Konsolisilta

Konsolisilta on silta, joka on rakennettu konsolin avulla. Konsolilauta on tuettu vain toisesta päästä. Pienten kävelysiltojen kohdalla kannakkeet voivat olla yksinkertaisia palkkeja. Suurissa, maantie- tai rautatieliikenteeseen suunnitelluissa kannattimissa on rakenneteräksestä rakennettuja ristikkoristikoita tai esijännitetyistä betonielementeistä rakennettuja laatikkopalkkeja. Teräsristikkosilta oli merkittävä tekninen läpimurto, kun sitä alettiin käyttää, koska sillä voidaan ylittää yli 460 metrin (1 500 jalan) pituisia etäisyyksiä. Ne voidaan rakentaa helpommin vaikeisiin risteyksiin, koska niitä ei tarvitse tukea rakentamisen aikana.

Origins

1800-luvun insinöörit tiesivät, että useiden tukien yli rakennettu silta jakaisi kuormat niiden kesken. Tämä merkitsi sitä, että palkkiin tai ristikkoon kohdistuvat jännitykset olisivat pienempiä, ja näin voitiin rakentaa pidempiä jännevälejä. Useat 1800-luvun insinöörit suunnittelivat jatkuvia siltoja, joissa oli saranapisteet keskellä jänneväliä. Saranapisteen käyttö monijännevälijärjestelmässä merkitsi sitä, että insinöörit pystyivät paremmin laskemaan sillan kuormitukset ja jännitykset. Se merkitsi myös sitä, että silta pystyi käsittelemään perustuksia, jotka laskeutuivat eri nopeuksilla.

Heinrich Gerber oli yksi niistä insinööreistä, jotka saivat patentin saranapalkista (1866), ja hänet tunnetaan ensimmäisenä, joka rakensi saranapalkin. Saksassa Main-joen yli kulkevan Hassfurtin sillan keskijänneväli on 38 metriä (124 jalkaa). Vuonna 1867 valmistunut silta oli ensimmäinen nykyaikainen konsolisilta. Muita varhaisia konsolisiltoja olivat muun muassa C. Shaler Smithin rakentama Kentuckyn korkea silta (1877), Charles Conrad Schneiderin rakentama Niagaran konsolisilta (1883) ja John Francis O'Rourken ja Pomeroy P. Dickinsonin rakentama Poughkeepsie-silta (1889). Kentucky-joen silta ylitti rotkon, joka oli 84 metriä (275 jalkaa) syvä. Se rakennettiin kantoliinalla, mikä tarkoitti, ettei sitä tarvinnut tukea rakentamisen aikana. Tunnetuin varhainen kannakointisilta on Forth Rail Bridge. Tämä silta piti maailman pisimmän jänneväliennätystä hallussaan 17 vuoden ajan.

Benjamin Baker näytti vasemmanpuoleisessa kuvassa, miten konsolijärjestelmä toimi. Keskellä näkyy ripustettu jänneväli, jossa Kaichi Watanabe istuu. Alemman jousen puristumisen vastustaminen näkyy puupylväiden käytössä, kun taas ylemmän jousen jännitys näkyy ojennetuissa käsivarsissa. Ulompien perustusten toiminta ankkureina konsolille näkyy vastapainojen sijoittelussa.

Toiminto

Konsolisilta.- Rakenne, jonka ainakin yksi osa toimii ankkurointilaiturina, joka tukee toista osaa, joka ulottuu tukilaiturin ulkopuolelle.

- John Alexander Low Waddell, siltatekniikka

Yksinkertainen konsolijänneväli muodostuu kahdesta konsolivarresta, jotka ulottuvat ylitettävän esteen vastakkaisilta puolilta ja kohtaavat keskellä. Riippuvassa jännevälissä varret eivät kohtaa keskellä, vaan ne tukevat keskellä olevaa ristikkosiltaa, joka lepää varsien päiden päällä. Ripustettu jänneväli voidaan rakentaa muualla kuin paikalla ja nostaa paikalleen, tai se voidaan rakentaa paikalleen käyttämällä erityisiä liikkuvia tukia.

tasapainotetulla konsolilla jänneväli tasapainotetaan vastakkaiseen suuntaan menevillä konsoleilla. Jos nämä on ankkuroitu kiinteään perustukseen, niitä kutsutaan ankkurivarsiksi. Kahdelle tukipilarille rakennetussa sillassa on neljä konsolttivartta: kaksi, jotka ulottuvat esteen yli, ja kaksi ankkurivartta, jotka ulottuvat esteestä poispäin. Koska tasapainotetun kannakkeen tuissa tarvitaan enemmän lujuutta, sillan päällysrakenne on usein tornimuotoinen peruspilarien yläpuolella. Commodore Barryn silta on esimerkki tämäntyyppisestä konsolisillasta.

Teräksiset ristikkokannattajat kantavat kuormia vetämällä yläpalkkeja ja puristamalla alapalkkeja. Yleensä rakenne jakaa jännityksen ankkurivarsien kautta uloimpiin tukiin, kun taas puristus siirretään keskitornien alla oleviin perustuksiin.

Jännitetyt betoniset tasapainotetut konsolisillat rakennetaan usein segmenttirakenteisina.

Kaavio John P. Gracen muistosillan osista.

Rakennusmenetelmät

Jotkin teräskaarisillat (kuten Navajon silta) on rakennettu käyttämällä puhtaasti kummaltakin puolelta kannattelevia jännevälejä. Nämä liitetään yhteen tapilla, yleensä sen jälkeen, kun kohtaamispiste on väkisin erotettu toisistaan. Kun tunkit poistetaan ja sillan kansi lisätään, sillasta tulee ristikkokaarisilta. Tällainen tukematon rakentaminen on mahdollista vain, jos käytettävissä on sopivaa kalliota, joka tukee jännitystä jännevälin yläkannattajassa rakentamisen aikana, mikä yleensä rajoittaa tämän menetelmän kapeiden kanjonien ylittämiseen.

Luettelo pituuden mukaan

Maailman pisimmät konsolisillat (pisimmän jännevälien mukaan):

Quebecin silta (Quebec, Kanada) 549 m (1 800 jalkaa)
Forthin silta (Firth of Forth, Skotlanti) 2 x 521 m (1,710 jalkaa)
Minaton silta (Osaka, Japani) 510 m (1 673 jalkaa)
Commodore Barry Bridge (Chester, Pennsylvania, Yhdysvallat) 501 m (1 644 jalkaa)
Crescent City Connection (kaksi jänneväliä) (New Orleans, Louisiana, Yhdysvallat) 1,575 jalkaa (480 m)
Howrahin silta (Kolkata, Länsi-Bengali, Intia) 457 m (1 500 jalkaa)
Veterans Memorial Bridge (Gramercy, Louisiana, Yhdysvallat) 445 m (1 460 jalkaa)
San Francisco - Oakland Bay Bridge (East Bay Span) (San Francisco, Kalifornia, Yhdysvallat) 427 m (1 400 jalkaa)
Horace Wilkinson Bridge (Baton Rouge, Louisiana, Yhdysvallat) 376 m (1 235 jalkaa)
Tappan Zee Bridge (South Nyack, New York & Tarrytown, New York, Yhdysvallat) 369 m (1 212 jalkaa)

Esimerkkejä

Quebecin silta on rakenteeltaan edellä esitetyn kaltainen.

Firth of Forthin rautatiesilta, jossa on kolme kaksoiskannattajaa.

San Franciscon ja Oaklandin välisen lahden sillan itäinen jänneväli

Sinisen veden sillan alkuperäinen vuoden 1938 jänneväli.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on konsolisilta?

A: Konsolisilta on silta, joka on rakennettu käyttäen konsolia, joka on tuettu vain toisesta päästä.

K: Mitä voidaan käyttää pienten kävelysiltojen konsoleina?

V: Pienten kävelysiltojen kannattimet voivat olla yksinkertaisia palkkeja.

Kysymys: Mistä konsoleita valmistetaan tie- tai rautatieliikenteeseen suunnitelluissa suurissa konsolisilloissa?

V: Tieliikenteeseen tai rautatieliikenteeseen suunnitelluissa suurissa kannakkeellisissa silloissa kannakkeet ovat rakenneteräksestä valmistettuja ristikkoristikoita tai jännitetyistä betonielementeistä valmistettuja laatikkopalkkeja.

Kysymys: Mitä etua teräsrunkoisilla konsolisilloilla on muihin siltatyyppeihin verrattuna?

V: Teräksisten ristikkosiltojen etuna on se, että ne pystyvät kattamaan yli 1 500 jalan pituisia matkoja, mikä tekee niistä merkittävän teknisen läpimurron.

K: Mihin vaikeisiin risteyksiin voidaan rakentaa konsolisiltoja helpommin kuin muuntyyppisiä siltoja?

V: Konsolisillat voidaan rakentaa helpommin vaikeisiin risteyksiin, koska niitä ei tarvitse tukea rakentamisen aikana.

Kysymys: Miten konsolikannattaja toimii sillan tukena?

V: Konsoli on tuki, joka on tuettu vain toisesta päästä ja joka voi ulottua rakenteesta ulospäin sillan tukemiseksi.

K: Mitä eroa on pienissä ja suurissa konsolisilloissa käytettävillä konsoleilla?

V: Pienissä jalankulkusilloissa kannakkeet voivat olla yksinkertaisia palkkeja, kun taas tie- tai rautatieliikenteeseen suunnitelluissa suurissa kannakkeellisissa silloissa kannakkeet ovat rakenneteräksestä rakennettuja ristikkoristikoita tai jännitetyistä betonielementeistä rakennettuja laatikkopalkkeja.