Maantiesiltojen jäljellä olevan käyttöiän arvioiminen simuloinnin avulla
Ranta, Milla (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
2017-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201711202182
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201711202182
Tiivistelmä
Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin teräksen väsymistä ja sitä, voiko väsyminen lyhentää maantiesiltojen suunniteltua käyttöikää. Tutkimuksessa suoritettiin kaksi toisistaan riippumatonta tarkastelua. Näistä ensimmäisen tavoitteena oli tarkastella, miten eri tekijät, kuten jännemitta tai hyötyleveys vaikuttaa kuormien poikkisuuntaiseen jakautumiseen sillalla. Tämä tarkastelu tehtiin kuvitteellisilla betoni- ja liittopalkkisilloilla sekä laattasilloilla. Työn toisena osuutena suoritettiin väsymistarkastelu kolmelle todelliselle siltakohteelle simuloinnin avulla. Lisäksi arvioitiin todellisille silloille standardin SFS-EN 1991-2 mukaisista suunnittelukuormakaaviosta LM1 sekä väsytyskuormakaavioista FLM1 ja FLM3 aiheutuvia rasituksia.
Todellisten siltakohteiden väsymistarkastelua varten silloille luotiin todellista liikennettä mukaileva simuloitu liikennevirta. Simulointia varten määriteltiin kaksi liikenneluokkaa, joissa raskaiden ajoneuvojen kaistakohtaiset määrät sekä ajoneuvojen kohtaamisen todennäköisyydet vaihtelivat. Liikenneluokassa 1 raskaiden ajoneuvojen kaistakohtainen liikennemäärä oli 500 000 yksikköä vuodessa, ja liikenneluokassa 2 vastaava luku oli 150 000 yksikköä. Simulointiohjelma poimi tiedot sillan odotetun käyttöiän aikana tapahtuvasta vaihtuva-amplitudisesta jännitysvaihtelusta ja arvioi sitä ekvivalenttista jännitysvaihtelua, joka vastaa koko jännityshistorian aikana tapahtunutta väsymisvauriota sillassa. Tätä ekvivalenttista jännitysvaihtelua verrattiin kunkin sillan tarkastelupisteiden väsymiskestävyyksiin ja arvioitiin siten rakenteen väsymiskestävyyttä. Lisäksi jännitysvaihtelun ekvivalenttiarvoa verrattiin suunnittelu- ja väsytyskuormakaavioista aiheutuviin rasituksiin.
Todellisten siltakohteiden väsymistarkastelua varten silloille luotiin todellista liikennettä mukaileva simuloitu liikennevirta. Simulointia varten määriteltiin kaksi liikenneluokkaa, joissa raskaiden ajoneuvojen kaistakohtaiset määrät sekä ajoneuvojen kohtaamisen todennäköisyydet vaihtelivat. Liikenneluokassa 1 raskaiden ajoneuvojen kaistakohtainen liikennemäärä oli 500 000 yksikköä vuodessa, ja liikenneluokassa 2 vastaava luku oli 150 000 yksikköä. Simulointiohjelma poimi tiedot sillan odotetun käyttöiän aikana tapahtuvasta vaihtuva-amplitudisesta jännitysvaihtelusta ja arvioi sitä ekvivalenttista jännitysvaihtelua, joka vastaa koko jännityshistorian aikana tapahtunutta väsymisvauriota sillassa. Tätä ekvivalenttista jännitysvaihtelua verrattiin kunkin sillan tarkastelupisteiden väsymiskestävyyksiin ja arvioitiin siten rakenteen väsymiskestävyyttä. Lisäksi jännitysvaihtelun ekvivalenttiarvoa verrattiin suunnittelu- ja väsytyskuormakaavioista aiheutuviin rasituksiin.