Olet ehkä kävellyt palkkisillan yli ymmärtämättä sitä, jos olet insinööriopiskelija tai insinööri.
Palkkisillat ovat erittäin tärkeitä jokapäiväisessä elämässäni.
Jotkut maailman yleisimmistä rakennuksista, nämä sillat kuljettavat teitä ja moottoriteitä jokien, laaksojen ja muiden luonnonesteiden yli.
Mutta oletko koskaan ajatellut, kuinka palkkisillat toimivat ja miksi ne ovat niin tärkeä osa modernia suunnittelua? Palkkisilloista on paljon opittavaa niiden rakentamiseen käytetyistä materiaaleista niiden menestyksen edellyttämiin suunnittelunäkökohtiin.
Joten, tutkitaan palkkisiltojen kiehtovaa maailmaa ja niiden ratkaisevaa roolia kuljetusinfrastruktuurissani.
Johdatus Beam Bridgesiin
Muodollinen määritelmä:
Kiinteä rakenne, joka koostuu sarjasta teräs- tai betonipalkkeja, jotka on sijoitettu liikenteen suuntaisesti ja jotka tukevat tietä suoraan ylälaipoillaan.
Palkkisilta on yksinkertainen siltatyyppi, jota on käytetty satoja vuosia, koska se on halpa ja helppo rakentaa.
Tällaisessa sillassa laiturit pitävät pystyssä vaakasuuntaisen palkin kumpaakin päätä.
Palkin paino menee suoraan alas laitureille.
Tämän tyyppistä suunnittelua kutsutaan "yksinkertaisesti tuetuksi", koska se on helppo rakentaa.
Palkkisillan osat
Palkkisillan muodostavat kaksi pääosaa: ylärakenne ja alusrakenne.
Päällysrakenne kantaa kuorman painon kulkiessaan sillan läpi ja se käsittää kansilaatan, palkit, ristikot tai muut vastaavat rakenteet.
Kansi ei vain tue kuorman painoa, vaan se auttaa myös siirtämään sen painon sillan alusrakenteeseen.
Toisaalta alusrakenne pitää päällirakenteen pystyssä ja jakaa päällirakenteen painon jalustalle ja perustukselle.
Se koostuu laitureista, abutmenteista ja siipien seinistä, jotka auttavat kuorman painoa pääsemään maahan.
Palkkisiltojen lujuus ja painokapasiteetti
Palkkisillan lujuus ja painoraja riippuvat useista asioista, kuten sen pituudesta, leveydestä, korkeudesta, pylväiden välisestä etäisyydestä ja materiaaleista, joista se on valmistettu.
Suurimman osan ajasta palkkisillat eivät ole hyviä pitkille matkoille, ellei niitä ole paljon.
Sillan lujuus riippuu myös siitä, kuinka paljon tilaa laitureiden välillä on.
Jos laiturien välinen etäisyys on liian suuri, palkki voi painua, mikä voi johtaa katastrofaaliseen vaurioon.
Vertailu muun tyyppisiin siltoihin
Kaarisillat, riippusillat, köysisillat ja ristikkosillat ovat joitakin muita siltoja.
Kaarisillat koostuvat kaarevista rakenteista, jotka siirtävät kuormia molemmissa päissä oleviin tukiin puristuksen kautta.
Riippusillat pitävät tietä pystyssä torneista riippuvilla kaapeleilla.
Pyörisillalla olevaa tietä pitävät pystyssä köydet, jotka on kiinnitetty suoraan torneihin.
Ristikosillat käyttävät kolmion muotoisia kappaleita, joita kutsutaan ristikoiksi, jakamaan sillan paino tasaisesti rakenteen yli.
Jokaisella siltatyypillä on omat hyvät ja huonot puolensa, jotka riippuvat esimerkiksi jänteen pituudesta, maaston tyypistä, kuinka paljon rakentaminen maksaa ja kuinka usein sitä pitää huoltaa.
Tutustu palkkisiltojen luotettavuuteen ja ennustettavuuteen
Vieläkö vaikea ymmärtää? Muutanpa hieman näkökulmaa:
Oletko kyllästynyt ajamisen jännitykseen ja epävarmuuteen vanhojen, halkeilevien siltojen yli, jotka tuntuvat siltä, että ne voivat hajota milloin tahansa? Joten älä huoli, palkkisilta on täällä!
Voit ajaa kiinteän rakenteen poikki, joka on valmistettu sarjasta teräs- tai betonipalkkeja, jotka on sijoitettu liikenteen suuntaisesti ja jotka tukevat tietä suoraan niiden ylälaipoissa.
Sen rakenne on luotettava ja vahva, joten voit nauttia sen yli ajamisen yksitoikkoisuudesta.
Kuka tarvitsee kokemusta, joka saa sydämesi sykkimään ja antaa sinulle adrenaliinin, kun sinulla on sädesillan vakaus ja ennustettavuus?
Okei, se oli vain vitsi, joka tehtiin näyttämään TV-mainokselta.
Palataan nyt selitykseen.
Palkkisilloissa käytetyt materiaalit
Palkkisiltojen rakentamiseen voidaan käyttää erilaisia materiaaleja projektin tarpeista ja budjetista riippuen.
Jokaisella materiaalivalinnalla on omat hyvät ja huonot puolensa, jotka insinöörien on harkittava huolellisesti.
Palkkisiltojen materiaalivaihtoehdot
Jotkut yleisimmistä palkkisiltojen materiaaleista ovat:
- Puu: Puu on loistava rakennusmateriaali yksinkertaisiin siltoihin pienten purojen tai purojen yli.
Se on myös helppokäyttöinen ja hyvää vastinetta rahalle.
Mutta puu ei kestä kovin kauan, eikä se ole hyvä pitkille jänteille.
- Betoni: Koska betoni on vahvaa ja kestää pitkään, sitä käytetään usein palkkisiltojen rakentamiseen.
Sitä voidaan käyttää vahvistamaan siltaa ja tekemään siitä jäykempi.
Projektin tarpeista riippuen betonielementit voidaan valmistaa elementtivalemalla tai paikoilleen.
- Teräs: Teräs on monipuolinen materiaali, jota voidaan käyttää lyhyillä tai pitkillä jänteillä projektin tarpeista riippuen.
Teräs on vahvaa ja kestää pitkään, mutta se voi olla kallista.
- Kivilaatat: Kivilaattoja voidaan käyttää palkkisiltojen rakentamiseen paikkoihin, joissa on paljon luonnonkiveä.
Kivisillat voivat näyttää kauniilta ja kestää pitkään, mutta niiden rakentaminen ja ylläpitäminen voi olla kallista.
Palkkisiltojen suunnittelussa huomioon otettavat tekijät
Kun suunnitellaan ja rakennetaan palkkisiltaa, on otettava huomioon muutama seikka varmistaakseen, että silta on vahva, kestää pitkään ja on helppo huoltaa.
Kantavuus ja ympäristöolosuhteet
Palkkien ensisijainen kantokyky perustuu jännevälin pituuteen, sen kantamaan painoon ja säähän.
Insinöörien on selvitettävä kaikki, mikä voi painaa siltaa, kuten autot, ihmiset, lumi, sade, tuuli ja sillan paino, sen kaiteet ja merkit.
Kuormat vaikuttavat pylväiden ja palkkien kokoon, mikä muuttaa tapaa, jolla insinööri suunnittelee sillan.
Kävelevien tai pyöräilevien siltojen laiturit ja palkit ovat paljon pienempiä kuin autojen tai junien.
Jäsenen poikkileikkauspinta-ala
Palkin poikkileikkauksen koko on tärkeä osa sen vahvuuden selvittämisessä.
Poikkileikkauspinta-alalaskelmat ovat erilaisia kullekin palkin muodolle, mutta I-muotoiset palkit sopivat parhaiten yhteen suuntaan (ylös ja alas) taivutukseen.
Jos haluat liikkua kahteen suuntaan, laatikko tai ontto rakenne on paras.
Suunnitteluprosessissa on selvitettävä kuormat, selvitettävä mikä on suurin kuorma ja selvitettävä kerroin palkin poikkipinta-alan koon perusteella.
Joten Zx = (voima x pituus) (Fy x 4), missä Zx mitataan tuumina kuutioina (in3).
Esijännitys
Betonia kuormitettaessa pituus- ja poikittaisesijännitys pitävät puristusjännitykset betonissa.
Tämä antaa rakenteelle lujuuden ja kestävyyden.
Kestävyys ja huoltovaatimukset
Palkkisillat kestävät pidempään, koska ne on helppo rakentaa.
Mutta heillä on heikkous siinä, että ne eivät siirrä painoa, kun ihmiset kävelevät kannen yli.
Jos silta asetetaan aina samaan paikkaan ja se saa saman verran painoa, tukimekanismit alkavat nurjahtaa sillan ikääntyessä.
Siltoja rakentaessaan insinöörien on siis otettava huomioon kaikki kuormitukset, jotka voivat vaikuttaa niihin.
Palkkisillat ovat halpoja rakentaa, mutta niiden ylläpitäminen voi olla kalliimpaa kuin muun tyyppisten siltojen.
Huoltokustannukset riippuvat muun muassa säästä ja siitä, kuinka paljon painoa sillan tiettyihin osiin aina kohdistuu.
Palkkisiltojen edut
Palkkisillat ovat yleinen siltatyyppi, koska niissä on paljon hyviä puolia.
Kustannustehokas ja helppo rakentaa
Ensinnäkin palkkisillat on helppo rakentaa ja ne voidaan koota nopeasti, mikä tekee niistä kustannustehokkaan valinnan.
Tämä johtuu siitä, että palkkisillat on helppo rakentaa, eivätkä ne tarvitse niin paljon materiaaleja kuin muun tyyppiset sillat.
Koska palkkisillat ovat rakenteeltaan yksinkertaisia, ne voidaan valmistaa useista eri materiaaleista, kuten puusta, betonista ja teräksestä.
Helppo huoltaa ja korjata
Toiseksi palkkisillalla oleva tie on helppo korjata ja pitää hyvässä kunnossa.
Tämä johtuu siitä, että tie on rakennettu erilleen sitä pitävistä palkeista.
Tämä helpottaa korjausten tekemistä.
Suunnitteluvaihtoehdot
Palkkisilta voidaan rakentaa monella tapaa, kuten vierekkäisillä palkeilla, I-palkeilla, laatikkopalkeilla tai ristikoilla.
Ne voivat olla myös puoliläpivientejä tai jäykistettyjä.
Palkkisiltoja voidaan käyttää melkein missä tahansa näiden vaihtoehtojen ansiosta.
Ne ovat yleisin siltatyyppi moottoriteiden varrella, koska ne kestävät tarpeeksi painoa nopeasti ja päästävät liikenteen kulkemaan niiden alta.
Palkkisiltojen haitat
Palkkisilloilla on joitain hyviä puolia, mutta niissä on myös joitain ongelmia, joita on harkittava.
Rajoitettu kesto
Palkkisiltojen jänneväli on rajoitettu, mikä tarkoittaa, että suuret veneet tai autot eivät pääse niiden alle.
Suuret laivat tai raskaat veneet eivät myöskään pääse niiden alle.
Tämän vuoksi ne eivät kestä kovin raskaita kuormia tai pitkiä jännevälejä.
Ei sovellu nopeaan liikenteeseen
Palkkisillat eivät myöskään sovellu nopeaan liikenteeseen, koska ne eivät ole yhtä vakaita kuin muut sillat.
"Yksi koko sopii kaikille" -lähestymistapa ei ole kovin hyödyllinen, koska erityyppisiä jännevälejä voidaan tarvita eri paikoissa tai eri syistä.
Liikenne- ja palkkisillat
Se, kuinka vakaa ja pitkäikäinen palkkisilta on, voi riippua paljon siitä, kuinka paljon liikennettä se saa.
On tärkeää tietää, miten liikenteen paino vaikuttaa palkkisiltoihin ja mitä voidaan tehdä mahdollisten vahinkojen vähentämiseksi.
Liikenteen painon vaikutus
Liikenne voi muuttaa sillan muotoa ajan myötä, mikä voi vahingoittaa rakennetta ja lyhentää sen käyttöikää.
Sillalle voi myös tapahtua tärinää ja muita dynaamisia vaikutuksia, jotka voivat johtaa väsymiseen tai käyttökelpoisuuden vähenemiseen.
Nämä vaikutukset voivat pahentua, jos silta on ankarassa ympäristössä tai jos sitä käytetään liikaa.
Mahdollisten vahinkojen lieventäminen
Mahdollisten vahinkojen vähentämiseksi voidaan tehdä useita asioita:
- Siltarakenteen vahvistaminen: Siltoja voidaan saada kestämään enemmän painoa suurentamalla rakenneosia, lisäämällä vahvistuksia tai käyttämällä vahvempia materiaaleja.
- Liikenteen painorajoitusten alentaminen: Liikenteen painorajoituksia voidaan valvoa alentaakseen ajoneuvojen sallittua enimmäispainoa, mikä vähentää sillan kuormitusta.
Lisää huoltoa ja tarkastuksia.
Säännöllinen huolto ja tarkastukset voivat auttaa löytämään ongelmat ennen kuin ne pahenevat.
Tämä voi sisältää vaurioiden korjaamisen, rakenteen kunnon tarkistamisen ja liikenteen ohjaamisen.
Arviointi ja suunnittelu
Palkkisiltoja suunniteltaessa ja arvioitaessa on tärkeää miettiä, kuinka paljon liikennettä sillalla on ja millaisia vahinkoja voi tapahtua.
Palkkisillan rakentamisen alkuvaiheessa ja koko rakentamisen ajan sillan päällysrakenteiden rakenteellinen kestävyys on tarkistettava.
Silloissa on oltava riittävästi redundanssia ja kapasiteetin suojaustoimenpiteitä, jotta niiden rikkoutuminen raskaan kuormituksen alaisena on vähemmän todennäköistä.
Täysi mitoituskuorma voidaan asettaa tukipintojen paaluille, jos reikä on riittävän suuri estämään paalujen juuttumista ja antaa betonin täyttää sitä.
Dynaamista kuormavaraa käytetään vain kuorma-auton elävään kuormaan, ei kaistan elävään kuormaan.
Palkkisillat ja luonnonkatastrofit
Palkkisillat voidaan suunnitella kestämään luonnonkatastrofeja, kuten maanjäristyksiä ja voimakkaita tuulia.
Mutta jotta tämä tapahtuisi, insinöörien on harkittava huolellisesti useita asioita siltaa suunnitellessaan.
Materiaalit ja suunnitteluratkaisut
Teräs on loistava tapa tehdä rakennuksesta vahvempi, jotta se kestää voimakkaita tuulia tai maanjäristyksiä, koska se voidaan taivuttaa helposti.
Myös palkkisillasta voidaan tehdä vahvempi ja kestävämpi teräsbetonin avulla.
Lisäksi siltaan voidaan rakentaa teknisiä ratkaisuja, kuten seismiset eristysjärjestelmät ja vaimentimet, jotta se kestää paremmin maanjäristyksiä ja muita luonnonkatastrofeja.
Tuulen ja maanjäristyksen vastustuskyky
Insinöörit rakentavat malleja silloista ja sijoittavat ne tuulitunneleihin varmistaakseen, että ne kestävät aaltoja ja voimakkaita tuulia.
Riippusillat saadaan liikkumaan tuulen mukana ja luonnonkatastrofien, kuten maanjäristyksen, aikana.
Myös sillan rakentamiseen käytetyt materiaalit on valittava huolellisesti, jotta ne kestävät työvoimaa.
Uusia siltamalleja
Uudet siltamallit, kuten ne, joissa on HSR (High-Strength Reinforcement) -pilarit, kestävät suuria maanjäristyksiä pienin vaurioin ja tarvitsevat vain pieniä korjauksia, luultavasti ilman, että siltaa tarvitsee sulkea.
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) testasi tätä uutta mallia ja havaitsi, että se kestää luonnonkatastrofit.
Palkkisillan rakentamisen vaikutus
Kun palkkisilta rakennetaan ja pidetään hyvässä kunnossa, sillä voi olla useita lyhyen ja pitkän aikavälin vaikutuksia ympäristöön ja sitä ympäröivään yhteisöön.
Rakennusvaiheessa asioiden asennusprosessi kuluttaa paljon polttoainetta ja saastuttaa enemmän.
Lisäksi se hidastaa liikennettä, mikä voi aiheuttaa ruuhkaa ja melusaastetta alueella.
Melusaaste voi sotkea eläinten luonnollisia tapoja ja pienentää heidän kotejaan.
Myös sillan rakentaminen voi vaikuttaa päällysteen toimivuuteen, mikä voi pahentaa liikennettä entisestään.
Huollon ja korjauksen vaikutukset
Pitkäaikaiset palkkisillat on korjattava ja huollettava usein, mikä voi vaikuttaa myös ympäristöön ja lähiyhteisöön.
Korjaukset ja kunnossapito voivat aiheuttaa liikenneruuhkia ja melusaastetta sekä häiritä paikallisia yrityksiä aiheuttamalla sulkuja tai kiertoteitä, jotka vaikeuttavat asiakkaiden pääsyä niille.
Taloudelliset vaikutukset
Siltojen rakentamisen ja kunnossapidon taloudellinen vaikutus ympäröiviin yhteisöihin ja yrityksiin on myös merkittävä.
Sillan rakentamisella on suoria vaikutuksia, kuten työpaikkojen luomista, ja välillisiä vaikutuksia, kuten se, että ihmiset haluavat ostaa tavaroita ja palveluita.
Sillan rakentaminen voi kuitenkin vahingoittaa paikallisia yrityksiä sulkemalla teitä tai sijoittamalla ne kiertoteille, jotka vaikeuttavat asiakkaiden pääsyä niille.
Ympäristövaikutusten lieventäminen
Palkkisiltojen rakentaminen ja ylläpito voivat vaikuttaa ympäristöön vähemmän, jos ne rakennetaan nopeammin.
Pelkästään projektia varten valmistetuilla esivalmistetuilla silloilla voidaan vähentää polttoaineen käyttöä, saastumista, liikenteen viivästyksiä ja päällysteongelmia.
Myös saastumisen ehkäisemistä koskevia suunnitelmia tulisi laatia, jotta pahoja asioita ei tapahdu työmaalla työntekijöille, lähellä oleville ihmisille ja ympäristölle.
Lopulta palkkisillan rakentamisella ja ylläpidolla voi olla suuria vaikutuksia ympäristöön ja sitä ympäröivään yhteisöön, kuten liikenneruuhkia, melusaastetta ja ongelmia paikallisille yrityksille.
Näiden vaikutusten vähentämiseksi tulisi käyttää menetelmiä siltojen rakentamiseksi nopeammin ja keinoja estää saastumista.
Siltasuunnittelun perusteet
Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos puhuttu kieli ei ole sinulle tuttu. Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.
palkkisillan käyttötarkoitukset
Sillat moottoriteiden yli:
Palkkisiltoja käytetään usein valtatiesiltoina, mikä on yksi niiden yleisimmistä käyttötavoista.
Nämä sillat kuljettavat teitä jokien, laaksojen ja muiden luonnonesteiden yli.
Niitä käytetään usein kaupungeissa ja lähiöissä, joissa on rajoitetusti tilaa.
Sillat jalankulkijoille:
Palkkisiltoja voidaan käyttää myös jalankulkusilloina auttamaan ihmisiä ylittämään vilkkaita teitä tai vesistöjä turvallisesti.
Näitä siltoja voi usein löytää puistoista, luonnonsuojelualueista ja muista paikoista, joissa ihmiset menevät nauttimaan ulkoilmasta.
Junien sillat:
Palkkisiltoja voidaan käyttää myös junien ja muiden kiskokulkuneuvojen kuljettamiseen vesiväylien tai muiden esteiden yli.
Nämä sillat on tehty kestämään junien painoa ja nopeutta, ja niitä käytetään usein kaupungeissa ja esikaupunkialueilla, joissa rautateiden on ylitettävä vilkkaat tiet.
Liiketoimintasillat:
Palkkisiltoja käytetään myös tehtaissa ja satamissa raskaiden kuormien ja laitteiden kuljettamiseen vesiväylien tai muiden esteiden yli.
Nämä sillat on tehty kestämään raskaiden koneiden ja ajoneuvojen painoa, ja ne on usein tehty kestämään ankaraa säätä ja muita ympäristötekijöitä.
Lyhyen aikavälin sillat:
Palkkisiltoja voidaan käyttää myös väliaikaisina siltoina, mikä tekee niistä nopean ja helpon ratkaisun hätätilanteisiin, kuten luonnonkatastrofeihin tai tien rakentamiseen.
Nämä sillat voidaan tehdä etukäteen ja koota nopeasti paikan päällä.
Niitä voidaan käyttää, kunnes pysyvämpi rakenne voidaan rakentaa.
Johtopäätös
Kun saamme valmiiksi palkkisiltojen oppimisen, on tärkeää pohtia, kuinka nämä rakenteet vaikuttavat maailmaamme pitkällä aikavälillä.
Palkkisillat ovat tärkeitä liikenteessä, mutta niillä on myös suuri vaikutus ympäristöön ja ympärillään oleviin yhteisöihin.
Jotta nämä rakennukset ovat turvallisia ja kestävät pitkään, ne on suunniteltava, rakennettava ja pidettävä ajan tasalla.
Kun siirrymme kohti kestävämpää tulevaisuutta, on tärkeää ymmärtää, kuinka infrastruktuurimme vaikuttaa ympäröivään maailmaan.
Jatkamalla palkkisiltojen suunnittelua ja rakentamista uusilla ja paremmilla tavoilla voimme tehdä rakenteita, jotka eivät ainoastaan täytä kuljetustarpeitamme, vaan joilla on myös vähiten haitallinen ympäristövaikutus.
Jatketaan siis suunnittelun rajojen tutkimista ja työntämistä tehdäksemme maailmasta paremman paikan kaikille.
Linkkejä ja referenssejä
Jaa…
