Kevennysputkien käyttö betonisten siltojen hiilijalanjäljen pienentämisessä

Abstract

Tässä diplomityössä perehdytään kevennysputkien käyttöön teräsbetonisissa laatta- ja palkkisilloissa. Työn tavoitteena on selvittää, kuinka kevennysputket vaikuttavat betonisten siltojen hiilijalanjälkeen. Työhön sisältyy kirjallisuuskatsaus sekä hiilijalanjälkiä vertaileva tutkimus kevennysputkien käytöstä erilaisissa betonisissa laattasilloissa.

Kirjallisuuskatsauksessa selvitetään kevennysputkien käytön historiaa ja niiden vaikutusta sillansuunnitteluun ja -rakentamiseen. Lisäksi tarkastellaan, onko kevennysputkista aiheutunut sillan kestävyyden, pitkäikäisyyden ja kunnossapidettävyyden kannalta ongelmia.

Kevennysputkiin liittyviä ajantasaisia Eurokoodi-järjestelmään perustuvia suunnitteluohjeita ei ole tällä hetkellä saatavilla, eikä nykyinen Eurokoodi-järjestelmä sisällä ohjeistuksia niiden käytöstä ja vaikutuksesta sillansuunnitteluun. Diplomityössä pyritään esittämään suunnitteluohjeet jännittämättömän, kevennysputkilla kevennetyn sillan rakenneanalyysistä ja -mitoituksesta. Ohjeiden lähtökohtana on, että ne eivät ole ristiriidassa Eurokoodin ja sen standardeihin liittyvien Suomen kansallisten liitteiden kanssa. Ohjeistuksissa otetaan lisäksi huomioon Väyläviraston julkaisemat ohjeet siltojen suunnittelusta. Kevennettyjen siltakansien rakenteellisen mitoituksen osalta diplomityössä käydään läpi, kuinka kevennysputket vaikuttavat Eurokoodin mukaisiin murto- ja käyttörajatilamitoituksiin.

Siltojen rakenneanalyysit suoritetaan useimmiten elementtimenetelmään perustuvalla laskentamenetelmällä, joten tässä työssä käydään läpi, kuinka kevennettyjen siltojen rakenneanalyysi voidaan suorittaa käyttäen elementtimenetelmää. Betonirakenteiden suunnitteluohjeistus rakenneanalyysien osalta perustuu pääasiassa palkki- ja laattamalleihin, ja niiden taustalla oleviin laboratoriokokeisiin, joten kevennettyjen siltojen mallintamisessa keskitytään käyttämään kuori- ja palkkielementtejä. Solidielementeillä mallintamista ei tässä työssä käsitellä.

Diplomityön tutkimusosiossa tarkastellaan kevennysputkien käyttöä ja sen vaikutusta siltarakenteisiin. Tutkimuksen tarkoituksena on määrittää, kuinka suuria kevennysputkia laattasilloissa voidaan rakenteellisen kestävyyden kannalta käyttää, kun kevennetty silta suunnitellaan nykyisten suunnitteluvaatimusten mukaisesti. Lisäksi kartoitetaan kuinka erilaiset kevennysputkiratkaisut vaikuttavat sillan kokonaishiilijalanjälkeen. Hiilijalanjäljen laskennassa huomioidaan kevennysputkien vaikutus betonisen siltakannen betoni- ja raudoitemääriin. Laskelmissa määritetään kevennysputkien valmistamisesta koituvat päästöt sekä huomioidaan kevennysputkien tuentaan ja ankkurointiin tarvittavat raudoitusteräkset sekä lisäteräkset, joita kevennetyssä laattasillassa rakenteellisen kestävyyden kannalta tarvitaan.