Laattasiltojen vahventaminen pintavalulla
Jurvanen, Eevertti (2017)
2017
Rakennustekniikka
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
2017-09-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241809
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241809
Tiivistelmä
Standardien ja ohjeiden uudistuminen sekä mitoittavien liikennekuormien kasvu on johtanut siihen, etteivät vanhat sillat täytä enää välttämättä nykyisten normien mukaisia vaatimuksia. Tällaisten siltojen tapauksessa liikennekuormaa tulee rajoittaa tai vanhaa rakennetta vahvistaa. Eräs käytössä olevista vahventamismenetelmistä on pintavaluvahventaminen, josta ei tällä hetkellä ole olemassa virallista ohjeistusta, vaan vahvennetun rakenteen mitoitus on ollut suunnittelijoiden omien päätelmien varassa. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää pohjatietoa pintavaluvahventamisesta ja sen mitoittamisesta laattasiltojen tapauksessa.
Aiheesta tehtiin kirjallisuusselvitys, jonka lähdemateriaalina käytettiin eri mitoitusstandardeja, artikkeleita, ohjeita sekä vahvennettujen siltojen vahventamislaskelmia. Vahvennettujen siltojen laskelmia käytiin tämän työn yhteydessä läpi yhteensä 7 kpl. Kirjallisuusselvitysten lisäksi pintavaluvahventamista tutkittiin laskennallisesti tekemällä Liikenneviraston BB-17 tyyppisiltaan kantavuustarkastelu ja vahventamislaskelmat.
Laskennallisessa tarkastelussa määritettiin vahvennetun rakenteen kestävyyksiä murto- ja käyttörajatilassa. Murtorajatilassa tarkasteltiin rakenteen taivutus-, lävistys- ja leikkauskestävyyksiä. Lisäksi murtorajatilassa tarkasteltiin pintojen välisen leikkaussauman kestävyyttä. Käyttörajatilassa tarkasteltiin poikkileikkauksen jännitysjakaumaa sekä betonin halkeamaleveyksiä. Tarkastelussa rasitukset määritettiin LUSAS - laskentaohjelmalla. Laskenta tehtiin Mathcad 15 ohjelmistolla.
Lisälaatan ja alkuperäisen laatan välisen liitoksen mitoitus tehtiin Model Code 2010:n mukaisesti. Tutkimuksen perusteella todettiin vanhan rakenteen karheuden vaikutus kestävyyteen suureksi. Näin ollen myös leikkausraudoittamattomalla liitokselle voidaan saada riittävä kestävyys etenkin rakenteen kenttäalueilla.
Laskelmien perusteella pintavaluvahventaminen on hyvin tehokas menetelmä rakenteen taivutuskestävyyden kasvattamiseen etenkin sillan tukialueella. Taivutuskestävyyden kasvaminen perustuu tukialueella pääosin pintalaattaan asennettavaan lisäraudoitukseen, joten sen määrällä saadaan taivutuskestävyyttä kasvatettua hyvin tehokkaasti. Kenttäalueen taivutuskestävyyteen pintavalu vaikuttaa pelkällä rakennekorkeuden muutoksella, eikä menetelmä näin ollen ole yhtä tehokas tähän tarkoitukseen. Leikkaus- ja lävistyskestävyyden laskennassa pintalaatan vaikutus perustuu lähinnä rakennekorkeuden muutokseen, eikä perinteisillä pintavalun korkeuksilla (~100 mm) yleensä saada kestävyyttä kasvatettua merkittävästi.
Aiheesta tehtiin kirjallisuusselvitys, jonka lähdemateriaalina käytettiin eri mitoitusstandardeja, artikkeleita, ohjeita sekä vahvennettujen siltojen vahventamislaskelmia. Vahvennettujen siltojen laskelmia käytiin tämän työn yhteydessä läpi yhteensä 7 kpl. Kirjallisuusselvitysten lisäksi pintavaluvahventamista tutkittiin laskennallisesti tekemällä Liikenneviraston BB-17 tyyppisiltaan kantavuustarkastelu ja vahventamislaskelmat.
Laskennallisessa tarkastelussa määritettiin vahvennetun rakenteen kestävyyksiä murto- ja käyttörajatilassa. Murtorajatilassa tarkasteltiin rakenteen taivutus-, lävistys- ja leikkauskestävyyksiä. Lisäksi murtorajatilassa tarkasteltiin pintojen välisen leikkaussauman kestävyyttä. Käyttörajatilassa tarkasteltiin poikkileikkauksen jännitysjakaumaa sekä betonin halkeamaleveyksiä. Tarkastelussa rasitukset määritettiin LUSAS - laskentaohjelmalla. Laskenta tehtiin Mathcad 15 ohjelmistolla.
Lisälaatan ja alkuperäisen laatan välisen liitoksen mitoitus tehtiin Model Code 2010:n mukaisesti. Tutkimuksen perusteella todettiin vanhan rakenteen karheuden vaikutus kestävyyteen suureksi. Näin ollen myös leikkausraudoittamattomalla liitokselle voidaan saada riittävä kestävyys etenkin rakenteen kenttäalueilla.
Laskelmien perusteella pintavaluvahventaminen on hyvin tehokas menetelmä rakenteen taivutuskestävyyden kasvattamiseen etenkin sillan tukialueella. Taivutuskestävyyden kasvaminen perustuu tukialueella pääosin pintalaattaan asennettavaan lisäraudoitukseen, joten sen määrällä saadaan taivutuskestävyyttä kasvatettua hyvin tehokkaasti. Kenttäalueen taivutuskestävyyteen pintavalu vaikuttaa pelkällä rakennekorkeuden muutoksella, eikä menetelmä näin ollen ole yhtä tehokas tähän tarkoitukseen. Leikkaus- ja lävistyskestävyyden laskennassa pintalaatan vaikutus perustuu lähinnä rakennekorkeuden muutokseen, eikä perinteisillä pintavalun korkeuksilla (~100 mm) yleensä saada kestävyyttä kasvatettua merkittävästi.