Ristikkorakenteisen hihnakuljetinsillan mitoitustyökalun kehittäminen

Hihnakuljettimia käytetään muun muassa voimalaitos- ja sellutehdasympäristöissä kuljettamaan kiinteää polttoainetta tai haketta pitkiä matkoja. Pitkät hihnakuljettimet asennetaan yleensä teräsristikoista rakennettujen kuljetinsiltojen sisään. Kuljetinsilta toimii siis hihnakuljettimen ja hoitokäytävän runkona sekä suojaa kuljetinta ja kuljetettavaa materiaalia säältä. Tässä diplomityössä on laadittu mitoitustyökalu, jolla voidaan nopeasti mitoittaa ristikkorakenteisen hihnakuljetinsillan sauvat sekä määrittää rakenteen massa. Laskentaohjelma on toteutettu Microsoft Excel -taulukkolaskentana. Sillan poikkileikkaus voi olla suljettu symmetrinen umpirakenne tai avorakenne, jossa on ulokkeellinen hoitotaso. Ristikon sauvat ovat RHS-putkia. Rakenteeseen voi vaikuttaa jatkuvia kuormia, pistekuormia sekä näistä johdetut, ekvivalenttiin staattiseen voimaan perustuvat maanjäristyskuormat. Diplomityössä on perehdytty mitoitustyökalussa sovellettuihin teorioihin. Voimasuureiden laskenta perustuu 2-tukisina palkkeina käsiteltävien siltalohkojen ratkaisuun ja palkkianalogiaan, jossa ristikon sauvavoimat ratkaistaan käsittelemällä ristikkoa palkkina. Sauvojen kestävyyden laskenta perustuu SFS-EN 1993-1-1 -normiin, joka on osa Eurocode -rakennesuunnittelunormistoa. Lisäksi työssä on käsitelty ristikkoliitosten mitoitusta SFS-EN 1993-1-8 mukaan. Mitoitusohjelman toimivuutta on testattu tarkastelemalla esimerkkisiltaa laaditulla mitoituspohjalla ja Autodesk Robot Professional 2013 -FE-analyysiohjelmisuolla. Tulosten perusteella mitoitustyökalua voidaan käyttää ainakin tarjousvaiheen nopeisiin tarkasteluihin ja omamassan määritykseen, mutta myös lopulliseen mitoitukseen, mikäli hyväksytään konservatiivinen mitoitus.

Belt conveyors are used among others in power plants and pulp industry to transport solid fuel or wood chips for long distances. Long belt conveyors are usually assembled into conveyor bridges, which are made of steel trusses. Therefore conveyor bridge serves as a framework for the conveyor and service corridor as well as protects the conveyor and bulk material from weather conditions. A dimensioning tool has been developed as a result of this thesis. The tool can be used for rapid dimensioning of rods of a steel truss conveyor bridge and for defining the mass of the structure. The dimensioning tool has been implemented as Microsoft Excel -sheet. Cross section of a bridge can be closed symmetric structure or open structure, which has cantilevered service corridor. Rods of the truss are RHS-pipes. The structure can be affected by continuous loads, point loads and earthquake loads based on equivalent static force, which are derived from common loads. In this thesis attention has been paid to the theories applied in the dimensioning tool. Calculation of force values is based on two methods: bridge blocks are handled as simply supported beams, whose force diagrams will be solved; then rod forces will be solved from the force diagrams with beam analogy by handling the truss as a beam. Calculation of rod strengths is based on SFS-EN 1993-1-1, which is part of Eurocode structural design standards. Also dimensioning of truss joints according to SFS-EN 1993-1-8 has been handled in this thesis. Functionality of the calculation tool has been tested by studying an example bridge with the tool and Autodesk Robot Professional 2013 -FE-analysis software. According to the results dimensioning tool can be used at least for rapid studies and mass definitions of offer phase, but also for final dimensioning, if conservative dimensioning is accepted.