FI109715B - Kuormituksen siirtomenetelmä käytettäväksi lähinnä siltarakenteissa - Google Patents

Description

109715 f S 1

KUORMITUKSEN SIIRTOMENETELMÄ KÄYTETTÄVÄKSI LÄHINNÄ SILTARA-KENTEISSA

FÖRFARANDE FÖR BELASTNINGSÖVERFÖRING FRÄMST FÖR ANVÄNDNING I BROKONSTRUKTIONER

Tämä keksintö kohdistuu uuteen menetelmään yhteistoiminnan aikaansaamiseksi kantavien palkkien ja betonilaatan välillä sekä myös itse betonilaatan sisällä. Keksintöä voidaan käyttää auto-, rautatie-, polkupyörä- ja kävelysilloissa 5 tai samantyyppisissä rakenteissa.

Tekninen alue

Silta, pieni, keskikokoinen tai iso, rakennetaan tavalli-10 sesti kahdesta yhdensuuntaisesta pääpalkista, jotka ylettyvät maatuesta toiselle suoraan tai useampien välitukien yli. Palkit kannattavat kyseessä olevalle liikenteelle tarkoitettua sillan ajorataa, mistä aiheutuva kuorma siirretään palkkien ja siltatukien kautta maahan. Silta-15 palkkeihin liitetty sillan ajorata muodostuu puusta, teräksestä tai betonista tai näiden materiaalien yhdistelmästä valmistetuista rakenteista, ja se on tavallisesti : päällystetty bitumi- tai betonikerroksella. Betoninen , ·. sillan ajorata valmistetaan tavallisesti muotissa, joka voi 20 olla esivalmistettu tai työmaalla rakennettu, suoraan pääpalkkeihin kiinnitetty. Pienissä ja keskisuurissa ’· ’· silloissa käytetään tavallisesti perinteistä laudoitusmuot- I 1 · ··· *· tia ja suurissa silloissa esivalmistettuja laudoitusmuotte- : ja. Laudoitusmuotti voi joko ylettyä koko sillan pituudelle 25 tai sellainen voidaan rakentaa jokaiselle uudelle valmis-: : : tettavalle siltalaatan osalle. Sopivat ankkurointiliittimet voidaan tällöin tässä yhteydessä valaa laattaan. Betonite-räkset on kiinnitettävä tarkasti ennen valua sekä valu-;;; muotin sisään että palkkeihin hitsattujen liittimien 30 ympäri. Täten betonilaatta voi vastaanottaa leikkausvoimia 2 109715 ja toimia yhdessä siltapalkkien kanssa. Tämä menetelmä yhteistoiminnan aikaansaamiseksi sillan ajoradan ja silta-palkkien välillä tekee valmistusvaiheesta kalliin, hitaan ja vaarallisen.

5

Tunnettu tekniikka

Tavallisin tapa leikkausvoimien siirtämiseksi ja yhteistoiminnan aikaansaamiseksi siltalaatan ja siltapalkkien 10 välille on hitsata, pultata tai ampua kiinni leikkausta vastaanottavat liittimet siltapalkkien tasaiseen yläpintaan, joka voi olla terästä tai betonia. Näihin leikkausta vastaanottaviin liittimiin, jotka voivat olla hitsattuja pultteja, kierteitettyjä pultteja, teräslenkkejä tai muita 15 sopivia ankkurointiliittimiä (katso kuva 1), asennetaan betoniteräkset, joiden tehtävä on estää, leikkausta vastaanottavien liittimien aiheuttamista erittäin keskistetyistä voimista johtuva, betonin halkeilu. Sen lisäksi raudoitusta käytetään jakamaan liittimien aiheuttama 20 puristusvoima koko betonilaatalle. Kaikki tämä raudoitus tuo luonnollisesti mukanaan kustannuksia, joita mielellään tulisi rajoittaa. Myös hitsaustyö ja pulttien tarkastus on : aikaa vievä ja kallistakin ja se on laatusyistä tehtävä .···. sisätiloissa. Lukuisat liittimet ovat yleisesti ottaen !" 25 häiritseviä muottikälustoa siirrettäessä ja sillä työsken- neltäessä ja betonia valettaessa, mikä myös tuo mukanaan *· '· ajanhukkaa ja lisääntyviä kustannuksia. Huomattavaa väsy- '·''· mistä aiheuttavan kuormituksen yhteydessä hitsattujen •V : pulttien käyttö ei yleensä ole hyväksyttyä, betonissa 30 vaikuttavista erittäin keskitetyistä voimista johtuen.

Perinteinen tapa siirtää kuormitus pääpalkeille on antaa * betonilaatassa olevien betoniterästen ottaa vastaan vääntö-;;; momentin aiheuttamat vetorasitukset. Laatta on yleensä ·;·' 35 liian ohut salliakseen leikkausterästyksen käytön. Pyörä- 3 109715 kuormien ja muiden kuormien aiheuttamien poikittaisvoimien vastaanottamiseksi laatta on siten tehtävä erittäin paksuksi. Yksi vaihtoehtoinen tapa ottaa vastaan vääntömomentin aiheuttamat vetovoimat on käyttää hyödyksi käytettyä 5 teräksisestä aaltolevystä tehtyä muottimateriaalia, jossa on painaumia tai kohoumia, joiden oletetaan tarttuvan betonilaatan alapintaan. Tämä menetelmä ei ole yleisesti hyväksytty, eikä sitä käytetä maantiesilloissa.

10 Eräs perinteinen tapa tehdä palkkisiltoja on tehdä laatta sellaisella raudoituksella, joka jäykästi kiinnittää laatan massiivisiin betonipalkkeihin. Toinen tavallinen tapa on käyttää teräspalkkeja, esim. I-palkkeja, joissa ylälaippa on kiinnitetty alapuolella olevaan taipuisaan uumalevyyn. 15 Edellinen rakenne on monimutkainen ja kallis toteuttaa. Jälkimmäinen rakenne johtaa vaihtelevan sään vallitessa suuriin lämpöliikkeisiin, ja vaatii tukemista ja huolellista työn suorittamista.

20 Keksinnön tarkoitus ia tärkeimmät tuntomerkit

Keksinnön tarkoituksena on antaa kokonaisratkaisu olemassa .· : olevaan ongelmaan. Keksintö on uusi tapa yhdistää muista ,··, sovellutuksista tunnettuja rakenne-elementtejä kokonaan ! 25 uudesti konstruoituihin elementteihin, kuormituksen siirron « hoitamiseksi sekä palkkien ja laatan välillä että itse ’_· / laatan sisällä. Keksinnöllä saavutetaan nopea, taloudelli- :·| · nen ja turvallinen työn toteutus.

I ► * 30 Yhteistoimintaa palkkien ja laatan välillä ei tässä raken-: : : teessä varmisteta pulttien, halkaisuraudoituksen eikä leikkausraudoituksen avulla vaan erikoisentyyppisellä » pulttiliitoksella, joka ensimmäisessä vaiheessa siirtää leikkausvoimat palkeilta näiden päälle asetetuille teräs-35 kaseteille, jotka ylettyvät palkilta toiselle ja jotka » · 4 109715 lisäksi ulkonevat palkkien yli. Toisessa vaiheessa kasetit pystyvät jakamaan leikkausvoimat suuremmalle laatan leveydelle laatan tasossa olevasta suuresta jäykkyydestä johtuen. Palkin ja kasetin väliseen leikkausliitokseen 5 käytetään kierteittävää erikoispulttia, jossa on karkaistu kärki. Yhdessä välikappaleen kanssa, joka samanaikaisesti toimii paikoilleen jäävänä mallina ruuveille, tai vaihtoehtoisesti muiden välikappaleiden kanssa, saavutetaan äärimmäisen korkea väsymiskestävyys liitoksessa, joka siten 10 hyvin soveltuu siirtämään väsymistä aiheuttavia kuormia. Kasetissa on - oleellisesti tasainen alalaippa, - reunalaipat, jotka ulottuvat molempien sivujen alalaipasta lähes kohtisuoraan ylöspäin, ja 15 - sisäänpäin tai pystysuoraan ylöspäin ja tämän jälkeen sisäänpäin ja viistosti ylöspäin ulottuvat edullisesti symmetrisesti ylälaipat, jotka päättyvät pystysuoraan ylöspäin osoittaviin yläosiin, jotka ovat yläpäästään avoimet betoniteräksiä varten.

20 Sisään- ja vinosti ylöspäin suunnatut laipat muodostavat tuen ohjaimelle, jota käytetään porattaessa sekä kasetin että laatan laipan läpi. Tasainen alalaippa mahdollistaa sen, että tarpeellinen määrä erikoispultteja pystytään .*·. asentamaan. Kasetin muoto ja se tosiasia, että kasetti 25 puristetaan erikoistyökalulla viereistä profiilia vastaan, . \ tekee mahdolliseksi sekä puristusvoiman siirron kasettien välillä että voiman siirron kasetin alanurkasta betonin ; / moniakselisena puristuksena. Kasetin alaosan ja palkin • * välinen rako voidaan tiivistää liimalla tai elastisella 30 saumamassalla, nauhan muodossa tai sivelynä.

* « · · : : : Keksintö parantaa kuormituksen siirtymistä ajoratalaatan , sisällä seuraavalla tavalla. Kasetin reunalaippojen, ’i! vinosti ylöspäin suuntautuvien ylälaippojen ja ylöspäin 35 suuntautuvien yläosien yhteinen kantokyky korvaa betonin 5 109715 puutteellisen kyvyn vastaanottaa poikittaisia voimia. Ajoratalaatta voidaan tästä syystä tehdä ohuemmaksi kuin normaalisti. Teräksen ja betonin välillä leikkausvoimat siirtyvät tehokkaasti lovien pystyreunojen ja betoniteräs-5 ten välisen mekaanisen kosketuksen välityksestä. Profiilin pystysuunnassa pidennetty muoto saa aikaan sen, että voimat siirretään lähellä betonin puristusvoiman resultantin tasoa. Kasetin materiaalipaksuus on niin suuri, että kaikki vetoterästys laatan alaosassa sillan poikkisuunnassa 10 korvataan itse kasetin alalaipalla. Maksimaalinen momentin vastaanottokyky saavutetaan sen kautta, että kasetin alalaippa pystyy vastaanottamaan poikkileikkauksen koko vetovoiman. Maksimaalinen kuormituksen vastaanottokyky saavutetaan, myös vastakkaisen merkkiselle taivutusmomen-15 tille, koska itse kasetin alalaippa pystyy vastaanottamaan momentin aiheuttaman puristusvoiman. Kasetin sisään- ja vinosti ylöspäin suuntautuvat laipat yhdessä pienentyneen betoniterästyksen kanssa tekevät mahdolliseksi varmemman betonivalun ja antavat korkeampilaatuisen laatan. Äärimmäi-20 sen hyvä kyky, tietyllä laatan paksuudella, vastaanottaa sekä momenttia että poikittaisvoimia antaa siis laatalle ylivoimaisen kyvyn kestää suuria keskitettyjä voimia.

♦ < » ,··. Reunapalkin muoto sekä se tosiasia, että tiivis alapuoli ja 25 eristävä kerros laatan yläosassa suojaavat betonia ja laatan pultteja, saavat aikaan sen, että betoni, pultit ja / / raudoitus ovat joka sivulta hyvin suojattu tiesuoloja, : kostumista ja karbonatisoitumista vastaan.

I » « • t · 30 Kun käytetään betonitäytteisiä palkkeja, jossa on kaksi ;; vierekkäistä uumalevyä, saavutetaan se etu, että be- tonipalkkisilta kompensoi lämpötilan muutoksia, mikä usein johtaa yksinkertaisempiin ja halvempiin maatukiin, laake-reihin ja liitoksiin. Samanaikaisesti saadaan, betonitäyt- • * 35 teellä tai ilman, rakenne, jolla on hyvä vääntöjäykkyys ja 109715 6 stabiliteetti. Teräspalkkisillan edut; keveys ja korkea esivalmistusaste saavutetaan myös. Erikoinen pulttiliitos yhdessä kasetin mittojen ja muodon kanssa johtaa keksinnön mukaan täydelliseen yhteistoimintaan palkkien ja laatan 5 välillä sillan pituussuunnassa, jolloin liitos voidaan muotoilla niin joustavaksi, että se voi vastaanottaa vaakavoimia ja palkkien momentteja ilman, että vaarallisia pakkovoimia esiintyy kaseteissa ja pulteissa.

10 Kuvaluettelo

Kuva 1 esittää siltakannen rakenteineen.

Kuva 2 esittää kasetin ja pääpalkin välistä pulttilii-15 tosta, jossa on välilevy, sekä betoniteräs tanko, joka on sovitettu kasetissa olevaan loveen.

Kuvio 3 esittää kierteitetty pultti, karkaistune kärki-neen ja yksi esimerkki välikappaleesta.

20

Kuvio 4 esittää erikoistyökalua, jota käytetään puristamaan kasetteja toisiaan vastaan asennuksessa.

» · • · I · . Kuvio 5 esittää teräspalkkia, jossa on I-profiili. Ylä- > · • 25 laipassa on pohjareikä.

* » · / t: Kuvio 6 esittää teräspalkkia, jossa on kaksi uumalevyä.

, ; : Ylälaipassa on läpimeneviä reikiä.

30 Kuvio 7 esittää kuinka leikkausvoimat pulteista siirre-; : : tään paikallisena betonin jännityksenä laattaan.

I > ·

Kuvio 8 esittää miten reunapalkki on kiinnitetty kaset-teihin itsekierteittävillä ruuveilla.

, » 35 7 109715

Kuvio 9 esittää kuinka leikkausvoimat kasetin uumassa, ilman tartuntaa voi muodostaa tarpeellisen taivu-tuspuristusjännityksen betonilaatassa.

5 Kuvio 10 esittää kuinka vaakavoimat vaikuttavat betonilaatassa yhteistoiminnassa pääpalkin kanssa.

Kuvio li esittää kuinka sisäinen momenttivarsi on laatassa suurempi kuin tavanomaisessa betonilaatassa, 10 jossa vetojännitys vaikuttaa alaosaan.

Kuvio 12 esittää kuinka sisäinen momenttivarsi on laatassa suurempi kuin tavanomaisessa betonilaatassa, jossa puristusjännitys vaikuttaa alaosaan.

15

Kuvio 13 esittää, että kansi tietyllä pulttien sijoittelulla on kontrolloidusti elastisesti kiinnitetty palkkeihin, koska kasetin poikkileikkaus voi deformoitua elastisesti.

20

Kuvio 14 esittää esimerkin kasettiprofiilin ja palkin välisestä tiivistyksestä.

* i y * • « · ,Sovellusesimerkkien kuvaus » · ' 25 , Sillan poikkileikkaus voi olla kuvion 1 mukainen. Sillan i i » kantavien palkkien (3) päällä on valettu betonilaatta (1) . ;;;/ Betoni (17) on valettu kasettiprofiileina (2) poikittain V ‘ palkkien (3) päälle ja pultattu niihin. Palkkien yli 30 ulottuvien kasettiprofiilien (2) päässä on reunapalkki ;,· 1 (Kuvio 8). Laatan päällä on tiivis eristävä kerros (19).

I I f / » » ,·, Teräksestä valmistetut kasetit (2) on pultattu palkkeihin (3) yhteistoiminnan aikaansaamiseksi palkkien (3) ja laatan 35 (1) välillä. Profiilit (2) on muotoiltu siten, että sillä S I »

* ( I

• t t l I * I * » 8 109715 on oleellisesti tasainen alalaippa (8), reunalaipat (9) , jotka ulottuvat alalaipasta molemmilla sivuilla lähes kohtisuoraan ylöspäin, ja sisäänpäin tai pystysuoraan ylöspäin ja sen jälkeen sisäänpäin ja viistosti ylöspäin 5 edullisesti symmetrisesti suunnatut ylälaipat (10), jotka päättyvät pystysuorasti ylöspäin suunnattuihin yläosiin (11), joissa on ylhäältä avonaiset lovet (12), betoniteräksiä (13) varten.

10 Kun tietty määrä kasetteja (2) on asennettu palkeille (3) ne pultataan paikoilleen yhdistämällä kuvion 2 mukaisella liitoksella. Asennusta varten vaadittavan kosketuspaineen aikaansaamiseksi profiilien (2) laippojen (9) välillä käytetään erikoista työkalua, kuvio 4 (14). Reiät pultteja 15 varten porataan samanaikaisesti profiilien (2) alalaipan (8) ja palkin (3) ylälaipan kuvioiden 5, 6 ja 7 mukaisesti. Tämän jälkeen kierteittävät pultit (4), joilla on karkaistu kärki (5), kiinnitetään pneumaattisella tai sähköisellä ruuvinvääntimellä kasettiprofiilin ja ylälaipan läpi.

20 Pultin kannan ja profiilin (8) alalaipan väliin asennetaan välikappale, kuvassa esitetty levymallina (6), jonka .*· ; tehtävä on tarkasti kiinnittää pultit (4) niin, että saavutetaan oikea joustavuus. Profiili (2) jakaa voimat sillan leveydelle ja siirtää voimat laattaan (kuvio 10) .**. 25 pintapuristuksella (kuvio 7) . Vaihtoehtoisia välikappaleita ♦ · · / / (7) voidaan käyttää. Profiilin pohjan ja palkin välinen ‘•y · rako voidaan tiivistää liimalla tai saumausmassalla (kuvio : 14).

• · ·,· · 30 Kun profiilit (2) on asennettu kantaville palkeille (3) ja : : : reunapalkit on asennettu profiileille itse kiertävillä *.t ruuveilla (kuvio 8) asennetaan raudoitus profiilien (2) stanssattuihin loviin (12). Raudoituksen (13) tarkoitus on, ;* kuvion 9 mukaan, sekä varmistaa yhteistoiminta betonin (17) : > 35 ja teräsprofiilien (2) välillä että muodostaa vahviste 9 109715 sillan pituussuunnassa. Kun profiilit (2) on asennettu ja raudoitustyö tehty loppuun sillalle valetaan betoni (17) . Lopuksi levitetään eristävä kerros (19) kulutusbetonia tai bitumia.

5

Joitakin ehdotuksia, jotka eivät ole rajoittavia, materiaalin ja dimensioiden suhteen tulisi mainita. Kasettiprofiili (2) on valmistettu teräslevystä, jonka paksuus on välillä 4-7 mm. Profiilin (2) kokonaissyvyys voi olla 110 - 130 10 mm, syvyys symmetrisestä viistosta laipasta (10) alalaip-paan 80 - 100 mm ja profiilin kokonaisleveys 400 - 450 mm. Stanssatut lovet (12) profiilin viimeistellyssä yläosassa ovat 50 mm etäisyydellä toisistaan, lovien reunat ovat pystysuoria ja vaakasuoria. Lujuusluokan 10.9 pultissa on 15 metriset M12 - M16 kierteet.

Menetelmää, jolla aikaansaadaan kuvatun pulttiliitoksen ja palkeille asennetun teräsprofiilin välinen yhteistoiminta, voidaan myös käyttää muissa samantapaisissa rakenteissa, 20 kuten pysäköintitasoihin ja välipohjissa raskaita kuorma-ajoneuvoja varten.

* * · · k « ·

Claims (8)

10 109715

1. Siltarakenne tai vastaava rakenne, jonka muodostaa kahdelle tai useammalle tuelle asennetut teräspalkit (3), sen päällä oleva kansi, joka on muodostettu teräskasettiprofiilista (2) ja betonista (17), joka on valettu profiilin sisään ja sen pälle muodostamaan betonien laatta (1); rakenne on muotoiltu siten, että - teräspalkkien (3) ja betonilaatan (1) välillä saavutetaaan yhteistoiminta; yhteistoiminnalla tarkoitetaan, että betonilaatta yhdessä poikkileikkauksessaan koko leveydellään pystyy vastaanottamaan kokonaispuristusvoiman, joka on yhtä suuri kuin se vetovoima, jonka palkit pystyvät vastaanottamaan, ja että rakenteella on korkean lujuusluokan pultteja tämän voiman siirtämiseen teräspalkista betonilaattaan; - yhteistoimintaa saadaan samalla myös kasettiprofiilien (2) ja itse betonilaatan välillä poikittaisessa suunnassa, ja siten että - laatta (1) pystyy vastaanottamaan suuria keskitettyjä kuormia ilman että kasettiprofiilin kuorman vastanottokyky valun aikana huonenee, I" jokaisella kasettiprofiililla (2) poikkileikauksessa on , ·, : - vaakasuora alalaippa (8), : ,*. - reunalaipat (9), jotka ulottuvat alalaipan molemmin puolin lähes : ‘ j ’: kohtisuoraan ylöspäin, sitten ylälaipat (10), jotka päättyvät pystysuoriin ylöspäin :,' * · suunnattuihin yläosiin (11), j oissa on betoniteräksiä varten lovet ... ’ (12), jotka ovat ylöspäin avonaiset, ,, * * tunnettu siitä, että yllä mainitut ylälaipat (10) ulottuvat viistosti sisään i « * \* ja ylöspäin, jotka on tehty 4-7 mm paksusta teräslevystä, niin suuren : : ’: jäykkyyden saavuttamiseksi, että ne voivat siirtää voimat (kuvio 7) • t : .·· edelleen betonille (17) ja että ne mekaanisen kosketuksen kautta (kuvio 9) voivat siirtää leikkausvoimia yhteistoimintaa varten 109715 11 betoniterästankoihin (13), ja joiden kokonaissyvyys on 110 - 130 mm, kun kun taas välimatka alalaippojen (8) ja sisäänpäin ja ylöspäin ulottuvien ylälaippojen (10) välillä on 80 - 100 mm, jotta ne pystyvät siirtämään leikkausvoimia yhteistoimintaa varten lähes siltä tasolta laatassa, johon resultantti puristusvoima muodostuu, ja että kasettiprofiilit (2) ovat 400 - 450 mm leveät, jotta ne pystyvät jakamaan leikkausvoimia palkeilta rakenteeseen suurelle leveydelle (kuvio 10).

2. Vaatimuksen 1 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että teräspalkkien (3) yläpinta on oleellisesti kosketuksessa teräspalkkeihin (3) ainakin 10.9 lujuusluokan M12 pulteilla (4) yhdistettyjen kasettiprofiilien (2) oleellisesti tasaisen alalaipan (8) kanssa, jotta pulttiliitos pystyy siirtämään leikkausvoimia tarvittavan yhteistoiminnan aikaansaamiseksi teräspalkkien ja betonilaatan välillä.

3. Vaatimuksen 2 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että pultit (4) on varustettu välikappaleilla (6,7) ja ovat kierteittävissä tarkasti muodostettuihin reikiin, hyvien väsymiskestävyysominaisuuksien aikaansaamiseksi liitokselle.

: 4. Vaatimuksen 3 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että : välikappaleet muodostuvat mallineista (6), jotka tarkasti määräävät :T: pulttien (4) sijainnin.

·. : 5. Jonkin vaatimuksen 2-4 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että ·;·’ pulttireiät aukeavat suljettuun tilaan (kuvio 6), joka on suojattu ilmaston ,,! * * vaikutuksilta.

,· * 6. Vaatimuksen 5 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että suljettu tila . ': (kuvio 6) on täytetty betonilla. 109715 12

7. Jonkin vaatimuksen 1 -4 mukainen rakenne, tunnettu siitä, että pulttireiät ovat pohjareikiä (kuvio 5).

8. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen rakenne, tunnettu siitä, että kasettiprofiilit (2) on painettu toinen toisiaan vastaan erikoistyökalulla (14), jotta aikaansaadaan kuormituksen siirto betonilaatassa kasettiprofiilin (8) alalaipan korkeudella. t * * t » * • » * • i · s 1 I 1 * > t I » ! t t 109715 10