RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET

RATAHALLINTO- KESKUS BANFÖRVALTNINGS- CENTRALEN 27.9.2005 Dnro 895/731/02 RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET RAMOn osaa 3 Radan rakenne on päivitetty vastaamaan RHK:n julkaisua B 15 Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet. Muutoksia on tehty mm. kohtiin 3.4 Mitoitusmenetelmät ja seurantamittaukset, 3.7.1 Junakuorma, 3.7.8 Kuormien yhdistäminen ja osavarmuusluvut sekä 3.8.5 Radan vakavuus. Muutoskohdat on merkitty marginaaliin reunaviivalla. Rataverkko-osaston johtaja Markku Nummelin Korvaa: RAMOn osa 3 Radan rakenne (15.8.2002) sivut 1 2, 7 8, 13 26, 29 36, 43 44.

RATAHALLINTO- KESKUS BANFÖRVALTNINGS- CENTRALEN 2.7.2002 895/731/02 RATATEKNISET MÄÄRÄYKSET JA OHJEET Ratahallintokeskus on hyväksynyt RAMOn osan 3 Radan rakenne. Ylijohtaja Ossi Niemimuukko Turvallisuusyksikön päällikkö Kari Alppivuori Esitetään hyväksyttäväksi Kunnossapitoyksikön päällikkö Markku Nummelin Korvaa edellisen RAMOn osan 3 Radan rakenne 1.4.2000. Voimassa 15.8.2002 lukien ehdollisena siten, että sitä voidaan Euroopan yhteisöjen vaatimuksesta tarvittaessa muuttaa notifiointimenettelyn aikana.

RAMO 3 Sisältö 1 Sisältö 3 RADAN RAKENNE... 3 3.0 Määritelmiä... 3 3.1 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun ohjeistus... 7 3.1.1 Yleiset suunnitteluperusteet... 7 3.1.2 Määräysten ja ohjeiden pätemisjärjestys... 7 3.2 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun vaiheet... 9 3.3 Radan alus- ja pohjarakenteiden vertailuperusteet... 11 3.4 Mitoitusmenetelmät ja seurantamittaukset... 13 3.5 Maakerrosten ja pengermateriaalien geotekniset ominaisuudet... 15 3.6 Rakennusmateriaalien ominaisuudet geoteknisessä suunnittelussa... 17 3.7 Ulkoiset kuormat... 19 3.7.1 Junakuorma... 19 3.7.1.1 Pystysuora junakuorma... 19 3.7.1.2 Pystysuorien kuormien jakaantuminen... 21 3.7.1.3 Vaakakuormat... 23 3.7.2 Muut radan alus- ja pohjarakenteisiin kohdistuvat kuormat... 23 3.7.3 Työkonekuormat... 24 3.7.4 Maanpaino... 24 3.7.5 Maanpaine... 24 3.7.6 Vedenpaine ja huokosveden ylipaine... 24 3.7.7 Tärinä... 25 3.7.8 Kuormien yhdistäminen ja osavarmuusluvut... 25 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit... 27 3.8.1 Alus- ja pohjarakenteiden käyttöikä... 27 3.8.2 Alusrakenneluokat... 27 3.8.3 Pengerleveyden mitoitus... 27 3.8.4 Radan routamitoitus... 29 3.8.4.1 Uudet radat ja rataoikaisut... 29 3.8.4.2 Parannettavat radat... 29 3.8.5 Radan vakavuus... 31 3.8.5.0 Yleistä... 31 3.8.5.1 Varmuuskertoimet... 31 3.8.6 Paalulaattojen mitoitus... 33 3.8.7 Radan painumat... 34 3.8.7.1 Pysyvä painuma... 34 3.8.7.2 Palautuva painuma... 35 3.9 Radan ympäristögeotekniset suunnitteluperusteet... 37 3.9.1 Junaliikenteestä aiheutuvat vaikutukset... 37 3.9.2 Rakentamisesta aiheutuvat vaikutukset... 37 3.10 Radan normaalipoikkileikkaukset... 39 3.11 Kävelykulkutiet... 41 3.11.1 Yleistä... 41 3.11.2 Kävelykulkutien poikkileikkaus ja materiaalit... 41 Viitteet... 43 RAMO 2005-09

2 RAMO 3 Liiteluettelo Liiteluettelo 1 Routamitoituskäyrästöt ja routamitoitusesimerkki 2 Radan normaalipoikkileikkaukset

3 RAMO 3.0 Määritelmiä 3 RADAN RAKENNE Ratatekniset määräykset ja ohjeet (RAMO) osassa Radan rakenne esitetään radan alus- ja pohjarakenteiden rakenneosat ja niiden suunnittelu- ja mitoitusperusteet. Ilmoitettu Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin 98/34/EY, muut. 98/48/EY mukaisesti. Ratahallintokeskus (RHK) seuraa alan eurooppalaista standardisointia ja muuttaa määräykset ja ohjeet eurooppalaisten standardien mukaisiksi niiden valmistuttua. 3.0 Määritelmiä Alusrakenne koostuu välikerroksesta, eristyskerroksesta sekä mahdollisesta suodatinkerroksesta ja routalevystä. Eristyskerros estää tai vähentää sen alla olevien maakerrosten routimista ja muodostaa välikerrokselle tasaisen ja kantavan alustan sekä siirtää ja jakaa kuormat pohjamaalle. Eristyskerroksen tehtävänä on myös pysäyttää kapillaarinen veden nousu kerroksen alaosaan ja toimia suodatinkerroksena. Eristyskerroksessa käytettävät materiaalit on esitetty julkaisussa Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset (RMYTL, osa 5) /10/. Jatkuvakiskoraide (Jk-raide) on raide, jossa kiskon pituus l > 300 metriä. Jätkänpolku on välikerroksen yläpinta tukikerroksen ja välikerroksen ulkoreunan välillä. Korkeusviiva (Kv) on määritelty RAMOn osassa 2 Radan geometria Leikkauspohja on leikatun pohjamaan yläpinta. Lyhytkiskoraide (Lk-raide) on raide, jossa kiskon pituus l 25 metriä. Maarakenne on tiivistetty maa- tai maarakennekerros, vaihdettu ja tiivistetty maarakennekerros (massanvaihto) tai vahvistettu maa- tai maarakennekerros (pohjanvahvistus). Palle on raiteen tukikerroksen reunaan tehty korotus, jonka tarkoituksena on lisätä tukikerroksen kykyä ottaa vastaan raiteesta siihen kohdistuvat voimat. Pengerleveys on radan alusrakenteen, normaalisti välikerroksen, yläpinnan leveys. Pengerpohja on pengertäytteen alla olevan pohjamaan pinta. Pengertäyte on pengerpohjan ja eristyskerroksen väliin rakennettu ratapenkereen osa. Pengertäytteessä käytettävät materiaalit on esitetty julkaisussa Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset (RMYTL, osa 5) /10/. Pohjamaa (perusmaa) on ratapenkereen alla oleva maa.

4 RAMO 3.0 Määritelmiä Pohjanvahvistus on toimenpide, jolla maakerroksen teknisiä ominaisuuksia on parannettu joko maakerrosta tiivistämällä tai lisäämällä maakerrokseen sen huokostilavuutta pienentävää tai maan kanssa kemiallisesti reagoivaa lisäainetta. Pohjarakenne on joko pysyvä, kuten rakenteen perustus, maanvastainen seinä- tai lattiarakenne, kuivanapitorakenne, routa- tai muu suojausrakenne, tai työnaikainen kuten kaivannon tuenta-, pohjaveden alennus- tai työnaikainen suojausrakenne. Pohjarakennussuunnitelma sisältää työselityksen ja laatuvaatimukset sekä niihin liittyvät pohjatutkimus- ja pohjarakennuspiirustukset sekä suunnitelmaselostuksen, jonka liitteenä ovat geotekniset ja rakenteelliset mitoituslaskelmat. Pohjarakennussuunnittelu on maan ja kallion käyttäytymisen mitoitettua yhteensovittamista pohjarakenteiden kanssa siten, että myös yläpuoliset rakenteet toimivat suunnitellulla tavalla ja rakenne ei vaurioidu tai tule käyttökelvottomaksi esimerkiksi roudan, kosteuden tai haitallisten aineiden vaikutuksesta. Pohjarakentaminen käsittää rakenteiden perustusten ja maanpinnan alapuolisten tilojen tarkoituksenmukaiseksi ja turvalliseksi rakentamiseksi tarvittavat kaivu-, tuenta-, kuivanapito-, tiivistys-, lujitus- ja muut rakennustyöt sekä pysyvien pohjarakenteiden rakennustyöt. Päällysrakenne on radan rakenneosa, johon kuuluu tukikerros ja raide. Raide koostuu ratapölkyistä, ratakiskoista, ratakiskojen kiinnitys- ja jatkososista sekä vaihteista ym. raiteen erikoisrakenteista. Raideväli on vierekkäisten raiteiden keskilinjojen välinen lyhin etäisyys. Rakennekerrokset ovat tuki-, väli-, eristys- ja suodatinkerros. Ratapenger koostuu radan rakennekerroksista ja mahdollisesta pengertäytteestä. Routalevy lisää rakenteen lämmöneristävyyttä ja estää tai vähentää radan rakenteen alla olevien maakerrosten routimista. Routalevyjen laatuvaatimukset on esitetty RHK:n julkaisemissa Routalevyjen teknisissä toimitusehdoissa /13/. Sepeliraide on raide, jossa tukikerroksen materiaalina on raidesepeli. Soraraide on raide, jossa tukikerroksen materiaalina on raidesora. Suodatinkerros estää eristyskerroksen ja pohjamaan sekoittumisen. Suodatinkerroksessa käytettävät materiaalit on esitetty julkaisussa Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset (RMYTL, osa 5) /10/. Suunnitteluperusteet on RHK:n kuhunkin suunnitteluvaiheeseen laatima hankekohtainen asiakirja työssä noudatettavista teknisistä ratkaisuista ja toimintatavoista. Tukikerros pitää raiteen geometrisesti oikeassa asemassa ja asennossa, jakaa kuormia alusrakenteelle ja muodostaa raiteelle tasaisen ja kantavan alustan. Tukikerroksen

5 RAMO 3.0 Määritelmiä materiaalina käytetään raidesepeliä tai raidesoraa. Tukikerroksen materiaalien laatuvaatimukset on esitetty julkaisuissa Raidesepelin tekniset toimitusehdot /5/ ja Päällysrakennetöiden yleiset laatuvaatimukset (PYL) /23/. Välikerros muodostaa tukikerrokselle tasaisen ja kantavan alustan ja estää tukikerroksen sekoittumisen alla oleviin rakennekerroksiin. Välikerroksen materiaalivaatimukset on esitetty julkaisussa Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset (RMYTL, osa 5) /10/. Radan rakenteeseen liittyviä nimityksiä on esitetty kuvissa 3.0:1 ja 3.0:2. Kuva 3.0:1 Radan rakenneosiin liittyviä nimityksiä.

6 RAMO 3.0 Määritelmiä Kuva 3.0:2 a) Radan dimensioihin liittyviä nimityksiä ja b) niiden tulkinta, kun rata sijaitsee kaarteessa.

RAMO 3.1 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun ohjeistus 3.1 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun ohjeistus 3.1.1 Yleiset suunnitteluperusteet Radan alus- ja pohjarakenteiden yleiset suunnitteluperusteet ja niiden mitoitusmenetelmiä koskevat yleiset perusteet on esitetty Suomen rakentamismääräyskokoelman (RakMk) osassa B1 Rakenteiden varmuus ja kuormitukset /15/. Muiden kuin junakuormien osalta radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelussa käytetään RakMk:n osassa B1 sekä soveltuvin osin julkaisuissa Rakenteiden kuormitusohjeet, RIL 144-1997 /7/ ja Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/ esitettyjä kuormia, kuormien yhdistelyperiaatteita ja varmuuskertoimia. Kantavien rakenteiden yleiset suunnitteluperusteet ja mitoitusmenetelmiä koskevat perusteet on esitetty RakMk:n osassa B2 Kantavat rakenteet /16/. Pohjarakenteiden, jotka liittyvät luvanvaraisiin tai viranomaishyväksyntää muutoin edellyttäviin rakennustöihin, yleiset suunnitteluperusteet on esitetty RakMk:n osassa B3 Pohjarakenteet /17/. Siinä annetut määräykset ja ohjeet edustavat myös radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelussa ja rakentamisessa suositeltavaa toimintatapaa siltä osin kuin nämä määräykset ja ohjeet eivät ole ristiriidassa RHK:n julkaisemien määräysten, ohjeiden tai yleisten työselitysten ja laatuvaatimusten kanssa. Kaikki rataan liittyvät alus- ja pohjarakenteet ovat joko hyvin vaativia - esimerkiksi pehmeikölle perustettavat ratapenkereet ja ratakaivannot - tai vaativia pohjarakennuskohteita. Tästä johtuen niiden suunnittelu edellyttää aina geoteknistä erityisosaamista. 3.1.2 Määräysten ja ohjeiden pätemisjärjestys Tämän ohjeen rakenne on mahdollisuuksien mukaan pyritty tekemään yhdenmukaiseksi Tiehallinnon julkaisun Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/ kanssa. Mainittua julkaisua voidaankin soveltaa myös radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelussa siltä osin kuin asiaa ei ole hankkeen suunnitteluperusteissa tai RHK:n antamissa määräyksissä ja ohjeissa erikseen käsitelty. Edellä sanottuun viitaten radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelussa sovellettavien määräysten ja ohjeiden pätemisjärjestys on seuraava: 1. RHK:n antamat hankkeen suunnitteluperusteet 2. RHK:n määräykset ja ohjeet, erityisesti Ratatekniset määräykset ja ohjeet, RAMO sekä Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset, RMYTL /10/ 3. Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/ 4. Tiehallinnon julkaisu Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/ 5. Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/ ja muut alan yleiset ohjeet, joita ovat julkaisseet esimerkiksi Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL r.y. ja Suomen Geoteknillinen Yhdistys SGY r.y. 7 RAMO 2005-09

8 RAMO 3

RAMO 3.2 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun vaiheet 3.2 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun vaiheet Radan suunnittelun vaiheet ja eri suunnitteluvaiheisiin liittyvät osatehtävät radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelun osalta on esitetty RHK:n julkaisussa Radan suunnitteluohje /4/. 9

10 RAMO 3

RAMO 3.3 Radan alus- ja pohjarakenteiden vertailuperusteet 3.3 Radan alus- ja pohjarakenteiden vertailuperusteet Asetetut laatuvaatimukset täyttävien radan alus- ja pohjarakenteiden vertailu tapahtuu samoja yleisperiaatteita noudattaen kuin mitä tierakenteiden osalta on esitetty Tiehallinnon julkaisussa Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/. 11

12 RAMO 3

3.4 Mitoitusmenetelmät ja seurantamittaukset 13 RAMO 3.4 Mitoitusmenetelmät ja seurantamittaukset Määräys: Maanvaraisesti perustettavan radan geotekninen mitoitus samoin kuin mahdollisten vahvistus- ja pohjarakenteiden geotekninen ja rakenteellinen mitoitus on tehtävä siten, että itse pohjarakenteiden samoin kuin niiden varassa olevien rakenteiden painumat ja siirtymät ovat radan turvallisen liikennöinnin kannalta riittävän pienet ja että maapohjan ja rakenteiden varmuus sortumista, murtumista ja halkeilua vastaan on riittävän suuri. Seurantamittauksilla tarkoitetaan ratapenkereen pitkäaikaisen käyttäytymisen seurantaa. Seurantamittauksia tehdään ohjeen Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/ kuvan 8 esittämissä tapauksissa, kun penkereen stabiliteetti ei täytä vaadittua varmuustasoa. Sekä radan maanvaraisen perustamisen että mahdollisten vahvistus- ja pohjarakenteiden mitoitus tehdään ensisijaisesti laskennallisia menetelmiä käyttäen. Niin kutsuttujen klassisten laskentamenetelmien yhteydessä laskennallisessa mitoituksessa käytetään sekä rajatilamenetelmää että kokonaisvarmuusmenetelmää. Pohjarakenteen rakenteellisen kestävyyden mittauksessa voidaan käyttää osavarmuusmenetelmää, kokonaisvarmuus- menetelmää ja sallittujen jännitysten menetelmää. Kokonaisvarmuusmenetelmän käyttö on hyvä herkkyystarkastelussa, koska parametrien vaihtelun vaikutus on helposti havainnollistettavissa. Se on myös välttämätön tarkasteltaessa monimutkaisen mitoituksen lopputulosta. Olemassa olevan ratapenkereen mitoitus on esitetty RHK:n julkaisussa Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/. Sen mukaisesti laskenta voidaan tehdä sekä φ = 0 että c-φ -menettelyllä. Jälkimmäisessä tapauksessa tulee huomioida myös huokospaine. Uusien ratapenkereiden mitoituksessa käytetään φ = 0 -menettelyä. Geoteknisen mitoituslaskelman periaatteita on esitetty myös julkaisussa Geotekniset laskelmat /2/. RAMO 2005-09

14 RAMO 3

RAMO 3.5 Maakerrosten ja pengermateriaalien geotekniset ominaisuudet 3.5 Maakerrosten ja pengermateriaalien geotekniset ominaisuudet Määräys: Pohjatutkimusten on oltava määrällisesti ja laadullisesti riittävät radan maanvaraisen perustamisen sekä vahvistus- ja pohjarakenteiden laskennallisessa mitoituksessa tarvittavien geoteknisten mitoitusarvojen luotettavaan määrittämiseen. Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelua ja rakentamista palvelevien pohjatutkimusten ohjelmoinnissa ja pohjatutkimuksissa käytettävien tutkimusmenetelmien valinnassa voidaan soveltuvin osin käyttää seuraavissa julkaisuissa annettuja ohjeita: Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/ Tiesuunnitelman pohjatutkimukset, TIEL 2180002 /21/ Siltojen pohjatutkimukset, TIEL 3200537 /14/ Tieleikkausten pohjatutkimukset, TIEL 3200354 /20/ Teiden pehmeikkötutkimukset, TIEL 3200520 /18/ Aluesuunnittelun pohjatutkimusohjeet, ALPO-86 /1/ Laskennallisessa mitoituksessa tarvittavien maakerrosten geoteknisten ominaisuuksien määritysmenetelmiä on vastaavasti käsitelty mm. RHK:n julkaisussa Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/ ja Tiehallinnon julkaisussa Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/. 15 RAMO 2005-09

16 RAMO 3

RAMO 3.6 Rakennusmateriaalien ominaisuudet geoteknisessä suunnittelussa 3.6 Rakennusmateriaalien ominaisuudet geoteknisessä suunnittelussa Radan alus- ja pohjarakenteiden rakentamisessa käytettävien rakennusmateriaalien ominaisuuksien määrittäminen tapahtuu RMYTL:n /10/ mukaisesti ja soveltuvin osin noudattaen Tiehallinnon julkaisua Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/. 17 RAMO 2005-09

18 RAMO 3

19 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat 3.7 Ulkoiset kuormat 3.7.1 Junakuorma 3.7.1.1 Pystysuora junakuorma Radan maanvaraisen perustamisen sekä alus- ja pohjarakenteiden mitoituksessa käytettävä pystysuoran junakuorman ominaisarvo saadaan kertomalla Eurocode 1:n mukaisen kuormakaavion LM71 perusteella määräytyvät, paikallaan olevan junan aiheuttamaa staattista kuormaa vastaavat nauha- ja akselikuormat asianomaisella sysäyskertoimella φ v. Junakuorman laskenta-arvo saadaan junakuorman ominaisarvosta kertomalla se junakuorman osavarmuusluvulla. LM71 kuormakaavio muodostuu nauhakuormasta q vk ja neljästä akselikuormasta Q vk, jotka sijaitsevat 1,6 m etäisyydellä toisistaan. Nauhakuorma q vk voi olla epäjatkuva siten, että saavutetaan määräävä kuormitustapaus. Kuormakaavio LM71 on esitetty kuvassa 3.7:1 ja sitä vastaavat akselipainoluokat taulukossa 3.7:1. Kuva 3.7:1 Eurocoden mukainen kuormakaavio LM71. Kun radan korkeusviivan ja tarkastelutason välinen etäisyys on suurempi kuin 0,80 m, voidaan kuormakaaviota käsitellä kuvan 3.7:2 ja taulukon 3.7:1 mukaisesti kahtena tasaisena kuormana q vk ja q vk. L < 6,4 m q vk L > 0 q vk q vk Kuva 3.7:2 Kuormakaavion LM71 käsittely kahtena tasaisena kuormana. Uusien ratojen suunnittelussa käytetään taulukon 3.7:1 mukaista 35 t mitoitusakselipainoa, ellei hankkeen suunnitteluperusteissa muuta esitetä. Radan parantamisen yhteydessä käytetään 35 t mitoitusakselipainoa rakenteille, joiden suunniteltu käyttöikä on 100 vuotta, ellei hankkeen suunnitteluperusteissa muuta esitetä.

20 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat Muilta osin radan parantamisen yhteydessä noudatetaan hankkeen suunnitteluperusteissa määriteltyä mitoitusakselipainoa. Olemassa olevien ratojen suunnittelussa käytetään rataosan mitoitusakselipainoa. Suunnitelmissa on esitettävä käytetyn mitoitusakselipainon tunnus. Taulukko 3.7:1 Kuormakaavion LM71 mitoitusakselipainot, niiden tunnukset sekä vastaavat staattiset nauhakuormien ja akselikuormien arvot. Mitoitusakselipaino [t] Kuormakaavion tunnus Kuormakaavion α-kerroin Kuormakaavion nauhakuorma, q vk [kn/m] q vk [kn/m] Kuormakaavion akselikuormat, Q vk [kn] 17 LM71-17 0,75 60 58 188 22,5 LM71-22,5 1,00 80 76 250 25 LM71-25 1,10 88 84 275 30 LM71-30 1,33 106 102 333 35 LM71-35 1,46 120 111 370 Taulukossa 3.7:2 on esitetty vakavuuslaskennassa käytettävät junakuormat. Laskelmat suoritetaan käyttäen tasaista nauhakuormaa Taulukko 3.7:2 Vakavuuslaskennassa käytettävät junakuormat Akselipainot Kokonaisvarmuus Osavarmuus Mitoitusakselipaino [t] Nauhakuorma q vk [kn/m] Ominaiskuorma q om [kn/m] Ominaiskuorma q om (b=2,5m) [kn/m 2 ] Murtorajatilan mitoituskuorma q m [kn/m] Murtorajatilan mitoituskuorma q m (b=2,5 m) [kn/m 2 ] 17 60 60,0 24,0 78,0 31,2 22,5 80 80,0 32,0 104,0 41,6 24,5 86 86,0 34,4 111,8 44,7 25 88 88,0 35,2 114,4 45,8 30 106 106,0 42,4 137,8 55,1 35 120 120,0 48,0 156,0 62,4 Mitoittava tilanne on pysähtynyt juna. Sysäyskertoimen arvo on 1,0. Paalulaattojen, rautatiesiltojen ja siltamaisten erikoisrakenteiden kuormat ja osavarmuusluvut on esitetty julkaisussa Rautatiesiltojen suunnitteluohje, RSO /11/. RAMO 2005-09

21 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat 3.7.1.2 Pystysuorien kuormien jakaantuminen Pystysuoran junakuorman jakaantuminen ratapölkkyjen kautta ratapenkereeseen voidaan otaksua kuvan 3.7:3 mukaiseksi. Kuva 3.7:3 Pystysuoran junakuorman jakaantuminen ratapölkyistä ratapenkereeseen. Paalulaattojen mitoituksessa ratapenkereen painosta aiheutuvan pystysuoran kuorman voidaan olettaa jakaantuvan kuvan 3.7:4 mukaisesti. Junakuorman osalta paalulaattojen mitoituksessa valitaan määrääväksi muodostuva kuormitustapaus seuraavista vaihtoehdoista: Nauhakuormaksi q muutettu junakuorma vaikuttaa jatkuvana. Kuorman voidaan tällöin olettaa jakautuvan ratapenkereen poikkileikkauksessa kuvan 3.7:5 mukaisesti. Nauhakuormien q ja q summa vaikuttaa kuvan 3.7:2 mukaisesti 6,4 m matkalla. Kuorman voidaan tällöin olettaa jakautuvan sekä radan pituussuunnassa että poikkileikkauksen suunnassa kuvassa 3.7:5 esitetyn periaatteen mukaisesti.

22 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat Pengerkuorman aiheuttama pystysuora jännitys paalulaatan yläpinnassa L p L t G t Korotettu reunajännitys paalulaattaa mitoitettaessa G p g R H p γpγ p g R 0,1 m 30 kpa g k g r H r B L p L t G p G t G tot H p H r on pengerleveys (m) on tukikerroksen alapinnan leveys (m) on alusrakenteen ja mahdollisen pengertäytteen kokonaispaino (kn/m) on tukikerroksen, pölkkyjen ja kiskojen paino (kn/m) on laatan päällä olevan ratapenkereen kokonaispaino (kn/m) on alusrakennekerrosten ja mahdollisen pengertäytteen paksuus (m) on alusrakennekerrosten ja mahdollisen pengertäytteen paksuus paalulaatan reunan kohdalla (m) B on paalulaatan leveys (m) g k on pengerkuorman aiheuttama pystysuora jännitys laatan keskiosalla (kpa) g r on pengerkuorman aiheuttama pystysuora jännitys laatan reunalla (kpa) g R on laatan reunalla vaikuttava viivakuorma (kn/m) γ p on pengermateriaalin tilavuuspaino (kn/m 3 ) G p 2 [(L p + 1,5 H p ) H p 1,5 H r ] γ p = G = G + G tot t p g = 1,0 γ 2 G ( ) p tot B L t g g k = B + L r H r Kuva 3.7:4 Penkereen painosta aiheutuvan pystysuoran kuorman jakautuminen. t r Kuvan 3.7:5 mukaisella reunajännityksen korotuksella otetaan huomioon enintään 1,0 m laatan yläpuolelle ulottuva huoltotie sekä tavanomaiset, 10 kpa suuruista tasaista pintakuormaa vastaavat, työkonekuormat huoltotiellä ja penkereellä. Mahdolliset sivulta tehtävät ajorampit penkereen päälle on kuitenkin suunniteltava erikseen. Laatan reunalla vaikuttava viivakuorma g R on myös arvioitava tapauskohtaisesti erikseen.

23 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat Junakuorman aiheuttama pystysuora jännityslisäys paalulaatan yläpinnassa q H k q* 0,85 H k 2,6 m 0,85 H k q on kuormitustapausta vastaava nauhakuorma (kn/m) H k on rakennekerrosten kokonaispaksuus (m) q* on pengerkuorman aiheuttama pystysuora jännityslisäys raiteen alapuolella (kpa) q q* = 2,6 + 0,85 Kuva 3.7:5 Pystysuoran junakuorman jakautuminen ratapenkereen poikkileikkauksessa. 3.7.1.3 Vaakakuormat H k Junasta aiheutuvan keskipakoisvoiman vaikutus on otettava huomioon laskettaessa kaarteessa sijaitsevan radan stabiliteettia ulkokaarteen puolelle. 3.7.2 Muut radan alus- ja pohjarakenteisiin kohdistuvat kuormat Junakuorman lisäksi radan alus- ja pohjarakenteiden mitoituksessa tulee ottaa huomioon myös muut tapauskohtaisesti määräytyvät rakenteita kuormittavat tekijät, kuten ratapenkereen sisäisestä maanpaineesta paaluperustuksille ja paalulaatoille aiheutuvat vaakakuormat sekä paaluihin kohdistuvan negatiivisen vaippahankauksen vaikutus. Eräs esimerkki paaluperustuksen mitoituksessa huomioon otettavista muista kuormista liittyy tilanteeseen, jossa lisäraide perustetaan paaluilla olemassa olevan maanvaraisesti perustetun raiteen viereen. Tällöin viereisestä raiteesta aiheutuva paaluja taivuttava vaakakuorma on otettava paalujen rakenteellisessa mitoituksessa huomioon taulukon 3.8:5a mukaisesti. Koska tavanomaiset paalutyypit kestävät taivutusrasitusta varsin huonosti, pitäisi mainitunlaisen kuormitustilanteen syntymistä pyrkiä mahdollisuuksien mukaan välttämään. Jos paaluihin kohdistuvia vaakakuormituksia ei kuitenkaan kokonaan voida välttää, ne on pyrittävä ainakin minimoimaan esimerkiksi paalulaatan korkeustasoa nostamalla. RAMO 2005-09

24 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat 3.7.3 Työkonekuormat Rakentamisen aikaisissa tilanteissa työkonekuorman ominaisarvoksi on otaksuttava vähintään 10 kpa suuruista tasaista pintakuormaa vastaava kuorma. Laaja-alaisena vaikuttavien työkone-kuormien suuruus on kuitenkin arvioitava tapauskohtaisesti erikseen. Raskaiden työkoneiden osalta - esimerkiksi raskaat autonosturit, kaivinpaalukoneet, dumpperit ja raskaat paalutuskoneet - työkonekuorman suuruus on myös arvioitava tapauskohtaisesti erikseen. Suuntaviivoja tähän on annettu esimerkiksi Tiehallinnon julkaisussa Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/. Suunnitelmasta tulee ilmetä mitoituksessa käytetty työkonekuorma. 3.7.4 Maanpaino Maanpaino lasketaan soveltaen Tiehallinnon julkaisun Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/ kappaletta 7.2.6. 3.7.5 Maanpaine Ratapenkereessä olevan tukiseinän kuormituksiin sovelletaan julkaisuja Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/, Rakennuskaivanto-ohje, RIL 181-1989 /6/, Rautatiesiltojen suunnitteluohje, RSO /11/ ja Työnaikaisten ratakaivantojen tukeminen, RHK A10/2001 /22/. 3.7.6 Vedenpaine ja huokosveden ylipaine Ratapenkereen läpi ei saa tapahtua jatkuvaa suotovirtausta eli ratapenger ei saa missään olosuhteissa toimia maapatona. Mitoittava vedenpinta arvioidaan julkaisun Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/ kohdan 6.4 mukaisesti pohjavesihavaintojen perusteella vertaamalla havaintoja vastaavissa olosuhteissa tehtyihin pitkäaikaishavaintoihin sekä ottamalla huomioon pohjaveden vuotuiset korkeusvaihtelut ja sadanta havaintojakson aikana. Mitoittavan vedenpinnan voivat määrätä myös rakenteen mitat, pohjavesialtaan pohjan tai reunan korkeus tai muut ympäristötekijät. Tukirakenteisiin kohdistuvan vedenpaineen vaikutus otetaan huomioon julkaisujen Rakenteiden kuormitusohjeet, RIL 144-1997 /7/ kohdan 4.3, Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/ kohdan 5.9.3.2 ja Rakennuskaivanto-ohje, RIL 181-1989 /6/ kohdan 7.2 mukaisesti. Pohjarakennustöiden aiheuttaman huokosveden ylipaineen vaikutus arvioidaan soveltaen RHK:n ohjetta Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet /24/. Jos huokosveden ylipaineesta aiheutuu vaaraa radan stabiliteetille, huokosvedenpaineen kehittymistä on aina seurattava tarkkailumittausjärjestelmän avulla. Hälytysrajana radan stabiliteettia turvaaviin toimenpiteisiin valmistautumiselle on tällöin se, kun huokosveden ylipaine on saavuttanut puolet etukäteen arvioidusta arvostaan. Raja-arvona töiden välittömälle keskeyttämiselle ja radan stabiliteettia turvaavien toimenpiteiden käynnistä- RAMO 2005-09

25 RAMO 3.7 Ulkoiset kuormat miselle on vastaavasti suunnittelun perustana käytetyn huokosveden ylipaineen arvon saavuttaminen. 3.7.7 Tärinä Pohjarakennustöistä aiheutuva tärinäkuormitus otetaan huomioon soveltaen Tiehallinnon julkaisun Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet /19/ kappaletta 7.2.9. Juna- liikenteen aiheuttaman tärinän vaikutus huokosveden ylipaineeseen on esitetty kohdassa 3.7.6. 3.7.8 Kuormien yhdistäminen ja osavarmuusluvut Kuormien yhdistämisessä sovelletaan julkaisua Rakenteiden kuormitusohjeet, RIL 144-1997 /7/. Radan maanvaraiseen perustamiseen sekä muiden vahvistus- ja pohjarakenteiden kuin paalulaattojen mitoitukseen liittyvissä murtorajatilatarkasteluissa junakuorman osavarmuusluvulle käytetään arvoa γ q = 1,3. Moniraiteisella rataosalla raidekohtainen pystysuoran junakuorman laskenta-arvo rataan liittyvissä murtorajatilatarkasteluissa saadaan kertomalla staattisen junakuorman ja junakuorman osavarmuusluvun tulo taulukon 3.7:3 mukaisella kertoimella k. Näin saatuja pystysuoran junakuorman laskenta-arvoja käyttäen etsitään stabiliteetin kannalta vaarallisin kuormitusten yhdistelmä. Taulukko 3.7:3 Moniraiteisen rataosan pystysuoran junakuorman laskennassa käytettävän kertoimen k raidekohtaiset arvot. Ensimmäinen raide Toinen raide Kolmas ja sitä seuraavat raiteet Ratalinjalla 1,0 tai 0 0,8 tai 0 0,5 tai 0 Liikennepaikoilla 1,0 tai 0 0,8 tai 0 0,8 tai 0 Maan tilavuuspainon osavarmuusluku stabiliteettitarkasteluissa, tuentojen mitoituksessa sekä muissa näitä vastaavissa tilanteissa on γ = 1,0. Tilanteissa, joissa maa toimii pelkästään rakenteen kuormituksena, maan tilavuuspainon osavarmuusluku on vastaavasti joko γ = 1,2 tai γ = 0,9 riippuen siitä, kumpi on määräävä. Työkonekuormien osavarmuusluku on 1,3. Mitoittava pohjavedenpinta määritetään julkaisun Pohjarakennusohjeet, RIL 121-2004 /3/ kohdassa 3.1.4 esitetyn periaatteen mukaisesti. Määrityksessä käytetään osavarmuus- lukua γ = 1,6, ellei tätä alhaisemman arvon käyttö perustu luotettaviin ja pitkäaikaisiin pohjavesihavaintoihin. Pohjarakennustöiden aiheuttamalle huokosveden ylipaineelle käytetään osavarmuuslukua γ = 1,6. Vastapenkereen rakentamisessa ei käytetä osavarmuuslukua, vaan siitä johtuva huokosvedenpaineen nousu on yhtä suuri kuin vastapenkereen aiheuttama jännityslisäys. RAMO 2005-09

26 RAMO 3

27 RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit 3.8.1 Alus- ja pohjarakenteiden käyttöikä Radan alusrakenteen samoin kuin mahdollisten vahvistus- ja pohjarakenteiden käyttöikävaatimus on 100 vuotta. Routalevyjen käyttöikävaatimus on 40 vuotta. 3.8.2 Alusrakenneluokat Alusrakenteen mitoituksen kannalta radat jaetaan viiteen alusrakenneluokkaan taulukon 3.8:1 mukaisesti. Alusrakenneluokan määrää tällöin joko henkilöliikenne tai tavaraliikenne riippuen siitä, kumman vaatimustaso on korkeampi. Jatkuvakiskoraiteisen radan alusrakenteen on oltava aina vähintään alusrakenneluokan 1 mukainen. Taulukko 3.8:1 Alusrakenneluokat. Alusrakenneluokka Henkilöliikenteen suurin sallittu nopeus, V [km/h] Tavaraliikenteen suurin sallittu nopeus 22,5 t akselipainolla, V [km/h] Tavaraliikenteen suurin sallittu nopeus 25 t akselipainolla, V [km/h] 0 < 50 < 40 < 30 1 < 120 < 100 < 60 2 < 200 < 100 < 80 3 < 250 < 120 < 100 4 > 250 > 120 > 100 3.8.3 Pengerleveyden mitoitus Radan pengerleveydellä tarkoitetaan leveyttä, johon alusrakenteen ylin kerros rakennetaan. Näin pengerleveys on normaalisti välikerroksen yläpinnan leveys. Radan pengerleveyden valinta riippuu seuraavista tekijöistä: raiteiden lukumäärä alusrakenneluokka radan geometria tukikerroksen leveys raideväli mitoitusnopeus akselipaino Taulukossa 3.8:2 on esitetty minimivaatimukset, joita noudatetaan pengerleveyttä valittaessa.

28 RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit Taulukko 3.8:2 Pengerleveyden minimimitat raiteiden lukumäärän, radan alusrakenneluokan, raidevälin, akselipainon ja mitoitusnopeuden perusteella. Raiteiden lukumäärä 1) Radan alusrakenneluokka Pengerleveys [m] Suoralla Kaarteessa Raideväli [m] Henkilöliikenteen suurin sallittu nopeus V [km/h] Tavaraliikenteen suurin sallittu nopeus 22,5 t akselipainolla [km/h] Tavaraliikenteen suurin sallittu nopeus 25 t akselipainolla [km/h] 1 0 5,4 5,4 < 50 < 40 < 30 1 1 5,4 5,4 < 120 < 80 < 50 1 1 6,0 6,0 < 140 < 100 < 60 1 2 6,0 6,8 2) < 200 < 100 < 80 1 3 6,8 7,2 3) < 250 < 120 < 100 2 1 9,5 9,5 4,1 < 120 < 80 < 50 2 2 10,3 11,1 4) 4,3 < 200 < 100 < 80 2 3 11,3 11,7 5) 4,5 < 250 < 120 < 100 2 4 12,5 12,5 4,7 > 250 > 120 > 100 1) Kolme- ja useampiraiteisen radan poikkileikkaukset muodostetaan yksi- ja kaksiraiteisen radan normaalipoikkileikkauksista. 2) Pengerleveyttä 6,8 m käytetään ainoastaan kaarteissa, jolloin pengerlevitys tehdään kokonaisuudessaan ulkokaarteen puolelle. Pengerleveys 6,0 m on kaarteessakin riittävä silloin, kun radan rakenne rajoittuu kiinteään esteeseen (laiturit, kallioleikkaukset, sillat ja tunnelit). 3) Pengerleveyttä 6,8 m käytetään suoralla radalla ja 7,2 m pengerleveyttä kaarteissa, jolloin 0,4 m epäsymmetrinen pengerlevitys tehdään ulkokaarteen puolelle. 4) Pengerleveyttä 11,1 m käytetään ainoastaan kaarteissa, jolloin pengerlevitys tehdään kokonaisuudessaan ulkokaarteen puolelle. Pengerleveys 10,3 m on kaarteessakin riittävä silloin, kun radan rakenne rajoittuu kiinteään esteeseen (laiturit, kallioleikkaukset, sillat ja tunnelit). 5) Pengerleveyttä 11,3 m käytetään suoralla radalla ja 11,7 m pengerleveyttä kaarteissa, jolloin 0,4 m epäsymmetrinen pengerlevitys tehdään ulkokaarteen puolelle.

RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit 29 3.8.4 Radan routamitoitus 3.8.4.1 Uudet radat ja rataoikaisut Routaeristämättömillä radoilla routimattomien rakennekerrosten kokonaispaksuuden on oltava liitteen 1 kuvan 1 mukainen, kun radan alusrakenneluokka on 2, 3 tai 4. Alusrakenneluokan 1 radoilla routimattomien rakennekerrosten kokonaispaksuus saa kuitenkin olla 0,2 m ja alusrakenneluokan 0 radoilla 0,6 m liitteen 1 kuvan 1 mukaisia arvoja pienempi. Routaeristettyjen ratojen routamitoitus tehdään liitteen 1 mitoituskäyrästöjen avulla mitoituspakkasmäärän sekä vuotuisen ilman keskilämpötilan perusteella. Käyrästöissä tarvittava mitoituspakkasmäärän toistumisjakso valitaan taulukosta 3.8:3 radan alusrakenneluokan perusteella. Routalevyjen käyttö uusien ratojen ja rataoikaisujen routasuojauksessa edellyttää aina RHK:n lupaa. Taulukko 3.8:3 Routaeristetyn radan routamitoituksessa käytettävän mitoituspakkasmäärän toistumisjakson valinta radan alusrakenneluokan perusteella. Radan alusrakenneluokka Mitoituspakkasmäärän toistumisjakso [vuotta] Ratalinja Vaihdealue 0 5 20 1 20 50 2 50 50 3 50 50 4 50 50 Jos radan väli- ja eristyskerroksen materiaalina käytetään murskattua kiviainesta, on liitteen 1 kuvien mukaisia routimattoman radan rakennepaksuuksia kasvatettava 15 %. Tämä on huomioitu liitteen 2 normaalipoikkileikkausten yhteydessä esitetyissä kokonaisrakennekerros-paksuuksissa (K). Pohjamaa luokitellaan joko routivaksi tai routimattomaksi. Routivuuden arviointi tehdään julkaisun Ratojen routasuojaustarpeen selvittäminen, tutkimusohje /8/ mukaisesti. Routimattomalla pohjamaalla olevia ratoja ei routasuojata. 3.8.4.2 Parannettavat radat Parannettavan radan rakenne luokitellaan taulukon 3.8:4 mukaisesti joko routimattomaksi, harvoin routivaksi tai routivaksi sen mukaan, paljonko radan routimattomien rakennekerrosten paksuus poikkeaa liitteen 1 kuvan 1 mukaisesta routimattoman radan rakennepaksuudesta. Routimattomilla rakenteilla ei oleteta esiintyvän routanoususta aiheutuvia haittoja taulukon 3.8:3 mukaisia toistumisjaksoja vastaavilla mitoituspakkasmäärillä. Harvoin

30 RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit routivilla rakenteilla routimisesta aiheutuvia haittoja vastaavilla mitoituspakkasmäärillä todennäköisesti esiintyy joinakin vuosina ja routivilla rakenteilla toistuvasti. Taulukko 3.8:4 Parannettavan radan rakenteen luokittelu routivuuden mukaan silloin, kun pohjamaa on routiva. Rakenteen routivuus Liitteen 1 kuvan 1 mukaisen routimattoman radan rakennepaksuuden ja parannettavan radan rakennepaksuuden erotus [m] Routiva > 0,2 Harvoin routiva 0,2 Routimaton Rakennepaksuus liitteen 1 kuvan 1 mukainen Routasuojauksen parantaminen toteutetaan ensisijaisesti siten, että routivat materiaalit vaihdetaan routimattomiin tai toissijaisesti rakenne routasuojataan routalevyjä käyttäen. Routalevyjä käytettäessä ratarakenteen routamitoitus tehdään liitteen 1 mitoituskäyrästöjen avulla. Mitoituskäyrästöissä on otettu huomioon raidesepelirakeiden painautuminen routalevyyn olettamalla levyn tuhoutuvan painautumisen johdosta 10 mm paksuudelta. Uusien ratojen tapaan myös parannettavilla radoilla on liitteen 1 kuvien mukaisia routimattomia radan rakennepaksuuksia kasvatettava 15 %, jos radan väli- ja eristyskerroksen materiaalina on käytetty murskattua kiviainesta. Routaeristetyssä rakenteessa routalevyn alapuolella olevan routimattoman alusrakennekerroksen vähimmäispaksuus on 300 mm käytettäessä luonnonmateriaaleja ja 450 mm käytettäessä murskattua kiviainesta. Lisäksi etäisyys routalevyn alapinnasta ylimpään pohjavedenpintaan tulee olla suurempi kuin routalevyn alla olevan materiaalin kapillaarinen nousukorkeus. Liitteessä 1 on routamitoituskäyrästöjen sekä pakkasmäärä- ja keskilämpötilakarttojen ohella esitetty esimerkki routamitoituksesta. Vanhan routalevyn poisto tai paikalleen jättäminen määritetään suunnitteluperusteissa. RAMO 2005-09

RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit 31 3.8.5 Radan vakavuus 3.8.5.0 Yleistä Olemassa olevan radan vakavuus on varmistettava kappaleessa 3.8.5.1 asetettujen vaatimusten mukaiseksi, jos kappaleen 3.7.1.1 mukaisesti määritetty laskennallinen juna- kuorma kasvaa joko liikennöintinopeuden tai akselipainon nostamisesta johtuen. Samoin on meneteltävä, jos radan vakavuus muutoin huononee esimerkiksi radan läheisyyteen tehtävästä ojasta tai maaleikkauksesta tai radan läheisyydessä tehtävistä maakerrosten häiriintymistä aiheuttavista pohjarakennustöistä johtuen. Olemassa oleville ratapenkereille voidaan tehdä kappaleessa 3.4 mainittu seurantamittaus siten, että käytössä olevilla akselikuorman ja nopeuden yhdistelmillä liikennöintiä voidaan jatkaa, jos radassa ei havaita merkittävää rappeutumista. Välittömiin korjaus- toimenpiteisiin tai liikennerajoituksiin olemassa olevilla radoilla on kuitenkin ryhdyttävä aina, jos radassa todetaan isoja vaurioita tai kiihtyvää rappeutumista. 3.8.5.1 Varmuuskertoimet Mitoitustarkastelussa käytettävien maaparametrien on vastattava maapohjan kuormitustilanteessa tapahtuvien muutosten perusteella määrääväksi muodostuvaa tilannetta. Kun maapohjaan kohdistuvat kuormitukset kasvavat, määräävin kuormitustilanne on pääsääntöisesti heti kuormituksen lisäyksen jälkeen vallitseva tilanne. Tällainen kuormitustilanne syntyy esimerkiksi tasaiselle maalle rakennettavan penkereen alla. Maapohjaan kohdistuvan kuormituksen vähentyessä määrääväksi taas muodostuu tavallisesti pitkän ajan kuluessa vallitseva tilanne. Tyypillinen esimerkki tällaisesta kuormitustilanteesta on pysyvä leikkausluiska. Maamateriaalien kitkalle ja koheesiolle eri mitoitustilanteissa käytettävät osavarmuusluvut on esitetty taulukoissa 3.8:5a ja b. Taulukossa esitetyt osavarmuusluvut eivät kata esimerkiksi lyönti- tai porapaalutuksen tai muiden pohjarakennustöiden aiheuttamaa maan mahdollista häiriintymistä, vaan se on otettava huomioon maaparametrien ominaisarvoja määritettäessä. Kohtaa Siirtymille herkät rakenteet käytetään, jos ratapenkereen läheisyydessä on esim. betonipaalutettuja rakenteita, stabilointia, tai muita siirtymille herkkiä rakenteita. RAMO 2005-09

32 RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit Taulukko 3.8:5a Ratapenkereiden stabiliteetin laskennassa käytettävät varmuusluvut. Mitoitustilanne kuorman osavarmuusluku g q tann osavarmuusluku g tann koheesion c osavarmuusluku g c suljetun leikkauslujuuden s u osavarmuusluku g su kokonaisvarmuus Tavanomaiset vanhat ratapenkereet 1,3 1,35 1,5 1,4 1,5 1) 2) 3) 4) Siirtymille herkät rakenteet q = 0 kn/m 1,0 1,5 1,8 1,6 1,8 2) 3) Uusi ratapenger 2) 3) 4) 1,3 1,5 1,8 1,6 1,8 F kok 1) Vanhaksi ratapenkereeksi katsotaan penger, jonka konsolidaatioaste on vähintään 50 %. Tämä edellyttää yleensä vähintään 10 vuoden ikää. 2) Tavanomaista pilarisyvästabilointia tai määräsyvyyteen ulottuvaa massastabilointia käytettäessä maapohjan kapasiteetin on oltava vähintään kokonaisvarmuuskerrointa F kok =1,4 ja osavarmuusmenetelmällä kitkan osavarmuuslukua γ φ = 1,20 ja koheesion osavarmuuslukua γ c = 1,40 vastaava ilman syvästabilointia laskien. Massastabiloinnin ulottuessa kovaan pohjaan asti tätä vaatimusta ei kuitenkaan ole. 3) Pilarisyvästabiloinnin ja massastabiloinnin yhdistelmän käyttäminen ratapenkereen perustamisessa ei ole sallittua. Liikennöitävän käytössä olevan raiteen alla ei saa käyttää stabilointia. 4) Koskee myös vastapengertä Taulukko 3.8:5b Maamateriaalien kitkan ja koheesion osavarmuusluvut tuettujen kaivantojen yhteydessä. Tarkasteltava mitoitustilanne 1) 2) 3) 4) Kitkan osavarmuusluku γ φ Koheesion osavarmuusluku γ c Pysyvä kaivanto Työnaikainen kaivanto, jos mahdollisen sortuman vaikutusalueella rakenteita, esimerkiksi paaluja, tai syvästabilointi 1,20 1,50 Muu työnaikainen kaivanto 1,10 1,30 1) Junakuorma = q vk + q vk [kn/m] (taulukko 3.7:1) 2) Aktiivi- ja passiivipaineeseen ei tehdä tärinästä johtuvia lisäyksiä eikä vähennyksiä 3) Siirtymätarkastelut tehdään ominaisarvoilla 4) Raideliikenteen aiheuttama sysäyslisä otetaan huomioon vaakakuormana RAMO 2005-09

3.8.6 Paalulaattojen mitoitus RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit Paalulaattojen mitoituksessa käytettävät junakuormien sysäyslisät ja osavarmuusluvut sekä muut mitoitusperusteet on esitetty julkaisussa Rautatiesiltojen suunnitteluohje, RSO /11/. Kappaleessa 3.7.1.2 käsitellyn penger- ja junakuorman jakaantumisen lisäksi paalulaattojen mitoituksessa on otettava huomioon radan sivuttaissuuntainen sijaintitarkkuus, joka on ±120 mm. Tämän lisäksi paalulaattojen mittojen valinnassa on otettava huomioon myös vaihteet, joiden alueella paalulaatta ei saa päättyä. Ohjeet varautumisesta mahdollisten lisäraiteiden rakentamiseen annetaan hankkeen suunnitteluperusteissa. Paalulaatan mahdollinen vaakavärähtely on aina otettava paalulaatan mitoituksessa huomioon. Vaakavärähtelystä aiheutuvien haittavaikutusten välttämiseksi osan paalulaatan paaluista tulisi aina olla vinopaaluja. Samasta syystä niin kutsuttujen kolmen paalun elementtien käytön tulisi rajoittua pienialaisiin paikallisin kohteisiin. Paalulaatan mahdollisesta pystysuuntaisesta resonanssista aiheutuvan kuormituslisäyksen vaikutus on myös otettava huomioon teräspaalujen varaan perustetuilla paalulaatoilla. Negatiivisen vaippahankauksen laskennassa osavarmuusluvut ovat maan omalle painolle γ = 1,2, maan ja paalun väliselle adheesiolle γ a = 1,3 ja kitkalle γ φ = 1,1. Negatiivista vaippahankausta laskettaessa on huomattava, että maa toimii tässä tapauksessa kuormituksena, mistä johtuen osavarmuusluvuilla on nyt kasvatettava maan adheesiota ja kitkaa. Varovaisena keskiarvona lasketun tukipaalujen geoteknisen kapasiteetin on sekä kärkiettä vaippakantavuuden osalta oltava vähintään osavarmuuslukua γ = 1,6 vastaava edellyttäen, että paalujen kantavuus on varmistettu koekuormituksin RMYTL:n /10/ osan 3 Vahvistus- ja pohjarakenteet mukaisesti. Pienin dynaamisella koekuormituksella todennettu paalun geoteknisen kapasiteetin yksittäisarvo saa olla osavarmuuslukua γ min = 1,45 vastaava. Jos merkittävä osuus paalun koekuormituksessa mitattavasta geoteknisestä kantavuudesta muodostuu paalun tukeutumisesta vaippaosaa vasten oleviin hienorakeisiin tai eloperäisiin maakerroksiin, paalun kantavuuden pitkäaikainen kehittyminen on arvioitava maan ja paalun yhteistoiminnan iskuaaltoteoreettiseen analyysiin perustuen. 33

34 RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit 3.8.7 Radan painumat 3.8.7.1 Pysyvä painuma Rata on suunniteltava siten, etteivät taulukossa 3.8:6 esitetyt tasaisen kokonaispainuman ja pituus- tai sivuttaiskaltevuuden muutoksen enimmäisarvot ylity. Vaihdealueilla sovelletaan aina alusrakenneluokan 4 mukaisia tasaisen kokonaispainuman ja pituus- ja sivuttaiskaltevuuden muutoksen enimmäisarvoja. Taulukko 3.8:6 Tasaisten kokonaispainuman sekä pituus- ja sivuttaiskaltevuuden muutoksen enimmäisarvot. Radan alusrakenneluokka Painumaaika 100 vuotta Tasainen kokonaispainuma [mm] Pituuskaltevuuden muutos [%] Painuma-aika 0...2 vuotta Sivuttaiskaltevuuden muutos [%] Pituuskaltevuuden muutos [%] Painuma-aika 2...9 vuotta Sivuttaiskaltevuuden muutos [%] 0 800 0,4 0,8 0,4 0,8 1 800 0,3 0,6 0,3 0,6 2 500 0,2 0,4 0,2 0,4 3 300 0,15 0,3 0,15 0,3 4 100 0,1 0,2 0,1 0,2

3.8.7.2 Palautuva painuma RAMO 3.8 Radan alus- ja pohjarakenteiden suunnittelukriteerit Olemassa olevilla maanvaraisesti perustetuilla radoilla ratapölkystä mitattavan radan palautuvan pystysuuntaisen painuman on mitoitusakselipainon suuruisen kuormituksen alaisena oltava vähintään 1 mm. Enimmäisarvo palautuvalle painumalle on vastaavasti 10 mm ratapölkystä mitattuna ja 8 mm jätkänpolusta mitattuna. Kun uusi maanvaraisesti perustettava ratarakenne suunnitellaan ja rakennetaan voimassa olevien ohjeiden mukaisesti, voidaan ratapölkystä radan mitoitusakselipainon suuruisen kuormituksen alaisena mitattavan palautuvan pystysuuntaisen painuman otaksua olevan vähintään 1 mm ja enintään 3 mm. 35

36 RAMO 3

RAMO 3.9 Radan ympäristögeotekniset suunnitteluperusteet 3.9 Radan ympäristögeotekniset suunnitteluperusteet 3.9.1 Junaliikenteestä aiheutuvat vaikutukset Uusien ratojen maanvarainen perustaminen ja mahdollisesti tarvittavat vahvistus- tai pohjarakenteet on suunniteltava siten, että junaliikenteestä syntyvän tärinän voimakkuus alueilla, joita käytetään asumiseen tai muihin tärinästä aiheutuvien häiriöiden vaikutukselle alttiisiin tarkoituksiin, on enintään 1,0 mm/s pystysuuntaisen heilahdusnopeuden maksimiarvolla ilmaistuna. Olemassa olevilla radoilla tärinästä aiheutuvien haittavaikutusten vähentämiseen tähtääviin toimenpiteisiin on ryhdyttävä, kun rakenteesta mitattu junaliikenteestä syntyvän tärinän voimakkuus maankäytöltään tärinästä aiheutuvien häiriöiden vaikutuksille alttiilla alueilla on yli 3,6 mm/s resultoivan heilahdusnopeuden maksimiarvolla ilmaistuna. Tärinä mitataan tällöin alle 10 Hz taajuusalueelta VTT:n julkaisun Rautatieliikenteen tärinän vaikutus rakenteisiin - vaurioalttiuden kartoittaminen ja mittaaminen/9/ mukaisesti. 3.9.2 Rakentamisesta aiheutuvat vaikutukset Rakennustöiden ympäristölle aiheuttamia vaikutuksia voivat olla muun muassa pohjaveden alentuminen, maanpinnan painuminen tai kohoaminen ja maan sivuttaissuuntaiset liikkeet, paalutus-, louhinta- ja tiivistystöiden aiheuttama tärinä sekä melu ja pöly. Näiden vaikutukset otetaan huomioon RMYTL:n /10/ asianomaisissa osissa esitetyllä tavalla. 37

38 RAMO 3

3.10 Radan normaalipoikkileikkaukset 39 RAMO 3.10 Radan normaalipoikkileikkaukset Radan rakenteesta on laadittu normaalipoikkileikkaukset, joissa on esitetty rakennetyyppien mitat. Normaalipoikkileikkausten mitat ovat minimimittoja. Normaalipoikkileikkausten pohjalta laaditaan tarvittaessa hankekohtaiset tyyppipoikkileikkaukset ja paalukohtaiset poikkileikkaukset. Radan normaalipoikkileikkaus ilmoitetaan lyhenteillä, jotka muodostetaan seuraavien periaatteiden mukaisesti (kuva 3.10:1): Raidetyypit ilmaistaan lyhenteillä Jk, jatkuva-, Pk, pitkä- ja Lk, lyhytkiskoraide. Raiteiden lukumäärää ilmaistaan raidetyyppiä kuvaavan lyhenteen jälkeen. Maaleikkausten rakennetunnus on L, penkereen P ja kallioleikkauksen Ka. Kirjaintunnus B tarkoittaa betoniratapölkkyraidetta. Soraradan tunnuksena käytetään merkintää Sr. Rakennekerrosten yhteispaksuus ilmoitetaan millimetreinä. Kirjaintunnus k tarkoittaa kaukalopohjaista leikkausta. Rakenteen pengerleveys sekä kallioleikkauksen leveys suoralla radalla ilmoitetaan metreinä. Esimerkiksi lyhenne Jk-2-LB2000-10,3 tarkoittaa seuraavaa: Jatkuvakiskoinen kaksiraiteinen sepelöity betoniratapölkkyinen maaleikkausrakenne, jonka rakennekerrospaksuus on 2000 millimetriä ja pengerleveys 10,3 metriä. Kolme- ja useampiraiteisen radan poikkileikkaus muodostetaan yksi- ja kaksiraiteisen radan normaalipoikkileikkauksista. Normaalipoikkileikkauspiirustukset on esitetty liitteessä 2. Tunnelipoikkileikkaukset on esitetty RAMOn osassa 18 Rautatietunnelit.

40 RAMO 3.10 Radan normaalipoikkileikkaukset Kuva 3.10:1 Normaalipoikkileikkauksen lyhenteen muodostaminen.

41 RAMO 3.11 Kävelykulkutiet 3.11 Kävelykulkutiet 3.11.1 Yleistä Kävelykulkutie on vaihtotyöhenkilökunnan jalankulkuun tarkoitettu väylä ratapihalla. Kävelykulkutien suunnitteluperusteet on esitetty RAMOn osassa 7 Liikennepaikat. 3.11.2 Kävelykulkutien poikkileikkaus ja materiaalit Kävelykulkutien pohja ratapiha-alueella on tukikerros. Kävelykulkutie tehdään ratapihalla 1,40 m levyisenä tiivistämällä kerroksen pintaosa ja päällystämällä se enintään 50 mm paksuisella kerroksella mursketta, jonka maksimiraekoko on 25 mm. Jos kävelykulkutien materiaali sisältää 0...12 mm lajitetta enemmän kuin 10 %, se erotetaan raidesepelistä käyttöluokan 2 suodatinkankaalla (kuva 3.11:1). Työturvallisuusnäkökohdista johtuen kävelykulkutien materiaalina suositellaan käytettäväksi vaaleaa kiviainesta. Kuva 3.11:1 Kävelykulkutien poikkileikkaus ratapihalla. Ratalinjalla pengertä levennetään soralla tai hiekalla siten, että kävelykulkutie, joka tehdään ratalinjalla 1,00 m:n levyisenä, mahtuu penkereelle (kuva 3.11:2). Kävelykulkutien pinta päällystetään murskeella, jonka raekoko on 0...12 mm tai 0...25 mm. Kävelykulkutien ja raiteen risteyskohdassa on kävelykulkutien pinnassa käytettävä raidesepeliä tai tasoristeyksen kansirakennetta. Kuva 3.11:2 Kävelykulkutien poikkileikkaus ratalinjalla.

42 RAMO 3

43 RAMO 3 Viitteet Viitteet /1/ Aluesuunnittelun pohjatutkimusohjeet, ALPO-86. Suomen Geoteknillinen Yhdistys r.y. 83 s. /2/ Geotekniset laskelmat, TIEL 2180002 /3/ Pohjarakennusohjeet, RIL-121. Suomen rakennusinsinöörien liitto r.y., Helsinki 2004. /4/ Radan suunnitteluohje. Ratahallintokeskus, Helsinki 2000. /5/ Raidesepelin tekniset toimitusehdot. Ratahallintokeskus, Helsinki 2001. /6/ Rakennuskaivanto-ohje, RIL-181. Suomen rakennusinsinöörien liitto r.y., Helsinki 1989. 120 s. /7/ Rakenteiden kuormitusohjeet, RIL-144. Suomen rakennusinsinöörien liitto r.y., Helsinki 1997. 182 s. /8/ Ratojen routasuojaustarpeen selvittäminen, tutkimusohje. Ratahallintokeskus, Helsinki 2002. /9/ Rautatieliikenteen tärinän vaikutus rakenteisiin - vaurioalttiuden kartoittaminen ja mittaaminen. VTT, Espoo 2002. /10/ Rautatien maarakennustöiden yleinen työselitys ja laatuvaatimukset, RMYTL. Ratahallintokeskus, Helsinki. - Osa 1: Yleinen osa - Osa 2: Alustavat työt - Osa 3: Perustamis- ja vahvistamistyöt - Osa 4: Kuivatustyöt - Osa 5: Maaleikkaus- ja pengerrystyöt - Osa 6: Kalliorakennustyöt - Osa 8: Alitukset - Osa 9: Pylväsperustukset /11/ Rautatiesiltojen suunnitteluohje, RSO. Ratahallintokeskus, Helsinki. /12/ Riessberger, K. Track - Part of the system Railway. Luento, Pohjoismainen rataseminaari NBIU 1998. /13/ Routalevyjen tekniset toimitusehdot. Ratahallintokeskus, Helsinki. /14/ Siltojen pohjatutkimukset, TIEL 3200537 /15/ Suomen rakentamismääräyskokoelma osa B1 Rakenteiden varmuus ja kuormitukset, määräykset. Ympäristöministeriö 1998. RAMO 2005-09

44 RAMO 3 Viitteet /16/ Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa B2 Kantavat rakenteet, määräykset. Ympäristöministeriö 1990. /17/ Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa B3 Pohjarakennus, määräykset. Ympäristöministeriö 2004. /18/ Teiden pehmeikkötutkimukset, TIEL 3200520 /19/ Teiden pohjarakenteiden suunnitteluperusteet. Tiehallinto, Helsinki 2001. 59 s. + 50 liites. /20/ Tieleikkausten pohjatutkimukset, TIEL 3200354 /21/ Tiesuunnitelman pohjatutkimukset, TIEL 2180002 /22/ Työnaikaisten ratakaivantojen tukeminen, RHK:n julkaisu A10/2001. Ratahallintokeskus, Helsinki 2001. /23/ Päällysrakennetöiden yleiset laatuvaatimukset (PYL). Ratahallintokeskus, Helsinki. /24/ Radan stabiliteetin laskenta, olemassa olevat penkereet. Ratahallintokeskuksen julkaisu B 15, 2005 RAMO 2005-09

RAMO 3 Liite 1/1 (8) INARI SODANKYLÄ KEMIJÄRVI ROVANIEMI KUUSAMO KEMI OULU 2,40 RAAHE KOKKOLA KAJAANI VAASA SEINÄJOKI KUOPIO JOENSUU 2,20 JYVÄSKYLÄ PORI TAMPERE LAHTI LAPPEENRANTA TURKU 2,00 KOTKA HANKO HELSINKI Kuva 1 Routimattoman radan rakennekerrosten kokonaispaksuus.

RAMO 3 Liite 1/2 (8) 3.2 RAKENTEESSA 40 mm ROUTALEVY T= -2.0 C 3.0 T= -1,0 C Routimattomien rakennekerrosten kokonaispaksuus K [m] 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 T=+5,0 C T=+4,0 C T = 0,0 C T=+1.0 C T = +2.0 C T= +3.0 C 1.0 0.8 20000 30000 40000 50000 60000 70000 Mitoittava pakkasmäärä [Kh] Kuva 2 Routamitoitus 40 mm routalevyllä eristetyssä rakenteessa vuotuisen ilman keskilämpötilan (T) ja mitoittavan pakkasmäärän perusteella.