bakgrunden till många faktorer är obekant. Vid användande av modellen för många av de broar vi gör idag i Sverige som är långa och smala så extrapoleras det i modelldiagrammen. Modellen nyttjas många gånger på gränsen för dess giltighetsområde, modellen räcker inte till längre. Modellens empiriska bakgrund gör den svår att förstå och dess giltighet är ifrågasattt av Vägverket och Banverket. Om inte Ritter modellen kan användas finns egentligen inget annat alternativ idag. Behovet av en ny beräkningsmodell är således mycket stort.

Plattornas lastbärande förmåga bygger på att balkarna som plattan består av kläms samman med enbart spännkraft och att lasten då fördelas mellan balkarna genom friktion. Spännkraften är mycket väsentlig för att hålla samman och ge plattan dess lastbärande förmåga. Tidigare har uppfattningen varit att glidning mellan balkarna ej sker vid låga laster utan att glidning helt förhindras genom att ha en hög spännkraft och att glidning endast sker vid höga laster just före brott. Gjorda prov och beräkningar i tidigare TCN-finansierade projektet ”Träbroar för Järnvägstrafik” visar emellertid att skjuvspänningar p.g.a. vridande moment i plattan ger glidning mellan balkarna i plattan även vid låg last. Ett prov visar att dessa små glidningar inte leder till omedelbart brott men ger plattan en liten bestående deformation vid avlastning. Konsekvenserna i övrigt av denna glidning vid t.ex. cyklisk last är till stor del okänd.

Syfte

Projektets syfte är att hitta en produktionsanpassad beräkningsmetodik för tvärspända plattor. Det finns behov av beräkningsmodeller för tvärspända plattor på olika nivå. Dels ett enkelt, snabbt och grovt sätt att dimensionera m.h.a. t.ex. diagram men dels också mer avancerade modeller för att förutsäga brott och uppförandet just före brott. Enklare elastiska beräkningsmodeller för att dimensionera tvärspända plattor tar inte hänsyn till glidning. Avancerade olinjära elastisk-plastiska beräkningsmodeller kan ta hänsyn till glidning men beräkningarna är komplicerade.

Målet är dels att få veta hur noggranna resultat som kan förväntas vid beräkningar på olika nivå och att få fram lämpliga materialparametrar för de olika beräkningsmodellerna. Projektets mål är också att med hjälp av en verifierad plastisk beräkningsmodell bygga upp kunskap om hur spänningar från en rent elastisk beräkningsmodell kan utjämnas. Alltså hur kan plastiskt uppträdande beaktas i en elastisk modell.

Målet är inte att få fram en verifierad beräkningsmodell eftersom vi bara har en brottprovning att arbeta mot med beräkning.. Däremot förväntas verifiering kunna göras senare via samverkan med ett annat doktorandprojekt på Chalmers där mer provningar av broplattor är planerat

Slutrapport