Rakennekerrosten laskenta

rakennekerrosten laskentaBetonikivipäällysteen kantavuusmitoituksen lähtökohtana on kantavan kerroksen päältä mitattu kantavuus ja sille asetettu tavoitearvo. Tarkoituksena on estää alusrakenteen sallittujen jännitysten ylittyminen ja toisaalta liikennekuormitusten aiheuttamien raiteiden syntyminen. Betonikiveystä itseään ei tarvitse tarkastella taivutusvetojännitysten perusteella. Betonikivellä tarkoitetaan kappaletta, jonka kokonaispituuden (pidemmän sivun) ja paksuuden suhde on enintään 4 ja joka on joka kohdastaan vähintään 50 mm paksu.

Katurakenteelta vaadittava kantavuus (E2) on katuluokasta riippuen esitetty taulukossa 1.

Katuluokan perusteella on kiveyksen päältä mitattavalle kevätkantavuusarvolle asetettu samat vaatimukset kuin julkaisussa Katu 2002 taipuisille päällysteille. Laskennallisesti kantavan kerroksen päältä mitattavalle kevätkantavuusarvolle saadaan seuraavat ohjearvot:

Taulukko 5:
Laskennalliset kevätkantavuusarvot (MN/m2)

Katuluokka

Betonikivi

luokka I

luokka II

1

200 350

2

150

250

3 100

150

4-6 50 (100)*

75 (100)

* Suositellaan raiteistumisvaaran vähentämiseksi

Käytännössä alustan kantavuus voi ylittää huomattavasti edellä esitetyt arvot erityisesti taulukon 3 kantavuusluokissa A ja B.
Katuluokkien 1-6 mukaisesti betonikivipäällysrakenteen mitoitustaulukot on esitetty taulukossa 6.
Mitoitustaulukko perustuu Odemarkin mitoitusyhtälöön, jonka avulla lasketut E-moduulit ovat staattisia kimmomoduuleja vastaten kuormituskokeessa saatavia E2-kantavuusarvoja.

rakennekerrosten laskenta 2

EY on mitoitettavan kerroksen päältä saavutettava kantavuus, MN/m2
EA on mitoitettavan kerroksen alla oleva kantavuus, MN/m2
h on mitoitettavan kerroksen paksuus, mm
E on mitoitettavan kerroksen E-moduuli, MN/m2

Mitoitus muilla alueilla

rakennekerrosten laskenta 3Mitoitustaulukkoja ja em. kaavaa voidaan käyttää soveltaen myös muilla liikennealueilla, kuten satamissa, varastoalueilla, pihoilla, puistoalueilla jne. ottaen huomioon seuraavassa esitetyt näkökohdat.

Mitoituksen lähtökohtana on ollut olettamus siitä, että liikenne on voimakkaasti kanalisoitunut, ts. ajoneuvot ajavat eri kaistoilla ja esim. bussipysäkeillä jatkuvasti päällysteen samoissa kohdissa. Mikäli kuormittavien pyörien ylityskerrat jakaantuvat laajalle alueelle, voidaan mitoittavana liikennekuormituksena käyttää päällysteen eniten kuormitettua aluetta. Mitoittavaa kuormituskertalukua voidaan tällöin pienentää ja käyttää mitoittavana katuluokkana alhaisempaa luokkaa.

Sidottujen kantavien kerrosten käyttö

Katuluokissa 1-5 käytetään kulutuskerroksen kantavan kerroksen yläosana bitumilla sidottua kantavan kerroksen osaa. Sidottujen kerrosten rakentamista puoltavat kantavuuskysymysten lisäksi alueiden rakentamiseen ja käyttöön liittyvät näkökohdat:

  • Voidaan estää epätasaisten painumien syntyminen ja vähentää alustan kantavuuseroja.
  • Sidottu pinta toimii rakentamisen aikaisena kulkuväylänä tapauksissa, joissa kiveystä ei voida rakentaa välittömästi muiden rakennekerrosten yhteydessä.
  • Helpotetaan kunnossapitoa talviaikana keskeneräisissä aluerakennuskohteissa.
  • Lisätään rakenteen kantavuutta.
  • Kantavuustarkastelun lisäksi on tarkistettava laskelmin, että sidottujen kerrosten alapinnan taivutusvetojännitykset ja väsytyslujuus kuormitustilanteissa eivät ylity.
rakennekerrosten laskenta 4

Kuva 2.
Suorakaidekivillä suositeltu limitys ajoradoilla
(nuoli kuvastaa liikenteen suuntaa)