Antero Alku
Tunnistettu jäsen
- Liittynyt
- 28 Kesäkuu 2005
- Viestit
- 7,552
Yksinkertaistaen silta on päistään tuettu palkki. Heppoiset Herttoniemen metrosillat ovat palkkeja, jotka on tuettu myös päiden välistä, koska silta jatkuu katkeamattomana välitukien yli. Taivutusvastus on siltapalkin vahvuutta kuvaava arvo. Kun taivutusvastus on pieni, silta taipuu paljon ja sillan materiaalissa oleva jännitys on suuri. Kun taivutusvastus on sama mutta sillan kuorma kasvaa, myös sillan taipuma ja materiaalin jännitys kasvavat. Kuorma ja taipuma ovat liian suuret silloin, kun materiaali murtuu. Metrosiltojen tapauksessa betoniin tulee halkeama.Rakenteiden mekaniikkaa paremmin tuntevat forumin lukijat voinevat selventää, mikä merkitys tuolla taivutusvastuksen arvolla on?
Kun metrojuna on metrosillalla, junan massa kohdistuu sillan kuormaksi telien kohdalla. Suurin yhden jännevälin eli tukipilarien välinen kuorma on silloin, kun vaunujen välinen kytkin on jänteen keskellä. Silloin sillan keskellä on toisiaan lähellä kaksi teliä. Siltajänteellä on kevyempi kuorma silloin, kun yksi vaunu on sillan keskellä, koska silloin telit ovat kauempana toisistaan eli lähempänä tukipilareita.
Siltaa ei mitoiteta sen mukaan, että se katkeaa, jos mitoituskuorma ylitetään. Katkeamiseen nähden sillan varmuus on moninkertainen mitoituskuormaan nähden. Sillä silta mitoitetaan väsymisen mukaan. Yksinkertaistaen sillan sallittu kuorma on niin suuri, ettei se aiheuta siltaan väsymistä eli hiljalleen etenevää murtumista ja sitten betonin rapautumista (kun on kyse betonisillasta).
Väsymisen kanssa pienikin kuorman muutos voi merkitä paljon, sillä väsyminen on logaritminen ilmiö. Se tarkoittaa sitä, että esimerkiksi 10 %:n kuorman nousu voi lyhentää sillan kestoajan kymmenesosaan siitä, miten kauan silta kestää ennen kuorman kasvua.
Metrojunien massan kasvu siis voi käytännössä tarkoittaa sitä, että Herttoniemen heppoiset sillat joudutaan jonkin ajan kuluttua rakentamaan kokonaan uudelleen. Syynä se, että nykyisillä kokonaismassoilla ja akselikuormilla jäädään ehkä siltojen väsymiskuorman alle, eli siltoihin ei tule väsymisvaurioita lainkaan. Mutta kasvavalla massalla ylitetään väsymisraja ja silloille tulee rajallinen laskennallinen elinikä.
Kuten jo aiemmassa viestissä sanottiin, junapituudella ei ole tässä mitään merkitystä. Merkitsevää on vain se, kuinka suurella kuormalla telipari sillan ylittää ja miten monta kertaa. Jos silta kestää vaikka miljardi teliparin ylitystä tietyllä telikuormalla, on sama, tapahtuvatko nämä teliparien ylitykset kahden, neljän vai kuuden vaunun junilla.
Antero