# Kalixin kotelopalkkisillan mittausmenetelmät ja FEM-mallintaminen

> Opinnäytetyössä tutkittiin sillan mittausmenetelmiä ja mahdollisuuksia käyttää FEM-Design-ohjelmaa kyseisen rakenteen mallintamiseen.

## Tausta ja sillan rakenne
Pohjois-Ruotsissa sijaitseva Kalixin kotelopalkkisilta purettiin keväällä 2022, koska se ei enää täyttänyt kestävyysvaatimuksia ja tarve raskaammille kuljetuksille kasvoi. Vuonna 1957 valmistunut silta oli rakennettu vaiheittain tasapainotetulla ulokemenetelmällä, jossa käytettiin jälkijännitettyjä tartunnallisia punosjänteitä.

Sillan alusrakenne koostui neljästä välituesta ja kahdesta maatuesta. Päällys- ja alusrakenteen välillä käytettiin rullalaakereita, ja sillan keskellä oli heilurilaakerilla varustettu nivel.

## Kuormituskokeet ja monitorointi
Koska silta oli suunniteltu purettavaksi, sille voitiin suorittaa murtorajatilatestauksia staattisilla ja dynaamisilla menetelmillä. Kokeissa käytettiin lastattuja rekkoja, joiden avulla etsittiin kriittisiä leikkaus-, taivutus- ja vääntöjännityksiä.

Monitoroinnissa käytettiin laajaa kirjoa mittausmenetelmiä:
*   Taipumamittarit
*   Kiihtyvyysanturit
*   Kuituoptiset sensorit
*   Aksiaalisen jännityksen mittarit
*   Kaltevuusmittarit
*   Lämpösähköparit
*   Kimmovasara
*   Betonin suojaetäisyyden mittaus
*   Jännepunosten tutkaus
*   Ultrasooninen leikkausaallon tomografia
*   Halkeamasyvyyksien arviointi

Erityisenä tavoitteena oli arvioida jäljellä oleva jännevoima punoksissa, mikä edellytti rakenteen rikkomista ja antureiden asentamista suoraan jännepunoksiin.

## FEM-mallintaminen
Mallinnus suoritettiin lineaarisessa tilassa FEM-Design-ohjelmalla. Tuloksia verrattiin Luulajan yliopiston tutkimusryhmän AXIS VM -ohjelmalla tekemiin laskelmiin, ja taipumien osalta tulokset olivat lähes identtiset.

Työssä todettiin seuraavaa:
*   FEM-Design soveltuu siltojen kunnon arvioinnin apuvälineeksi.
*   Ohjelman päivitykset (kuten versio 22) ovat lyhentäneet laskenta-aikoja ja helpottaneet mallintamista.
*   Epälineaarinen mallintaminen todellisilla raudoituksilla on vielä haastavaa ohjelman kehitysasteen vuoksi.
*   Rakennusvaiheittainen mallintaminen on ohjelmalla mahdollista.

## Johtopäätökset
Työn kaksivaiheisuus – mittausmenetelmien ja FEM-mallintamisen yhdistäminen – osoittautui hyödylliseksi rakenteen toiminnan ymmärtämiseksi. Jatkotutkimusaiheena esitetään epälineaarisen mallin kehittämistä pidemmälle, mikä vaatii kuitenkin merkittävää laskentatehoa.

## Yhteystiedot
*   **Kirjoittaja:** Timo Kervola, Savonia-AMK:n ylemmän ammattikorkeakoulututkinnon opiskelija (Timo.Kervola@edu.savonia.fi)
*   **Työn ohjaaja:** Arto Puurula, Rakennetekniikan yliopettaja, TkT

## Lisätietoja
*   [Luleå University of Technology](https://www.ltu.se)
*   [Strusoft FEM-Design](https://strusoft.com/software/3d-structural-analysis-software-fem-design/)