Siltojen puiset lamellikannet : Tervassillan koekuormitus
Viljanen, Heli (2016)
Viljanen, Heli
Tampereen ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201605015698
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201605015698
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö tehtiin osana Tekesin INKA-projektia. Työn tutkimuskohteena oli Tampereella sijaitseva Tervassilta, joka on kaksiaukkoinen liimapuinen ulokepalkkisilta. Sillan kansirakenteena on poikittainen, päällystämätön syrjälankutus. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin Tervassillan ensimmäinen koekuormitus. Siltaa kuormitettiin sekä staattisilla että dynaamisilla ajoneuvokuormilla yhteensä 10 erilaisella kuormitustapauksella. Kuormituksen aikana mitattiin taipumia sillan neljässä pääkannattajassa. Koejärjestelyt dokumentoitiin Tervassillan pitkäaikaista tutkimustyötä varten.
Työssä käsiteltiin liikenteestä aiheutuvia pystysuuntaisia kuormia silloissa ja puisten lamellikansien rakenteellista toimintaa. Lisäksi laskettiin teoreettinen liittovaikutus lankkukannen ja pääkannattajien välillä. Sillasta luotiin FEM-malli, jonka taipuma-arvoja verrattiin koekuormitustuloksiin. Vertailulla analysoitiin kansilaatassa olevan sauman vaikutusta kannen kuormanjakokykyyn sillan poikkisuunnassa sekä sillankaiteen kannen reunaa jäykistävää vaikutusta. FEM-mallin avulla arvioitiin myös koekuormitusajoneuvojen aiheuttamaa taivutusrasitusta kansilaatassa suhteessa siltojen mitoituskuormakaavioiden aiheuttamiin taivutusrasituksiin.
FEM-mallin taipuma-arvot olivat keskimäärin lähes 50 % suuremmat kuin koekuormituksessa mitatut taipumat. Kuormien jakautuminen pääkannattajien kesken vastasi kuitenkin hyvin koekuormitustuloksia. FEM-mallin avulla pääteltiin, että Tervassillan ajoneuvoliikenteen kaistojen välisellä saumalla ei ole vaikutusta kuorman jakautumiselle sillan poikkisuunnassa. Sillankaiteen todettiin jäykistävän kansirakenteen reunaa. Laskennallinen liittovaikutus Tervassillan syrjälankkukannen ja pääkannattajien välillä todettiin pieneksi. Sen laskettiin kasvattavan rakenteen taivutusjäykkyyttä alle 5 %. Liittovaikutuksen toteutumista todellisessa rakenteessa oli vaikea arvioida. Laskennallisesti koekuormitusajoneuvojen aiheuttama taivutusrasitus syrjälankkukannelle oli alle 20 % mitoituskuormakaavion LM2 aiheuttamasta taivutusrasituksesta.
Työssä pohdittiin myös ristiinliimatun massiivipuun eli CLT:n käyttömahdollisuuksia sillan kansirakenteena. CLT toimii rakenteellisesti kahdessa suunnassa, koska sen lamellikerrosten syysuunnat ovat ristikkäin, jolloin kuorma jakautuu kansilaatassa tehokkaammin. Työssä esiteltiin kaksi pohjoismaista siltakohdetta, joissa CLT:tä on käytetty tai suunniteltu käytettäväksi sillan kansirakenteena. CLT on varteenotettava vaihtoehto puusiltojen kehitystyötä ajatellen, mutta tutkimustietoa muun muassa sen pitkäaikaiskestävyydestä tarvitaan lisää.
Työssä käsiteltiin liikenteestä aiheutuvia pystysuuntaisia kuormia silloissa ja puisten lamellikansien rakenteellista toimintaa. Lisäksi laskettiin teoreettinen liittovaikutus lankkukannen ja pääkannattajien välillä. Sillasta luotiin FEM-malli, jonka taipuma-arvoja verrattiin koekuormitustuloksiin. Vertailulla analysoitiin kansilaatassa olevan sauman vaikutusta kannen kuormanjakokykyyn sillan poikkisuunnassa sekä sillankaiteen kannen reunaa jäykistävää vaikutusta. FEM-mallin avulla arvioitiin myös koekuormitusajoneuvojen aiheuttamaa taivutusrasitusta kansilaatassa suhteessa siltojen mitoituskuormakaavioiden aiheuttamiin taivutusrasituksiin.
FEM-mallin taipuma-arvot olivat keskimäärin lähes 50 % suuremmat kuin koekuormituksessa mitatut taipumat. Kuormien jakautuminen pääkannattajien kesken vastasi kuitenkin hyvin koekuormitustuloksia. FEM-mallin avulla pääteltiin, että Tervassillan ajoneuvoliikenteen kaistojen välisellä saumalla ei ole vaikutusta kuorman jakautumiselle sillan poikkisuunnassa. Sillankaiteen todettiin jäykistävän kansirakenteen reunaa. Laskennallinen liittovaikutus Tervassillan syrjälankkukannen ja pääkannattajien välillä todettiin pieneksi. Sen laskettiin kasvattavan rakenteen taivutusjäykkyyttä alle 5 %. Liittovaikutuksen toteutumista todellisessa rakenteessa oli vaikea arvioida. Laskennallisesti koekuormitusajoneuvojen aiheuttama taivutusrasitus syrjälankkukannelle oli alle 20 % mitoituskuormakaavion LM2 aiheuttamasta taivutusrasituksesta.
Työssä pohdittiin myös ristiinliimatun massiivipuun eli CLT:n käyttömahdollisuuksia sillan kansirakenteena. CLT toimii rakenteellisesti kahdessa suunnassa, koska sen lamellikerrosten syysuunnat ovat ristikkäin, jolloin kuorma jakautuu kansilaatassa tehokkaammin. Työssä esiteltiin kaksi pohjoismaista siltakohdetta, joissa CLT:tä on käytetty tai suunniteltu käytettäväksi sillan kansirakenteena. CLT on varteenotettava vaihtoehto puusiltojen kehitystyötä ajatellen, mutta tutkimustietoa muun muassa sen pitkäaikaiskestävyydestä tarvitaan lisää.