Kruunukylänjoen ratasillan niittiliitosten väsytyskuormitus
Siitonen, Tuomo (2015)
2015
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-04-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503231139
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201503231139
Tiivistelmä
Niittaamalla koottuja siltarakenteita rakennettiin Suomessa noin 100 vuoden mittainen ajanjakso vuosien 1860–1960 välillä, jonka jälkeen hitsaus syrjäytti niittauksen teräksen liitostapana. Suurin osa niittaamalla kootuista silloista on jo elinkaarensa loppupuolella. Niitatut siltarakenteet ovat kestäneet hyvin kasvavia kuormia. Silloissa on havaittu myös joitakin vaurioita, joiden suurimpia aiheuttajia ovat väsyminen, ympäristörasitukset sekä staattiset kuormat.
Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää koekuormitusten avulla käytöstä poistetun Kruunukylänjoen ratasillan sekundääripalkiston niittiliitoksen väsymiskestävyys sekä murtumismekanismit. Sekundääripalkiston niittiliitoksille suoritetaan väsytyskoekuormitukset ja liitosten kuntoa tutkitaan väsytyskoekuormitusten aikana kuntotutkimusten sekä mittaustulosten avulla. Niitattujen siltojen historiasta tehdään kirjallisuustutkimus sekä perehdytään aiempiin muualla aiheesta tehtyihin tutkimuksiin, jotta väsytyskoekuormituksissa havaittavat vauriot sekä niittiliitoksen toimintaperiaate osataan tulkita. Liitoksen niiteille ja levyille tehdään veto- ja iskusitkeyskokeet. Liitoksesta tehdään lisäksi FEM – malli Lusas – ohjelmalla, jossa pyritään määrittämään liitoksen osien välisen kitkaliitoksen jäykkyyttä.
Viidelle liitokselle suoritetaan väsytyskoekuormitukset, joissa siltaa kuormitetaan toistuvalla staattisella kuormalla sekä pidemmällä staattisella kuormalla. Väsytyskoekuormituksissa seurataan liitoksen taipumia, liitoksen osien välisiä liukumia sekä jännityksiä. Liitoksen kuntotutkimusmenetelminä käytetään visuaalista tarkastelua, magneettijauhetutkimusta, tunkeumanestetutkimusta, ultraäänitutkimusta sekä pyörrevirtatutkimusta. Lisäksi mittaustulosten avulla liitosten väsymiskestävyyttä selvitetään laskennallisin menetelmin kuten Palmgren-Miner vauriosumman avulla.
Liitokset kestivät väsytyskoekuormituksissa hyvin nykyisiä raideliikenteen kuormia suurempia kuormia ennen väsymistään. Väsytyskoekuormitusten perusteella liitoksen jatkoslevyt ovat liitoksen kriittisin osa. Väsytyskoekuormitusten perusteella liitoksien väsymiskestävyyksissä havaittiin suurta hajontaa. Palmgren – Miner vauriosumma laskenta ei sovellu hyvin kyseisen liitoksen väsymiskestävyyden tarkkaan arviointiin. Liitoksen kuntotutkimusmenetelmät osoittautuivat hyviksi ja liitoksiin syntyneet vauriot havaittiin.
Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää koekuormitusten avulla käytöstä poistetun Kruunukylänjoen ratasillan sekundääripalkiston niittiliitoksen väsymiskestävyys sekä murtumismekanismit. Sekundääripalkiston niittiliitoksille suoritetaan väsytyskoekuormitukset ja liitosten kuntoa tutkitaan väsytyskoekuormitusten aikana kuntotutkimusten sekä mittaustulosten avulla. Niitattujen siltojen historiasta tehdään kirjallisuustutkimus sekä perehdytään aiempiin muualla aiheesta tehtyihin tutkimuksiin, jotta väsytyskoekuormituksissa havaittavat vauriot sekä niittiliitoksen toimintaperiaate osataan tulkita. Liitoksen niiteille ja levyille tehdään veto- ja iskusitkeyskokeet. Liitoksesta tehdään lisäksi FEM – malli Lusas – ohjelmalla, jossa pyritään määrittämään liitoksen osien välisen kitkaliitoksen jäykkyyttä.
Viidelle liitokselle suoritetaan väsytyskoekuormitukset, joissa siltaa kuormitetaan toistuvalla staattisella kuormalla sekä pidemmällä staattisella kuormalla. Väsytyskoekuormituksissa seurataan liitoksen taipumia, liitoksen osien välisiä liukumia sekä jännityksiä. Liitoksen kuntotutkimusmenetelminä käytetään visuaalista tarkastelua, magneettijauhetutkimusta, tunkeumanestetutkimusta, ultraäänitutkimusta sekä pyörrevirtatutkimusta. Lisäksi mittaustulosten avulla liitosten väsymiskestävyyttä selvitetään laskennallisin menetelmin kuten Palmgren-Miner vauriosumman avulla.
Liitokset kestivät väsytyskoekuormituksissa hyvin nykyisiä raideliikenteen kuormia suurempia kuormia ennen väsymistään. Väsytyskoekuormitusten perusteella liitoksen jatkoslevyt ovat liitoksen kriittisin osa. Väsytyskoekuormitusten perusteella liitoksien väsymiskestävyyksissä havaittiin suurta hajontaa. Palmgren – Miner vauriosumma laskenta ei sovellu hyvin kyseisen liitoksen väsymiskestävyyden tarkkaan arviointiin. Liitoksen kuntotutkimusmenetelmät osoittautuivat hyviksi ja liitoksiin syntyneet vauriot havaittiin.