tiistai 21. elokuuta 2018

Silta sortuu


Ponte Morandin sillan sortuminen järkyttää. Olen useasti liikkunut Italian moottoriteillä ja erityisesti juuri Genovan seutuvilla. Muistan tuon sillan. Ajattelen huimasti etenevää liikennettä ja auton renkaiden jysäyksiä liikuntasaumojen kohdalla. Morandin sillan ylitti vuodessa lähes 30 miljoonaa ajoneuvoa. Sillan kansi ei ole jatkuva. Siinä on niveliä. Tasauksen kanssa on alusta saakka ollut vaikeuksia – ylämäki / alamäki. Asvalttia kasvattamalla on yritetty paikkailla. Jokaiseen sillan noin 10 liikuntasaumasta on kohdistunut sillan 50 vuoden elinaikana 2,5 miljardia iskua. Viidesosa niistä on ollut raskaiden ajoneuvojen iskuja. Näistä iskuista syntyy iso dynaaminen rasitus. Ilmasto on aggressiivinen. Suola kiihdyttää korroosiota sillan teräksissä ja erityisesti betonin suojaamissa vetotangoissa.  Kesät ovat kuumia ja lämpölaajenemiset ovat huomattavia. Sitten tuli äkkiä kova tuuli, kylmä sade ja salama iski vetotankoon. (Fiktiota!) Samalla hetkellä kansi tipahti ja pyloni sortui. Autot putosivat kymmeniä metrejä betoniromun kanssa.  Suuronnettomuus oli valmis. Kukaan ei pelasta puhumalla eikä kirjoittamalla niitä 42 ihmistä jotka saivat surmansa. Puhua ja kirjoittaa kuitenkin täytyy.  Noiden onnettomien uhrien kauhun hetket siihen pakottavat.

Minä en ole sillan hajoamisen syyn selvittäjä. En myöskään pysty sanomaan olisiko silta pitänyt purkaa jo heti rakentamisen jälkeen tai olisiko se pitänyt purkaa sen ja sen professorin lausumien tai yliopistojen ja tutkimuslaitosten useiden huomautusten vaikutuksesta, mutta sen osaan sanoa, että purkaa olisi pitänyt. 

Sillan suunnittelija professori Ricardo Morandi oli innovatiivinen mies. Hän oli Firenzen ja Rooman yliopistojen siltasuunnittelun professori. Hän halusi optimoida rakenteita. Hänellä lienee ollut sama periaate kuin siltasuunnittelun suurella maestrolla Robert Maillartilla. Viimemainitun sanomaa lienee se, että hyvään siltaan ei tarvitse lisätä mitään, eikä siitä voi poistaa mitään. Morandin siltojen ongelma lienee vetotankojen esijännitysterästen korroosio. Niistä silloista olisi ilmeisesti pitänyt poistaa betoni vetotankojen ympäriltä. Näin hän oli itsekin tehnyt Venezuelan suursillassaan. Nyt muuten siinäkin sillassa on ongelmia. Libyan silta on suljettu ongelmien vuoksi. Kolumbian sillalla on sama kohtalo. Näyttää valitettavasti siltä, että Ricardo Morandin elämäntyö siltasuunnittelijana on saamassa traagisen lopun. Hän ei ole itse tätä näkemässä, sillä hän kuoli vuonna 1989. Siltasuunnittelussa pyrkimys liialliseen materiaalin käytön optimointiin näyttää koituvan turmioksi.

Esimerkiksi kelpaa Tacoma Narrows Bridge, riippusilta jonka pituus oli 1,5 km ja jänneväli 0,85 km. Kansirakenteen paksuus oli vain 1,3 metriä. Silta ryhtyi tuulessa vääntyilemään ja katkesi 4 kuukautta valmistumisensa jälkeen. Silta sai pilkkanimen Galloping Gertie.

Romahtaneiden siltojen luetteloon kuuluu myös Turun Myllysilta. Sillan sortumisen syyt jäivät epäselviksi- Oli monia olettamuksia. Purku-urakoitsija ihmetteli betonin heikkoa laatua ja injektointien jäämistä puolitiehen. Silta oli ystäväni Matti Ollilan elämäntyö. Tilastoissa ei muuten lainkaan mainita Linnunlaulun sillan romahdusta vuonna 1970. Teekkari Ilpo Kokkila toimi vastaavana mestarina siltaa rakennettaessa. Syynä romahdukseen oli suunnitteluvirhe. Tilastossa mainitaan Laajasalon siltaonnettomuus vuodelta 2010. Se on ainoa kuolemaan johtanut siltaonnettomuus Suomessa.

Siltasuunnittelijoilla Ricardo Morandi, Leon Moisseiff ja Matti Ollila oli yhteinen ominaisuus: he pyrkivät optimoimaan rakenteita, mutta jotain unohtui. Morandilta unohtui terästen korroosio, Moisseffiltä unohtui aerodynamiikka ja Ollilalta jäiden puristus. Kaikki unohdukset liittyvät luonnonvoimiin. No tietysti asiaan liittyvät materiaalivalinnat, perustukset, rakennusaikainen valvonta ja työn laatu ym. ym., mutta kuitenkin… Myllysillan tapauksesta olen jotain kirjoitellutkin muistokirjoituksessani ystävälleni Matti Ollilalle. http://penttimurole.blogspot.com/2016/09/matti-ollila-oli-sateileva-henkilo.html

Ricardo Morandi (1902-1989) suunnitteli useita suuria siltoja. Esijännitetyt betonirakenteet olivat hänen intohimonsa. Hän toteutti kaikissa silloissaan samaa perusideaa. Se osoittautui huonoksi.  Kuvissa näkyvistä viidestä sillasta yksi romahti ja ainakin kolme muuta ovat purku-uhan alaisina.

Tässäkö on Polceveran viaduktin ja Ponte Morandin ongelmien lähde? Kuva on rakennusaikainen.  Vetotankojen terästen kiinnitys poikkipalkkiin on tekeillä. Jokainen vetoköysi koostuu 352 punoksesta. Vetoköydet on suojattu teräsbetonirakenteisella manttelilla, joka on jännitetty 112 erillisellä punoksella.

Historian suurimmat siltaonnettomuudet
Historian kaksi suurinta siltaonnettomuutta ihmisuhrien määrän suhteen ovat Eitaibashin sillan romahdus Japanissa vuonna 1807. Festivaalien aikana silta oli täynnä väkeä ja silta romahti ylikuormituksen vuoksi. Yli 1000 ihmistä hukkui. Toinen valtaisan uhrimäärän vaatinut siltaonnettomuus oli Portugalin Porton kaupungin Ponte das Barcasin veneiden päälle rakennetun ponttonisillan tuhoutuminen vuonna 1809. Ihmiset pakenivat sillan yli ranskalaisjoukkoja. Silta ylikuormittui ja upposi. 4000 ihmisen sanotaan hukkuneen.

Eitaibashin siltaonnettomuudessa Japanissa vuonna 1807 silta sortui juhlayleisön painosta. Yli tuhat henkeä hukkui.

Ponte das Barcasin siltaonnettomuudessa Portugalissa vuonna 1809 silta upposi ranskalaisjoukkoja pakenevien painosta. 4000 ihmistä hukkui.

Ennen toista maailmansotaa on kirjattu useita siltaonnettomuuksia. Onnettomuuksissa kuoli edellä mainittujen uhrien lisäksi noin 1500 ihmistä. Pahin siltaonnettomuus oli Angersin valurautaisen ketjuriippusillan sortuma vuonna 1850. Sotilaiden marssiosasto romahdutti sillan ja 226 marssijaa hukkui.

Sotien jälkeen
Sotien aikana tuhottiin tuhansittain siltoja. Ne eivät nyt kuulu tämän blogin aiheeseen. Muistan itsekin pioneerina asetelleeni harjoituspanoksia siltojen valmiiksi rakennettuihin panostuskammioihin. Yksi niistä oli Korian hieno englantilaisesta keittoraudasta vuonna 1860 rakennettu kaideansassilta.  Silta on meidän ilonamme, huolimatta sen synkästä historiasta. Sillalla nimittäin punaiset teloittivat 18 ihmistä kapinan aikaan. Onneksi oikeata dynamiittia ei tarvittu. Panostuskammioihin pantiin sen sijaan ”puurotulia”. Ne olivat kakkosnelosesta sahattuja lankun pätkiä. Heräsi kysymys, tehdäänkö siltoihin nykyäänkin panostuskammiot valmiiksi kriisitilanteita varten? Kysyinpä asiaa siltasuunnittelijalta. Kertoi niitä nykyäänkin laitettavan, tai sitten panosputkia tai muita ripustimia – ainakin moottoritiesiltoihin. Toivottavasti nämä siltarakenteen osat jäävät ikuisesti käyttämättä. Muistelenpa vielä toista kokemustani Kulosaaren siltatyömaalta 50-luvun alussa. Kulosaaren sillan kantavat rakenteet ovat terästä. Palkkien välissä oleva kansirakenne on betonia. On nkysymyksessä kiittorakenne. Työmaalla betoni pumpattiin maan tasolla sijaitsevalta betoniasemalta ylös kannelle. Karhunpaska ei kulkenut kunnolla putkissa ja betonimiehet lurauttivat vettä joukkoon seoksen pehmentämiseksi. Minä teekkaripoikana tein koekuutiot ja vein ne Hietalahden torin laitaan VTT:lle. No, ehkä joka kymmenes täytti lujuusvaatimukset. Että näin sovellettiin sillä työmaalla!

Siltaonnettomuudet
Eniten kuolonuhreja vaatineet siltaonnettomuudet sotien jälkeen ovat Tangiwain junaonnettomuus Uudessa Seelannissa vuonna 1953 junan syöksyttyä sillalta jokeen betonisillan murruttua padon sortuman aiheuttamien tulvavaurioiden vuoksi. Onnettomuudessa kuoli 151 ihmistä.  Toiseksi pahin siltaonnettomuus tapahtui Nepalissa vuonna 1973 Makahalin riippusillan sortuessa. Syy oli todennäköisesti ylikuormitus pyhiinvaeltajien ylittäessä siltaa. Uhreja oli 140. Intiassa tapahtui Rafiganin siltaonnettomuus matkustajajunan suistuttua jokeen vuonna 2002. Onnettomuuden yhdeksi syyksi on väitetty sabotaasia. Uhreja oli 130. Neuvostoliiton Ulyanovskin rautatiesillan sortuma aiheutti 117 kuolonuhria vuonna 1983. Silta oli vaurioitunut laivan törmättyä siltaan. Intiassa tapahtui rautatiesillan sortuma vuonna 2005 tulvan vahingoitettua Veligondan rautatiesiltaa. Uhreja oli 114. Seuraavana listassa on USA:n Missourissa tapahtunut hotellin sisäisen kävelysiltarakennelman sortuminen. Kysymyksessä oli urakoitsijan poikkeaminen suunnitelmasta riippuvien tukirakenteiden suhteen. Monikerroksien kävelysiltarakennelman sortuminen aiheutti 114 ihmisen kuoleman.

Kaiken kaikkiaan sotienjälkeisenä aikana siltaonnettomuuksissa on kuollut 2341 ihmistä. Onnettomuuksia on Wikipedian listassa kaikkiaan 178 kappaletta. Tässä eivät tietenkään ole kaikki maailmassa tapahtuneet siltaonnettomuudet. Maailmassa on miljoonia siltoja. Huomattavasti useampi kuin tämä tilasto kertoo, on niistä sortunut. Tässä ovat vain ne onnettomuudet jotka ovat käytettävissäni olevassa Wikipedian tilastossa. Aion nyt kahlata tätä tilastoa ja selvitellä itselleni romahtaneiden siltojen tyyppejä, siltojen rakennusmateriaaleja sekä sortumisen syitä. Tämä ei ole tieteellinen tutkimus. Tämä on vain erään materiaalin tarkastelu. Materiaali on puutteellinen. Usein syyt sortumiin ovat moninaiset, seurausta luonnonvoimien vaikutuksista, puutteellisesta kunnossapidosta, laivojen ja ajoneuvojen törmäyksistä sekä yllättävän usein suunnitteluvirheistä ja erittäin usein rakennustöiden yhteydessä tehdyistä virheistä. Suurin ryhmä sortumien syistä onkin juuri rakennusaikaiset tai siltojen korjauksen aikana tapahtuneet sortumat. Onko se yllättävää, että erilaiset suunnitteluvirheet ja rakennustyössä tehdyt virheratkaisut ovat suurin sortumien syy? Nyt on niin että lähes kolmannes siltasortumista on tapahtunut rakennus- tai kunnostusvaiheessa. Varsinaiset suunnitteluvirheet jotka ovat myöhemmin johtaneet siltasortumiin ovat 6 % syistä. Sekin on suuri luku. Katsotaan tilastoa.

Siltoja on sortunut eniten rakennusvaiheessa tai kunnostustöiden yhteydessä työvirheiden ja suunnitteluvirheiden vuoksi. Laivojen törmäykset siltarakenteisiin ovat kakkossijalla. Sitten seuraavat tulvavauriot, ylikuormitus, rakenteiden ikääntyminen yhdistyneenä puutteelliseen kunnossapitoon, suunnitteluvirheet sekä junien ja ajoneuvojen törmäykset siltapilareihin. Maanjäristykset ja maanvyörymät ovat olleet syynä 5 %:ssa siltasortumista. Pahat sääolot, myrsky, sade ja tuuli ovat mainittu syiksi 4 %:ssa siltasortumista.

Millaiset sillat sortuvat?
Halusin tutkia sortuneiden siltojen tyyppiä ja rakennemateriaaleja. Usein asia on selkeä. Riippusiltoja on sortunut paljon. Monet sillat ovat liittorakenteisia. Terästä ja betonia samassa sillassa. Perustukset ja pilarit ovat usein betonia. Kantavat rakenteet voivat olla terästä ja siltakansi sitten taas betonia. Onko silta silloin pääasiassa terässilta? En ole siltainsinööri, eikä tilastoistakaan aina selviä rakenne kokonaisuutena. Olen siksi arvaillut rakenteen kantavan rakenteen mukaan. Siis kysymys kuului millaiset sillat sortuvat?

Teräs ja betoni näyttävät olevan melkoisessa tasapainossa sortuneiden siltojen rakennusaineena. Vanhat kiviset holvisillat ja puiset jalankulkusillat ovat vähemmistönä. Ne sortuvat yleensä hoidon laiminlyönnin vuoksi tai sitten ylikuormituksen vuoksi. Kun ajavat 20 tonnille mitoitetulle sillalle 60 tonnin kuormurin tai sitten kun väkeä kertyy liiaksi vanhoille jalankulkusilloille.

Romahtaneita siltatyyppejä luetteloidessa havaitsee riippusiltojen suhteellisen suuren osuuden niiden määrään nähden. Riippusillat ovat yleensä romahtaneet rakennus- tai korjausvaiheissa. Jalankulkusiltojen suuri osuus myös hieman ihmetyttää. Moottoritiesillat ovat suhteellisen tuoreita rakenteita, mutta sortumia esiintyy runsaasti.

Missä maassa sillat sortuvat?
Kiinnostava kysymys. Genovan sillan yhteyteen liittyvässä kirjoittelussa on useasti mainittu Italian heikko infrastruktuuri ja keskusteltu siitä onko EU:n parin miljardin euron rahoitus mennyt mafian taskuihin. No, minäpä tutkin taas tilastoa ja siltä selviää sotien jälkeisten aikojen siltasortumien keskittyneen erityisesti Yhdysvaltoihin. Seuraavina tilastoissa ovat Kiina, Kanada ja Englanti sekä Aasian muut maat, Intia ja Australia. Kuolleiden määrä on suurin USA:ssa, Aasian maissa ja Intiassa. Tilasto ei kerro kunkin maan siltojen kokonaismäärää, joten suhteutus siihen on mahdoton.

USA:ssa on sotien jälkeen sortunut 49 siltaa. Kuolonuhreja oli 397. Kiinassa, Kanadassa, Englannissa, Aasian maissa, Intiassa, Australiassa ja Afrikassa on kussakin maassa tai maanosassa sortunut kymmenkunta siltaa. Kuolonuhreja on eniten Intiassa (427) ja Aasian maissa (435). Myös Englannissa kuolonuhrien määrä on korkea (218). Saksassa on kuollut siltaonnettomuuksissa 115 ihmistä ja Venäjällä 117 ihmistä.

Silta yhdistää
Silta on yhteiskunnallisesti merkittävä rakenne. Sillat yhdistävät ja antavat mahdollisuuden kanssakäyntiin. Sillat mahdollistavat yhdyskuntien laajentumisen ja kehityksen. Sillat ovat usein paikkakunnan symboleja ja juhlapaikkoja. Muistamme kai vanhat siltamme kylän tanssi- ja riiuupaikkoina. Helsinki rakentaa uuden Kruunuvuorensillan. Se mahdollistaa kaupungin laajentumisen. Lännen suuntaan on jo kaksi mahtavaa siltaa. Myös Jätkäsaaren uusi Crusellin silta on komea ylittäessään hienon kanavan. Vieläkin ihmettelen, miten tuo kaunis Ruoholahden kanavaympäristö kaikkine siltoineen aikanaan syntyi.

Suomalaiset siltasuunnittelijat ovat menestyneet ulkomailla ja luoneet mahtavia siltoja. Heistä me voimme olla ylpeitä, sillä siltasuunnittelussa insinööriosaaminen on parhaimmillaan – eikä estetikkakaan ole unohtunut. Sekään ei synny automaattisesti. Mutta tämä maailmanlaajuisesti sortuneiden siltojen määrä askarruttaa. Siltojen sortumien syistä suurimpana ovat rakennusaikaiset virheet yhtyneenä työnsuunnittelun virheisiin. Mitä se sanoikaan onnettomuustutkintakeskuksen edustaja arvioidessaan Mikkelissä purkutöiden alla olleen sillan yllättävää romahdusta? Hän sanoi: ”Hallitsemattomaan sortumaan johti selkeästi puutteellinen purkusuunnitelma jota ei edes noudatettu. Purkutyön suunnittelua ja pätevyyksiä koskevat vaatimukset olivat siinä määrin yleisluontoisia, että ne eivät takaa kunnollista suunnitelmaa ja varmasti päteviä toimijoita. Rakenneteknistä asiantuntemusta ei vaadita suunnittelun millään portaalla.” Näin on ja nyt oli kysymys sillan purkamisesta. Maailman siltojen romahduksista suurin osa tapahtuu juuri työmaavirheistä johtuen. Tämä asia on korjattavissa vain asiantuntemuksen ja valvonnan avulla kaikissa sillanrakentamisen vaiheissa, oli sitten kysymyksessä uuden sillan suunnittelu ja rakentaminen, vanhan sillan korjaustyöt tai romutettavan sillan purku.

Sen pituinen tämä tarina. Toivottavasti siltainsinöörit kommentoivat ja oikaisevat ajatusvirheitä.

4 kommenttia:

  1. Tervehdys Pena,
    Vallan hyvän blogin olet kirjoittanut. Ja paljon olet taustoittanut onnettomuuksia.
    Pyysit kommentoimaan. Ei noin hienoa juttua mikään pilaa on se niin asiapitoinen ja myös siltainsinöörimäinen...
    Tuli mieleen kolme kohtaa:
    1. Vihjaat Genovan sillan ” köysiin”. Tuosta ei ole tietoa sen enempää, mutta kuvittelen, että juuri tuo rakennusaikainen kuva köysien kiinnittymisestä kertoo paljon. Arvelen tätä syyksi. Kuten myös kuormitusiskut liikuntasaumoihin.
    2. Liittorakenne terminä tarkoittaa silloissa yleensä kantavan pääpalkiston rakennetta, jossa teräspalkit ja niiden kannattama betoninen kansilaatta on teräspalkin laippaan hitsattujen vaarnapulttien avulla saatu toimimaan yhtenä kantavan, kahden eri materiaalin muodostaman rakenteena. Laskennallisesti se tehdään yhdeksi poikkileikkaukseksi kimmokertoimien suhteessa. Jos vaarnoja ei käytetä laatta pääsee luistamaan koska kitka ei riitä eikä se enää ole liittorakenne. Liittorakennetta käytetään myös pilareissa ja Suomessa myös teräspaaluissa.
    3. Myllysillan suhteen ihmetyttää, ettei purkua kunnolla dokumentoitu.
    4. Kertakaikkiaan mainio blogi!
    Terveisin Esko

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Kiitos Esko, että annoit minun epäasaintuntemukselliselle analyysilleni vapauttavan tuomion

      Poista
  2. Hei Pentti.
    Ikäviä tapahtumia varsinkin viimeksi Italiassa ollut silta turma.
    Onko meillä Suomessa sillan kansi-rakenne yhtenäistä teräs-betonivalua?
    Ei elementti-yhdistelmällä koottuja sillan-kansia?
    Tietysti se on selvä missä teräs ja kosteus eri muodostelmien aikaansaannoksena siellä myös korroosio.
    Tulee tässä mieleen Juutinrauman silta Ruotsi-Tanska, joka on yhdistetty maantie- ja rautatiesilta.
    Sillan pituus jokseenkin 7,8km, sillan tyyppi vino-köysisilta, jossa suurin jänneväli 490m ja sillan korkeus 204m, sekä leveys 23m.
    Sitä en tiedä mikä on sillan kansi-rakenne ja kantavat silta-pilarit.
    Pitäisikö olla huolestunut?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Heikki ystäväni, en ole siltasinsinööri, enkä osaa vastata kysymykseesi, itse kyllä uskallan tuon sillan ylittää.

      Poista