Articles

Sillan rakentamiseen käytetyt materiaalit

sillan rakentamiseen käytetyt materiaalit

kivet, puutavara, betoni ja teräs ovat perinteisiä materiaaleja, joita käytetään sillan rakentamisessa. Alkuaikoina rakentamisessa käytettiin puutavaraa ja kiviä, sillä ne saadaan suoraan luonnosta ja ne ovat helposti saatavilla.

tiiltä käytettiin kivirakentamisen ohella alaryhmien rakennusmateriaalina. Kivet rakennusmateriaalina olivat erittäin suosittuja kestävien ominaisuuksiensa vuoksi. Monet kivistä tehdyt historialliset sillat ovat edelleen läsnä menneen arkkitehtuurikulttuurin symbolina.

mutta osa puutavarasillasta on huuhtoutunut pois tai on rappeutumisvaiheessa ympäristöolosuhteiden vuoksi.

ajan kuluessa sillan rakentaminen on kehittynyt enemmän rakentamiseen käytettyjen materiaalien osalta kuin siltatekniikkaan perustuen.

betoni ja teräs ovat ihmisen jalostamia materiaaleja. Sillan rakentamista näillä keinotekoisilla materiaaleilla voidaan kutsua siltatekniikan toiseksi kaudeksi. Tämä oli siis nykyaikaisen siltatekniikan alku.

nykyisissä silloissa käytetään betonia tai terästä tai niitä yhdistetään. Erilaisia muita innovatiivisia materiaaleja kehitetään niin, että ne sopivat hyvin sillan terminologioihin.

sisällyttäminen kuituja, joka tulee luokkaan lujat saada materiaaleja on nyt sisällytetty rakentamiseen siltoja. Näitä materiaaleja käytetään myös olemassa olevien siltojen vahvistamiseen.

Sillanrakennuskivet

pitkän ajan historiassa kiveä on käytetty yhtenä ja yhtenä muotona. Niitä käytetään pääasiassa Kaarina. Tämä johtuu siitä, että niillä on suurempi puristuslujuus.

kivien käyttö antoi insinööreille helppouden rakentaa siltoja, jotka ovat esteettisesti huippuja ja pitkäikäisiä.

tarkasteltaessa sillanrakentamisen historiaa kivillä roomalaiset olivat suurimpia siltojen rakentajia. Heillä oli selkeä käsitys ja ymmärrys sillan ylittävästä kuormituksesta, geometriasta sekä materiaalin ominaisuuksista. Tämä sai heidät rakentamaan hyvin suurempia jännesiltoja verrattuna mihinkään muuhun sillanrakentamiseen tuona aikana.

kausi oli myös kilpailullinen kiinalaisille. Kiina oli myös kehittänyt suuren sillan, jota kutsutaan kuuluisaksi Zhuzhoun sillaksi. Zhuzhoun silta on maailman tiettävästi vanhin avokaarisilta, kivi-ja segmentaalikaarisilta. Nihonbashi on Japanin tunnetuin kivisilta. Tätä kutsutaan Japanin sillaksi.

 Zhuzhoun silta, Kiina

Zhuzhoun silta, Kiina

Fig.1: Zhuzhoun silta, Kiina

ajan kanssa kivisillat ovat osoittautuneet tehokkaimmiksi ja taloudellisimmiksi, koska ne ovat kestäviä ja vähän huoltoa vaativia koko elinkaarensa ajan.

puutavaraa tai siltojen rakentamiseen tarkoitettua puuta

puuainesta käytettiin runsaasti siltojen rakentamisessa, toisin kuin nykyään, jolloin sitä käytetään rakennustöiden ja niihin liittyvien rakennustöiden yhteydessä. Nykyään teräs ja betoni antavat suuremman työjoustavuuden, että puun ja puutavaran käyttö megatöissä väheni.

mutta puun säilyttämiseen liittyy innovaatioita, mikä on osaltaan lisännyt puun kysyntää rakenteissa.

puun etuna koneenrakennusmateriaalina on suuri sitkeys ja uusiutuva luonne. Ne saadaan suoraan luonnosta ja ovat siten ympäristöystävällisiä.

puun alhainen tiheys tekee siitä korkean ominaislujuuden. Niillä on tuntuva lujuusarvo ja pienempi tiheyden arvo. Tämä ominaisuus tekee niistä kuljettaa helposti.

joitakin puun rakennusaineeksi liittyviä haittoja on se, että se on:

  • erittäin anisotrooppisia luonnossa
  • alttiita termiiteille, tartunnoille ja puumadoille
  • helposti syttyville
  • Laholle ja taudille
  • ei voida käyttää korkean lämpötilan

eri puolilla maailmaa on erilaisia puusiltoja. Kuvassa 2 on Cambridgessa sijaitseva matemaattinen Silta. Toinen silta on Katsura-joen ylittävä Togetsu-Kyo-Silta Kiotossa.

 Mathematical Bridge, Cambridge

Mathematical Bridge, Cambridge

Fig.2: The Mathematical Bridge, Cambridge

togetsu-kyo-bridge-japan

togetsu-kyo-bridge-japan

Kuva.3. Togetsu-Kyo-Silta, Japani

teräs sillan rakentamiseen

teräs saa suuren lujuuden verrattuna mihin tahansa muuhun materiaaliin. Tämä tekee sen soveltuu rakentamiseen siltojen pidempi jänneväli. Tiedämme, että teräs on yhdistelmä seoksia raudasta ja muista alkuaineista, pääasiassa hiilestä.

alkuaineiden määrän ja vaihtelun perusteella saman ominaisuudet muuttuvat vastaavasti. Vetolujuuden, sitkeyden ja kovuuden ominaisuuksiin vaikuttaa sen rakenteen muutos.

normaalissa rakentamisessa käytetyllä teräksellä on useita satoja Mega Pascalin vahvuuksia. Tämä lujuus on lähes 10 kertaa suurempi kuin tavanomaisesta betoniseoksesta saatu puristus-ja vetolujuus.

teräksen tärkein sisäinen ominaisuus on sitkeysominaisuus. Tämä on muodonmuutoskyky ennen lopullista rikkoutumista. Tämä teräksen ominaisuus on tärkeä kriteeri rakenteiden suunnittelussa.

 Hachimanbashin Silta

Hachimanbashin Silta

Fig.4. Hachimanbashin Silta

ensimmäinen Rautasilta, Danjobashin silta, joka rakennettiin vuonna 1878 Japanissa. Alla olevassa kuvassa-4 on Danjobashin Silta. Danjobashin Silta siirrettiin nykyiselle paikalle ja nimettiin vuonna 1929 Hachimanbashin sillaksi.

sillä on suuri historiallinen ja tekninen arvo nykyaikaisena siltana. American Society of Civil Engineers kunnioitti siltaa vuonna 1989.

kemiallinen koostumus ja valmistustapa määräävät rakenneteräksen ominaisuudet. Tärkeimmät ominaisuudet, jotka sillan suunnittelijat täsmentävät, kun on tarpeen määritellä tuotteet, ovat:

  • lujuus
  • sitkeys
  • sitkeys
  • sitkeys
  • kestävyys
  • hitsattavuus

kun mainitaan teräksen lujuus, se merkitsee sekä myötöä että vetolujuutta. Koska rakenteet on suunniteltu joustavammin, on erittäin tärkeää tietää myötölujuuden arvo.

Myötölujuutta käytetään useimmiten, koska se on tarkemmin määritelty suunnittelukoodeissa. Japanissa suositeltu koodi on suunniteltu äärimmäistä voimaa varten. Esimerkiksi SS400 nimetty lopullinen vahvuus 400MPa. Tämä on poikkeus.

suunnittelijat ja insinöörit luottavat lujuuden ominaisuuteen erittäin paljon pulttiryhmän suunnitelmiin liittyvissä suunnittelunäkökohdissa ja jännityksen jakautumisessa äärimmäisissä rajatilaolosuhteissa. Toinen tärkeä ominaisuus on korroosionkestävyys käyttämällä säänkestävästä teräksestä.

Betoni Siltarakentamiseen

suurin osa nykyaikaisesta siltarakentamisesta käyttää betonia päämateriaalinaan. Betoni on puristukseltaan hyvä ja vetolujuudeltaan heikko. Teräsbetonirakenteet ovat tähän ongelmaan esitetty lääke.

betonin kimmokerroin on yleensä vakio alhaisemmilla stressitasoilla. Mutta tämä arvo laskee korkeammassa stressitilassa. Tämä on tervetullut muodostumista halkeamia ja myöhemmin niiden leviäminen.

muita tekijöitä, joille betoni on altis, ovat lämpölaajeneminen ja kutistuminen. Viruminen muodostuu betoniin pitkäaikaisen stressin vuoksi.

betonin mekaaniset ominaisuudet määräytyvät betonin puristuslujuuden mukaan.

vahvistettua tai esijännitettyä betonia käytetään siltojen rakentamiseen. RCC: n raudoitus antaa rakenteelle sitkeysominaisuuden. Nykyään sitkeysvahvistusta tarjotaan lisävaatimuksena lähinnä maanjäristyskestävässä rakenteessa.

RCC valmistetaan nykyään teräksestä, polymeeristä tai muusta komposiittimateriaalien yhdistelmästä. Saatavilla on paljon kestäviä materiaaleja, jotka voivat ottaa sementin roolin. Kyseessä on uusi innovaatio kestävässä siltarakentamisessa.

verrattuna RCC: n siltarakentamiseen esipuristettu betoni on suosituin ja työllistetyin. Esipuristusvoima indusoidaan betoniin suurlujuusteräsjänteiden avulla ennen varsinaista käyttökuormaa.

näin ollen tämä puristusjännitys kestää varsinaisten kuormitusolosuhteiden aikana tulevan vetojännityksen. Esijännitys tehdään betoniin joko jälkikiristyksellä tai teräsvahvistuksen esijännityksellä.

monet normaalin Teräsbetonin haitat, kuten lujuusrajoitukset, raskaat rakenteet, rakennusvaikeudet ratkaistaan esijännitetyllä betonilla.

Lue myös: mitkä ovat Betonilajit? Mitkä ovat niiden Sovellukset?

siltojen rakentamisessa käytettävät komposiittimateriaalit

komposiittimateriaaleja kehitetään ja käytetään sekä uusien siltojen rakentamiseen että kunnostustarkoituksiin.

kuituvahvisteinen muovi on yksi tällainen materiaali, joka on polymeerimatriisi. Tämä on vahvistettu kuiduilla, jotka voivat olla joko lasia tai hiiltä. Nämä materiaalit ovat kevyitä, kestäviä, lujat antaa ja sitkeä luonteeltaan.

uutta ratkaisua ja materiaaleja kannustetaan teräs-ja betonisiltojen huononemisongelmien vuoksi.

toinen materiaali on Koreassa kehitetty reaktiivinen pulveribetoni (RPC). Tämä materiaali on eräänlaista korkean suorituskyvyn betonia, joka on vahvistettu teräskuiduilla. Tämä yhdistelmä auttaa tekemään siroja sarakkeita siltoja pidempi span. Tämä takaa myös kestävyyden laajasti.

komposiittimateriaaleja käytetään siltapylväiden ja muiden tukielementtien korjauksessa parantamaan sitkeyttä ja kestävyyttä seismisiä voimia vastaan.

Epoksikyllästettyä lasikuitua käytetään kolonnin peittämiseen (kolonnit, jotka eivät ole sitovia). Tämä on vaihtoehto teräsvaippatekniikalle.

rakennusmateriaalien tyypit, niiden ominaisuudet ja käyttö rakennuskohteissa

rakennusmateriaaleihin liittyvät terveyskysymykset rakentamisen aikana ja sen jälkeen

Siltalaakerit – siltarakenteiden Laakerityypit ja yksityiskohdat

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.