1. No category

Puusiltojen suunnittelu
Pyhäjoen Eteläkylän isosilta,
Suomen vanhin käytössä oleva
puinen tukiansassilta.
Valmistunut keväällä 1837
Sweco Rakennetekniikka
DI Pertti Kaista
25/11/2015
1
SILTOJEN SUUNNITTELU SUOMESSA
EUROKOODIN MUKAAN
1.6.2010 LÄHTIEN
+
EUROKOODIT
+
NA (LVM)
NCCI-sarja
SUUNNITTELIJA VOI KÄYTTÄÄ SUUNNITTELUN APUNA
LIIKENNEVIRASTON SOVELTAMISOHJEITA (NCCI)
- SOVELTAMISOHJEITA KÄYTTÄMÄLLÄ TULEVAT TÄYTETYKSI
- EUROKOODIN ESITTÄMÄT PERIAATESÄÄNNÖT
- ”TILAAJAN TAHTO” (Tilaajan erityisvaatimukset, esim.
ilmastollisista seikoista johtuen)
18.10.2011 / Heikki Lilja, Finnish
Transport Agency
SILLANSUUNNITTELUSSA KÄYTETTÄVÄT
EUROKOODIT
EN 1990
1.6.2010 LÄHTIEN
Suunnitteluperusteet
Suunnitteluperusteet
ja kuormitusyhdistelyt
EN 1990/A1:2005 (Annex A2)
Suunnitteluperusteet - Sillat
EN 1991-2
EN 1991-1-1
Liikennekuormat
EN 1991-1-4
EN 1991-1-5
Tuuli
Lämpötila
Tilavuuspainot
EN 1991-1-6
Toteuttaminen
EN 1991-1-7
Kuormat
Onnettomuus
EN 1993
EN 1994
EN 1995
EN 1997
Betonisillat
Terässillat
Liittosillat
Puusillat
Geotekniikka
1992-2
Betonisillat
1992-1-1
Yleinen
1993-2
Terässillat
1993-1-1
Yleinen
1993-1-5
1993-1-7
Levyrak.
Levyrak.
1993-1-8
Liitokset
1993-1-9
Väsyminen
1993-1-10
Sitkeys
1993-1-11
Köydet
1993-1-12
Korkealuj.
1994-2
Liittosillat
1994-1-1
Yleinen
1995-2
Puusillat
1995-1-1
Yleinen
1997-1
Geotekn. 1
1997-2
Geotekn. 2
Silta-NA tehty
Toteuttaminen
MATERIAALIKOHTAISET TOTEUTTAMISEN AIKAISET STANDARDIT
BETONI - EN 13670, TERÄS - EN 1090
18.10.2011 / Heikki Lilja, Finnish
Transport Agency
Materiaaliosat
EN 1992
Eurokoodit Sillansuunnittelussa – ohjeiden rakenne
Ohjeiden pätevyysjärjestys Liikenneviraston kohteissa:
-
Lait ja asetukset
Hankekohtaiset suunnitteluperusteet
Eurokoodit ja niiden kansalliset liitteet
Liikenneviraston eurokoodien soveltamisohjeet (NCCI – sarja)
Liikenneviraston muut ohjeet
CEN TC250
+
EUROKOODIT
Livi + LVM
Livi
“viranomaisohje”
“tilaajan ohje”
+
Kansallinen liite (NA)
NCCI-sarja
Liikenneviraston
Muu ohjeistus tukee
Jos Eurokoodista puuttuu jotain  käytetään “yleisesti
hyväksyttyjä” menetelmiä (apuna mm. JRC:n julkaisut)
Liikenneviraston soveltamisohjeet – NCCI -sarja
Soveltamisohjeita on tehty vuodesta 2008…9 alkaen:
-
1
NCCI
NCCI
NCCI
NCCI
NCCI
3. Versio
5.9.2014
1
2
4
5
7
–
–
–
–
–
Siltojen kuormat ja suunnitteluperusteet
Betonirakenteiden suunnittelu
Teräs- ja liittorakenteiden suunnittelu
Puurakenteiden suunnittelu
Geotekninen suunnittelu
2
3. Versio
16.9.2014
4
2015…
5
1. Versio
17.6.2013
Rakentamisohjeet:
NCCI T – Teräsrakenteiden toteuttaminen Liikenneviraston kohteissa
InfraRYL – Yleiset/Betoni/Puu/Varusteet/Geotekniikka
SILKO-ohjeet
7
2. Versio
7.11.2013
PUUSILTOJEN MITOITTAMINEN
RASITUKSET (S) vs. KESTÄVYYS (R)
Limit state function:
Kuormat ja kuormitusyhdistelyt:
NCCI 1
(SFS-EN 1990 ja SFS-EN 1991)
Puurakenteiden kestävyys:
NCCI 5
(SFS-EN 1995)
Eroaa muiden puurakenteiden suunnittelusta lähinnä
kuormien (NCCI 1) ja rakenteellisten ohjeiden (suojaus yms.)
osalta (NCCI 5), mitoitusmenetelmät ovat pääosin samat.
20.8.2014 / Heikki Lilja
PUUSILLAT & EUROKOODIT
EN 1995
Puusillat
-
EI DRAMAATTISIA VAIKUTUKSIA
-
SUURIMMAT VAIKUTUKSET KUORMAPUOLELTA
-
NCCI 5 –SOVELTAMISOHJEESSA
1995-2
Puusillat
1995-1-1
Yleinen
-
TEHDÄÄN ERÄITÄ TULKINTOJA (JOTKA JÄISIVÄT
ILMAN SOVELTAMISOHJETTA ”SUUNNITTELIJAN
KONTOLLE”
-
ESITETÄÄN KUORMIEN AIKALUOKAT, TIESILTOJEN
KÄYTTÖLUOKAT, VÄRÄHTELYTARKASTELUT,
TAIPUMARAJAT, OSAVARMUUSLUVUT YMS.
”TIIVISTETYSSÄ MUODOSSA”
18.10.2011 / Heikki Lilja, Finnish
Transport Agency
PUUSILTOJEN MITOITTAMINEN
LUONNONKUORMAT (+ ONNETTOMUUSKUORMAT):
Kuormat ja
kuormitusyhdistelyt:
NCCI 1
(SFS-EN 1990 ja
SFS-EN 1991)
aT = 5x10-6
Kosteusvaihtelut: NCCI 5 kohta 3.8.1
-
rakenteellinen suojaus
-
kresoottikyllästys
20.8.2014 / Heikki Lilja
Ajoneuvoliikenteen kuormat
Ajoneuvoasetuksen sallimat yhdistelmien kokonaispainot
v. 1975 Moottoriajoneuvoasetus: “Maa 75” = 42 tonnia
v. 1990 Ajoneuvoasetus: “AA90” = 60 tonnia
v. 2013 Ajoneuvoasetus “AA13” = 76 tonnia
25/11/2015
9
Uusien tiesiltojen kuormat
v. 2014 (LM 1, LM 3) (Eurokoodit)
(Ajoneuvoasetuksen vaikutukset)
LM 1: 60+60 tonnin kuormakaaviot ja 900 / 600 / 300 kg/m2 tasainen kuorma
LM 1 - 2014
(aQ1 = 1, aQ2 = 1.5, aQ3 = 0
60 ton
aq1 = 1. aq2 = 2.4, aq3 = 1.2)
60 ton
900/600/300 kg/m2
JA TARKISTUSKUORMANA
LM3: 270 tonnin raskas erikoiskuorma
270 ton
13,5 ton/m
Yksityisteiden sillat mitoitetaan lähtökohtaisesti samoille
kuormille kuin yleisten teiden sillat
25/11/2015
10
Kevyen liikenteen siltojen kuormat
- tasaisesti jakautunut kuorma qfk
jossa L on kuormituspituus
- tungoskuorma
5 kN/m²
- pistekuorma Qfwk
20 kN, vaikutuspinta-ala on 0,2×0,2 m2
- huoltoajoneuvo Qserv
-
Ajoneuvon leveys (kaistaleveys) 2m
Qsv1 = 2x50kN
Qsv2 = 2x30kN
25/11/2015
11
Kuormien yhdistely
25/11/2015
12
Kuormien yhdistely
NCCI 1 Yhdistelytaulukot korvaavat kymmeniä sivuja
standarditekstiä
(SFS-EN 1990, Annex A2)
25/11/2015
13
MURTO- JA KÄYTTÖRAJATILAT
- mitoituskaavat
-
Veto, Puristus, Taivutus, Leikkaus,
Vääntö
-
Jännityskomponenttien
yhdistäminen, yhteisvaikutuskaavat
-
Taipumien raja-arvot
-


Tieliikenne L/400
Kevyt liikenne L/200
Värähtely

ei tarvitse tarkastaa, jos fo > 5Hz
25/11/2015
14
25/11/2015
15
Käyttöiät
Siltojen suunnittelukäyttöikä, ellei hankekohtaisesti toisin vaadita:
betonisillat
terässillat
puusillat
teräsputkisillat
100 vuotta
100 vuotta
50 vuotta
50 vuotta
Siltojen keskimääräiset valmistumisvuodet ja
suunnittelukäyttöikään perustuva purkuvuosi
2100
2080
2090
2075
2075
2081
2060
2040
2029
2038
2022
2020
2000Teräsbet.
Teräks.
Puusillat
Kivinen
1980
1960 1975
Jbet.
1990
1975
1979
Sk.teräks.
1981
Putket Kaikki sillat
1988
1979
1940
1920
1922
1900
25/11/2015
16
Materiaalit
- Sahatavara
- kantavissa rakenteissa vähintään C30 ja sekundäärirakenteissa C24
- kansirakenteet, jäykisteet, kaiteet jne
- Liimapuu
- pääasiallinen materiaali primäärikannattimissa
- LVL (Kertopuu)
- käyttö vähäistä
- Vaneri
- jäykisteinä
- CLT
- soveltuu sillan kansirakenteeksi
- DLT ??
- tutkimuskohteena mm Saksassa
25/11/2015
17
Materiaalit
Liimat
- käyttöluokan 3 olosuhteet
- kestettävä rakenteen suunnittelukäyttöiän
Metalliosat
- liittimet
- standardien mukaisia tai tyyppihyväksyttyjä tai CE-merkittyjä
- jänneteräkset samoja kuin betonirakenteissa
- muut teräsosat normaalia rakenneterästä
25/11/2015
18
Säilyvyys
Kyllästys
- A-luokka
- kreosootti tai suolakyllästys
- myös työstetyt pinnat käsiteltävä
Metalliosat
- rst tai kuumasinkitys
25/11/2015
19
SÄILYVYYS
28.11.2013 / Heikki Lilja
25/11/2015
20
Laakerointi
Laakereina käytetään tavallisesti kumilevylaakereita => EN 1337-3
Lyhyillä jännemitoilla voi käyttää myös yksikerroslaakereita
Kannen omapaino pieni
ankkurointitarve
liukupinnat
25/11/2015
21
LAAKEROINTITARVE?
Dalen kevyen liikenteen silta Norjassa:
- kannen pituus 99m
- molemmat päädyt kiinni maatuissa
- laakerina lankku 50x200
25/11/2015
22
Miksi valitaan puusilta?
•
•
•
•
Ulkonäkö
Ekologisuus
Teknisesti edullinen
Taloudellinen
Minne puusillat soveltuvat?
Kevyen liikenteen sillat
- vesistösillat
- kevyt rakenne => paalut pieniä, kevyt paalutuskone
- ei telineitä
- taustarakenteiden korvaaminen siltakannella
- alusrakenteet ja taustarakenteet muodostavat merkittävän osan
kustannuksista!
25/11/2015
23
- Ylikäytäväsillat
- ei telineitä
- päällysrakenne voidaan nostaa paikalleen liikennekatkon
aikana
- teräsosat maadoitettava!
Tiesillat
- kaideongelma =>
- vähäliikenteiset tiet
- kvl <100, nopeusrajoitus < 80km/h
- kvl>100, nopeusrajoitus < 50km/h
- risteyssiltoihin laattasilta => törmäyskestävyys parempi
25/11/2015
24
Määräävät tekijät mitoituksessa:
- tukien painumat eivät yleensä aiheuta ongelmia edes jatkuville rakenteille
- kantavuus on mitoituksessa harvoin määräävänä => ylimääräistä
kapasiteettia
-
palkki- ja laattasilloissa taipuma yleensä määräävä
lankkukannen mitoittaa yleensä ajoneuvon pyöräkuorma
tuki- ja leimapaineet
värähtely (KL-sillat)
stabiliteetti (kiepahdus, nurjahdus)
liitokset
Liitosdetaljien ja yksityiskohtien suunnittelu tärkeää!
- saumat
- suojaukset
- kuivatus
- kaiteet ja muut varusteet
- laakerointi
25/11/2015
25
Rakennetyypit
• Liimapuupalkit, joiden päällä poikittainen kansi
• Perinteinen tyyppisilta
• Liimapuupalkit, pitkittäinen kansi palkkien välissä
• palkkien kiepahdus
• Poikittain jännitetty palkkisilta,
kansilankutus palkkien välissä
• Poikittain jännitetty laattasilta
rinnakkaisista liimapuupalkeista
25/11/2015
26
Rakennetyypit
• Ansassillat
• nurjahdustuenta
• Kaarisillat
• nurjahdustuenta
• Ristikkosillat
• Puristussauvojen nurjahdus
• Vetotangolliset tai riippusillat
• Vetotankojen liitokset
25/11/2015
27
Rakennetyypit
• Puukantiset teräspalkki- tai ristikkosillat
• Puu-betoniliittorakenteet
• Vähän käytetty
• Liitokset työläitä
25/11/2015
28
Rakennetyypit
Alusrakenteet:
- niskapalkit
- puupaalut
- liimapuupilarit
25/11/2015
29
Rakennetyypit
Liikenneviraston puiset sillat 2010:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Puinen palkkisilta
214
Puinen jatkuva palkkisilta
18
Puinen jäykistetty palkkisilta
1
Puinen liimattu palkkisilta
333
Puinen jatkuva liimattu palkkisilta
51
Puinen liimattu ulokepalkkisilta
4
Puinen liimattu nivelpalkkisilta
1
Puinen liimattu jäykistetty palkkisilta 4
Puinen kaarisilta
3
Puinen tukiansassilta
3
Puinen riippuansassilta
2
Puinen liimattu riippuansassilta
6
25/11/2015
30
Poikittain jännitetyn puusillan toiminta
Poikittaisella jännittämisellä saavutettavat edut:
- kitkavoima pitää kannen yhdessä ja parantaa kuormien jakautumista
- puristusvoima lisää kannen poikittaista jäykkyyttä
25/11/2015
31
Jänteinä käytetään tavallisesti kuumasinkittyjä tankoja (Dywidag)
Jännevoiman häviöt 20-60%
EN 1995-2: Häviöt:
65%
=> Minimijännitystaso 1MN/m² => häviöiden jälkeen 0.35MN/m²
Häviöihin vaikuttaa:
- kosteusvaihtelut
- uudelleenjännitysaikataulu
- jännitystaso
- liiallinen jännittäminen kasvattaa häviöitä!
25/11/2015
32
Eurokoodi 1995-2:
Rakennemalli: ortotrooppinen laatta- tai arinamalli
-
poikittainen jäykkyys suhteellisen pieni
-
esijännitys ei riitä saamaan koko poikkileikkausta puristetuksi
25/11/2015
33
Eurokoodi 1995-2:
Kitkakerroin:
Eurokoodin kitkakerroinarvot ovat
hyvin konservatiivisia.
25/11/2015
34
Jännitetyn puukannen jatkokset
Jännitetyn kannen jatkamisesta on ohjeet eurokoodissa
l1
d
t
jatkosväli
jänteiden keskiöväli
lamellien paksuus
Enintään joka 4. lankku saadaan jatkaa
samassa kohdassa
25/11/2015
35
Kiitos
25/11/2015
36