Telimassojen korottamisen vaikutus tierakenteen vasteisiin – laskennallinen tarkastelu

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Petäjä, Sami
dc.contributor.author Riikonen, Mikko
dc.date.accessioned 2014-03-06T07:51:11Z
dc.date.available 2014-03-06T07:51:11Z
dc.date.issued 2014-02-24
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12699
dc.description.abstract Tierakenteet altistuvat käyttöikänsä aikana useille erilaisille rasituksille, joista keskeisimpiä on raskaiden ajoneuvojen aiheuttama liikennekuormitus. Liikennekuormituksen tierakenteeseen aiheuttamien kuormitusvasteiden osalta ratkaisevassa asemassa on puolestaan ajoneuvon massa ja sen jakautuminen ajoneuvon akseleille sekä renkaille. Suurimmat Suomessa sallitut raskaiden ajoneuvojen akseli-, teli- ja kokonaismassat on määritelty asetuksessa ajoneuvojen käytöstä tiellä. Vuoden 2013 lokakuussa astui voimaan asetusmuutos, jolla näitä suurimpia sallittuja massoja korotettiin. Samalla määriteltiin uusia reunaehtoja kuten paripyörävaatimus, joilla suurempien massojen aiheuttamia kuormitusvaikutuksia pyrittiin lieventämään. Tämän työn tavoitteena oli tutkia laskennallisesti Plaxis 3D-elementtilaskentaohjelmalla mallintamalla miten suuremmat kokonaismassat vaikuttavat tierakenteen vasteisiin eli jännityksiin, muodonmuutoksiin ja siirtymiin tierakenteessa. Tarkastelujen painopiste oli kaksi- ja kolmiakselisen telin tarkastelussa, mutta työssä tutkittiin myös ajoneuvoyh-distelmien kokonaisvaikutusta tierakenteeseen. Tierakenteista tarkasteltiin pehmeikölle perustettua alempiluokkaista tieverkkoa, tavanomaista tieverkkoa sekä korkealuokkaista tieverkkoa edustavaa mallirakennetta. Suuremman sallitun massan lisäksi tarkasteltiin ylikuorman, epätasaisesti jakautuneen kuorman, akselivälin, rengaspaineiden, päällysteen jäykkyyden, kerrospaksuuksien sekä pohjavedenpinnan korkeuden vaikutusta. Mallinnukset osoittivat, että kokonaismassojen kasvaminen lisää erityisesti tierakenteen alaosaan sekä pohjamaahan kohdistuvia rasituksia sekä kasvattaa tierakenteen pysty-suuntaista siirtymää. Kuormitusvaikutusten lisääntyminen koskettaa erityisesti ohutpäällysteisiä alemman tieverkon teitä. Kokonaismassojen kasvamisen arvioitiin lisäävän erityisesti pehmeiköille perustettujen, kokonaispaksuuksiltaan ohuiden sekä esimerkiksi kevytsoralla kevennettyjen rakenteiden vaurioitumista. Myös väsymisvauriot tulevat todennäköisesti lisääntymään suurempien kokonaismassojen myötä. Tutkimus osoitti, että ajoneuvolla on erityisesti tierakenteen alaosan sekä pohjamaan muodonmuutosten ja siirtymien kannalta kokonaisvaikutus vedellä kyllästyneen koheesiopohjamaan tapauksessa. Yksittäispyörien korvaaminen paripyörillä näyttää tutkimuksen perusteella vähentävän erityisesti ohutpäällysteisten tierakenteiden yläosiin kohdistuvia rasituksia. Kerrospaksuuksien kasvattaminen, jäykempi päällystekerros, ylikuormattujen ajoneuvojen poistaminen liikenteestä, toimiva kuivatus, optimaalisesti telirakenteelle jaettu kuorma, pienemmät rengaspaineet sekä pidempi akseliväli havaittiin tekijöiksi, joilla tierakenteen rasituksia voitaisiin vähentää. fi
dc.description.abstract Amongst all the loads that a road structure confronts during its life cycle, traffic loading caused by heavy vehicles is one of the most significant. The mass of a heavy vehicle and how it is divided among the axles and the wheels is in a key role in what comes to the loading responses of the road. The largest axle, axle group and vehicle masses allowed in Finland are defined in the decree on the use of vehicles on the road. A new version of the decree that allows larger vehicle and axle group masses came into effect in October 2013. The new decree also introduced new requirements like the use of dual wheels, which are intended to alleviate the loading effects caused by heavier vehicles. The aim of this master’s thesis was to study by the means of modelling with the Plaxis 3D FEM-programme how the heavier vehicles and axle groups affect the responses like stresses, strains and displacements of a road structure. The emphasis of this study was on the effects of axle groups of two or three axles, but also the general effect of articulated vehicles was investigated. Three road structures founded on clay were examined: one corresponding to a lower grade road, one corresponding to a usual road and one corresponding to a higher grade road. In addition to the effects caused by heavier allowed load also the effects of overload, unevenly distributed load, axle spacing, tire pressure, stiffness of the surfacing layer, layer thickness and the height of the ground water table were investigated. The study showed that the larger masses induce larger stresses, strains and displacements especially to the subbase and the subgrade soil. The larger loading responses concern particularly lower grade roads with a thin surfacing layer. The heavier masses were evaluated to intensify the damaging of especially roads founded on soft soils, roads with small total layer thickness and roads with light weight materials. Also fatigue damage is likely to become more common with the heavier loads. The study showed that articulated vehicles have a total effect on the strains and displacements of the subbase and the subgrade soil in the case of a road founded on saturated soft soil. Based on the modelling it seems that replacing the single wheels with dual wheels reduces the stresses and strains in the top part of a road with thin surfacing layer. Larger layer thicknesses, stiffer surfacing layer, elimination of overloaded vehicles, functioning drainage, optimally divided axle group load, smaller tire pressures and longer axle spacings were found to be factors that could reduce the stresses, strains and displacements that the road confronts. en
dc.format.extent 132 + 36
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso fi en
dc.title Telimassojen korottamisen vaikutus tierakenteen vasteisiin – laskennallinen tarkastelu fi
dc.title A modelling study on the effects of raising axle group masses on road structure responses en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword ajoneuvokuorma fi
dc.subject.keyword tierakenne fi
dc.subject.keyword vaste fi
dc.subject.keyword mallinnus fi
dc.subject.keyword Plaxis fi
dc.subject.keyword asetusmuutos 2013 fi
dc.subject.keyword vehicle load en
dc.subject.keyword road structure en
dc.subject.keyword response en
dc.subject.keyword modelling en
dc.subject.keyword Plaxis en
dc.subject.keyword regulation 2013 en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201403061544
dc.programme.major Pohja- ja kalliorakentaminen fi
dc.programme.mcode IA3028 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Korkiala-Tanttu, Leena
dc.programme Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma fi
dc.location P1 Ark Aalto fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account