26/09/2017
logo

Painumat

Painumat
Lecapapuja

Leca®-kevytsora tarjoaa suuria etuja, kun täytyy ratkaista painumiin liittyviä ongelmia. Se tarjoaa tehokkaat ratkaisut tehokkaalla ja nopealla rakentamisella ja matalilla kustannuksilla.

Geoteknisiin sovelluksiin tarkoitetulla Leca® kevytsoralla tilavuuspaino kuivana on vain 15-20 % perinteiseen materiaaliin verrattuna. Koska pohjamaahan kohdistuva kuormitus vähenee, myös vajoamista esiintyy vähemmän.

Näytä kaikki

Käytettäessä Leca® kevytsoraa painumien vähentämiseksi tulee ottaa huomioon seuraavat asiat:

  • Kuinka suuren kuormituksen perusrakenne pystyy kantamaan ilman painumariskiä
  • Kuinka suuri painumisen määrä on hyväksyttävää?
  • Kuinka suuri epätasainen painuma voidaan hyväksyä?
  • Mille ajalle painumat lasketaan?
  • Miten pohjaveden taso vaihtelee?
  • Onko olemassa riski, että Leca® kevytsora nousee?

Leca® kevytsoran kykyä vähentää painumista aiheuttavaa kuormitusta käytetään usein alla kuvatulla tavalla.


Kuva 1

Tiepenger, vaakatasoinen pohjarakenne, arvioitu kuormitus ja painumakäyrä laskettuna ilman Leca®-kevytsoraa ja Leca® kevytsoralla.

 

Selite_300px.png

Kuva_1_havainnekuva.PNG

Kuva 1


Kuva 2

Tiepenger, kalteva pohjarakenne, arvioitu kuormitus ja painumakäyrä laskettuna ilman Leca®-kevytsoraa ja Leca® kevytsoralla.

 

Selite_300px.png

Kuva_2_havainnekuva.PNG

Kuva 2


Kuva 3

Rautatiepenger, vaakatasoinen pohjarakenne, arvioitu kuormitus- ja painumakäyrä

  • Leca® kevytsoralla (kuva 3a) ja
  • LLP:llä (kuva 3b).


Huom. LLP:llä tehty rakennus tarkoittaa pienempää painolastia ja kevyempää täyttöä. Tämä vähentää kaivantojen ja/tai kevyen täytön tarvetta.

 

Selite_300px.png

Kuva_3_havainnekuva_a.PNG

Kuva 3a

Kuva_3_havainnekuva_b.PNG

Kuva 3b


 

Kuva 4

Sillan maatuki, vaakatasoinen perusrakenne, arvioitu kuormitus- ja painumakäyrä

  • Leca® kevytsoralla (kuva 4a) ja
  • LLP:llä (kuva 4b.

 

Huom. LLP:llä tehty rakenne tarkoittaa pienempää painolastia ja kevyempää täyttöä. Tämä vähentää kaivantojen ja/tai kevyen täytön tarvetta.

 

Kuva4a_450px.png

Kuva 4aKuva4b_450px.pngKuva 4b


 

Kuva 5

Kevennysperustus, esimerkki rakennuksen pohjalaatasta, arvioitu kuormitus ja painuma laskettuna Leca® kevytsoralle. 

Huom. Huomioi, että vähäisempi painuminen vähentää rakenteisiin kohdistuvaa rasitusta. Tämä tuo säästöjä esim. betonilaattojen mitoituksessa ja raudoituksessa.

Selite_300px.png

Kuva_5_havainnekuva.PNG

Kuva 5


 

Esimerkki 1: Kuormituksen kompensaatio Leca® kevytsoralla

Pinta tulee nostaa 1,5 m painuvan maan, tässä tapauksessa irtonaisen saven, yläpuolelle. Laskelmat tehdään kolmelle eri ratkaisulle sekä ratkaisun 1.3 tapauksessa kohoamisen turvaamiselle.

 

1.1 Ei kuormituksen kompensaatiota

1.2 Osittainen kuormituksen kompensaatio

1.3 Täysi kuormituksen kompensaatio

1.4 Suoja kevytsoratäytön kohoamiselle


Painumalaskelmat suoritetaan tietokonesimulaationa ohjelmalla Plaxis 8.2. Laskelmat perustuvat pakkausanalyysiin, joka käsittää laskelmat ensisijaisesta painumasta, jota esiintyy kun suuri paine vähenee. Tässä esimerkissä ei huomioida virumista. 

Materiaaliominaisuudet, joita tässä laskelmassa käytetään, on esitetty alla olevassa taulukossa.

Materiaali

Paino pohjaveden-
pinnan yläpuolella

γ

[kN/m³]

Paino pohjaveden-
pinnan alapuolella

γ

[kN/m³]

E-moduuli
E

[kN/m²]

Suppeuma-
luku

v

Kitka-
kulma

φ

Läpäisevyys
K

[m/päivässä]

Sora 20 10 20000 0,2 38 100
Savi 19 9 1200 0,3 22 10-4
Hiekka 18 8 13000 0,3 35 1
Leca® kevytsora 8-20 mm 4 0 1500 0,3 39 100

1.1 Ei kuormituksen kompensaatiota

Kuva 1

Kuvassa 1 esitetään ensimmäinen ratkaisu ja tässä tapauksessa nosto suoritetaan soralla ilman minkäänlaista kuormituksen kompensaatiota.

Kuvat_1_300px.png


Kuva 2

Kuvassa 2 näkyy käyrä Plaxiksella laskettu painuma aika-akselilla. Laskelmat osoittavat 151 mm painuman.

Kuvat_1_2_450px.png

Content


1.2 Osittainen kuormituksen kompensaatio 

Kuva 3

Kuvassa 3 esitetään toinen ratkaisumalli, osittainen kuormituksen kompensaatio, joka toteutetaan 1m paksulla sorakerroksella, jota pidetään riittävänä, sekä 1m paksuisella kerroksella 8-20 mm:n Leca® kevytsoraa.

Kuvat3_300px.png


Kuva 4

Kuvassa 4 on esitetty painumakäyrä - osittainen kuormituksen kompensaatio.

Kuvat2_450px.png

 


1.3 Täysi kuormituksen kompensaatio

Kuva 5

Täysi kuormituksen kompensaatio toteutetaan niin, että osa hiekasta kaivetaan pois ja korvataan Leca® kevytsoralla. 
 
Täytteen paino (1 m soraa ja 0,5 m kevytsoraa):

1,0 × 20 + 0,5 × 4 = 22 kPa
 
Kaivuusyvyys hiekassa kompensaatiota varten:

d (18 – 4) = 22 kPa
d = 1,6 m 

 
Kevytsoran kokonaispaksuus:

0,5 + 1,6 = 2,1 m

Kuvat5_300px.png


1.4 Suoja nousemista vastaan

Kevytsoramateriaalin pieni paino johtaa nosteeseen, kun se peittyy vedellä. Tämä tulee ottaa laskelmissa huomioon. Suoja nostetta vastaan lasketaan tilanteessa, jossa pohjavesitaso nousee alkuperäisen maanpinnan tasolle (0 m).
 
Sora ja kevytsoran ylempi kerros toimii lastina:

σ ’sora + 0,5 m kevytsora = 1,0 × 20 + 0,5 × 4 = 22 kPa
 
Leca®-kevytsoran 8-20 mm alustava ominaispaino antaa 6,0 kN/m³ nosteen. Tämä johtaa tehokkaaseen ominaispainoon:

γ’ = 6,0 – 10 = - 4 kN/m³
 
Mikä puolestaan antaa nosteen, jonka paine on: 

σ’ kevytsoran nosto = 1,6 × 4 = 6,4 kPa

Suoja nousemista vastaan

Kaava1_200px.png


Esimerkki 2: Täyttö Leca® kevytsoralla

Maantie täytyy rakentaa maakerrokselle, joka ei ole erityisen pitävä. Tyypillisessä välissä 0,2 m paksu pintamaakerros on saven päällä, jonka kuivakerros on 1,3 m.

Materiaaliominaisuudet, joita tässä laskelmassa käytetään, on esitetty alla olevassa taulukossa

Materiaali

Paino pohjaveden-
pinnan yläpuolella

γ

[kN/m³]

Paino pohjaveden-
pinnan alapuolella

γ

[kN/m³]

Jäykkyys
MO

[kN/m²]

Jäykkyys
ML

[kN/m²]

OC
[kN/m²]

Läpäisevyys
K

[m/päivässä]

Perinteiset täyttömateriaalit

20 10 - - - 100
Kuivakuori 18 8 10000 5000 100 5x10-9
Savi 16 6 7500 400 0 10-9
Leca® kevytsora 4,7 0 - - - 100

Laskentaesimerkki 1

Ensimmäinen laskelma perustuu painavaan täytemateriaaliin (perinteinen materiaali) 1 m paksuisena kerroksena, kun pintamaa (0,2 m) on poistettu. Kerroksen paksuus, geometria ja lopullinen kuormitus näkyvät kuvasta 6.

Tiellä tulee olemaan kaksi ajokaistaa, kumpikin 3,75 + 0,75 m leveitä, joten kokonaisleveys on enimmillään 9 m. Korkeus on 0,8 m olemassa olevan maanpinnan yläpuolella 1:3 rinteessä.

kuva6.jpg

Noin 0,1 m painuma 40 vuoden aikana on hyväksyttävää. Alustavat laskelmat sallittava kuormituksen arvioimisessa riippuu painumavaatimuksista. 

Arvioitu painuma näkyy kuvassa 7.

Nämä laskelmat pohjautuvat oletukselle, että saven painumista tapahtuu sen kuivakuoren alla ja huomioimatta kuormituksen jakamista, mikä mahdollistaisi suuremman kuormituksen. Arviot tehdään oletuksella, että  4–5 kPa kuormitus voidaan lisätä niin, että painumat ovat yhä hyväksyttävissä. Vahvistus tapahtuu tietokonesimulaation avulla.

Kuva7.png


Laskentaesimerkki 2

Painumavaatimukset eivät täyty ja lisäkuorma on yhteensä17 kPa. Kuormituksen kompensaatio toteutetaan poistamalla painavaa materiaalia ja korvaamalla se Leca®-kevytsoralla.  
 
Laskelmat kevytsoralla tehdyn kuormituksen kompensaation osalta tehdään tien keskiosan kohdalta. 
 
Kuormituksen kompensaation tarve: 17 – 5 = 12 kPa

Leca® kevytsoran määrä: x = 12 / (18-4,7) = 0,9 m

Kuva8.jpg

Kevytsora levitetään tiehen. Sitoutumattoman pintarakenteen soveltuvan korkeuden katsotaan olevan 0,7 m dokumentissa ATB Lättklinker i vägkonstruktioner (publ 2003:1) esitettyjen vaatimusten mukaisesti. 

Kevytsorakerroksen paksuus, geometria ja lopullinen kuormitus näkyvät kuvasta 8. Kevytsora levitetään niin, että aikaansaadaan tasainen painumajako koko tien leveydeltä. 

Sivuilla käytetään suurempaa kuormitusta painuman tasaamiseksi. Laskelmien mukaiset painumat ovat yhteensä 0,1 m ottamatta huomioon segmentin painumaeroja, katso kuva 9.

Kuva9.png

Kevytsoratäytteen lopullisen muodon saamiseksi tulee tehdä laskelmia eri kokoonpanoilla, kunnes lopputulokselta voidaan odottaa tasaista painumaa koko tien osalta. Esimerkissä otetaan huomioon vain ensisijainen painuma, eikä lainkaan virumista.