Sild

Sild on insenertehniline ehitis, mida mööda tee ületab loodusliku või tehisliku takistuse. Enamasti on takistuseks veekogu (jõgi, merelaht, väin) või sügav org. Olemas on palju sillatüüpe, mis kõik täidavad mingit kindlat ülesannet. Esimesed sillad olid looduslikud – näitena võib tuua üle oja varisenud puu, mida mööda inimene sai teisele kaldale. Esimesed inimeste rajatud sillad olid primitiivsed, need kujutasid endast loodusmaterjalidest, puidust ja kivist laotud algelisi sildu, näiteks puupurded või kivihunnikuile toetuvad kiviplaadid. Somerseti krahvkonnas Inglismaal asuv 55 meetri pikkune, 17 avaga Tarr Stepsi kiviplaatsild arvatakse olevat 3000 aastat vana. Kivitahvlid kaaluvad 1–2 tonni ja asuvad meetrijagu üle tavalise veetaseme. Suurim plaat on üle 2,4 meetri pikk ja 1,5 meetrit lai. Idee kasutada paindlikke taimse päritoluga tõmbeelemente jõgede ja kurude ületamiseks tekkis arvatavasti juba inimkonna koidikul. On arvatud, et 4000 aastat tagasi ehitati primitiivseid rippsildu Hiinas, Indias ja mujalgi. Rippsildade kandeelementideks said köied, mis punuti taimede (näiteks liaani) kiust. Ka bambus leidis Hiinas ja Indias kasutuse rippsildade ehitamisel. Tõenäoliselt kõige varasem primitiivsete ujuksildade, samuti konsoolsildade kasutuselevõtt toimus Hiinas umbes 2000 eKr. Sildu võib liigitada selle järgi, kuidas pinge, kokkusurumine, painutamine, väändumine ja nihkumine nende struktuuri kaudu jaotub. Enamik sildu kasutab mingil määral neid kõiki, kuid enamjaolt on üks jõuliik domineeriv. Jõudude ja momentide lahusus on reeglina üsna selge. Ripp- või trosssillal on pinge all olevad elemendid kuju ja paigutuse poolest silmapaistvad. Muudel juhtudel võib jõud jaotada suure hulga liikmete vahel, näiteks nagu sõrestikus. Kaarsild on sild, mis kasutab raskuse kandmiseks kaart. Kaarele mõjuv jõud suunatakse kaare haarade kaudu maasse. Sillatekk ei pea kaarsillal olema kaarekujuline, samas võib sillatekk olla kaarekujuline näiteks talasillal. Üks kuulsamaid Eesti kaarsildu on Tartu kaarsild (tuntud ka kui Jalakäijate sild ja Betoonsild). Maailma pikim kaarsild on Lupu sild Shanghais peasildeavaga 550 meetrit. Talasild on sild, mille korral raskust kandvad talad (sillatekk) toetuvad kahe otspunktiga tugedele. Talasillad on nüüdisaja sillaehituses tavalisimad. Kõige lihtsam talasild on purre, mis võib sisuliselt olla üle takistuse (jõe, kuristiku) asetatud laud või palk. Pikemad talasillad on jaotatud osadeks, igal talal oma toetuspunktid. Talasilla sildeehitis on reeglina tehtud rauast, raudbetoonist või puidust. Maailma pikim talasild on Pontchartrain Causeway Ameerika Ühendriikides Louisiana lõunaosas 38,35 km ja laiusega 17 m. Rippsild on sillatüüp, mille puhul sillatekk (silla liiklust kandev osa) ripub. Rippsilla puhul kasutatakse trossi (või kette, algselt ka nööri), mis on tõmmatud üle takistuse (jõe, kuristiku) pinge alla ning otstest ankurdatud maasse. Selle kõrval leidub ka vähekasutatud iseankurduvaid rippsildu, mille puhul peatrossid ankurdatakse peatalade külge. Rippsilla eelisteks on võimalus ehitada väga pikk sild, silla all säilib veeliiklus ning konstrueerimine ja ehitamine on suhteliselt lihtne – ehituse ajaks pole vaja oluliselt lisatoestust, mistõttu saab rippsilla ehitada näiteks üle sügavate kuristike, kus alt toestamise võimalus puudub. Puudustena saab välja tuua rippsilla vähese jäikuse, mis teeb ta ekstreemsetes ilmaoludes ohtlikuks ning rippsillale mõjuv jõud seda ületavast liiklusest ei ole tasakaalustatud, mistõttu ei sobi rippsild näiteks rongiliikluseks. Maailma pikim rippsild on 3909 m pikk Akashi Kaikyō sild Jaapanis. Kandesõrestiksild ehk fermsild on sild, mille kandev konstruktsioon koosneb sõrestikust. Ferm on ühendatud talade struktuur, mis moodustab kolmnurksed üksused. Reageerides dünaamilistele koormustele, võib ühendatud talasid (tavaliselt sirgeid) survestada pinge, kokkusurumine või mõnikord mõlemad, reageerides dünaamilistele koormustele. Fermisillad on üks vanimaid moodsate sildade tüüpe. Fermisilla ehitamine on materjalide tõhusa kasutamise tõttu ökonoomne. Fermidel on ka pikk eluiga, suur kandevõime, väike kaal ja läbipaine. Üks pikematest kandesõrestiksildatest on 400 m pikk Ikitsuki sild, mis asub Jaapanis ja ühendab Ikitsuki Hirado saarega. Vierendeeli sild on sild, mille peakandjaks on Vierendeeli sõrestik. Arthur Vierendeeli järgi nime saanud sillatüüpi on ehitatud peamiselt väljaspool Belgiat, sest selliste sildade metallikulu on suur ja nende inseneriarvutused enne arvutite kasutuselevõttu olid tülikad. Sellegipoolest neid ehitati ka Belgias, vahel olid sellise tarinduse valiku põhjuseks esteetilisted kaalutlused. Esimene sild, mis Vierendeeli projekti järgi ehitati, oli 1902. aastal Avelgemi rajatud 42-meetrise sildeavaga Waterhoeki sild üle Schelde jõe. Sild sai kannatada mõlemas maailmasõjas. 1947. aastal võeti vastu otsus sild taastada kaarsillana. Hilisemal ajal tema kavandatud sildadest on paljud säilinud ja rekonstrueeritud, sealhulgas tänaseni kasutusel olevad raudteesillad: 1922. aastal Ida-Flandrias ehitatud Grammene ja 1942. aastal Brüsselisse rajatud Laekeni raudteesild. Hiljem on Vierendeeli sildu projekteerinud ka omal ajal tema käe all Leuveni katoliiklikus ülikoolis õppinud insenerid. Konsoolsild on sillatüüp, mis ehitatakse horisontaalselt ulatuvate konsoolide abil. Tavaliselt kasutatakse kahte vastaskaldal asuvat konsooli, mis eenduvad takistuse (nt jõe) kohale. Konsoolide vabad otsad võivad omavahel kokku puutuda, moodustades ise sillateki, või võivad toetada nende vahel olevat vaba osa või talasilda, tavaliselt sõrestiksilda. Kuna konsooli üks ots peab kangisüsteemi laadselt ehk õla põhimõtet kasutades tasakaalustama konsooli vabale otsale mõjuvaid jõudusid, ehitatakse sinna sageli tornid. Maailma pikim konsoolsild on Pont de Québec Quebecis Kanadas. Silla kogupikkus on 549 meetrit, kaks 177-meetrise vaba õlaga konsooli toetavad endi vahel 195-meetrist osa. Sild valmis 1919. aastal. Vantsild on selline sillatüüp, mille korral sillatekk ripub otse püloonide külge kinnituvate vantide (kaablite või jäikade tõmbevarraste) küljes. Vantsild on toimivatelt jõududelt pigem konsoolsilla kui rippsilla moodi, kuigi vahel, loetakse vantsilda välise sarnasuse põhjal rippsilla variandiks. Vantsilla raskust kannavad püloonid, rippsilla raskust peavad kandma ankrud. Vantsilla esimese teadaoleva projekti esitas Veneetsia leiutaja Fausto Veranzio oma raamatus "Machinae novae" (1595). Paljud varased rippsillad olid osalt ka vantsillad. Neil ei läinud hästi ja nad ei ole säilinud. 1817 rajati Inglismaale Tweedi jõele Dryburghi sild, mis järgmise aasta jaanuaris jõkke kukkus. Silla konstruktsiooni parandati ja sild taastati, kuid 1838 varises see uuesti kokku. 1824 kukkus Saksamaal jõkke Saale jõel olev ripp-vantsild. Need õnnetused andsid vantsillale halva maine ja kulus aastakümneid, kuni neid jälle ehitama hakati. 1868 valmis Prahas Franz Josephi sild (hävinud), 1873 sama projekti järgi Londonis Alberti sild (säilinud) ja 1883 New Yorgis Brooklyni sild (säilinud). Vanim säilinud puhtakujuline vantsild asub USA-s Texases Bluff Dale'is ja see avati 1890. Eesti pikim vantsild on Smuuli viadukt Tallinnas kogupikkusega 380 meetrit, millest 170 meetrit on vantsild ja 200 meetrit viieavaline talasild. Eesti esimene vantsild on jalakäijatele mõeldud Tartu Turusild, mis valmis 2003. aastal. Tartu Turusilla pikkus on 251,5 meetrit ja rippuvat osa kannavad 7 paari vante. Sildade hinnanguline eluiga varieerub olenevalt asukohast ja materjalist 25–80 aasta vahel, kuid sildade eluiga võib korraliku hoolduse ja rehabilitatsiooni korral küündida üle saja aasta. Silla hooldus koosneb struktuurse terviseseire ja testimise kombinatsioonist. See on reguleeritud riigipõhiste inseneride standarditega ja hõlmab pidevat jälgimist iga kolme kuni kuue kuu tagant, lihtsat katsetamist või ülevaatamist iga kahe kuni kolme aasta tagant ja põhjalikku kontrolli iga kuue kuni kümne aasta tagant. Euroopas on hoolduskulud märkimisväärsed ja mõnes riigis on need kõrgemad kui uue silla hind. Keevitatud terasildade eluiga saab oluliselt pikendada keevisliigeste järeltöötlusega ja roostevastaste keemiliste ühendite ja värvidega. Selle tulemuseks on potentsiaalne suur kokkuhoid, kasutades olemasolevaid sildu palju kauem kavandatud elueast. Kõige tuntumad sillamaterjalid on teras, betoon, kivi ja asfalt. Vähem kasutatakse rauda, puitu, alumiiniumi ja kummi. Teras Terast kasutatakse sildade pealisehitustes paisuvuukide, talade, laagrite, kinnitusvööde, armatuurvarraste, liiklustõkete ja erinevate sõrestike tugevdamiseks. Terasmaterjali kasutatakse põhiliselt koos betooniga, terassõrestikud paigaldatakse betoonisegu sisse, mis loob vastupidavama ja suurema kandevõimega betooni. Armatuurvardad armeeritakse betooni aluskontruktsioonides, paisuvuukides ning ankrupoltides. Teras leiab kasutust ka vaiade ja tugipostide toetamisel. Betoon Betooni kasutatakse silla pealisehitiste osade jaoks, nagu sõiduteed, kõnniteed, äärekivid ja parapetid (liiklustõkkeseinad külgedel). Betooni kasutatakse tugipostide ja - sammaste toestamisel. Betoon leiab laialdast kasutust sillaehituses ning ka tugisammaste aluspindadel, tala tugipunktides, muulidel, esi-, tiiva-, põse-, taga-, ja otsaseintel. Igal aastal valib Eesti Betooniühing välja aasta betoonehitise ning 2015. aastal osutus selleks Ihaste sild. Betoonarhitektuuri kõverused ja kumerused kogu silla ulatuses koos vaateplatvormide ja trepiga demonstreerivad ehedalt betooni kui struktuurmaterjali eeliseid. Asfalt Asfalti kasutatakse sillaehitusel kergelt kuluvatel pindadel. Sõitmiseks kui ka kõndimiseks mõeldud silla pealmised osad kaetakse asfaldiga, suure koormuse tõttu. Põhilisteks kaetavateks pindadeks on metall ning betoon. Asfaldi valamisel kuluvatele pindadele luuakse aluspinnale kaitsekiht. Puit Puitu kasutatakse põhiliselt liiklustõkete jaoks. Samuti kasutatakse seda ka silla talade, vaiade ning teiste tugipostide materjalina. Puit on pigem kasutusel siis kui luuakse väiksemaid sildu. Alumiinium Alumiiniumit kasututatakse sillapiirete valmistamisel. Kumm Kummi kui ka sünteetilist kummi kasutatakse silla liikuvatel osadel tihendina. Kivi Kivi oli põhiliseks silla ehitusmaterjaliks varasemal ajal, põhiliselt kasutati seda tugipostide toestamiseks. Eriti leidis see materjal kasutust piirkondades, kus oli põllukivi kergesti kättesaaadav. Tänapäeval kivi eriti ei kasutata, sest selle transport on kulukas. Raud Laialdaselt kasutati rauda 1900. aastatel ehitatud silla talades ja sõrestike kandurites. Tänapäeval asendati see terasega, mis on rauast suurema tõmbetugevusega ja vastupidavam. Matve 1978: lk 5–6 (eesti) "The Megalithic Portal" (inglise). Otter R. A. Civil Engineering Heritage: Southern England. London: Thomas Telford Ltd, 1994 ISBN 978-0727719713(inglise) Brown 2005: lk 8 (inglise) Näiteks vanad egiptlased valdasid köie valmistamise oskusi juba 4000 aastat tagasi: How products are made: rope "Bridge construction". Vaadatud 20.04.2022. Gorazd Humar. ""World Famous Arch Bridges in Slovenia"". Vaadatud 19.05.2021. Tehnikaleksikon, lk. 565 "Wikipedia-Rippsild". Vaadatud 19.05.2021. "Steel construction Trusses'". Vaadatud 19.05.2021. "Vierendeel truss bridges". Vaadatud 19.05.2021. Estes, Allen C.; Frangopol, Dan M (2001). ""Bridge Lifetime System Reliability under Multiple Limit States"". Vaadatud 19.05.2021.{{netiviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) Žnidarič, Aleš; Pakrashi, Vikram; O'Brien, Eugene; O'Connor, Alan (2011). Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Urban Design and Planning. ISBN 1755-0793. {{raamatuviide}}: kontrolli parameetri |isbn= väärtust: pikkust (juhend)CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) Eesti Betooniühing. "Aasta Betoonehitis 2015". Vaadatud 31.08.2022. Kunda Nordic Heiderberg Cement Group. "Ihaste sild". Vaadatud 30.08.2022. Miller, R. Matt. "Bridge Construction & Materials". Vaadatud 20.04.2022. Hubert Matve. Sillad läbi aegade, Tallinn. Kirjastus Valgus, 1978. David J Brown. Bridges: Three Thousand Years of Defying Nature. Richmond Hill, Ontario: Firefly Books, 2005 ISBN 1-55407-099-6