Väitös: Jännitetyt sillat kestävät enemmän kuin luultiin – uutta tietoa rakenteiden vaurionsietokyvystä

Liikenteen kasvu, vanheneva infrastruktuuri ja raskaammat ajoneuvot kuormittavat siltoja. Erityisesti suurissa jälkijännitetyissä betonisilloissa käytetyt jänneteräkset voivat vaurioitua korroosion vuoksi, mikä heikentää rakenteiden kestävyyttä.

Suuret jännitetyt sillat ovat sekä vaikeita että kalliita korvata uusilla. Niiden turvallinen hyödyntäminen käyttöiän loppuun on keskeinen tavoite niin liikenteen sujuvuuden, materiaalitehokkuuden kuin korjausresurssien kohdentamisen näkökulmasta. Tämän vuoksi tarvitaan edistyneempää analyysiä niiden kantokyvyn määrittämiseksi. Kehittyneemmät kantavuuden laskentamenetelmät mahdollistavat tarkemman arvion rakenteen käyttäytymisestä vauriotilanteessa, ja siten tukevat rakenteiden turvallista käyttöä myös elinkaaren loppuvaiheessa.

Jännitettyjen rakenteiden käyttäytyminen vauriotilanteessa – koetuloksia ja laskennallista mallinnusta

Olli Asp toteutti väitöstutkimuksensa viiden vertaisarvioidun artikkelin julkaisuna. Niissä hän yhdisti kokeellisia ja laskennallisia tutkimusmenetelmiä ja selvitti niiden avulla jännitetyn betonisillan vaurionsietokykyä. Artikkelit muodostavat kattavan käsityksen jälkijännitettyjen rakenteiden paikallisesta tartuntakäyttäytymisestä jännepunosvauriotilanteessa, lähenevän vaurion havaittavuudesta poikkileikkaustasolla sekä järjestelmätason vaurionsietokyvystä.

Vakaviin korroosiovaurioihin johtavia puutteita jänneterästen jälki-injektoinnissa on havaittu eri puolilla maailmaa. Aspin mukaan puutteellinen jänneterästen injektointi altistaa jänneteräksen korroosion käynnistymiselle ja heikentää sen rakennetta.  Suomessa käytetty tyypillinen rakenne osoittautui kuitenkin Aspin tutkimuksen mukaan vaurionsietokykyiseksi: vauriot jäivät paikallisiksi ja havaittaviksi, ja siten koko rakenteen äkillinen sortuma on epätodennäköinen.

Tampereen Hervannassa sijaitsevassa koekuormituslaboratoriossa tehdyissä kokeissa vaurionsietokykyä ja muodonmuutoskäyttäytymistä tarkasteltiin noin 20 metriä pitkien siltakoekappaleiden avulla.

– Kokeiden tulokset olivat lupaavia. Rakenne osoittautui vaurionsietokykyiseksi ja sitkeäksi, ja lähestyvä murto oli selvästi havaittavissa. Kokeiden avulla saatiin uusia suuntaviivoja rakenteiden laskennalliseen mallintamiseen ja sitä kautta kantavuuslaskentamenetelmien kehittämiseen, Asp kertoo.

Yhdistelemällä osatutkimusten tuloksia Asp laajensi olemassa olevia jännitetyn rakenteen vaurionsietokyvyn arviointiin soveltuvia menetelmiä poikkileikkaustasolta rakenneosa tai -systeemitasolle.  Tämä auttaa kohdentamaan korjaukset ja uusimiset paremmin kantavuuslaskennan avulla.

Priorisointia siltojen ylläpitoon

Asp tutki laskennallisten menetelmien avulla, miten vauriot etenevät erilaisissa jälkijännitetyissä siltarakenteissa, kuinka hyvin ne kestävät vaurioita ja miten ne käyttäytyvät ennen murtumista. Näiden tietojen avulla voidaan tunnistaa riskialttiita rakenteita, kehittää kantavuuden arviointia ja suunnitella jännitettyjen siltojen elinkaaren hallintaa.

– Tutkimustuloksia voidaan hyödyntää vastaisuudessa epäilyttävien siltojenpoimimiseen tarkempaan selvitykseen. Näin korjaus- ja tarkastusresurssit voidaan kohdentaa paremmin, Olli Asp sanoo.

Tutkimus tukee tiedolla johtamista infrastruktuurin ylläpidossa ja auttaa kohdentamaan resurssit ennakoivasti ja vaikuttavasti.

Olli Asp on valmistunut Tampereen Teknillisestä yliopistosta vuonna 2011. Tällä hetkellä hän työskentelee suunnittelujohtajana A-Insinöörit Suunnittelu oy:ssä Tampereella.

Väitöstilaisuus perjantaina 28. marraskuuta

Diplomi-insinööri Olli Aspin rakennustekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”On Robustness of Post-tensioned Concrete Bridges in Case of Tendon Failure” tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Rakennetun ympäristön tiedekunnassa perjantaina 28.11.2025 kello 12 Hervannan kampuksella, Rakennustalon auditoriossa RG202 (Korkeakoulunkatu 5, Tampere). Vastaväittäjänä toimii FH-Professor Markus Vill, Hochschule Campus Wien. Kustoksena toimii Professori Anssi Laaksonen, Rakennetun ympäristön tiedekunta, Tampereen yliopisto.

Väitöstilaisuutta voi seurata myös etäyhteydellä.