Siltojen kunto, kantavuus ja käyttöikä

Julkaisussa tarkastellaan menetelmiä, joilla arvioidaan ikääntyneiden siltojen kuntoa ja kantavuutta sekä ennakoidaan kunnon ja kantavuuden myöhempää kehitystä. Ennakointimenetelmät perustuvat pääasiassa laskentamalleihin, joilla arvioidaan rakenteiden kantavuuden pienentyminen ottaen huomioon materiaaleissa tapahtuva turmeltuminen ja mahdollinen lujuuden pienentyminen. Laskentamallien parametrit sovitetaan kuntotutkimusten yhteydessä saatuihin mittaustuloksiin. Monien turmeltumistekijöiden vaikutus rakenteissa voidaan esittää seuraavalla yksinkertaisella mallilla, joka esittää turmeltumissyvyyttä tai -astetta ajan funktiona: s=k x tn missä s on turmeltumissyvyys tai -aste, k on vakiokerroin, t aika turmeltumisen alkuhetkestä ja n ajan eksponentti. Mm. betonin pakkasrapautuminen, raudoituksen korroosio, rakenneterästen korroosio, betonin karbonatisoituminen ja kloridien tunkeutuminen betoniin voidaan ennakoida tällaisella mallilla. Ajan eksponentin arvo voidaan joskus johtaa teoreettisilla tarkasteluilla, joskus se on arvioitavissa käytettävissä olevan tutkimustiedon avulla. Kun ajan eksponentti tunnetaan, vakiokerroin k voidaan määrittää suoraan rakenteesta tehtävien turmeltumismittausten perusteella. Terässilloilla, joilla kunnossapitotoimenpiteet ovat asianmukaisia, käyttöikä määräytyy pääasiassa liitosten väsymisen perusteella. Teräsrakenteiden väsymiskestävyyttä voidaan arvioida vertailemalla laskennallisesti tai todellisesta rakenteesta mittaamalla määritettyä väsyttävän kuormituksen kertymää sen väsymiskestävyyteen. Laskenta suoritetaan tavallisesti nimellisjännityksiin ja väsymisluokkiin perustuen. Vaurioiden vaikutusta kantavuuteen voidaan arvioida monella tarkkuustasolla. Yleensä siltatutkimuksissa sovelletaan kaksitasoista menettelyä. Ensimmäisellä tarkkuustasolla periaatteena on arvioida vaurioituneen ja alkuperäisen rakenteen kantavuuden suhde yksinkertaisia mitoituskaavoja hyväksi käyttäen. 1. tarkkuustason tarkasteluja voidaan laajentaa soveltamalla mitoituslausekkeisiin materiaalilujuuksien ja mittojen aikafunktiomalleja. Näin voidaan ennakoida kantavuuden kehitystä tulevaisuudessa. Kantavuuden kriteerinä voidaan käyttää varmuustarkastelujen pohjalta johdettuja raja-arvoja. Tässä yhteydessä voidaan ottaa huomioon myös mahdolliset rakenteen valmistumisen jälkeen kuormitusmääräyksissä tapahtuneet muutokset. Toisen tarkkuustason analyysissa kantavuuden arvioinnissa tarkastellaan yleensä rakennetta kokonaisuudessaan (ei ainoastaan tiettyä poikkileikkausta). Rakenteen toimintaa ja staattisia voimasuureita voidaan tutkia erikoismenetelmin ottaen huomioon todettujen vaurioiden vaikutukset rakenteen jäykkyyteen, mahdollisesti muuttuneet kuormavaatimukset jne. 2. tarkkuustason laskentamalleja voidaan tarkentaa erilaisilla kuormituskohdilla ja mittauksilla. Näistä saadaan tarvittava tieto sillan todellisesta toiminnasta ja kuormituksesta.