Pealisehitis

Pealisehitis on ehitise osa, mis on rajatud tugitarindi peale.

Hoone pealisehitise osad

Pealisehitise osad on sambad, seinad ning talad ja plaadid.

Sambad

Maapinna kohale ehitatud sambaid peetakse pealisehituse osaks. Sambaid on kasutusotstarbe järgi kaht tüüpi: arhitektuursed ja kandvad.

Arhitektuursed sambad ei kanna vertikaalkoormust. Neid sambaid kasutatakse vaid hoone esteetilise külje ilmestamiseks.

Kandvaid sambad aga kasutatakse allapoole suunatud koormuse kandmiseks. Mõnikord on kandvad sambad kaunistatud, et anda hoonele esteetiline välimus. Sel juhul täidab sammas ka arhitektuurse samba otstarvet. Hoone sambaid valmistatakse mitmesugustest materjalidest. Kõige levinum on raudbetoon, sest see pole kulukas ning seda on lihtne valmistada.

Seinad

Ka seinad võivad olla osa pealisehitisest. Siinkohal on jutt kandvatest seintest, mis kannavad struktuuriosade koormust ja mille hulka kuuluvad näiteks nihutatavad seinad. Ka müüritisseinad võivad olla osa pealisehitisest, kui need struktuuri koormust kannavad. Paljud meist peavad müüritisseina üheks pealisehitise osaks. Mina aga arvasin need käesolevas juhendisarjas müüritistööetapi hulka, sest need seinad ei kanna mingit koormust.

Talad ja plaadid

Selleks, et muuta hoone kasutatavaks ruumiks, jaotatakse see eri tasanditel plaatidega.

Talad kannavad koormuse üle plaadilt sambale.

Kõrgeim pealisehitis

Burj Khalīfah on maailma kõigi aegade kõrgeim ehitis, kuid ametlikult ei antud talle seda tiitlit enne, kui hoone oli ametlikult avatud. Ehitise kõrgus on 828 meetrit ja korruste arv 160. Kogu põrandapind on 39,8 hektarit. See erineb teistest ehitistest, mis on alates 20. sajandist maailma kõrgeima ehitise tiitlit kandnud, selle poolest, et seal on ka eluruume. Lisaks hõlmab hoone alumised 39 korrust hotell. Hoones on ka observatoorium(124. korrusel) ja bürooruume. Hoone ehituse maksumus oli 1,5 miljardit USA dollarit, mis teeb ühe ruutmeetri ehituse maksumuseks ligi 4900 dollarit. Bürooruumide hind seevastu on tõusnud üle 43 000 dollari ruutmeetri eest.

Laeva pealisehitis

Laevade puhul nimetatakse pealisehitiseks seda osa laevast, mis paikneb peateki kohal. Siiski ei kuulu sellesse kategooriasse mastid, purjed ega mis tahes võimalik relvastus. Pealisehitise suurus mõjutab suuresti laeva liikuvust. Need ehitised on kavandatud nõnda, et annaksid laevale lisaväärtust, sealjuures selle kiirust ja liikuvust vähim pärssides. Pealisehitised kavandamisel võetakse enamasti arvesse ka stiili. Kuna tegemist on laeva kõige esilepaistvama osaga, mis aitab laeva kergesti tuvastada, püütakse sellele sageli anda ainulaadne väljanägemine. Iga laeva disain erineb pisut. Mõne laeva puhul on võimalik näha, kuidas pealisehitis kerkib jõuliselt püstloodis suhteliselt tasasel tekil. Selle parimaks näiteks on lennukikandjad. Need laevad on tohutu suured ning nende avar tekk on ühetasane, võimaldamaks lennukitel laevale maanduda ja sellelt õhku tõusta.

Paljude laevade pealisehitis on aga pindalalt laiem ja ka märksa suurem. Näiteks on kruiisilaeva mitmetekiline pealisehitis rajatud ühetasasele põhjale ning katab kogu peateki. See avar ehitis hõlmab kõiki alumisi tasandeid ning selle peale on lisaks ehitatud veel paar tasandit. Kõige tipust võib leida kõrguva konstruktsiooni, mis täidab kauni laeva krooni aset. Enamiku reisilaevade puhul otsustataksegi just sellise disaini kasuks, sest lisaks laevale kauni välimuse andmisele pakub see reisijatele küllaldaselt ruumi. Lisaks kajutitele võib laevalt leida palju vaba aja veetmiseks mõeldud kohti, mis kõik vajavad samuti ruumi, mistõttu on kõrge ja avar pealisehitis just sobivaim lahendus nii vajaduste kui ka disaini seisukohast. Enamikul puhkudel lisavad need ehitised ja disainilahendused ka laeva tehnilisele aspektile uue mõõtme, andes laevale juurde stabiilsust ja tugevust. Kuid eeskätt annab see inseneridele ja ehitusdisaineritele palju valikuvõimalusi seoses laeva tehnilise baasi ning selle täiustamisega. Pealisehitised on aja jooksul muutunud tänapäevaste laevade asendamatuks osaks.

Sildade pealisehitised

Silla pealisehitis koosneb alusehitisele rajatud sillaosast ning toetab sillatekki. Silla pealisehitise valmistamiseks võib kasutada mitmeid eri materjale ja lahendusi, aga käesolev ettekanne keskendub eelkõige lühikestele terassildadele. Ühenduse Short Span Steel Bridge Alliance väljaandes on kirjeldatud erinevaid lühikeste sildade pealisehitisi, mis kõik kasutavad erinevaid teraslahendusi sõltuvalt sellest, millise sildega silda on vaja toestada.

Gofreeritud terastorustik on kokkupandav terasest pealisehitis, mida on võimalik kiiresti paigaldada. Tänu uudsetele ja tõhusatele terasklassidele võib selline terasest pealisehitis osutuda kergeks, tugevaks ja kulutõhusaks lahenduseks.

Gofreeritud terastorud kinnitatakse ankurpolte kasutades maapinda. Toru eri lõigud ühendatakse samuti poltidega. Haakeseadeldiste abil takistatakse pinnase ja vee imbumist läbi terastorude külgede. Lisatugevuse tagamiseks võib torule lisada ka terasarmatuuri. Sõiduteed toetava struktuuri ülejäänud osa moodustamiseks kasutatakse täitematerjali ja talletatud maapinda. Gofreeritud torud on saadaval erinevate kattekihtidega, mis suudavad tagada töökindluse kuni sajaks aastaks. Torusid on ka paljudes eri suurustes, mistõttu on neid võimalik kasutada ka mitmesuguste väiksema ulatusega sillete juures.

Veel üks võimalus pealisehitise loomiseks on kasutada gofreeritud struktuurplaate. Need struktuurplaadid on omavahel ühendatud nõnda, et toetavad ülejäänud sildstruktuuri ja võimaldavad ühtlasi kasutada sillapealset sõiduteed.

Plaatide otsad kinnitatakse plaadi toestamiseks ankurpoltidega silla alusele. Polte kasutatakse ka gofreeritud terasplaatide osade omavaheliseks ühendamiseks ning kinnitamiseks lõpplahenduse punktidega. Tavaliselt lisatakse plaatidele ka terasarmatuur, et ehitist veelgi tugevdada. Sõiduteed toetava struktuuri ülejäänud osa moodustamiseks kasutatakse täitematerjali ja talletatud maapinda. Need pealisehitiste süsteemid on kulutõhusad ja nende paigaldamine käib kiiresti. Saadaval on mitmeid eri lahendusi, mis võimaldavad neid kasutada arvukate eri sildade puhul.

Paljude tugevdusribide seas, mida kasutatakse struktuurplaatide truubide tugevdamiseks, on vaid vähestel teadaolevalt komposiitomadused. Vaja on läbi viia täiendavaid uuringuid struktuurplaatide truubides kasutatavate ribide komposiittoime valdkonnas. Need uuringud võivad viia komposiitmaterjali tõhusama kasutamiseni ning aidata välja töötada kokkuhoidlikumaid lahendusi.

Modulaarsildade ehitamisega tegelev firma Big R Bridge on arendanud ainulaadse alternatiivse versiooni gofreeritud struktuurplaatidest valmistatud sillast. Nimelt on Super-Cor® Bridge ehitusel gofreeritud terasplaadid asendatud suurte rõngakujuliste gofreeringutega. Need kergekaalulised paneelid on tavaliste struktuurplaatidest ehitatud sildadega võrreldes veelgi jäigemad. Paneele on lihtne transportida ning kokkupanekuks kulub märgatavalt vähem polte kui tavaliste terasplaatide puhul. Paneelid kaaluvad nii vähe, et neid on võimalik kokku panna kohe objekti kõrval ning suhteliselt kerge varustusega ka sealsamas paika liigutada. Süsteemi eeliseks on ka kiire kohanemisvõime; silda on võimalik vähese vaevaga laiendada uute paneelide lisamise ning ülejäänud ehitise kohandamise abil.

Firma Big R Bridge kinnitusel saab Super-Cor® silla pealisehitist kasutada ka üle 25 meetri ulatuvate sildade puhul. Pealisehitis toetab sillatekki ning sellel liikuvat koormust, võimaldades samas liiklusel läbi kulgeda ka silla alt. Super-Cor® paneelid on poltidega kokku liidetud ning ühendatud sillaalusel poltide või ankurühendustega, sõltuvalt aluse materjalist. Sõiduteed toetava struktuuri ülejäänud osa moodustamiseks kasutatakse täitematerjali ja talletatud maapinda. Selle süsteemi saab kokku panna vähese ajaga ning sellel on samad eelised nagu gofreeritud struktuurplaatide kasutamiselgi. Lisaks saab seda süsteemi vaevata laiendada esialgse ehitise valmistamiseks kasutatud nurkplaatide lisamisega. Ja arvestades materjali kerget kaalu, vähendab selle kiire kokkupanek ja objektile toimetamine liiklemisele kuluvat aega.

Umbes 6–27 meetri vahemikku jäävate sildade pealisehitiste puhul kasutatakse sageli ehituselementidena ka laiu äärikuid. Need elemendid on paigutatud sillateki alla paralleelselt liiklusvooga ning aitavad toetada sillale langevat koormust. Üldjuhul on tekk kinnitatud talade külge nõnda, et mõlemad elemendid toetavad üksteist komposiitosadena. Kuigi pikema silde puhul võib kasutatava terase mahukaal olla kõrgem kui terasplaatidest talade puhul, on terasest valtsprofiilide maksumus siiski palju madalam. Valtsprofiilide jaoks tavaliselt põiksuunalisi jäikustugesid kasutada pole vaja ning lihtsad vaheplaatidega lisandid muudavad valtsprofiilid igati taskukohaseks pealisehitiseks.

Short Span Steel Bridge Alliance brošüüris antakse mõista, et seda alternatiivi saab kasutada umbes 6–27 meetri vahemikku jäävate sildade puhul. Pealisehitis toetab sillatekki ning sellel liikuvat koormust, võimaldades samas liiklusel läbi kulgeda ka silla alt. Sildade puhul, mille pikkus jääb alla 60 meetri (nagu kõik käesolevas ettekandes käsitletud sillad), on võimalik püstitada kandetalad väheste raketiste kaasabil või üldse ilma raketisteta. Püstitamise ajal kasutatakse sageli kinnitusklampe, et tagada stabiilsus silla negatiivse jõumomendiga osadele kuni positiivse momendiga osade püstitamiseni. Laiad valtsitud terasest äärikud, mida kasutatakse lühikeste sildade pealisehitistes, võivad osutuda üpris kulutõhusaks, sest need ei nõua põiksuunalisi jäikustugesid ning neid saab kokku panna lihtsate vaheplaatide abil. Sellise silla terase mahukaal on aga kõrgem kui terasplaatidest kandetaladega sildade puhul.

Terasplaatidest kandetalad on terasest pealisehitiste ühed levinuimad ehituselemendid. Sillaehituses kasutatuna paigaldatakse plaatidest talad paralleelselt liiklusvooga. Alustalad paigaldatakse risti sillateki alla, et koormust ühtlaselt jaotada. Sarnaselt laiade valtsitud terasest äärikutega paigaldatakse sillatekk nõnda, et tekk ja talad toetavad üksteist komposiitosadena. Terasplaatidest talade kuju erineb valtsprofiilist selle poolest, et valtsprofiil koosneb topeltsümmeetrilistest I-kujulistest lõikudest, aga terasplaatidest talasid on võimalik ehitusdetailide abil muuta tõhusamaks ning tavaliselt on need vaid ühekordselt sümmeetrilised. Tänu neile kohandamisvõimalustele on terasplaatidest taladel ka madalam mahukaal. Vaheplaatide detailide keerukas ehitus ning vajadus kasutada põiksuunalisi jäikustugesid tähendab, et see valik pole paljude lühikeste sildade puhul alati sama taskukohane kui valtsprofiil.

See süsteem on küll valtsitud terastalade süsteemiga võrreldes tõhusam terase mahukaalu seisukohast, aga mitte alati sama soodne. Sarnaselt valtsprofiilidega toimib see süsteem sillatekiga komposiitselt.

Cambridge’i terasest kaarsildade pealisehitis koosneb kahest sillaküljel asuvast kaarkonstruktsioonist. Kuigi paaris kaared on ehitatud eraldiseisvatest osadest (mis on paigutatud kolmnurgakujuliselt) ja millele mõjub peamiselt telgkoormus, toimivad mõlemad kaared üldiselt nagu kaks suurt paaris tugitala. Kaarte külge on kinnitatud ka liiklusvooga risti kulgevad alustalad, et toetada sillale laskuvat koormust, mida aitavad hajutada liiklusvooga paralleelselt kulgevad talad. Paarsüsteemi ülemised ja alumised osad kinnitatakse tihti külgmiselt, et tagada jäikus ja vastupidavus tuulekoormusele. Cambridge’i terasest kaarsildade puhul on ülemised osad üldiselt kaarjad.

Seda liiki paarsüsteem on paigaldatud sillateki külgedele, kusjuures alustalad ühendavad silla toestamiseks selle alumisi osi. Selline pealisehitis võib toestada eri pikkusega sildu. Ehitusel kasutatavad elemendid on paarsüsteemi puhul kergemad kui valtsitud terasest talade ja terasplaatidest tugitalade puhul. Muidugi tuleb paarsüsteemis ehitatud sildade juures kokku panna rohkem osi kui teiste pealisehitiste puhul. Kuna osad on aga väiksemad, võib ehitusprotsessi juures kasutada ka kraanasid. Ehituselemendid on üksteisega liidetud poltühenduste abil. Lihtsate paarsüsteemis sildade juures on püstitamise hõlbustamiseks tavaliselt tarvis ka raketisi. Sillaturvikute juures võib kasutada sisetugede lähedal koos raketistega konsoolkonstruktsiooni.

Cambridge’i terasest kaarsildu peetakse esteetiliselt väga meeldivaks. Ehitusprotsess võib aga osutuda palju keerulisemaks kui terasplaatidest taladega sildadel. Mõned ettevõtted transpordivad silla sõrestiku kokkupanduna sihtkohta, kiirendades nõnda silla ehitusprotsessi.