Puusillan syrjälankkukannen pitkäaikaiskestävyys säärasituksessa

Abstract

Opinnäytetyö toteutettiin Tampereen ammattikorkeakoululle osana Tampereen kaupungin puurakentamisen yhteistyöprojektia. Opinnäytetyön tarkoitus oli tutkia Tervassillan poikittaisen syrjälankkukannen pitkäaikaiskestävyyttä säärasituksessa ja mekaanisessa kulutuksessa. Tavoitteena oli selvittää puun pitkäaikaiskestävyyttä sillan kulutuskerroksena laboratoriotutkimuksin ja siltapaikkamittauksin, sekä luoda edellytyksiä mittaustyön jatkamiselle. Laboratoriotutkimukset keskittyivät kyllästetyn puun kulutuskestävyyttä kuvaavien lujuusarvojen määrittämiseen. Siltapaikkamittaukset keskittyivät kannen pintalämpötilan ja kosteuspitoisuuden alkukartoittamiseen sekä kosteusteknisen toimivuuden havainnointiin, joiden pohjalta laadittiin syrjälankkukannen seurantamittaus-suunnitelma.

Laboratorio-olosuhteissa simuloitiin pitkäaikaista säärasitusta kiihdytetyllä säärasituksella olosuhdekaapin avulla. Säärasitetuissa liitoskoekappaleissa leikkauslujuuksien ominaisarvot ylittivät laskennalliset ominaisarvot kiinnikkeen pinnoitteesta riippumatta. Myös upotuskokeen sahatavarakappaleiden puristuslujuuksien ominaisarvot ylittivät pääsääntöisesti laskennalliset ominaisarvot. Hyvin suurilla kosteuspitoisuuksilla lujuuksien ominaisarvot alittivat laskennalliset ominaisarvot. Näin suuria kosteuspitoisuuksia ei kuitenkaan mitattu siltapaikalta tutkimusjakson aikana. Käytetyn kosteuspitoisuuden mittausmenetelmän luotettavuuden arvioinnissa ilmeni osin huomattavaa epätarkkuutta verrattuna luotettavampaan vertailumenetelmään. Näin ollen käyttöluokan kolme mukaisissa rakenteissa kosteuspitoisuuden oletettiin kertovan enemmän pinnan kosteudesta kuin koko rakenneosan kosteudesta, mikä on puun materiaalikestävyyden kannalta hyvä asia.

Vaikka puisen sillankannen kestävyys arvioitiin hyväksi, sen kestävyyttä on syytä tutkia laajemmin. Testisarjojen kasvattaminen ja useamman olosuhteen simuloiminen laboratorio-olosuhteissa antaisi mahdollisuuden yleistää luotettavammin tässä opinnäytetyössä esitettyjä asioita. Lisäksi sillan kustannusvaikutuksiin ei otettu kantaa. Sillan eri kansimateriaaleja tulisi vertailla myös kustannusten ja materiaalien kokonaistehokkuuden näkökulmasta.

This thesis was made for Tampere University of Applied Sciences as a part of Tampere city’s cooperation project of a timber construction. The purpose of this thesis was to study long-term durability of a wooden bridge’s plank deck in weathering action and under mechanical abrasion. The goal was to establish long-term durability of wood as a bridge’s surface layer with laboratory tests and in-situ measurements and also to create precondition for continuance of the measuring work. Laboratory tests focused on defin-ing characteristic values of strength. In-situ measurements focused on survey of surface temperature and moisture content of the deck. The monitoring plan is based on these in-situ measurements.

Accelerated weathering action was made to shear joint specimens and characteristic values exceeded the calculated values. Sawn timber and shear joint specimens were tested in laboratory conditions. The characteristic values of strength mainly exceeded the calculated values. With very high moisture contents the characteristic values of compression strength were less than the calculated values. However moisture contents this high weren’t measured in-situ during measuring period. Reliability of used measuring method of moisture content was evaluated and significant inaccuracy was found by comparison more reliable method. Therefore moisture contents in service class 3 is more likely to reflect the moisture in the surface layer than structures surface moisture contents which was good thing in wood’s material strength perspective.

Although the durability of a wooden bridge’s plank deck evaluated to be good its durability should be tested wider. It’s possible to generalize the issues shown in this thesis by increasing test series and simulating more conditions in laboratory. Cost effects of the bridge weren’t analyzed. Bridge’s deck materials should also be compared from costs and material efficiency point of view.