Jännitetyn palkkisillan päätypalkkien halkeamien syiden analysointi FEM-laskennan avulla

Abstract

Jännitettyjen palkkisiltojen päätypalkkien etupinnassa esiintyy halkeamia. Halkeamilla on vaikutusta betonin ulkonäön lisäksi rakenteen pitkäaikaiskestävyyteen ja staattiseen toimintaan. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää halkeamien syyt ja keinoja niiden estämiseksi. Tämän lisäksi tutkimuksen aikana tehtiin toteutetuista kohteista havaintoja ja mittauksia, jotta saatiin selville, minkälaisia halkeamia päätypalkeissa esiintyy. Tässä diplomityössä on tutkittu päätypalkkirakenteen halkeamiin johtavia syitä FEM-laskennalla. Laskenta suoritettiin tilavuusmalleja käyttäen Lusas Bridge Plus–ohjelmalla (versio 15.2) ja siinä käytettiin lineaarisesti elastista materiaalimallia, eikä siinä huomioitu epälineaarisuuksia tai raudoitteen määrää. Laskenta suoritettiin kahdelle case kohteelle. Laskennassa huomioitiin rakenteiden omien painojen, jännevoiman, palkin sisäisen lämpötilaeron ja liikennekuorman aiheuttama kuormitus. Pääty- ja pääpalkin väliseen nurkka-alueeseen aiheutuu halkeiluun johtavia huomattavia vetojännityksiä kaikista edellä mainituista kuormituksista. Tutkimuksen tuloksena saa-tiin, että päätypalkin halkeamat eivät johdu yksittäisistä kuormista vaan niiden yhdistelmästä. Mikään tutkituista kuormista ei aiheuta selkeästi muita suurempia vetojännityksiä. Halkeiluun johtavien vetojännitysten pienentämiseksi tutkimuksessa kokeiltiin päätypalkin dimensioiden muuttamista ja viisteiden lisäämistä pääty- ja pääpalkin väliseen nurkkaan. Muutoksista huolimatta tutkituissa rakenteissa vetojännitysten suuruus säilyi tasolla, jossa halkeamia voisi syntyä. Kuitenkin merkittävästi asiaa helpottavia keinoja löydettiin. Päätypalkin korottamisella ja viisteiden lisäämisellä pystyttiin tutkituissa rakenteissa huomattavasti vähentämään halkeamiin johtavien vetojännitysten suuruutta. Lisäksi jänneankkurien sijainnilla havaittiin olevan vaikutusta vetojännitysten suuruuteen.