infra rakentaminen - leca · 2018-03-14 · infra- ja maarakentamisessa kevytsorarakenteiden...

INFRARAKENTAMINEN

Leca® sora infrarakentamisessa Suunnittelu ja rakentaminen

Leca® sora on erinomainen kevennys-, routaeristys- ja täyttömateriaali geoteknisissä sovelluksissa.

2-11 / 1.10.2016

2 LECA® SORA INFRARAKENTAMISESSA

SISÄLTÖ1 JOHDANTO 32 OHJEET JA MÄÄRÄYKSET 33 MATERIAALIOMINAISUUDET 4 3.1 TIHEYS 5 3.2 KOKOONPURISTUVUUS JA KUORMITUSKESTÄVYYS 5 3.3 LUJUUS- JA MUODONMUUTOSOMINAISUUDET 5 3.4 LÄMPÖTEKNISET OMINAISUUDET 6 3.5 KEMIALLISET OMINAISUUDET JA KESTÄVYYS 6 3.6 KOSTEUSTEKNISET OMINAISUUDET 7 3.7 UUDELLEENKÄYTETTÄVYYS 8 3.8 KEVYTSORABETONIT (LBF) 84 KÄYTTÖTARKOITUS 9 4.1 PAINUMIEN HALLINTA 9 4.2 STABILITEETIN PARANTAMINEN 11 4.3 MAANPAINEEN VÄHENTÄMINEN 12 4.4 ROUTASUOJAUS JA KUIVATUKSEN PARANTAMINEN 135 KÄYTTÖKOHTEET 14 5.1 TIET, KADUT JA RADAT 14 5.2 TAUSTATÄYTÖT 15 5.3 PUTKIJOHDOT JA RUMMUT 15 5.4 SATAMA-ALUEET JA LAITURIRAKENTEET 16 5.5 MUUT RAKENTEET 166 ASENTAMINEN 17 6.1 TYÖMAAVALMISTELUT 17 6.2 ASENTAMINEN JA TIIVISTÄMINEN 17 6.3 TOIMITUS TYÖMAALLE 19 6.4 LAADUNVALVONTA TYÖMAALLA 197 KIRJALLISUUS 20

Ulkopuolisena laaduntarkastajana toimii Inspecta Sertifiointi Oy

Saint-Gobain Rakennustuotteet Oy / Lecalla on standardien ISO 9001, 14001 ja 18001 mukaiset laatu-, ympäristö-, työterveys- ja työturvallisuusjärjestelmät

Tuote on luokiteltu Sisäilmayhdistys ry:n luokkaan M1, johon liittyvät tiedot on saatavissa osoitteesta www.leca.fi

Tuotteella on CE-merkintä, johon liittyvät tiedot on saatavissa osoitteestawww.leca.fi

LECA® SORA INFRARAKENTAMISESSA Suunnittelu ja rakentaminen

Leca® sora on kustannustehokas ratkaisu monen tyyppiseen maa- ja infrarakentamiseen.

LIITTEET:Liite 1 Kevennysmitoituksen periaateLiite 2 Nostemitoituksen periaateLiite 3 Routamitoituksen periaate tierakenteelleLiite 4 Päällysrakenteen mitoituksen periaate tie- ja katurakenteelleLiite 5 Tukimuurin maanpainemitoituksen periaate

3LECA® SORA INFRARAKENTAMISESSA

Kevytsoraa (tuotemerkki Leca®) on käytetty kevennys-, routaeristys- ja täyttömateriaalina geoteknisissä sovelluksissa ympäri Eurooppaa 50-luvulta lähtien. Suomessa kevytsoran käyttö alkoi vuonna 1951.

Kevytsoraa voidaan käyttää monentyyppisten maa- ja infrarakenteiden geoteknisiin rakenteisiin. Pieni tilavuuspaino yhdessä hyvän lujuuden, kantavuuden ja käsiteltävyyden kanssa tekevät kevytsorasta kilpailukykyisen vaihtoehdon. Kevytsorakevennyksen rakentaminen on nopeaa verrattuna muihin pohjanvahvistus- ja pohjarakennusratkaisuihin.

Leca® kevytsora on kestävä materiaali. Poltettua savea on käytetty eri tarkoituksiin useiden tuhansien vuosien ajan. Se kestää hyvin vaihtelevia sääolosuhteita ja kemikaaleja.

Leca® kevytsoran valmistusprosessissa luonnonsavi poltetaan korkeassa lämpötilassa, jolloin savesta muodostuu keraaminen palamaton materiaali. Lämpötilan noustessa 950 °C alkaa kevytsorarakeiden sintrautuminen. Varsinainen rakeiden paisutus tapahtuu polttovyöhykkeessä n. 1150 °C lämpötilassa.

1 JOHDANTO

Infra- ja maarakentamisessa kevytsorarakenteiden suunnittelu ja rakentaminen tehdään alalla käytössä olevien ohjeiden mukaisesti. Noudatettavat ohjeet vaihtelevat rakennuskohteen mukaisesti. Ohjeita käytettäessä on varmistuttava, että käytetään viimeisintä voimassa olevaa versiota.

2 OHJEET JA MÄÄRÄYKSET

Kevytsorarakenteen mitoitus ja suunnittelu on esitetty seuraavissa ohjeissa:

• Eurokoodi 7 - Geotekninen suunnittelu

• Eurokoodin soveltamisohje - Geotekninen suunnittelu – NCCI7 – Siltojen ja pohjarakenteiden suunnitteluohjeet (Liikennevirasto 2013)

• Tierakenteen suunnittelu - Suunnitteluvaiheen ohjaus (Tiehallinto 2004)

• Tien geotekninen suunnittelu (Liikennevirasto 2012)

• Kevennysrakenteiden suunnittelu - Tien pohjarakenteiden suunnitteluohjeet (Liikennevirasto 2011)

• RIL 234:2007 Pihojen pohja- ja päällysrakenteet

• RIL 207:2009 Geotekninen suunnittelu. Eurokoodi

• RIL 261:2013 Routasuojaus – rakennukset ja infrarakenteet

• Vettä läpäisevät päällysteet – Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon (VTT 2015)

• Yksityistien parantaminen – Suunnittelun ja toteuttamisen perusteet (Suomen tieyhdistys 2010)

Kevytsorarakenteen yleiset laatuvaatimukset sekä työlle että materiaalille on esitetty Infra- ja MaaRYL-julkaisuissa:

• InfraRYL, 18141 Kevytsorapenkereet ja -rakenteet

• MaaRYL, 2235 Routaeristäminen

Kevytsoran ja kevytsorabetonin valmistamisen ja materiaalin tulee täyttää vaatimukset, jotka on esitetty eurooppalaisissa standardeissa, mm:

• EN 15732:2012 Light weight fill and thermal insulation products for civil engineering applications (CEA) – Expanded clay lightweight aggregate products (LWA)

• EN 13055:2016 Lightweight aggregates

• EN 14063-1:2004 Thermal insulation materials and products – In-situ formed expanded clay lightweight aggregate products (LWA) – Part 1: Specification for loose-fill products before installation

Muiden rakennustuotteiden tavoin kevytsoralta edellytetään CE-merkintää. CE-merkinnällä valmistaja ilmoittaa tuotteen täyttävän ko. Eurooppalaisen standardin vaatimukset.


3 MATERIAALIOMINAISUUDETLeca® kevytsora on kevyt, kestävä ja lämpöä eristävä materiaali, joka on mekaanisilta ominaisuuksiltaan kitka-maan tyyppinen. Kevytsoran keveydestä johtuen sitä on helppo käsitellä työmaalla ja sen toimitus onnistuu myös hankalasti saavutettavaan kohteeseen.

Maanrakentamiseen tarkoitetun kevytsoran kuivairtotiheys on noin 15–20 % tavanomaisen kitkamaa-ainek-sen kuiva irtotiheydestä.

Kevytsoran mekaaniset ominaisuu-det vaihtelevat kevytsorarakeiden koon ja paisumisasteen perusteella. Pienemmät rakeet ovat pääsääntöisesti kestävämpiä

kuin isot rakeet. Leca® kevytsoran geo-teknisiä ominaisuuksia on esitetty taulu-kossa 3.1 ja muita teknisiä ominaisuuksia taulukossa 3.2.

Kaikki Leca® soratuotteet ovat CE mer-kittyjä. Tuotteiden standardien mukaiset suoritustasoilmoitukset löytyvät osoit-teesta www.leca.fi.

Taulukko 3.1 Leca KS432 geotekniset ominaisuudet.

OMINAISUUS VAIHTELUVÄLI OMINAISARVO YKSIKKÖ STANDARDI / KOEMENETELMÄ

Raekoko 4–32 tai 4–20 (1) – mm EN 933-1

Ali- / Ylikoko < 15 / < 10 – p-% EN 933-1

Tiheys (irtokuiva) 300 (±15 %) – kg/m3 EN 1097-3

Tilavuuspaino – irtokuiva – kuiva (wmax = 30 p-%) (2)

– ajoittain veden alla – pysyvästi veden alla– nostemitoituksessa

3,04,06,0103,0

kN/m3 EN 1097-3

Kitkakulma – löyhänä – tiivistettynä

33–40°34°37°

kolmiaksiaalikoe EN 15732 Annex A

Vedenläpäisevyys 10-3–10-1 – m/s –

E-moduuli (kantavuusmitoitus) 30–80 (3) 50 MPa kantavuuskokeesta takaisinlaskettu

Lämmönjohtavuus 0,10–0,17 0,15 W/mK EN-15732:2012

Vastaavuus eristävyyden kannalta, ai (4) – 4 – –

(1) KS420 ominaisuuksien arvot poikkeavat KS432 arvoista(2) aina veden pinnan päällä(3) jännitystilariippuvainen(4) kevytsoran vastaavuus eristävyyden kannalta (ai) 0,7 m syvyydessä, kuivatiheys ≤ 400 kg/m3, alla 0,15 m kuivatuskerros.

Vertailumateriaalina hiekka (ai = 1). Vaikeissa olosuhteissa lämmönjohtavuus voi olla suurempi.

Taulukko 3.2 Leca KS432 ja KS420 teknisiä ominaisuuksia.

OMINAISUUS OMINAISARVO YKSIKKÖ STANDARDI / KOEMENETELMÄ

Vedenimeytyminen – 24 tuntia – 28 päivää – 300 päivää

< 20< 30< 60

p-% EN 1097-6

Murskautuvuus > 0,7 MPa EN 13055

Puristuslujuus ja kuormitusKS432 – 2 % kokoonpuristumalla CS(2)– 10 % kokoonpuristumalla CS(10) KS420– 2 % kokoonpuristumalla CS(2)– 10 % kokoonpuristumalla CS(10)

250 *600 *

250 *600 *

kPa EN 15732 Annex C

pH 9–10

* Leca KS032 kevytsoralla vastaavat arvot ovat suurempia


3.1 TIHEYSLeca® soran KS432 kuivairtotiheys työ-maalle tuotaessa on noin 300 kg/m3. Kevytsoran tilavuus pienenee löyhästä tilasta tiivistettäessä n. 10 %, joten raken-teeseen tiivistämisen jälkeen kuivairtoti-heys nousee ollen noin 340 kg/m3. Kevyt-soran todellisen tiheyden rakenteessa arvioimiseen tulee lisäksi huomioida kevytsorarakeiden absorboima vesimäärä, rakeiden pinnassa esiintyvä vesi sekä mahdollinen rakeiden välinen vapaan veden määrä.

Kevytsoran rakenteessa toteutuvaan tiheyteen vaikuttaa kevytsoran:• rakeiden kuivairtotiheys• absorboituneen veden määrä• rakeiden pintojen huokoisuus• rakeiden keskimääräinen raekoko• kuivatusolosuhteet ja• pohja- tai orsiveden taso kevyt-

sorakerroksessa

Edellä esitetyt ominaisuudet huomioi-den kevytsorarakenteen tilavuuspainoksi pohjaveden yläpuolella on määritetty 4,0 kN/m3, jota käytetään kevennysraken-teiden mitoituksessa normaaleissa olo-suhteissa.

3.2 KOKOONPURISTUVUUS JA KUORMITUSKESTÄVYYS

Staattinen puristuskoeTiivistetylle Leca® soralle KS432 sallitaan 200 kPa tasainen laaja-alainen kuormi-tus (ns. ”ödometrikuormitus”), jolloin ker-roksen kokoonpuristuma on noin 1,0 %. Kokoonpuristuma puristuskokeessa mää-ritetään standardin EN 15732 Liitteen C mukaisesti.

Kevytsoran 2 % ja 10 % kokoonpuris-tumaan vaadittava kuorma ilmoitetaan standardin EN 15732 Liitteen C mukaan. Kokeessa kevytsoranäytettä kuormitetaan lisäten kuorman suuruutta jatkuvasti. Leca® soran KS432 eri raejakaumien puris-tuma tasaisen staattisen kuorman alla (= murskautuvuus) on esitetty kuvassa 3.2. Leca® soran KS432 2 % ja 10 % kokoon-puristumaan vaadittavat kuormat ovat n. 250 kPa ja 600 kPa.

Kuva 3.2 Leca® soran kokoonpuristuma staattisen laaja-alaisen kuorman alla standardin EN 15732 liitteen C mukaisessa puristuskokeessa.

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

09,05,0 8,0 10,0

Kokoonpuristuma [%]

Kuo

rma

[kPa

]

1,0 2,0 3,0 4,0 6,0 7,00

KS032

KS432

Kuva 3.1 Leca® kevytsora on luonnon kiviainesta kevyempää.

Syklinen kuormitusKevytsora kestää syklistä kuormaa hyvin. Leca® soran KS432 suhteellinen kokoon-puristuma on kahden miljoonan kuor-mitussyklin jälkeen alle 0,5 % 120 kPa pysty suuntaisella kuormalla. Vuosina 2008-2015 tehdyissä laadunvalvonta-tutkimuksissa kevytsoran KS1020 kokoon-puristumat olivat 0,4–0,5 % pystysuuntai-sella kuormalla 120 kPa. Syklisen kuorman kokoonpuristuvuus määritetään standar-din EN 15732 Liitteen B mukaan.

3.3 LUJUUS- JA MUODON-MUUTOSOMINAISUUDET

Leikkauskestävyyskulma (kitkakulma)Leca® soran KS432 leikkauskestävyys-kulma (kitkakulma) tiivistetyssä raken-teessa on 37°.

E-moduuliLeca® kevytsoran kantavuus (E-moduuli toistokuormituksessa, E2) liikennekuor-mitetussa rakenteessa on jännitystilariip-puvainen ja vaihtelee välillä 30–80 kPa. Päällysrakenteen mitoituksessa kevyt-soran E-moduulina käytetään 50 kPa:n ominais arvoa (Odemark).


3.4 LÄMPÖTEKNISET OMINAISUUDET

LämmönjohtavuusLeca® kevytsoran lämmönjohtavuuteen vaikuttavat mm. kevytsoran irtotiheys, rakeiden kiintotiheys, raekoko, vesipitoisuus ja lämpö-tila. Vesipitoisuuden kasvaessa lämmönjohtavuus kasvaa. Leca® soran KS432 lämmönjohtavuus vaihtelee eri vesipitoisuuksilla välillä 0,10–0,17 W/mk (taulukko 3.3). Mitoituksessa käytetään lämmönjohtavuuden arvona 0,15 W/mk (vesipitoisuus n. 30 paino-%).

Taulukko 3.3 Kevytsoran lämmönjohtavuus eri vesipitoisuuksissa (EN 15732:2012)

VESIPITOISUUS, PAINO-% KUIVA 1 5 16 22 32 44

Lämmönjohtavuus, W/mk 0,10 0,12 0,12 0,13 0,13 0,15 0,17

3.5 KEMIALLISET OMINAISUUDET JA KESTÄVYYSLiukoisuus ja pHLeca® kevytsora on epäorgaaninen keraa-minen materiaali ja inertti muita mate-riaaleja kohtaan. Keraamisena materiaa-lina se kestää rakennustyömaalla esiinty-viä kemikaaleja, kuten happoja, suoloja, emäksiä sekä orgaanisten aineiden vaiku-tukset.

Kemiallisesti Leca® kevytsora on hieman emäksinen. Sen pH on n. 9–10. Kevytsoran pH voi vaihdella vuosittain riippuen mm. valmistuksessa käytettä-västä savesta.

Kevytsora sisältää samat metallit ja muut alkuaineet kuin valmistuksessa käytetty savi. Valmistusprosessissa ne ovat sitoutuneet oksideiksi. Kevytsorasta ei liukene haitallisia aineita ympäristöön. Liukoisuusominaisuuksiltaan kevytsoraa voidaan verrata tavanomaisiin maama-teriaaleihin. Todetut liukoisuudet ja pitoi-suudet eivät aiheuta terveys- tai ympäris-töriskiä.

KorroosioLeca® kevytsora on metallien tai muo-vien korroosioympäristönä verrattavissa karkearakeiseen vettä hyvin läpäisevään maa-ainekseen, jossa ei ole orgaanista ainesta tai muitakaan epäpuhtauksia. Karkearakeisessa materiaalissa korroo-sioriski pohjavedenpinnan yläpuolella on tavallisesti pieni.

Sähkönjohtavuudeltaan Leca® kevyt-sora vastaa lähinnä silttiä. Kevytsorasta ei liukene haitallisia tai korroosiota edis-täviä aineita. Tavallisesti kevytsoran klori-dipitoisuus on alle 0,01 % ja rikkipitoisuus alle 0,02 %. Kevytsorasta todetut liukoi-suudet ja pitoisuudet eivät edistä korroo-sion etenemistä.

Kuivissa olosuhteissa kevytsoraker-roksessa tapahtuva korroosio on erittäin hidasta. Kastuessaan kevytsora aiheuttaa, kevytsoran rakeiden muodosta johtuen, metallin pinnalla pistemäisiä alueita, joiden happi- ja vesipitoisuus poikkeavat

ympäristöstä, mikä voi johtaa korroosio-parin muodostumiseen. Estämällä kos-teuden pääsy kevytsorakerrokseen voi-daan ennaltaehkäistä korroosion käyn-nistymistä. Metalliputkien yms. käyttöiän pidentämiseksi niin kevytsorassa kuin tavanomaisissa maamateriaaleissa on syytä tehdä korroosiosuojaus estämällä rakeisen materiaalin ja metallipinnan välinen kosketus esimerkiksi muovikal-volla tai metallirakenteen pinnoitteella (maalaus, pinnoitus, bitumisively, tms.) kunkin materiaalin ohjeiden mukaisesti.

KestävyysLeca® kevytsora kestää hyvin erilaisia polttoaineita, tiesuolaa ja muita liiken-teestä peräisin olevia kemiallisia aineita. Lisäksi kevytsora kestää hyvin jääty-mis-sulamissyklejä eikä se normaaleissa olosuhteissa vaurioidu jäätymisen vuoksi. Kevytsora kestää hyvin korkeita lämpöti-loja ja se kuuluu paloturvallisuusluokkaan palamaton (A1).

Kuva 3.3 Leca® kevytsorakevennys Kehä III työmaalla


3.6 KOSTEUSTEKNISET OMINAISUUDETKapillaarinen nousukorkeusKevytsorassa veden kapillaariseen nousu-korkeuteen vaikuttavia tekijöitä ovat rae-kokojakauma, pölyisyys, tiheys ja rakeissa olevat huokoset. Raekoon kasvaessa ja tiheyden pienentyessä huokoskoko kasvaa, jolloin kapillaarivoimat heikkenevät.

Kapillaarisen vedennousun tehokkaasti katkaiseva kevytsora on KS420KAP. Tämä kevytsoralajike käsitellään tehtaalla lisä-aineella, millä varmistetaan kapillaarisen nousukorkeuden jäävän alle 100 mm:iin, eli merkittävästi pienemmäksi kuin kuin soralla tai murskeella. Käsittelyaine ei sisällä haitallisia aineita eikä muutu ajan myötä. Kevytsoralajitteen KS420KAP raekoko on 4–20 mm ja pienin toimituserä 20 m3.

Veden- ja höyrynläpäisevyys Vedenläpäisevyyteen vaikuttaa materiaa-lin rakeisuusjakauma. Leca® kevyt soran rakeisuus vastaa luonnonsoraa, joten kevytsoran vedenläpäisevyys on suuri 10-3–10-1 m/s. Kevytsoran suuren veden-läpäisevyyden johdosta materiaali toimii rakennetta kuivattavana sekä kapillaa-rista nousua katkaisevana kerroksena.

Kevytsoran höyrynläpäisevyys on sala-ojasoraa suurempi ollen 7 × 10-6 m2/s (salaojasoran höyrynläpäisevyys on 4 × 10-6 m2/s). Kuten muillakin vastaavilla materiaaleilla kevytsoran vesihöyryn-läpäisevyyteen vaikuttaa merkittävästi aineen vesipitoisuus.

Kosteus (vesipitoisuus) ja tasapaino-kosteusValmistuksen jälkeen kevytsora on täysin kuivaa ja pölyämisen estämiseksi materi-aalia on kasteltava. Kevytsoran huokosti-lassa vesi voi esiintyä vapaana vetenä tai tiivistyneenä rakeiden ulkopintaan. Lisäksi rakeiden sisäisiin huokosiin on mahdol-lista imeytyä vettä.

Kevytsoran kosteuskäyttäytymiseen vai-kuttaa oleellisesti huokosjakauma ja omi-naispinta-ala. Pienemmän rae jakauman kevytsoralla on pääasiassa pienempi omi-naispinta-ala johtuen rakeiden polton aikana sintraantuneesta pinnasta. Murs-kaamalla hienonnetulla materiaalilla on sitä vastoin suurempi ominais pinta-ala. Kevytsorarakeiden sisällä olevien huo-kosten tilavuus on kuitenkin suuri, joten

Kuva 3.4 Kevytsoran tasapainokosteus. Ylimmäinen käyrä kuvaa tasapaino kosteutta Leca® soran kuivuessa ja alimmainen Leca® soran kastuessa

rakeet voivat adsorboida merkittäviä määriä vettä. Veden kanssa kosketuksissa oleva kevytsora voi sitoa itseensä vettä jopa 80 % kuivapainostaan. Sitoutunut vesimäärä ei vaikuta juurikaan kevytsoran mekaanisiin ominaisuuksiin, mutta läm-mönjohtavuuteen sillä on selkeä merkitys.

Kevytsoran tasapainokosteus on alle 0,2 % +20 °C:ssa. Tasapainokosteus on kos-teustila, johon materiaali vallitsevissa olo-suhteissa asettuu. Kevytsoran hygroskoop-pinen tasapainokosteus RH 100 %:ssa on

alle 0,5–0,6 paino-%, joka vastaa noin 1,5 kg/m3 vesimäärää. Tämä tarkoittaa sitä, että kevytsorassa saa olla enintään 0,5 paino-% eli 1,5 kg/m3 vettä, jottei rakeita ympäröi-vän ilman suhteelliseksi kosteudeksi (RH) tulisi 100 %. Vastaavan rakeisuuden maa-materiaaleille RH 100 %:ssa hygroskoop-pinen kosteuspitoisuus on 0,5–1 paino-% eli 10–20 kg/m3. Hygroskooppinen kosteus ilmaisee vesimäärän, jonka huokoinen aine sitoo ilmasta itseensä tietyssä suhteelli-sessa kosteudessa.

0

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

025 50 75 100

Ilman suhteellinen kosteus, RH [%]

Kos

teus

, pai

no-%


3.7 UUDELLEENKÄYTETTÄVYYSLeca® kevytsora kestää maassa muuttu-mattomana vuosisatojen ajan. Kevytsora voidaan kaivaa ylös vanhoista rakenteista ja käyttää uudelleen esimerkiksi keven-nyksenä, eristeenä, maarakentamisessa tai jopa maanparannusaineena.

Rakenteesta kaivettavan kevytsoran hyödyntäminen kevennyksenä tai eris-teenä on mahdollista saman rakennus-työmaan sisällä. Kevytsoran uusiokäyttö edellyttää yleensä huolellista ennak-kosuunnittelua ja materiaalin ominai-suuksien varmistamista ennakkotutki-muksilla siten, että voidaan varmistua, että materiaali täyttää uuden rakenteen materiaalille esitetyt vaatimukset. Yleensä rakennuskohteissa edellytetään CE-merki-tyn materiaalin käyttämistä, mikä saattaa estää uudelleenkäyttämisen kaivupaikan ulkopuolisilla työmailla.

3.8 KEVYTSORABETONIT (LBF) Kevytsorarakenteen kantavuutta voidaan korottaa stabiloimalla kevytsora esimer-kiksi hydraulisilla tai bitumipohjaisilla sideaineilla. Sementillä sitominen voi-daan toteuttaa esim. rakenteen yläosan sementtistabilointina tai pumppaamalla asemasekoitteinen kevytsorabetoni tiivis-tetyn irtokevytsorakerroksen päälle.

Kevytsorabetoni on betonia, jonka val-mistuksessa käytetään karkearakeisen kivi-aineksen sijasta kevytsoraa, joka sidotaan käyttämällä sementtiä ja vettä. Kevytsoran suuresta raekoosta johtuen valmistuksessa tarvitaan lisäksi hienojakoisempaa täyteai-netta, kuten hienoa kiviainesta tai hienoa täyteainetta. Kevytsorabetonia voidaan val-mistaa myös kevytsoran puhalluskalustolla lisäämällä siihen puhalluksen yhteydessä sementtiliuosta erillisellä pumpulla.

Tavallisesti sementtiä (CEM II 42,5 R) käytetään noin 150 kg yhtä kevytsorabe-tonikuutiota kohden. Kevytsorabetonin lujuus riippuu sementin ja seosaineen määrästä. Taulukossa 3.4 on esitetty suun-taa antavat puristuslujuudet eri sement-timäärillä. Kevytsorabetonin vaatimukset on esitetty tarkemmin InfraRYL:ssä. Kevyt-sorabetonin valmistamisesta saa tarvit-taessa lisätietoa Lecalta.

Taulukko 3.4 Kevytsorabetonin sementtimäärän vaikutus puristuslujuuteen ja tilavuuspainoon (InfraRYL)

LUOKKA QS 50 QS 100 QS 200 QS 300

Mitoitustilavuuspaino (1), kN/m3 5,0 5,5 7,0 9,0

Sementtimäärä, kg/m3 50 100 200 300

Puristuslujuus, MPa (suuntaa-antava) 0,5 1,0 2,5 4,5(1) aina veden pinnan yläpuolella (wmax= 30 p-%)

Kuormaa jakava raudoitettu kevytsora-betonilaatta, LLP LLP (engl. Light Load distributing Plate with LWA) on paikalla valettu raudoitettu hydraulisesti sidottu kevytsoralaatta, joka jakaa tehokkaasti yläpuolisten ker-rosten kuormia. LLP valetaan sementillä sidotusta kevytsorasta, jonka ylä- ja ala-pinnat vahvistetaan teräsverkoilla. Sen tavanomainen paksuus tierakenteessa on yleensä 0,3–0,5 m. LLP:llä on useita käyt-tösovelluksia infrarakentamisessa mm. tie- ja ratarakenteissa, kun pelkkä keven-nys ei riitä hallitsemaan epätasaisesta

kuormituksesta tai epähomogeenisesta maaperäolosuhteista johtuvia epätasai-sia painumia.

LLP:sta on saatu hyviä kokemuksia Ruotsissa ja Norjassa. Ensimmäinen LLP tierakenne avattiin liikenteelle vuonna 1994 ja ensimmäinen ratarakenne vuonna 2004. Kevytsorabetonilaattaa on kehitetty, tutkittu ja käytetty laajemmin Ruotsissa ja sen käyttöä ja vaatimuksia on esitelty tarkemmin ruotsalaisessa Leca – Last-spridande lätt platta med Leca® lätt klinker -ohjeessa.

Kuva 3.5 Kehä I parannus- ja levennystyössä Leca® sora otettiin talteen vanhasta rakenteesta ja käytetään uudelleen.


4 KÄYTTÖTARKOITUSKevytsoraa käytetään pääasiassa kevennysmateriaalina vähentämään tai tasaamaan painumia tai estämään ne kokonaan, parantamaan penkereen tai alueen vakavuutta sekä pienentämään taustatäytön aiheuttamaa tukirakenteeseen kohdistuvaa maanpainetta. Lisäksi näissä tarkoituksissa kevytsora voi samalla toimia kuivatusta tehostavana kerroksena sekä routasuojauksena.

Kevytsorakerroksen suunnittelu edellyttää kohteen kokonaisuuden arviointia. Ennen mitoitusta kartoitetaan kohteen geotekniset erityisvaatimukset ja määritellään kriittiset tekijät.

4.1 PAINUMIEN HALLINTA

4.1.1 Kevennetty penger Rakennettaessa heikolle maaperälle maarakenteista aiheutuu lisäkuormitus, jonka suuruus määräytyy materiaalin tiheyden ja kerrospaksuuden perusteella. Lisäkuorma aiheuttaa pitkäaikai-sia painumia. Kuorman suuruus vaikuttaa painuvilla maapoh-jilla suoraan painuman suuruuteen ja edelleen painumaerojen syntymiseen sekä pituus- että poikkisuuntaiseen tasaisuuteen.

Käytettäessä kevyenä täyttömateriaalina Leca® kevytsoraa voidaan vähentää merkittävästi maarakenteiden maapohjalle aiheuttamaa lisäkuormaa ja vähentää rakentamisen jälkeisiä painumia. Siirtymärakenteen avulla tasataan kuormien tai poh-jaolosuhteiden vaikutuksesta syntyviä epätasaisia painumia.

Kevennyksen mitoitus tehdään geoteknisilla laskelmilla, joissa maaperän ominaisuudet ja kuormat määritetään koh-dekohtaisesti. Kevennysmitoituksen tavoitteena on kompen-soida rakenteen painosta pohjamaalle aiheutuva lisäkuorma kokonaisuudessaan tai siten, että kuorma jää aikaisem-paa kuormaa vähäisemmäksi (osittainen kevennys). Osittai-nen kevennys voi olla perusteltua tapauksissa, joissa painu-mat ovat suurelta osin jo tapahtuneet, tapahtuvat rakenta-misen jälkeen suhteellisen nopeasti tai hallitut käytönai-kaiset painumat ovat hyväksyttävissä. Korkea pohjaveden tai ulkoisen veden pinnan taso voi myös olla syynä osittai-sen kevennyksen käyttämiseen. Kevytsorarakenne on mitoi-tettava nosteelle, mikäli vedenpinta voi nousta rakentee-seen, kuten esimerkiksi vesialueiden läheisyydessä tai tulva- alueella.

Kuva 4.1 Painumien hallinnan periaate tie- ja ratapenkereillä.

Painauman hallinta 1

Leca®


Leca®


Leca®

Tavanomaisen kiviainespenkereen aiheuttama kuorma

Leca® soralla kevennetyn penkereen aiheuttama kuorma

Pohjamaan painuminen penkereen kuormituksen johdosta tavanomaisella kiviainespenkereellä

Pohjamaan painuminen penkereen kuormituksen johdosta Leca® soralla kevennetyllä kiviainespenkereellä


Käytettäessä Leca® kevytsoraa painumien vähentämiseksi tulee ottaa huomioon mm. seuraavat asiat: • Pohjamaan ominaisuudet ja

kuormitushistoria • Sallittu painuman suuruus ja

painumaero • Mitoitusikä • Pohja- ja/tai orsiveden sekä

mahdollisen avoveden taso • Rakenteen pinnan ja maapinnan

välinen ero (pengerkorkeus) • Viereiset rakenteet

Kevytsoran mitoitusperiaatteet keven-nykselle ja nosteelle on esitetty liitteissä 1 ja 2. Esimerkkilaskelma kevytsoran käyttä-misestä painumien hallintaan on esitetty osoitteessa: www.leca.fi.

Siirtymärakenne silta

Leca®

Leca®

Suodatinkangas

SiirtymälaattaPaalulaatta

Siirtymärakenne paalulaatta

Kuva 4.2 Leca® kevytsora siirtymärakenteessa paalulaatalta painuvalle rakenteelle siirryttäessä.

Kuva 4.3 Siirtymärakenteen periaate sillan taustatäytössä. Kevytsora vähentää samalla sillan maatukeen kohdistuvaa maanpainetta

Periaateratkaisuja Leca® kevytsoran käytöstä painumia vähentävä rakenteena on esitetty kuvassa 4.1. Kuvassa on esi-tetty tie- ja ratapenkereiden maaraken-teista pohjamaahan kohdistuvat kuormat ja niiden aiheuttamat painumat käytön aikana. Kuvassa on esitetty punaisella tavanomaisen maa-ainekselle ja vihreällä Leca® kevytsoralla toteutetun rakenteen kuormat. Katkoviivalla on esitetty pohja-maan painuminen yläpuolisten maara-kenteiden kuormituksen takia.

4.1.2 Siirtymärakenteet Maapohjalle tuleva epätasainen kuormi-tus sekä kuormituksen tai pohjaolosuh-teiden äkillinen muutos lyhyellä matkalla voivat aiheuttaa rakenteisiin epätasaista painumaa ja painumaeroja heikentäen rakenteiden toimintaa ja kestävyyttä. Suuria painumaeroja on mahdollista muo-

dostua esimerkiksi pehmeikköjen tai poh-janvahvistuksen reuna-alueilla, uuden ja vanhan rakenteen rajalle sekä siltojen, rumpujen ja putkijohtojen kohdilla.

Siirtymärakenne tasaa epätasaisia painumia. Siirtymärakenne on kiilamai-nen kevennys, jonka tarkoituksena on tasoittaa kiilan pituudella tapahtuvat painumaerot. Siirtymärakenne mitoi-tetaan siten, että kiilan ohuemmassa päässä painuman suuruus on sama kuin keventämättömällä penkereellä ja pak-summassa päässä painumat vastaavat ko. rakenteen painumaa (hallitusti pai-nuva/painumaton). Siirtymärakenteessa käytetään usein myös siirtymälaattaa estämään kiilan toisen pään painumi-sen. Siirtymäkiilan pituus ja laajuus arvi-oidaan tapauskohtaisesti ja sen pituus vaihtelee yleensä 5–30 m välillä (kuvat 4.2 ja 4.3).


Kuva 4.4 Kevytsorakevennys stabiliteetin parantamiseksi. Poh-jamaahan kohdistuva jännitys kiviainespenkereellä punaisella ja kevytsorakevennetyllä penkereellä vihreällä viivalla.

Kuva 4.5 Kevytsorakevennetty penger jokiuoman vieressä tilan-teessa, jossa raskas kiviainespenger ei olisi mahdollinen ilman muita pohjanvahvistustoimenpiteitä.

Stabiliteetin parantaminen

Leca®

Syvyys

Δσ'Δσ'

Tierakenne

Leca®

4.2 STABILITEETIN PARANTAMINEN Maarakenteet aiheuttavat pohjamaahan kuormitusta, jonka seurauksena maaperän vakavuus, eli stabiliteetti, voi heiketä. Stabiliteetin ollessa riittämätön pohjamaahan syntyy murtotila, jonka seurauksena rakenne voi sortua tai rakenteessa ja ympäröi-vissä rakenteissa voidaan havaita sallittua suurempia siirtymiä.

Leca® kevytsora soveltuu erinomaisesti stabiliteettiongelmien ratkaisemiseen. Stabiliteetti on usein ongelma alueilla, joissa pohjamaan lujuus on alhainen. Stabiliteettiongelmat korostuvat heikolla pohjamaalla sivukaltevassa maastossa tai esim. jokiuo-mien läheisyydessä.

Leca® kevytsoratäyttö vähentää heikkoon pohjamaahan koh-distumaa lisäkuormitusta parantaen näin vakavuutta.

Käytettäessä Leca® kevytsoraa stabiliteetin parantamisessa tulee ottaa huomioon mm. seuraavat asiat: • Pohjamaan ominaisuudet ja kuormitushistoria • Huokosveden paine pohjamaassa • Pohja- ja/tai orsiveden sekä mahdollisen avoveden pinnan

taso • Maanpinnan ja maakerrosten kaltevuus ja uomat rakenteen

sivulla • Rakenteelta vaadittu varmuus sortumaa vastaan • Pysyvät ja muuttuvat kuormat • Viereiset rakenteet ja niiden perustukset

Periaateratkaisu Leca® kevytsoran käytöstä stabiliteetin parantamisessa on esitetty kuvissa 4.4 ja 4.5. Kuvissa on esitetty tiepenkereen kohdalle muodostuva vaarallisin liukupinta sekä pohjamaahan kohdistuva jännitys, kiviainespenkereen ja kevyt-soralla kevennetyn penkereen alla. Kuvissa on esitetty punai-sella tavanomaisen maa-aineksen ja vihreällä Leca® kevytsoralla toteutetun rakenteen liukupinta ja pohjamaahan kohdistuva jännityksen lisäys.

Sekä maaperän että maarakenteen stabiliteetti tulee tarkis-taa geoteknisin laskelmin, jotta voidaan varmistua sekä rakenta-misen aikaisesta että lopullisen rakenteen turvallisuudesta.

Stabiliteettilaskentaesimerkki tilanteesta, jossa kevytsoraa on käytetty tierakenteessa, on esitetty osoitteessa: www.leca.fi


4.3 MAANPAINEEN VÄHENTÄMINEN Maarakenteiden omasta painosta ja pintakuormasta aiheutuva maanpaine kohdistuu tukirakenteeseen maan ja rakenteen raja-pinnassa. Maanpaineen kuormittamia tukirakenteita ovat esi-merkiksi tukimuurit, ponttiseinät, siltojen taustatäytöt ja perus-tukset.

Täyttömateriaalina Leca® kevytsora soveltuu hyvin maapai-neen vähentämiseen. Keveydestä johtuen rakenteeseen kohdis-tuva vaakasuora maanpaine vähentyy jopa 80 %:lla verrattuna luonnon maamateriaalilla täyttämiseen. Pienempi maanpaine mahdollistaa maata tukevien rakenteiden optimoinnin ja on siksi usein kustannustehokas vaihtoehto.

Esimerkki kevennetyn taustatäytön maanpainelaskelmasta on esitetty osoitteessa: www.leca.fi

Periaateratkaisuja Leca® kevytsoran käytöstä maanpaineen vähentämisessä on esitetty kuvassa 4.6. Kuvassa on esitetty Leca® kevytsoratäytön ja tavanomaisen kiviainestäytön tuki-muuria vasten aiheuttama vaakasuoran maanpaineen kuvaaja syvyyden suhteen.

Käytettäessä Leca® kevytsoraa maapaineen vähentämiseen tulee ottaa huomioon mm.:

• Pohjamaan ominaisuudet ja kuormitushistoria

• Huokosveden paine pohjamaassa

• Pohja- ja/tai orsiveden sekä mahdollisen avoveden pinnan taso

• Sallitut painumat ja siirtymät rakenteessa ja sen läheisyydessä

• Viereiset rakenteet ja niiden perustukset

• Pysyvät ja muuttuvat kuormat

• Työnaikainen varmuus ja rakenteen toteutettavuus

Maanpaine tukimuuri

ZZ

h h

Leca®

σ' σ'

Kiviaines

Maanpaine tukimuuri

ZZ

h h

Leca®

σ' σ'

Kiviaines

Kuva 4.6 Tukimuurin taustalle aiheutuvan vaakasuoran maanpaineen suuruus syvyyden mukaan. Vasemmassa kuvassa Leca® kevytsoralla rakennettu taustatäyttö. Oikealla tavanomaisella maa-aineksella tehty taustatäyttö.


4.4 ROUTASUOJAUS JA KUIVATUKSEN PARANTAMINEN Kevytsoran käyttö on kustannustehok-kainta silloin, kun sillä on useampi käyt-tötarkoitus samassa rakenteessa. Yleensä Leca® kevytsoran ensisijainen käyttötar-koitus on toimia rakenteessa kevennys-materiaalina. Riittävän paksu kevytsora-kerros toimii routaeristeen lisäksi kapil-laarisen nousun katkaisevana ja yläpuoli-sia rakennekerroksia kuivattavana kerrok-sena, jolloin yläpuolisten rakennekerros-ten kantavuusominaisuudet paranevat.

Tien tai kadun alustan epätasainen routiminen aiheuttaa routavaurioita, jotka näkyvät tien tai kadun pinnan epä-tasaisuutena ja päällysteen rikkoutumi-sena. Vaurioita syntyy myös routakerrok-sen sulaessa, jolloin sulamisvedet aiheut-tavat maapohjan ja rakennekerrosten kantavuuden alenemista. Kevytsorarou-taeristeellä, jolla estetään routivan poh-jamaan routiminen, voidaan välttää rou-tavauriot. Routaeristetyllä rakenteella kai-vusyvyys on tavanomaista routimatonta rakennetta matalampi, jolloin voidaan välttää kaivutöitä, kivien ja lohkareiden poistoja sekä mahdollisten kalliohuippu-jen louhintoja.

Suomen olosuhteissa roudaton syvyys on n. 1,8–2,5 m, jota syvemmälle vesijoh-dot voidaan asentaa ilman routaeristeitä. Routaeristeitä käyttäen voidaan vesi-johdot sekä joissakin tapauksissa myös muut putket asentaa lähemmäksi maan pintaa, jolloin kaivusyvyys pienenee ja kaivumassojen määrä vähenee. Erityisen kustannus tehokasta tämä on pehmei-köillä silloin, kun putkijohdot ylemmäksi asentamalla on mahdollista välttää (tai toteuttaa keveämpänä) muutoin tarvit-tavia syvempien kaivantojen tuentoja. Lisäksi on mahdollista välttää muiden poh-javahvistusmenetelmien käyttäminen.

Kevennys tierakenne putki

Leca®

Kevytsora tien routaeristeenäja kuivatusrakenteena

Suodatinkangas

Vettä johtava kerros

Luiskatäyttö

Sora

Murske

Leca®

Kuva 4.7 Kevytsora tien routaeristeenä ja kuivatusrakenteena. Käytettäessä kevytsoraa eristyskerroksessa voidaan estää tai vähentää pohjamaan routimista.

Kuva 4.8 Vasemmalla päällysrakenne ja putkikaivanto, jossa on käytetty kevytsoraa kevennyskerroksena, putkirakenteen ja tien/kadun routaeristeenä sekä rakennetta kuivattavana kerroksena. Oikealla tavanomainen ratkaisu, jossa putki on asennettu roudattomaan syvyyteen ja käytetty laajaa putkikaivantoa.

Periaateratkaisuja Leca® kevytsoran käytöstä routasuojauksessa on esitetty kuvissa 4.7 ja 4.8. Routasuojauksen lisäksi kevytsora toimii ko. rakenteissa kuivatus-kerroksena.

Tie- ja katurakenteissa käytettävät materiaalit ja rakenteen kokonaispaksuus määräytyvät routa- ja kuormituskestä-vyysmitoituksen perusteella. Liitteessä 3 on esitetty routamitoituksen periaate tie-rakenteelle.

Liitteessä 4 on esitetty kuormituskes-tävyysmitoitus kantavuuslaskennalla.


Leca® kevytsoralla on lukuisia käyttösovelluksia infrarakentamisessa. Pehmeälle, heikosti kantavalle maaperälle rakennettaessa kevytsoran keveys yhdistettynä hyvään kantavuuteen ja lämmöneristävyyteen tekevät kevytsorasta kustannustehokkaan materiaalin luonnon maamateriaaleihin verrattuna. Poltetusta savesta valmistettu keraaminen kevytsora on mekaanisesti ja kemiallisesti kestävä materiaali, joka säilyttää ominaisuutensa koko rakenteen käyttöiän.

5 KÄYTTÖKOHTEET

Leca®

Kevytsora tie- tai katupenkereen kevennyksenä

Kuva 5.1 Kevytsora tie- tai katupenkereen kevennyksenä.

Kuva 5.2 Tiepenkereen kevennyksen poikkileikkaus. Kevytsora ympäröidään suodatinkankaalla alhaalta sivuilta ja ylhäältä.

Kevennys tiepenger (InfraRYL), ilman tekstejä

Kuva 5.3 Tien leventäminen Leca® kevytsoralla.

Vanha rakenne Levennys

Tien leventäminen periaate

Leca®

Tie- ja katupenkereen leventäminenMaanvaraisesti perustetun vanhan pen-kereen levennyksen rakentaminen peh-meikölle painavalla kiviaineksella aiheut-taa lisäkuormituksen vuoksi painuma-vaurioita vanhaan tiepenkereeseen ja/tai levennykseen. Levennyspenkereen raken-tamisesta aiheutuvia haitallisia painumia voidaan vähentää tai niiltä voidaan vält-tyä kokonaan käyttämällä penkereen täyt-tömateriaalina Leca® kevytsoraa.

Tiepenkereen leventäminen vaatii huolellista suunnittelua, jotta vanhan ja uuden rakenteen liitoskohdassa ei esiinny haitallisia painumaeroja, eikä rakenteiden päällyste halkeile vetojännitysten vuoksi. Tiepenkereen leventämisen periaate käyt-täen Leca® kevytsoraa on esitetty kuvassa 5.3. Tiepenkereen leventämisen periaat-teita voidaan hyödyntää myös esimerkiksi liittymien ja pysäkkien liittämisessä van-hoihin tie- ja katurakenteisiin.

Leca® kevytsoran käyttökohteita infra-rakentamisessa Suomessa ovat mm.: • Tiet, kadut ja radat • Taustatäytöt • Putkijohdot ja rummut • Satama-alueet ja laiturien

taustatäytöt • Piharakentaminen • Liikuntapaikat • Meluvallit• Kevytsorabetonit

5.1 TIET, KADUT JA RADAT Teillä, kaduilla ja radoilla Leca® kevytsoran pääasiallinen käyttötarkoitus on toimia kevyenä täyttömateriaalina, joka vähen-tää pohjamaan painumia sekä parantaa rakenteen ja alueen vakavuutta. Vastaa-vasti kevytsoraa käytetään kevyen liiken-teen väylillä, ratapihoilla ja erilaisilla ken-tillä.

Teiden, katujen ja ratojen korjaus-rakentamisessa voidaan käyttää Leca® kevytsoraa painumavaurioiden korjauk-sessa, tasauksen korottamisessa sekä kantavuuden parantamisessa. Lisäksi van-hoja tie- ja katupenkereiden levennyksiä voidaan toteuttaa hallitusti kevytsoralla.

Kevytsorakerros voidaan kohteen eri-tyispiirteet huomioiden mitoittaa myös käytettäväksi routaeristeenä ja kapillaari-sen nousun katkaisevana kerroksena sekä kuivatusrakenteena ylemmille rakenne-kerroksille.

Tie-, katu- ja ratapenger Kuvassa 5.1 on esitetty kevytsoralla keven-netyn tiepenkereen poikkileikkauksen peri-aate. Ratapenkereen kevennyksen rakenta-misperiaate on esitetty InraRYLssä.

Huolellisesti levitetty ja tiivistetty kevytsorakerros on lähes kokoonpuristu-maton. Suurin odotettavissa oleva kevyt-sorarakenteen sisäinen kokoonpuristuma (viruma) on alle 2 %.


5.1.1 Suodatinkankaan ja lujiteverkon käyttö Suodatinkankaalla suljettu kevytsorara-kenne säilyy muuttumattomana ja on uudelleenkäytettävissä tulevissa raken-nuskohteissa. Suodatinkangastyyppi esi-tetään suunnitelmissa, joihin se vali-taan kohdekohtaisesti InfaRYL:n ohjeiden mukaisesti.

Lujitekankaiden ja -verkkojen käyttö kevytsoran yhteydessä on mahdollista esimerkiksi tien rakentamisen ja leventä-misen yhteydessä tai rakennettaessa jyrk-kiä geolujitettuja luiskia tai valleja. Geo-lujitteiden avulla voidaan vähentää tien levennysosan vaakasiirtymiä sekä paran-taa tierakenteen mekaanisen kuormituk-sen kestävyyttä ja vähentää liikenteen kuormasta aiheutuvaa pysyvää muodon-muutosta.

Geolujitteilla voidaan myös lisätä kevennetyn penkereen varmuutta liuku-pintasortumaa vastaan.

5.2 TAUSTATÄYTÖT Maanpaine tulee huomioida rakenteissa, joiden tausta täytetään kaltevuuteen, joka ylittää kaltevuuden, jossa täyttömaa luonnollisesti pysyy. Tällaisia infra-raken-teita ovat esimerkiksi tukimuurit, pontti-seinät, siltojen taustatäytöt, maatuet ja perustukset. Leca® kevytsora on luonnolli-nen valinta taustatäyttömateriaaliksi sen keveyden, roudaneristävyyden ja hyvän vedenjohtavuuden ansiosta.

Kevytsoran ansiosta rakenteelle aiheu-tuva maanpaine vähenee huomattavasti, jolloin tukevia rakenteita on mahdollista optimoida. Kevytsoralla rakentaminen on kustannustehokas vaihtoehto massiivi-selle tuentaratkaisulle.

5.3 PUTKIJOHDOT JA RUMMUT

Kuva 5.5 Leca® kevytsora teräsputkisillan taustatäyttönä.

Taustatäyttö putkisilta

Leca®

Kuva 5.4 Kevytsora laiturirakenteen taustatäyttönä

Maanpaine satama

Leca®

PutkijohdotLeca® kevytsora soveltuu hyvin putkijoh-tojen painumien hallintaan sekä routa-eristeeksi. Pehmeikölle perustettavat put-kijohdot voidaan perustaa painumatto-maksi käyttämällä riittävää kevennystä. Lisäksi epätasaisia painumia voidaan ehkäistä kevytsorasta rakennetulla siirty-mäkiilarakenteella. Putkijohtojen tapauk-sessa siirtymäkiila tasaa painumaeroja painuvan ja painumattoman tai routa-nousueroa routivan ja routimattoman rakenteen välillä. Siirtymäkiilan pituus määräytyy siten, että kaltevuuden muu-tokset pysyvät sallituissa rajoissa.

Lisää Leca® kevytsoran käytöstä putki-johtojen yhteydessä on esitetty Leca-pi-harakentaminen -esitteessä.

RummutLeca® kevytsoralla voidaan vähentää mer-kittävästi rumpujen ja teräsputkisiltojen sekä vaaka- että pystysuuntaista kuormi-tusta. Kevennyksen ohella paksu kevytso-rakerros toimii routaeristeenä ja mahdol-listaa tavanomaista ratkaisua ohuemmat rakennepaksuudet. Rummut ja teräsput-kisillat suunnitellaan Liikenneviraston ohjeen ”Teräsputkisillat, suunnitteluohje” mukaisesti.


Kuva 5.6 Tanskassa Frederician huvivenesataman rakenteiden vakavuutta parannettiin Leca® kevytsoralla

5.4 SATAMA-ALUEET JA LAITURIRAKENTEET Rakennettaessa satama-alueita ja laituri-rakenteita joudutaan usein työskentele-mään hyvin pehmeillä maapohjilla lähellä vedenpinnantasoa. Kevytsoran käytöllä voidaan parantaa rakenteiden vakavuutta sekä vähentää kiinteisiin laiturirakentei-siin kohdistuvaa maanpainetta. Viime vuosina ympäri maailmaa on rakennettu useita laiturirakenteita käyttäen Leca® kevytsoraa taustatäyttömateriaalina.

Luonnon savesta valmistettu Leca® kevytsora on täysin inertti materiaali, eikä siitä liukene vesistöihin haitallisia aineita, joten kevytsora satama-alueilla ja laituri-rakenteissa on rakennuskohteen ympäris-töä kuormittamaton vaihtoehto.

5.5 MUUT RAKENTEET

PiharakentaminenLeca® kevytsoran käytöllä on mahdollista ehkäistä pihan painumia tai vähentää niiden vaikutusta. Kevytsoraa käytetään myös pihan routasuojauksessa, siirtymä-rakenteissa, putkijohtojen yhteydessä sekä pihojen muotoilussa ja istutuk-sissa. Kevytsoran käytön merkitys painu-mien hallinnassa kasvaa rakennettaessa pehmeille maaperille. Leca® kevytsoran käyttöä piharakentamisessa on esitelty Leca-piharakentaminen -esitteessä.

Kuva 5.7 Leca® soraa urheilukentän pohjarakenteissa Kuva 5.8 Leca® soraa Lahden Toriparkin kansirakenteessa

Liikuntapaikat Leca® kevytsoraa on käytetty erilaisten urheilu- ja pelikenttien, kuten yleisur-heilu-, jalkapallo-, pesäpallo-, ja golfkent-tien, lämmitettyjen urheilukenttien sekä urheiluhallien pohjarakenneratkaisuissa 1960-luvulta lähtien. Kevytsoran etuja urheilukenttien rakentamisessa ovat sen keveys ja asentamisen helppous vuoden-ajasta riippumatta. Leca® kevytsoraa on käytetty useissa eri käyttötarkoituksissa – keventeenä, routasuojauksena sekä ylem-piä rakennekerroksia kuivaavana ja vettä läpäisevänä rakenteena. Urheilukenttien ja -hallien rakentamista Leca® kevytso-raa käyttäen on esitelty laajemmin Leca®- urheilukentät ja -hallit -esitteessä.

Meluvallit Meluvalleja rakennetaan tavallisesti ras-kaasti liikennöityjen tiealueiden läheisyy-teen estämään melusaasteen leviäminen ympäristöön ja asuinalueille. Meluvallit, jotka rakennetaan tavallisesti useita met-rejä korkeiksi, ilman kevennystä aiheutta-vat suuria painumia pohjamaahan ja siir-tymiä läheisiin rakenteisiin. Leca® kevyt-sora soveltuu ominaisuuksiensa puolesta meluvallin täyttömateriaaliksi sekä melu-seinän taustatäytöksi.


6.1 TYÖMAAVALMISTELUT Ennen kevytsoran toimitusta tulee tehdä tarvittava kevennyskaivu ja/tai rakentaa alin tukipenger. Mikäli alueelle ei tehdä kevennyskaivua, on tehtävä raivaus pinta-maan sekä kantojen, juurten, yms. poista-miseksi. Turvealueilla kantojen ja juurten poistaminen on harkittava tarkoin, koska turpeen päällä liikennöinti on erittäin vai-keaa juurten yms. poistamisen jälkeen.

Talvella on poistettava lumi ja jää ennen kevytsorakerroksen levittämistä. Kevytsoraa ei saa asentaa jäätyneelle maapohjalle ellei rakennussuunnitel-massa ole erikseen esitetty hyödynnet-tävän jäätyneen pohjamaan kantavuutta erityisen pehmeälle alueelle rakennet-taessa. Suodatinkangas asennetaan voi-massa olevan ohjeistuksen mukaisesti limitettynä (limitys yleensä ≥ 0,5 m).

Kevytsoratäytön rakentamista pen-kereiden rajaamaan tai kaivannossa ole-vaan vesialtaaseen ei ole suositeltavaa. Kevytsoratäyttöä ei tule rakentaa avove-teen, joka ei ole reunapenkereiden ympä-röimä. Mikäli veden syvyys ylittää noin puolet kevytsorakerroksen paksuudesta, muodostuu riski kevytsoran nousemiselle kellumaan veden pinnalle. Kun vesipinta on kevytsorakerroksessa liian korkealla, rakenne saattaa vaikuttaa kantavalta, vaikka sen kestävyys todellisuudessa olisi hyvin heikko.

6.2 ASENTAMINEN JA TIIVISTÄMINEN

Kevytsorakerroksen paksuusTie- tai katupenkereen kevennyskerrok-sen rakentaminen on esitetty kuvassa 6.1. Kuvassa on esitetty reunapenkereiden ja kevytsorakevennyksen asentamisen jär-jestys sekä suurimpia luiskakaltevuuksia. Kun kevytsoraluiska on loivempi, voidaan kevytsorapenger rakentaa ilman kiviai-nesreunapenkereitä suunnitelmassa esi-tetysti. Ennen kevytsoran levittämistä tulee kevennyksen reunoille rakentaa tukipenkereet ja levittää kevytsora-alueen kohdalle suodatinkangas.

Kevytsorakerroksen päälle rakennet-tavan päällysrakenteen paksuuden tulee

olla suunnitelman mukainen. Päällysra-kenne ei saa olla suunniteltua ohuempi, jolloin tavoitekantavuuden saavuttami-nen on haastavaa, mutta päällysrakenne ei saa olla myöskään suunniteltua pak-sumpi. Suunniteltua paksumpi päällys-rakenne tarkoittaa käytännössä sitä, että kevennyskerros on rakennettu suunnitel-tua ohuempana ja kevennys on toteu-tettu suunnitelman vastaisesti.

Kevytsorakerros levitetään kaivinko-neella tai puskutraktorilla. Esimerkkejä rakentamisesta on esitetty valokuvissa 6.2, 6.3 ja 6.4.

TiivistäminenTiivistystavan valinnalla on ratkaiseva merkitys laadukkaan kevytsorarakenteen onnistumiseen. Kevytsoran tiivistäminen tehdään suoraan kerroksen pinnalta tai murskekerroksen päältä tela-alustaisella koneella tai tärylevyllä. Tiivistettävän alueen ollessa pieni tai tiivistettäessä ole-massa olevien rakenteiden vieressä, suo-sitellaan tiivistäminen tekemään täry-levyllä.

Pääsääntöisesti kevytsorakerroksen tiivistäminen tulee tehdä enintään 0,6 m kerroksina, tiivistyskalusto huomioiden.

Jos täyttö tehdään sellaiselle pohja-maalle, joka saattaa normaalia tiivistys-tapaa käytettäessä häiriintyä, tehdään tiivistäminen paksumpina 0,6–1,0 m ker-roksina.

Kevytsorakerros voidaan tällöin tiivis-tää ilman täryttämistä tai käyttää ylem-

piä kerroksia kevyempää jyrää. Näissä tapauksissa suunnittelija antaa yksilöi-dyt tiivistysohjeet, kohteen vaatimusten mukaan.

Tiivistettäessä löyhä kevytsorakerros tiivistyy 10 %, mikä on otettava huomioon kevytsoraa levitettäessä. Suunnitelmissa esitetään aina valmiin kevytsorakerroksen paksuus tiivistettynä, mikä huomioidaan levittämällä tiivistämätön kevytsoraker-ros ylikorkeana. Työmaalla on tiivistetyn kevytsoran pinnalta tehtävillä tarkistus-mittauksilla varmistettava kevytsoran tii-vistyminen ja määritettävä ennakkoko-rotus kohdekohtaisten mittaustulosten perusteella.

Tiivistyksessä tulisi käyttää mahdolli-simman suurta energiamäärää (tiivistä-mistehoa), jonka rakeet kestävät rikkou-tumatta sekä lisäksi on vältettävä dynaa-misen tiivistämisen aiheuttamaa rakei-den murskaantumista. Tiivistämistehoa tulee pienentää ylempiin kerroksiin siir-ryttäessä siten, ettei rakeiden murskaan-tumista pääse tapahtumaan. Tiivistymis-tehoon voidaan vaikuttaa telakoneella yliajokertojen määrällä.

Tiivistyskalustoksi on suositeltavaa valita joko täryjyrä, jonka taajuus on sää-dettävissä, tai oskilloiva täryjyrä, jossa värähtely tapahtuu myös vaakasuun-nassa. Jyrän staattinen kuormitus tulee olla välillä 10–20 kN/m tai vastaava tiivis-tämisteho. Tela-alustaisen koneen aiheut-tama enimmäispaine tulisi olla korkein-taan 50 kPa.

6 ASENTAMINEN

Kevennys tiepenger (InfraRYL)

≥0,7m≥0,6m

≥0,6m≥1,0m

≤0,6m

Leca®

Rinnetäyttö

1:1,5 1:2

Leca®

1.2.

3. 4.

5. 6.

7.

Kuva 6.1 Reunapenkereiden asentamisen järjestys sekä kevytsorakevennyksen ja reunapenkereen suurimmat luiskakaltevuudet (a). Reunapenkereen harjan leveys ja suojakerroksen paksuus (b).

a) b)


Kuva 6.2 Leca® kevytsorapenkereen rakentaminen kaivinkoneella levittäen ja esitiivistäen. Kuva: VR Track Oy/Ämpin silta, Kauhava

Kuva 6.3 Leca® kevytsoratäytön rakentaminen puskutraktorilla ja kaivinkoneella levittäen ja esitiivistäen.

Kuva 6.4 Leca® kevytsoratäyttö kevennyskaivantoon levitettynä ja esitiivistettynä.


6.3 TOIMITUS TYÖMAALLE

Toimitus irtotavaranaIrtotavarana Leca® kevytsora toimitetaan tavallisesti työmaalle kuorma-autoilla. Yhteen täysperävaunukuorma-autoon mahtuu Leca® kevytsoraa maksimissaan 110–120 m3 (kuva 6.5). Kuormat puretaan kippaamalla ja levittämällä puskutrakto-rilla tai kaivinkoneella.

Suurissa kevennyshankkeissa kevyt-sora kannattaa tuoda useaan eri kohtaan, jotta materiaalin tarpeettomasta liikut-telusta sekä telaketjuajoneuvojen liial-lisesta käsittelystä aiheutuvaa hienone-mista voidaan välttää. Kevytsoran purka-miselle ja säilytykselle soveltuvat alueet suunnitellaan etukäteen.

Erittäin haastavissa työmaaolosuh-teissa, joissa kevytsoran asentaminen tapahtuu ahtaissa oloissa tai muutoin vaikeasti saavutettavissa kohteissa, voi-daan kevytsora toimittaa nostolaatikossa, jolloin tilavuudeltaan 5,5 m3 kontti on mahdollista varastoida työmaalle raken-nuskohteen lähelle.

PuhallustoimitusPuhallustoimituksessa irtonainen kevyt-sora puretaan ilmavirran avulla puhal-lusputkea pitkin suoraan asennuskoh-teeseen (kuva 6.6). Puhallusputken avulla kevytsora voidaan asentaa ahtaisiin tai

Kuva 6.5 Leca kevytsoran toimitus täysperävaunukalustolla työmaalle.

muutoin vaikeasti saavutettaviin kohtei-siin ilman välivarastointia ja levityska-lustoa. Puhallusputken enimmäispituus on 30 m. Erikoiskalustolla on mahdollista puhaltaa kevytsora jopa 150 m päähän. Puhalluskalustolla saavutettava nos-tokorkeus on 8 m. Kevytsoraa puhallet-taessa on otettava huomioon kevytsoran pölyäminen.

Puhallustoimituksella voidaan toi-mittaa Leca® soralajikkeita KS420P ja KS420KAP.

Toimitus säkitettynäLeca® kevytsora voidaan myös toimittaa pienemmissä erissä joko 50 litran säkeissä tai 1000 litran suursäkeissä.

Kuva 6.6 Kevytsoran asentaminen puhaltamalla.

6.4 LAADUNVALVONTA TYÖMAALLA

Leca® kevytsora on pyöreärakeinen materiaali ja siksi oikealla rakennusta-valla helposti tiivistyvää. Tiivistymisas-teen seurannassa voidaan hyödyntää alla olevia menetelmiä.

Vaaitusperusteinen laadunvalvontaLeca® kevytsoran levittämisen ja tasaa-misen jälkeen mitataan rakenteessa olevan kevytsoran tilavuus tiiviissä muodossa. Kevytsoratoimituksen irto-tilavuuteen verrattaessa voidaan arvi-oida kevytsorarakenteen keskimää-räistä tiivistymisastetta. Esitetty mene-telmä perustuu arvioon, että vain mar-ginaalinen osa tiivistymisestä aiheutuu muusta kuin partikkelien uudelleenjär-jestymisestä, kuten rakeiden hienone-misesta, ja voidaan jättää tarkastelussa huomioimatta.

Staattinen levykuormituskoeLevykuormituslaitetta käytetään tie- ja maarakenteiden muodonmuutos- ja tiiviysominaisuuksien mittauksissa. Tällä menetelmällä mitataan kadun pintarakenteen painumaa 300 mm (tai suuremmalla) halkaisijaltaan olevan kuormituslevyn alta. Mitattavan kohdan tulee olla vaakasuora ja tasainen. Tarvit-taessa kohta tasoitetaan tasaushiekalla.


7. KIRJALLISUUS InfraRYL, 2015. Infrarakentamisen yleiset laatuvaatimukset, Osa 1 Väylät ja alueet. Rakennustietosäätiö RTS. Rakennustieto Oy.

Liikennevirasto, 2011. Kevennysrakenteiden suunnittelu. Tien pohjarakenteiden suunnitteluohjeet. Liikenneviraston ohjeita 05/2011.

Liikennevirasto, 2012. Tien geotekninen suunnittelu. Liikenneviraston ohjeita 10/2012.

Liikennevirasto, 2013. Eurokoodin soveltamisohje Geotekninen suunnittelu – NCCI 7. Siltojen ja pohjarakenteiden suunnitteluohjeet (7.13.2013). Liikenneviraston ohjeita 35/2013. Helsinki 2013

MaaRYL 2010. Rakennustöiden yleiset laatuvaatimukset. Talonrakennuksen maatyöt. Rakennussäätiö RTS, Rakennustieto Oy.

RIL 234-2007. Pihojen pohja- ja päällysrakenteet. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y.

RIL 207-2009 Geotekninen suunnittelu. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y

RIL 261-2013. Routasuojaus – rakennukset ja infrarakenteet. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y.

RIL 263-2014. Kaivanto-ohje. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y.

SFS-EN 933-1 Kiviainesten geometristen ominaisuuksien testaus. Osa 1: Rakeisuuden määrittäminen. Seulontamenetelmä. Vahvistettu 13.08.2012.

SFS-EN 1097-6. Kiviainesten mekaanisten ja fysikaalisten ominaisuuksien testaus. Osa 6: Kiintotiheyden ja vedenimukyvyn määrittäminen

SFS-EN 1997-1 + A1 + AC. Eurokoodi 7: Geotekninen suunnittelu. Osa 1: Yleiset säännöt. Vahvistettu 2014-01-27

SFS-EN 13055:2016:en Lightweight aggregates. Vahvistettu 27.05.2016.

SFS-EN 15732:2012. Light weight fill and thermal insulation products for civil engineering applications (CEA). Expanded clay lightweight aggregate products (LWA). Vahvistettu 04.03.2013.

Tiehallinto, 2004. Tierakenteen suunnittelu. Suunnitteluvaiheen ohjaus. TIEH 2100029-04. Helsinki 2004.

TTY, 2005. Leca-soran vaikutus rakenteiden korroosion. Kirjallisuusselvitys. Tampereen teknillinen yliopisto. Pohja- ja maarakenteiden laboratorio.

VTT, 2015. Vettä läpäisevät päällysteet - Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon. ISBN 978-951-38-8198-6

Liikennevirasto, 2012. Teräsputkisillat – Suunnitteluohje. Liikenneviraston ohjeita 2/2012


Liite 1 Kevennysmitoituksen periaate

Kevennysmitoituksen tavoitteena on kompensoida rakenteen painosta pohjamaalle aiheutuva lisäkuorma kokonaisuudessaan tai siten, että kuorma jää aikaisempaa kuormaa vähäisemmäksi (osittainen kevennys). Osittaista kevennystä voidaan käyttää tapauksissa, joissa painumat ovat suurelta osin jo tapahtuneet, tapahtuvat rakentamisen jälkeen suhteellisen nopeasti tai hallitut painumat ovat hyväksyttävissä. Lisäksi korkea pohja- tai orsiveden tai ulkoisen veden pinnan taso voi myös olla syynä osittaisen kevennyksen käyttämiseen (nostemitoitus rajoittava).

Kokonaiskevennys penkereelle pohjavedenpinnan yläpuolella lasketaan poistettavan maakerroksen sekä kevytsoran ja rakennekerrosten kuormien avulla kaavalla 1.1. Mikäli osa kevytsorasta sijoitetaan pohjavedenpinnan alapuolelle, lasketaan kokonaiskevennys kaavalla 1.2 (kaavojen selitteet on esitetty kuvissa 1.1 ja 1.2).

qkaiv.maa ≥ qrak + qkev (1.1)

qkaiv.maa ≥ qrak + qkev + q'kev + qw (1.2)

qrak = rakennekerrosten kuorma pohjavedenpinnan yläpuolella ( γrak × hrak )

qkev = kevennysmateriaalin kuorma pohjavedenpinnan yläpuolella ( γkev × hkev ) + ( γkev × htä )

q'kev = kevennysmateriaalin kuorma pohjavedenpinnan alapuolella ( γkev' × hrak' )

qkaiv.maa = kevennyksen kohdalta poistetun maan kuorma ( γmaa × hkev ) + ( γmaa' × hkev' )

qw = rakentamisen aiheuttaman pohjaveden alenemisen aiheuttama kuorma ( γmaa - γmaa' ) × h∆W

h∆W = pohjavedenpinnan alenema

Laajempi esimerkkilaskelma on esitetty osoitteessa www.leca.fi

Kuva 1.1. Kokonaiskevennyksen periaate pohjavedenpinnan yläpuolella

Kuva 1.2. Kokonaiskevennyksen laskentakaavojen 1.1 ja 1.2 merkinnät.

Kokonaiskevennyksen periaatepohjavedenpinnan yläpuolella

Leca®q

qq q q

qmaa ≥

kaiv. maa

kev +kaiv. rak rak

kev

Leca®

Kevytsoran laskentayhtälöiden merkinnät

Kevennetty penger Alkutilanne

TSV

GW

maanpinta

rak

maa

maa

kev tä

rak

kev

kev

Δw

kev

kev

�

��

�

�

�

h

h

hh

h'' '


Liite 2 Nostemitoituksen periaate kevytsorarakenteelle

Nostemitoitus on tehtävä, mikäli vedenpinta voi nousta kevytsorakerrokseen esimerkiksi vesialueiden läheisyydessä tai tulva-alueella. Nostemitoitus tehdään ylimmän mahdollisen toteutuvan vesipinnan tasoon. Varmuus veden aiheuttamaa nostetta vastaan lasketaan kuormavoimien Q ja nostevoiman U avulla kaavoilla 2.1, 2.2 ja 2.3 (merkinnät on esitetty kuvissa 1.2 ja 2.1). Nostemitoituksessa käytetään kevytsoralle tilavuuspainoa 3 kN/m3 vesipinnan ylä- ja alapuolella.

F = Q / Unoste (2.1)

Q = qrak + qkev (2.2)

Unoste = ( γw – γkev' ) × hkev' (2.3)

qrak = rakennekerrosten aiheuttama kuorma pohjavedenpinnan yläpuolella ( γrak × hrak ) qkev = kevennysmateriaalin aiheuttama kuorma koko rakenteessa ( γkev × htä ) + ( γkev × hkev )

Kuva 2.1. Kevennysrakenteen nostemitoitus, merkinnät

Kuva 2.2. Nostemitoituksen laskentaesimerkin geometria

Leca®

Kevennysrakenteen nostemitoitus

GW

tsv

maanpinta

Kevennetty penger Alkutilanne

maa

maa

�

�

'

q

q

U

rak rak

tä

kev

kev

kev

noste

h

h

hh '

2,1 kN/m2

10,5 kN/m2

Laskentaesimerkki:Mitoitetaan nostetta vastaan tulva-alueella sijaitseva kevytsorarakenne, jonka tasausviiva on maanpinnan tasosta tasolla +1,5 m. Tulvatilanteessa vedenpinnan korkeus voi mahdollisesti nousta 0,8 m maanpinnan yläpuolelle. Kevytsorarakenne on 1,5 m paksu ja sijaitsee osaksi normaalin pohjavedenpinnan alapuolella. Esimerkin geometria on esitetty kuvassa 2.2.

Normaalitilanteessa, GWnorm = -0,4 maanpinnasta:

Q = qrak + qkev= γrak × hrak + γkev ( htä + hkev )

= 20 kN/m3 × 0,7 m + 3 kN/m3 (0,8 m + 0,4 m)

= 14 kN/m2 + 3,6 kN/m2 = 17,6 kN/m2

Unoste = ( γw – γkev' ) × hkev' = (10 – 3) × 0,3 m = 2,1 kN/m2

F = Q / Unoste= 17,6 kN/m2 = 8,38 ( F > 1,20) ⇒ OK

Tulvatilanteessa, GWtulva = +0,8 maanpinnasta:

Q = qrak + qkev= γrak × hrak + γkev ( htä + hkev )

= 20 kN/m3 × 0,7 m + 3 kN/m3 (0 m + 0 m)

= 14 kN/m2

Unoste = ( γw – γkev' ) × hkev' = (10 – 3) × 1,5 m = 10,5 kN/m2

F = Q / Unoste= 14 kN/m2 = 1,33 ( F > 1,20) ⇒ OK

Nostemitoituksen laskentaesimerkin geometria

Leca®

GW

GW

tulva

norm

+1,5

+0,8

+0,0

-0,4-0,7


Liite 3 Routamitoituksen periaate tierakenteelle

Tierakenteen routamitoituksessa ainoa ilmastosta riippuva parametri on mitoitusroudansyvyys (S). Tällä huomioidaan alueen sijainnista riippuva roudaton perustamissyvyys.

Liikenneviraston mitoitusohjeessa rakennemateriaalin eristävyys otetaan huomioon kertoimella ai, joka kuvaa rakennemateriaalin eristävyyden vastaavuutta hiekkarakenteeseen. Kevytsoralla kertoimen ai arvo on 4, kun kevytsorakerroksen syvyystaso on vähintään 0,7 m, kuivatiheys enintään 400 kg/m3 ja kevytsorakerroksen alla on vähintään 0,15 m kuivatuskerros.

Päällysrakenne suunnitellaan siten, että laskennallinen routanousu jää sallittua routanousua pienemmäksi. Sallittu routanousu riippuu tien vaatimusluokasta. Routanousun laskennassa lähdetään liikkeelle siitä, että routimattoman hiekkarakenteen laskennallinen routanousu on 0 mm, kun rakenteen paksuus on sama kuin mitoitusroudansyvyys (S).

Kokonaan routimattomista materiaaleista rakennetulla tierakenteella pohjamaan laskennallinen routanousu (RNlask) saadaan kaavalla 3.1 (Tiehallinto 2004).

RNlask = ( S - a1 × R1 - a2 × R2 - ai × Ri ) × t/100 (3.1)

RNlask = pohjamaan laskennallinen routanousu (mm) S = mitoitusroudansyvyys [m] ai = materiaalin eristävyyden vastaavuus hiekan eristävyyteen [-] Ri = routimattoman kerroksen paksuus [mm] t = alusrakenteen routaturpoama [%]

Taulukko 1. Materiaalien eristävyyden vastaavuuskertoimia (Tiehallinto 2004)

Materiaali Vastaavuuskerroin ai

Hiekka 1,0

Bitumilla sidotut 1,0

Sora, Murske 0,9

Kevytsora 4,0

1) Pohjamaan routanousu kevytsorarakenteella, kun S = 2,0 m ja t = 6 % RNlask = 2,0 m - 1,0 × 0,1 m - 0,9 × 0,65 m - 4,0 × 0,3 m - 1,0 × 0,15 m

× 6 % = 0 mm

2) Pohjamaan routanousu luonnonkiviainesrakenteella, kun S = 2,0 m ja t = 6 % RNlask = 2,0 m - 1,0 × 0,1 m - 0,9 × 0,60 m - 1,0 × 0,45 m

× 6 % = 55 mm

3) Pohjamaan routanousu luonnonkiviainesrakenteella, kun S = 2,0 m ja t = 6 % RNlask = 2,0 m - 1,0 × 0,1 m - 0,9 × 0,60 m - 1,0 × 1,4 m

× 6 % = 0 mm

100 %

100 %

100 %

100 mm päällyste

600 mm Murske

300 mm Leca®

150 mm Kuivatuskerros

100 mm päällyste

600 mm Murske

450 mm Hiekka

100 mm päällyste

600 mm Murske

1400 mm Hiekka

1) RNlask = 0 mm 2) RNlask = 55 mm 3) RNlask = 0 mm


Liite 4 Päällysrakenteen mitoituksen periaate tie- ja katurakenteelle

Tien ja kadun kuormitusmitoituksen suunnittelua varten on määritetty laskennallisia kantavuusvaatimuksia. Suunniteltujen rakenteiden kantavuuslaskenta voidaan suorittaa esimerkiksi Odemark kantavuusmitoitusmenetelmällä (kaava 4.1). Kantavuuslaskelman lähtötiedoksi tarvitaan tavoitekantavuus, päällystekerrosten paksuus sekä pohjamaan tai alapuolisen penkereen kantavuus.

EA = mitoitettavan kerroksen alta saavutettava kantavuus [MPa] Ep = mitoitettavan keroksen päältä saavutettava kanavuus [MPa] E = mitoitettavan kerroksen materiaalin E-moduuli [MPa] h = mitoitettavan kerroksen paksuus [m]

Taulukoissa 4.1 ja 4.2 on esitetty kadun päällysrakenteen kantavuuden mitoitus heikolle pohjamaalle (pohjamaaluokka F), kun kevytsoran päällä olevan rakennekerroksen paksuus on 500 mm tai 700 mm. Lisätietoja mitoitusmenetelmästä ja laskennassa käytettävistä materiaaliparametreista saa mm. Liikenneviraston ohjeista.

Kantavuusmitoitus täyttää kantavuusvaatimukset kaikille katuluokille, kun kevytsoran päälle rakennetaan InfraRYL:n mukaiset 700 mm päällysrakennekerrokset. Päällysrakennekerroksien paksuuden ollessa 500 mm, täyttää kevytsorarakenne laskennallisesti kantavuusvaatimukset katuluokissa 5 ja 6.

Taulukko 4.1. Kevytsorarakenteen kantavuusmitoituksessa käytetyt rakennekerrokset ja moduulit. Mitoituksessa kevytsorakerroksen yläpuolisen päällysrakenteen paksuus on 700 tai 500 mm. Jakavassa kerroksessa kerrospaksuus on esitetty 700 / 500 mm kerrokselle.

Asfaltti (2500 MPa) [mm]

Kantava (300 MPa) [mm]

Jakava (200 MPa) [mm]

Leca® (50 MPa) [mm]

Pohjamaa F (10 MPa) [mm]

Katuluokka 1 220 150 330 / 130 1000 -

Katuluokka 2 190 150 360 / 160 1000 -

Katuluokka 3 160 150 390 / 190 1000 -

Katuluokka 4 90 150 460 / 260 1000 -

Katuluokka 5 90 150 460 / 260 1000 -

Katuluokka 6 40 150 510 / 310 1000 -

Taulukko 4.2. Kantavuusmitoituksen tulokset 700 mm ja 500 mm päällysrakenteille.

Kuormitusluokka: Kantavuusvaatimus [MPa]Laskettu kantavuus [MPa]

700 mm 500 mm

Katuluokka 1 500 502 (Täyttää) 412 (Ei täytä)




Katuluokka 5 200 286 (Täyttää) 241 (Täyttää)

Katuluokka 6 175 212 (Täyttää) 179 (Täyttää)

(4.1)EAEP =1 –

1 EA 1

1 + 0,81 × h 2

1 + 0,81 × h 2 E 2/3

aE

a EA

+


Liite 5 Tukimuurin maanpainemitoituksen periaate

Tukimuurin maanpainemitoituksessa maanpaineen suuruus riippuu muun muassa tukimuurin taustalla olevan maan laadusta ja lujuudesta sekä tukiseinän liikkeistä. Laskentaan tarvittavat maasta riippuvat mitoitusparametrit määritetään maakerroksittain pohjatutkimuksilla tai muulla tavoin kerroksista hankittujen tietojen perusteella.

Tukiseinän liikkeiden perusteella maanpaine jaetaan kolmeen eri tyyppiin, jotka ovat lepopaine, aktiivinen maanpaine ja passiivinen maanpaine. Kevyen kulmatukimuurin mitoituksessa tarkastellaan tukimuurin taustatäytön aiheuttamaa aktiivista maanpainetta. Aktiivinen maanpaine syntyy, kun tukirakenne pääsee liikkumaan taustatäytöstä poispäin.

Maanpainekerroin määritetään RIL 263-2014 mukaan kaavalla 5.1.

j = maan leikkauskestävyyskulma (”kitkakulma”) a = tukiseinän kaltevuus b = tukiseinän taka olevan maanpinnan kaltevuus δ = täytön puoleisen seinän leikkauskestävyyskulma (”seinäkitkakulma”)

a) b)

Kaavoja

q q

H H

h h

a

p

+β +β

+α

+α

-α

-α

-β -β

Vedenpaine

Pa

Pp

δ

δ

( H+q)K� ( H+q)K�K Ka pa p-2c -2c

Kuva 5.1. Maanpainekertoimen laskemiseksi tarvittavat kulmat a) aktiiviselle maanpaineelle ja b) passiiviselle maanpaineelle (RIL 263-2014)

Aktiivinen maanpaine lasketaan yhtälön 5.2 mukaan (RIL 263-2014).

γ = maan tilavuuspaino [kN/m3] h = syvyys ko. maakerroksen pinnasta [m] q = pintakuorma, joka muodostuu ko. maakerroksen päällä olevien maakerrosten tehokkaasta painosta ja maanpinnalla vaikuttavasta pintakuormasta [kN/m2] Ka = aktiivinen maanpainekerroin [-] c = maan koheesio [kPa]

(5.2)Pa = (γh + q)Ka – 2c Ka

(5.1)cos2 (j ± a)Ka , KP =

cos2 a cos (δ – a) 1 ± sin (j + δ) sin (j ± b)cos (δ – a) cos (a + b)

2


Taulukko 5.1. Laskentaesimerkki, maanpaineen laskentataulukko.

Kevytsoralla kevennetty rakenne Keventämätön rakenne

Syvyys [m]

sv = ∑γi × si + q [kN/m2]

sh = KA × sv [kN/m2]

svi = ∑γi × si + q [kN/m2]

sh = KA × sv [kN/m2]

0 10 3,4 10 3,4

0,8 (srHk) 26 8,7 26 8,7

0,8 (Leca®) 26 8,2 – –

4,4 (Leca®) 40,4 12,7 – –

4,4 (srHk) 40,4 13,5 98 32,8

5,0 52,4 17,6 110 36,9

Laajempi esimerkkilaskelma on esitetty osoitteessa www.leca.fi

q = 10 kN/m2

srHK: γs = 20 kN/m3

js = 37°, Ka = 0,335 Leca®: γLeca = 4 kN/m3

jLeca = 39°, Ka = 0,315 s = ¾ s ( betoni ) jF=1,5 = tan-1 ( tan(s)/1,5 )

Kuva 5.2. Laskentaesimerkin lähtötiedot ja maanpaineen kuvaajat kevennetylle (vihr.) ja keventämättömälle (pun.) rakenteelle.

Tukimuuri

Z

hσ'

Leca®

0,8m

3,6m

0,6m


LECA JA YMPÄRISTÖLeca on sitoutunut kaikessa toiminnassaan kestävää kehitystä edistävään rakentamiseen. Leca haluaa omalta osaltaan olla esimerkillinen yritys, joka kehittää energiatehokkaita, viihtyisiä ja turvallisia rakentamisen ratkaisuja ja käyttää tuotannossaan luonnonvaroja säästeliäästi. Ympäristövaikutusten, laadun, terveellisyyden ja turvallisuuden suhteen noudatamme jatkuvan parantamisen periaatetta.

Tarkempaa tietoa kaikista vaiheista löytyy osoitteesta www.leca.fi

Raaka- aineiden hankinta

Leca-soran valmistus

Kuljetus ja jakelu

Rakentaminen Rakennusten käyttö

Rakennusten purkaminen

Saint-Gobain Rakennustuotteet OyPL 70 (Strömberginkuja 2)00381 HelsinkiPuhelin 010 44 22 00Telekopio 010 44 22 295www.leca.fi

A Saint-Gobain brand

Tilaukset ja toimituksia koskevat kysymyksetAsiakaspalvelukeskusPuhelin 010 44 22 668Telekopio (05) 379 3048

infra rakentaminen - leca · 2018-03-14 · infra- ja maarakentamisessa kevytsorarakenteiden...

Documents