jäykisteet ovat toisiolevyjä tai-osia, jotka on kiinnitetty palkkiverkkoihin tai laippoihin jäykistämään niitä tason ulkopuolisia muodonmuutoksia vastaan.

lähes kaikissa pääsillan palkeissa on jäykisteet. Useimmissa on kuitenkin vain poikittaiset web jäykisteet, eli pystyjäykkimet, jotka on kiinnitetty Webiin. Syvissä palkeissa on joskus myös pitkittäissuuntaisia web-jäykisteitä. Laipan jäykisteitä voidaan käyttää suurissa jännitesilloissa, mutta niitä ei todennäköisesti esiinny muualla.

jäykisteiden rakennetta koskevat ohjeet on esitetty alla ja ohjeissa GN 2.04 ja GN 2.05.

Stiffeners.jpg

jäykistetyypit

on olemassa kaksi pääasiallista jäykistetyyppiä:

• pitkittäisjäykkääjät, jotka ovat linjassa jännevälisuunnassa
• poikittaisjäykkääjät, jotka ovat suorassa linjassa säteen jännevälisuuntaan nähden.

• Types of stiffeners
• 

  Stiffeners on I-section girders

• 

  Stiffeners on box girders

• 

  pitkittäis-ja poikittaisjäykistimet laatikkopalkissa
  (Atkinsin kuva)

Poikittaisjäykistimet ovat yleensä laakeriasennoissa, ja niitä kutsutaan laakerijäykistimiksi. Tulevissa kunnossapidoissa on hyvä käytäntö tarjota laakerijäykkösiä tunkilla (silloin, kun palkit on nostettava vapaisiin laakereihin vaihtamista varten). Muita poikittaisjäykistimiä kutsutaan keskimmäisiksi poikittaisjäykistimiksi.

R19 Fig4.png

Laatikkopalkeissa on yleensä kalvot kannat tukee sijaan jäykisteet. Nämä ovat yleensä kiinteitä levyjä laatikon sisäpuolella.

Jäykisteosuudet

R19 Fig5.PNG

erilaisia osia on historiallisesti käytetty jäykisteinä, mutta yksinkertainen litteä jäykisteosa on lähes aina käytetty tyyppi nykyaikaisissa malleissa. Jäykisteet voidaan kiinnittää levyn toiselle puolelle (yksipuolinen) tai molemmille puolille (kaksipuolinen). Yleensä laakeri jäykisteet ovat kaksipuolinen, kun taas väli web jäykisteet ovat yksipuolinen. Jäykisteitä voidaan myös kaksinkertaistaa tai jopa kolminkertaistaa, jolloin muodostuu monijalan jäykisteitä.

mihin jäykisteitä käytetään?

jäykisteillä on jompikumpi tai molemmat seuraavista tehtävistä:

• ohjaus paikallisesta taipumisesta
• liitos-tai poikittaispalkkien ohjaus

ohjaus paikallisesta taipumisesta

paikallinen vääntyminen tapahtuu, kun poikkileikkaus on tarpeeksi hoikka, jotta se taipuu poikkileikkauksen sisällä joko puristuksen tai leikkautumisen vuoksi. Siltapalkkien verkko on yleensä altis paikalliselle taipumiselle, mutta laipat ovat yleensä paljon paksumpia ja luonnostaan taipumista kestävämpiä.

paikallinen vääntyminen voi johtua poikittaisesta puristuskuormasta, esim.Raina joutuu kantavaan reaktioon, pitkittäissuuntainen puristuskuorma esim. taivutuksesta tai leikkauksesta.

kaikissa tapauksissa suhteellisen pienen jäykisteen lisääminen hoikkaan levyyn voi lisätä paikallista taipumista huomattavasti.

R19 Fig6.PNG

R19 Fig7.png

jäykistävät tai poikittaispalkit

helpoin tapa lujittaa teräspalkit yhteen on kiinnittämällä jäykistäjä poikittaiseksi jäykisteet. Näin jäykistysasennot lähes aina yhtyvät jäykistysasentoihin.

tikkaiden kannessa poikittaispalkkien verkot voidaan kytkeä suoraan kaukovalojen jäykistimiin, joten jäykisteiden välit vastaavat poikittaispalkkien välejä. Monipalkkisessa sillassa, jossa on ristikiinnitys, jäykistysosat on yleensä kytketty kaukopalkkijäykkösiin, jolloin jäykistysväli on sama kuin jäykistysväli.

R19 Fig8.PNG

Designing stickeners for local buckling

There ovat kaksi vaihetta suunnittelussa jäykisteet. Ensin suunnittelussa on selvitettävä, missä tarvitaan jäykisteitä, jotta Kaukovalot ovat riittävät. Sitten jäykisteet itse on suunniteltava.

Laakerijäykkiöt

EN 1993-1-5, kohta 5.1 (2) antaa perusteen sille, milloin laakerijäykkiöt ovat pakollisia. Useimmat siltapalkit vaativat tämän arviointiperusteen mukaiset laakerijäykkiöt. Vaikka tässä lausekkeessa ei vaadittaisi kantavia jäykisteitä, ne voidaan kuitenkin toimittaa haluttaessa-tämä voi hyödyttää leikkausvastusta standardin EN 1993-1-5 kohdan 5.3 mukaisesti laskettuna.

R19 Fig9.PNG

päätypylväät, jos on oltava kantavia jäykisteitä, on päätettävä, tarjotaanko ”jäykkä päätypylväs”, kuten standardin EN 1993-1-5 luvuissa esitetään 5.1 ja 9.6. Jäykkä päätypylväs hyödyttää leikkausvastusta standardin EN 1993-1-5 kohdan 5.3 mukaisesti laskettuna. Vaikka vanhemmat niitatut palkit Yhdistyneessä kuningaskunnassa voivat olla jäykkä päätypylväs, uudempi Yhdistyneen kuningaskunnan käytäntö ei ole ollut tarjota jäykkiä päätypylväitä vaan tarjota ”ei-jäykkä päätypylväs”. Jos vaaditaan jäykkää päätypylvästä, jäykistettä koskevat vähimmäisvaatimukset on esitetty standardin EN 1993-1-5 kohdassa 9.3.1.

päätettyään, että on toimitettava laakerijäympäristöt, laakerijäympäristöjen rakenteen tarkistamiseksi on määritettävä tehollinen jäykisteosa standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.1 (2) mukaisesti. Huomaa, että monen jalan jäykisteet on jaettava erillisiin tehollisiin poikkileikkauksiin ja kuormat on jaettava niiden välillä. Laakerijännitteiden suunnittelua koskevia ohjeita annetaan SCI P356: n 8.3.2 kohdassa.

kantavien jäykisteiden suunnittelussa huomioon otettavat kuormitukset on esitetty PD 6695-2 kohdassa 16. Suurin osa jäykisteen kuormituksesta on laakerireaktion aiheuttama pystykuormitus. On vaakasuora kuormitus harkita vastustaa FS voimia kuten PD 6695-2 lauseke 10, voi olla myös vaakasuora kuormitus laakeri, jos se on kiinteä. Nämä kuormitukset voivat aiheuttaa taivutusmomentteja jäykistysosassa.

kun olet määrittänyt kuormituksen, tarkista valittu jäykistysaineen koko tarkistamalla tehollisen jäykistysosan riittävyys toimimaan kolonnina yhdistetylle aksiaalikuormitukselle ja taivutusmomentille standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.4 mukaisesti.

Keskijäykkäreitä

keskijäykkäreitä tarvitaan yleensä kaukovaloverkkoihin vääntöjäykkäreiden yhdistämiseksi käytännössä palkkien välille. Jos näin on, valitut jäykistysasennot määrittävät ainakin joidenkin jäykisteiden asennot. Puomien , joissa ei ole jäykistettä, kuten tikkaiden kansisillan poikittaispalkit, tai jos käytetään suunnitelmallista jäykistystä, välijäyistimille ei välttämättä ole mitään käytännön tarvetta. Välikappaleita koskeva vaatimus perustuu leikkauskestävyyden todentamiseen. tällöin selviää, missä tarvitaan jäykisteitä ja missä jäykistämiseen käytettäviä jäykisteitä enemmän.

palkin leikkausvastuksen todentaminen suoritetaan standardin EN 1993-1-5 kohdan 5.2 (1) ja 5.3 (1) mukaisesti. On huomattava, että standardin EN 1993-1-5 kohdan 5.3 (3) ja standardin EN 1993-1-5 liitteen A. 3 kohdan mukainen rainan lujuusvaikutus riippuu välijäykistimien olemassaolosta ja niiden väleistä sekä siitä, onko kyseiset välijäykistimet luokiteltu jäykiksi. Ensimmäisenä suunnitteluaskeleena on esitetty, että aluksi oletetaan, ettei välijäykkijöitä ole lainkaan; jos tämä osoittaa palkin olevan riittävä leikkauksessa, minkä tahansa välijäykistimen hyöty jäykistävään kiinnitykseen on bonus.

Jos edellä mainitussa menettelyssä todetaan, että tarvitaan välikappaleita, suunnittelijan on valittava näiden jäykisteiden asennot ja välit sekä päätettävä, onko niiden oltava jäykkiä. Jäykisteen koko tarkastetaan samalla tavalla kuin laakerijäyteisten jäykisteiden osalta alkaen efektiivisen jäykisteosan määrittämisestä standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.1 (2) mukaisesti. Jotta voidaan testata, onko jäykistin jäykkä, tarkistetaan, että standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.3.3 (3) vaatimus täyttyy.

kantavien jäykisteiden suunnittelussa huomioon otettavat kuormitukset on esitetty PD 6695-2 kohdassa 15. Välijäykkösiin kohdistuvat kuormitukset ovat yleensä paljon pienemmät kuin laakerijäykkösiin, mutta jäykisteisiin voi silti kohdistua voimia ja momentteja, jotka johtuvat vuorovaikutuksesta poikittaispalkkien tai jäykisteen kanssa. Esimerkiksi tikkaiden kansisillassa poikittaispalkkien leikkaus aiheuttaa aksiaalisen voiman kaukovalon jäykistimeen. Voi olla myös vaakasuora lastaus harkita piristävä, joka voi tuottaa taivutus hetkiä jäykisteen osassa. Kun olet määrittänyt kuormituksen, tarkista valittu jäykisteen koko tarkistamalla, että tehollinen jäykisteosa toimii kolonnina yhdistetylle aksiaaliselle voima-ja taivutusmomentille (jos sellainen on) standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.4 mukaisesti.

Jos mikään edellä mainituista ei aiheuta suoraa kuormitusta jäykisteeseen, on vain varmistettava, että tehokas jäykisteosa täyttää standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.2.1 (5) jäykkyyskriteerin. Lisäohjeita välikappaleiden suunnittelusta annetaan SCI P356: n 8.3.1 kohdassa.

pitkittäiset jäykisteet

kuten aiemmin todettiin, useimmissa silloissa ei ole pitkittäisiä jäykisteitä. Pitkittäisiä jäykisteitä ei pitäisi tarvita missään osan osassa, joka ei ole koskaan puristuksessa, eikä missään osassa, joka on luokiteltu luokkaan 1, 2 tai 3 standardin EN 1993-1-1 kohdan 5.2.2 (8) mukaisesti. Vaikka osan osa luokiteltaisiin luokkaan 4, pitkittäisiä jäykisteitä ei välttämättä vaadita. Sen määrittämiseksi, onko palkeilla riittävä taivutuslujuus ilman pitkittäisiä jäykisteitä, noudatetaan standardin EN 1993-1-5 kohdan 4.4 kohtaa. Sen määrittämiseksi, tarvitaanko raitaan pitkittäisiä jäykisteitä, jotta Kaukovalot saisivat riittävän leikkauslujuuden, käytetään samaa menettelyä kuin välijäyistimet eli tarkistetaan puomin leikkausvastus standardin EN 1993-1-5 kohtien 5.2(1) ja 5.3(1) mukaisesti.

R19 Fig10.PNG

jos niitä on, pitkittäiset jäykisteet voivat olla jatkuvia tai epäjatkuvia, riippuen siitä, ovatko ne jatkuvia poikittaisten jäykisteiden ja kalvojen läpi. Epäjatkuvat pituussuuntaiset jäykisteet pysähtyvät ja käynnistyvät uudelleen poikittaisen jäykisteen kummallakin puolella siten, että ne eivät ota maailmanlaajuisia pitkittäisiä jännityksiä siitä raiteesta tai laipasta, johon ne on kiinnitetty. Ne ovat olemassa vain vastustaakseen kiinnittymistä verkkoon tai laippaan. Jatkuvat pitkittäiset jäykistimet kuitenkin nostavat globaaleja jännityksiä ja lisäävät poikkileikkausta.

Jos on oltava pitkittäisiä jäykisteitä, ne on tarkastettava tarkistamalla tehollisen jäykisteosan riittävyys toimimaan sarakkeena standardin EN 1993-1-5 kohdan 9.2.2 (3) mukaisesti.

jäykisteet, joissa

Laakerijäykkiöt

laakereissa jäykisteiden on yleensä oltava melko huomattavia, jotta ne kestävät suuria puristusvoimia, ja niiden on mahdollisesti oltava monijalkaisia jäykistimiä. Yleensä tarvitaan kaksipuolinen jäykistin, jotta kuormituksen eksentrisyys ei olisi suuri. Laakeri jäykisteet ovat yleensä paksumpia kuin seitin.

on tärkeää varmistaa, että jäykistin on ”asennettu” alalaipaan, jolloin jäykistin jauhetaan, jotta se pääsee hyvään kosketukseen Laipan kanssa. Tämä tarkoittaa, että jäykisteen osuus aksiaalisesta voimasta tehokkaassa jäykisteosassa voidaan siirtää laipan ja jäykisteen välisen suoran kosketuksen kautta. Yksinkertainen tapa määrittää stiffenerin osuus aksiaalisesta voimasta on laskea jännitys sen centroidissa, ottaen huomioon aksiaalisen voiman eksentrisyys efektiiviseen osaan, ja sitten kertoa tämä jännitys stiffenerin alueella.

hitsit ovat lähes aina yhtäjaksoisia fileehitsejä ympäri ympäri jäykisteen molemmin puolin. Yksinkertainen 6mm jalan pituus hitsin voi olla riittävä, mutta usein voi olla 8mm tai 10mm. hitsin on mitoitettu niin, että se voi lähettää jäykisteen osuus laakerin kuorman web.

Välijäykkääjät

R19 Fig11.PNG

välijäykkyrän ei todennäköisesti tarvitse olla kovin suuri. Tyypillisesti yksipuolinen 150x15mm levy on riittävä lujuus ja jäykkyys. Joskus jäykisteen kokoa on kasvatettava liitosten mahduttamiseksi. Tämä voidaan tehdä kasvattamalla levyn kokoa 200x20mm tai ehkä 250x5mm. Vaihtoehtoisesti jäykisteen leveyttä voidaan paikallisesti lisätä, jotta saadaan liitosalue, kuten on esitetty.

perinteisesti jäykisteen leveyden ja paksuuden suhde on rajoitettu enintään 10: een paikallisen vääntymisen välttämiseksi. Eurokoodeissa ei kuitenkaan rajoiteta tätä suhdelukua, ja ne saavat olla kapeampia jäykisteitä, joskin on ehkä tarkistettava, ettei niitä vaaranneta paikallisella vääntymisellä. Sillä ei ole väliä, jos jäykiste jos paksumpi kuin web, joten yleensä paksumpi jäykisteet suositellaan.

jotta silta näyttäisi puhtaalta, on normaalia suunnitella ulommat palkit siten, että keskimmäiset poikittaiset jäykisteet ovat rainan sisäpinnalla eivätkä näin ollen näy korkeussuunnassa.

ellei jäykisteeseen kohdistu huomattavaa aksiaalista voimaa, yksinkertaisen hitsausyksityiskohdan, kuten 6 mm: n pituisen jatkuvan fileehitsauksen, olisi oltava riittävän vahva ja kestävä jäykisteen molemmin puolin.

lisäohjeita jäykisteen kytkemisestä on Ohjeessa 2.03.

liitokset laippaan

R19 Fig12.PNG

Poikittaisjäykkiöt hitsataan joskus laippaan kiinni, ja joskus ne pysähtyvät juuri jommankumman tai molempien laippojen kohdalta.

laippaliitoksen tarpeellisuus riippuu siitä, pitääkö laippoihin siirtää voimia. Jos yhdestä laipasta on siirrettävä huomattava aksiaalinen voima jäykisteeseen, jäykistin on hitsattava kyseiseen laippaan. Näin ollen laakerijäykkiöt on kytkettävä alalaipaan, jos osa laakerireaktiosta halutaan siirtää jäykisteeseen. Jos jäykisteeseen on liitetty jäykistyslaite, on todennäköistä, että jäykistin on hitsattava puristuslaippaan sivusuuntaisen leikkausvoiman siirtämiseksi. Yhteys ylälaippaan estää myös ylälaipan väsymisongelman web-hitsaukseen kannen yrittäessä kiertää palkin yli liikennekuormituksen vuoksi. Jäykisteen pysäyttämisen etu Laipan kohdalla on se, että sillä vältetään mahdollinen vesiloukku alalaipan yläpinnalla. Tämä on erityisen tärkeää välttää säänkestävillä terässilloilla.

Jos jäykistin on tarkoitus hitsata laippaan, tavanomaiset rakenteelliset toleranssit johtaisivat pieneen rakoon jäykisteen ja laipan välillä, ellei jäykistettä ole asennettu; kaikki voimat siirtyvät siis hitsien kautta. Jos laippaan on kuitenkin asennettu jäykistin, valmistaja jauhaa jäykisteen pään siten, että se sopii hyvin Laipan kanssa huomattavalle osalle jäykisteen pinta-alasta. Tämä toimenpide vaatii lisätyötä (ja kustannuksia), joten jäykisteitä tulisi asentaa vain tarvittaessa, esimerkiksi laakerijäykkimien ja jäykisteiden osalta Laipan suunnan muuttuessa. Jäykistettä ei myöskään ole käytännössä mahdollista asentaa molempiin laippoihin, joten asennettu pää on siinä päässä, johon suurin voima kohdistuu, yleensä alalaipassa.

R19 Fig13.PNG

Cope holes

R19 Fig14.PNG

poikittaisen web-jäykisteen kulmassa, jossa jäykistelevy kohtaa rainan laippahitsaukseen, on jäykistettä muotoiltava hitsauksen välttämiseksi. On kaksi vaihtoehtoa, joko snipe jäykistin sopivaksi web laippa hitsata ja hitsata kaikki liitännät, tai antaa cope reikä. Vaikka ensimmäinen vaihtoehto vaatii hitsaamaan yhden hitsin toisen päälle, tämä yksityiskohta voi olla helpompi valmistaa kuin toinen, koska on vaikeaa tyydyttävästi suorittaa jatkuvia hitsauksia cope-reikien ympärillä ja levittää maalia kaikille pinnoille.

Resources

• Iles, D. C. (2010) Composite highway bridge design. (P356 mukaan lukien oikaisu, 2014). SCI
• Hendy, C. R.; Iles, D. C. (2015) Steel Bridge Group: Guidance Notes on best practice in steel bridge construction (6th Issue). (P185). SCI
  • Ohjeilmoitus 2.03 jäykistys-ja poikkipalkkiliitokset
  • Ohjeilmoitus 2.04 Laakerijäykistimet
  • Ohjeilmoitus 2.05 Väliristikkosillat

Katso myös

• Monipalkkisillat
• Laatikkopalkkisillat
• Sääsillat
• sillat-komposiittisiltojen palkkien suunnittelu
• Jäykistysjärjestelmät

li>

• siltojen liittymät
• siltojen nivellys – ja laakerimäärittely
• teräsillan rakentamisen suunnittelu