Liittopalkkisiltojen rakenneratkaisujen ja rakentamismenetelmien kehittäminen

• Main Author: Sulasalmi, V. (Ville)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2014
• Subjects: Mechanical Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201405291587; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201405291587

Suomessa rakennetaan nykyään enemmän teräsbetonisia siltoja kuin liittopalkkisiltoja. Diplomityön tavoitteena on kehittää liittopalkkisiltojen rakenneratkaisuja ja rakentamismenetelmiä, joilla pystytään parantamaan liittopalkkisiltojen kilpailukykyä. Työssä käydään läpi erilaisia liittopalkkisiltoja sekä siltojen valmistukseen liittyviä kustannustietoja. Tutkimuksessa vertaillaan levy- ja ilmatiiviin kotelopalkin valmistuksessa muodostuvia kustannuseroja sekä erilaisia vaihtoehtoja siltakannen rakentamiselle. Tavoitteena on löytää teknistaloudellisesti optimi siltaratkaisu. Työssä on käytetty tarkasteltavana siltana Kittilässä sijaitsevaa kaksiaukkoista ja kaksipalkkista Kapsajoen siltaa, jonka jännemitat ovat 20,8 + 20,8 m ja hyötyleveys 7,5 m. Levy- ja ilmatiiviin kotelorakenteisen liittopalkkisillan pääpalkkien valmistuskustannukset on laskettu keskimääräisten suomalaisten konepajatöiden hintojen/tehojen perusteella. Siltojen kokonaiskustannusarviossa on käytetty Tiehallinnon eli nykyisen Liikenneviraston kustannusarviotietoja. Elementtisten kansilaattojen ja paikalle jäävien valumuottien kustannukset on laskettu yleisten suomalaisten kansilaattojen yksikköhintojen ja Riitaojan (2009) diplomityöstä saatujen kustannustietojen perusteella. Elementtiset kansilaatat ovat esivalistettuja elementtejä ja paikalle jäävät valumuotit muodostuvat esim. poimulevyistä ja kuorilaatoista. Ilmatiiviin kotelopalkin kustannukset osoittautuivat olevan kokonaiskustannusarvion sekä valmistus- ja teräslaatukustannusten mukaan kilpailukykyisiä. Säänkestävän teräksen kohdalla levypalkki on poikkeuksellisesti halvempi kuin ilmatiivis kotelopalkki. Valmistuskustannuksien osalta palkkivaihtoehtojen välisen kustannuseron syynä on palkkien maalauspinta-ala, joka on merkittävästi pienempi ilmatiiviillä kotelopalkeilla. Elementtiset kansilaatat ovat paikalle jääviin valumuotteihin verrattuna paljon kalliimpia. Kuitenkin elementtien nopea ja helppo asentaminen tuo aika- sekä tukitelinesäästöjä ja on tämän takia harkittavissa oleva vaihtoehto. Paikalle jäävien valumuottien kohdalla voidaan todeta, että halvin vaihtoehto on rakentaa siltakansi pääkannattimien päälle asennettujen poimulevyjen avulla. Jokaisen paikalle jäävän valumuotin reunapalkkien rakentamisessa tarvitaan vähintäänkin valumuotteja ja tukirakenteita, joiden asentaminen ja purkaminen hidastavat rakennustyötä. Teknistaloudellisesti optimiseksi palkkiratkaisuksi päädyttiin säänkestävästä teräksestä valmistettuihin levypalkkeihin. Siltakannen valumuotteina käytettiin pääkannattimien päälle asennettuja poimulevyjä. On kuitenkin hyvä pitää mielessä, että työssä saadut tulokset ja ratkaisut ovat jossain määrin tapauskohtaisia. === There are nowadays constructed more often reinforced concrete bridges than composite bridges in Finland. The aim of this master’s thesis is to develop structural solutions and construction method of composite bridges in order to be able to improve competitiveness of the composite bridges. The study scrutinizes different types of composite bridges and cost information related to bridge fabrication. The research includes comparisons between the fabrication costs of a plate girder and an airtight box girder and also between different types of bridge deck structures. The goal is to find a technically and economically optimized bridge solution. Kapsajoki Bridge, located in Kittilä, has been used as a case study. The bridge is two-span composite bridge and consists of two main girders. The span lengths are 20,8 + 20,8 m and the effective width is 7,5 m. Fabrication costs of the composite bridges have been calculated using the average Finnish workshop capacities and prices. The overall cost estimates of the bridges are based on cost information provided by the Finnish Road Administration (nowadays Finnish Transport Agency). The cost of deck elements and stay-in-place casting moulds have been calculated using general Finnish unit prices of deck elements and based on the cost information defined in Riitaoja’s (2009) master’s thesis. Deck elements are fabricated on the concrete plant and stay-in-placce casting moulds consist of corrugated sheets and thin-shell slabs. Based on calculated results, the overall cost estimates, fabrication costs and steel grade costs of the airtight box girder seem to be competitiveness. However, plate girders, which have fabricated of weathering steel, have respectively smaller costs than airtight box girders. The biggest difference between those two girders is the separation of the painting area of the girders. The painted surface area of airtight box girders is proved to be significantly smaller than the area in plate girders. Deck elements are much more expensive in comparison to stay-in-place casting moulds. However, rapid and easy erection of those elements allow savings in construction time and falsework. That’s why deck elements should be taken into consideration. The calculated results indicate that the cheapest way to build the bridge deck is to use corrugated sheets, which are installed on the top of the flanges of the main girders. At least every edge beams of those stay-in-place casting mould alternatives need to be constructed using falsework and supporting structures. Assembling and disassembling of falsework and supporting structures will slow down the construction work. Based on the results of this study the most technically and economically optimized girder and deck solution proved to be weathering steel plate girders and corrugated sheets on top of the flanges of the main girders. However, it’s good to keep in mind that results and structural solutions of the research vary from case to case.