Terässiltojen käyttöikä

Translated title of the contribution: Remaining fatigue life of steel bridges

Ilkka Hakola, Timo Tirkkonen

Research output: Book/Report › Report › Professional

Abstract

Väsyminen on noussut maassamme terässiltojen liitoksia mitoittavaksi tekijäksi viime vuosikymmeninä kasvaneiden raskaan liikenteen painojen ja määrien takia. Vanhojen terässiltojen osalta on materiaalin väsyminen johtanut mm. hitsiliitosten säröilyyn ja rakenteiden vaurioitumisiin. Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu terässiltojen väsymistä ja käyttöiän laskentamenetelmiä. Julkaisu jakautuu kahteen osaan. Osassa I "Väsymisen analysointi" on käsitelty lähinnä erilaisia väsymislaskentamenetelmiä ja laskettu eri menetelmillä mittaustuloksista käyttöiän arvoja. Osassa II "Kenttämittaukset" on esitelty tehtyjä siltojen mittauksia. Teoriatietoa terässiltojen väsymisestä, väsymislujuuteen vaikuttavista tekijöistä ja väsymisen analysointimenetelmistä on kerätty sekä kotimaisista että ulkomaisista kirjallisuuslähteistä ja laskentaohjeista. Laskentatietoa on sovellettu suomalaisiin olosuhteisiin kuuden tiesillan ja kolmen rautatiesillan kenttämittausten avulla. Erilaisten siltarakenteiden jännitysvaihteluiden kertymämittauksista on saatu melko kattava kuva suomalaisten terässiltojen väsyttävästä kuormituksesta. Mittaustuloksista on laskettu siltojen käyttöiän arvoja lähinnä suomalaisen standardin SFS2378 ja eurooppalaisen esistandardin SFS-ENV 1993-1-1:1992 mukaisin menetelmin. Laskelmilla on saatu kuva suomalaisten siltojen varmuudesta väsymiselle. Vanhoissa, 1950 ja -60 luvuilla suunnitelluissa terässilloissa on useita pääkannattimien detaljeja, joissa varmuus väsymismurtuman suhteen on selvästi alle ohjeissa annetun tason (gm = 1,6). Vilkasliikenteisimmillä teillä havaittiin varmuuden jäävän alle tämän tason myös joillain uudemmilla silloilla. Lopuksi on kehitetty eritasoisia käyttöiän laskentamenetelmiä, jotka perustuvat joko määriteltyyn väsytysajoneuvoon ja väsytysajoneuvojen määrään tai sillalle tehtäviin mittauksiin. Menetelmillä voidaan ottaa huomioon myös sillan väsyttävän kuormituksen muuttuminen sillan elinaikana. Menetelmät vaativat lisäkehitystä varsinkin siltojen mitoitukseen sovellettuna. Kehitystyötä tulisi tehdä väsytysajoneuvon määrittelemiseksi sekä tieosuuksien erilaisten liikennemäärien ottamiseksi huomioon erilaisina väsytysajoneuvojen määrinä. Tutkimuksen yhteydessä on kehitetty myös terässiltojen detaljien FEM-laskentaan perustuvaa väsymisanalyysiä. Vaurioituneiden siltojen osalta on tarkasteltu särön kasvun seurantaa ja tarkastusvälien määrittämistä. Uusien siltojen osalta on selvitetty mm. lujien terästen käytön vaikutusta sillan väsymiseen.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages205
ISBN (Print)951-38-4664-4
Publication statusPublished - 1994
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1570
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

steel

Keywords

  • steel structures
  • bridges (structures)
  • calculations
  • fatigue (materials)
  • analyzing
  • field tests
  • fatigue life
  • life (durability)
  • mechanical properties
  • loads (forces)
  • fractures tests
  • traffic surveys
  • volume
  • finite element analysis
  • inspection
  • high strength steels
  • stress cycle

Cite this

Hakola, I., & Tirkkonen, T. (1994). Terässiltojen käyttöikä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1570
Hakola, Ilkka ; Tirkkonen, Timo. / Terässiltojen käyttöikä. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1994. 205 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1570).
@book{9627f96145ec44dfa4a6ea177bd5bb28,
title = "Ter{\"a}ssiltojen k{\"a}ytt{\"o}ik{\"a}",
abstract = "V{\"a}syminen on noussut maassamme ter{\"a}ssiltojen liitoksia mitoittavaksi tekij{\"a}ksi viime vuosikymmenin{\"a} kasvaneiden raskaan liikenteen painojen ja m{\"a}{\"a}rien takia. Vanhojen ter{\"a}ssiltojen osalta on materiaalin v{\"a}syminen johtanut mm. hitsiliitosten s{\"a}r{\"o}ilyyn ja rakenteiden vaurioitumisiin. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa on tarkasteltu ter{\"a}ssiltojen v{\"a}symist{\"a} ja k{\"a}ytt{\"o}i{\"a}n laskentamenetelmi{\"a}. Julkaisu jakautuu kahteen osaan. Osassa I {"}V{\"a}symisen analysointi{"} on k{\"a}sitelty l{\"a}hinn{\"a} erilaisia v{\"a}symislaskentamenetelmi{\"a} ja laskettu eri menetelmill{\"a} mittaustuloksista k{\"a}ytt{\"o}i{\"a}n arvoja. Osassa II {"}Kentt{\"a}mittaukset{"} on esitelty tehtyj{\"a} siltojen mittauksia. Teoriatietoa ter{\"a}ssiltojen v{\"a}symisest{\"a}, v{\"a}symislujuuteen vaikuttavista tekij{\"o}ist{\"a} ja v{\"a}symisen analysointimenetelmist{\"a} on ker{\"a}tty sek{\"a} kotimaisista ett{\"a} ulkomaisista kirjallisuusl{\"a}hteist{\"a} ja laskentaohjeista. Laskentatietoa on sovellettu suomalaisiin olosuhteisiin kuuden tiesillan ja kolmen rautatiesillan kentt{\"a}mittausten avulla. Erilaisten siltarakenteiden j{\"a}nnitysvaihteluiden kertym{\"a}mittauksista on saatu melko kattava kuva suomalaisten ter{\"a}ssiltojen v{\"a}sytt{\"a}v{\"a}st{\"a} kuormituksesta. Mittaustuloksista on laskettu siltojen k{\"a}ytt{\"o}i{\"a}n arvoja l{\"a}hinn{\"a} suomalaisen standardin SFS2378 ja eurooppalaisen esistandardin SFS-ENV 1993-1-1:1992 mukaisin menetelmin. Laskelmilla on saatu kuva suomalaisten siltojen varmuudesta v{\"a}symiselle. Vanhoissa, 1950 ja -60 luvuilla suunnitelluissa ter{\"a}ssilloissa on useita p{\"a}{\"a}kannattimien detaljeja, joissa varmuus v{\"a}symismurtuman suhteen on selv{\"a}sti alle ohjeissa annetun tason (gm = 1,6). Vilkasliikenteisimmill{\"a} teill{\"a} havaittiin varmuuden j{\"a}{\"a}v{\"a}n alle t{\"a}m{\"a}n tason my{\"o}s joillain uudemmilla silloilla. Lopuksi on kehitetty eritasoisia k{\"a}ytt{\"o}i{\"a}n laskentamenetelmi{\"a}, jotka perustuvat joko m{\"a}{\"a}riteltyyn v{\"a}sytysajoneuvoon ja v{\"a}sytysajoneuvojen m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}n tai sillalle teht{\"a}viin mittauksiin. Menetelmill{\"a} voidaan ottaa huomioon my{\"o}s sillan v{\"a}sytt{\"a}v{\"a}n kuormituksen muuttuminen sillan elinaikana. Menetelm{\"a}t vaativat lis{\"a}kehityst{\"a} varsinkin siltojen mitoitukseen sovellettuna. Kehitysty{\"o}t{\"a} tulisi tehd{\"a} v{\"a}sytysajoneuvon m{\"a}{\"a}rittelemiseksi sek{\"a} tieosuuksien erilaisten liikennem{\"a}{\"a}rien ottamiseksi huomioon erilaisina v{\"a}sytysajoneuvojen m{\"a}{\"a}rin{\"a}. Tutkimuksen yhteydess{\"a} on kehitetty my{\"o}s ter{\"a}ssiltojen detaljien FEM-laskentaan perustuvaa v{\"a}symisanalyysi{\"a}. Vaurioituneiden siltojen osalta on tarkasteltu s{\"a}r{\"o}n kasvun seurantaa ja tarkastusv{\"a}lien m{\"a}{\"a}ritt{\"a}mist{\"a}. Uusien siltojen osalta on selvitetty mm. lujien ter{\"a}sten k{\"a}yt{\"o}n vaikutusta sillan v{\"a}symiseen.",
keywords = "steel structures, bridges (structures), calculations, fatigue (materials), analyzing, field tests, fatigue life, life (durability), mechanical properties, loads (forces), fractures tests, traffic surveys, volume, finite element analysis, inspection, high strength steels, stress cycle",
author = "Ilkka Hakola and Timo Tirkkonen",
year = "1994",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4664-4",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1570",
address = "Finland",

}

Hakola, I & Tirkkonen, T 1994, Terässiltojen käyttöikä. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1570, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Terässiltojen käyttöikä. / Hakola, Ilkka; Tirkkonen, Timo.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1994. 205 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1570).

Research output: Book/Report › Report › Professional

TY - BOOK

T1 - Terässiltojen käyttöikä

AU - Hakola, Ilkka

AU - Tirkkonen, Timo

PY - 1994

Y1 - 1994

N2 - Väsyminen on noussut maassamme terässiltojen liitoksia mitoittavaksi tekijäksi viime vuosikymmeninä kasvaneiden raskaan liikenteen painojen ja määrien takia. Vanhojen terässiltojen osalta on materiaalin väsyminen johtanut mm. hitsiliitosten säröilyyn ja rakenteiden vaurioitumisiin. Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu terässiltojen väsymistä ja käyttöiän laskentamenetelmiä. Julkaisu jakautuu kahteen osaan. Osassa I "Väsymisen analysointi" on käsitelty lähinnä erilaisia väsymislaskentamenetelmiä ja laskettu eri menetelmillä mittaustuloksista käyttöiän arvoja. Osassa II "Kenttämittaukset" on esitelty tehtyjä siltojen mittauksia. Teoriatietoa terässiltojen väsymisestä, väsymislujuuteen vaikuttavista tekijöistä ja väsymisen analysointimenetelmistä on kerätty sekä kotimaisista että ulkomaisista kirjallisuuslähteistä ja laskentaohjeista. Laskentatietoa on sovellettu suomalaisiin olosuhteisiin kuuden tiesillan ja kolmen rautatiesillan kenttämittausten avulla. Erilaisten siltarakenteiden jännitysvaihteluiden kertymämittauksista on saatu melko kattava kuva suomalaisten terässiltojen väsyttävästä kuormituksesta. Mittaustuloksista on laskettu siltojen käyttöiän arvoja lähinnä suomalaisen standardin SFS2378 ja eurooppalaisen esistandardin SFS-ENV 1993-1-1:1992 mukaisin menetelmin. Laskelmilla on saatu kuva suomalaisten siltojen varmuudesta väsymiselle. Vanhoissa, 1950 ja -60 luvuilla suunnitelluissa terässilloissa on useita pääkannattimien detaljeja, joissa varmuus väsymismurtuman suhteen on selvästi alle ohjeissa annetun tason (gm = 1,6). Vilkasliikenteisimmillä teillä havaittiin varmuuden jäävän alle tämän tason myös joillain uudemmilla silloilla. Lopuksi on kehitetty eritasoisia käyttöiän laskentamenetelmiä, jotka perustuvat joko määriteltyyn väsytysajoneuvoon ja väsytysajoneuvojen määrään tai sillalle tehtäviin mittauksiin. Menetelmillä voidaan ottaa huomioon myös sillan väsyttävän kuormituksen muuttuminen sillan elinaikana. Menetelmät vaativat lisäkehitystä varsinkin siltojen mitoitukseen sovellettuna. Kehitystyötä tulisi tehdä väsytysajoneuvon määrittelemiseksi sekä tieosuuksien erilaisten liikennemäärien ottamiseksi huomioon erilaisina väsytysajoneuvojen määrinä. Tutkimuksen yhteydessä on kehitetty myös terässiltojen detaljien FEM-laskentaan perustuvaa väsymisanalyysiä. Vaurioituneiden siltojen osalta on tarkasteltu särön kasvun seurantaa ja tarkastusvälien määrittämistä. Uusien siltojen osalta on selvitetty mm. lujien terästen käytön vaikutusta sillan väsymiseen.

AB - Väsyminen on noussut maassamme terässiltojen liitoksia mitoittavaksi tekijäksi viime vuosikymmeninä kasvaneiden raskaan liikenteen painojen ja määrien takia. Vanhojen terässiltojen osalta on materiaalin väsyminen johtanut mm. hitsiliitosten säröilyyn ja rakenteiden vaurioitumisiin. Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu terässiltojen väsymistä ja käyttöiän laskentamenetelmiä. Julkaisu jakautuu kahteen osaan. Osassa I "Väsymisen analysointi" on käsitelty lähinnä erilaisia väsymislaskentamenetelmiä ja laskettu eri menetelmillä mittaustuloksista käyttöiän arvoja. Osassa II "Kenttämittaukset" on esitelty tehtyjä siltojen mittauksia. Teoriatietoa terässiltojen väsymisestä, väsymislujuuteen vaikuttavista tekijöistä ja väsymisen analysointimenetelmistä on kerätty sekä kotimaisista että ulkomaisista kirjallisuuslähteistä ja laskentaohjeista. Laskentatietoa on sovellettu suomalaisiin olosuhteisiin kuuden tiesillan ja kolmen rautatiesillan kenttämittausten avulla. Erilaisten siltarakenteiden jännitysvaihteluiden kertymämittauksista on saatu melko kattava kuva suomalaisten terässiltojen väsyttävästä kuormituksesta. Mittaustuloksista on laskettu siltojen käyttöiän arvoja lähinnä suomalaisen standardin SFS2378 ja eurooppalaisen esistandardin SFS-ENV 1993-1-1:1992 mukaisin menetelmin. Laskelmilla on saatu kuva suomalaisten siltojen varmuudesta väsymiselle. Vanhoissa, 1950 ja -60 luvuilla suunnitelluissa terässilloissa on useita pääkannattimien detaljeja, joissa varmuus väsymismurtuman suhteen on selvästi alle ohjeissa annetun tason (gm = 1,6). Vilkasliikenteisimmillä teillä havaittiin varmuuden jäävän alle tämän tason myös joillain uudemmilla silloilla. Lopuksi on kehitetty eritasoisia käyttöiän laskentamenetelmiä, jotka perustuvat joko määriteltyyn väsytysajoneuvoon ja väsytysajoneuvojen määrään tai sillalle tehtäviin mittauksiin. Menetelmillä voidaan ottaa huomioon myös sillan väsyttävän kuormituksen muuttuminen sillan elinaikana. Menetelmät vaativat lisäkehitystä varsinkin siltojen mitoitukseen sovellettuna. Kehitystyötä tulisi tehdä väsytysajoneuvon määrittelemiseksi sekä tieosuuksien erilaisten liikennemäärien ottamiseksi huomioon erilaisina väsytysajoneuvojen määrinä. Tutkimuksen yhteydessä on kehitetty myös terässiltojen detaljien FEM-laskentaan perustuvaa väsymisanalyysiä. Vaurioituneiden siltojen osalta on tarkasteltu särön kasvun seurantaa ja tarkastusvälien määrittämistä. Uusien siltojen osalta on selvitetty mm. lujien terästen käytön vaikutusta sillan väsymiseen.

KW - steel structures

KW - bridges (structures)

KW - calculations

KW - fatigue (materials)

KW - analyzing

KW - field tests

KW - fatigue life

KW - life (durability)

KW - mechanical properties

KW - loads (forces)

KW - fractures tests

KW - traffic surveys

KW - volume

KW - finite element analysis

KW - inspection

KW - high strength steels

KW - stress cycle

M3 - Report

SN - 951-38-4664-4

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Terässiltojen käyttöikä

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Hakola I, Tirkkonen T. Terässiltojen käyttöikä. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1994. 205 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1570).