Workshop: Mitä tehdä rautateiden ongelmallisille terässilloille? 18.10.2011 / Matti Piispanen

Workshop: Mitä tehdä rautateiden ongelmallisille terässilloille? 18.10.2011 / Matti Piispanen

Taustaa 2010 Lestijoen ratasillalla vastaava mestari havaitsi ratapölkynvaihtotyön yhteydessä murtuneita sekundäärien peittolevyjä 2010 Silta korjattiin, Liikennevirasto tilasi Rataverkon terässiltojen riskikartoituksen Tammikuussa 2011 havaittiin Vetelinjoella samankaltaisia vaurioita jotka korjattiin hätätyön luonteisesti Pääjohtaja kiinnitti asiaan huomiota: toimenpiteet ongelman hoitamiseksi? Ehdotus teräksisten rautatiesiltojen toimenpideohjelmaksi 15.3.2011 Kesällä 2011 Monitorointikokeiluja ja laajennetut yleistarkastukset käyntiin -> lisää ongelmasiltoja Syyskuu 2011 UIC PoSE: tuttua Euroopassakin Wuorenjuuri/Piispanen -> Workshop, uusia ajatuksia? 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 2 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Tilaisuuden tarkoitus Kuvataan ongelma Niitattujen teräsristikkosiltojen ongelmat (Puupelkkarakenteet, sillan ja penkereen liitos, alusrakenteet, sillan maalaukset, alikulkevan liikenteen törmäykset ) Tieto siltojen kunnosta? Raha ja perusteluviestit Luonnostellaan parhaalla asiantuntemuksella suuntaviivoja ja ratkaisuehdotuksia Tarkastukset,monitorointi, kuntotieto Analyysit ja ohjelmointi toteutusideoita Tavoite: Liikenneviraston määrätietoinen toimenpideohjelma 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 3 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Ohjelma 12:30 Avaus Matti Piispanen 12:45 Terässiltojen kunto Janne Wuorenjuuri 13:30 Tehdyt analyysit ja selvitykset Risto Parkkila 14:15 tauko 14:30 case Vetelinjoki Markku Rautio/Kari Saksio tutkimukset ja kantavuuslaskenta, Saksio korjaustyön toteutus, Rautio 15:15 Uusia mahdollisuuksia Olli Asp Teräsrakenteisten rautatiesiltojen saneeraus vaimennettuja kiskotusjärjestelmiä hyödyntäen. 15:45 Mitä seuraavaksi? Matti Piispanen Keskustellen toimenpideohjelma-aihion pohjalta 16:30 Tilaisuus päättyy 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 4 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

TERÄSRAKENTEISTEN RAUTATIESILTOJEN SANEERAAMINEN Vaimennetut kiskotusjärjestelmät

Vaimennetut kiskotusjärjestelmät Suorakiinnitys (Direct fastening) ERS-järjestelmä (Embedded Rail System)

Vaimennuskyky Jousi-massa-vaimennin-systeemi

Järjestelmän edut Tasalaatuinen alusta kiskolle Matalampi rakennekorkeus Mahdollistaa kannattajien kapasiteetin kasvattamisen

Järjestelmän edut Vähentynyt huoltotarve Tärinän siirtyminen vähenee melu vähenee

Rakenteellisia erityispiirteitä: ERS Vedenpoisto ja lumen pakkautumisen estäminen umpinaisilla pinnoilla ERS-rakenteella voimakkaampi silta-raideyhteistoiminta

Rakenteellisia erityispiirteitä Tehtävissä suoraan kannattajien päälle (kannatinväli raideleveys) kannattajien uusiminen tai levyrakenteinen ERS-elementti Suojakiskojärjestelyt

Rakenne-esimerkkejä: Suorakiinnitys

Rakenne-esimerkkejä: ERS

Kokemuksia vaimennettujen kiskotusjärjestelmien käytöstä Hyödynnetty useissa kohteissa, niin kiintoraiteiden kuin tukikerroksellisten ratojen silloissa: Köpmannebro Ruotsi Moerdijk Bridge Hollanti Suomessa mm: Kuortaneentien alikulkusilta Seinäjoki Paimiojoen ratasilta - Paimio

KIITOS! Olli Asp puh. +358 40 1716 008 olli.asp@ains.fi

VETELINJOEN / PERHOJOEN RATASILLAN KORJAUS RATAOSA Sk-Ol Km 557+264 LOPPURAPORTTI 08.03.2011 ASIAKIRJAT Ratapelkat Pituuskannattajat lähtötilanne Pituuskannattajien liitoksen vahvistus Tukilevy 1 Tukilevy 2 Sekundäärikannattajien uuman liitos poikkipalkkiin eteläjänne Sekundäärikannattajien uuman liitos poikkipalkkiin keskijänne Sekundäärikannattajien uuman liitos poikkipalkkiin pohjoisjänne Liitoksen 3D malli Peittolevyjen niitit eteläjänne Peittolevyjen niitit keski- ja pohjoisjänne Tuuliristikot Ainestodistukset Kalibrointitodistukset N 223108A

VETELINJOKI / PERHOJOEN RATASILLAN KORJAUS Rataosa Sk-Ol Km 557+264 RATAPELKAT Nyt kun silta on korjattu kriittisimpien teräsrakenteiden osalta, on ehdottoman tärkeä myös vaihtaa sillan pelkat ehyiksi. Varsinkin sillan poikkipalkkien kohdalla olevat 4 pelkkaa (2+2) ovat lyttäytyneet siten että joustavat junan alla noin 20 mm. Tämän seurauksena siirtyy ylimääräistä kuormaa sekundääripalkkien kenttään, jotka muutenkin ovat todella tiukoilla (taipuma 10-15 mm). Kun siltaan vaihdetaan ehyet pelkat, vaikuttaa se sekundäärien taipumaan. Taipumat ovat tasaisia koko sillan matkalla ja rakenteen käyttäytyminen rauhoittuu varsinkin jos nopeutta halutaan nostaa. N 223108A

PULTIN KOKO KIRISTYSVOIMA PUMPUN PAINE EN 14399-HV Nm bar psi M22 650 248 3600 M24 800 303 4400 M27 1250 468 6800

Case Vetelinjoen ratasilta km 557+264 Vaurioiden kartoitus ja hätäkorjaus kevättalvella 2011 21.9.2011

Taustoja Silta on rakennettu 1940-luvulla kivisille maatuille Teräsristikon yläsiteitä korotettu 1979 Välitukien laakerinaluskiviä vaihdettu ja tuettu 2005 Silta todettu jo aiemmin huonokuntoiseksi ja korjaus ollut jo sovittu, mutta jostain syystä unohdettu Talvella 2011 tehtiin telineet sillan alle tutkimuksia ja korjausta varten

Taustoja Alkuperäisen suunnitelman kuva poikkipalkista

Tutkimusten suoritus Tarkoituksena oli löytää ongelmaiset liitokset 21.1.2011 sillalla käytiin koputtelemassa ja silmämääräisesti tutkimassa liitoksia -> todettiin että ultraäänitutkimus välttämätön

Tutkimusten suoritus 2-3.2.2011 sekä 8-9.3.2011 tutkittiin niittejä ultraäänellä. Ensiohjeet: Niittejä ei saa hioa -> ultraäänellä tutkiminen lähes mahdotonta koska niitin pinnassa on paksu maali sekä niitin luotauspinta on kupera Kulmahiomakoneella suora pinta niittiin -> ultraus onnistuu paremmin Ensin käytiin läpi niittejä satunnaisesti liitoksista Kun huomattiin että sekundääripalkkien liitokset ovat huonoimmassa kunnossa, alettiin niitä käydä läpi järjestelmällisesti. Tuulisiteet kunnossa! Hiottuja niitin kantoja Selkeästi tomimaton liitos, niiteistä ei havainnoitu vaurioita ennen hiomista

Tutkimusten suoritusta Järjestelmällisesti sekundääripalkkien liitoksia läpikäydessä alkoi rikkonaisia niittejä löytymään enemmän Tüv nord:n Heinonen suoritti ultraäänitutkimukset Sekundääripalkin liitoksesta kaikki niitit epäkuntoisia -> ultrakaiku tulee takaisin ennen niitin kantaa

Tutkimusten suoritusta Kaikkia niittejä ei ollut edes tarpeen ultrata Selkeä leikkaus niitissä Niitin toinen kanta puuttuu kokonaan

Tutkimusten suoritusta Niittien ultraamisen jälkeen sekundääripalkkien ylälaippojen jatkoslevyjä ultrattiin halkeamien varalta, mutta tällaisia ei havaittu Tuulisiteiden kiinnityslevyt olivat paikoin haljenneet eniten liikkuvista liitoksista

Tutkimusten suoritusta Hyväksi keinoksi tutkia liitoksia oli vain odottaa yli ajavaa junaa ja seurata liitosten toimintaa silmämääräisesti

Mallinnus FEM-ohjelmalla tutkimusten jälkeen Sillan yksi aukko mallinnettiin FEM ohjelmalla, jolla tarkasteltiin minkä suuruisia jännityksiä liitoksiin ja rakenneosiin kohdistuu junakuormasta Kuvassa käsitelty rakennemalli. Laskenta suoritettiin Robot Millennium-ohjelmistolla.

Mallinnus FEM-ohjelmalla Laskenta suoritettiin käyttäen lineaarista laskentaa joka on epälineaarista laskentaa nopeampi, mutta joka antaa esimerkiksi niittiliitosryhmistä vääränlaista tietoa Suurimpien jännitysten syntypaikat saatiin kuitenkin selville Kuvassa palkin uuman niittiliitoksen tulokset: Vain alin niitti ottaa tällä laskentatavalla kuormitukset kannettavakseen Epälineaarisella laskennalla materiaalin myötö olisi otettu paremmin huomioon ja kuormitukset olisivat jakaantuneet koko liitokselle

Mallinnus FEM-ohjelmalla Sekundääripalkkien alalaipan jännitys junakuorman alla: 148MPa Laskennallinen taipuma pystysuoranjunakuorman alla: 27,83mm Alalaipan maksiminormaalijännitys junakuormasta on 148 MPa

Mallinnus FEM-ohjelmalla Ylälaipan jatkoslevyjen mallinnus tuotti hurjia tuloksia, jännitys >500MPa Käytännössä kuitenkin niitit ja poikkipalkit antavat senverran periksi että tällaisten kuormitusten aiheuttamia ongelmia ei jatkoslevyissä näkynyt. Suurin kuormitus tulee laskentamallin mukaan poikkipalkin kohdalle. Niittiliitosten toimivuus ei lineaarisella laskentamallilla ole oikein mallinnettu.

Vaalansalmen ratasillan monitorointitulosten analysointia Risto Parkkila 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 2 <Päivämäärä>, <tekijä> 2

KIEHIMÄJOEN RATASILTA Monitoroidut asiat olivat: 1) läntisen reuna-aukon keskikohdan - taipuma-kiertymämittaus DMM-anturilla 2) läntisen ristikon toisen poikkikannattajan kohdalta: - taipuma-kiertymämittaus ristikon kohdalta ja pituuskannattajan kohdalta DMM-anturilla - poikki- ja pituuskannattajan välisen liikkeen mittaus ekstensometrillä - poikki- ja pituuskannattajan liitosalueen kohdan kiihtyvyysmittaus 3) itäisen ristikon toisen keskikohdasta: - taipuma-kiertymämittaus ristikon kohdalta DMM-anturilla 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

Antureiden sijainnit 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 4 <Päivämäärä>, <tekijä> 4

Pystysiirtymät 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 5 <Päivämäärä>, <tekijä> 5

Multiframe sauvamalli 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 6 <Päivämäärä>, <tekijä> 6

Multiframe pystysiirtymät 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 7 <Päivämäärä>, <tekijä> 7

Monitoroitu ja sauvamallin pystysiirtymä 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 8 <Päivämäärä>, <tekijä> 8

Pystysuuntainen kiihtyvyys 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 9 <Päivämäärä>, <tekijä> 9

Poikkisuuntainen kiihtyvyys 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 10 <Päivämäärä>, <tekijä> 10

Mittausraportti 20.10.2011, Vaalansalmen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 11 <Päivämäärä>, <tekijä> 11

Kiehimäjoen ratasillan monitorointitulosten analysointia Risto Parkkila 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 2 <Päivämäärä>, <tekijä> 2

20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

KIEHIMÄJOEN RATASILTA Monitoroidut asiat olivat: 1) länsipään kolmannen poikkikannattajan kohdalta: - taipuma-kiertymämittaus ristikon kohdalta ja pituuskannattajan kohdalta DMM-anturilla - poikki- ja pituuskannattajan välisen liikkeen mittaus ekstensometrillä - poikki- ja pituuskannattajan liitosalueen kohdan kiihtyvyysmittaus 2) ristikon keskikohdasta: - taipuma-kiertymämittaus ristikon kohdalta DMM-anturilla 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 4 <Päivämäärä>, <tekijä> 4

Antureiden sijainnit 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 5 <Päivämäärä>, <tekijä> 5

Mitta-anturit 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 6 <Päivämäärä>, <tekijä> 6

Pystysiirtymät 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 7 <Päivämäärä>, <tekijä> 7

Pystyliikepoikkeama 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 8 <Päivämäärä>, <tekijä> 8

Multiframe sauvamalli 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 9 <Päivämäärä>, <tekijä> 9

Multiframe pystysiirtymät 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 10 <Päivämäärä>, <tekijä> 10

Monitoroitu ja sauvamallin pystysiirtymä 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 11 <Päivämäärä>, <tekijä> 11

Pystysuuntainen kiihtyvyys 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 12 <Päivämäärä>, <tekijä> 12

Poikkisuuntainen kiihtyvyys 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 13 <Päivämäärä>, <tekijä> 13

Mittausraportti 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 14 <Päivämäärä>, <tekijä> 14

Sections Vanajav Alapaarre1 Vanajav Alapaarre2 Vanajav Alapaarre3 Vanajav Vertikaali1 Vanajav Vertikaali2 Vanajav Yläpaarre1 VanajaYläpaarre2 Vanajav Yläpaarre3 Vanajav Diagonaali1 Vanajav Keskipaarre1 Vanajav Poikkikannattaja1 Vanajav Pituuskannattaja1 L80x80x8 Vanajav 4L150x16-300x16 L100x100x12 L90x90x11 Vanajav 2L150x16-300x16 Vanajav 2L150x16 L110x110x12 Vanajav 2L110x12 VanajaYlätuuliside1 Vanajav 2L100x12 Vanajav 2L90x11 Vanajav 2L80x10 Vanajav UusiTuuliside1 Default Colour All loads 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 z y x 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 112,5 Venäläinen tavarajuna 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 15 <Päivämäärä>, <tekijä> 15

16 <Päivämäärä>, <tekijä> 20.10.2011, Kiehimäjoen rs:n monitorointitulosten analysointia, Risto Parkkila 16 0,0,-10 0,-0,-8-0,-4,-7-3,-4,-8-1,-9,-10 0,-0,-7-2,-7,-8-0,-9,-8-3,-6,-8-1,-10,-8-2,-4,-7-0,-9,-7-1,-10,-7-0,-9,-6 0,0,-10-3,-7,-7 1,-13,-7-0,-16,-9 0,-13,-6-1,-9,-3-1,-10,-7-1,-9,-3 1,-15,-7 0,-16,-7-1,-10,-8 1,-14,-7-0,-17,-8-1,-9,-3 1,-13,-7-1,-9,-3-1,-9,-3-0,-17,-7-1,-4,-7 0,-16,-6-1,-13,-3-1,-9,-9 1,-15,-7-1,-9,-3-2,-20,-7-1,-9,-3-1,-23,-8-1,-9,-8-1,-16,-4-0,-17,-7 0,-19,-6-1,-9,-3-1,-9,-7-2,-22,-7-1,-16,-3-0,-23,-7-0,-17,-8-2,-21,-7-1,-9,-3-1,-24,-7-1,-9,-3-1,-9,-3-1,-9,-6-2,-20,-7-1,-9,-3-1,-24,-7-1,-16,-3-0,-16,-9-1,-13,-6 0,-23,-5-1,-9,-3-2,-22,-7-1,-20,-3-0,-26,-7-1,-16,-4-1,-26,-7-1,-16,-7-1,-24,-7-1,-16,-3-0,-22,-4 1,-25,-5-0,-27,-6 1,-26,-6-1,-24,-7-1,-16,-6-0,-27,-7-1,-13,-3-1,-28,-7-0,-26,-7-1,-16,-3-1,-22,-2-1,-28,-6-1,-23,-8-0,-28,-6-1,-22,-3 1,-26,-5-1,-16,-4-1,-19,-6-1,-29,-6-1,-16,-3-1,-29,-6-2,-23,-7-1,-24,-3-1,-22,-4-1,-29,-6-1,-30,-6-1,-26,-4 0,-29,-6 1,-27,-5-1,-30,-7-1,-30,-6-1,-22,-3-1,-30,-6-1,-30,-6-2,-22,-5-1,-30,-6-0,-19,-3-1,-26,-3-1,-22,-3-1,-26,-7-1,-30,-6 0,-29,-5-1,-26,-4-1,-30,-6-1,-22,-4-3,-24,-5-1,-29,-5-5,-26,-6-1,-30,-6-1,-26,-4-1,-27,-4-0,-22,-2-1,-30,-5-0,-29,-5-1,-30,-6-1,-30,-5 0,-29,-5-1,-30,-5-0,-28,-5-1,-30,-6-1,-26,-3-4,-26,-5-1,-30,-5-1,-29,-6-1,-28,-4-1,-26,-4-1,-30,-5-0,-24,-3 0,-29,-5-1,-30,-5-1,-28,-4-1,-29,-4-1,-26,-4-2,-29,-6-4,-27,-5-1,-30,-5-1,-29,-5-1,-28,-5-1,-30,-5-0,-29,-5-1,-30,-5-1,-26,-3 0,-29,-5-1,-30,-5-1,-29,-5-1,-29,-5-1,-30,-5-3,-29,-5-1,-30,-5-1,-28,-4-1,-29,-5-1,-29,-5-1,-30,-5-1,-28,-4-0,-29,-5-0,-27,-4-1,-29,-5-1,-29,-5-1,-26,-4-2,-29,-5-2,-29,-5-2,-29,-5-1,-28,-5-1,-30,-5-1,-29,-6-1,-29,-5-1,-28,-4 0,-26,-4-1,-29,-5 0,-27,-5-1,-29,-4-1,-27,-4-1,-28,-6-1,-29,-5-1,-28,-4-2,-29,-5-1,-27,-4-1,-29,-5-1,-29,-4-1,-28,-6-1,-28,-4 0,-26,-5-1,-29,-5 0,-26,-4-0,-29,-5-1,-28,-6-1,-23,-3-2,-29,-5-2,-29,-5-1,-29,-5-1,-27,-4-1,-27,-7-1,-28,-6-0,-25,-4-1,-26,-6-0,-23,-4 0,-25,-5-1,-27,-4-0,-26,-4-1,-23,-3-0,-26,-4-1,-29,-5-2,-28,-5-1,-23,-4-1,-28,-6-1,-26,-7-1,-26,-4-0,-22,-5-0,-25,-4-1,-28,-6-1,-26,-7-2,-22,-4-1,-29,-6-0,-17,-2-1,-26,-4-1,-24,-8-2,-27,-5-1,-28,-6-1,-23,-4-1,-26,-6-1,-22,-7 0,-19,-5-2,-20,-3 0,-17,-3-1,-23,-3-2,-21,-3-0,-17,-3-2,-22,-4-1,-28,-6-1,-26,-7-1,-22,-8-1,-26,-5-0,-17,-3 0,-17,-5-1,-23,-3-1,-26,-7-2,-20,-3-1,-22,-7-1,-19,-8-1,-27,-7 1,-15,-3-1,-9,-1-1,-26,-6-2,-23,-4-1,-24,-5-1,-22,-7-1,-16,-7 0,-13,-4-0,-17,-3 1,-13,-3-1,-16,-8-0,-9,-3-0,-17,-3-1,-26,-7 1,-14,-3-1,-22,-8-1,-10,-2 1,-15,-3-1,-22,-5-0,-9,-4-1,-10,-3-1,-16,-7-1,-13,-7-1,-22,-7-0,-9,-5-0,-16,-2 1,-13,-3-1,-24,-8-2,-7,-3-1,-22,-7-1,-19,-5-1,-16,-7 0,0,0-1,-16,-3-0,-4,-3-1,-9,-7-1,-10,-3-1,-16,-8-1,-22,-8-1,-9,-7-3,-4,-3-1,-10,-2-1,-16,-5-3,-6,-3-1,-9,-7-3,-7,-3-1,-9,-7-1,-16,-7-1,-9,-7 0,-0,-3-0,-19,-8-1,-9,-1-2,-4,-3-1,-9,-7-1,-16,-7-1,-13,-4-1,-9,-7-1,-16,-8-1,-9,-3 0,-0,-3-1,-9,-7-1,-9,-4-1,-9,-7-1,-13,-7-1,-9,-7-1,-9,-7-1,-9,-5-1,-9,-7 0,0,0-1,-4,-3-1,-9,-7 Static Case: Venäläinen tavarajuna (Linear) Defl. (mm) x y z

Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut Risto Parkkila 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

Kantavuustarkastelun vaiheet Tulisi määritellä kantavuustarkastelun tarkkuusvaiheet ja vaiheisiin liittyvät tarkkuustasot Kustakin laskennasta olisi käytävä ilmi laskennan tarkkuustaso Vanhasta rakenteesta 'kaiken irti ottaminen' edellyttää yhä tarkempia laskentamalleja 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 2 <Päivämäärä>, <tekijä> 2

IA VAIHE: Vertailu aikaisempiin laskentoihin suora vertailu tai vertailu samantyyppisiin rakenteisiin yleiset varman päälle olevat laskentalujuusarvot sillan kunnon arvioiminen staattinen laskenta LM71 -kuormakaaviolla tai todellisilla junilla väsymismitoitus ekvivalentilla LM71 -kuormakaaviolla 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

IB VAIHE: Suuruusluokkatarkastelu Yksinkertaiset 'varman päälle' olevat rakennemallit (yksinkertaiset palkit ja laatat) Vain pystykuormien tarkastelu Yleiset varman päälle olevat laskentalujuusarvot Sillan kunnon arvioiminen Junakuormien jakautuminen karkealla varman päälle tavalla Staattinen laskenta LM71 -kuormakaaviolla tai todellisilla junilla Väsymismitoitus ekvivalentilla LM71 -kuormakaaviolla 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 4 <Päivämäärä>, <tekijä> 4

II VAIHE: Laskentamallien tekeminen Sauvarakennemallit Tarkemmat laskentalujuusarvot rakenneosittain Sillan kunnon huomioon ottaminen esimerkiksi profiilien poikkileikkauksissa Junakuormien kohdistuminen suoraan sauvarakennemalliin Väsymismitoitus ekvivalentilla LM71 -kuormakaaviolla 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 5 <Päivämäärä>, <tekijä> 5

III VAIHE: Tarkennetut laskentamallit Yhdistetyt sauva- ja 'levyrakenne'mallit Malli pääosin sauvarakennemalli Osa toistuvista rakenneosista kuvataan tarkennetulla levyrakennemallilla Tarkemmat laskentalujuusarvot rakenneosittain Sillan kunnon huomioon ottaminen tarkemmin levyrakenteissa Sauvamallilla kuvattu osa rakenteesta muokataan toimimaan mahdollisimman hyvin tarkennettujen mallin osien mukaisesti Junakuormien kohdistuminen suoraan sauvarakennemalliin Väsymismitoitus ekvivalentilla LM71 -kuormakaaviolla tai tarkennettuna todellisilla junakuormilla 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 6 <Päivämäärä>, <tekijä> 6

IV VAIHE: Täysin tarkennetut laskentamallit Edelliseen vaiheeseen tarkennetaan kiskojen ja raiderakenteen toiminta osana mallia Junakuormat rakenteelle kohdistetaan raiderakenteen välityksellä Laskentalujuusarvojen tarkistus todellisista rakenteista Väsymismitoitus todellisilla junakuormilla? Ei suoriteta kaikille silloille vaan ainoastaan kullekin päärakennetyypeille Tehdään vain hyvin erikoislaatuisissa tilanteissa Käytetään pääasiassa apuna yksinkertaisempien rakennemallien 'parantamisessa' 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen kantavuustarkastelut, Risto Parkkila 7 <Päivämäärä>, <tekijä> 7

Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi Risto Parkkila 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

Monitorointi osana terässiltojen kunnon seurantaa Monitoroinnin tulisi voida toimia osana sillan kunnon seurantaa Monitoroinnin tulisi tukea myös kantavuuslaskentamallien kehittämistä Monitorointitulosten analysointi edellyttää pitempiaikaista vertailua Monitorointitavat: - Jatkuva monitorointi - Kertatyyppiset monitoroinnit - Säännöllinen monitorointi 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 2 <Päivämäärä>, <tekijä> 2

Jatkuva monitorointi Sillan jatkuva kunnon seuranta (ongelmatilanteissa) Tukien liikkeet Kriittisten liitosten liikkeet (pituus-/poikkikannattajaliitokset) Kriittisten osien jännitystilat (siirtymätilat): - pituuskannattajien aukon/tuen jännitystila - poikkikannattajien aukon jännitystila - kriittisten pääkannattajasauvojen jännitykset Antureilta vaaditaan pitkäaikaiskestävyyttä Optiset kuidut ym.??? Asentamisen ongelmat: - asentaminen junaliikenteen ehdoilla - turvallisuus (henkilö- ja junaturvallisuus) - antureiden kiinnittäminen rakenteisiin - asentamistilan löytäminen tai tekeminen antureille 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

Kertatyyppiset monitoroinnit Sillan sen hetkisen kunnon arvioiminen Samanlaisten ja erilaisten siltojen vertailu Sillan toimintatavan arvioiminen yhdessä kantavuustarkastelujen kanssa Tukee jatkuvan monitoroinnin tulosten analysointia Erilaisissa olosuhteissa tehtäviä monitorointeja - eri kuormitusolosuhteissa suoritetut monitoroinnit - eri vuodenaikoina suoritettavat monitoroinnit - eri sääolosuhteissa suoritettavat monitoroinnit Antureilta vaaditaan nopeaa asennettavuutta ja siirrettävyyttä Monitorointityö voitava kohdentaa tarkkaan monitoroitavien junien kulkuun 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 4 <Päivämäärä>, <tekijä> 4

Kertatyyppiset monitoroinnit Koko rakenteen siirtymä- ja kiertymätilat valituissa kohdissa (DMM - anturi): - pääjänteen taipuma - sekundäärirakenteiden absoluuttiset ja suhteelliset taipumat - liitosten kiertymät (pituus-/poikkikannattajaliitokset) Kriittisten liitosten liikkeet (ekstensometri): - pituus-/poikkikannattajaliitokset Kiihtyvyysmittaukset: - pituus-/poikkisuuntaiset kiihtyvyydet Asentamisen ongelmat: - asentaminen junaliikenteen ehdoilla - turvallisuus (henkilö- ja junaturvallisuus) - antureiden kiinnittäminen rakenteisiin 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 5 <Päivämäärä>, <tekijä> 5

Säännölliset monitoroinnit Sillan kunnon ja 'käyttäytymisen' pitempiaikainen seuranta Erilaisissa olosuhteissa tehtäviä monitorointeja - eri kuormitusolosuhteissa suoritetut monitoroinnit - eri vuodenaikoina suoritettavat monitoroinnit - eri sääolosuhteissa suoritettavat monitoroinnit Antureilta vaaditaan pitkäaikaiskestävyyttä 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 6 <Päivämäärä>, <tekijä> 6

Muut monitoroinnit Laakereiden liikkeet Venymäliuskat 20.10.2011, Teräksisten rautatiesiltojen monitorointi, Risto Parkkila 7 <Päivämäärä>, <tekijä> 7

Terässiltaseminaari Alustusta Risto Parkkila 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

ALUSTETTAVAT ASIAT Monitorointi teräksisissä rautatiesilloissa Teräksisten rautatiesiltojen kantavuuslaskennasta Esimerkit kahden monitorointikohteen tulosten analysoinnista - Kiehimäjoen rs, teräsristikkosilta jm 84m - Vaalansalmen rs, keskellä teräsristikkosillat jm 60m + 60m sekä päissä levypalkkisillat jm 21m 20.10.2011, Terässiltaseminaari, Alustusta, Risto Parkkila 2 <Päivämäärä>, <tekijä> 2

KAIKKI LIITTYY KAIKKEEN Kriittisten siltarakenteiden tarkka analysointi edellyttää rakenteen toiminnan tarkkaa tuntemusta Monitoroinnin avulla opitaan ymmärtämään paremmin siltarakenteen toimintaa ja ne toimivat siten tukena kantavuustarkasteluille Monitorointien ohjelmoiminen ja monitorointitulosten analysointi edellyttää rakenteen ja rakenteesta luotavien mallien tarkkaa tuntemusta Oikein kohdennetun korjaussuunnittelun tekeminen edellyttää rakenteen toiminnan tarkkaa tuntemista Ei enää toteamuksia: KYLLÄ SILTA OLI AIVAN KUNNOSSA ENNEN KUIN SE KORJATTIIN 20.10.2011, Terässiltaseminaari, Alustusta, Risto Parkkila 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

Terässiltojen kunto Janne Wuorenjuuri 20.10.2011 teko pvm (ei etunollia), tekijän etu- ja sukunimi, tiedoston nimi, sivu 1

20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 2 Valokuvat: Janne Wuorenjuuri <Päivämäärä>, <tekijä> 2

Rautatiesillat 1.1.2011 2301 Rautatiesiltaa, joista terässiltoja 15,5 % Kansirakenteiden keski-ikä 61,4 vuotta (kaikki 39,4 vuotta) Keskimäärin jännemitta 31 m Nykyinen käsitys: maksimi sallittu nopeus 140 km/h (160 km/h) Suurin jänne Kyrönsalmen ratasilta 104 m (125 m) Kemijoen pääväylä, Kiehimänjoki, Vanajavesi (84 m) Pisimmät terässillat Tornionjoen ratasilta (415 m) Ounaskosken ratasilta (402 m) Vanhin käytössä oleva silta Kyrönsalmen ratasilta (1908) Muita: Mäntänkosken rs (1893), Jänhijoen rs (1897) 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 3 <Päivämäärä>, <tekijä> 3

Rautatiesiltojen rakennusmateriaalijakauma Lukumäärä 400 350 300 250 200 150 100 50 Kivi Putkisilta Teräs Teräspalkkibetoni Jännebetoni Teräsbetoni 0 <1900 1900-1909 1910-1919 1920-1929 1930-1939 1940-1949 1950-1959 1960-1969 1970-1979 1980-1989 1990-1999 2000-2009 Rakennusvuosi Terässiltoja poistunut vuosina 1995 2010 68 kpl, 114 jännettä Muutamaa lukuun ottamatta helppoja tapauksia 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 4 <Päivämäärä>, <tekijä> 4

Lyhyt historia ja nykytilan hallinta Rautatiesiltojen päätarkastukset 1920 luvulta lähtien Kunnossapito omien siltojen hoitoa. Suurin syy siltojen uusimiseen raidegeometria ongelmat. Terässiltojen siirto hiljaisemmille radoille. Seinäjoen ratasillan koekuormitus (nykymuotoinen) 1990-luvulta lähtien korotetut akselipainot (pendolinot), jolloin ensimmäiset akselipainoselvitykset, kantavuusindeksi Kuormat Vilho Roos 2000, LM71-25, EN 15528 Merkittävät havainnot teräsvaurioista 1999 Paimionjoen ratasilta 2000-2001 Saimaan kanavan rs, pikkusisko Syrjäsalmen rs 2004 Vetelinjoen ratasilta, Purmonjoen aks 2009 Lestijoen ratasilta, 2010 Vetelinjoen rs 2011 toistakymmentä siltaa 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 5 <Päivämäärä>, <tekijä> 5

Lyhyt historia ja nykytilan hallinta 2001 Saimaan kanavan ja Syrjäsalmen ratasiltojen erikoistarkastukset ja mittaukset 2001 Lisääntyneet nopeusrajoitukset 2010 Seinäjoki Oulu rataosan erikoistarkastukset, joissa kantavuuslaskentaa mallintamalla. 2010 Terässiltaselvitys, kaikki terässillat 2011 Terässiltojen ja kiskovikojen ristiin tarkastus 2011 Terässiltojen tarkempi kantavuusanalyysi (10 siltaa) 2011 Seurantamittauksia, erikoistarkastuksia (sisältö?) Muut yksittäiset selvitykset, Sustainable bridges 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 6 <Päivämäärä>, <tekijä> 6

Lyhyt historia ja nykytilan hallinta Käytännössä akselipainojen korotushankkeissa tyypillisesti kolme prioriteettiluokkaa PRIOR 1: Estää akselipainojen korottamisen PRIOR 2: Ei estä akselipainojen korottamista, mutta haitta PRIOR 3: Ei merkittävää haittaa, mutta jatkuva kunnossapitotarve ilmeinen ja haitan poistaminen parantaisi väylän palvelutasoa Vain PRIOR 1:een on yleensä varaa. Terässiltojen kunnossapito-osaaminen on hävinnyt, kilpailutuksissa ei ole osattu kuvata tarvittavia toimenpiteitä. Suunnittelijoiden tieto ei siirry kunnossapitoon. Kunnossapitäjien tieto ei suunnittelijoiden käytössä ymmärrettävänä. Korjaukset tai uusimiset mahdottomia ja/tai kalliita. 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 7 <Päivämäärä>, <tekijä> 7

Terässillat moniongelmaisia Kantavuus: mm. sekundäärirakenteet, laakerit, alusrakenteet Nopeusrajoitukset, sekaliikenteen haasteet Raidegeometrian ongelmat Sähköistys ja ajolangan kuluminen Vinot sillat Sillan päädyt Ahtaus erikoiskuljetuksille Maalausten jälkeenjääneisyys Maalausten ympäristövaatimukset VAK kuljetukset Kunnossapidon haasteet raideratkaisuissa Detaljit, kuten koukkupultit, kiskonliikuntalaitteet, kiskoankkurointi Työ-,sähkö- ja junaturvallisuus Melu Liikennekatkot yleensä 6-18 tuntia 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 8 <Päivämäärä>, <tekijä> 8

Teräsrakenteet, liitokset 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 9 <Päivämäärä>, <tekijä> 9

Teräsrakenteet, halkeilu 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 10 <Päivämäärä>, <tekijä> 10

Teräsrakenteet, erikoisratkaisut, maalausvelka 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 11 <Päivämäärä>, <tekijä> 11

Tukikerroksettoman sillan raide 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 12 <Päivämäärä>, <tekijä> Valokuvat: Janne Wuorenjuuri 12

Osaaminen? Tukikerroksettoman sillan raide 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 13 <Päivämäärä>, <tekijä> Valokuvat: Janne Wuorenjuuri 13

20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 14 <Päivämäärä>, <tekijä> 14

Case Kiehimänjoen ratasilta, Paltamo Kunnossapitäjä ja isännöitsijä eivät saaneet raiteen virheitä pois kunnossapitotoimin: - sillan taustaa tuettu liikaa - siirtymäkaaresta sillalle ei oltu pidetty huolta (kiilaus) - koukkupultit löysällä - kiskonliikuntalaite montussa - laakereista sidoslevyt poikki - Niittejä irronnut - pelkanvaihdon toleranssit? 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 15 <Päivämäärä>, <tekijä> 15

Näistä terässilloista olen erityisen huolissani Siellä missä halutaan kulkea kovaa ja painavilla junilla, sillat uusittaisiin, muualla voidaan korjata 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 16 <Päivämäärä>, <tekijä> Valokuvat: Janne Wuorenjuuri 16

Temppuja on olemassa 20.10.2011, Terässiltojen kunto, Janne Wuorenjuuri 17 <Päivämäärä>, <tekijä> Valokuvat: Janne Wuorenjuuri 17

Mitä seuraavaksi? 18.10.2011 / Matti Piispanen

Tekemistä (yhteenvedon sisältö) Tarkastukset Kuntotietojen kirjaus Analyysit Ohjelmointi Toteutus Liikenneviraston toimenpideohjelman kasaaminen ja läpivienti 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 2 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Tarkastukset Vuositarkastukset? Yleistarkastukset Ohjelmointi Kilpailun avaaminen Valmiudet? Turvajärjestelyt? Laajennetut yleistarkastukset Joka toinen terässillan yleistarkastus laajennettu alkuvaiheessa potentiaaliset ongelmasillat Kokeiltu 2011, voimallisesti käyntiin 2012 Erikoistarkastukset Jälkeenjääneiden tarkastusten kiinnikurominen Uusia tarkastuksia yleistarkastusten pohjalta Volyymia isommaksi (rahat?) Tilaukset taitorakenteista 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 3 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Kuntotieto Tunnemmeko rautatiesiltojen kunnon tarpeeksi hyvin? Kuntotieto kirjataan jatkossa siltarekisteriin, tavoitteena yhteismitallisuus tie- ja rautatiesilloissa Siltarekisteri -> taitorakennerekisteri 2013, SiHa -> Taitorakenteiden hallintajärjestelmä (monnitavoiteoptimointi) 2013? Olemassa olevan tiedon siirto rekisteriin kestää, aiheuttaako välitila ongelmia? 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 4 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Analyysit Havaittujen vaurioiden analysointi ja vakavuuden arviointi Ongelmallisiksi arvioitujen siltojen laskentaanalyysit Vaurioituneiden siltojen sisarusten löytäminen ja tutkiminen Analysoinnin tueksi monitorointia? 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 5 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Ohjelmointi Siltojen priorisointi Analyysin perusteella vakavimmat tapaukset Rataosa, liikennemäärät,kierrettävyys etc Ratasuunnitelmat, milloin uusitaan (Teknistaloudellinen analyysi) Lisätarkastukset Vastaavien siltojen tarkastusten ohjelmointi Toimenpiteiden suunnittelu Silloittain (ei toimenpiteitä, korjaus, uusiminen, loppuunkäyttö) Korjauksen kattavuus (paikkaus, korjaus, korjaus uudenveroiseksi) Toimenpiteet korjauksen siirrosta (ei mitään, jatkuva tarkkailu, monitorointi, liikennerajoitukset) Toimenpiteiden aikatauluttaminen Rahakeskustelut!!!! 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 6 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Toteutus Arveluttavat sillat, korjausta/uusimista odottavat sillat Turvallisuusanalyysi Ei toimenpiteitä, liikennerajoitukset, jatkuva tarkkailu, monitorointi Loppuun käytettävät sillat Suunnitelma Jatkuva tarkkailu Monitorointi Liikennerajoitukset Kunnostettavat/uusittavat sillat Puuttuvat erikoistarkastukset Korjaus/uusimissuunnitelmat Liikennejärjestelyt ja rakentaminen 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 7 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Näkökohtia korjaukseen/uusimiseen Elinkaarianalyysi! Historialliset ja esteettiset näkökohdat Ristikkosiltoja syytä säilyä myös jälkipolville Vähäliikenteisillä radoilla myös sekundäärirakenteita Korjausvaihtoehtoja: Vaurioituneiden liitosten korjaus + Pienet/olemattomat liikennekatkot + Ulkonäön säilyminen - Yleensä paljon muita ongelmia jotka jäävät Pituussuuntaisten palkkien korvaaminen poikkipalkkien päälle tulevalla rakenteella + Helpohko, vanhat palkit voitaneen jättää paikalleen + Melko nopea - Vain vähän rakennekorkeutta käytettävissä - Myös poikkikannattajat usein elinkaarensa loppupuolella Koko sekundääripalkiston korvaaminen + Uuden veroinen sekundäärirakenne - Hidas, Kallis Alusrakenteet, tuuliristikot, pengerliitos. 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 8 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 9 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 10 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Monitorointikysymyksiä Ongelma: Samanarvoisia ratkeamispaikkoja kymmeniä/silta (käsiksi pääsy, sähköjen järjestäminen ) Löytyykö tarkastajalle työkalua sillan kunnon selvittämiseen paikan päällä? Yksittäisen rakenneosan monitorointi? Akustinen monitorointi? Löytyykö työkalua sillan kunnon selvittämiseen lyhytaikaisella monitoroinnilla? Kiskon monitorointi? Yksittäisen rakenneosan monitorointi? Löytyykö halpaa työkalua potentiaalisen murheenkryynin tarkkailuun? Triggerityyppiset ratkaisut? Aktivoituvat hälyttimet? Löytyykö työkalua vaurioituneen sillan jatkuvaan tarkkailuun? Kattavuus Hälytysten järjestely 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 11 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Kehitettävää, selvitettävää Monitoroinnin mahdollisuudet Tarkastusmenetelmät? Korjausmenetelmät Uusiminenkorjaaminen liikenteen seassa Kotimaiset näkökulmat (Vaakuna, ym) Ongelman kuvaus ja keskusteluttaminen eurooppalaisella tasolla (UIC, Hollanti) Pohjoismaiset kontaktit (Tanska) Toimenpideohjelma ja töiden aloitus ei voi kuitenkaan odottaa selvityksiä! 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 12 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi

Liikenneviraston toimenpideohjelman kasaaminen ja läpivienti Ohjelman koostaminen em. periaatteilla Ohjelman hyväksyttäminen Rahan järjestäminen Töihin käyminen! 11/4/2011 www.liikennevirasto.fi 13 <Toimialue> www.liikennevirasto.fi