OHJEEN SISÄLTÖ
Taitorakenteiden määritelmät
Sillan osat
Suunnitteluprosessi
Uudishankkeet
Kunnon seuraaminen
Peruskorjaaminen
Olemassa olevien taitorakenteiden huomioiminen
Taitorakenteita ovat kaikki sellaiset infrarakenteet, joiden rakentamiseksi on laadittava lujuuslaskelmiin perustuvat suunnitelmat ja joiden rakenteellinen vaurioituminen suunnittelu- tai rakennusvirheen seurauksena saattaa aiheuttaa vaaraa ihmisille tai liikennejärjestelmälle ja merkittäviä korjauskustannuksia rakenteelle tai sen välittömälle ympäristölle (1). Seuraavassa on lueteltu yleisimpiä ja tärkeimpiä taitorakenteita:
Sillat
Silta on rakenne joka kohtaa ajoneuvo- henkilö- tai muun liikenteen esteen yli. Suomessa omaksutun käytännön mukaisesti sillaksi kutsutaan rakennetta, jonka vapaa-aukko on vähintään 2,0m (2).
Väyliä ylittävät siltamaiset rakennukset
Liikenneväylien yli kulkevat siltamaiset rakennukset ovat rakenteellisen toimintatapansa mukaan periaatteessa siltoja. Kuormituksena ei ole liikennekuorma vaan erikseen määritelty rakennuksen hyötykuorma sekä pysyvät kuormat.
Tunnelit
Tunneli johtaa liikenteen tietyn esteen läpi. Esteenä voi olla olemassa oleva maastoeste tai sitten väylä, penger yms. Tunnelit voidaan jakaa pääasiallisen kantavan materiaalin mukaisesti kallio-, betoni, tai terästunneleihin. Betoni- ja terästunnelit ovat taitorakenteita joiden rakenteellinen toiminta ja rakenneratkaisut ovat hyvin pitkälti siltarakenteiden mukaisia. Kalliotunnelin tapauksessa tunnelin ympärille jäävä lujitettu kallio kantaa sille kohdistuvat kuormitukset. Myös kalliotunneleiden osalta on rakennelaskelmin osoitettava rakenteen, eli kallion, kantavuus.
Tukimuurit, rantamuurit
Tukimuuri on rakenne, jonka tehtävänä on tukea maa, tie tai ratapengerrakenne. Kyseisten maarakenteiden tukeminen tukimuurirakenteella on tarpeellista, kun viereisen väylän syvyyden, sijainnin ja/tai leveyden vuoksi ei ole mahdollista leikata maa-/pengerrakennetta luiskaamalla. Tukimuurirakenteiden avulla voidaan eritasoisia väyliä tai maarakenteita sijoittaa hyvinkin lähelle toisiaan.
Laiturit
Laitureiden sekä lautta- ja yhteysaluspaikkojen tarkoitus on mahdollistaa vesiväylää käyttäville aluksille siirtyminen ja/tai tavaransiirto niistä rannalta. Laiturit ja lauttapaikat toimivat myös alusten kiinnityspaikkoina.
Paalulaatat
Paalulaattarakenteet ovat katurakenteita tukevia taitorakenteita joita käytetään tyypillisesti pehmeiköillä. Paalulaatat rakennetaan katupenkereen alle ja lopullisessa rakenteessa niitä ei voi silmämääräisesti havaita.
Meluesteet
Meluesteillä ohjataan tai vaimennetaan liikenneväylää käyttävien kulkuneuvojen aiheuttama melu siten, että ympäröivälle ympäristölle kulkeutuva melu alittaa säädetyt raja-arvot. Taitorakenteiksi luokiteltavia meluesteitä ovat pääsääntöisesti meluseinät ja melukaiteet.
Portaat, tasonvaihtorakenteet
Taitorakenteiksi luokitellaan portaat, joissa on erillinen kantava rakenne sekä maanvaraiset teräsbetonirakenteiset portaat.
Muita taitorakenteita
Kaupunkiympäristössä voi esiintyä myös muita kuin tässä eriteltyjä taitorakenteita esimerkiksi hissikuiluja, kiinteitä merimerkkejä yms.
Kuva tai taulukko puuttuu
Lähtötiedot
Taitorakenteen suunnittelun lähtötiedot jakaantuvat kolmeen (3) osaan:
- kohteen muiden tekniikkalajien tuottamiin suunnitelmatietoihin
- kohteen nykytilannetta kuvaaviin nykytilan tietoihin
- kohteeseen liittyvään viiteaineistoon
Näitä tietoja täydentää vielä edellisen suunnitteluvaiheen aineisto, jota voidaan soveltuvin osin hyödyntää. Kyseinen aineisto jakaantuu uuden suunnitteluvaiheen aineistoihin tarkentuen suunnittelun edetessä. Suunnitteluhankkeen alussa kootaan kohteen suunnittelua varten lähtötiedot, eli tuotetaan lähtötietomalli, ellei sitä ole erikseen hanketta varten jo tehty.
Lähtötietomalli kootaan mahdollisimman aikaisessa vaiheessa ennen suunnitteluprosessin alkua, jonka jälkeen lähtötietomalli seuraa hanketta koko sen elinkaaren läpi päivittyen suunnitteluvaiheessa syntyneiden uusien lähtötietojen osalta. Päivitykset voivat olla esim. hankkeen aikana laadittuja uusia pohjatutkimuksia tai tarkempia maastomittauksia yms. Päivitetty lähtötietomalli luovutetaan suunnittelutoimeksiannon jälkeen muun suunnitteluaineiston luovutuksen yhteydessä.
Siltasuunnittelun tärkeimmät lähtötiedot ovat:
- maastomalli
- maaperämalli
- tiedot nykyisistä rakenteista
- kaava-, kartta- ja paikkatietoaineistot
- tiedot uusista kaduista
- tieto muista liittyvistä uusista rakenteista
- rakenteeseen liittyvä valaistus
- uudet sähköverkot sekä tietoliikennekaapeloinnit sekä niiden suojarakenteet (sis. kaikki johdot ja kaapelit, kaapelikanaalit, kaapelikaivot)
- uudet vesihuolto- ja hulevesijärjestelmät
- uudet kaukolämpö- ja kaukokylmäjärjestelmät
- tarvittavat läpiviennit (sekä muut mahdolliset varaukset)
- rakentamisen vaiheistukseen vaikuttavat väylien liikennöinnit (mm. raitiotiet, rautatiet, kevyt liikenne, joukkoliikenne)
Lähtötiedot toimitetaan pintamalleina ja taulukoituina, numeerisina tietoina, jotka on sidottu oikeaan, sovittuun koordinaatistoon. Mahdollisuuksien mukaan yksittäiset objektit ja verkostot mallinnetaan tilavarausobjekteina.
Kuva: Suunnitteluprosessin aineistot (3)
Katusuunnitelma
Mikäli hankkeessa on taitorakenteita tulisi taitorakennesuunnittelun olla mukana suunnitteluvaiheen määrittelystä alkaen. Suunnitelmat laaditaan ohjeen ”RIL 214-2002 Silta-alan konsultoinnin tehtävät” kohdan 2.3 ”Siltasuunnitelma” mukaan, sisältäen ainakin:
- luonnokset vaihtoehdoista
- värillinen pääpiirustus katusuunnitelmaa varten
- alustavat rakennelaskelmat
- määräluettelo
- kustannusarvio
- hankekohtainen kaivu- ja täyttömaiden sekä hyötykäytettävien massojen taulukko
- suunnitelmaselostus
- siltakohtaiset tuotevaatimukset
- toteutustapaehdotus (tarvittaessa)
- havainnekuvia, 2 kpl/kohde.
Rakennussuunnitelma
Suunnitelmat laaditaan ohjeen ”RIL 214-2002 Silta-alan konsultoinnin tehtävät” kohdan 2.4 ”Rakennussuunnittelu” mukaan, sisältäen ainakin:
- yleispiirustukset
- rakennepiirustukset
- rakennelaskelmat (*
- elementtirakenteiden asennustapaehdotukset
- alustavat jännityssuunnitelmat
- teräsrakenteiden asennustapaehdotukset
- teräsrakenteiden mittapiirustukset (ei kokoonpano- ja osapiirustuksia)
- siltakohtaiset laatuvaatimukset ja työselostukset
- työselostukset
- määräluettelot sekä kustannusarviot
- hankekohtainen kaivu- ja täyttömaiden sekä hyötykäytettävien massojen taulukko
- ominaistietokortit
- tyyppipiirustukset
- tyyppiratkaisuista poikkeavat kaidesuunnitelmat
- maadoitussuunnitelmat (tarvittaessa)
- työtapasuunnitelmat (tarvittaessa)
- luonnonkivimuureista kiviluettelo, jossa esitetään kivien mitat ja pintakäsittely
- portaiden lämmityksen sähkösuunnitelma (piirustukset ja työselostukset)
- turvallisuusasiakirja ja riskikartoitus
- raudoitusluettelot (piirustuksissa raudoitusteräksistä esitetään mm. tunnus ja sijainti)
(* Rakennelaskelmat kootaan ja esitetään Liikenneviraston voimassaolevan ohjeen ”Siltojen rakennelaskelmat” mukaisesti.
Siltojen tarkastustoiminnan tärkeimpänä päämääränä on taata liikenneturvallisuus ja estää siltojen tarpeeton rappeutuminen.
Tarkastustoiminnan runkona toimii jokaiselle sillalle viiden vuoden välein tehtävä yleistarkastus. Sillan yleistarkastuksessa sillan ja sen rakenteiden kunto arvioidaan silmämääräisesti. Tehdyt vauriohavainnot kirjataan hallintajärjestelmään ja niiden pohjalta muodostetaan käsitys yksittäisen sillan sekä koko sillaston kunnosta ja mahdollisista korjaustarpeista. Arvioinnin ja säännöllisen seurannan perusteella ohjelmoidaan oikea-aikaiset kunnostustoimenpiteet, jotka toteuttamalla vältetään siltojen hallitsematon rappeutuminen.
Yleistarkastusten lisäksi rakenteille tehdään vuosittain kevyempi tarkastus, vuositarkastus, jolla varmistutaan, ettei rakenteissa ole liikenneturvallisuutta vaarantavia tai liikenteen sujuvuutta haittaavia tekijöitä. Vuositarkastuksessa kirjataan myös tarvittavat hoito- ja kunnostustoimenpiteet. Vuositarkastukset täydentävät sillan yleistarkastuksia.
Peruskorjaus tehdään rakenteesta ja ympäristörasituksesta riippuen noin 25-40 vuoden välein. Ennen peruskorjausta sillalle tehdään kattava erikoistarkastus, jossa sillasta otetaan näytteitä tarvittavien toimenpiteiden valinnan ja päätösten tekemistä varten. Erikoistarkastus toimii lähtötietona korjaussuunnittelua varten.
Korjaussuunnittelun lähtötiedoiksi tarvitaan lisäksi sillan alkuperäiset rakennussuunnitelmat, aiemmat korjaussuunnitelmat sekä tarvittaessa maastomittaukset. Yleensä sillankorjauksessa palautetaan ennen korjaushetkeä oleva katu- tai tiegeometria, jolloin korjaussuunnitelma tehdään suhteellisena ilman tarkempia mittauksia. Jos sillan poikkileikkausta muutetaan peruskorjauksen yhteydessä tai jos rakenteen aiempia suunnitelmia ei ole saatavilla, on siltapaikka syytä mittauttaa luotettavien lähtötietojen saamiseksi.
Lähtötietojen perusteella laaditaan korjaussuunnitelma, jossa esitetään siltaan tehtävät korjaustoimenpiteet.
Muutokset sillan alapuolisen tilan käytössä
Siltarakenteet suunnitellaan siten, ettei alittavien väylien kohdalla ole kannen kuivatuslaitteita. Kuivatuslaitteita ovat hulevesiputket, jotka kuivattavat sillan kulutuskerroksen, ja tippuputket, joita pitkin vesieristeen päälle kertynyt vesi poistuu. Jos kuivatuslaitteiden alareunat sijaitsisivat alittavien väylien kohdalla, olisivat ne alttiita törmäyksille. Lisäksi kuivatuslaitteisiin mahdollisesti muodostuvat jääpuikot saattaisivat aiheuttaa alittavan väylän käyttäjille vaaratilanteita. Tehtäessä muutoksia alittaviin väyliin tulee aina tarkastaa tarvitseeko sillan kuivatuslaitteita muuttaa tältä osin. Joidenkin siltojen osalta väylän kohdalle jääviä putkia pystytään kallistamaan, jolloin ne saadaan suojaan mahdollisilta ajoneuvojen osumilta ja jolloin putkia voidaan jatkaa ”ulosheittäjillä”. Joidenkin siltojen osalta tämä ei taas onnistu, jolloin putket on poistettava käytöstä ja silta kuivatettava muilla keinoin. Kuivatuksen muutokset on aina suunniteltava siltasuunnittelijan toimesta ja muutoksen toteutuksessa on oltava asiantunteva silta-alan urakoitsija.
Betonisiltojen alapinnassa on käytettävä kolhaisusuojaa alittavien väylien kohdalla, kun alikulkukorkeus on alle 5,0 metriä. Kevytrakenteisten siltojen kantavien rakenteiden kohdalla alikulkukorkeuden tulee olla vähintään 5,6 metriä. Kevytrakenteisilla silloilla tarkoitetaan tässä yhteydessä esimerkiksi ristikko- tai liittopalkkisiltoja, joissa ei ole varauduttu mahdolliseen törmäykseen erityistoimenpitein. /4/ Mikäli tähän alikulkukorkeuteen ei päästä, tulee törmäyskestävyys varmistaa siltasuunnittelijan toimesta ja tarvittaessa sillan eteen tulee suunnitella korkeusrajoitin.
Uudempien siltojen siltapilarit, jotka sijaitsevat alittavien väylien vieressä, on mitoitettu ajoneuvon törmäykselle. Vanhemmissa silloissa mitoituksessa käytetty törmäyskuorma saattaa olla puutteellisen pieni tai törmäyksen mahdollisuutta ei välttämättä ole huomioitu ollenkaan. Jos ajoneuvoliikenne halutaan sijoittaa uuteen vapaa-aukkoon, tulee siltasuunnittelijan kanssa tarkastaa tarve pilarien törmäysmitoitukselle sekä lisäksi suojata pilari törmäysjohteella.
Muutokset sillan kannella
Kaistajärjestelyjen muutokset sillan kannella edellyttävät aina siltasuunnittelijan mukanaoloa hankkeessa ja erillistä tarkastelua sillan osalta. Olemassa olevan sillan rakenteiden muuttaminen on kallista, joten muutosten määrä on syytä pitää mahdollisimman pienenä.
Muutosjärjestelyjen suunnittelu on aloitettava selvittämällä sillan kunto ja vesieristeen ikä. Jos vesieristeen uusimisesta on yli 20 vuotta tai jos sillassa on vaurioita, joiden perusteella voidaan epäillä vesieristeen toimivuutta, on muutoksen yhteydessä syytä uusia kaikki sillan pintarakenteet.
Poikkileikkausgeometrian ja tasauksen suunnittelussa on huomioitava sillan nykyiset rakenteet. Mikäli reunapalkkeja ei uusita, tulisi päällysteen korko säilyttää kannen reunoilla entisellään. Tavallisessa sillassa päällysrakenteiden määrä on yleensä minimoitu eikä kulutuskerroksen korkoa voida sen takia juuri muuallakaan laskea (poikkeuksena maatäytteiset sillat). Päällysteiden lisääminen on yleensä mahdollista, mutta etenkin vanhempien mitoituskuormien silloilla saattaa lisäys heikentää sillan kantavuutta liikennekuormille. Jos päällysteen määrää muutetaan merkittävästi tai jos uudet kaistajärjestelyt tuovat ajoneuvoliikenteen uudelle alueelle, esimerkiksi jalkakäytävälle, tulee sillan kantavuuslaskennan tarve arvioida yhdessä siltasuunnittelijan ja tilaajan asiantuntijan kanssa. Mikäli muutoskohde sijaitsee erikoiskuljetusreitillä, kantavuuslaskenta tulee aina päivittää.
Mikä tahansa muutos pituus- tai poikkileikkausgeometriassa edellyttää aina sillan kuivatus-ja liikuntasaumalaitteiden tarkastelua. Sillan hulevesiputket tulee siirtää paikkoihin, joista vesi saadaan toimivasti poistumaan. Tippuputket voidaan pääsääntöisesti jättää paikoilleen, mutta mahdolliset salaojakanaalit tulee poistaa liikenteen alta ja suunnitella kuivatus tältä osin toimivaksi. Liikuntasaumalaitteet tulee suunnitella ja toteuttaa uuden poikkileikkauksen mukaisesti.
Kirjoittajat: Eero Sihvonen ja Olli-Pekka Aalto
Syyskuu 2020
Viitteet
(1) Liikennevirasto. Taitorakenteiden rakennussuunnitelmien tarkastusohje.
(2) Liikennevirasto. Taitorakenteiden tarkastusohje.
(3) HKR Taitorakenteiden suunnitteluohje
