Raskas liikenne ja urautumisriski ohutpäällysteisillä teillä

Jukka Isometsä

Raskaan liikenteen aiheuttama sitomattomien rakennekerrosten urautuminen on huomattava haaste ohutpäällysteisten teiden kestävyydelle. Jukka Isometsä tutki diplomityössään Karstulan tiekuormitustutkimuksessa käytettyjen raskaiden ajoneuvoyhdistelmien aiheuttamia tierakenteen kuormituksia elementtimenetelmällä. Työn tulosten perusteella erityisesti asfalttipäällysteen paksuus korostuu tierakenteen kestävyyden kannalta, jos raskaat ajoneuvoyhdistelmät yleistyvät alempiluokkaisella tieverkolla.

Työ on saatavilla: https://trepo.tuni.fi/handle/10024/155139

Mistä aiheesta teit diplomityösi ja mitkä olivat sen päätulokset?

Tein diplomityöni aiheesta “Raskaan liikenteen kuormitusvasteiden mallintaminen”. Diplomityö oli jatkoa Karstulassa maantiellä 697 tehdylle tiekuormitustutkimukselle, jonka tutkimuskeskus Terra sekä Roadscanners Oy toteuttivat Väyläviraston sekä Metsäteho Oy:n toimeksiannosta vuonna 2022.

Diplomityössä tutkittiin, kuinka raskas liikenne vaikuttaa erityisesti ohutpäällysteisen tien urautumisriskin muodostumiseen. Tierakenteen mallintamiseen käytettiin elementtimenetelmään perustuvaa ohjelmaa ja tierakenteen FEM-laskentamallit kalibroitiin vuoden 2022 tiekuormitustutkimuksen mittausdatan perusteella. Työssä tutkittiin myös eri ajoneuvoyhdistelmien kuormitusvaikutusten yhteismitallistamista.

Tierakenteen FEM-laskentamalli
Tierakenteen FEM-laskentamalli kuormituksen vuoksi deformoituneena. Kuvan siirtymille on lisätty 2000-kertainen korostus.

Päätuloksena havaittiin, että tutkitut raskaat ajoneuvoyhdistelmät aiheuttivat kantavaan kerrokseen deformaatiota, jolloin pysyvien muodonmuutosten eli urautumisen riski oli kohonnut Karstulan tiekuormituskokeen olosuhteissa. Työssä tarkasteltiin myös alustavaa laskentamallia, jonka avulla ajoneuvoyhdistelmien kuormitusvaikutuksia yhteismitallistettiin mallinnetuilla muodonmuutoksilla. Asfalttipäällysteen paksuuteen tulisikin kiinnittää tarkempaa huomiota, mikäli raskaat ajoneuvoyhdistelmät yleistyvät alempiluokkaisella tieverkolla.

Pituusleikkaus kuormitetun tierakenteen deviatorisesta leikkausmuodonmuutoskentästä.
Pituusleikkaus kuormitetun tierakenteen deviatorisesta leikkausmuodonmuutoskentästä.

Mistä sait diplomityön aiheen?

Professori Pauli Kolisoja kertoi erään kurssin viikkotiedotteessa, että luennon jälkeen olisi mahdollista jäädä keskustelemaan Tutkimuskeskus Terrassa olevista diplomitöiden aiheista. Tierakenteiden numeeriseen mallintamiseen liittyvä tutkimusaihe kiinnitti huomioni kaikista esitellyistä aiheista.

Mitkä olivat tärkeimmät prosessissa oppimasi asiat?

Oppia tuli diplomityöprosessin alusta loppuun saakka, sillä diplomityö oli pitkä sekä laaja projekti. Tärkeimpinä oppeina tulivat kuitenkin tutkimusprojektin itsenäinen läpivienti määrätyssä ajassa, systemaattisten työtapojen omaksuminen sekä tiedonhakutaitojen kehittyminen. Luovuuttakin sai käyttää, kun piti keksiä keino käsitellä suuria määriä mallinnettua numeerista dataa. Myös oman tekemisen sekä oppimisen reflektointi tuli tutuksi diplomityöprosessin aikana: mistä lähdettiin liikkeelle ja mihin on nyt päästy?

Miten opintosi tukivat diplomityön tekemistä? Entä työssäkäynti?

Kaikki opinnot tukivat kokonaisuutena diplomityön tekemistä aina peruskursseista  infrarakenteiden pääaineopintoihin saakka. Maamekaniikka, Infrarakenteiden tekninen suunnittelu ja Computational Geotechnics -kurssit olivat tärkeässä roolissa työtä tehdessä. Erikoistietämystä esimerkiksi tierakenteen kuormituskäyttäytymisen mallintamiseen numeerisilla menetelmillä täydennettiin Tutkimuskeskus Terran henkilöstön avulla. Työelämästä konkreettisina apuina diplomityötä tehdessä olivat ehdottomasti projektinhallintataidot sekä suunnittelutöistä saatu aikaisempi tietämys tierakenteista.

Mitä muuta haluaisit tuoda esille opinnoista tai diplomityöstä?

Opinnot valmistivat hyvin substanssiasioihin, mutta myös uuden tiedon nopeaan omaksumiseen. Teoriaosaaminen on aina arvokasta, mutta erityisen tärkeää on kyky omaksua jatkuvasti uutta tietoa ja soveltaa sitä käytäntöön. Kekseliäisyyttä sekä tiedon soveltamista siis  tarvitaan infra-alalla. Haluaisin lisäksi mainita, että diplomityötä oli ilo tehdä Tutkimuskeskus Terrassa ammattitaitoisen henkilöstön ansiosta – siitä heille erityiskiitos!

Valmistut pian – mitä seuraavaksi?

Työt sekä oman asiantuntijuuden kehittäminen jatkuvat konsultointi- ja suunnittelualan parissa. Tavoitteenani on, että tulevaisuuden työtehtävät liittyisivät uusien ja konkreettisten ratkaisujen kehittämiseen infra-alalla. Aika näyttää, jatkuvatko tutkimustyöt tämän tai jonkin toisen aiheen parissa.

Kuvat: © Jukka Isometsä 2024