Väitös: Liikuntasaumaton silta voidaan rakentaa aiempaa pidemmäksi

Liikuntasaumattoman sillan rakentamis- ja ylläpitokustannukset ovat yleensä alhaisemmat kuin tavanomaisten maatuellisten siltojen. Kustannussäästöjä saavutetaan, kun liikuntasaumaton silta voidaan rakentaa entistä pidempänä ja siltarakenteet pystytään suunnittelemaan ja rakentamaan mahdollisimman hyvin.

Suomessa on parikymmentätuhatta siltaa. Niistä yli kaksikymmentä metriä pitkiä liikuntasaumattomia laatta- ja laattapalkkisiltoja on yli kaksituhatta (tässä pituus on jännemittojen summa).

Uusissa silloissa liikuntasaumattomien osuus on suuri. Esimerkiksi seitsemänkymmenen metrin rajapituuden alittavat risteyssillat ovat hyvin usein liikuntasaumattomia. Rajapituuden kasvatus seitsemästäkymmenestä metristä sataan laajentaa liikuntasaumattoman sillan käyttöaluetta kymmenellä prosentilla varsinaisten siltojen koko joukossa.

Rakenteen ja geotekniikan tuntemus tärkeää

Väitöstyössään Laaksonen tutki siltojen käyttäytymistä perehtyen sekä rakenne- että geotekniikkaan. Hän teki olemassa olevien siltojen laajaa kokeellista tutkimusta ja laati käyttäytymismallin sillan pituussuuntaisille liikkeille. Malli huomioi sillan päätypenkereiden toisistaan poikkeavat ominaisuudet ja niistä seuraavat päätytukien erisuuruiset liikkeet.

Hän kehitti myös laskentamenetelmän sillan keskimääräisen lämpötilan laskemiseksi. Se osoitti, että sillan todelliset lämpötilat olivat aiemmissa suomalaisissa suunnitteluohjeissa esitettyjä mitoitusarvoja suuremmat. Mitä suurempi keskimääräisen lämpötilan vaihteluväli on sitä lyhyempänä liikuntasaumaton silta voidaan rakentaa.

”Sillan päällysrakenteen keskilämpötilan vaihtelu muuttaa sillan pituutta. Ilmiön vaikutukset korostuvat liikuntasaumattomissa silloissa, joissa pituuden muutokset työntävät päätytukia päätypenkereitä vasten muodostaen merkittäviä vuorovaikutusvoimia. ”

Laaksosen mukaan ilmiön ymmärtäminen on erittäin olennaista sillansuunnittelussa ja -rakentamisessa.

”Suunnitteluohjeissa tuleekin osoittaa selkeä menettely tällaisille silloille. Suomalaisia suunnitteluohjeita tullaan muuttamaan ja tarkentamaan väitöskirjan ja siihen liittyvän tutkimushankkeen perusteella. TTY:n rakennustekniikan laitos on vahvasti mukana kansainvälisessä kehitystyössä, joten tutkimustuloksia tullaan hyödyntämään myös eurooppalaisessa ohjeistuksessa.”

Laaksosen sillanrakennuksen alaan kuuluva väitöskirja Structural Behaviour of Long Concrete Integral Bridges (”Pitkien liikuntasaumattomien betonisiltojen rakenteellinen toiminta”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) rakennetun ympäristön tiedekunnassa 2. syyskuuta. Vastaväittäjänä toimii professori Matti Ollilla. Tilaisuutta valvoo professori Tim Länsivaara TTY:n rakennustekniikan laitokselta.