Experimental and Numerical Analyses of the Dynamic Behaviour of Hollow-Core Concrete Floors

Tid: Fr 2020-05-15 kl 13.00

Plats: Via Zoom: https://kth-se.zoom.us/j/65920788369, Du som saknar dator/datorvana kan kontakta jeanmarc@kth.se för information, Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad

Respondent: Fangzhou Liu , Bro- och stålbyggnad

Opponent: Professor Bassam Izzuddin, Imperial College London

Handledare: Professor Jean-Marc Battini, Byggkonstruktion, Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad, Mekanik; Adjungerad Professor Costin Pacoste, Bro- och stålbyggnad

Abstract

Prefabricerade och förspända håldäcksbjälklag används ofta i byggnader, särskilt i Norden. Kombinationen av förspänning och låg egenvikt gör det möjligt att bygga bjälklag med långa spännvidder. Detta innebär dock också att håldäcksbjälklagen blir mer känsliga för vibrationer från mänskliga aktiviteter. Dessa vibrationer är vanligtvis inte ett säkerhetsproblem för konstruktionen men de kan orsaka viktiga komfortproblem för människor som bor eller arbetar i byggnaden. Det övergripande syftet med denna avhandling är att föreslå en metod för att förutsäga det dynamiska beteendet hos håldäcksbjälklag under designprocessen. För att uppnå detta behövs både en finita element (FE) modell och laster för att beräkna accelerationerna och för att kvantifiera vibrationernas intensitet. Storleken och positionen för lasterna definieras i dimessioneringsnormer. Denna avhandling fokuserar främst på hur man utvecklar en noggrann FE-modell av håldäcksbjälklag. Först studerades en experimentell platta som bestod av 6 håldåckselement. Nio accelerometrar användes för att registrera de vertikala accelerationerna. Egenfrekvenserna och egenmoderna erhölls från två olika tester genom att använda en harmonisk exciterare och en slaghammare. Dessutom utfördes enstaka gångtester. Syftet med denna studie var att få en noggrann FE modell av själva plattan. I artikel I utvecklades en noggrann FE modell med solidelement med syfte att förstå i djupet beteendet av det experimentella håldäcksbjälklaget. I artikel II utvecklades tre olika FE modeller med skalelement för praktisk användning. Resultaten visar att det bästa alternativet är att använda en ortotropisk skalmodell. I artikel III används fyra olika lastmodeller från litteraturen för att numeriskt reproducera de genomförda gångtesterna. Resultaten visar att de fyra lastmodellerna ger ganska olika resultat och att en noggrann numerisk modellering av en fotgängare inte är en enkel uppgift. Därefter genomfördes sex dynamiska experiment i fyra byggnader. I varje fall erhölls egenfrekvenserna och egenmoderna från två olika tester genom att använda en slaghammare och ett hopp av en person från en höjd av 30 cm. Enstaka gångtester utfördes också. Syftet med dessa studier var att få en mer exakt FE-modell, inte bara för håldäcksbjälklaget i sig utan också för den omgivande konstruktionen. Resultaten som presenteras i artikel IV visar att den ortotropiska skalmodellen som föreslagits i artikel II ger goda resultat i alla studier. De visar också att omgivande konstruktionselement bör integreras i FE-modellen för att få noggranna resultat. Slutligen fokuserar artikel V på vibrationsresponsen hos håldäcksbjälklag som förutses av två dimessioneringsnormer, SCI P354 och Concrete Center. För det användes bjälklagen och motsvarande FE-modeller från artikel I till IV. Flera rekommendationer som ingenjörer kan använda för att utföra dynamiska analyser av håldäcksbjälklag föreslås också.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-272004