Sillan työnaikaisen kasuunin suunnittelu

Abstract

Kasuuni on vedenalaisten rakennuskohteiden, kuten siltapilarien ja satamalaiturien perustuksien, rakentamisessa käytettävä vesitiivis rakenne. Kasuuneita on useita eri tyyppejä, joita voidaan käyttää niin pysyvinä perustusratkaisuina kuin työnaikaisena rakenteena. Erityyppisten ja eri tarkoitukseen suunniteltujen kasuunien rakentaminen ja käyttötarkoitus eroaa toisistaan. Tässä työssä tarkastelu keskittyy sillan perustuksen työnaikaisena rakenteena käytettäviin betonista, puusta ja teräksestä rakennettaviin laatikkokasuuneihin. Kasuunien käytöstä työnaikaisena rakenteena on saatavilla hyvin rajallisesti tietoa kirjallisuudessa ja niiden rakentaminen perustuu hyvin pitkälti vanhoihin tapauksiin ja tottumuksiin. Tästä syystä tiedon kerääminen ja ratkaisujen tarkempi tutkiminen on tarpeen.

Työn pohjana tutkitaan Kreaten rakentamien kasuunien suunnitelmista kerättyä aineistoa. Lisäksi kootaan yleistä tietoa kasuunien rakentamisesta ja suunnittelusta, esimerkiksi kasuunin rakenneosien esittely, kiinnitystavat, työvaiheistus, kuormat ja kuormitusyhdistelyt sekä tärkeimmät mitoituskaavat. Kasuunin seinän, pohjan ja kiinnityksen rakenneratkaisuun vaikuttavia tekijöitä tutkitaan työssä erikseen. Tarkastelussa etsitään ratkaisuun eniten määrääviä tekijöitä, jotka laitetaan järjestykseen toteutettavuuden mukaan. Seinän eri rakenneratkaisut ovat kasuuni ilman solkitasoa, kasuuni yhdellä tai useammalla puristustuetulla solkitasolla ja kasuuni yhdellä tai useammalla puristustukemattomalla solkitasolla sekä yhdellä tai useammalla puristustuetulla solkitasolla. Eri rakenneratkaisujen välille lasketaan raja-arvot. Pohja rakennetaan siten, että alimmaisena on kannatinpalkit, joiden päälle asennetaan koolaus, vaneri ja/tai laudoitus sekä työbetoni. Kiinnitysratkaisun vaihtoehtoja ovat omalla painolla kiinnittäminen, kasuunin yläpuolisella painolla kiinnittäminen, kiinnittäminen työsiltaan sekä ankkurointi. Kiinnitysratkaisut asetetaan paremmuusjärjestykseen toteutettavuuden ja kustannusten perusteella. Lisäksi tutkitaan rakentamismenetelmien eri vaihtoehtojen vaikutusta rakentamisen kustannuksiin. Tarkasteltavat rakentamismenetelmät ovat asennusmenetelmän valinta, kiinnitysratkaisun valinta, peruslaatan valumenetelmän valinta sekä vesitiiviin osan materiaalivalinta. Jokaiselle menetelmälle on vaihtoehtoisia rakentamistapoja, jotka valitaan kohteeseen sopivalla tavalla. Tässä työssä keskitytään löytämään eri vaihtoehdoille kustannuksiin vaikuttavia hyviä ja huonoja puolia.

Seinän rakenneratkaisujen tarkastelussa huomataan, että rakenneratkaisun valintaan eniten vaikuttava tekijä on alimman soljen ylin mahdollinen korkeus kasuunin pohjasta mitattuna. Näin ollen rakennettavan peruslaatan lähtötietojen pohjalta voidaan määrittää, tarvitaanko solkitasoja lainkaan, tarvitaanko niitä yksi tai useampi ja onko solkitasot mahdollista tehdä puristustuettuina. Päädytään siis vuokaaviomalliin, jota seuraamalla saadaan ratkaistua seinän rakennemalli lähtötietojen avulla. Pohjan rakenteellista toimintaa tarkasteltaessa huomataan, että sen voi toteuttaa lähtötiedoista riippumatta käytännössä aina yllä kuvatulla tavalla. Kiinnitysratkaisuun eniten vaikuttava tekijä on kasuunin omapaino sekä siihen liittyvien rakenteiden kuten paalujen painosta saatu hyöty nostetta vastaan. Kasuunin omapaino ja siihen liittyvien rakenteiden paino määrittävät ulkopuolisen lisäkiinnitystarpeen. Prosessi muotoillaan vuokaavioksi, joka ohjaa kiinnitysratkaisun valintaan. Kustannusvertailun havainnoista kootaan taulukko, joka tukee eri vaihtoehtojen päätöksentekoa. Näiden tulosten avulla yhdenmukaistetaan ja tehostetaan suunnittelu- ja rakentamisprosessia sekä ohjataan päätöksentekoa teknistaloudellisesti järkeviin päätöksiin.