Tierumpujen tuhoamattoman korjaustavan laskennallinen tarkastelu Ansys-ohjelmistolla
Korhonen, Matti (2015)
Korhonen, Matti
2015
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
2015-12-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201511241774
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201511241774
Tiivistelmä
Maanteiden alla kulkee lukuisia tierumpuja ja osassa niissä on tultu käyttöiän päähän. Edessä on väistämättä rummun korjaaminen. Rumpuja on niin paljon, että on syytä tutkia erilaisia korjaustoimenpiteitä. Tavallisesti vaurioitunut tierumpu saatetaan korjata katkaisemalta tieosuudelta liikenne ja yksinkertaisesti vaihdetaan koko putki kaivamalla tie auki. Aina tämä ei tietenkään ole kovinkaan kevyt toimenpide, sillä tierumpujen peitesyvyys voi olla useita metrejä. Tällaisen kohteen korjaaminen aukikaivamalla katkaisee liikenteen useaksi päiväksi ja on kohtalaisen työlästä ja kallista.
Tierumpujen vaihtoehtoisia korjaustapoja kehiteltiin ideatasolla ja tässä työssä tutkitaan kahta parhaaksi katsottua tapaa. Nämä korjaustavat saivat nimet halkaistu sisäputki ja puolipohjaus. Olennaisin asia näissä korjaustavoissa on niiden vähäinen vaikutus tien käyttöön korjauksen aikana. Korjaus ei kestä montaa päivää ja tie on käyttökunnossa koko toimenpiteen ajan. Molemmissa korjaustavoissa vanhaan olemassa olevaan tierumpuun tehdään uutta, vahvistavaa rakennetta putken sisäpintaan. Usein mitään kaivutöitä ei tarvitse tehdä.
Korjaustoimenpiteet tehtiin kahdelle lähes käyttöikänsä päähän tulleelle rumpukohteelle. Korjattavia kohteita etsittiin hyvän aikaan, sillä kohteiden piti olla tutkimukseen sopivat. Erityisesti pienelle peitesyvyydelle asetettu vaatimus karsi mahdollisten kohteiden lukumäärää huomattavasti. Pieni peitesyvyys on olennainen asia, jotta putkeen saadaan aikaan mitattavia muodonmuutoksia, joilla päästään kiinni putkeen syntyviin todellisiin rasituksiin. Korjaustapa sen sijaan sopii erityisen hyvin kohteille, joissa peitesyvyys on suuri ja siten vältytään suurelta kaivutyöltä.
Todellisten korjaustoimenpiteiden ja mittausten lisäksi tehtiin laskennallinen tarkastelu Ansys- ja Plaxis-laskentaohjelmistolla. Aikaisempien tutkimusten perusteella Plaxisohjelmistolla saadaan hyvin todenmukaisesti mallinnettua maan ja rakenteen yhteiskäyttäytymistä. Tässä tutkimuksessa otettiin käyttöön myös Ansys, jolla saadaan mallinnettua alkutilanteen lisäksi korjatun putken ja maan yhteisvaikutus.
Esitetyt korjaustoimenpiteet ovat käyttökelpoisia ja niitä suositellaan käytettäväksi korjauskohteissa, joissa rummun aukon pienentynyt koko ei aiheuta merkittävää muutosta tulva-aikanakaan. Korjaustoimenpiteet eivät vaikuta heikentävästi rummun mekaanisiin ominaisuuksiin ja uuden pidentyneen käyttöikänsä aikana korjattu rakenne kestää sille tulevat rasitukset.
Tierumpujen vaihtoehtoisia korjaustapoja kehiteltiin ideatasolla ja tässä työssä tutkitaan kahta parhaaksi katsottua tapaa. Nämä korjaustavat saivat nimet halkaistu sisäputki ja puolipohjaus. Olennaisin asia näissä korjaustavoissa on niiden vähäinen vaikutus tien käyttöön korjauksen aikana. Korjaus ei kestä montaa päivää ja tie on käyttökunnossa koko toimenpiteen ajan. Molemmissa korjaustavoissa vanhaan olemassa olevaan tierumpuun tehdään uutta, vahvistavaa rakennetta putken sisäpintaan. Usein mitään kaivutöitä ei tarvitse tehdä.
Korjaustoimenpiteet tehtiin kahdelle lähes käyttöikänsä päähän tulleelle rumpukohteelle. Korjattavia kohteita etsittiin hyvän aikaan, sillä kohteiden piti olla tutkimukseen sopivat. Erityisesti pienelle peitesyvyydelle asetettu vaatimus karsi mahdollisten kohteiden lukumäärää huomattavasti. Pieni peitesyvyys on olennainen asia, jotta putkeen saadaan aikaan mitattavia muodonmuutoksia, joilla päästään kiinni putkeen syntyviin todellisiin rasituksiin. Korjaustapa sen sijaan sopii erityisen hyvin kohteille, joissa peitesyvyys on suuri ja siten vältytään suurelta kaivutyöltä.
Todellisten korjaustoimenpiteiden ja mittausten lisäksi tehtiin laskennallinen tarkastelu Ansys- ja Plaxis-laskentaohjelmistolla. Aikaisempien tutkimusten perusteella Plaxisohjelmistolla saadaan hyvin todenmukaisesti mallinnettua maan ja rakenteen yhteiskäyttäytymistä. Tässä tutkimuksessa otettiin käyttöön myös Ansys, jolla saadaan mallinnettua alkutilanteen lisäksi korjatun putken ja maan yhteisvaikutus.
Esitetyt korjaustoimenpiteet ovat käyttökelpoisia ja niitä suositellaan käytettäväksi korjauskohteissa, joissa rummun aukon pienentynyt koko ei aiheuta merkittävää muutosta tulva-aikanakaan. Korjaustoimenpiteet eivät vaikuta heikentävästi rummun mekaanisiin ominaisuuksiin ja uuden pidentyneen käyttöikänsä aikana korjattu rakenne kestää sille tulevat rasitukset.