Advanced

Framtagande av temperaturlaster i broar med hjälp av allmänt tillgängliga klimatdata

Larsson Ivanov, Oskar LU and Gottsäter, Erik LU (2019) In TVBK
Abstract (Swedish)
För att undersöka och utvärdera temperaturfördelningar och efterföljande lastfall i betongkonstruktioner kan exempelvis temperatursimuleringar användas. Sådana simuleringar har gjorts i flera tidigare studier med hjälp av väderdata som mätts upp i närheten av den konstruktion som studeras. Denna metod har dock begränsningar i och med att viktiga klimatparametrar som globalstrålning och långvågig strålning endast mäts kontinuerligt på ett fåtal platser i landet. Detta innebär att om inte nya lokala mätningar ska göras, begränsas temperatursimuleringar till de fåtal områden för vilka tillräcklig klimatdata finns tillgänglig. Det innebär i sin tur att klimatet i övriga delar av landet inte kan tas i beaktning vid tex utvärdering av värden på... (More)
För att undersöka och utvärdera temperaturfördelningar och efterföljande lastfall i betongkonstruktioner kan exempelvis temperatursimuleringar användas. Sådana simuleringar har gjorts i flera tidigare studier med hjälp av väderdata som mätts upp i närheten av den konstruktion som studeras. Denna metod har dock begränsningar i och med att viktiga klimatparametrar som globalstrålning och långvågig strålning endast mäts kontinuerligt på ett fåtal platser i landet. Detta innebär att om inte nya lokala mätningar ska göras, begränsas temperatursimuleringar till de fåtal områden för vilka tillräcklig klimatdata finns tillgänglig. Det innebär i sin tur att klimatet i övriga delar av landet inte kan tas i beaktning vid tex utvärdering av värden på olika temperaturlastfall.

En alternativ metod för att få indata till temperatursimuleringarna är att använda en modell för beräkning av globalstrålning, exempelvis STRÅNG, som tillhandahålls av SMHI, Naturvårdsverket och Strålsäkerhetsmyndigheten, och en modell för att beräkna långvågig strålning utifrån mer tillgängliga parametrar, som lufttemperatur och molnighet. Med en sådan metod kan temperatur simuleras på de flesta platser i Sverige utan att lokala mätningar behöver göras, dvs simuleringen kan göras med enbart allmänt tillgängliga data. Det finns emellertid en stor osäkerhet kring noggrannheten i både globalstrålningen från STRÅNG och den beräknade långvågiga strålningen.

I denna förstudie utvärderas möjligheten att använda allmänt tillgängliga data i temperatursimuleringar. I studien har temperatur simulerats med allmänt tillgängliga data för tre olika referensobjekt i vilka temperatur har uppmätts i tidigare studier, och jämförelseser görs både med uppmätta resultat och med simuleringar med lokal data som gjorts inom ramen för de tidigare studierna.

Resultaten visar att om de generella trenderna och max-och minvärden över tid är av intresse ger metoden med allmänt tillgängliga data adekvata resultat, men om temperaturen vid en specifik tidpunkt efterfrågas kan signifikanta skillnader förekomma. Undantaget är om indata tas från en plats med andra klimatförutsättningar, vilket är fallet i en av de tre jämförelserna, kan skillnader förekomma även i de generella trenderna och max-och minvärden. Resultaten öppnar för framtagning av exempelvis isotermkartor för temperaturgradienter och skillnader i temperatur mellan konstruktionsdelar, då lokala variationer i klimatet kan tas i beaktning på ett bättre sätt med metoden som använder sig av allmänt tillgänglig data. (Less)
Abstract
To study and evaluate temperature distributions and subsequent load cases in concrete structures it is common to use thermal simulations. Such simulations have been performed in multiple previous studies using weather data measured in the vicinity of the studied object. However, this method has limitations, since important factors such as solar radiation and longwave heat radiation are only measured in a few places in Sweden. This means that thermal simulations can only be performed for structures located close to the measuring locations, if local measurements is to be avoided. This, in turn, limits the possibility of including all parts of the country when e.g. evaluating the load levels for various cases.

An alternative is to... (More)
To study and evaluate temperature distributions and subsequent load cases in concrete structures it is common to use thermal simulations. Such simulations have been performed in multiple previous studies using weather data measured in the vicinity of the studied object. However, this method has limitations, since important factors such as solar radiation and longwave heat radiation are only measured in a few places in Sweden. This means that thermal simulations can only be performed for structures located close to the measuring locations, if local measurements is to be avoided. This, in turn, limits the possibility of including all parts of the country when e.g. evaluating the load levels for various cases.

An alternative is to use models for estimating solar radiation and longwave heat radiation, such as STRÅNG, provided by SMHI, the Swedish Radiation Safety Authority (Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM) and the Swedish Environmental Protection Agency (Naturvårdsverket), for solar radiation and models based on cloud cover and air temperature. With this kind of methodology, it would be possible to simulate the temperature in most places in Sweden without having to perform local measurements, i.e. the simulation can be made with easily accessible public data only. There is however an uncertainty related to the accuracy of STRÅNG and other possible models for estimating radiation.

In this study, the possibility of using easily accessible public data in thermal simulations is evaluated. The temperature has been simulated with easily accessible public data for three reference objects where the temperature in the structures has been measured in previous studies. Comparisons are made between the new simulations and measured temperatures, as well as with simulations using local data as input.

The results show that if the general trend and maximum and minimum values over time is of interest, the simulations using easily accessible public data give adequate results. If, however, the temperature at a specific point in time is sought, the new simulations may be unreliable. If the input data are taken from a location with a different climate than the location of the object, the results may differ significantly which is the result in one of the reference cases. The results presented here creates the possibility of e.g. producing isotherm maps for thermal gradients and differences in temperature between structural parts, since local variations can be included all over Sweden with the use of easily accessible public data.
(Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
organization
publishing date
type
Book/Report
publication status
published
subject
in
TVBK
issue
3071
pages
32 pages
publisher
Lunds tekniska högskola, Avdelningen för konstruktionsteknik
ISBN
978-91-87993-12-1
language
Swedish
LU publication?
yes
id
13de33c3-876f-4a68-92db-5066fd3ecaab
date added to LUP
2019-04-15 14:02:26
date last changed
2019-04-17 10:39:08
@techreport{13de33c3-876f-4a68-92db-5066fd3ecaab,
  abstract     = {To study and evaluate temperature distributions and subsequent load cases in concrete structures it is common to use thermal simulations. Such simulations have been performed in multiple previous studies using weather data measured in the vicinity of the studied object. However, this method has limitations, since important factors such as solar radiation and longwave heat radiation are only measured in a few places in Sweden. This means that thermal simulations can only be performed for structures located close to the measuring locations, if local measurements is to be avoided. This, in turn, limits the possibility of including all parts of the country when e.g. evaluating the load levels for various cases.<br/><br/>An alternative is to use models for estimating solar radiation and longwave heat radiation, such as STRÅNG, provided by SMHI, the Swedish Radiation Safety Authority (Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM) and the Swedish Environmental Protection Agency (Naturvårdsverket), for solar radiation and models based on cloud cover and air temperature. With this kind of methodology, it would be possible to simulate the temperature in most places in Sweden without having to perform local measurements, i.e. the simulation can be made with easily accessible public data only. There is however an uncertainty related to the accuracy of STRÅNG and other possible models for estimating radiation.<br/><br/>In this study, the possibility of using easily accessible public data in thermal simulations is evaluated. The temperature has been simulated with easily accessible public data for three reference objects where the temperature in the structures has been measured in previous studies. Comparisons are made between the new simulations and measured temperatures, as well as with simulations using local data as input.<br/><br/>The results show that if the general trend and maximum and minimum values over time is of interest, the simulations using easily accessible public data give adequate results. If, however, the temperature at a specific point in time is sought, the new simulations may be unreliable. If the input data are taken from a location with a different climate than the location of the object, the results may differ significantly which is the result in one of the reference cases. The results presented here creates the possibility of e.g. producing isotherm maps for thermal gradients and differences in temperature between structural parts, since local variations can be included all over Sweden with the use of easily accessible public data.<br/>},
  author       = {Larsson Ivanov, Oskar and Gottsäter, Erik},
  institution  = {Lunds tekniska högskola, Avdelningen för konstruktionsteknik},
  isbn         = {978-91-87993-12-1},
  language     = {swe},
  month        = {04},
  number       = {3071},
  pages        = {32},
  series       = {TVBK},
  title        = {Framtagande av temperaturlaster i broar med hjälp av allmänt tillgängliga klimatdata},
  year         = {2019},
}