Tien päällysrakenteen suunnittelun historia Suomessa
Ojala, Viena (2021)
2021
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-03-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102252246
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102252246
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tavoitteena oli kerätä yhteen tien päällysrakenteen suunnitteluun liittyviä ohjeita viimeisen reilun sadan vuoden ajalta. Tarkoituksena oli perehtyä suunnitteluohjeiden kehittymiseen samalla huomioiden yhteiskunnassa tapahtuneet muutokset. Moottoriajoneuvojen määrä on kasvanut nollasta yli kolmeen miljoonaan, ja samalla myös raskaiden ajoneuvojen kokonaismassa on kymmenkertaistunut.
Sata vuotta sitten moottoriajoneuvojen määrän kasvaminen loi tarpeen kehittää suunnitteluohjeita. Vanhat tiet eivät kantaneet uusia ajoneuvoja, joten teiden suunnittelussa otettiin mallia ulkomailta. 1920-luvulla uusia työmenetelmiä ja päällysteitä kokeiltiin ahkerasti sekä päällysrakenteen suunnittelussa alettiin hyödyntämään laskennallista mitoitusta, jonka pohjalta luotiin teiden normaalipiirustukset. Normaalipiirustusten avulla oli mahdollista arvioida sopiva päällysrakenne tien käyttötarkoituksen ja pohjamaan perusteella. Sotavuosien ja tiukan työllisyyspolitiikan seurauksena tietyömailla koneellistuminen oli hidasta ja monet työvaiheet tehtiin käsin 1960-luvulle saakka.
Teiden routiminen oli suuri ongelma, jonka aiheuttamat ongelmat pahenivat ajoneuvojen kuormien kasvaessa. 1940-luvulla routimisen ehkäisyssä alettiin hyödyntämään maaperätutki-muksia ja 1950-luvulla Tie- ja vesirakennushallitus julkaisi ensimmäistä kertaa ohjeistuksen maaperän routivuuden tutkimiseksi laboratoriokokein. Samoihin aikoihin teitä alettiin kestopäällystämään kunnossapitokustannusten pienentämiseksi.
1960-luvulla tienrakennuskalusto alkoi kehittymään nopeasti, jolloin teitä pystyttiin päällystämään aiempaa paljon nopeammin. Lisäksi louhintatekniikka kehittyi, jolloin teiden linjauksia voitiin suunnitella myös aiempaa enemmän kallioalueille. Myös ensimmäisiä moottoriteitä alettiin rakentamaan, joten suunnitteluohjeita tarkennettiin ja päivitettiin. Kestopäällysteiset tiet voitiin rakentaa vaiheittain ja päällysrakenne jaettiin erilaisiin luokkiin kuormituskertaluvun perusteella.
Päällysteiden nastarengaskulutus ja öljytuotteiden hinnannousu 1970-luvulla loi paineen kehittää päällysteitä sekä päällystystapoja. Päällystystyöt liittyivät enimmäkseen jo olemassa olevien teiden kunnossapitoon ja päällysteen parantamiseen. Uusia tekniikoita kehitettiin ja päällysrakenteessa alettiin käyttämään suodatinkangasta.
Vuonna 1985 päällysrakenteen suunnittelu muuttui huomattavasti, kun mitoituksessa siirryttiin Odemarkin kantavuusyhtälön käyttöön. Tällöin päällysrakenne jaettiin kerroksiin, joille oli määritelty E-moduulit sekä kantavuudet. Kuitenkin mitoitusyhtälön rinnalla pysyivät mitoituskäyrät, kunnes laskentaohjelmien kehittyessä ne jäivät tarpeettomiksi.
Vuoden 1985 suunnitteluohjetta päivitettiin kunnolla vuonna 2004, jolloin mitoitusyhtälön lisäksi oli mahdollista mitoittaa päällysrakenne analyyttisesti monikerroslaskentana, josta tosin luovuttiin vuonna 2018. Vuoden 2004 suuri muutos oli routanousumitoitus, jolloin päällysrakenteen paksuuteen vaikutti laskennallinen routanousu.
Nykyisellään voimassa on Liikenneviraston vuonna 2018 julkaisema Tierakenteen suunnittelu -ohje, jossa on edelleen korotettu ajoneuvojen kuormitusekvivalentteja sekä lisätty erittäin raskaasti kuormitettujen teiden kuormitusluokka.
Sata vuotta sitten moottoriajoneuvojen määrän kasvaminen loi tarpeen kehittää suunnitteluohjeita. Vanhat tiet eivät kantaneet uusia ajoneuvoja, joten teiden suunnittelussa otettiin mallia ulkomailta. 1920-luvulla uusia työmenetelmiä ja päällysteitä kokeiltiin ahkerasti sekä päällysrakenteen suunnittelussa alettiin hyödyntämään laskennallista mitoitusta, jonka pohjalta luotiin teiden normaalipiirustukset. Normaalipiirustusten avulla oli mahdollista arvioida sopiva päällysrakenne tien käyttötarkoituksen ja pohjamaan perusteella. Sotavuosien ja tiukan työllisyyspolitiikan seurauksena tietyömailla koneellistuminen oli hidasta ja monet työvaiheet tehtiin käsin 1960-luvulle saakka.
Teiden routiminen oli suuri ongelma, jonka aiheuttamat ongelmat pahenivat ajoneuvojen kuormien kasvaessa. 1940-luvulla routimisen ehkäisyssä alettiin hyödyntämään maaperätutki-muksia ja 1950-luvulla Tie- ja vesirakennushallitus julkaisi ensimmäistä kertaa ohjeistuksen maaperän routivuuden tutkimiseksi laboratoriokokein. Samoihin aikoihin teitä alettiin kestopäällystämään kunnossapitokustannusten pienentämiseksi.
1960-luvulla tienrakennuskalusto alkoi kehittymään nopeasti, jolloin teitä pystyttiin päällystämään aiempaa paljon nopeammin. Lisäksi louhintatekniikka kehittyi, jolloin teiden linjauksia voitiin suunnitella myös aiempaa enemmän kallioalueille. Myös ensimmäisiä moottoriteitä alettiin rakentamaan, joten suunnitteluohjeita tarkennettiin ja päivitettiin. Kestopäällysteiset tiet voitiin rakentaa vaiheittain ja päällysrakenne jaettiin erilaisiin luokkiin kuormituskertaluvun perusteella.
Päällysteiden nastarengaskulutus ja öljytuotteiden hinnannousu 1970-luvulla loi paineen kehittää päällysteitä sekä päällystystapoja. Päällystystyöt liittyivät enimmäkseen jo olemassa olevien teiden kunnossapitoon ja päällysteen parantamiseen. Uusia tekniikoita kehitettiin ja päällysrakenteessa alettiin käyttämään suodatinkangasta.
Vuonna 1985 päällysrakenteen suunnittelu muuttui huomattavasti, kun mitoituksessa siirryttiin Odemarkin kantavuusyhtälön käyttöön. Tällöin päällysrakenne jaettiin kerroksiin, joille oli määritelty E-moduulit sekä kantavuudet. Kuitenkin mitoitusyhtälön rinnalla pysyivät mitoituskäyrät, kunnes laskentaohjelmien kehittyessä ne jäivät tarpeettomiksi.
Vuoden 1985 suunnitteluohjetta päivitettiin kunnolla vuonna 2004, jolloin mitoitusyhtälön lisäksi oli mahdollista mitoittaa päällysrakenne analyyttisesti monikerroslaskentana, josta tosin luovuttiin vuonna 2018. Vuoden 2004 suuri muutos oli routanousumitoitus, jolloin päällysrakenteen paksuuteen vaikutti laskennallinen routanousu.
Nykyisellään voimassa on Liikenneviraston vuonna 2018 julkaisema Tierakenteen suunnittelu -ohje, jossa on edelleen korotettu ajoneuvojen kuormitusekvivalentteja sekä lisätty erittäin raskaasti kuormitettujen teiden kuormitusluokka.