H4b-törmäyskestävyysluokan kaiteen asennus olemassa oleville tiesilloille
Törmä, Iiro (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051711343
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023051711343
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä selvitettiin tiettyjen Väyläviraston omistamien tiesiltojen kykyä ottaa vastaan H4b-törmäyskestävyysluokan siltakaiteen edellyttämät törmäyskuormat. Raskaan ajoneuvon suistuminen sillalta alittavalle väylälle on tunnistettu suuronnettomuusriski ja siten peruste H4b-kaiteiden käytölle asiaankuuluvilla silloilla.
Työssä tunnistettiin yleisimpiä tiesiltojen rakennetyyppejä ja arvioitiin niiden rakenteellista kestävyyttä H4b-törmäyskuormille laskennallisesti. Kaidetörmäyksen aiheuttamien rasitusten määrittämiseksi hyödynnettiin FEM-laskentaa ja saatujen rasitusten avulla laskettiin siltojen kansirakenteen käyttöasteet leikkaus- ja taivutuskestävyydelle.
Laskennan tuloksena havaittiin, että käyttöikänsä alkupuolella olevat sillat kestävät korkeamman törmäyskestävyysluokan kuormat hyvin. Vanhemmalla tarkastellulla sillalla korkeammat törmäyskuormat olivat kriittisempiä ja vaara rakenteen kapasiteetin ylitykselle on olemassa. Kyseisen siltarakenteen vahventaminen todettiin myös epärealistiseksi vaihtoehdoksi, joten H4b-luokan kaiteiden asennus ei vaikuttanut järkevältä. Yleisesti todettiin, että vanhemmille silloille kaiteen vaihtoa suunniteltaessa on tehtävä kohdekohtainen kaidetörmäystarkastelu. The aim of the thesis was to gauge the ability of certain Väylävirasto owned road bridges to withstand the crash impact loads required from vehicle parapets of containment level H4b. A major accident caused by a heavy-duty motor vehicle falling off a bridge is recognized as a risk and is the reason for H4b-class vehicle parapet usage on relevant bridges.
In the thesis, some of the most common Finnish road bridge structure types were identified and their structural capacity utilization under the H4b-level crash impact loads was estimated. FE-analysis was used to determine the stresses generated by crash impact loads in the bridge deck. These stresses were then used to calculate the bending and shear capacities for the structure.
Based on the calculations of this study, newer bridge types that have yet to reach the latter half of their designed life span can comfortably carry the higher crash impact loads of the H4b-class parapet. On the older bridge that was analyzed, the increase in crash impact loads appeared to push the structure to its capacity’s limits. Reinforcing the bridge appeared unfeasible, so installing a containment level H4b vehicle parapet on such a bridge was deemed impractical. On a more general note, it was concluded that on older bridges a case-by-case structural analysis of crash impact loads is necessary when planning the replacement of vehicle parapets.
Työssä tunnistettiin yleisimpiä tiesiltojen rakennetyyppejä ja arvioitiin niiden rakenteellista kestävyyttä H4b-törmäyskuormille laskennallisesti. Kaidetörmäyksen aiheuttamien rasitusten määrittämiseksi hyödynnettiin FEM-laskentaa ja saatujen rasitusten avulla laskettiin siltojen kansirakenteen käyttöasteet leikkaus- ja taivutuskestävyydelle.
Laskennan tuloksena havaittiin, että käyttöikänsä alkupuolella olevat sillat kestävät korkeamman törmäyskestävyysluokan kuormat hyvin. Vanhemmalla tarkastellulla sillalla korkeammat törmäyskuormat olivat kriittisempiä ja vaara rakenteen kapasiteetin ylitykselle on olemassa. Kyseisen siltarakenteen vahventaminen todettiin myös epärealistiseksi vaihtoehdoksi, joten H4b-luokan kaiteiden asennus ei vaikuttanut järkevältä. Yleisesti todettiin, että vanhemmille silloille kaiteen vaihtoa suunniteltaessa on tehtävä kohdekohtainen kaidetörmäystarkastelu.
In the thesis, some of the most common Finnish road bridge structure types were identified and their structural capacity utilization under the H4b-level crash impact loads was estimated. FE-analysis was used to determine the stresses generated by crash impact loads in the bridge deck. These stresses were then used to calculate the bending and shear capacities for the structure.
Based on the calculations of this study, newer bridge types that have yet to reach the latter half of their designed life span can comfortably carry the higher crash impact loads of the H4b-class parapet. On the older bridge that was analyzed, the increase in crash impact loads appeared to push the structure to its capacity’s limits. Reinforcing the bridge appeared unfeasible, so installing a containment level H4b vehicle parapet on such a bridge was deemed impractical. On a more general note, it was concluded that on older bridges a case-by-case structural analysis of crash impact loads is necessary when planning the replacement of vehicle parapets.