FI120413B - Suljettu silta - Google Patents

Description

Suljettu silta Tämän keksinnön kohteena on suljettu ultrakevyt silta käy-5 tävän muodostamiseksi materiaalien kuljetusta, kevyttä liikennettä ja henkilöstöä varten, muun muassa.

Nykyisin kulkusillat, putkisillat ja kuljetinsillat käsittävät kantavan runkorakenteen ja seinät, lattian ja katon, 10 jotka peittävät kantavan rakenteen. Putket, kulkutasot, kaapelit ja vastaavat on sijoitettu sillan sisälle ja vaativat nekin kannatinrakenteensa joilla ne ripustetaan sillan runkorakenteeseen. Siten sillan kantavan rakenteen on kannatettava koko peittävien suojarakenteiden paino ja toi-15 minnalliset elementit sekä niiden kannatinrakenteet, joten sillan kannatinrakenteiden on oltava lujia ja raskaita. Raskas rakenne vaatii edelleen tuen maahan tai rakennuksiin lyhyin välein. Tällainen raskas rakenne on hidas rakentaa ja kallis, koska siihen kuluu suuri määrä materiaalia ja 20 työtä. Siltojen poikkileikkaus on yleensä nelikulmainen. Muoto johtaa suuriin tuulipintoihin ja siten raskaisiin tuulikuormiin. Lumisissa ympäristöissä sillan tasaiselle katolle kerääntyvä lumi johtaa lisääntyneeseen kuormitukseen. Silta tarvitsee suuren pinta-alan maassa tai lattial-25 la, koska raskaat kannatinjalat ovat usein leveitä A- runkoja. Tätä aluetta ei voida käyttää tehokkaasti muihin tarkoituksiin. Kaiken kaikkiaan, nykyiset siltarakenteet ovat erittäin raskaita, suuria sekä kalliita ja niiden materiaalikustannukset ovat suuret.

30

Edellä kuvattujen siltojen epäkohtia on pyritty ratkaisemaan kansainvälisessä patenttihakemuksessa PCT/FI2006/000218 esitetyn keksinnön avulla. Esitetty rakenne koskee kuorirakennetta, jossa silta muodostetaan kah-35 desta tai useammasta sisäkkäisestä putkesta, jotka kiinni- 2 tetään toisiinsa. Rakenteen ansiosta voidaan valmistus- ja materiaalikustannuksia vähentää ja rakentaminen on nopeampaa .

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kuoriraken-teinen silta, joka on aikaisempia lujempi ja varmempi.

Keksintö perustuu siihen, että kuorirakenteen sisälle sijoitetaan ainakin yksi poikittainen ristikkorakenne.

10 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sillalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

15 Keksinnön eri suoritusmuotoja on kuvattu täsmällisemmin epäitsenäisissä vaatimuksissa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

20 Kuori- ja/tai kenno-/kotelorakenteena muodostetun sillan lujuuden määrää usein sen lommahduslujuus, joka voi olla pienempi kuin sillan rakennejäykkyys ja -lujuus muuten olisi. Kuorirakenteessa kuorten materiaalipaksuudet voivat olla periaatteessa hyvinkin alhaiset, mutta tällöin on vaara-25 na se, että rakenne romahtaa kuormituspiikin tai odottamattomasta suunnasta tulevan kuormituksen takia. Rakenteen jäykkyys heikkenee myös tukien jännevälin kasvaessa ja voi käydä niin, että vaikka rakenteen lujuus olisikin riittävä, riittämätön jäykkyys ja siitä johtuvat muodonmuutokset vaa-30 tivat esimerkiksi materiaalipaksuuksien kasvattamista. Koska ohuesta levystä valmistetun kuorirakenteen vaatima mate-riaalimäärä kasvaa nopeasti materiaalipaksuuksien noustessa, tämä johtaa myöskin nopeasti kasvaviin kustannuksiin ja rakenteen painon nousuun. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa 35 rakenne tuetaan sisältä ristikkorakenteella, jolla jäyk- 3 kyyttä ja lommahduslujuutta saadaan kasvatettua painoon ja materiaalikustannuksiin nähden edullisella tavalla verrattuna materiaalipaksuuden kasvattamiseen tai rakenteen tukemisiin muulla tavalla. Laskennallisesti on voitu osoittaa, 5 että sillan jäykkyys ja lommahduslujuus paranevat merkittävästi ristikkorakenteen avulla.

Ristikkorakenne on tunnetusti helppo valmistaa ja se voidaan kiinnittää monin tavoin sillan kuori- ja/tai kenno-/ 10 kotelorakenteeseen.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

15 Kuvio 1 esittää kuorirakenteista siltaa kaaviollisena halki leikkauksena .

Kuvio 2 esittää kuvion 1 siltaa kaaviollisena poikkileikkauksena .

20

Seuraavassa esitetty rakenne on tarkoitettu kansainvälisessä hakemuksessa PCT/FI 2006/000218 esitetyn suljetun sillan yhteydessä käytettäväksi. Niinpä itse sillan rakennetta ja rakenne vaihtoehtoja ei esitetä tässä tarkemmin vaan tältä 25 osin edellä mainitun hakemuksen teksti sisällytetään tähän selitykseen.

Keksinnön mukainen suljettu silta koostuu sillan sisäosan rajoittavasta sisäputkesta 2 ja ulkokuoren muodostavasta 30 ulkoputkesta 9. Ulkoputki 9 ja sisäputki 2 on kiinnitetty toisiinsa esimerkiksi hitsaamalla tai pulttaamalla kaksikerroksisen kuorirakenteen muodostamiseksi. Uiko- ja sisä-putken 2, 9 muoto voi olla edullisesti kuvioissa esitetty ovaali, pyöreä tai muu haluttu muoto. Ulkoputken 9 ja sisä-35 putken väliin jäävään tilaan on sijoitettu johtoputkia 10, 4 joita voidaan käyttää sähköjohtojen, kommunikaatiokaapelei-den ja vastaavien tiloina tai veden, höyryn tai muiden materiaalien kuljetustiloina. Nämä johtoputket 10 on kiinnitetty sisäputken 2 ulkopintaan ja vastaavasti ulkoputken 9 5 sisäpintaan ja ne muodostavat siten uiko- ja sisäputken 9, 2 yhtenäiseksi kuori-, kenno- tai kotelorakenteeksi sitovan tuen. Johtoputket on lisäksi kiinnitetty toisiinsa esimerkiksi hitsisaumalla 4 rakenteen jäykkyyden edelleen lisäämiseksi. Johtoputkien 10 lisäksi uiko- ja sisäputki voidaan 10 sitoa toisiinsa lisätuilla, kuten esimerkiksi sillan jako-tason muodostavilla kotelorakenteilla tai tukiteräksillä 6. Rakennetta tukee lisäksi sillan välilaipio ja valmistusmo-duulin päätylaipio 8. Tässä esimerkissä sillan sisäosaan on sijoitettu kävelysilta 11 sekä hihnakuljetin 12. Sisätilaa 15 voidaan käyttää vapaasti erilaisia rakenteita varten ja se voidaan paineistaa tai täyttää haluttaessa höyryllä tai vaikka inertillä kaasulla.

Tässä esimerkissä silta on muodostettu kahdesta moduulista 20 joita yhdistää vaakatasossa kulkeva jakotaso 13, joka on vahvistettu kotelorakenteella tai tukiteräksillä 6. Silta voi koostua (esim. kuljetusten takia) kahdesta tai useammasta moduulista, jotka liitetään asennuspaikalla toisiinsa jakotasolla 13. Jakotaso 13 voi olla rakenteellisesti kote-25 lo, kenno, jäykkääjä tms rakenne. Moduulien liitos voidaan tehdä yhteen hitsaamalla tai pulttaamalla tai muulla tavalla. Muodostamalla silta moduuleista, se voidaan esivalmistaa tehtaalla mahdollisimman pitkälle, jolloin valmistusta voidaan tehostaa ja automatisoida ja itse sillan kokoaminen 30 asennuspaikalla on nopeaa. Jakotason 13 muodostava rakenne 6 kantaa pysty- ja vaakasuuntaisia kuormia, kestää moment-tirasituksia ja estää osaltaan sillan lommahtamisen. Tässä esimerkissä sillan yksi jakso koostuu kahdesta moduulista, eli yläpaarteesta 14, ja alapaarteesta 15. Kummankin paar-35 teen 14, 15 ulkoputken 9 osa sisäputken 2 osa on liitetty 5 toisiinsa laipioilla 8, jotka voivat sijaita valmistusmo-duulin päässä ja/tai sopivin välimatkoin moduulin pituudella. Laipiot 8 sitovat osaltaan ulkoputken 9 ja sisäputken 2 toisiinsa ja jäykistävät rakennetta. Laipiot voivat olla 5 kaarimaisia ulottuen sillan sisäosaa kohti, jolloin niiden kohdalle jää kulkutila. Laipiorakennetta voidaan käyttää myös sillan poikkileikkauksen sulkemiseen halutuissa kohdissa tekemällä laipiorakenteesta tälle kohdalle seinä tai ovi. Päätylaipioita 8 voidaan lisäksi käyttää sillan jakso-10 jen kiinnittämiseksi yhteen. Liitos voidaan tehdä esimerkiksi hitsaamalla pulttaamalla, niittaamalla tai muulla tunnetulla tavalla. Ylä- ja alapaarre 14, 15 voi koostua yhdestä tai useammasta putkesta, kotelosta tai kennosta jotka on liitetty yhteen hitsaamalla tai pulttaamalla tai 15 muulla tavalla. Rakenne kantaa pysty- ja vaakasuuntaisia kuormia ja kestää momenttirasituksia. Tällä tavoin muodostettu moduuli on itsenäisesti jäykkä rakenne ja siten sitä on helppo kuljettaa ja käsitellä asennuksen aikana. Teh-dasoloissa moduuleihin on myös helppo tehdä kosteus- tai 20 lämpöeriste 7, joka on sijoitettu tässä moduulin ulkoputken 9 ulkopintaan. Lämpö- ja kosteuseriste voidaan tehdä valamalla, ruiskuttamalla, rullaamalla, kietomalla tai kiinnittää muulla sopivalla tavalla, esimerkiksi liimaamalla.

25 Sillan sisälle on sijoitettu ristikkorakenne 1 sen jäykkyyden ja lommahduslujuuden lisäämiseksi. Esimerkkitapauksessa ristikkorakenne 1 on sijoitettu sillan pystyakselille ja se muodostuu pystytuista 16 ja vinotuista 17. Vinotuet 17 kulkevat rinnakkaisten pystytukien 16 yläpäistä alapäihin ja 30 ristikkorakenteesta muodostuu siten kolmioristikko. Tällainen ristikko on luja ja kevyt. Pystysuoran ristikon lisäksi voidaan käyttää vaakaristikkoa tai vinoa ristikkoa ja tuki-ristikko voi olla vedetty sivuun keski- tai vaakalinjalta. Pystysuuntainen ristikkorakenne 1 kiinnitetään hitsaamalla 35 tai pulttaamalla tms tavalla ylä- ja alapaarteen 14, 15 si- 6 säputkeen 2 kohdissa 5 tai vastaavaan alapaarteen rakenteeseen joka voi olla putki, kotelo, kenno, muu muotoon tehty jäykiste tms tukirakenne. Kuvion 1 ja 2 esimerkissä ristikon pystytuet 16 ja vinotukien päät on sijoitettu pääty- ja 5 välilaipioiden 8 kohdille, jolloin ne tukeutuvat toisiinsa luj asti.

Pystysuuntainen ristikkorakenne jäykistää suljetun sillan pystysuunnassa. Ristikkorakenne osaltaan estää sillan lom-mahtamisen. Pystysuuntainen ristikkorakenne jakaa sillan 10 eri väyliin ja ristikkorakennetta voidaan käyttää vaikka eristävän väliseinän runkorakenteena tai laiteasennusten tukirakenteena ja lisäksi pystysuuntaisia ristikkorakenteita voi olla useampia.

15 Vaakasuuntainen ristikkorakenne kiinnitetään vastaavasti hitsaamalla tai pulttaamalla tms tavalla sivulla olevaan paarteeseen, jossa kiinnityskohtana voi olla putki, kotelo, kenno, muu muotoon tehty jäykiste tms. tukirakenne. Vaakasuuntainen ristikkorakenne jäykistää suljetun sillan si-20 vusuunnassa. Vaakasuuntainen ristikkorakenne voi olla eri korkeuksilla ja samalla se tukee eristäviä tasoja, kulku-tai laiteasennustasoja ja niitä voi olla useampia.

Vaakasuuntainen ristikkorakenne osaltaan estää sillan lom-25 mahtamisen ja lisää merkittävästi rakenteellista jäykkyyttä suhteessa käytetyn materiaalin painoon. Siten sillan kuormitussuhde on hyvä.

Kuten edellä on mainittu, ristikkorakenne tai -rakenteet 30 voivat olla vaakasuuntaisia, pystysuuntaisia tai sijaita vinossa näihin tasoihin nähden. Ristikko tai useampia niistä voidaan sijoittaa myös rakenteen keskilinjoista sivuun, jolloin se muodostaa sillan sisäosan poikkileikkauksessa jänteen, joka kulkee sisäputken yhdestä pinnan kohdasta 35 vastakkaiselle pinnan kohdalle. Esimerkissä kuvatun yksin- 7 kertaisen kolmiorakenteen lisäksi ristikko voidaan muodostaa moninkertaiseksi kolmiorakenteeksi tai se voi koostua monikulmioista tai vaikka kaarista. Ristikko muodostetaan toisiinsa liitetyistä veto- ja puristuslujuutta vastaanot-5 tavista tangoista, jotka tangot voivat olla profiililtaan erilaisia. On myös ajateltavissa, että ristikko muodostetaan vaijerista tai vastaavasta, joka kiinnitetään siltaan vaikka lenkeillä ja esikiristetään. Vaijerin kaltainen elin ottaa vastaan kuitenkin vain vetokuormitusta, mikä on otet-10 tava huomioon rakenteeseen kohdistuvia rasituksia arvioitaessa ja rakennetta suunniteltaessa. Tangot, vaijerit tai vastaavat liittyvät toisiinsa päistään muodostaen solmukohdat tai voivat olla yksi yhtenäinen kappale, johon solmukohdat on muodostettu taivuttamalla kuormitettavaa elintä. 15

Sillan poikkileikkaus voi vaihdella monellakin tavalla ristikkorakenne on sovitettava kulloinkin käytettävään sillan poikkileikkaukseen. Silta voi koostua useista päittäin liitettävistä siltajaksoista. Putkien, kennojen, koteloiden, 20 tankojen tms päittäisten rakenteiden liitos tehdään kuhunkin siltasovellutukseen sopivalla tavalla, toisin sanoen hitsaamalla, laippaliitoksella, pulttaamalla, kierrekappa-leilla, sovitus- tai jatkos- tai liitoskappaleilla. Liitoselimet voidaan integroida päätylaippaan.

Claims (9)

1. Suljettu silta, joka käsittää ainakin yhden ulkoputken (9), joka muodostaa sillan ulkopinnan ja ainakin yhden ulkoputken (9) sisälle sovitetun sisäputken (2), joka muodostaa sillan sisätilan, sekä sisäputken (2) sisään sovitetun, sillan rakenteeseen kiinnitetyn ainakin yhden ristikkorakenteen (1), joka on muodostettu ainakin yhden solmukohdan muodostavasta elimestä, ja joka ristikkorakenne muodostaa ainakin yhden jänteen sisäputken poikki sen sisäpinnan yhdestä kohdasta sisäpinnan vastakkaiselle puolelle, t u n n e t t u siitä, että ristikko (1) on tankomaisista, vetoja puristuskuormitusta vastaanottavista elimistä koottu jäykkä ristikko.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen silta, tunnettu siitä, että ristikko (1) on muodostettu vain vetokuormitus-ta vastaanottavista elimistä.

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että ristikko on kiinnitetty sisä- putkeen (2)

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu ainakin yhdestä laipiosta (8).

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että silta on muodostettu ainakin kahdesta moduulista, jotka on erotettu toisistaan jakota-solla (6), jota voidaan käyttää moduulirakenteen kokoamiseen siltajaksoksi.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että siltajaksot käsittävät pääty- laipiot (8), joissa on elimet siltajaksojen liittämiseksi toisiinsa .

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että ainakin yksi ristikkorakenne (1) on pystysuuntainen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että ainakin yksi ristikkorakenne on vaakasuuntainen.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen silta, tunnettu siitä, että ainakin yksi ristikkorakenne (1) muodostaa sillan sisäosan jakavan seinän tai lattian rungon.