Nupu- ja noppakivipäällysteisen kadun rakenneratkaisut

Abstract

Diplomityön tarkoituksena oli selvittää suomalaisia nupu- ja noppakivirakenteiden vaatimuksia ja rakennustapoja katualueella, ja arvioida niiden soveltuvuutta raskaan liikennekuorman alueille. Suomen rakennuskäytäntöjä ja -materiaaleja verrattiin ennalta valittuihin verrokkimaihin, joita olivat Ruotsi, Norja, Saksa, Skotlanti ja Yhdysvallat. Rakennusmateriaalien vaatimuksissa suurimmat erot verrokkimaiden kesken olivat sitomattoman asennushiekan/-soran rakeisuusohjealueissa ja sidottujen materiaalien lujuusominaisuuksissa. Suomessa käytetyn sitomattoman asennushiekan/-soran rakeisuusohjealue on verrokkimaihin verrattuna selvästi laajempi ja se sallii suurimmillaan hienoainespitoisuuden (< 0,063 mm) 14 prosenttia. Verrokkimaiden ohjeissa asennushiekan hienoainespitoisuus pyrittiin minimoimaan 0–3 prosenttiin. Suomessa kiveysrakenteiden sidottujen materiaalien lujuusominaisuuksille ei ole katuluokkaan tai rakennetyyppiin sidottuja vaatimuksia, kuten verrokkimaiden ohjeissa on esitetty. Verrokkimaissa sidotuilla materiaaleilla on enemmän vaatimuksia ja ne ovat huomattavasti Suomessa käytettyjä materiaaleja lujempia puristus- ja vetolujuuden mukaan määritettyinä. Kiveysrakenteiden suunnittelun ongelmaksi havaittiin, niin Suomen kuin myös verrokkimaiden osalta, että niille ei ole kunnollisia rakennusohjeita raskaan liikenteen alueille tai suurille liikennemäärille. Kyselytutkimuksella selvitettiin Suomen kaupunkien (5 kaupunkia) rakenneratkaisuja kiveysrakenteille, niiden kunnossapitoa ja yleisiä ongelmia. Yleisin rakenneratkaisu oli sitomaton nupukiveys, joka kärsii merkittävimmin urautumisesta ja yksittäisistä painumista. Sitomattoman kiveyksen kuormituskestävyyttä mallinnettiin tierakenteen mitoitusohjelmalla, missä varioitiin asennushiekkakerroksen mitoitusmoduulia ja kerrospaksuutta. Asennusmateriaalin moduulit arvioitiin suomalaisten tienrakenteen suunnitteluohjeiden mukaisesti hyvälle ja kuivalle materiaalille sekä huonolle ja märälle materiaalille, moduulien ollessa välillä 70–200 MPa. Tulokseksi saatiin parhaimman kantavuuden omaavalle asennushiekkamateriaalille laskennallisesti yli sata kertaa suurempi kuormituskestävyys puristusmuodonmuutosta vastaan verrattuna huonoimman kantavuuden omaavaan materiaaliin. Kyselytutkimuksen, kirjallisuustutkimuksen ja mallinnuksen perusteella annettiin suosituksia kestävän kiveysrakenteen saavuttamiseksi raskaan liikenteen alueille.