Väsymisanalyysi Case Reposaaren silta



Samankaltaiset tiedostot
TIESILTOJEN VÄSYTYSKUORMAT

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Sillat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

VÄSYMISMITOITUS Pasila. Antti Silvennoinen, WSP Finland

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Onnettomuuskuormat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

Vastaanottaja Helsingin kaupunki. Asiakirjatyyppi Selvitys. Päivämäärä VUOSAAREN SILTA KANTAVUUSSELVITYS

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Lämpötilakuormat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Onnettomuuskuormat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

Eurokoodit sillansuunnittelussa. Eurokoodiseminaari Heikki Lilja

Suomen tieverkosto ja sillat

Rautatiesiltojen kuormat

RKL-, R2KL- ja R3KLkiinnityslevyt

Ajoneuvoasetuksen muutos 2013

Ritilän A kuormitustaulukko

RIL263 KAIVANTO-OHJE TUETUN KAIVANNON MITOITUS PETRI TYYNELÄ/RAMBOLL FINLAND OY

Teräsputkipaalujen kalliokärkien suunnittelu, lisäohjeita FEMlaskentaa

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN 1990:2002/A1 (Liite A2) RAKENTEIDEN SUUNNITTELUPERUSTEET Muutos A1: Liite A2: Soveltaminen siltoihin

JÄNNEVIRRAN SILLAN VÄSYMISMITOITUS MITATULLA LIIKENNEKUORMALLA

FCG Planeko Oy Puutarhakatu 45 B Turku. Kyrön kylä, Pöytyä Tärinäselvitys Selvitysalue. Geomatti Oy työ 365

Raskaiden ajoneuvojen tierakenteeseen aiheuttamat rasitukset CASE: Vähäliikenteisen tien monitorointi

Vetolaitteet. Yleistä vetolaitteista PGRT

Eurokoodiseminaari Hanasaari EUROKOODIT SILLANSUUNNITTELUSSA. Heikki Lilja Silta-asiantuntija Liikennevirasto, Taitorakentaminen

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Vedettyjen rakenneosien suunnittelu LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

SKAL Kuljetusbarometri 1/2014: Tieverkon rajoitukset syövät hyötyjä suuremmasta kuljetuskalustosta Tierakentaminen pistäisi vauhtia koko

SILTOJEN KUORMAT JA KUORMITUSYHDISTELMÄT

Siltasuunnittelu Eurocodeaikana

tai tai X

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Siltojen liikennekuormat

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

Orsien käytönrajat paljaille ja päällystetyille avojohdoille EN 50341, EN Johtokulma

Hilti HIT-RE HIS-(R)N

Pienahitsien materiaalikerroin w

Esimerkkilaskelma. Mastopilarin perustusliitos liimaruuveilla


LÄHTÖKOHDAT. Tehtävä. Taustaa. Kohteen tiedot

Elementtipaalulaatat rautateillä

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN GEOTEKNINEN SUUNNITTELU Yleiset säännöt: Soveltaminen infrarakenteisiin LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

MAANVARAINEN PERUSTUS

Teräsbetonisten lyöntipaalujen TUOTELEHTI. DI Antti Laitakari

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Tuulikuormat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

PIENOISLINEAARIJOHTEET

KOSKI Tl KESKUSTAN JA KOIVUKYLÄN OSA- YLEISKAAVOJEN MELUSELVITYS. Työ: E Tampere,

LIIKENTEEN KEHITYS TAMPEREELLA VUONNA 2014

KISASÄÄNNÖT JA PROJEKTI LK

Rakenteiden lujuus ja vakaus [Luonnos] Alumiinirakenteet

Ympäristöministeriön asetus Eurocode-standardien soveltamisesta talonrakentamisessa annetun asetuksen muuttamisesta

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 2: BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Osa 1-2: Yleiset säännöt. Rakenteiden palomitoitus

T Puurakenteet 1 5 op

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN RAKENTEIDEN KUORMAT Siltojen liikennekuormat LIIKENNE JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

Puisten kävelysiltojen värähtelymittaukset

Kuormitustaulukko SP-ritilätasot. Malli A

Muurattavat harkot. SUUNNITTELUOHJE 2016 Eurokoodi 6. (korvaa ohjeen)

Teräsbetonipaalut, mitä uutta? DI Antti Laitakari

RAKENNEPUTKET EN KÄSIKIRJA (v.2012)

Tartuntakierteiden veto- ja leikkauskapasiteettien

Eurokoodien mukainen suunnittelu

Lattioiden kuormat ja muut lähtötiedot

HARVIALAN ALUEEN LIIKENNE RAKENNUSKESKUS CENTRA

EC0 ja EC1. Keskeiset muutokset kansallisissa. liitteissä. Eurokoodi 2014 seminaari Rakennusteollisuus RT ry Timo Tikanoja 9.12.

FERROMETAL OY:N BETONIRUUVIEN TARTUNTA- VETOKOKEET JA LEIKKAUSKOKEET - Koetulokset

KÄYTTÖOHJE KALLIOKÄRKI

Uudenmaan maankäytön kehityskuvavaihtoehtojen kasvihuonekaasupäästöt asumisväljyyden herkkyystarkastelu

EUROKOODI 2016 SEMINAARI. Teräs- ja alumiinirakenteet

Tampereen kaupungin ympäristönsuojelulain mukainen meluselvitys 2017

VASTINE KUSTAVIN KUNTA LÄNSI-VUOSNAISTEN RANTA-ASEMAKAAVA

Tampereen kaupungin ympäristönsuojelulain mukainen meluselvitys 2017

Lumijoentien (st 813) ja vt 8:n liittymän toimivuus. Oikealle kääntymiskaistan tarveselvitys

RTA-, RWTL- ja RWTS-nostoAnkkurit

BrakeWIN. Ja teoreettinen jarrulaskenta. Copyright (c) Rekkalaskenta Oy

Ohjeita Volvo -kuorma-autojen jarrutarkastuksen suorittamiseen

EUROKOODI 7 KÄYTTÖÖNOTTOTILANNE

Ratapihaan liittyvien alueiden sekä kaupungintalon tontin asemakaavamuutoksen tärinäselvitys Suonenjoen kaupunki

Ympäristöministeriön asetus Eurocode-standardien soveltamisesta talonrakentamisessa annetun asetuksen muuttamisesta

RIL KAIVANTO - OHJE KOULUTUSTILAISUUS ANKKUREIDEN MITOITUS JA KOEVETO (Aku Varsamäki Sito Oy)

Asennus- ja käyttöohje. Vetoaisa ZEA 2,8-1

Infratieto-Tiestö Turku NAANTALIN KAUPUNKI

Vaihtolava-ajoneuvot. Yleistä tietoa vaihtolava-ajoneuvoista

Oulun seudulla kiertävien nopeusnäyttötaulujen mittaukset ajalla 8/2014-7/2015. Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskuksen maantieverkon kohteet

Ritavuoren ak:n melusuojaus vaihe 2, Lapua

Teräsköysiraksit

2 Porapaalujen kärkiosien tekniset vaatimukset 2 KÄYTETTÄVÄT STANDARDIT JA OHJEET... 4

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN BETONIRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Sillat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

Ritilän A kuormitustaulukko

TNO Institute of Environmental and Energy Technology (Ympäristö- ja energiateknologian instituutti)

Asennus- ja käyttöohje. Vetoaisa ZEA 0,75-1

Finnwood 2.3 SR1 ( ) FarmiMalli Oy Urpo Manninen. Copyright 2012 Metsäliitto Osuuskunta, Metsä Wood Varasto, Ovipalkki 3,

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 3: TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN SFS-EN 1990 EUROKOODI. RAKENTEIDEN SUUNNITTELUPERUSTEET

KELIRIKKOTEIDEN KAYTN RAJOITTAMIS- OHJEET

Liikenteen muutos Länsiväylällä (Kt51) Länsimetron valmistumisen myötä

Paalutusohje koulutustilaisuus Ravintola Vaunun auditorio

HENKILÖAUTOJEN KESKIKUORMITUS NIEMEN RAJALLA HELSINGISSÄ VUONNA 2012

KAIVOSTOIMINNAN TALOUDELLISTEN HYÖTYJEN JA YMPÄRISTÖHAITTOJEN RAHAMÄÄRÄINEN ARVOTTAMINEN. Pellervon taloustutkimus PTT Suomen ympäristökeskus

HSL-3 Raskas kiila-ankkuri

Vaihtolava-autot. Yleistä tietoa vaihtolava-autoista

TIEMERKINTÖJEN TEETTÄMINEN

NOUSIAISTEN KUNTA. Työ: Tampere

Eurokoodien mukainen suunnittelu

Transkriptio:

Väsymisanalyysi Case Reposaaren silta TERÄSSILTAPÄIVÄT 2012, 6. 7.6.2012 Jani Meriläinen, Liikennevirasto

Esityksen sisältö Lyhyet esimerkkilaskelmat FLM1, FLM3, FLM4 ja FLM5 Vanha silta Reposaaren silta Esitelmän Excel-ohjelmasta Itse tehty omaan käyttöön, jotta ymmärtäisin miten eurokoodin väsytyskaavat toimivat. Tällä hetkellä vain tiesiltojen normaalijännitystarkastelu. Puuttuu leikkausjännitysten (erilainen S-N-kuvaaja) ja yhteisvaikutusten tarkastelu. Puuttuu rautatiesiltojen tarkastelu. (KL-silloille ei tarvitse tehdä väsytystarkastelua.) FLM2:lle en keksinyt käytännössä mitään käyttöä. Onko? Jännitysvaihteluita laskiessa voi puristuksen puolella olevia jännityksiä ( < 0) redusoida 40 %. Tien teräsputkisilloille on kehitetty vielä oma menetelmänsä (K. Julku), joka on esitetty uudessa putkisiltaohjeessa (LO 2/2012). Jani Meriläinen, 7.6.2012 2 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi

S-N-kuvaajat 2 miljoonan jännityssyklin kohdalta löytyy väsymisluokka C. 5 miljoonan jännityssyklin kohdalta löytyy vakioamplitudinen väsymisraja D, jonka jälkeen potenssi muuttuu 3 5. Jos jännitysvaihtelu ei koskaan ylitä D:tä niin rakenne ei väsy ollenkaan. Kun jännitysvaihtelu on alle alemman väsytysrajan L, niin rakenne ei väsy ollenkaan kyseisellä jännitysvaihteluvälillä (cut-off limit). Palmgren-Miner: SFS-EN 1993-1-9: Jani Meriläinen, 7.6.2012 3 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi

S-N-kuvaajat SFS-EN 1993-1-9: Jani Meriläinen, 7.6.2012 4 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi

1 (VÄSY-v0.13) KOHDE OSA PVM. Esimerkkisilta Jonkun rakenneosan väsyminen 1.6.2012 SUUNNITELLUT TARKASTANUT J. Meriläinen TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS FLM1 UUDEN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Väsytyskuormakaavio FLM1 (kaaviota LM1 vastaava) Väsytyskuormakaaviota FLM1 voidaan käyttää tarkistettaessa voidaanko väsymisikää pitää rajattomana. FLM1 on rakenteeltaan samanlainen kuin LM1 siten, että akselikuormien arvo on 0,7Q ja tasaisesti jakautuneiden kuormien arvot 0,3q. Tarkasteltava rakenneosa: Jonkun rakenneosan väsyminen Tarkastelu normaalijännityksen vaihtelulle EN 1993-1-9, taulukko 3.1 Aineosavarmuuslukujen suositeltavat arvot väsytysmitoituksessa Luotettavuustarkastelu Vaurion seuraukset Pienet Suuret Vaurionsietoperiaate 1,00 1,15 Varman kestämisen periaate 1,15 1,35 Rakenneosan väsymisluokka C = 80 N/mm 2 ja materiaalin osavarmuuskerroin väsytyksessä: Mf = 1,15 Cd C / Mf = 69,6 N/mm 2 (Rakenne kestää 2 miljoonaa jännitysvaihtelua.) Dd D / Mf = 51,3 N/mm 2 (Rakenne kestää 5 miljoonaa jännitysvaihtelua. Jos Dd ei ylity koskaan, rakenne ei saa alkusäröä eikä väsy ollenkaan.) Ld L / Mf = 28,2 N/mm 2 (Rakenne ei väsy kun jännitys jää tämän alle.) Jännitysvaihtelu: = FLM1,max - FLM1,min = 51,3 N/mm 2 ja osavarmuusluku: Ff = 1,00 d / Ff = 51,3 N/mm 2 d / Dd = 1,00 < 1,0 RAKENNEOSALLE EI TARVITSE TEHDÄ TÄMÄN TARKEMPAA VÄSYMISTARKASTELUA.

KOHDE OSA PVM. Esimerkkisilta Jonkun rakenneosan väsyminen SUUNNITELLUT TARKASTANUT (VÄSY-v0.13) 1.6.2012 J. Meriläinen TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS FLM3 UUDEN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Väsytyskuormakaavio FLM3 Väsytyskuormakaaviota FLM3 suositellaan käytettäväksi uudissiltojen väsymismitoituksessa. Väsytyskuormakaavio FLM3 koostuu neljästä akselista (akselipaino 120 kn), joista jokaisessa on kaksi samanlaista pyörää Akselivälit ovat 1,2 + 6 + 1,2 metriä ja akselien rengasväli on 2,0 metriä (ks. SFS-EN 1991-2 kuva 4.8). Tarkasteltava rakenneosa: Jonkun rakenneosan väsyminen Jänteen Keskikohta vai tukialue: Keskikohta Tarkastelu normaalijännityksen vaihtelulle Liikenteen luokka: 3 Liikenteen luokat N obs => N obs = 125000 1 Moottori-, moottoriliikenne- ja muut tiet (>1200 rask.ajon/vrk/suunta) 2E+06 Käyttöikä: t Ld = 100 vuotta 2 Moottori-, moottoriliikenne- ja muut tiet (200-1200 rask.ajon/vrk/suunta) 500000 Liikenteen tyyppi: Keskipitkäliikenne 3 Päätiet (50-200 rask.ajon/vrk/suunta) 125000 Rakenteen jännemitta: L = 20,0 m 4 Paikallistiet (<50 rask.ajon/vrk/suunta) 50000 Ekvivalentti vauriokerroin = 1 * 2 * 3 * 4 = 1,57 max - liikenteen aiheuttama vauriovaikutuskerroin (SFS-EN 1993-2 kuva 9.5): 1 = 2,45 (10 m < L < 80 m) - liikenteen määrän huomioiva kerroin: 2 = 0,643 kun kuorma-autojen bruttopainojen keskiarvo: Q m1 = 407 kn - sillan suunnittellun käyttöiän huomioiva kerroin: 3 = 1,000 - muiden kaistojen liikenteen huomioiva kerroin: 4 = 1,000 - vauriovaikutuskertoimen maksimi (kuva 9.6): max = 2,17 Jännitysvaihtelu Rakenneosan väsymisluokka C = 80 N/mm 2 ja materiaalin osavarmuusluku väsytyksessä: Mf = 1,15 C / Mf = 69,6 N/mm 2 Jännitysvaihteluiden lukumäärä sillan eliniän aikana: N = 12,50 miljoonaa Jännitysvaihtelu (erillisestä laskennasta): = FLM3,max - FLM3,min = 44,2 N/mm 2 ja osavarmuusluku: Ff = 1,00 muunnettu nimellinen jännitysvaihteluväli E2 = * 2 = 69,58 N/mm 2 (tiesilloilla sys.kerroin 2 = 1,0) Ff * E2 = 69,6 N/mm 2 < C / Mf Rakenne kestää väsytyksen kaaviolla FLM3 laskettuna.

KOHDE OSA PVM. Esimerkkisilta Jonkun rakenneosan väsyminen SUUNNITELLUT TARKASTANUT (VÄSY-v0.13) 1.6.2012 J. Meriläinen TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS FLM4 UUDEN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Väsytyskuormakaavio FLM4 Väsytyskuormakaaviossa FLM4 kuormitetaan siltaa sarjalla ekvivalentteja kuorma-autoja, jotka yhdessä tuottavat Euroopan teillä tyypillisen liikenteen kaltaiset vaikutukset (ks. SFS-EN 1991-2 taulukko 4.7). Yksittäisten kuorma-autojen siltaa ylittäessään aiheuttamasta jännityksen vaihtelusta syntyvän jännitysvaihteluvälin spektrin ja vastaavan jaksojen lukumäärän määrittämiseen käytetään rainflow-menetelmää tai vesisäiliöanalogiaa. Väsytyskuormakaavion FLM4 käyttö on sallittu vain asianomaisen viranomaisen suostumuksella. Väsytyskuormakaavion FLM4 käyttö on perusteltua kansirakenteen yksityiskohtien väsymismitoituksessa (esim. teräksinen ortotrooppikansi). Asianomainen viranomainen voi tarvittaessa määrittää standardin SFS-EN 1991-2 taulukon 4.7 liikenteen tyypin sekä laskennassa käytetyt ekvivalentit akselikuormat myös hankekohtaisesti. Tarkasteltava rakenneosa: Jonkun rakenneosan väsyminen Valmistusvuosi: 2012 1 Tarkastelu normaalijännityksen vaihtelulle Liikenteen luokka: 3 => N obs = 125000 2 Käyttöikä: t Ld = 100 vuotta 3 Liikenteen tyyppi: Keskipitkäliikenne 4 Rakenneosan väsymisluokka C = 80 N/mm 2 5 materiaalin osavarmuusluku väsytyksessä: Mf = 1,15 Cd C / Mf = 69,6 N/mm 2 (rakenne kestää 2 miljoonaa jännitysvaihtelua) Dd D / Mf = 51,3 N/mm 2 (rakenne kestää 5 miljoonaa jännitysvaihtelua) Ld L / Mf = 28,2 N/mm 2 (rakenne ei väsy kun jännitys jää tämän alle) KUORMA-AUTO Jännityssyklin nro ja sitä vastaava jännitysvaihtelu i [N/mm 2 ] 1 1 28,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 2 1 28,2 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 3 1 40,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 4 1 51,3 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 5 1 69,6 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 Kuormituksen osavarmuusluku: Ff = 1,00 KUORMA-AUTO 1 2 3 4 5 N Ri = määrä, minkä rakenne kestää jännitysvaihteluita Ff * i [milj. kpl.] 1 äär. 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 99,2 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 17,3 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 5,0 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 2,0 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. N Ri = D 3 * 5*10 6 / i 3, kun i D N Ri = D 5 * 5*10 6 / i 5, kun L i D N Ri = ääretön, kun i L KUORMA-AUTO 1 2 3 4 5 YHT Liikennemäärät sillan käyttöiän aikana osuus N i [milj.] 40 % 5,00 10 % 1,25 30 % 3,75 15 % 1,88 5 % 0,63 100 % 12,50 Käyttöaste N i / N Ri 0,000 0,013 0,217 0,376 0,313 0,919 < 1,0 => OK! Rakenteen viimeinen laskennallinen käyttövuosi väsymisen suhteen: 2119

KOHDE OSA PVM. Esimerkkisilta Jonkun rakenneosan väsyminen SUUNNITELLUT TARKASTANUT (VÄSY-v0.13) 1.6.2012 J. Meriläinen TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS FLM5 UUDEN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Väsytyskuormakaavio FLM5 Väsytyskuormakaavion FLM5 käyttö on sallittu vain asianomaisen viranomaisen suostumuksella. Väsytyskuormakaavio FLM5 muodostuu suoraan mitatusta liikennetiedosta ja asianomainen viranomainen voi määrittää liikenteen jakauman sekä lopulliset ekvivalentit akselikuormat hankekohtaisesti. Tarkasteltava rakenneosa: Niitattu pääpalkki, max jännitys Valmistusvuosi: 2012 Tarkastelu normaalijännityksen vaihtelulle Liikenteen luokka: 3 => N obs = 125000 Käyttöikä: t Ld = 100 vuotta Rakenneosan väsymisluokka C = 80 N/mm 2 materiaalin osavarmuusluku väsytyksessä: Mf = 1,15 Cd C / Mf = 69,6 N/mm 2 (rakenne kestää 2 miljoonaa jännitysvaihtelua) Dd D / Mf = 51,3 N/mm 2 (rakenne kestää 5 miljoonaa jännitysvaihtelua) Ld L / Mf = 28,2 N/mm 2 (rakenne ei väsy kun jännitys jää tämän alle) Ajoneuvotyyppi Jännityssyklin nro ja sitä vastaava jännitysvaihtelu i [N/mm 2 ] A 1 28,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 B 1 28,2 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 C 1 40,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 D 1 51,3 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 E 1 69,6 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 Kuormituksen osavarmuusluku: Ff = 1,00 Ajoneuvotyyppi A B C D E N Ri = määrä, minkä rakenne kestää jännitysvaihteluita Ff * i [milj. kpl.] 1 äär. 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 99,2 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 17,3 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 5,0 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 2,0 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. N Ri = D 3 * 5*10 6 / i 3, kun i D N Ri = D 5 * 5*10 6 / i 5, kun L i D N Ri = ääretön, kun i L Ajoneuvotyyppi Liikennemäärät sillan käyttöiän aikana Käyttöaste osuus N i [milj.] N i / N Ri A 40 % 5,00 0,000 B 10 % 1,25 0,013 C 30 % 3,75 0,217 D 15 % 1,88 0,376 E 5 % 0,63 0,313 YHT 100 % 12,50 0,919 Rakenteen viimeinen laskennallinen käyttövuosi väsymisen suhteen: < 1,0 => OK! 2119

Reposaaren silta Silta on vuonna 1955 suunniteltu avattava niitattu terässilta. Pituussuuntaisissa sekundääripalkeissa on havaittu pahoja syöpymis- ja halkeiluvaurioita (kuva). Pääpalkeissa ja poikkipalkeissa ei ilmeisesti ole havaittu väsymissäröjä, mutta näiden väsytyskestävyyttä haluttiin tutkia tarkemmin. Väsymisanalyysi suoritettiin arvioidulla todellisella raskaalla liikenteellä, sekä eurokoodin mukaisella Palmgren-Miner -sääntöön perustuvalla mitoituksella. Laskentaa varten tehtiin kaksi eri oletusta asiaan vaikuttavista seikoista, ( bestcase ja worst-case ). Oletettavasti todellinen tilanne on jossain näiden kahden oletuksen välissä. Jani Meriläinen, 7.6.2012 5 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi

Reposaaren silta raskaan liikenteen painot ennen vuotta 1990 on valittu ajoneuvoasetuksen mukaisina suurimpina sallittuina painoina (varmistettu Olli Pyyköseltä). Vuoden 1990 jälkeen on käytettävissä tarkempaa statistiikkaa kuljetusten painoista. raskaan liikenteen ajoneuvojen vuorokausimäärät arvioitiin karkeasti ajanjaksolla 1955-1990. Vuorokausiliikennemäärät on esitetty liitteessä ( worst case -liikennemäärät = ~1,7 * best case -liikennemäärät) vuodesta 1990 eteenpäin liikenteen määristä on tarkempaa tietoa (mm. tarkat tiedot eri liikennöitsijöiltä) (1990-2012 worst case = ~1,2* best case ) 2012 liikennemäärä pidetään samana, mutta ajoneuvojen painojakauma on rankempi worst case -tilanteessa Ajoneuvojen lukumäärillä on yleisesti ottaen ajoneuvojen painoa pienempi vaikutus väsymiskestävyyteen. Teräspalkkien korroosio on otettu huomioon materiaalin osavarmuusluvussa. Jani Meriläinen, 7.6.2012 6 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi

Reposaaren silta, väsymisanalyysi, oletukset ja tulokset "WORST CASE" "BEST CASE" Ajoneuvojen paino (tn) Ajoneuvojen paino (tn) 1955-74 1975-81 1982-89 1990-2011 2012-1955-74 1975-81 1982-89 1990-2011 2012-32 42 48 60 48 60 48 32 42 48 60 48 60 48 Ajoneuvojen lukumäärä / vrk Ajoneuvojen lukumäärä / vrk 1955-74 1975-81 1982-89 1990-2011 2012-1955-74 1975-81 1982-89 1990-2011 2012-100 200 300 180 120 240 160 60 120 175 125 125 200 200 Väsymisluokka Materiaalin osavarmuuskertoimet Väsymisluokka Materiaalin osavarmuuskertoimet 80 Pääpalkit: 1,10 Poikkipalkit: 1,20 90 Pääpalkit: 1,05 Poikkipalkit: 1,10 Väsymislujuus kyseisille rakenteille on ohjeiden mukaan 80 Mpa. "Best case":ssä on käytetty väsymislujuutta 90 MPa. Osavarmuusluvuissa on huomioitu rakenteen korroosio. Poikkipalkeissa korroosio on pidemmällä, joten osavarmuusluvut ovat isompia. Ajoneuvojen painot on kyseisinä vuosina käytetyt sallitut suurimmat painot. Poikkipalkkien laskennassa on 60 tonnin AA-kaaviolla oletettu olevan 4 jännitysvaihtelua / yliajo ja 48 tonnin kaaviolla 3 ja muilla kaaviolla 2 jännitysvaihtelua / yliajo. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 WORST BEST WORST-poikkip. BEST-poikip. Väsymisen kehittyminen (arvioitu ensimmäisen väsymisvaurion ajankohta on 2013...2041) 0 1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035

(VÄSY-v0.13) KOHDE OSA PVM. 1.6.2012 Reposaaren silta Pääpalkkien väsyminen SUUNNITELLUT TARKASTANUT TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS VANHA SILTA VANHAN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Tarkasteltava rakenneosa: Niitattu pääpalkki, max jännitys (WORST CASE) Valmistusvuosi: 1955 Rakenneosan väsymisluokka C = 80 N/mm 2 ja materiaalin osavarmuuskerroin väsytyksessä: Mf = 1,10 Cd C / Mf = 72,7 N/mm 2 (rakenne kestää 2 miljoonaa jännitysvaihtelua) Dd D / Mf = 53,6 N/mm 2 (rakenne kestää 5 miljoonaa jännitysvaihtelua) Ld L / Mf = 29,4 N/mm 2 (rakenne ei väsy kun jännitys jää tämän alle) Ajoneuvotyyppi Jännityssyklin nro ja sitä vastaava jännitysvaihtelu i [N/mm 2 ] 60 ton (AA) 1 63,9 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 48 ton 1 53,2 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 42 ton 1 46,5 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 32 ton 1 35,4 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 1 0,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 Ajoneuvotyyppi 60 ton (AA) 48 ton 42 ton 32 ton n Ri = määrä, minkä rakenne kestää jännitysvaihteluita i [milj. kpl.] 1 2,9 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 5,2 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 10,1 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 39,5 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 äär. 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. Ajoneuvotyyppi 60 ton (AA) 48 ton 42 ton 32 ton y 0 y 1 kvl y 0 y 1 kvl y 0 y 1 kvl 1990 2011 180 2012 2100 240 2300 1982 1989 300 1990 2011 120 2012 2300 160 1975 1981 200 2300 1955 1974 100 2300 2300 N Ri = 3 D * 5*10 6 / 3 i, kun i D y 0 = Liikennemäärän ensimmäinen vuosi N Ri = 5 D * 5*10 6 / 5 i, kun L i D y 1 = Liikennemäärän viimeinen vuosi N Ri = ääretön, kun i L kvl = keskimääräinen vuorokausiliikenne aikavälillä y 0 - y 1 Rakenteen viimeinen käyttövuosi väsymisen suhteen: 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 Liikennemäärät (tarkemmat vuosikohtaiset tiedot seuraavalla sivulla) 2013 Väsymisen kehittyminen (1 = rakenne saavuttaa käyttöikänsä väsymisen suhteen) 0,000 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

(VÄSY-v0.12) KOHDE OSA PVM. 1.6.2012 Reposaaren silta Pääpalkkien väsyminen SUUNNITELLUT TARKASTANUT TYÖN NUMERO SIVU TUNNUS VANHA SILTA VANHAN TIESILLAN VÄSYMISMITOITUS Tarkasteltava rakenneosa: Niitattu pääpalkki, max jännitys (BEST CASE) Valmistusvuosi: 1955 Rakenneosan väsymisluokka C = 90 N/mm 2 ja materiaalin osavarmuuskerroin väsytyksessä: Mf = 1,05 Cd C / Mf = 85,7 N/mm 2 (rakenne kestää 2 miljoonaa jännitysvaihtelua) Dd D / Mf = 63,2 N/mm 2 (rakenne kestää 5 miljoonaa jännitysvaihtelua) Ld L / Mf = 34,7 N/mm 2 (rakenne ei väsy kun jännitys jää tämän alle) Ajoneuvotyyppi Jännityssyklin nro ja sitä vastaava jännitysvaihtelu i [N/mm 2 ] 60 ton (AA) 1 63,9 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 48 ton 1 53,2 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 42 ton 1 46,5 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 32 ton 1 35,4 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 1 0,0 2 0,0 3 0,0 4 0,0 5 0,0 Ajoneuvotyyppi 60 ton (AA) 48 ton 42 ton 32 ton n Ri = määrä, minkä rakenne kestää jännitysvaihteluita i [milj. kpl.] 1 4,8 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 11,8 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 23,1 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 89,8 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. 1 äär. 2 äär. 3 äär. 4 äär. 5 äär. Ajoneuvotyyppi 60 ton (AA) 48 ton 42 ton 32 ton y 0 y 1 kvl y 0 y 1 kvl y 0 y 1 kvl 1990 2011 125 2012 2100 200 2300 1982 1989 175 1990 2011 125 2012 2300 200 1975 1981 120 2300 1955 1974 60 2300 2300 N Ri = 3 D * 5*10 6 / 3 i, kun i D y 0 = Liikennemäärän ensimmäinen vuosi N Ri = 5 D * 5*10 6 / 5 i, kun L i D y 1 = Liikennemäärän viimeinen vuosi N Ri = ääretön, kun i L kvl = keskimääräinen vuorokausiliikenne aikavälillä y 0 - y 1 Rakenteen viimeinen käyttövuosi väsymisen suhteen: 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 Liikennemäärät (tarkemmat vuosikohtaiset tiedot seuraavalla sivulla) 2041 Väsymisen kehittyminen (1 = rakenne saavuttaa käyttöikänsä väsymisen suhteen) 0,000 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

Reposaaren silta, johtopäätökset Sillan sekundääriset pituuskannattajat ja kansiritilät uusitaan korroosio- ja halkeamavaurioiden takia vuoden sisään. Väsymisanalyysin mukaan todennäköinen ensimmäinen väsymisvaurio tapahtuu pääpalkeissa vuoden 2013 jälkeen, mutta ennen vuotta 2041. Palkistoa voidaan käyttää, mikäli silta asetetaan erityistarkkailuun. Koko silta koneistoineen on uusittava joka tapauksessa seuraavan muutaman vuoden aikana koneiston huonon kunnon takia. Parasta olisi uusia samalla koko silta, kun sekundääriset pituuskannattajat ja kansiritilät uusitaan. KIITOS MIELENKINNOSTA! Jani Meriläinen, 7.6.2012 7 Kunnossapito www.liikennevirasto.fi