Suitability of plastic composite pipe for use in culverts and road bridges in Finland

摘要

Maahan asennettujen putkien kantavuus perustuu maan ja putken yhteistoimintaan. Yhteistoiminnan mahdollistaa putken ja maan välinen kitka putken ulkopinnalla. Tässä diplomityössä tutkittiin muovikomposiittiputkia ja niiden toimintaa tierumpuina. Muovikomposiitissa yhdistyy muoviaineen kemiallinen kestävyys sekä lujitteiden lujuus- ja jäykkyysominaisuudet. Muovikomposiittien kemiallinen kestävyys luo kilpailuedun korroosioherkkiin teräsputkiin verrattuna.Diplomityön tavoitteena oli tutkia muovikomposiittiputkien soveltuvuutta kantaviksi putkirakenteiksi tiepenkereihin. Muovikomposiitin kelpoisuutta tutkittiin kirjallisuustutkimuksena sekä kokeellisilla kuormituksilla ja elementtilaskentaohjelmalla. Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin muovikomposiitin vanhenemista. Kokeellisilla kuormituksilla sekä elementtilaskentaohjelmalla tutkittiin muovikomposiittiputken kantokestävyyttä. Muovikomposiittiputken kantokestävyyden tutkimisessa keskityttiin muodonmuutosten ja niiden kautta laskettujen jännitysten tarkasteluun. Putken pysyviä muodonmuutoksia mitattiin laserkeilaimella ja hetkellisiä muodonmuutoksia mitattiin venymäliuskoilla sekä siirtymäantureilla. Hetkellisissä muodonmuutosmittauksissa käytettiin putken kuormittamiseen kolmi- ja neliakselisia kuorma-autoja.Kirjallisuustutkimuksessa selvisi, että muovikomposiitit kestävät hyvin fysikaalisia ja kemiallisia rasituksia lukuun ottamatta happoliuoksia. Pysyvien muodonmuutoksien mittaukset osoittivat, että laserkeilain antoi virheellisiä arvoja putken sisähalkaisijoista. Kokeellisten kuormitusten ja laskentojen perusteella kuorma-autojen aiheuttamat muodonmuutokset ja jännitykset eivät ole kriittisiä putken kantokestävyyden suhteen.