Siltojen monitorointi

Abstract

Tämän opinnäytetyön toimeksiantajana toimii Ramboll Finland Oy. Työssä tutustuttiin Liikenneviraston monitorointiohjeisiin ja tehtiin toimeksiantajan vastuulla olleet, Emäkosken sillan monitorointia koskevat asiakirjat sekä analysoitiin sillalta saatuja mittaustuloksia. Silta sijaitsee Nokian kaupungissa ja on tyypiltään teräsbetoninen kaarisilta, joka puretaan sekä uudelleenrakennetaan samalle sijainnille vaiheittain. Monitorointi tuottaa numeerista dataa rakenteiden todellisesta käyttäytymisestä erilaisia antureita ja mittalaitteita hyödyntäen. Kyseisessä kohteessa tavoitteena oli sillan työnaikaisen käytön turvallisuuden varmistaminen laskennallisesti monitoroinnin avulla. Opinnäytetyön liitteenä on Emäkosken sillan monitorointisuunnitelma sekä -raportti. Kyseiset asiakirjat ovat luottamuksellisia, minkä takia niiden sisältöä ei esitetä työn julkisessa versiossa.

Sillan monitorointi alkoi marraskuussa vuonna 2018, jolloin sillan rakenteisiin asennettiin kiihtyvyys-, siirtymä-, lämpötila- ja venymäantureita. Monitorointimenetelmänä oli jatkuva monitorointi, eli sillalta saatiin jatkuvasti reaaliaikaista dataa, jonka lukeminen etänä oli mahdollista internetselainpohjaisesta käyttöliittymästä. Kiihtyvyys- ja siirtymäantureilla saatiin selville äkilliset tapahtumat sillalla sekä rakenteiden mahdolliset pysyvät muodonmuutokset. Mitattujen venymien avulla saatiin laskettua ajoneuvojen aiheuttamat rasitukset rakenteille. Venymäantureilta saadut tulokset eivät kerro teräksissä olevaa absoluuttista venymää, joten sillan omista painoista aiheutuvat rasitukset laskettiin käsin. Yhdistettäessä mitatut sekä käsin lasketut rasitukset todettiin sillan kantavuuden olevan laskennallisesti varmalla puolella. Projektille luotiin myös tarvittavat asiakirjat Liikenneviraston ohjeistuksien mukaisesti.

Monitoroinnin tulosten tarkastelussa käytettyyn käyttöliittymään lisättiin opinnäytetyön valmistuessa kaistanpäästösuodatin, joka poistaa lämpötilan vaikutuksen ja staattisen osuuden mittausdatasta. Tämä mahdollistaa ympärivuotisten hälytysrajojen määrittämisen. Sillalle päätettiin lisäksi toteuttaa koekuormitus, jolla saadaan vertailuarvoja mitatuille tuloksille. Kehitystyönä aiheella on mittaustulosten tulkinnan automatisoiminen siihen soveltuvilla ohjelmilla

The commissioner of this thesis was Ramboll Finland Oy. The purpose of this study was to create the documentation about the monitoring of the bridge of Emäkoski, and to analyse the measurement results gained in the monitoring process. The bridge, locatedin city of Nokia, is a reinforced concrete archbridge and at the time of writing this thesis, it was being dismantled and rebuilt in phases in the exact same location. The monitoring produces numerical data ofreal structural behavior using different kinds of sensors and measuring meters. The purpose of this project was to ensure safe use of the bridge at construction time computationally with help of monitoring methods. This thesis includes the monitoring plan and report documents as attachments. The documents are classified, which is the reason they are not included in the public version of this work.

The monitoring of the bridge started in November 2018 when strain gauges, dislocation-, temperature- and acceleration sensors were attached to the bridge’s structures. The method of monitoring was continuous which means there isreal time data feed from the bridge and it was possible to read data from internet-based interface. Using dislocation- and acceleration sensors it was possible to see any sudden events happening on the bridge and any possible permanent transformation of the structures. With the data provided by strain gauges it was possible to calculate structural stresses caused by vehicles. Measured strain data doesn’t tell us the absolute strain on rebars, so stresses caused by structure’s own weight had to be calculated by hand. By combining measured and hand calculated stresses, the bridge’s bearing capacity was found out to be on the safe side computationally. Documents to the project were made successfully following Finnish transport agency’s guidelines.

Interface that was used to read measured results, got band pass-filter added to its strain channels at the same time this thesis was completed. Band pass-filter removes statical influence from results and enables a chance to set all-year alarm limits. In addition, decisions were made about test loading the bridge, which will givecomparison results for measured values. Automation of the reading of measurement results by suitable software is suggested as one potential method for developing the work further.