Paalulaatan lävistysraudoitusjärjestelmä nopeuttaa ja tehostaa infrarakentamista

June, 18, 2021

E18 Turun kehätien parannushankkeeseen kuuluva Kirismäen eritasoliittymä on pilottikohde, jossa Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää käytettiin ensimmäistä kertaa tien paalulaattarakenteessa perustuspaalujen ja betonilaatan liittymäkohtien vahvistamiseen.

Tieverkoston ja niihin kuuluvien liittymien rakentamisen hankkeet ovat kokoluokaltaan usein valtavia ja niiden rakentaminen saattaa kestää vuosia. Siksi rakentamista nopeuttavat ja kustannustehokkuutta parantavat tekniset ratkaisut ovat erittäin tervetulleita. Tieverkoston ja niihin kuuluvien liittymien rakentamisen hankkeet ovat kokoluokaltaan usein valtavia ja niiden rakentaminen saattaa kestää vuosia. Siksi rakentamista nopeuttavat ja kustannustehokkuutta parantavat tekniset ratkaisut ovat erittäin tervetulleita. 

Suomessa Eurooppatie E18 kulkee läpi koko Etelä-Suomen ulottuen Venäjän rajan tuntumasta Virolahdelta Helsinkiin ja edelleen Turkuun maan länsirannikolle. Turun ohittavalla kehätiellä liikennettä hidastaneet liikennevalot ja tasoliittymät jäävät historiaan, kun Väyläviraston rakennuttaman tienparannushankkeen 1. rakennusvaiheessa 2019 - 2021 kehätien Pukkilan ja Kirismäen välinen tieosuus rakennetaan nelikaistaiseksi. Tasoliittymät poistuvat, kun Pukkilan eritasoliittymä ja Sippaan risteyssilta rakennetaan ja Kirismäen eritasoliittymää parannetaan.


Paalulaatan asennustyö PSB-lävistysraudoitusjärjestelmän kohteessa Kirismäen eritasoliittymä
Paalulaatan asennustyö PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmän pilottikohteessa Kirismäen eritasoliittymässä.

Uusia ratkaisuja infrarakentamisen tarpeisiin

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. 

Väylävirasto kiinnostui ideasta, ja suunnitteluperusteiden laatimisen jälkeen rakenteelle saatiin koekäyttölupa. Sopivaksi pilottikohteeksi valittiin Kirismäen eritasoliittymän parantaminen. Ratkaisua lähdettiin toteuttamaan 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.

Paalulaatta vahvistettiin lävistysraudoituksilla

Tiepohjan paalutusta vaativissa kohteissa paalut ja niiden päälle tuleva betonilaatta toteutetaan tavallisesti ns. sienilaattarakenteena. Siinä paalujen ja laatan liitoskohdat vahvistetaan paalun yläpäähän valettavalla betonipaksunnoksella, joka yhdessä paalun kanssa muodostaa sienimäisen rakenteen ja tukee päälle asennettavaa betonilaattaa.

Sienilaattarakenteen maanpinta ennen laatan valamista
Sienilaattarakenteen maanpinta ennen laatan valamista.

Peikon lävistysraudoitusjärjestelmän toimivuus perustuu tuotteen erinomaisiin ankkurointiominaisuuksiin. Raudoitusteräkset muodostavat betonilaatan sisälle tähtimäisen rakenteen, joka kiinnitetään ohuilla surrilangoilla laatan betoniraudoituksiin kunkin paalun yläpuolelle. 

Peikon PSB-lävistysraudoitusjärjestelmä päältäpäin katsottuna
Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmä päältäpäin katsottuna betonirautoihin kiinnitettynä.

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. 

Tasainen maapohja PSB-lävistysraudoitusjärjestelmää käyttäen
Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää käytettäessä maapohja on tasainen.

Ratkaisun kustannukset optimoidaan suunnitteluvaiheessa

WSP Finlandin suunnittelija ja projekti-insinööri Jaakko Ingerttilä kertoo, että paalulaatan suunnittelu on eräänlainen monioptimointitehtävä, jossa pyritään mahdollisimman hyvään kustannustehokkuuteen. Rakennesuunnittelijan näkökulmasta tärkeitä asioita ovat tie- ja geosuunnittelijan valinnat, esimerkiksi kuinka korkea penger paalulaatan päälle tulee. Tämä vaikuttaa oleellisesti siihen, millaista paalutyyppiä ja paalujakoa kohteessa voidaan käyttää.

Suunnittelussa otetaan huomioon mm. alla olevan maapohjan laatu ja kantavuus sekä tierakenteen kuorma ja korkeusasema. Nämä vaikuttavat paalutyypin valintaan ja paalujen jaksotukseen eli välimatkoihin ja sijoitteluun laatan alle. Lisäksi optimoidaan laatan betonilta vaadittava lujuusluokka, laatan paksuus ja tarvittava raudoitus.

Kirismäen eritasoliittymän paalulaatan suunnittelu

Kirismäen projektissa käytettiin teräsbetonipaaluja RTB-300-16, jotka valittiin yhdessä urakoitsijan kanssa. Paikoin paksun savikon takia maahan lyötävien paalujen määrä haluttiin minimoida, eli paaluvälit pyrittiin maksimoimaan. Tämän seurauksena paalukuormat ovat isot, ja nämä paalulaatan ja paalun liitokseen kohdistuvat voimat pyrkivät lävistämään laatan. 

Laatan lävistyskestävyyttä voidaan tehokkaimmin lisätä paksuntamalla laattaa, käyttämällä leikkausraudoitteita tai muuttamalla betonin lujuusluokkaa. Tässä tapauksessa yhdessä urakoitsijan kanssa valittiin ratkaisu, jossa laattaa paksunnetaan, mutta vain paalujen kohdalla. Ratkaisu on paalulaatoissa yleisesti käytetty sienilaatta.

Pilottikohteena yhden paalulaatan yksi lohko toteutettiin sienilaatan sijaan tasapaksuna Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmää käyttäen. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun Peikon lävistysraudoitetta käytetään Väyläviraston paalulaattakohteessa. Suunnittelijalta uusi ratkaisu vaati uusien mitoitustapojen opettelua ja suunnitelmadetaljien viilaamista. Peikko tarjosi tarpeen mukaan tukea sekä suunnitteluun että Peikko Designer® -suunnitteluohjelman käyttöön. Pilottiprojektiin liittyen Tampereen yliopistolla on tehty myös diplomityö “Paalulaatan lävistysmitoitus”. 

- Peikko on yhdessä Väyläviraston kanssa tehnyt hyvää työtä suunnitteluperusteiden parissa, Jaakko Ingerttilä mainitsee. Väyläviraston kohteiden siltojen ja paalulaattojen suunnittelussa käytettävän Eurokoodin soveltamisohjeen (NCCI2) mukainen lävistysmitoitustapa perustuu Suomen rakentamismääräyskokoelmaan (RakMK B4), kun taas PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmän mitoitustapa 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, hän sanoo. 

Destia vertailee paalulaattarakenteiden etuja 

Kirismäen eritasoliittymässä käytettiin sekä perinteistä sienilaattaa että Peikon lävistysraudoitusjärjestelmää, jotta ratkaisujen toimivuutta ja kustannusvaikutuksia voidaan verrata mahdollisimman tarkasti. Destialla pilottikohteen paalulaattarakenteiden vertailua tekevän työnjohtaja Panu Salmisen mukaan toimivuuden lisäksi tärkeintä on ratkaisujen 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. 

Peikon PSB-lävistysraudoitusjärjestelmä ennen betonivalua
Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmä ennen betonin valamista.

Toisaalta lävistysraudoitusjärjestelmän toteutus edellyttää paksumman betonilaatan käyttämistä. Sienilaatan betonilaatta on paksuudeltaan tällaisessa kohteessa yleensä 25 cm ja sienipaksunnoksien kohdalta 53 cm. Pilottikohteen lävistysraudoitusjärjestelmää hyödyntävissä kohdissa laatan paksuus oli 41 cm. Kun pilottikohteen vertailulaskelmat on tehty ja analysoitu, myös suunnitteluohjeita laatan paksuuden ohentamiseksi voidaan arvioida uudestaan.

Harvalla paalujaolla ja isoilla paalukuormilla on mahdollista tehdä tasapaksuja laattoja kasvattamatta tarpeettomasti laatan paksuutta. Optimoimalla Peikon PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmän suunnitteluperusteita paalulaatoissa, on ohuempien laattojen suunnittelu mahdollista. Laattojen hoikentaminen ei kuitenkaan ole aina tarkoituksenmukaista, koska se voi lisätä taivutuksen vaatimaa raudoitusmäärää. Joissain kohteissa, missä paalulaatalle on korkeussuunnassa vähän tilaa, tästä voi kuitenkin olla etua.

PROJEKTIN FAKTAT:

Rakennuttaja: Väylävirasto
Rakennesuunnittelija: WSP Finland Oy
Pääurakoitsija: Destia Oy
PSB®-lävistysraudoitusjärjestelmä: Peikko


LUE LISÄÄ:
Tutustu Peikon infrarakentamisen tarjoamaan 
Katso Peikon infrarakentamisen referenssejä

 

Juttu on julkaistu Peikon Lehdessä 1/2021.

Share
Comments Write a comment
Fill out this field
Invalid email address
Fill out this field
Post
No comments yet