elastomeerinen Laakerityyny ja sen rooli sillan suunnittelussa

yli seitsemän kilometriä pitkä San Francisco-Oakland Bay Bridge mahtuu neljännesmiljoona ajoneuvoa päivässä. Sillan, joka on rakennettu lähes 250 miljoonaa kiloa terästä, on kestettävä 450 miljoonaa kiloa ajoneuvoja päivässä ja noin 500 tuhatta kiloa kerrallaan.

sillan pettämisen mahdollisuus pelottaa, varsinkin kun ylitetään Lahden sillan kaltaista suurta rakennelmaa. Vuonna 1989 Loma Prietan maanjäristys aiheutti Lahden sillan pettämisen. Maanjäristyksen aiheuttamat värähtelyt olivat niin voimakkaita, että ne leikkasivat pultit, jotka kiinnittivät osan sillasta istuimiinsa. Maanjäristyksen voimistuessa rataosuutta siirrettiin seitsemän tuumaa itään ja sen länsipää siirtyi istuinosan reunan ulkopuolelle, jolloin koko siltaosuus sortui alakannelle; romahduspaikka oli pier E9: ssä, joka sijaitsee Yerba Buenan saaren ja Oaklandin puolivälissä.

Lahden Silta suunniteltiin kestämään maanjäristyksiä toteuttamalla tekniikkaa, joka mahdollisti sillan sopeutumisen tällaisiin dramaattisiin ympäristöilmiöihin. Itse asiassa kaikki sillat on suunniteltu kohtalaisen joustaviksi ja niihin on upotettu “mutka tai tauko” – suunnittelufilosofia; oletetaan, että silta altistuu hieman arvaamattomille ulkoisille voimille ja vääntömomenteille, jotka johtuvat suurista tuulennopeuksista, lämpötilan muutoksista, raskaasta liikenteestä ja joskus jopa maanjäristyksistä. Jos joustavuus on siis ratkaisevaa, miten se saavutetaan?

 San Francisco-Oakland Bay Bridge
San Francisco-Oakland Bay Bridge

elastomeerinen Laakerityyny elastomeerisen Laakerityynyn rooli

sillan joustavuus saavutetaan ensisijaisesti komponentilla, jota kutsutaan sillan elastomeeriseksi laakerityynyksi. Se on tyypillisesti valmistettu vahvasta ja taipuisasta materiaalista, kuten neopreenistä—eräänlaisesta raskaasta teollisuuskumista. Nämä tyynyt on sijoitettu ylärakenteiden, kuten siltapalkin, ja pohjarakenteiden, kuten laitureiksi kutsuttujen pystysuuntaisten tukirakenteiden väliin. Niiden ensisijaisena tehtävänä on jakaa korirakenteelle kuormitusta ja sallia korirakenteen käydä läpi tarvittavat liikkeet epäsäännöllisissä ympäristöolosuhteissa aiheuttamatta haitallisia jännityksiä, jotka saattaisivat vaarantaa sillan rakenteellisen eheyden. Kun sillan rakenteellinen eheys vaarantuu, silta voi romahtaa.

romahtamisen estäminen ei ole elastomeerisen laakerityynyn ainoa tehtävä. Tyynyt pidentävät siltojen käyttöikää vähentämällä siltojen materiaalien kulumista. Tyynyt auttavat hallituksia säästämään rahaa viivyttämällä siltojen vaihtoa, aivan kuten kenkien avulla ihmiset voivat kävellä pitkiä matkoja.

muuten Elastomeeriset laakeripehmusteet asennettiin Bay Bridge-sillan vikapaikalle osana vuoden 1999 seismistä jälkiasennusprojektia.

elastomeerinen Suunnittelu 3D-tekniikan simulointi sillan suunnittelussa

elastomeerisen laakeripesän sillan suunnittelu fea
Simscale

koska sillan Elastomeeriset laakeripesät ovat ratkaisevia turvallisen ja kustannustehokkaan siltarakenteen kannalta, ne prototyyppitetään ja testataan laajasti ennen kuin niitä käytetään tuotannossa.

käyttäen simscalen kaltaista simulointiohjelmistoa osana prosessia on mahdollista käytännössä testata elastomeerista laakeripehmustetta erilaisten suunnittelu-ja kuormitusoletusten mukaisesti. Esimerkiksi laakeripesän voidaan olettaa koostuvan teräslevyillä vahvistetusta elastomeerimateriaalista, ja kolme peruskuormatapausta voidaan simuloida ja havaita: 1) puristus, 2) puristus leikkauksella ja 3) puristus pyörimisellä.

tuloksia voidaan analysoida havainnoimalla Cauchyn jännityksiä ääriviivoilla. Voidaan jopa havaita, että teräslevyjen käyttöönoton myötä laakerin kantavuus paranee.

Elastomeerilaakerityyny johtopäätös

kuten olemme nähneet, elastomeerilaakerityynyjen suunnittelulla simulointiohjelmiston avulla on ratkaiseva merkitys sillan turvallisuudelle, luotettavuudelle ja pitkäikäisyydelle. Jos haluat kokeilla sitä, Luo ilmainen yhteisötili täällä ja kopioi sitten tämä elastomeerisen laakeripesän simulaation malli, muuta asetuksia tai CAD-mallia ja Suorita oma analyysisi.

voit lukea lisää insinöörisimulaation roolista rakennussovelluksissa lataamalla ilmaisen infograafin täältä.

Luo oma simulaatiosi Webin kautta minuuteissa luomalla ilmaisen tilin SimScale-alustalle. Asennusta, erikoislaitteita tai luottokorttia ei tarvita.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.