Sillan ja raitiovaunun dynaaminen yhteistoiminta
Perälä, Olli Tapani (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
2015-10-07
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509151582
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509151582
Tiivistelmä
Suomessa panostetaan yhä enemmän raitiovaunuliikenteeseen, mutta sillan ja raitiovaunun dynaamista yhteistoimintaa ja tästä syntyvää matkustusepämukavuutta on tutkittu hyvin vähän. Tutkimuksessa oli tarkoitus löytää sopivia menetelmiä ongelman ratkaisuun. Kirjallisuudesta selvitettiin menetelmiä raitiovaunun matkustajan ja sillalla kävelijän epämukavuuden arvioimiseen kiihtyvyyden perusteella. Yhteistoimintaongelman ratkaisuun käytettiin elementtimenetelmään perustuvaa LUSAS ohjelmistoa. Laskentaan käytettiin kahta erilaista menetelmää: moodisummausta ja suoraa integrointia. Eri menetelmillä saadut tulokset vastasivat toisiaan hyvin ja tulosten oikeellisuus todennettiin vertailemalla tuloksia aikaisemmin tehtyihin tutkimustuloksiin.
Raitiovaunun ja sillan dynaamista yhteistoimintaa tutkittiin kuormittamalla erilaisia siltarakenteita yhdellä raitiovaunumallilla, joka vastasi Helsingin kaupungin uusinta Artic-raitiovaunua. Suoritettiin parametrinen tutkimus, jossa sillan muuttujina olivat sillan jännemitta, sillan alin ominaistaajuus ja sillan taipuma tasaisesta raitiovaunukuormasta. Tutkittiin, millä taipuman arvolla sillalla kävelijän tai raitiovaunun matkustajan epämukavuuden kiihtyvyysrajat ylittyvät.
Huomattiin, kuinka yksiaukkoiselle sillalle 3 Hz alin ominaistaajuus oli sillan jännemitasta riippumatta haitallisin, jolloin syntyi resonanssi-ilmiö. Tuloksista saatiin myös sillan taipumakriteeri matkustusmukavuuden varmistamiseksi. Jännemitan ja taipuman suhde pieneni aina jännemitan kasvaessa. Vertailtiin saatuja tuloksia Eurokoodin rautatiesiltojen ohjeistuksiin ja todettiin, etteivät Eurokoodin ohjeet päde raitiovaunuliikenteelle. Tutkimustapauksena suoritettiin Kruunuvuorensillan dynaaminen analyysi. Huomattiin, kuinka kiihtyvyydet jäivät paljon epämukavuusrajoja pienemmiksi, mikä olisi voitu päätellä jo sillan taipuman ja suoritetun parametrisen tutkimuksen perusteella.
Raitiovaunun ja sillan dynaamista yhteistoimintaa tutkittiin kuormittamalla erilaisia siltarakenteita yhdellä raitiovaunumallilla, joka vastasi Helsingin kaupungin uusinta Artic-raitiovaunua. Suoritettiin parametrinen tutkimus, jossa sillan muuttujina olivat sillan jännemitta, sillan alin ominaistaajuus ja sillan taipuma tasaisesta raitiovaunukuormasta. Tutkittiin, millä taipuman arvolla sillalla kävelijän tai raitiovaunun matkustajan epämukavuuden kiihtyvyysrajat ylittyvät.
Huomattiin, kuinka yksiaukkoiselle sillalle 3 Hz alin ominaistaajuus oli sillan jännemitasta riippumatta haitallisin, jolloin syntyi resonanssi-ilmiö. Tuloksista saatiin myös sillan taipumakriteeri matkustusmukavuuden varmistamiseksi. Jännemitan ja taipuman suhde pieneni aina jännemitan kasvaessa. Vertailtiin saatuja tuloksia Eurokoodin rautatiesiltojen ohjeistuksiin ja todettiin, etteivät Eurokoodin ohjeet päde raitiovaunuliikenteelle. Tutkimustapauksena suoritettiin Kruunuvuorensillan dynaaminen analyysi. Huomattiin, kuinka kiihtyvyydet jäivät paljon epämukavuusrajoja pienemmiksi, mikä olisi voitu päätellä jo sillan taipuman ja suoritetun parametrisen tutkimuksen perusteella.