Isot väylähankkeet saattavat kestää vuosia. Rakentamista nopeuttavia ja kustannustehokkuutta parantavia teknisiä ratkaisuja kehitetään kuitenkin jatkuvasti. INFRAn yhteistyöjäsen Peikko kehitteli uuden lävistysraudoitusratkaisun palulaattoihin, jota pilotoitiin Turun kehätien hankkeessa.
Teksti: Anu Ginström | Kuvat: Väylävirasto, Peikko
VILKKAASTI liikennöity E18 kulkee Suomessa läpi koko Etelä-Suomen: Turusta Helsinkiin ja aina Venäjän rajan tuntumaan.
Turun kehätie (Kt 40) on osa E18-tietä. Sen parantamishankkeessa Kauselan ja Kirismäen välillä tasoliittymät poistetaan ja osuus rakennetaan nelikaistaiseksi. Muutokset parantavat liikenneturvallisuutta ja liikenteen sujuvuutta sekä luovat mahdollisuuksia kehittää alueen elinkeinoelämää ja maankäyttöä.
Kuva: Turun kehätien ykkösvaiheen rakennuttajana on Väylävirasto, rakennesuunnittelijana WSP Finland ja pääurakoitsijana Destia. Ilmakuva viime syyskuulta.
Hankkeeseen kuuluva Kirismäen eritasoliittymä oli pilottikohde, jossa käytettiin ensimmäistä kertaa Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää. Järjestelmällä vahvistettiin tien paalulaattarakenteessa perustuspaalujen ja betonilaatan liittymäkohtia.
Pilottikohde kuuluu Kausela–Kirismäki-hankkeen ykkösvaiheeseen, joka ulottuu Pukkilasta Kirismäen kohdalle. Pukkilan ja Kirismäen eritasoliittymien lisäksi vaihe sisältää valtatien 10 osuudelle kehätie–Tammitie.
Uusia ratkaisuja infrarakentamiseen
Peikko ehdotti Väylävirastolle paalulaatan toteutukseen infrarakentamisessa täysin uudenlaista ratkaisua. Lähtökohtana oli selvittää, miten talonrakentamisessa pitkään käytetty ja ETA-hyväksytty PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmä voisi yksinkertaistaa tiepohjan paalulaatan vahvistamista.
Pilottikohteeksi valikoitui Kirismäen eritasoliittymän parantaminen. Toteutukseen ryhdyttiin yhdessä Väyläviraston, paalulaattarakenteen suunnittelusta vastanneen WSP Finlandin sekä pääurakoitsija Destian kanssa.
”Peikko haluaa olla merkittävä kiinnitys-ja liitostekniikan toimittaja myös infrarakentamisen projekteille. Uusia innovaatioita haetaan sekä talonrakentamisesta tuttuja ratkaisuja soveltamalla että täysin uusia ratkaisuja kehittämällä. Hedelmällisintä kehitystyö on, kun sitä tehdään tiiviissä yhteistyössä rakennuttajan, suunnittelijoiden ja rakentajien kanssa”, Peikon infrarakentamisen liiketoimintapäällikkö Topi Laiho kertoo.
Tavallisesti tiepohjan paalutusta vaativissa kohteissa paalut ja niiden päälle tuleva betonilaatta toteutetaan sienilaattarakenteena, jossa paalujen ja laatan liitoskohdat vahvistetaan paalun yläpäähän valettavalla betonipaksunnoksella. Yhdessä paalun kanssa se muodostaa sienimäisen rakenteen ja tukee päälle asennettavaa betonilaattaa.
Peikon lävistysraudoitusjärjestelmän toimivuus perustuu tuotteen erinomaisiin ankkurointiominaisuuksiin. Raudoitusteräkset muodostavat betonilaatan sisälle tähtimäisen rakenteen, joka kiinnitetään ohuilla surrilangoilla laatan betoniraudoituksiin kunkin paalun yläpuolelle.
Ratkaisun etu sienilaattarakenteeseen verrattuna on nopeus: asennus voidaan tehdä suoraan tasaiselle maanpinnalle. Näin paalujen ympärille ei tarvitse muotoilla betonivahvistuksen valamiseen tarvittavia kuoppia, mikä lyhentää merkittävästi rakennusaikaa.
Destia vertailee eri rakenteiden etuja
Kirismäen eritasoliittymässä käytettiin sekä perinteistä sienilaattaa että Peikon lävistysraudoitusjärjestelmää, jotta ratkaisujen toimivuutta ja kustannusvaikutuksia voitiin vertailla tarkasti.
Yhden paalulaatan yksi lohko toteutettiin sienilaatan sijaan tasapaksuna Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää käyttäen. Pilottikohteen paalulaattarakenteiden vertailua tehneen työnjohtaja Panu Salmisen mukaan toimivuuden lisäksi tärkeää on kustannustehokkuus.
Lävistysraudoitusjärjestelmä nopeuttaa paalulaatan rakentamista huomattavasti, koska yksi työvaihe eli sienirakenteita varten tehtävät kuopat ja niiden betonointi jää pois. Tämä nopeuttaa työtä jopa viikolla. Lävistysrautojen asennus oli Panu Salmisen mukaan todella helppoa ja nopeaa.
Toisaalta lävistysraudoitusjärjestelmän toteutus edellyttää paksumman betonilaatan käyttämistä. Sienilaatan betonilaatta on paksuudeltaan tällaisessa kohteessa yleensä 25 senttimetriä ja sienipaksunnoksien kohdalta 53 senttimetriä.
Pilottikohteen lävistysraudoitusjärjestelmää hyödyntävissä kohdissa laatan paksuus oli 41 senttimetriä. Kun vertailulaskelmat on tehty ja analysoitu, myös suunnitteluohjeita laatan paksuuden ohentamiseksi voidaan arvioida uudelleen.
Harvalla paalujaolla ja isoilla paalukuormilla on mahdollista tehdä tasapaksuja laattoja kasvattamatta tarpeettomasti laatan paksuutta. Optimoimalla Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmän suunnitteluperusteita paalulaatoissa voidaan suunnitella ohuempia laattoja. Aina laattojen hoikentaminen ei ole tarkoituksenmukaista, koska se voi lisätä taivutuksen vaatimaa raudoitusmäärää. Tästä voi kuitenkin olla etua kohteissa, joissa paalulaatalle on korkeussuunnassa vähän tilaa.
E18 – KAUSELA KIRISMÄKI
- Hankkeen toteuttaa Väylävirasto.
- Ykkösvaihe valmistuu vuonna 2021 ja kakkosvaiheen 2023.
- Ykkösvaiheen kustannusarvio on 39 miljoonaa euroa, joka sisältää valtion määrärahojen lisäksi Kaarinan kaupungin ja Liedon kunnan kustannusosuudet. Urakoitsijana Destia Oy.
- Kakkosvaiheelle on myönnetty 59 miljoonan euron valtion määräraha. Urakoitsijana Kreate Oy.
__________
Ratkaisun kustannukset optimoidaan jo suunnitteluvaiheessa
WSP Finlandin suunnittelija ja projekti-insinööri Jaakko Ingerttilä kuvailee paalulaatan suunnittelua monioptimointitehtäväksi, jossa pyritään mahdollisimman hyvään kustannustehokkuuteen.
Rakennesuunnittelijan näkökulmasta tärkeitä asioita ovat tie- ja geosuunnittelijan valinnat kuten se, kuinka korkea penger paalulaatan päälle tulee. Tämä vaikuttaa oleellisesti siihen, millaista paalutyyppiä ja paalujakoa kohteessa voidaan käyttää.
Suunnittelussa otetaan huomioon muun muassa alla olevan maapohjan laatu ja kantavuus sekä tierakenteen kuorma ja korkeusasema. Ne vaikuttavat paalutyypin valintaan ja paalujen jaksotukseen eli välimatkoihin ja sijoitteluun laatan alle. Lisäksi optimoidaan laatan betonilta vaadittava lujuusluokka, laatan paksuus ja tarvittava raudoitus.
Kirismäen projektiin valittiin yhdessä urakoitsijan kanssa RTB-300-16-teräsbetonipaaluja. Paikoin paksun savikon takia maahan lyötävien paalujen määrä haluttiin minimoida, eli paaluvälit pyrittiin maksimoimaan. Paalukuormat olivat sen vuosi isoja, ja paalulaatan ja paalun liitokseen kohdistuvat voimat pyrkivät lävistämään laatan.
Laatan lävistyskestävyyttä voidaan lisätä paksuntamalla laattaa, käyttämällä leikkausraudoitteita tai muuttamalla betonin lujuusluokkaa. Nyt yhdessä urakoitsijan kanssa valittiin ratkaisu, jossa laattaa paksunnettiin, mutta vain paalujen kohdalla. Ratkaisu on paalulaatoissa yleisesti käytetty sienilaatta.
Kuva: Paalulaatan asennustyötä Kirismäen eritasoliittymän pilottikohteessa.
Uuden opettelua ja kehittämistä
Pilottina yhden paalulaatan yksi lohko toteutettiin sienilaatan sijaan tasapaksuna Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää käyttäen. Suunnittelijalta uusi ratkaisu vaati uusien mitoitustapojen opettelua ja suunnitel-madetaljien viilaamista.
Peikko on yhdessä Väyläviraston kanssa tehnyt hyvää työtä suunnitteluperusteiden parissa, WSP Finlandin Jaakko Ingerttilä mainitsee.
Väyläviraston kohteissa siltojen ja paalulaattojen suunnittelussa käytettävän Eurokoodin soveltamisohjeen (NCCI2) mukainen lävistysmitoitustapa perustuu Suomen rakentamismääräyskokoelmaan (RakMK B4). PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmän mitoitustapa taas perustuu Eurokoodiin ja tuotteen ETA-tyyppihyväksyntään.
”Lävistyskestävyyden ja lävistävän voiman laskemistavoissa on hiukan eroja. Tästä johtuen Peikon PSB®-raudoitteilla ei nähdäkseni päästä aivan niin optimaalisiin ratkaisuihin, eli ohuisiin laattoihin, kuin ehkä olisi mahdollista. Olemmekin esittäneet asiasta Peikolle kehitysidean.”
