Tverrspente brudekker i tre : en ikke-lineær elementanalyse av den ortotropiske friksjonskontakten mellom lameller utsatt for konsentrerte laster

Abstract

Tverrspente dekker er den vanligste dekketypen for kjørebruer av tre i Norge. Dekkene består av en rekke langsgående bjelker (lameller) av limtre eller skurlast som spennes opp med stålstag på tvers av bruas lengderetning. Oppspenningen legger grunnlag for skjærkapasitet mellom lamellene på grunn av friksjon, slik at dekket opptrer som en plate. For å oppnå en viss lengde på brua skjøtes bjelkene i lengderetning med en buttskjøt, som er en skjøt som ikke kan overføre noen krefter. Regelverket for tverrspente dekker finnes i NS EN 1995 2, og denne oppgaven undersøker forhold som er regulert av kravene til minimum oppspenning og avstanden mellom buttskjøter. Regelverket tar ikke hensyn til at økende høyder på lamellene fører til økende oppspenningskraft, og tilsynelatende derfor også skjærkapasitet, selv om lasten er konstant uansett høyde. Det mistenkes at dette fører til at burer bygges med overdreven ressursbruk og det er derfor ønskelig å påvise at det er grunn til å endre dette kravet. Gjennom ikke-lineære elementanalyser har denne oppgaven undersøkt hvilken betydning høyden har for skjærkapasiteten og spredningen av friksjonskraft i snittet mellom lameller. Det er sett på et tilfelle ved en konsentrert last i nærheten av en buttskjøt. Resultatene fra analysene tyder på at høyden har stor betydning for skjærkapasiteten. Det er imidlertid tydelige indikasjoner på at stivheten av dekkene også har stor betydning, og dette er ikke tatt hensyn til i analysene. Når det gjelder spredningen av friksjonskraften ser det ut til at spenningene tas opp ganske konsentrert rundt lasten først, for så å utnytte høyden før de brer seg i lengderetningen. Dette betyr at store høyder generelt trenger mindre lengde for å ta opp lasten enn lavere høyder.

Stress laminated timber decks are the most common deck used in trafficked timber bridges in Norway. Such decks are constructed using rows of glue laminated timber beams (lamellas) in the along‐span direction, connected by pre‐stressed steel rods in the across span direction. This configuration results in plate behaviour of the deck, due to the shear capacity in between the lamellas caused by friction. The beams are joined using butt joints that are prevented from transferring force in the along beam direction. The scope of this thesisis to investigate the regulations of minimum pre‐stressing of rods, relating to the height of beams and the distance between butt joints in stress laminated timber decks. Current regulations, given in NS‐EN 1995‐2, do not account for increasing pre‐stress, and presumably shear capacity, due to the increased height of the lamellas. It is sought to show that the regulations should take this into account, as it is assumed that today’s regulations are too conservative and cause unnecessary use of materials.