Siltojen vahventaminen jälkijännittämällä
Järviö, Ville (2019)
2019
Rakennustekniikka
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-03-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201903081300
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201903081300
Tiivistelmä
Siltojen kantavuusvajetta ovat luoneet historian saatossa ja uusien ajoneuvoasetusten myötä kasvaneet tieliikennekuormat sekä ajan ja käytön aiheuttamat siltojen kantavien rakenteiden vauriot. Ongelmaan on reagoitu siltakohtaisilla painorajoituksilla ja peruskorjauksen yhteydessä tehtävällä vahventamisella. Eräänä siltojen vahventamismenetelmänä on käytetty sillan pituussuuntaisilla ulkoisilla teräsjänteillä jälkijännittämällä tehtävää vahventamista. Tämän diplomityön tavoitteena on tutustua ulkoisilla teräsjänteillä tehtävään jälkijännittämiseen vahvennusmenetelmänä ja luoda selvitys jälkijännittämällä vahvennettujen siltojen mitoitusmenetelmiin ja jännegeometrian suunnitteluun liittyvistä käytännöistä. Työssä tutkitaan, miten jälkijännittämällä tehtävä vahventaminen pystytään suunnittelemaan nykyisten suunnitteluohjeiden perusteella.
Päätutkimusmenetelmänä oli alan suunnitteluohjeisiin, määräyksiin ja muuhun kirjallisuuteen tehtävä kirjallisuusselvitys. Kirjallisuustutkimuksen pohjalta suoritettiin esimerkkilaskelma BD/22 päällysrakenteen vahventamiselle pituussuuntaisilla ulkoisilla jänteillä. Tutkimuksessa suoritettiin katsaus jälkijännittämällä vahvennettuihin siltakohteisiin haastattelemalla jälkijännittämistä tehneitä urakoitsijoita sekä peruskorjauskohteiden rakennuttamisesta vastanneita paikallisten ELY-keskuksien insinöörejä.
Laskennallisessa tarkastelussa tutkittiin vahventamisen vaikutusta sillan pituussuunnan murtorajatilassa mitoittaviin kestävyyksiin, taivutuskestävyyteen ja leikkauskestävyyteen, sekä käyttörajatilassa halkeiluun ja taipumaan. Lisäksi vahvennetun rakenteen paikalliset rasitukset tarkasteltiin sekä rakenteen reunajännitykset. Laskennallisen tarkastelun mitoitusrasitukset määritettiin LUSAS -FEM-laskentaohjelmaan luodulla rakennemallilla ja varsinainen rakenteen mitoitus Mathcad 15 ohjelmalla.
Kirjallisuustutkimuksen ja laskelmien perusteella pituussuuntaisilla ulkoisilla teräsjänteillä pystytään parantamaan rakenteen taivutuskestävyyttä huomattavasti sillan jokaisella taivutuskestävyyden kannalta kriittisellä alueella. Lisäksi rakenteen taipumakäyttäytymiseen saadaan merkittävää parannusta ulkoisilla jänteillä jälkijännittämällä. Mahdollinen leikkauskestävyyden paraneminen pituussuuntaan jälkijännittämällä vahvennetuissa rakenteissa perustuu jännevoiman rakenteeseen aiheuttamaan leikkausvoiman muutokseen. Jatkuvilla rakenteilla jännevoimasta rakenteeseen aiheutuva leikkausvoima on välitukialueella yleensä saman suuntainen kuin ulkoisista kuormista aiheutuva leikkausvoima, jolloin jännittämisellä voi olla epäedullinen vaikutus rakenteen leikkauskestävyyteen.
Päätutkimusmenetelmänä oli alan suunnitteluohjeisiin, määräyksiin ja muuhun kirjallisuuteen tehtävä kirjallisuusselvitys. Kirjallisuustutkimuksen pohjalta suoritettiin esimerkkilaskelma BD/22 päällysrakenteen vahventamiselle pituussuuntaisilla ulkoisilla jänteillä. Tutkimuksessa suoritettiin katsaus jälkijännittämällä vahvennettuihin siltakohteisiin haastattelemalla jälkijännittämistä tehneitä urakoitsijoita sekä peruskorjauskohteiden rakennuttamisesta vastanneita paikallisten ELY-keskuksien insinöörejä.
Laskennallisessa tarkastelussa tutkittiin vahventamisen vaikutusta sillan pituussuunnan murtorajatilassa mitoittaviin kestävyyksiin, taivutuskestävyyteen ja leikkauskestävyyteen, sekä käyttörajatilassa halkeiluun ja taipumaan. Lisäksi vahvennetun rakenteen paikalliset rasitukset tarkasteltiin sekä rakenteen reunajännitykset. Laskennallisen tarkastelun mitoitusrasitukset määritettiin LUSAS -FEM-laskentaohjelmaan luodulla rakennemallilla ja varsinainen rakenteen mitoitus Mathcad 15 ohjelmalla.
Kirjallisuustutkimuksen ja laskelmien perusteella pituussuuntaisilla ulkoisilla teräsjänteillä pystytään parantamaan rakenteen taivutuskestävyyttä huomattavasti sillan jokaisella taivutuskestävyyden kannalta kriittisellä alueella. Lisäksi rakenteen taipumakäyttäytymiseen saadaan merkittävää parannusta ulkoisilla jänteillä jälkijännittämällä. Mahdollinen leikkauskestävyyden paraneminen pituussuuntaan jälkijännittämällä vahvennetuissa rakenteissa perustuu jännevoiman rakenteeseen aiheuttamaan leikkausvoiman muutokseen. Jatkuvilla rakenteilla jännevoimasta rakenteeseen aiheutuva leikkausvoima on välitukialueella yleensä saman suuntainen kuin ulkoisista kuormista aiheutuva leikkausvoima, jolloin jännittämisellä voi olla epäedullinen vaikutus rakenteen leikkauskestävyyteen.