Betonirakenteiden liimausvahventaminen taivutukselle
Hanka, Miska (2021)
Hanka, Miska
2021
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-03-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102122058
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102122058
Tiivistelmä
Liikennekuormien kasvu asettaa olemassa oleville silloille uusia vaatimuksia. Myös rakenteiden vaurioituminen ajan saatossa saattaa vaatia painorajoituksen asettamista sillalle turvallisen käytön takaamiseksi. Painorajoitusten käyttö kuitenkin vaikeuttaa liikenteen vapaata kulkua. Tällöin sillan vahventaminen voi olla perusteltua, etenkin erikoiskuljetusreittien siltojen kantavuuden säilyttämiseksi. Vahventamiseen käytettyjä menetelmiä ovat esimerkiksi pintavalu lisätyllä betoniraudoituksella, jälkijännittäminen ja ulkoisten vahvikkeiden kiinnittäminen rakenteeseen. Tässä diplomityössä käsitellään betonirakenteiden liimausvahventamista, jossa hyvin vetoa kestävää materiaalia liimataan rakenteen vedetylle pinnalle.
Työssä selvitetään kirjallisuustutkimuksen keinoin, mitä olennaisia asioita suunnittelijan tulee ottaa huomioon vahventamisen suunnittelussa. Työ on rajattu käsittelemään vahventamista taivutukselle. Perinteisen pintaan liimauksen lisäksi työssä esitellään liimausvahventamisen uudempaa menetelmää, jossa betoniraudoitusta suojaavaan betonipeitteeseen jyrsitään urat, joihin komposiittivahvikkeet liimataan. Betonipeitteen urissa vahvikkeet ovat paremmin suojattuna ja niille muodostuu parempi mekaaninen käyttäytyminen.
Liimausvahventamista käsittelevää kirjallisuutta on suomen kielellä erittäin niukasti ja kirjoittajan tietämyksen mukaan ei ole ajantasaista kirjallisuutta, missä esitettäisiin tämänhetkistä tietoa vahventamisen tartunnasta, tartuntamurroista ja mitoitusohjeistusta. Eurokoodeissakaan liimausvahventamista ei ole ohjeistettu, mutta Eurokoodi 2:n tulevan päivityksen myötä standardi kuitenkin saa uuden liitteen koskien liimausvahventamista hiilikuitukomposiiteilla. Työssä on pyritty esittämään asioita vastaavasti kuin kyseisen liitteen luonnoksessa. Suomessa liimausvahventamisen suunnittelua on ohjeistettu Tiehallinnon Liimausvahventamisohjeilla, joka on nyt Väylävirastolla päivitystyön alla. Tämä työ on laadittu niin, että sitä voidaan käyttää tausta-aineistona tuon suunnitteluohjeen laatimiseen.
Kirjallisuustutkimuksen perusteella tartunnan murtotavoille on esitetty laskentamenetelmät, joilla jokainen murtotapa saadaan otettua huomioon suunnittelussa. Työssä esitetään lisäksi kuitukomposiittien, rakenteellisten liimojen ja teräslevyjen olennaisia ominaisuuksia, kuten säilyvyyttä erilaisissa ympäristörasituksissa ja kuormituksissa. Aiemmin liimausvahvennettujen rakenteiden ja komposiittien väsymiskestävyydestä on ollut niukasti tietoa, mutta jäljemmin tehtyjen väsytyskokeiden perusteella jaksollisten kuormienkin vaikutus vahventamiseen voidaan nyt arvioida.
Työssä selvitetään kirjallisuustutkimuksen keinoin, mitä olennaisia asioita suunnittelijan tulee ottaa huomioon vahventamisen suunnittelussa. Työ on rajattu käsittelemään vahventamista taivutukselle. Perinteisen pintaan liimauksen lisäksi työssä esitellään liimausvahventamisen uudempaa menetelmää, jossa betoniraudoitusta suojaavaan betonipeitteeseen jyrsitään urat, joihin komposiittivahvikkeet liimataan. Betonipeitteen urissa vahvikkeet ovat paremmin suojattuna ja niille muodostuu parempi mekaaninen käyttäytyminen.
Liimausvahventamista käsittelevää kirjallisuutta on suomen kielellä erittäin niukasti ja kirjoittajan tietämyksen mukaan ei ole ajantasaista kirjallisuutta, missä esitettäisiin tämänhetkistä tietoa vahventamisen tartunnasta, tartuntamurroista ja mitoitusohjeistusta. Eurokoodeissakaan liimausvahventamista ei ole ohjeistettu, mutta Eurokoodi 2:n tulevan päivityksen myötä standardi kuitenkin saa uuden liitteen koskien liimausvahventamista hiilikuitukomposiiteilla. Työssä on pyritty esittämään asioita vastaavasti kuin kyseisen liitteen luonnoksessa. Suomessa liimausvahventamisen suunnittelua on ohjeistettu Tiehallinnon Liimausvahventamisohjeilla, joka on nyt Väylävirastolla päivitystyön alla. Tämä työ on laadittu niin, että sitä voidaan käyttää tausta-aineistona tuon suunnitteluohjeen laatimiseen.
Kirjallisuustutkimuksen perusteella tartunnan murtotavoille on esitetty laskentamenetelmät, joilla jokainen murtotapa saadaan otettua huomioon suunnittelussa. Työssä esitetään lisäksi kuitukomposiittien, rakenteellisten liimojen ja teräslevyjen olennaisia ominaisuuksia, kuten säilyvyyttä erilaisissa ympäristörasituksissa ja kuormituksissa. Aiemmin liimausvahvennettujen rakenteiden ja komposiittien väsymiskestävyydestä on ollut niukasti tietoa, mutta jäljemmin tehtyjen väsytyskokeiden perusteella jaksollisten kuormienkin vaikutus vahventamiseen voidaan nyt arvioida.