26/09/2017
logo

Stabiliteetti

Stabiliteetti

Leca®-kevytsora soveltuu erinomaisesti vakausongelmien ratkaisemiseen. Vakaus on ongelma, joka esiintyy usein alueilla, joiden maaolosuhteet ovat vaikeat. Nämä ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä Leca® kevytsoraa täyttömateriaalina. Sen kevyt paino vähentää lisäkuormitusta alustassa, joka voi näin pitää yllä riittävää vakautta.

Näytä kaikki

Käytettäessä Leca®-kevytsoraa stabiliteetin parantamisessa tulee ottaa huomioon seuraavat asiat:

  • Kuinka suuren kuormituksen perusrakenne pystyy kantamaan ilman stabiliteettiongelmia?
  • Mitkä ovat tarvittavat varmuuskertoimet rakennettaessa?
  • Minkä on rakenteiden kuormitustilanne?
  • Onko olemassa aikaan sidottuja muutoksia olosuhteissa, jotka vaikuttavat rakenteisiin?

Jännitykset maaperässä

Lisäjännitykset maaperässä pienenevät syvemmällä kuten kuvassa 1 on esitetty. Kuvassa näkyy myös, että Leca® kevytsoran käyttö vähentää jännityksiä entisestään. Tämä puolestaan parantaa rakenteiden stabiliteettia.


Kuva 1

Kevytsorakevennys stabiliteetin parantamiseksi. Pohjamaahan kohdistuva jännitys kiviainespenkereellä punaisella ja kevytsorakevennetyllä penkereellä vihreällä viivalla.

Kuva_1_stabiliteetti.png

 


Murtumisen varmuuskerroin määritellään jakamalla leikkausjännitysten maksimikapasitteetti todellisella leikkausjännityksellä.

Stabiliteettikaava.png

Tämä näyttää, että todellisen leikkausjännityksen pieneminen saa aikaan suuremman varmuuskertoimen ja paremman stabiliteetin.


Tie heikolla pohjalla

Kuvassa 2 esitetään heikolle pohjalle rakennettu tie. Kun tämä tie rakennetaan Leca® kevytsoralla, pienenevät lisäjännitykset (vaakasuorat, pystysuorat ja leikkausjännitykset), mikä puolestaan parantaa stabiliteettia. Lisäjännitysten riittävä pieneneminen voi saada aikaan sen, että vastapainotäyttöä ei tarvita.


Kuva 2

Kevytsorakevennetty penger jokiuoman vieressä tilanteessa, jossa raskas kiviainespenger ei olisi mahdollinen ilman muita pohjan vahvistustoimenpiteitä.

Kuva_2_stabiliteetti.png


Kompensoivat perustat rinteessä

Kuvassa 3 on luiskaan rakennettu rakennus. Yksi mahdollinen ratkaisu luiskan stabiliteetin ylläpitämisessä on kompensoida kuormitusta vaihtamalla täyttömateriaalia. Tämän ratkaisun avulla vastatäyttö saattaa osoittautua tarpeettomaksi.


Kuva 3

Massanvaihto perustuksissa

Stabiliteetti3.jpg

 


    Esimerkki 1: Tie pehmeän saven päällä - vaakasuora maasto

    Tie rakennetaan pehmeän saven päälle, jolloin pitää verrata seuraavia kahta vaihtoehtoa: 

    • Tie, jossa soraa käytetään täyttömateriaalina
    • Tie, jossa Leca® kevytsoraa käytetään täyttömateriaalina ja soraa jakavassa kerroksessa

    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]
    Kuivatta-
    maton
    leikkaus-lujuus
    Su
    [kPa]
    Lisääntynyt
    leikkauslujuus
    syvyyden mukaan
    ΔSu
    [kPa/m]

    Kitka-
    kulma 

    φ

    Koheesio

    [kPa]
    Kitkamaa 20 10 - - 38 0
    Irtonainen savi 19 9 15 1 - -
    Kiinteä savi 19 9 50 5 - -
    Leca® kevytsora 8-20 mm 4 0 - - 39 0

    Laskelmat tehdään analyysiohjelmalla Slide. Ohjelma laskee rakenteiden kriittisimmän murtopinnan, ts. antaa matalimman varmuuskertoimen.

    Tässä esimerkissä vaaditaan varmuuskerrointa F³ 1,5.


    Ratkaisu 1: Tie kitkamaalla

    Pohjarakenteet koostuvat 4 m paksuisesta pehmeästä savikerroksesta 6 m paksun kiinteän savikerroksen päällä. Pohjaveden pinta on maaston tasolla. Penkereen pintaan kohdistuva kuormitus on lisäkuormitus. Materiaaliparametrit on esitetty  yllä olevassa taulukossa. 

    kuva15.jpg

    Kuva 15. Kitkamaatien maaprofiili

    Kuvassa 15 esitetään maaprofiili tielle ja maaolosuhteet. Tie on 4 m korkea ja 10 m leveä yläosastaan. Rinteen kulma on 1:3, mikä tarkoittaa, että koko tierakenteen leveys on 34 m.

    kuva16.jpg

    Kuva 16. Murtopinta ja varmuuskerroin kitkamaatielle

    Kuvassa 16 esitetään Slide-ohjelman antamat tulokset ja kerrotaan tiiviin savikerroksen murtopinta. On tavallista, että murtuma ulottuu alas tiiviiseen maakerrokseen. Tuloksena on varmuuskerroin F = 1,22, mikä ei täytä vaatimusta F = 1,5.


    Ratkaisu 2: Tie, jossa käytetään Leca® kevytsoraa täytemateriaalina

    Kun saven leikkausjännitystä piennnetään, varmuuskerroin kasvaa. Tämä voidaan tehdä niin, että osa kitkamateriaalista vaihdetaan Leca® kevytsoraan 8 - 20 mm.

    kuva17.jpg

    Kuva 17. Maaprofiili tielle, jossa on Leca® kevytsoraa

    Kuvassa 17 esitetään mahdollinen ratkaisu, jossa Leca® kevytsoraa käytetään täytemateriaalina ja soraa kantavana kerroksena. Tien mitat ovat samat kuin ratkaisussa 1. Tien päälle asetettu kuormitus on lisäkuormitus.

    kuva18.jpg

    Kuva 18. Murtopinta ja varmuuskerroin tielle, jossa on Leca® kevytsoraa

    Kuvassa 18 esitetään Slide-ohjelman antamat tulokset ja sama murtopinta kuin ratkaisussa 1. Varmuuskeroin on kuitenkin noussut huomattavasti: F = 2,05. Se on erittäin hyvä ja täyttää vaatimukset.


    Esimerkki 2: Tie pehmeän saven päällä - kalteva maasto

    Tie rakennetaan pehmeän saven päälle kaltevassa maastossa, jolloin pitää verrata seuraavia kahta vaihtoehtoa:

    • Tie, jossa soraa käytetään täyttömateriaalina
    • Tie, jossa Leca® kevytsoraa käytetään täyttömateriaalina ja soraa kantavassa kerroksessa
    Materiaali Paino pohjaveden-
    pinnan yläpuolella
    γ
    [kN/m³]
    Paino pohjaveden-
    pinnan alapuolella
    γ
    [kN/m³]
    Kuivatta-
    maton
    leikkaus-lujuus
    Su
    [kPa]
    Lisääntynyt
    leikkauslujuus
    syvyyden mukaan
    ΔSu
    [kPa/m]

    Kitka-
    kulma 

    φ

    Koheesio

    [kPa]
    Kitkamaa 20 10 - - 38 0
    Irtonainen savi 19 9 15 3 - -
    Kiinteä savi 19 9 50 5 - -
    Leca® kevytsora 8-20 mm 4 0 - - 39 0

    Myös tässä tapauksessa laskelmat suoritetaan ohjelmalla Slide. 

    Tässä esimerkissä vaaditaan varmuuskerrointa F³ 1,5.


    Ratkaisu 1: Tie, jossa soraa käytetään täytemateriaalina

    Pohjarakenteet muodostuvat 4 m paksusta kerroksesta pehmeää savea, jonka alla on kiinteää savea. Tie on järven rannalla, mikä antaa kuvan mukaisen pohjavesitason. Penkereen pintaan kohdistuva kuormitus on lisäkuormitus. Materiaaliparametrit on esitetty yllä olevassa taulukossa.

    kuva19.jpg

    Kuva 19. Kaltevassa maastossa olevan soratien maaprofiili

    Kuvassa 19 esitetään tien maaprofiili ja maaolosuhteet. Tie on 4,5 m korkea ja 9 m leveä yläosastaan. Maaston kaltevuus on 1:6 ja tien 1:1,5.

    kuva20.jpg

    Kuva 20. Murtopinta ja varmuuskerroin soratielle.

    Kuvassa 20 esitetään ohjelman Slide tulokset ja varmuuskerroin F = 1,15. Tämä ei täytä vaatimuksia ja on lisäksi hyvin lähellä murtumista.


    Ratkaisu 2: Tie, jossa käytetään Leca® kevytsoraa täytemateriaalina

    Kuten esimerkissä 1 antaa leikkausjännitysten pieneneminen paremman varmuuskertoimen. Osa tiestä vaihdetaan siksi Leca® kevytsoraan 8–20 mm, mikä vähentää kokonaispainoa. 
    Tien päälle asetettu kuormitus on lisäkuormitus. Yksi mahdollinen ratkaisu esitetään alla olevassa kuvassa.

    kuva21.jpg

    Kuva 21. Maaprofiili tielle, jossa on Leca® kevytsoraa kaltevassa maastossa

    kuva22.jpg

    Kuva 22. Murtopinta ja varmuuskerroin tielle, jossa on Leca® kevytsoraa

    Kuvassa 22 esitetään ohjelman Slide tulokset ja varmuuskerroin F = 1,56. Tuloksista näkyy selkeä varmuuskertoimen parantuminen ja vaatimukset täyttyvät.