TUTCRIS - Tampereen teknillinen yliopisto

TUTCRIS

Teräsrumpujen uudet korjausmenetelmät: Halkaistu sisäputki, puolipohjaus ja pohjan betonointi

Tutkimustuotos

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
KustantajaLiikennevirasto
Sivumäärä70
ISBN (elektroninen)978-952-317-268-5
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiD5 Ammatillinen kirja

Julkaisusarja

NimiLiikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä
ISSN (elektroninen)1798-6656

Tiivistelmä

Tässä tutkimuksessa arvioitiin uudentyyppisten korjausmenetelmien soveltuvuutta teräksestä valmistettujen tierumpujen käyttöiän pidentämiseksi. Tutkimuksessa rajauduttiin tarkastelemaan sellaisia korjausmenetelmiä, joita käyttämällä rumpuputken aukon koko pienenee mahdollisimman vähän. Rumpujen korjaaminen on kannattavinta kohteissa, joissa rummun asennussyvyys on suuri tai tien aukikaivaminen aiheuttaa suuret liikenteenjärjestelykustannukset.

Tutkimuksessa on tarkasteltu kolmea uutta menetelmää: halkaistu sisäputki, puolipohjaus ja pohjan betonointi. Näistä kahta ensinnä mainittua kokeiltiin verraten matalalla peitesyvyydellä olevissa rummuissa, mistä johtuen niistä oli mielekästä mitata myös rumpurakenteen mekaanista toimintaa raskaan ajoneuvoyhdistelmän ajaessa mittauskohteen yli. Pohjan betonointimenetelmän koekohteena toimineella rummulla peitesyvyys on sitä vastoin niin suuri, että rumpuputkeen ylittävästä ajoneuvosta mobilisoituvat muodonmuutokset jäävät oletettavasti merkityksettömän pieniksi. Tästä johtuen kyseiseltä koekohteelta kerätyt havainnot rajoittuvat pelkästään korjausrakenteen periaatteen ja toteutuksen dokumentointiin. Niitä kahta koekohdetta, joilla tehtiin mittauksia, tarkasteltiin myös tarkemmin elementtimenetelmään perustuvien mallien avulla.

Kaikki tutkimukseen valikoituneet korjausmenetelmät osoittautuivat rakennettujen koekohteiden perusteella toteuttamiskelpoisiksi. Kahdessa kohteessa kuormituskokeiden perusteella saatujen mittaustulosten perusteella korjausmenetelmät arvioitiin myös rummun mekaanisen toiminnan kannalta toimiviksi ratkaisuiksi. Mittausten avulla todennetut jännitys- ja muodonmuutostasot jäivät verrattain maltillisiksi, vaikka rummun peitesyvyys oli koekohteissa melko pieni.

Aiemmissa rumpuputken mekaanisen toiminnan mallinnuksissa käytetyn PLAXIS 3D-ohjelmiston rinnalla mallinnettiin tässä tutkimuksessa rumpuputkeen syntyviä rasituksia tarkemmin myös ANSYS-ohjelmistolla. Tämän osalta todettiin, että korjatun rumpuputken mekaanista käyttäytymistä ei saatu verifioitua uskottaviksi arvioiduilla materiaaliparametreilla. Suurin yksittäinen laskennallista virhettä aiheuttava tekijä oli ANSYS-ohjelmistossa käytössä ollut materiaalimalli, joka mahdollisti vetojännitysten syntymisen sitomattomiin tien rakennekerroksiin. Tällöin liikennekuormitus ei vaikuta etenkään tierakenteen syvyyssuunnassa tarpeeksi suurena, ja myös rummun yläpintaa rasittava puristusjännitys jää laskentamalleissa liian pieneksi. Tulevia korjausratkaisuja ei siis tutkimuksen tulosten perusteella pystytä verifioimaan pelkästään laskennallisesti tässä tutkimuksessa käytetyllä lähestymistavalla, mikäli rajaudutaan uskottaviksi arvioituihin materiaaliparametreihin tien rakennekerrosten ja pohjamaan osalta. Näin ollen laskennallisten parametrien määrittämisen tueksi tarvitaan tarkempia tietoja joko rumpuputken käyttäytymisestä tai rumpa ympäröivistä maakerroksista.