Rakenteen mitoitusparametrit

Betonikivipäällysteen alaiset rakennekerrokset eivät katualueella eroa olennaisesti taipuisan päällysteen kerrosrakenteesta (kuva1). Betonikiveys korvaa osittain tai kokonaan sidotut kerrokset.

rakenteen mitoitusparametrit

Betonikiveys
Asennushiekka
Sidottu kantava kerros (katuluokasta riippuen)
Sitomaton kantava kerros
Tukikerros
– jakava kerros
– suodatinkerros tai suodatinkangas

Kuva 1: Kadun rakennekerrosten nimitykset

Päällysrakenteen mitoitukseen vaikuttavat liikennekuormitus, alusrakenteen kantavuus ja materiaali sekä kerrosmateriaalien E2-moduulit.

Taulukko 1:
Katurakenteelta vaadittava kantavuus (E2) katuluokasta riippuen

Kantavuus MN/m2
Katuluokka 1 500
Katuluokka 2 420
Katuluokka 3 350
Katuluokka 4 250
Katuluokka 5 200
Katuluokka 6 175

Liikennekuormitus

Liikennekuormitus ilmoitetaan päällysrakenteen suunnittelun mitoitusiän (yleensä 20-30 vuotta) aikana tapahtuvien 100 kN:ksi muutettujen yksikköakselien ylityskertojen lukumääränä. Lisäksi on otettava huomioon, että vaikka tieliikenteessä sallitaan vain 100 kN:n akselipaino ja 160 kN:n telipaino, kaupungissa raskaskuljetusten akselipaino voi olla 140 kN. Tällä on suuri vaikutus yksikköakselien laskentaan.

Taulukko 2:
Katujen luokitus niiden liikenneteknisen merkityksen mukaan

Kadun luokka Suurin sallittu akselipaino kN

Liikennemäärä

Kuormitus-kertaluku
ajon./ vrk rask.ajon. / vrk
1.Erittäin raskaasti liikennöity moottori- tai pääliikennekatu (2+2 ajokaistaa)

140

> 30 000

3 000

1,0 x 107

2.Raskaasti liikennöity moottori- tai pääliikennekatu (2+2 ajokaistaa)

140

10 000

1 000

4,0 x 106

3.Pääkatu, kokooja- tai vilkasliikenteinen kerrostaloalueen asuntokatu (1+2 ajokaistaa)

100

2 500

250

1,0 x 106

4.Asuntokatu tai pientaloalueen kokoojakatu, raskaiden ajoneuvojen pysäköintialueet

100

500

50

1,5 x 105

5.Pientaloalueen asuntokatu tai huoltoliikenteen väylät, henkilöautojen pysäköintialueet

100

10

2

1,0 x 104

6.Jalkakäytävät, pyörätiet, puistotiet, ei ajoneuvoliikennettä

20

Alusrakenteen kantavuus ja materiaali

rakenteen mitoitusparametrit2Alusrakenteen kantavuus E2-moduulina ilmaistuna vaikuttaa tarvittavien rakennekerrosten paksuuteen. Alusrakenteen materiaali puolestaan vaikuttaa kantavuus- ja routimisominaisuuksiin. Routivuuden huomioonottaminen lisää rakenteen kokonaispaksuutta kantavuusmitoituksen vaatimaan paksuuteen verrattuna.

Mitoituskantavuutena käytetään materiaalin ns. kevätkantavuusarvoa. Kadunrakennuksessa käytettävien alusrakenteiden kantavuus- ja routivuusluokitus on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3:
Pohjamaan kantavuusluokitus

Maalaji Tarkennus Lyhennys Luokka
Kallio kallio
louhe
murske
Ka
Lo
M
A
Kivet Ki A
Sora Sr B
Soramoreeni routimaton
routiva
rton SrMr
SrMr
C
E (F)
Hiekka routimaton karkea
routimaton keskikarkea
routimaton hieno
routiva keskikarkea
routiva hieno
rton kaHK
rton keHk
rton hHK
keHk
hHk
C
D
D (E)
E
E (F)
Hiekkamoreeni routimaton
routiva
rton HkMr
HkMr
D (E)
E (F)
Siltti
Silttimoreeni
Si
SiMr
F (G, E)
Savi kuivakuori (h ≥ 1 m)
sitkeä (Su ≥ 25 kN/m2)
pehmeä (Su < 25 kN/m2)
kuivak. Sa
Sa
Sa
E
F (E)
G
Lieju
Turve
Lj
Tv
G
Kantavuus A = 300 MN/m2
B = 200 MN/m2 (150…280)
C = 100 MN/m2 (70…150)
D = 50 MN/m2 (35…70)
E = 20 MN/m2 (15…35)
F = 10 MN/m2 (5…15)
G = 5 MN/m2

Kerrosmateriaalien E2 -moduulit

rakenteen mitoitusparametrit3Kerrosmateriaalien E2-moduulien perusteella lasketaan tarvittavien rakennekerrosten paksuudet. Materiaalit voidaan korvata toisella materiaalilla seuraavan vastaavuuskaavan avulla:

h1 = h2 (E2/E1)1/3

jossa h1 ja h2 ovat materiaalien 1 ja 2 vastinkerrospaksuudet ja E1 ja E2 niiden E2-moduulit.

Tyypillisiä päällysrakennekerrosten mitoituksessa käytettävien materiaalien E2-moduuleja on esitetty taulukossa 4.

Taulukko 4.
Päällystemateriaalien E2-moduulit (Kevätkantavuusarvoja)

Materiaali E2-moduuli MN/m2
Asennushiekka 50…100
Betonikivi I 5000
Betonikivi II 2500
Bitumisora 1500
Sementillä lujitettu kitkamaa 1500…2000
Kalkilla lujitettu koheesiomaa 200…400
Murske tai murskesora
normaali (0/50 tai 0/65) 350
huono rakeisuuskäyrän muoto 280
hienorakeinen (0/35) 200
Luonnonsora, karkearakeinen,
tasalaatuinen, kesällä tiivistetty 280
normaali 200
hienorakeinen 150
Hiekka normaali 70
Hiekka hienorakeinen tai huonosti kuivatettu 50
Murskattu moreeni (alla riittävä eristyskerros) 100

Kuten taulukosta 5 ilmenee, betonikiven mitoitusmoduuliin vaikuttaa kiven muoto. Kivet on luokiteltu kahteen luokkaan niiden lukkiutumisominaisuuksien perusteella.

  • Luokka I: lukkiutuvat, reunaprofiloidut kivet (sidekivet)
  • Luokka II: Suorakaidekivet, jotka eivät muodon perusteella ole lukkiutuvia (yleisin)

Kaikki reunaprofiloidut kivet eivät ole lukkiutuvia. Lukkiutumattomat, reunaprofiloidut kivet kuuluvat luokkaan II.

Saumojen välinen kitka vaikuttaa kaikkien kivityyppien toimintaan. Kitkan avulla kiveys toimii laattamaisesti ja pystyy siirtämään kuormituksia laajemmalle alueelle. Saumojen täyttö ja kiveyksen täryttäminen on tärkeä työvaihe.