Hibriksen silta-analyysit

Hibriksen silta-analyysit

TIIVISTELMÄ Hibris on tieverkon rakenteiden (päällystetyt tiet, sillat, soratiet) verkkotason analysointiin tarkoitettu järjestelmä. Tässä työssä on ollut tavoitteena luoda perusteet silta-analyysien tekemiseen Hibriksessä. Työ on osittain perustunut vanhassa siltojen verkkotason järjestelmässä, Verkko-Sihassa tehtyyn työhön. Silta-analyysien kehittämisen perustana on ollut tilakuvauksen laatiminen; osaverkkojako ja kuntomuuttujien määrittäminen. Osaverkkojaossa päädyttiin siltojen jakamiseen seitsemään kategoriaan, jotka ovat samat kuin siltojen hanketason hallintajärjestelmässä Hanke-Sihassa. Lisäksi käytettiin jo Verkko-Sihassa käytettyä jakoa suolattujen ja suolaamattomien teiden siltoihin. Kuntomuuttujaksi kaikkiin osaverkkoihin valittiin sillan laskettu yleiskunto. Laskettu yleiskunto saadaan päärakenneosien kuntoarviosta rakenneosakohtaisten painokerrointen avulla. Siltojen tilakuvauksen perusteella on laadittu analyyseihin tarvittavat lähtötiedot; nykytila, kuntorajoitukset, toimenpiteiden kustannus- ja vaikutusmallit, rappeutumismallit sekä sallitut toimenpiteet. Rappeutumismalleissa ja nykykunnon laskennassa hyödynnettiin vanhoja Verkko-Sihan rappeutumismalleja. Toimenpiteiden kustannus- ja vaikutusmallit tehtiin tässä työssä uudelta pohjalta, mutta toimenpiteiden vaikutusmalleissa hyödynnettiin Hanke-Sihassa määriteltyjä laskentamalleja. Varsinaisia sillan huonosta kunnosta johtuvia ajokustannuksia ei ole pystytty laatimaan mutta toimenpiteistä johtuvat työmaakustannukset saatiin määritellyksi. Optimointitulokset olivat johdonmukaisia ja vaikuttivat olevan määrittelyjen mukaisesti teknisesti oikeita. Lyhyen tähtäimen optimoinnissa, jossa minimoidaan kuntotilajakauman erotusta pitkän tähtäimen tulokseen, saavutetaankin tavoitejakauma mutta toimenpidesuositukset eivät vaikuta optimaalisilta. Tämä johtuu lyhyen tähtäimen optimoinnin kohdefunktion painokertoimista, joilla on tarkoitus ohjata ratkaisua optimaaliseen toimenpidejakaumaan, mutta niillä ei vaikuta olevan tavoiteltua vaikutusta. Jatkossa kehitystä kannattaa jatkaa ainakin lyhyen tähtäimen optimoinnin kohdefunktion kehittämisellä. Lähtötietojen kehittämisessä kannattaa keskittää huomio toimenpiteiden määrittelyyn ja niiden vaikutus- ja kustannusmalleihin. Vaikka niistä onkin kelvolliset ensimmäiset versiot olemassa, on optimoinnin herkkyys niille erittäin suuri ja sen takia niiden vaikutus tärkeä.

Hibriksen silta-analyysit 5 Sisältö 1 JOHDANTO 6 2 VERKKO-SIHA 8 3 SILTOJEN MALLINTAMISEN PERUSRATKAISUT 10 4 TOIMENPITEET 12 4.1 Toimenpidetasot ja kustannukset 12 4.2 Toimenpiteiden vaikutusmallit 13 4.3 Työmaakustannukset 15 5 RAPPEUTUMISMALLIT 17 6 NYKYTILA 18 7 OPTIMOINTI 19 7.1 Periaatteet 19 7.2 Tulokset 20 7.3 Lähtötietojen vaikutus 23 8 VIITTEET 24 9 LIITTEET 25

6 Hibriksen silta-analyysit JOHDANTO 1 JOHDANTO HIBRIS on Tiehallinnon tietojärjestelmä, joka on tarkoitettu tieverkon rakenteiden (päällystetyt tiet, sillat, soratiet) ylläpidon ja laajennusinvestointien budjetointiin ja niihin liittyvien vaikutusten analysointiin. Tämän työn tarkoituksena on ollut luoda edellytykset siltojen käsittelyyn Hibriksessä. Tässä tehtävässä ovat keskeisinä asioina olleet siltojen tilakuvauksen määrittely sekä lähtötietojen tuottaminen. Siltojen tilakuvauksen määrittely luo pohjan verkkotason analyyseille. Tilakuvauksessa määritellään, millä muuttujilla ja luokituksilla siltojen kunto kuvataan. Tilakuvauksen lisäksi sillasto jaetaan rakenteiden ja ilmaston mukaan tarvittavaan määrään homogeenisia osaverkkoja. Tilakuvausta määriteltäessä on varmistuttava, että Siltarekisterissä oleva data, nykyinen sillantarkastusjärjestelmä ja käytettävissä olevat tarkastustietoihin perustuvat mallit tukevat valittua tilakuvausta. Yhtenä huomioon otettavana asiana on myös se, että hanketason ja verkkotason mallien tulisi olla mahdollisimman yhdenmukaisin perustein laadittuja. Näin varmistetaan eri analyysitasoilla (verkkotaso, hanketaso) saatavien tulosten vertailukelpoisuus. Tätä samanlaisten analyysimenetelmien käyttöä eri tasoille painottaa myös EU:n 5. puiteohjelman LIFECON-hanke. Siltojen analysointi Hibriksessä edellyttää tarvittavien lähtötietojen määrittämistä, keräämistä ja muuntamista verkkotason analyyseissä tarvittavaan muotoon. Lähtötietoja ovat siltojen kunnon nykytila, rappeutumis- ja toimenpiteiden vaikutusmallit, toimenpide- ja ajo/riskikustannusmallit. Tämä työ perustuu Tiehallinnon tähän mennessä tekemään pitkäaikaiseen tutkimus- ja kehitystyöhön (mm. Verkko-Siha, Siltarekisteri, siltojen tarkastusjärjestelmä, Hanke-Siha, LIFECON). Näistä elementeistä on pyritty kokoamaan verkkotason analyysiin parhaiten sopivat ideat ja tulokset jatkokäsittelyä ja kehittämistä varten. Tiehallinnon siltojen verkkotason hallinnan kehittämisen voidaan katsoa alkaneen 1986 (silloisessa TVH:ssa), jolloin havaittiin tarve saada sillaston analysointiin jonkinlainen järjestelmä. Päällystettyjen teiden osalta oli 1989 valmistunut verkkotason hallintajärjestelmä Highway Investment Programming System, HIPS. Tältä pohjalta aloitettiin myös Siltojen verkkotason hallintajärjestelmän kehittäminen. Vuonna 1991 valmistui raportti Finland Bridge Management System, Technical Design [BMS-Technical Design], jossa esitettiin yhteenveto siltojen verkkotason hallintajärjestelmän yleisistä toimintaperiaatteista. Sen pohjalta valmistui 1993 Siltojenhallintajärjestelmän systeemikuvaus, jossa määriteltiin yksityiskohtaisesti järjestelmän toiminta ja rakenne. Vuonna 1995 valmistui protoversio Tiehallinnon siltojen verkkotason hallintajärjestelmästä, Verkko-Sihasta, joka toimi DOS-käyttöjärjestelmässä. Tiehallinnon siirtyessä Windows-käyttöön jäi Verkko-Siha teknisesti vanhentuneena sivuun.

Hibriksen silta-analyysit 7 JOHDANTO Kun myös HIPS-järjestelmän osalta tilanne oli sama, alkoi 1999 uuden verkkotason hallintatyökalun, Hibriksen, kehitys. Hibriksestä on tarkoitus saada väline, jolla voidaan analysoida päällystettyjen teiden, sorateiden ja siltojen ylläpidon ja korvausinvestointien budjetointia ja sen vaikutuksia. Nyt tehdyn työn pohjalta saadaan siltojen verkkotason hallinta uuteen kehitysvaiheeseen ja mukaan Hibrikseen. Tämän työn tavoitteina olivat: Siltojen tilakuvaus Sillaston osaverkkojako Rappeutumismallien ja toimenpiteiden vaikutusmallien laatiminen Toimenpidekustannusmallien laatiminen Ajo- ja riskikustannusmallien kartoittaminen Optimointiajot tässä työssä laadituilla lähtödatoilla

8 Hibriksen silta-analyysit VERKKO-SIHA 2 VERKKO-SIHA Siltojen verkkotason analysoinnissa Hibriksen edeltäjä oli, kuten edellä on kerrottu, Verkko-Siha. Verkko-Siha oli perustaltaan vanhan päällysteiden verkkotason järjestelmän, HIPSin kaltainen järjestelmä, jossa lineaarista optimointia käyttäen haettiin pitkän tähtäimen tavoitetila sekä lyhyen tähtäimen vuosittainen toimenpideohjelma tavoitetilaan etenemiseen. Verkko-Sihan tilakuvausratkaisu perustui 50 osaverkkoon kuten niitä Verkko- Sihassa nimitettiin. Sillasto jaettiin 25 eri osaverkkoon, joista jokaisesta oli vielä suolattu ja ei-suolattu osaverkko. Nämä mallit on esitetty taulukossa 1. Taulukko 1. Verkko-Sihan osaverkot, jotka on lisäksi jaettu suolattuihin ja eisuolattuihin. P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 A1 A2 A3 A4 A5 R1 R2 R3 R4 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Teräsbetoniset paikallavaletut kantavat laatat Teräsbetoniset paikallavaletut muut rakenteet Teräsbetoniset elementtirakenteiset päällysrakenteet Jännitetyt betoniset paikallavaletut päällysrakenteet Jännitetyt betoniset elementtirakenteiset päällysrakenteet Teräksiset päällysrakenteet Riippuköydet Puiset päällysrakenteet Kiviset päällysrakenteet Teräksiset putkisillat Teräsbetoniset alusrakenteet Kiviset alusrakenteet Puiset alusrakenteet Teräksiset alusrakenteet Siltapaikan rakenteet Kannen pintarakenteet Ohutkerrospäällysteet Teräsbetoniset reunapalkit Teräsbetoniset kansilaatat Liikuntasaumat Kaiteet Teräksiset laakerit Kumilaakerit Kuivatuslaitteet Muut sillan varusteet ja laitteet Kussakin osaverkossa oli 1-3 kuntomuuttujaa, jotka perustuivat vaurioihin. Kaiken kaikkiaan kuntomuuttujia oli Verkko-Sihassa 102 kpl. Kuntoluokkia oli viisi kappaletta (0-4). Toimenpidetasoja oli neljä sekä lisäksi rappeutumisvaihtoehto kullekin kuntomuuttujalle. Eräs Verkko-Sihan ongelmista oli osaverkkojen ja kuntomuuttujien suuren lukumäärän aiheuttama tietomäärän ja ohjelmiston hallintaongelma. Muut pääasialliset ongelmat liittyivät nykytilan hallintaan sekä toimenpiteiden vaikutus- ja kustannusmalleihin. Lisäksi Verkko-Sihasta puuttuivat käyttäjän kustannukset.

Hibriksen silta-analyysit 9 VERKKO-SIHA Nykytilan laskenta perustuu siihen, että kullekin kuntomuuttujalle saadaan lasketuksi sen jakautuminen eri kuntoluokkiin. Verkko-Sihassa tämä laskenta perustui kahteen vaiheeseen. Ensinnäkin laskettiin jokaisen kuntomuuttujan kokonaismäärä ns. malliyksiköissä. Kullakin mallilla tai osaverkolla oli oma malliyksikkönsä. Pääasiallinen malliyksikkö eli BMS-unit oli m2, muita malliyksiköitä olivat m3, m ja kpl. Lisäksi oli laskettava osuudet tiloissa 1 4. Kokonaismäärän laskeminen perustui laskentasääntöihin, jotka hyödynsivät Siltarekisterin siltatyyppitietoja sekä siltojen dimensiotietoa. Näillä saatiin melko hyvin todellisuutta vastaavat arviot osaverkkojen kokonaismääristä. Osuudet kuntoluokissa 1 4 laskettiin siltojen vaurioiden perusteella. Kuntoluokka määräytyi vaurioluokituksen perusteella, mutta määrän selvittämiseksi tarvittiin muunnoskaavoja, joiden avulla saatiin vaurioyksiköissä ilmoitettu vaurion laajuus muunnetuksi malliyksiköiksi. Tämä osoittautui ongelmalliseksi ja kuntojakaumat tulivat järjestelmällisesti liian hyviksi; 0-luokkaan jäi yleensä aina yli 90 % koko massasta, mikä ei vastaa todellista tilannetta. Toimenpiteiden kustannusmallit rakennettiin siten, että kunkin kuntomuuttujan kullekin toimenpidetasolle määritettiin ryhmä toimenpiteitä tietyllä painoarvolla. Toimenpiteille oli tiedossa yksikkökustannukset, mutta yksiköt eivät yleensä vastanneet malliyksiköitä. Tämän takia tarvittiin muunnoskaavat kullekin toimenpide/kuntomuuttujavaihtoehdolle. Usein tällä tavalla lasketut toimenpidetasokustannukset olivat epäloogisia siten, että raskaampi toimenpide muodostui halvemmaksi kuin kevyempi vaihtoehto. Toimenpiteiden vaikutusmallit perustuivat, kuten rappeutumismallitkin, delphi-tekniikkaan eli asiantuntijakyselyiden perusteella tehtyihin laskentoihin. Näiden osalta ongelmat olivat pienempiä ja mallit lienevät melko luotettavia. Ongelmaksi sen sijaan osoittautui se, että kuhunkin tilaan oli vain yksi valinnainen vaihtoehto, mikä vähensi vaihtoehtoja optimointilaskennassa. Verkko-Sihan määrittelyssä usean kuntomuuttujan osaverkoissa oli rappeutumismalleihin määritelty kuntomuuttujien välinen riippuvuus eli siirtymätodennäköisyys tilasta toiseen vuoden aikana oli riippuvainen kaikkien kuntomuuttujien tiloista. Toteutuksessa tästä kuitenkin luovuttiin. Syynä tähän oli se, ettei nykykunnosta ollut sellaista dataa saatavilla, jossa kuntomuuttujien riippuvuus toisistaan olisi otettu huomioon. Ongelmat, jotka osaltaan vaikeuttivat Verkko-Sihan käyttöä ja tekivät sen kehittämisen vaikeaksi liittyivät siis lähinnä nykytilan laskentaan ja toimenpiteiden kustannusmalleihin. Ongelmat olivat laadun lisäksi myös määrällisiä; suuri muunnoskaavojen ja laskentasääntöjen määrä aiheutti datan ja ohjelmiston hallinnan vaikeuksia ja lisäksi tehtyjen muutosten vaikutuksen arviointi oli vaikeaa. Mm. näihin Verkko-Sihan ongelmiin lähdettiin Hibris-ohjelmistossa ja tässä silta-analyysien kehittämisprojektissa hakemaan ratkaisuja.

10 Hibriksen silta-analyysit SILTOJEN MALLINTAMISEN PERUSRATKAISUT 3 SILTOJEN MALLINTAMISEN PERUSRATKAISUT Siltojen verkkotason analyysien pohjana on tilakuvauksen määrittely. Siinä määritellään muuttujat ja luokitukset, joilla sillat mallinnetaan. Tilakuvauksen lisäksi sillat jaetaan tarvittavaan määrään osaverkkoja. Osaverkkoja ja tilakuvausta määritettäessä tärkeä näkökohta on se, että saatavilla oleva data tukee tehtyjä ratkaisuja. Tässä tapauksessa oleellinen data on Siltarekisterissä oleva siltojen ominaisuustieto sekä siltojen tarkastustieto. Verkko-Sihassa käytössä ollut osaverkko- ja kuntomuuttujajako esiteltiin kappaleessa 2. Tämä jako oli sinänsä hyvä mutta osaverkkojen ja niiden kuntomuuttujien suuri määrä aiheutti toisaalta suuren määrän ylläpidettävää dataa, ja toisaalta varsinkin kuntomuuttujajako aiheutti lähtötietojen laskennassa ongelmia, joita on kuvattu kappaleessa 2. Lähinnä ongelmat keskittyivät nykytilaan ja toimenpiteiden kustannusmalleihin. Edellä mainittujen syiden takia haluttiin pienentää osaverkkojen määrää ja myös tehdä kuntomuuttujajakoa yksinkertaisemmaksi, jotta lähtötietojen laskenta Siltarekisteristä saataisiin helpommin hallittavaksi. Tällä ratkaisulla kylläkin osin menetettiin Verkko-Sihan tilakuvauksen tarjoama mahdollisuus rakentaa lähtötietoja, esim. rappeutumismalleja, teoreettisemman tutkimustiedon pohjalta. Tärkeä näkökohta on myös se, että verkkotason mallien pitäisi olla mahdollisimman yhdenmukaisia hanketason mallien kanssa eli tässä tapauksessa Tiehallinnon hanketason siltojenhallintajärjestelmän, Hanke-Sihan mallien kanssa. Tätä samanlaisten analyysimenetelmien käyttöä eri tasoille painottaa myös EU:n 5. puiteohjelman LIFECON-hanke. Hanke-Sihan kehitystyön yhteydessä on vuonna 2003 keväällä laadittu päärakenneosakohtaiset kuntoennusteet Siltarekisteriin kirjatun tarkastusdatan perusteella. Kuntoennusteita varten sillat jaettiin seitsemään homogeeniseen ryhmään: Teräsbetonisillat Jännitetyt betonisillat Terässillat Puusillat Kivisillat Putkisillat, vesistö Putkisillat, alikulkukäytävät Lisäksi Hanke-Sihan kuntoennusteissa jaotellaan sillat vielä sen perusteella sijaitsevatko ne suolatulla vai ei suolatulla tiellä. Tämä jako perustuu Verkko- Sihassa tehtyihin päätöksiin. Hanke-Sihassa ennustemallit tehtiin päärakenneosakohtaisesti. Hibriksen osalta tämä jako todettiin kuitenkin liian hienojakoiseksi ja vaikeasti hallittavaksi. Tämän pohjalta siltaosaverkkojen ainoaksi kuntomuuttujaksi päätettiin ottaa sillan laskettu yleiskunto. Laskettu yleiskunto on päärakenneosien kuntoarvioiden painotettu keskiarvo kahden desimaalin tarkkuudella. Hibriksen kuntomuuttujien luokituksessa täytyy käyttää diskreettejä arvoja, joten lasketun yleiskunnon arvot muutetaan luokiksi 0 4 seuraavasti:

Hibriksen silta-analyysit 11 SILTOJEN MALLINTAMISEN PERUSRATKAISUT 0,00 0,50 0 0,51 1,25 1 1,26 2,25 2 2,26 3,00 3 3,01 4,00 4 Edellä kuvattujen ratkaisujen perusteella silloilla on siis Hibriksessä 14 osaverkkoa, joissa kussakin on yksi kuntomuuttuja, jolla on viisi mahdollista tilaa.

12 Hibriksen silta-analyysit TOIMENPITEET 4 TOIMENPITEET 4.1 Toimenpidetasot ja kustannukset Silloille tehtävät toimenpiteet on jaettu viiteen luokkaan (toimenpidetasoon): 0: hoito, A: suojaus, B: kunnostus, C: peruskorjaus, D: uusiminen. Hoidon tarkoituksena on varmistaa tiestön päivittäinen liikennöitävyys kaikkina vuorokauden aikoina hyväksyttyjen toimintalinjojen mukaisesti (Tiehallinto 2004b). Hoitoon kuuluvat puhtaanapito, jatkuva tarkkailu ja vuositarkastukset. Hoitotoimenpiteet on määritelty yksityiskohtaisesti Siltojen kunnossapidon laatuvaatimuksissa. Suojaustoimenpiteet kohdistuvat tyypillisesti betonirakenteisiin. Suojauksen päällimmäisenä tavoitteena on parantaa rakenteiden säilyvyyttä ja ennaltaehkäistä rakenteellisten vaurioiden syntyä. Erityisesti, suojaustoimenpiteillä voidaan rajoittaa kloridien, hiilidioksidin tai kosteuden tunkeutuminen rakenteisiin, parantaa sillan ulkonäköä, tai helpottaa töherrysten poistamista sillasta. Yleisimmät suojaustoimenpiteet ovat impregnointi (Tiehallinto 2004b, kohta 4.2.2), tiivistys ja pinnoittaminen. Kunnostustoimenpiteet ovat peruskorjausten välillä tehtäviä yksittäisiin vaurioihin kohdistuvia ylläpitokorjauksia, joiden tarve tulee esille siltojen vuosi- ja yleistarkastuksissa. Kunnostustoimenpiteiden tarkoituksena on estää alkavien vaurioiden paheneminen ja mahdolliset seurausvaikutukset. Yhdelle sillalle voidaan tehdä tarpeen mukaan joko yksi tai useampia kunnostustoimenpiteitä. Toisaalta, yhtä tai useampaa kunnostustoimenpidettä voidaan tehdä sarjatyönä usealle sillalle samassa urakassa. Kunnostustyöt tehdään SILKO ohjeiden (Tiehallinto 2004a) laatuvaatimusten mukaisesti. Yleisimmät ja merkittävimmät kunnostustyöt on esitetty Siltojen kunnossapidon laatuvaatimuksissa (Tiehallinto 2004b). Peruskorjauksessa sillan kaikki vaurioituneet ja kuluneet rakenneosat korjataan tai uusitaan ja sillan rakenteellinen ja toiminnallinen kunto palautetaan alkuperäiselle tasolle. Peruskorjaukset tehdään pitkän tähtäimen suunnittelun perusteella ja jokaista siltaa varten tehdään erillinen korjaussuunnitelma. Uusimisella tarkoitetaan kunto- tai kantavuussyistä tapahtuvaa sillan purkamista ja korvaamista uudella sillalla. Kuhunkin kuntotilaan voidaan esittää vaihtoehtoisia toimenpiteitä, joilla on eri kustannukset ja vaikutukset. Toimenpiteiden kustannukset kussakin osaverkossa on kuvattu kustannusmatriiseilla, jotka määrittävät kuntotilojen (0 4) toimenpidetasoja 0, A, B, C ja D vastaavat kustannustiedot. Kustannusmatriisit määrittävät myös eri osaverkkojen kuntotiloille sallitut toimenpiteet: vain ne toimenpiteet, joille on määritelty kustannus, ovat sallittuja. Sallitut toimenpiteet ja niitä vastaavat toimenpidekustannukset ( /m 2 ) on esitetty Liitteessä 1. Tiedot perustuvat Antti Rämetin (Tieliikelaitos) tekemiin asiantuntijaarvioihin.

Hibriksen silta-analyysit 13 TOIMENPITEET Taulukossa 2 on esitetty esimerkinomaisesti teräsbetonisillan kustannusmatriisi. Kuntoluokassa 2 olevalle suolatulle teräsbetonisillalle tehty suojaus maksaa 60 /m 2. Kuntoluokassa neljä sallittuja toimenpiteitä ovat peruskorjaus ja uusiminen. Taulukko 2. Suolatun teräsbetonisillan toimenpidekustannukset, /m 2, kuntoluokittain eri toimenpidetasoilla. Toimenpidetaso LYK:n 0 A B C D luokka Hoito Suojaus Kunnostus Peruskorjaus Uusiminen 0 3 50 1 3 50 50 2 5 60 150 3 8 300 500 1350 4 550 1350 4.2 Toimenpiteiden vaikutusmallit Toimenpiteiden vaikutusmallit on toteutettu Hanke-Sihaan kehitetyn korjaustoimenpiteiden vaikutusmallin pohjalta. Lähtökohtana on korjaustoimenpiteiden seurauksena tapahtuvien vauriokirjausten vähenemä. Mallissa vauriokirjausten määrää arvioidaan vauriosummalla : VS = n i = 1 VL i (1), missä n on tarkastelun kohteena olevan sillan vauriokirjausten lukumäärä ja VL i on vauriokirjauksen i vaurioluokka. Antti Rämetin, Tieliikelaitos, esittämät arviot vauriosumman keskimääräisestä alenemasta kullakin toimenpiteellä eri kuntoluokissa on esitetty liitteessä 2. Vauriosumman suhteellisen vähenemän ja kuntoarvion välisen riippuvuuden määrittämiseksi Antti Rämet arvioi kuntoluokittain (1 4) 50%:n ja 100%:n vauriosumman vähenemiä vastaavat kuntoluokan muutokset. Projektin aikana alkuperäiset arviot 100% vauriosumman vähenemän vaikutuksesta yleiskuntoon todettiin liian vähäisiksi. Lopulliset arviot 50% ja 100% vauriosumman vähenemän vaikutuksesta laskettuun yleiskuntoon (LYK) on esitetty taulukossa 3.

14 Hibriksen silta-analyysit TOIMENPITEET Taulukko 3. Arviot vauriosumman vähenemän vaikutuksesta laskettuun yleiskuntoon. LYK ennen LYK korjaustoimenpiteiden jälkeen korjaustoimenpiteitä alenema 50% alenema 100% Vauriosumman Vauriosumman 4 2.25 1.06 3 1.75 0.87 2 1.25 0.66 1 0.75 0.45 Rämetin mukaan vauriosumman vähenemän vaikutuksessa kuntoarvioihin ei ollut sanottavaa eroa eri rakenneosien välillä. Näin ollen, taulukon 3 mukaisten arvioiden perusteella kehitettiin yleispätevä kaava lasketun yleiskunnon paranemisen arvioimiseksi: y = y 0 e ( 0. 3833 ln( y ) 0. 8138) x 0 (2), missä y on LYK korjauksen jälkeen, y 0 LYK ennen korjausta ja x vauriosumman alenema. Kuvassa 1 on esitetty LYK:n muutos vauriosumman funktiona kuntoluokille 1-4. Laskettu yleiskunto 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % Vauriosumman vähenemä Kuva 1. Laskettu yleiskunto vauriosumman vähenemän funktiona. Eri toimenpiteitä vastaavista keskimääräisistä lasketun yleiskunnon muutoksista (kaava 2, kuva 1) on muodostettu toimenpidemallit, so. tilansiirtotodennäköisyydet, jotka kuvaavat sillaston kuntotilan muutosta eri toimenpiteiden jälkeen. Toimenpidemallit on muodostettu lognormaalijakauman avulla. Mallissa on oletettu, että sillaston kuntotila on lognormaalijakautunut, ja että jakauman hajonta on verrannollinen vauriosumman muutokseen. Keskisuurilla toimenpiteillä kuntotilan hajonta toimenpiteiden jälkeen on suurempaa, pienillä ja suurilla toimenpiteillä hajonta on pienempää. Lisäksi mallissa on vaadittu, että sillan kunto ei voi huonontua toimenpiteiden seurauksena, ja että kuntoluokalla painotetun kuntojakauman tulee vastata Kaavan 2 mukaista keskimääräistä yleiskuntoa.

Hibriksen silta-analyysit 15 TOIMENPITEET Taulukossa 4 on esitetty suolatun teräsbetonisillan kunnostusta vastaava toimenpidematriisi. Rivit kuvaavat LYK:ta ennen kunnostusta ja sarakkeet LYK:ta kunnostuksen jälkeen. Noin 33% suolatuista teräsbetonisilloista joiden LYK ennen kunnostusta on 1 siirtyy LYK luokkaan 0 ja noin 67% pysyy luokassa 1. Siltojen toimenpidemallit eri osaverkoille ja toimenpiteille on esitetty liitteessä 2. Toimenpidemallien kuntojakaumien laskentaperiaatteet on selvitetty yksityiskohtaisesti liitteessä 3. Taulukko 4. LYK ennen Suolatun teräsbetonisillan kunnostusta (toimenpidetaso B) vastaava toimenpidematriisi. LYK jälkeen 0 1 2 3 4 0 1.0000 0 0 0 0 1 0.3343 0.6657 0 0 0 2 0.0860 0.4866 0.4274 0 0 3 0 0.1062 0.5845 0.3093 0 4 0 0 0 0 1.0000 4.3 Työmaakustannukset Työmaakustannukset, eli toimenpiteiden tienkäyttäjille aiheuttamat lisäkustannukset, koostuvat kahdesta osasta: ajoneuvo- ja aikakustannuksista. Ajoneuvokustannukset (ANK) on määritelty seuraavasti (Tiehallinto 2001): ANK A 40 A = + + dp B d KVL L 2 v (3), missä A ja B ovat positiivisia vakioita, v on vapaa ajonopeus, dp on suhteellinen polttoaineen kulutus, KVL on keskimääräinen vuorokausiliikenne ja L tieosan pituus. Kaavan 3 perusteella kunnossapitotoimenpiteistä aiheutuva ajokustannuslisä (ANK tp ) voidaan laskea nopeuden aleneman mukaan toimenpiteittäin eri osaverkoille ANK tp 1 1 40 A + B ( dp dp ) d KVL L v v 1 (4), 1 0 = 0 missä v 1 on nopeus työmaalla ja v 0 nopeus normaalioloissa. Siltojen kunnossapitotoimenpiteistä aiheutuvia ajokustannuksia määritettäessä nopeuksia v 0 on approksimoitu Siltarekisteristä lasketuilla osaverkkojen keskimääräisillä nopeusrajoituksilla (liite 4). Suhteellinen polttoaineenkulutus työmaalla (dp 1 ) ja normaalioloissa (dp 0 ) noudattavat Tieliikenteen ajokustannukset 2000 julkaisussa annettuja arvoja ja kaavoja (Tiehallinto 2001, liite 1). Toimenpiteiden vaikutusalueen keskimääräiset pituudet (L), työmaiden nopeusrajoitukset (v 1 ) ja toimenpiteiden kestot (d) eri osaverkoissa perustuvat

16 Hibriksen silta-analyysit TOIMENPITEET asiantuntija-arvioihin (liite 4, Antti Rämet, Jouko Välimäki) Vakioiden A ja B arvot (Tiehallinto 2001) on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Ajoneuvokustannusten laskennassa käytetyt vakiot. A B Kevyt liikenne 38 40 Raskas liikenne 244 182 Aikakustannukset on määritelty seuraavasti (Tiehallinto 2001): T Aik = 100 (5). v Toimenpiteistä aiheutuvat aikakustannuslisät saadaan siis kaavasta: Aik tp 1 1 = 100 T d KVL L v v (6), 1 0 missä T on kevyille ajoneuvoille 65.8 ja raskaille 158.7 (Tiehallinto 2001). Toimenpiteiden tienkäyttäjille aiheuttamat kokonaiskustannukset (taulukko 6) on laskettu kevyelle ja raskaalle liikenteelle kohdistuvien ajokustannusten ja aikakustannusten summana. Ajoneuvokohtaiset työmaakustannukset ja niiden laskennassa käytetyt osaverkkojen keskimääräiset vuorokausiliikenteet on esitetty liitteessä 4. Taulukko 6. Toimenpidetasoja vastaavat työmaakustannukset osaverkoittain. Työmaakustannusten yksikkö on /m 2. 0 A B C D Hoito Suojaus Kunnostus Peruskorjaus Uusiminen Tb 0.12 2.33 5.59 61.06 123.89 Jb 0.06 1.17 2.80 30.65 62.19 T 0.03 0.60 1.43 15.64 31.74 P 0.02 1.63 12.72 30.11 K 0.05 4.26 77.54 157.34 Putki_a 0.00 18.16 26.70 53.39 130.75 Putki_v 0.00 5.57 8.19 16.37 40.10 Tb_S 1.04 17.07 41.01 448.17 909.32 Jb_S 0.35 5.99 14.38 157.14 318.82 T_S 0.12 2.30 5.52 60.28 122.31 P_S 0.40 27.01 210.79 498.98 K_S 0.36 23.07 420.08 852.34 Putki_a_S 0.00 75.16 110.49 220.98 541.18 Putki_v_S 0.00 43.97 64.64 129.28 316.60

Hibriksen silta-analyysit 17 RAPPEUTUMISMALLIT 5 RAPPEUTUMISMALLIT Sillasto rappeutuu veden, pakkasen, tiesuolan, kuormituksen, kulumisen ym. vaikutuksesta. Siltojen rappeutumista kuvataan Hibriksessä malleilla, jotka ilmaisevat tietyn kuntomuuttujan todennäköisyyttä siirtyä huonompaan kuntoluokkaan vuoden mittaisen ajanjakson aikana, kun sillalle tehdään vain normaaliin hoitoon liittyviä toimenpiteitä. Samojen periaatteiden mukaisia rappeutumismalleja on käytetty jo HIPS:ssä ja Verkko-Sihassa. Koska siltojen verkkotason mallintamisen pohjaksi otettiin Hanke-Sihan siltajako ja kuntomuuttujaksi laskettu yleiskunto, oli luontevaa ottaa ensimmäiseksi versioksi rappeutumismalleista Hanke-Sihan ennustemalleihin perustuvat mallit. Mallit saatiin Hanke-Sihan päärakenneosien malleista painottamalla niitä lasketun yleiskunnon laskentakaavan mukaisilla rakenneosakertoimilla. Näiden mallien antama rappeutuminen tuntui kuitenkin monessa tapauksessa liian nopealta. Mallit ovat vielä kehityksensä alkuvaiheessa eikä Siltarekisterin tarkastusdata ole vielä niin laajaa, että tulokset olisivat luotettavia. Todettiin, että Verkko-Sihan yhteydessä tehty rappeutumismallit antaisivat paremman pohjan myös Hibriksen rappeutumismallien laatimiselle. Verkko- Sihan malli- eli osaverkkojako on esitetty kappaleessa 2. Verkko-Sihan rappeutumismallit perustuvat Delphi-tekniikan käyttöön, asiantuntijakyselyihin, ja niiden antamat rappeutumisnopeudet on yleisesti hyväksytty. Ongelmana oli kuitenkin se, että Verkko-Sihan osaverkko- ja kuntomuuttujarakenne poikkesi aika paljon tässä työssä kaavaillusta. Päädyttiin kuitenkin siihen, että mallien vastaavuus on riittävä, jotta Verkko-Sihan malleja voidaan hyödyntää tässä yhteydessä. Malleja sovellettiin siten, että valittiin kutakin Hibriksen siltaosaverkkoa kohden ne Verkko-Sihan mallit, jotka kuvaavat sitä. Näistä malleista laskettiin keskiarvo Hibriksen siltarappeutumismallille. Keskiarvossa painotettiin kutakin Verkko-Sihan mallia yhtä suurella painolla, koska ei ollut perusteita muunlaiseen painotukseen eikä painotuksen vaikutus ollut merkittävä. Verkko-Sihan ja Hibriksen rappeutumismallien vastaavuus on esitetty taulukossa 7. Taulukko 7. Hibriksen osaverkkojen rappeutumismallien vastaavuus Verkko- Sihan mallien kanssa. Verkko-Sihan mallien selitykset löytyvät luvusta 2. Teräsbetonisillat Jännitetyt betonisillat Terässillat Puusillat Kivisillat Putkisillat P1, P2, P3, A1, R3 P4, P5, A1 P6, A1, A4, R4 P8, A3 P9, A2 P10 Lopputulokseksi saadut Hibriksen rappeutumismallit (14 kpl) on esitetty liitteessä 5.

18 Hibriksen silta-analyysit NYKYTILA 6 NYKYTILA Nykytila on tärkeä lähtötieto verkkotason analyyseissä. Nykytilajakauma toimii lähtökohtana kun lyhyen tähtäimen optimoinnissa lasketaan etenemä kohti optimaalista kuntotavoitetta. Nykytilalla tarkoitetaan valitun osaverkko-, kuntomuuttuja- ja kuntoluokkaratkaisun mukaista kuntojakaumaa. Tässä tapauksessa siis sitä, miten Hibriksen 14 siltaosaverkon laskettu yleiskunto jakautuu luokkiin 0 4. Nykytilan laskennassa käytetään Siltarekisteriin tallennettuja lasketun yleiskunnon arvoja. Sillastosta on tältä osin hyvin kattavat tiedot kutakuinkin kaikista silloista. Ongelmana on se, että kun siltojen tarkastussykli on n. viisi vuotta, havainnot eivät vastaa nykytilaa vaan ovat, kirjausviive mukaan lukien, keskimäärin vajaat kolme vuotta vanhoja. Tästä johtuen tarkastushavaintoja päätettiin korjata ennustemalleilla. Niiden siltojen osalta, joille ei ole tarkastusdataa, saadaan ennuste laskemalla rappeutuminen rakentamisajankohdasta lähtien. Nykytilajakauma lasketaan siten, että ensin ennustetaan malleilla kunkin sillan kunkin päärakenneosan kunto tähän päivään ja näistä lasketaan siltojen ennustetut lasketut yleiskunnot. Tämän jälkeen saadaan nykytila laskemalla kullekin osaverkolle siltojen pinta-alalla painotetut jakaumat luokkiin 0 4. Kuten edellä mainittiin, eivät Hanke-Sihan kuntoennustemallit ole vielä riittävän luotettavia. Tästä johtuen päätettiin tehdä Verkko-Sihan rappeutumismalleja hyväksi käyttäen siltojen päärakenneosien kuntoennustemallit ja niistä johdetut lasketun yleiskunnon ennustemallit. Tässä käytetyt mallivastaavuudet on esitetty taulukossa 8. Taulukko 8. Rakenneosakohtaisten kuntoennustemallien vastaavuus Verkko- Siha-mallien kanssa. Päärakenneosat Tbet Jbet Teräs Kivi Puu Putket Alusrakenne A1 A1 A4 A2 A3 --- Reunapalkki R3 R3 --- --- --- --- Muu pääll.rak. P1,P2,P3,R4 P4,P5 P6,P7 P9 P8 P10 Päällysteet R2 R2 R2 --- --- --- Muu pintarak. R1 R1 R1 R1 R1,P8 --- Kaiteet V2 V2 V2 V2 V2 V2 Liikuntasaum. V1 V1 V1 --- V1 --- Varusteet V3,V4,V5,V6 V3,V4,V5,V6 V3,V4,V5,V6 --- V3,V4,V5,V6 --- Siltapaikka A5 A5 A5 A5 A5 A5 Näitä Verkko-Sihan rappeutumismalleista johdettuja ennustemalleja hyväksi käyttäen laskettiin nykytilajakaumat Hibriksen siltaosaverkoille, jotka on esitetty liitteessä 6. Liitteestä 6 näkyy myös ennustemalleilla nykyhetkeen korjatun nykytilan ero siihen, mikä se olisi puhtaasti havaintojen perusteella. Suurin ero on useim-

Hibriksen silta-analyysit 19 OPTIMOINTI missa osaverkoissa tilojen 1 ja 2 välillä; suuri osa siitä massasta, joka on havaintojen perusteella tilassa 1, siirtyy ennustetussa nykytilassa tilaan 2. Kuvassa 2 on esitetty suolatuilla teillä olevien siltojen kuntojakauma havaintoihin ja nykyhetkeen ennustemalleilla laskettujen tiloihin perustuen. Nykytilajakauma Tbet, suolattu %-osuus 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 0 1 2 3 4 Kuntotila Havainto Ennuste Kuva 2. Suolatuilla teillä olevien teräsbetonisiltojen lasketun yleiskunnon jakauma havaintojen ja ennustemalleilla nykyhetkeen korjattujen arvojen mukaan. 7 OPTIMOINTI 7.1 Periaatteet Hibriksen optimointi on kaksivaiheinen; pitkän tähtäimen (long-term, LT) ja lyhyen tähtäimen analyysi (short-term, ST). Pitkän tähtäimen analyysissä haetaan tavoitekuntotilaa ts. kuntojakaumaa, joka annetuilla rajoituksilla on mahdollisimman edullinen ylläpitää. Päällysteiden pitkän tähtäimen optimointi on perustunut tienpitäjälle aiheutuvien korjauskustannusten ja tienkäyttäjälle tien huonosta kunnosta aiheutuvien ajokustannusten optimaalisen kombinaation löytämiseen. Silloille ei sen sijaan ole pystytty kehittämään näitä ajokustannuksia, jolloin optimaalisen kuntotilaja toimenpidejakauman löytämiseen tarvitaan kuntorajoituksia. Hibriksen lyhyen tähtäimen optimoinnissa tavoitteena on minimoida osaverkkojen kuntojakauman ja tavoitekuntojakauman välistä erotusta. Tavoitekuntojakauma on joko pitkän tähtäimen analyysin antama optimitila tai nykytila. Lisäksi tätä erotusta painotetaan kunkin kuntotilan kokonaiskustannuksilla. Kukin vuosi optimoidaan erillisenä askeleena käyttäen edellisen tuloksen optimia uutena lähtötilana.

20 Hibriksen silta-analyysit OPTIMOINTI 7.2 Tulokset Optimointiajoja ajettiin sekä yksittäisille osaverkoille että yhtä aikaa kaikille osaverkoille sekä budjettirajoituksilla että ilman. Seuraavassa on esitetty tuloksia ajoista, joissa kaikki osaverkot optimoitiin yhdessä ilman budjettirajoituksia. Lyhyen tähtäimen ajanjaksona käytettiin 10 vuotta. Kuntorajoituksena kaikille osaverkoille oli se, että maksimissaan 5 % sillastosta saa mennä huonoimpaan luokkaan 4. Silta-analyysien pitkän tähtäimen tulokset ovat kaikilla osaverkoilla melko yhdensuuntaisia, joissa suuri osa massasta asettuu parhaaseen 0-tilaan, hoito-toimenpidevaihtoehtoon. Pienempi osuus jää tilaan 1, jossa sille tehdään toimenpide 2, kunnostus. Tästä poikkeuksena ovat vain osa putkisiltaosaverkoista, jossa tilassa 1 tehdään toimenpide 1, suojaus. Taulukossa 9 pitkän tähtäimen optimoinnin tulokset, jotka on ajettu kaikille osaverkoille ilman budjettirajoitusta. Taulukko 9. Pitkän tähtäimen optimoinnin tila/toimenpidejakaumat ilman budjettirajoitusta. Tila 0 1 Toimenpide Hoito Suojaus Kunnostus Teräsbetonisillat, suolatut 84,1 % 15,9 % Teräsbetonisillat, muut 87,5 % 12,5 % Jännitetyt betonisillat, suolatut 84,6 % 15,5 % Jännitetyt betonisillat, muut 87,8 % 12,2 % Terässillat, suolatut 84,6 % 15,5 % Terässillat, muut 87,7 % 12,3 % Puusillat, suolatut 84,7 % 15,3 % Puusillat, muut 87,5 % 12,5 % Kivisillat, suolatut 84,9 % 15,1 % Kivisillat, muut 88,3 % 11,7 % Putkisillat, kuivat, suolatut 59,9 % 40,1 % Putkisillat, kuivat, muut 65,4 % 34,6 % Putkisillat, vesistö, suolatut 59,9 % 40,1 % Putkisillat, vesistö, muut 84,6 % 15,4 % Yhteenvetona pitkän tähtäimen optimoinnista voidaan sanoa, että se suosittaa pääasiallisesti taloudellisimpana ratkaisuna sitä, että sillat pidetään hyvässä kunnossa, pääosin luokassa 0 ja korjaamalla sillat, jotka pääsevät tilaan 1, toimenpidetasolla 2 eli kunnostuksella. Lyhyen tähtäimen tulokset näyttävät sikäli loogisilta, että tilajakauma suppenee yleensä kohtuullisen pituisen optimointiajanjakson (10 20 v) sisällä kohti tavoitetilajakaumaa. Tämähän onkin kohdefunktion rakenteessa keskeisin kriteeri. Sen sijaan kohdefunktion painokertoimella tavoiteltu vaikutus ei näytä toteutuvan. Painokertoimellahan painotetaan kalleimpia kuntotiloja tavoitteena edetä taloudellisesti optimaalista tietä kohti tavoitetilaa. Varsinkin siltojen osalta, kun mahdollisia tiloja per osaverkko ei ole paljon ja pitkän tähtäimen tulokset painottuvat usein vieläkin harvemmille tiloille, ei tällä painokertoimella ole haluttua vaikutusta ts. että hakeuduttaisiin edullisinta reittiä kohti tavoitetilaa. Tilajakauma kyllä saavutetaan, mutta tilojen si-

Hibriksen silta-analyysit 21 OPTIMOINTI sällä kohdefunktio ei suosi edullisimman vaihtoehdon valintaa vaan suosii sitä toimenpidettä, jolla nopeimmin edetään kohti tilajakaumaa. Tämä aiheuttaa sen, että haetut vaihtoehdot ovat yleensä kalliita verrattuna pitkän tähtäimen taloudellisesti optimaaliseen ratkaisuun. Myöskään budjettirajoitukset eivät tuo ratkaisua vaan aiheuttavat vain laskennan ajautumisen optimaalisen ratkaisun ulkopuolelle kun budjettirajoitukset asetetaan lähelle pitkän tähtäimen vuosibudjettia. Taulukoissa 10 ja 11 on esitetty lyhyen tähtäimen optimointi Jännitettyjen betonisiltojen osaverkolle suolatuilla teillä ilman budjettirajoituksia. Taulukoissa nähdään tyypillinen ilmiö, jossa ratkaisu suppenee kohti tavoitejakauman tilajakaumaa mutta ei toimenpidejakaumaa. Taulukko 10. Lyhyen tähtäimen optimointi osaverkolla Jännitetyt betonisillat, suolatut tiet. Tilajakauman eteneminen vuosittain. tila 0 1 2 3 4 tavoite 84,6 % 15,5 % 1 40,1 % 20,6 % 35,3 % 4,0 % 2 47,3 % 15,5 % 28,8 % 7,6 % 0,9 % 3 53,3 % 15,5 % 20,9 % 8,6 % 1,8 % 4 59,3 % 15,5 % 14,8 % 8,4 % 2,0 % 5 65,3 % 15,5 % 9,8 % 7,5 % 2,0 % 6 71,2 % 15,5 % 5,5 % 6,1 % 1,8 % 7 77,2 % 15,5 % 2,6 % 3,6 % 1,1 % 8 83,1 % 15,5 % 1,3 % 0,1 % 0,0 % 9 84,0 % 15,5 % 0,6 % 10 84,3 % 15,5 % 0,2 %

22 Hibriksen silta-analyysit OPTIMOINTI Taulukko 11. Lyhyen tähtäimen optimointi osaverkolla Jännitetyt betonisillat, suolatut tiet. Toimenpidejakauman eteneminen vuosittain. Toimenpide 0 1 2 3 4 tavoite 84,6 % 15,5 % 1 35,8 % 40,1 % 24,2 % 2 27,2 % 47,3 % 24,6 % 0,9 % 3 21,6 % 53,3 % 23,3 % 1,8 % 4 15,8 % 59,3 % 22,9 % 2,0 % 5 9,8 % 65,3 % 23,0 % 2,0 % 6 4,7 % 71,2 % 21,0 % 1,8 % 1,3 % 7 0,1 % 77,2 % 18,1 % 1,1 % 3,5 % 8 98,1 % 1,8 % 0,1 % 9 5,6 % 93,8 % 0,6 % 10 8,2 % 91,6 % 0,2 % Tähän ongelmaan haettiin yhtä ratkaisua kokeilemalla kohdefunktiota, jossa minimoitiin erotusta sekä tila- että toimenpidejakaumasta. Painokertoimena käytettiin toimenpiteen kustannusta. Tämäkään vaihtoehto ei tuonut ratkaisua vaan kokonaisuutena ratkaisu hakeutui vielä hitaammin kohti tavoitekuntojakaumaa eikä toimenpiteiden valinta muuttunut oleellisesti perusvaihtoehdosta (kuva 3). Lyhyen tähtäimen kohdefunktioiden vertailu Eteneminen kohti LT-tulosta 100,0 % 99,0 % 98,0 % 97,0 % 96,0 % 95,0 % 94,0 % 93,0 % 92,0 % 91,0 % 90,0 % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ST-vuosi Perusvaihtoehto Tp/tila-minimi Kuva 3. Lyhyen tähtäimen kohdefunktioiden vertailu. Eteneminen kohti LTtulosta ST-vuosittain. Lyhyen tähtäimen optimoinnin voidaan sanoa toimivan loogisesti nykyisen kohdefunktion mukaisesti eli tulokset ovat loogisia ja teknisesti oikein. On-

Hibriksen silta-analyysit 23 OPTIMOINTI gelmana on lähinnä kohdefunktion määrittely, minkä takia tulokset eivät ole tyydyttäviä eivätkä anna järkeviä lyhyen tähtäimen toimenpide-ehdotuksia. Tämän perusteella päädytään siihen, että lyhyen tähtäimen optimoinnin kohdefunktiota tulisi kehittää. Tämän tulisikin olla keskeinen asia Hibriksen optimointia kehitettäessä. 7.3 Lähtötietojen vaikutus Optimointitulosten hyvyys riippuu pitkälti käytetyistä lähtötiedoista. Lähtökohtanahan on tilakuvaus eli kuntomuuttujat ja niiden kuntoluokitus. Tämä muodostaa pohjan kaikkien lähtötietojen laatimiselle. Yksi Verkko-Sihan suurimmista ongelmista olikin juuri se, etteivät esimerkiksi lasketut lähtötietojen kuntojakaumat tuntuneet olevan sopusoinnussa tilakuvauksen kanssa. Tämä vaikeutti varsinkin Short-term-laskentaa. Tältä osin Hibriksen siltojen lähtötilajakaumat tuntuvat vastaavan paremmin siltojen todellista kuntotilaa. Optimoinnin herkkyys eri lähtötietojen muutoksille vaihtelee. Tämän työn yhteydessä ei ole tehty varsinaisia herkkyysanalyysejä, mutta kokeilujen ja mallin rakenteen tarkastelujen perusteella voidaan arvioida minkä lähtötietojen muutoksilla on merkittävää vaikutusta tuloksiin ja myös minkä lähtötietojen kehittämiseen kannattaa panostaa. Seuraavassa on käyty läpi eri lähtötietojen laatua ja herkkyyttä. Nykytilalaskentoihin sisältyy tiettyä epävarmuutta johtuen osittain tarkastustiedon kuntoarvioiden sekä käytettyjen kuntoennustemallien epätarkkuuksista. Silti voidaan arvioida, että nykytilajakaumat ovat melko hyvällä tasolla. Tarkastustieto on melko kattavaa ja asiantuntemuksella kerätty. Hiukan suurempi epävarmuus sisältyy kuntoennustemalleihin. Mitään kovin suurta virhettä niissäkään tuskin enää lienee mutta kuntojakaumat voivat muuttua aika jyrkästi niiden luokkien osalta, joissa suurin osa massasta sijaitsee eli luokissa 0, 1 ja 2. Nykytilajakaumalla ei ole vaikutusta pitkän tähtäimen optimitilaan mutta lyhyen tähtäimen optimoinnissa se vaikuttaa siihen, mistä tilasta lähdetään hakeutumaan kohti tavoitetilaa eli sikäli sillä on tärkeä merkitys. Nykytilalaskentojen parantamisessa pääpaino tulisi asettaa ennustemallien tarkentamiselle sitä mukaa, kun tarkastusdataa kertyy lisää. Kuntorajoitukset ovat käyttäjän asettamia arvoja, joilla on varsinkin pitkän tähtäimen optimoinnissa suuri merkitys. Tehdyissä laskennoissa käytettiin vain huonoimman tilan (4) maksimiosuuden rajoituksia ja tulokset osoittavat, ettei optimointi ole kovin herkkä näille muutoksille koska long-term-optimitila ei löytynyt läheltä kuntorajoituksilla asetettua minimitilaa. Rappeutumismallien voidaan arvioida olevan melko hyviä koska ne perustuvat pitkäaikaiseen kehitystyöhön, joka on alkanut jo Verkko-Sihan kehityksen yhteydessä. Tosin mallien käyttöönotossa jouduttiin jonkin verran soveltamaan näitä malleja, koska ne oli kehitetty erilaiselle tilakuvaukselle. Verkko- Sihassa lähtökohtana olivat vaurioiden vaurioluokkakirjaukset, joista muunnoskaavojen avulla laskettiin kuntoluokkajakaumat, kun taas Hibriksessä käytetään suoraan rakenneosien kuntoluokka-arvioita. Kullekin Hibriksen osaverkolle valittiin soveltuvat Verkko-Sihan mallit ja Hibriksessä käytetyt

24 Hibriksen silta-analyysit VIITTEET mallit saatiin niiden keskiarvona ilman painokertoimia. Kokeilut erilaisilla painokertoimilla eivät aiheuttaneet merkittäviä eroja. Toimenpiteiden vaikutus- ja kustannusmallit ovat vahvasti sidoksissa toimenpidejakoon. Koska tässä yhteydessä käytetyt toimenpiteet tai toimenpidetasot ovat useiden eri toimenpiteiden yhdistelmiä ja siten aika karkeita yleistyksiä, on koko optimointi aika herkkä tälle toimenpidetasojaolle. Tähän projektiin tehdyt arviot ovat hyviä ja riittäviä alustavia optimointitarkasteluja varten. Mutta ottaen huomioon sen, että niihin ei ollut tässä vaiheessa mahdollisuutta syventyä kovin tarkkaan ja että optimointitulokset ovat aika herkkiä näille muutoksille, on varmaan syytä panostaa tähän toimenpidejakoon ja sen myötä toimenpiteiden vaikutus- ja kustannusmalleihin. Erityisesti toimenpidetaso 1 eli suojaus, on hiukan ongelmallinen. Se poikkeaa muista toimenpidetasoista siten, että sen luonne on erilainen ja vaikutus kohteeseen on selvästi rajoitetumpi kuin muiden ja siten sen vaikutusta on vaikeampi arvioida. Sallitut toimenpiteet liittyvät myös toimenpidejakoon eli sillä estetään toimenpiteen teko tietyissä kuntotiloissa. Toimenpiteiden kieltäminen tietyissä kuntotiloissa voi vaikeuttaa optimin löytämistä. Sallitut toimenpiteet liittyvät kuitenkin aika kiinteästi tehtyyn toimenpidejakoon eikä niitä ole syytä muuttaa ellei koko toimenpidejakoa mietitä uudestaan. Työmaakustannuksista tehtiin ensimmäinen versio, jota ehkä olisi vielä tarvetta tarkentaa mutta optimointilaskennat osoittivat, että optimoinnin herkkyys niille on melko olematon. Niiden vaikutushan on saman suuntainen kuin toimenpidekustannusten eivätkä ne vaikuttaneet juurikaan optimoinnin tilatai toimenpidejakaumaan. Varsinaisia ajokustannuksia eli tienkäyttäjän kustannuksia, jotka riippuisivat tien kunnosta, ei ole onnistuttu silloille kehittämään. Jos ajokustannukset saataisiin kehitettyä, ne vaikuttaisivat merkittävästi optimointituloksiin ja tekisivät kuntorajoitukset tarpeettomiksi. 8 VIITTEET Tiehallinto, 2004a. Siltojen Korjausohjeet. TIEH 2230095, TIEH 2230096, TIEH 2230097, TIEH 2230098. Saatavana myös Internetistä http://alk.tiehallinto.fi/sillat/silko/silko1.htm, 4.10.2004. Tiehallinto, 2004b. Siltojen Kunnossapidon Laatuvaatimukset. TIEH 2200023-04, Helsinki. Tiehallinto, 2001. Tieliikenteen Ajokustannukset 2000, Suunnitteluvaiheen Ohjaus. TIEH 2123614-01, Helsinki.

Hibriksen silta-analyysit 25 LIITTEET 9 LIITTEET 1. Liite1_kustannusmallit.xls 2. Liite2_tp_vaikutusmallit.xls 3. Liite3_tp_kuntojakaumien_estimointi.doc 4. Liite4_tp_ajokustannukset.xls 5. Liite5_rappeutumismallit.xls 6. Liite6_nykytila.xls