Raskaiden ajoneuvojen rengastuksen vaikutus tierasitukseen
Haakana, Ville (2014)
2014
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-10-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201409221434
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201409221434
Tiivistelmä
Työssä on selvitetty raskaiden ajoneuvojen rengastuksen vaikutusta tierasitukseen. Tutkimus jakaantui kolmeen osioon: kirjallisuusselvitykseen, koekohteella tehtyihin mittauksiin sekä elementtimenetelmään perustuvaan mallinnukseen. Kirjallisuusselvityksen mukaan raskaiden ajoneuvojen renkaissa on siirrytty 80-luvulta alkaen käyttämään leveitä yksikkörenkaita perinteisten paripyöräasennusten sijaan. Kehityssuunnan on havaittu lisäävän tierasitusta ja edelleen nopeuttavan teiden vaurioitumista. Tämän vuoksi rengasteollisuus on alkanut 2000-luvulla kehittää uuden sukupolven leveitä yksikkörenkaita, joilla voitaisiin korvata perinteisiä paripyöräasennuksia aiheuttamatta kuitenkaan lisää teiden vaurioitumista.
Koekohteella instrumentoitiin ja kuormitettiin alemman tieverkon päällystettyä tietä. Kohteella testattiin viittä erityyppistä rengasta: vanhan sukupolven leveitä yksikkörenkaita (385/65R22.5 ja 425/65R22.5), uuden sukupolven leveitä yksikkörenkaita (455/45R22.5 ja 495/45R22.5) sekä perinteistä paripyöräasennusta. Mittauksissa käytettiin kahta akselipainoa 80 kN ja 100 kN. Koekohteessa mitattiin eri rengas- ja akselipainoyhdistelmien aiheuttamia vasteita tierakenteessa. Tien kestävyysmallien ja saatujen mittaustulosten perusteella eri rengas- ja akselipainoyhdistelmien kuormitusvastaavuuksia verrattiin 100 kN akselipainoiseen paripyöräasennukseen. Kuormituskokeiden perusteella vanhan sukupolven yksikkörenkaat ovat kuormitusvastaavuudeltaan lähes nelinkertaisia verrattuna paripyöräasennukseen. Uuden sukupolven yksikkörenkaiden kuormitusvastaavuus on edelleen korkeampi kuin paripyöräasennuksella, mutta matalampi kuin vanhan sukupolven leveillä yksikkörenkailla.
Tutkimuksen mallinnusosio tehtiin elementtimenetelmään perustuvalla 3D-mallinnusohjelmistolla. Mallinnusosiossa tehtiin instrumentoidun koekohteen kaltainen rakenne. Mallintamalla saatiin vastaavanlaiset tulokset kuin koekohteella, eli paripyörä aiheuttaa vähiten tierasitusta ja vanhan sukupolven leveä yksikkörengas eniten.
Koekohteella instrumentoitiin ja kuormitettiin alemman tieverkon päällystettyä tietä. Kohteella testattiin viittä erityyppistä rengasta: vanhan sukupolven leveitä yksikkörenkaita (385/65R22.5 ja 425/65R22.5), uuden sukupolven leveitä yksikkörenkaita (455/45R22.5 ja 495/45R22.5) sekä perinteistä paripyöräasennusta. Mittauksissa käytettiin kahta akselipainoa 80 kN ja 100 kN. Koekohteessa mitattiin eri rengas- ja akselipainoyhdistelmien aiheuttamia vasteita tierakenteessa. Tien kestävyysmallien ja saatujen mittaustulosten perusteella eri rengas- ja akselipainoyhdistelmien kuormitusvastaavuuksia verrattiin 100 kN akselipainoiseen paripyöräasennukseen. Kuormituskokeiden perusteella vanhan sukupolven yksikkörenkaat ovat kuormitusvastaavuudeltaan lähes nelinkertaisia verrattuna paripyöräasennukseen. Uuden sukupolven yksikkörenkaiden kuormitusvastaavuus on edelleen korkeampi kuin paripyöräasennuksella, mutta matalampi kuin vanhan sukupolven leveillä yksikkörenkailla.
Tutkimuksen mallinnusosio tehtiin elementtimenetelmään perustuvalla 3D-mallinnusohjelmistolla. Mallinnusosiossa tehtiin instrumentoidun koekohteen kaltainen rakenne. Mallintamalla saatiin vastaavanlaiset tulokset kuin koekohteella, eli paripyörä aiheuttaa vähiten tierasitusta ja vanhan sukupolven leveä yksikkörengas eniten.