Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 25/2007

Kannen kuva: Perttu Juntunen ISSN 1459-1561 TIEH 00568-v erkkojulkaisu pdf (www.tiehallinto.fi/julkaisut) TIEHALLINTO Keskushallinto Opastinsilta 12 A PL 33 00521 HELSINKI Puhelinvaihde 0204 2211

Toimittaneet: Kari Lehtonen, Tuomo Kalliopää, Aarno alkeisenmäki, Perttu Juntunen. Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi. Helsinki 2007. Tiehallinto. Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 25/2007. 47 s. + liitt. 79 s. ISSN 1459-1561, TIEH 00568-v Asiasanat: elinkaari, urakat, päällysteet, ylläpito, laatu, epätasaisuus, halkeilu, urautuminen, kustannukset, ajokustannukset Aiheluokka: 01, 33 TIIISTELMÄ Tässä selvityksessä on laskettu, paljonko urakan jälkeiset tilaajan maksettavaksi tulevat päällysteen ylläpitokustannukset kasvavat, jos urakassa toteutunut laatu alittaa asetetun tavoitteen. Tutkittuja laatutekijöitä ovat: kuluminen tai urautuminen, pituussuuntainen tasaisuus ja päällysteen halkeiluun vaikuttavat rakenteen ominaisuudet. Lisäksi on otettu pituussuuntaisen tasaisuuden sekä ylläpitotöiden vaikutus liikenteen ajokustannuksiin. Saatuja tilaajan maksettavaksi urakan jälkeen tulevia kustannuksia käytetään pohjana laadittaessa arvonmuutosperusteita rakennus- ja ylläpitourakoihin. Tässä selvityksessä on esitetty myös tutkimuksiin perustuvat mallit siitä, miten rakenteen ominaisuudet, tien leveys ja liikenteen määrä, laatu ja nopeus vaikuttavat vaurioitumiseen urautumisen, tasaisuuden ja halkeilun osalta. Lisäksi kuvataan tyypilliset ylläpitotoimenpiteet ja niiden hinnat. Ylläpitotoimien, lähinnä uudelleenpäällystysten tarve ja kustannukset on laskettu näiden tietojen perusteella vuoden ajalle urakkaan kuuluvan rakenteen valmistumisesta.

Editors: Kari Lehtonen, Tuomo Kalliopää, Aarno alkeisenmäki, Perttu Juntunen. Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi. Helsinki 2007. Tiehallinto. Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 25/2007. 47 s. + liitt. 79 s. ISSN 1459-1561, TIEH 00568-v Keywords: life cycle, contracts, pavement, maintenance, quality, roughness, cracking, rutting, cost, driving costs of the vehicle Subject class: 01, 33 SUMMARY In this report it has been calculated how much the maintenance costs of the pavement will increase after the construction, if the measured pavement quality is less than what was foreseen by the client. Examined quality factors include: wearing or rutting, longitudinal roughness and all structural properties that have an effect on pavement cracking. Also it has been taken into account how longitudinal roughness and maintenance works influence the driving costs of the vehicles. The increased maintenance costs of the client were calculated and will be used as basis when the decreases in value for the construction and maintenance contracts will be drafted later in the future. In this report there has also been presented the survey based models how different structural factors like width of the road, traffic flow, pavement quality and traffic speed influence the deterioration of the pavement structure. Deterioration is measured as rutting, surface roughness and cracking of the pavement. Also typical maintenance measures and their prices are described in the report. Maintenance measures in most cases include only the need for repaving. Using this information the total maintenance costs have been calculated during the forty year period starting from the last completed phase of the construction.

ESIPUHE Tämän selvityksen tavoitteena on ollut koota yhteen suoritettujen elinkaarilaskelmien päätulokset, johtopäätökset sekä esittää laskennassa käytetyt olettamat ja teoriat lyhyesti. Selvityksen tehtävänä on toimia dokumenttina tehdyistä laskennoista sekä toimia pohjana, jonka avulla saatuja tuloksia voidaan jälkikäteen arvioida. Se helpottaa samalla myös vastaavien laskentojen uudelleen tekemistä tulevaisuudessa, kun laskennoissa tehdyt olettamat muuttuvat. Selvityksen tekemiseen ovat asiantuntijakoenteillaan osallistuneet Kari Lehtonen ja Tuomo Kalliopää Tiehallinnosta sekä Aarno alkeisenmäki Destiasta. Laskentojen suorittamisesta sekä selvityksen kirjoitustyöstä ja ulkoasusta on vastannut Perttu Juntunen Destiasta. Lisäksi selvityksen laatimiseen ovat osallistuneet Jukka Ristikartano ja Lotta-Maija Seppänen Destiasta. Helsingissä toukokuussa 2007 Tiehallinto

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 7 Sisältö TIIISTELMÄ 3 SUMMARY 4 ESIPUHE 5 1 JOHDANTO 9 2 ERTAILULASKELMAT 10 2.1 Periaate ja tavoitteet 10 2.2 Laskennan apuvälineet 10 2.3 Elinkaarikustannuslaskennan perusteet 10 2.3.1 Yleistä 10 2.3.2 Rakentamiskustannukset 11 2.3.3 Hoitokustannukset 11 2.3.4 Ylläpitokustannukset 12 2.3.5 Liikenteen haittakustannukset 12 2.4 Urautumislaskennan perusteet 13 2.4.1 Urautumisen toimenpiderajat 14 2.4.2 Kunnostustoimenpiteet ja yksikköhinnat 15 2.4.3 Liikennemäärä, nopeusrajoitus ja tien leveys 15 2.4.4 Päällysteen kunnossapidon toimenpideketjut 16 2.4.5 Päällystystoimenpiteen vaikutus päällysteen kestoikään 18 2.4.6 Päällysteen urautumistarkastelun periaatteet 18 2.5 Päällysteen vauriosua ja kantavan kerroksen hienoainespitoisuus 20 2.5.1 Laskentaperusteet ja olettamat 20 2.5.2 aurion korjaustoimenpiteen vaikutus päällysteen vaurioitumisnopeuteen 21 2.6 Päällysteen pituussuuntaisen epätasaisuuden vaikutus elinkaarikustannuksiin 24 2.6.1 Laskennan lähtötiedot: Tien käyttäjän kustannukset 24 2.6.2 Laskennan perusteet 25 3 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA 27 3.1 Laatuvaatimuksena laskennallinen kulumiskestävyys, yksi ajorata 27 3.1.1 Tulostaulukko 27 3.1.2 Tulosten tarkastelu 28 3.1.3 Eri liikennemäärän tiet 28 3.1.4 Toimenpideketjujen vertailu 28 3.1.5 Tien leveyden vaikutus 29

8 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 3.2 Laatuvaatimuksena takuuajan mittausten perusteella laskettu kestoikä, yksi ajorata 29 3.2.1 Kestoikä lyhenee huonon kulumiskestävyyden vuoksi 29 3.2.2 Eri liikennemäärän tiet 30 3.2.3 Kestoikä pitenee myöheän päällystyksen vuoksi 30 3.3 Laatuvaatimuksena laskennallinen kulumiskestävyys, kaksi ajorataa 32 3.3.1 Tulostaulukko 32 3.3.2 Eri liikennemäärän tiet 33 3.3.3 ähäliikenteisen kaistan päällyste 33 3.3.4 Tien leveyden vaikutus 34 4 TULOKSET AURIOSUMMALASKENNASTA 35 4.1.1 Laskentojen suorittaminen 35 4.1.2 Toimenpiteiden edullisuusvertailu teillä 35 4.1.3 Kunnostuskustannuslisäys hyvin kantavalla 7m leveällä tiellä (D 0 =0,3) 36 4.1.4 Taipuman vaikutus kustannuslisäykseen 37 4.1.5 Tien leveyden vaikutus kustannuslisäykseen 38 4.1.6 Toimenpiteiden edullisuusvertailu P- teillä 39 4.1.7 Kunnostuskustannuslisäys hyvin kantavalla 7m leveällä P- tiellä (D 0 =0,7) 4.1.8 Taipuman vaikutus kustannuslisäykseen 41 4.1.9 Tien leveyden vaikutus kustannuslisäykseen 41 4.1.10 Yhteenveto hienoainespitoisuuden vaikutuksista päällystämisen lisäkustannuksiin 43 5 TULOKSET IRI LASKENNOISTA 44 5.1 Laskentojen tavoite ja suorittaminen 44 5.2 Yhteenveto ja tulosten tarkastelu 44 6 LÄHDELUETTELO 46 7 LIITTEET 47

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 9 JOHDANTO 1 JOHDANTO Tiehallinto on siirtynyt käyttämään monissa rakennusurakoissa joustavia laatuvaatimuksia. Niissä asetetaan tavoitearvo ja hylkäysraja. Urakoitsijan täytyy korjata tai rakentaa uudelleen hylkäysrajaa huonompi rakenneosa. Jos laatu on tavoitearvon ja hylkäysrajan välissä, käytetään arvonvähennystä. Arvonmuutos nimetään laatutasovähennykseksi, jos tarkasteltava ominaisuus tai rakenneosa on sellainen, että urakoitsija voi valita laadun hallitusti, esimerkiksi materiaalivalinnoilla, eikä laatu riipu ensisijaisesti vahingossa syntyneiden työvirheiden määrästä. Menettelyllä saadaan kaksi erilaatuista tuotetta kilpailemaan keskenään. Esimerkki: Jollakin alueella vain yhdellä urakoitsijalla on hyvin kulutusta kestävää kiveä, mutta kaikilla on huonompaa kiveä, jolla kuitenkin saa hylkäysrajaa parempaa päällystettä. Ilman joustavaa vaatimusta laatuvaatimukseksi on asetettava huonoan kiven käyttöön perustuva laatuvaatimus, jos halutaan kilpailua. Tällöin yhdenkään urakoitsijan ei kannata käyttää hyvää kiveä, koska tilaaja ei hyvitä siitä. Joustavia laatuvaatimuksia käytettäessä päällysteen tavoitearvo asetetaan hyvän kiven perusteella ja hylkäysraja huonoan kiven perusteella. Hyvän kiven käyttäjä saa silloin hyvityksen pareasta päällysteestä. Jos hyvityksen määrä vastaa hyötyä, jonka tilaaja pareasta kestävyydestä saa, urakoitsijan ja tilaajan edut yhtyvät ja tilaaja ikään kuin siirtää materiaalivalintojen optimoinnin urakoitsijoiden tehtäväksi. Seuraavassa on esitetty laskelmat, joilla laatutekijöiden vaikutus tilaajan tuleviin ylläpitokustannuksiin lasketaan. Laskennan periaatteita voidaan soveltaa muihinkin liikenneväylän rakenteiden tai laitteiden ominaisuuksien kustannusvaikutusten laskemiseen kuin, mitä tässä on esitetty.

10 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT 2 ERTAILULASKELMAT 2.1 Periaate ja tavoitteet Elinkaarilaskelmien tavoitteena on ollut selvittää kuinka paljon tilaajan ylläpitokustannukset muuttuvat urakkaan kuuluvan rakenteen valmistumisen jälkeisenä vuoden aikana, kun urakoitsijan toteuttama päällysterakenne on laatuvaatimusten tavoitearvoa huonompi. Tilaajan ylläpitokustannuksiin on lisätty ylläpitotöiden liikenteelle aiheuttama kustannus. Tien tasaisuuden osalta on otettu huomioon myös epätasaisuuksien vaikutus ajoneuvokustannuksiin 2.2 Laskennan apuvälineet Elinkaarilaskelmien suorittamiseksi on laadittu erillisiä excel laskentapohjia, johon käyttäjä valitsee laskentatilanteen mukaiset laskentaparametrit. Ohjelma laatii tehdystä laskennasta tulosteen, joita on esitetty liitteissä 1. Laskentaohjelman perusteet sekä laskennoissa tarkastellut laskentatilanteet on esitetty tarkein alla. Laskentapohja on saatavissa Tiehallinnon verkkosivulta www.tiehallinto.fi/thohje. 2.3 Elinkaarikustannuslaskennan perusteet 2.3.1 Yleistä Elinkaarikustannukset on tässä raportissa laskettu ns. nykyarvomenetelmällä. Em. menetelmässä otetaan yleensä huomioon kaikki elinkaaren aikana syntyvät kustannukset kaavan 1 mukaisesti: K N = R + H + YP + AK JA (1) N N N N N missä, K N = kustannusten nykyarvo R N = rakennuskustannusten nykyarvo H N = hoitokustannukset nykyarvo YP N = ylläpitokustannukset nykyarvo AK N = ajoneuvokustannusten nykyarvo JA N = jäännösarvon nykyarvo Em. kustannuksia on käsitelty tarkein alla.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 11 ERTAILULASKELMAT Nykyarvot on laskettu diskonttaamalla syntyvät kustannukset/arvot syntymähetkestään takuuajan loppuun. Nykyarvo voidaan laskea kaavalla 2. NA = c K (2) k missä NA = Nykyarvo c k = Diskonttaustekijä K = elinkaaren aikana syntyvä kustannus tai jäännösarvo Diskonttaustekijä c k voidaan laskea kaavalla 3. c k 1 = (3) n (1 + i) missä c k = Diskonttaustekijä i = korkokanta (näissä laskelmissa 5 %) n = aika vuosina takuuajan lopusta mitattuna Näissä laskelmissa elinkaaren pituudeksi on valittu takuuaika (0v tai 5v) + vuotta takuuajan jälkeen. Tilanteissa, joissa päällysteen kuluminen on hitaampaa, on takuuaikana käytetty 5v. Hyvin vilkasliikenteisillä osuuksilla takuuaikana on käytetty 0 vuotta, kun päällysteen laskennallinen kestoikä on vain 1-3 v. 2.3.2 Rakentamiskustannukset Tässä selvityksessä esitetyissä laskelmissa ei ole otettu huomioon rakentamisen kustannuksia. Niitä ei tarvita rakennusurakkaan kuuluvan rakenteen valmistumisen jälkeen tilaajan maksettavaksi tulevien ylläpitokustannusten laskemisessa, kun tulevat ylläpitotarpeet ennustetaan toteutuneen laadun, eikä rakentamiseen kulutetun rahamäärän perusteella. Rakentamisen kustannukset sisältyvät urakoitsijan antamaan tarjoushintaan. 2.3.3 Hoitokustannukset Hoitokustannukset pitävät sisällään normaalit tien toimintaa palvelevat kustannukset kuten tien aurauksen, suolauksen yms. kustannukset, jotka palvelevat tien toiminnallisuutta. Tässä raportissa näitä ei ole otettu huomioon, koska näiden ei ole katsottu vaihtelevan eri tarkasteluvaihtoehtojen välillä.

12 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT 2.3.4 Ylläpitokustannukset Ylläpitokustannukset sisältävät uudelleenpäällystämisestä tai muusta korjaamisesta aiheutuvat elinkaaren aikaiset kustannukset. Alla on esitetty selvityksessä käytetty päällystämisestä aiheutuvien ylläpitokustannusten laskentakaava 4. K Y jäljellä 1 c1 + K 2 c2 + + K viimeinen cviimeinen K viimeinen ctarkastelujakso T (4) kesto = K... T missä K Y = Kunnostuskustannusten nykyarvo K i = i. kunnostuksen päällystyskustannukset c i = i. kunnostuksen diskonttaustekijä K viimeinen = tarkastelujakson viimeisen kunnostuksen päällystyskustannukset c viimeinen = tarkastelujakson viimeisen kunnostuksen diskonttaustekijä T jäljellä = iimeisen päällystystoimenpiteen jäljellä oleva kestoikä tarkastelujakson jälkeen T kesto = iimeisen päällystystoimenpiteen kokonaiskestoikä c tarkastelujakso = Diskonttaustekijä tarkastelujakson lopussa auriosualaskelmissa on päällystystoimenpiteen yhteydessä otettu huomioon päällysteen maalausmerkintöjen uusiminen korjaustoimenpiteen yhteydessä. Näitten kustannusten osuudeksi on arvioitu n. 10 % kunnostustoimenpiteen kustannuksista. Näitä kustannuksia ei ole kuitenkaan otettu huomioon urautumislaskelmissa. ilkasliikenteisillä teillä urautumistarkasteluissa tiemerkintöjen uusimistiheys on niin suuri, että hiukan tiheämpi uudelleenpäällystys ei vaikuta ratkaisevasti ylläpitokustannuksiin. 2.3.5 Liikenteen haittakustannukset Urautumis- ja vauriosualaskennat: Tien kunnostamisesta aiheutuu liikenteelle haittaa ja sitä kautta kustannuksia. Nämä on otettu huomioon urautumislaskelmissa siten, että niiden on arvioitu vastaavan n. 15 % kunnostuskustannuksista ja hyvin vilkasliikenteisillä teillä 25 %. Nämä haittakustannukset on lisätty elinkaaren aikaisiin kustannuksiin kunnostuskustannusten päälle. auriosualaskelmissa liikenteen kustannuksia ei ole otettu huomioon. Kunnostamisesta aiheutuvaa mahdollista liikenneonnettomuuden riskiä tai ajomukavuushaittaa ja näistä syntyviä kustannuksia ei laskelmissa myöskään ole otettu huomioon.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 13 ERTAILULASKELMAT Pituussuuntaisen epätasaisuuden laskelmat (IRI): Pituussuuntaisen epätasaisuuden aiheuttamat lisääntyneet ajokustannukset selvitetty tarkein. Ajokustannuksiin on sisällytetty aikakustannus, ajoneuvokustannus, onnettomuuskustannukset sekä päästökustannukset. Näiden lisäksi on ajomukavuushaittaa pyritty huomioimaan siten, että laskelmissa kokonaiskustannuksiin on lisätty vielä arvioitu 25 % ajomukavuudesta aiheutuva haittalisä. 2.4 Urautumislaskennan perusteet Tierakenteen urautuminen on laskettu selvityksen Ura- ja sivukaltevuustunnusluvun määrittäminen kuntovastuu-urakkaan Tiehallinnon selvityksiä /2005 urautumisen laskentakaavoja mukaillen. Urautuminen on laskettu kaavalla 5. Kaava on johdettu alun perin yksi ajorataiselle tielle julkaisun 1. mukaan. Tässä raportissa kaavaa on sovellettu kuitenkin myös kaksi ajorataisten teiden urautumisen mallintamiseen, kun kaavaan on lisätty uusi nopeuskerroin 1,1. Tätä kaavaa suositellaan käytettävän muissakin laskelmissa em. raportin urautumiskaavojen sijaan. 0.85, _. _ 60 1.00 1,0, kun _ tien _ lev. _ l 10.5m kun talvinop w = 2 0.3 (2 KLkaista ) 0. 75 Ura = + p. ikä l 1.0, kun _ talvinop. _ w = 80 MT (9.4 + 2.21 KM ) 4 46 1000, kun _ tien _ lev. _ l 10.5m 10 1.0, kun _ talvinop. _ w = 100 _(1ajorata ) 1.1, kun _ talvinop. _ w = 100 _(2ajorata) (5) missä Alkudeformaatio (4 uusi rakenne, 2 kunnossapitotoimenpiteen jälkeen) Ura = uran syvyys p.ikä = päällysteen ikä vuosina KL kaista = kaistan liikennemäärä/ajoneuvo/vrk MT = massatyppikerroin (kertoimen arvot on esitetty julkaisussa Asfalttinormit) KM = kiviaineksen kuulamyllyarvo Kaava ottaa huomioon siis alkudeformaation, päällysteen iän, liikennemäärän, tien leveyden, talvinopeusrajoituksen sekä päällysteen kulumisnopeuden, joka riippuu päällysteessä käytetystä kiviaineksesta. Kaavan loppuosan termi MTx(9,4+2,21xKM) on laskennallisen kulumisnopeuden (KN) määritelmä. Laskelmat on suoritettu käyttämällä kulumisnopeusarvoja, minkä vuoksi eri päällysteiden massatyyppiarvoja ei ole tässä raportissa esitetty. Jos urakan laatuvaatimuksena on SRK-koe tai PRALL-koe, KN korvataan SRKtuloksella tai termillä PRALL+6.

14 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT Laskentamalli ennustaa keskimääräistä urasyvyyttä suuressa tiejoukossa. Todellinen urasyvyys vaihtelee teiden kesken ja yhdenkin tien sisällä suurin 100 m urasyvyyskeskiarvo on yleensä 1,4 kertaa keskiarvon suuruinen. 2.4.1 Urautumisen toimenpiderajat Urautumisen toimenpiderajat on määritetty kuvassa. Mikäli päällysteen urautuminen saavuttaa toimenpiderajan on päällysteelle tehtävä kunnostustoimenpide. Toimenpideraja riippuu liikennemäärästä ja nopeusrajoituksesta. Laskelmissa käytetyt toimenpiderajat ovat vaihdelleet välillä 13-17. Laskelmissa käytetyt toimenpiderajat on esitetty tarkein laskelmaliitteissä. Kuva 1. Päällysteiden toimenpiderajat eri liikennemäärillä ja nopeuksilla. Lähde: Päällysteiden ylläpidon toimintalinjat 2006.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 15 ERTAILULASKELMAT 2.4.2 Kunnostustoimenpiteet ja yksikköhinnat Alla taulukossa 1 on esitetty0 erilaisia päällysteiden kunnostusvaihtoehtoja sekä niiden yksikköhinnat, joita laskelmissa on käytetty. Hintataso vastaa vuoden 2006 tasoa. Taulukko 1. Päällysteiden kunnostusvaihtoehdot sekä yksikköhinnat v. 2006 hintatasossa. Työmenetelmä Päällyste Massamäärä Hinta [ /m 2 ] [kg/m 2 ] LTA SMA 16 100 5.7 LTA SMA 22 100 5.7 LTA 22 100 4.3 LTA 20 100 4.3 LTA P- 100 3.5 MP SMA 16 100 4.56 MP SMA 22 100 4.56 MP 22 100 3.44 MP 20 100 3.44 MP P- 100 2.88 REM SMA 16 20 3.5 REM SMA 22 20 3.5 REM 22 20 2.3 REM 20 20 2.3 REM P- 20 2.5 2.4.3 Liikennemäärä, nopeusrajoitus ja tien leveys Laskelmat on suoritettu erisuuruisilla liikennemäärillä ja erityyppisillä teillä, jotka on esitetty taulukossa 2. Taulukossa on esitetty myös oletettu liikenteen jakautuminen kaksi ajorataisille teillä eri liikennemäärillä. Taulukko 2. Laskelmissa tarkastellut liikennemäärät ja liikenteen jakautuminen kaistoittain. Ajoratojen Nopeusrajoitus lkm [km/h] Liikennemäärä KL tie [ajon./vrk] Liikenteen jakautuminen kaistoittain [ohitusk./ pääk.] Liikennemäärä KL kaista (pääk.) [ajon./vrk] 1 2000-1000 80 1 00-2000 80 1 8000-00 80 2 10000 15/85 4250 100 2 20000 20/80 8000 80/100 2 000 30/70 100 80 Huom! Pääkaista on määrää kunnostustarpeen kaksi ajorataisilla teillä.

16 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT Yksi ajorataisen tien perustapaukseksi on laskelmissa oletettu: KL tie 2000 00 ajon./vrk leveys 10 m nopeusrajoitus 80 km/h Kaksi ajorataisen tien perustapaukseksi on laskelmissa oletettu: KL tie 10000 000 ajon./vrk leveys 11.2 m nopeusrajoitus 80/100 km/h Yksi ajorataisella tiellä on tehty tarkastelu myös kapeaalla 7,0 m leveällä tiellä ja vastaavasti kaksi ajorataisella tiellä on tarkasteltu kapeampi 9,0 m leveä tie. 2.4.4 Päällysteen kunnossapidon toimenpideketjut Päällysteiden kunnossapidossa on yksi ajorataisella tiellä käytetty kahta erilaista toimenpideketjua: E1 (MP): -- (MP REM REM) (MP REM REM) E2 (REM): -- REM (MP REM REM) (MP REM REM) E1:tä käytetään silloin, kun urakkaan ei kuulu kaikkia kuormitusmitoitukseen kuuluvia päällystekerroksia, vaan viimeinen niistä tehdään tien ylläpidon osana, tavallisesti ensiäisenä ylläpitopäällysteenä. Kaksi ajorataisella tiellä vastaavasti toimenpideketjut ovat riippuvaisia tien liikennemäärästä. Taulukossa 3 on esitetty päällystämisen toimenpideketjut erilaisilla liikennemäärillä sekä pääkaistalla sekä ohituskaistalla. Laskelmissa on otettu huomioon se, että massapintausta ei voida tehdä vain toiselle ajoradalle vaan se on tehtävä moleille ajokaistoille yhtä aikaa. Remix voidaan kuitenkin tehdä kaistakohtaisesti. Toimenpiteiden ajoitus tapahtuu pääkaistan liikennemäärän mukaisesti. Ohituskaistalla tapahtuvat päällystystoimenpiteet on otettu huomioon laskemalla kuankin kaistan leveys toimenpideleveyteen tapauksissa joissa sekä pääkaistalla sekä ohituskaistalla on yhtäaikainen toimenpide. Laskettu kustannus edustaa siten kuankin kaistan yhteenlaskettua eli keskimääräistä kustannusta elinkaaren aikana. Yksikkönä on /ajorata-m erotuksena yksikaistaisen ajoradan kustannuksesta, jonka yksikkö on /kaista-m.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 17 ERTAILULASKELMAT Taulukko 3. Päällystämisen toimenpideketjut kaksi ajorataisella tiellä eri liikennemäärillä. TP 1a KL 000 Nopeus 80 km/h Toimenpideleveys Pääkaista Ohituskaista [m] - - - MP MP 11.2 REM 3.8 REM REM 7.6 REM 3.8 MP MP 11.2 REM 3.8 REM REM 7.6 REM 3.8 TP 1b KL 10000 Nopeus 100 km/h Toimenpideleveys Pääkaista Ohituskaista [m] - - - MP MP 11.2 REM 3.8 REM 3.8 MP MP 11.2 REM 3.8 REM 3.8 TP 2a KL 000 Nopeus 80 km/h Toimenpideleveys Pääkaista Ohituskaista [m] - - - REM 3.8 REM REM 7.6 REM 3.8 MP MP 11.2 REM 3.8 REM REM 7.6 REM 3.8 MP MP 11.2 TP 2b KL 10000 Nopeus 100 km/h Toimenpideleveys Pääkaista Ohituskaista [m] - - - REM 3.8 REM 3.8 MP MP 11.2 REM 3.8 REM 3.8 MP MP 11.2 Esimerkki selitys TP1a = toimenpidevaihtoehto 1 (MP) KL arvolla 000. TP2b = toimenpidevaihtoehto 1 (REM) KL arvolla 10000. Toimenpideleveys vastaavasti kapeaan ajoradan vastaavat toimenpideleveydet ovat 3,8m/7,6m/9,0m.

18 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT 2.4.5 Päällystystoimenpiteen vaikutus päällysteen kestoikään Mikäli toimenpiteenä on massapintaus (MP) ei vanhan päällysteen kulumisnopeudella ole vaikutusta uuden päällysteen kulumisnopeuteen. Käytettäessä uusiopäällysteitä (REM) olemassa olevan päällysteen kiviaines vaikuttaa uuden päällysteen laskennalliseen kulumiskestävyyteen. Uusiopäällysteen kulumisnopeus voidaan laskea kaavalla (6) KN = KN M M % (6) u v % v + Lv I missä KN u = uusiopäällysteen kulumisnopeus KN v = vanhan päällysteen kulumisnopeus M %v = vanhan päällysteen massa-% uusiopäällysteessä L v = lisämassan kulumisnopeus M %L = lisämassan massa-% uusiopäällysteessä 2.4.6 Päällysteen urautumistarkastelun periaatteet Kuvassa 2 on esitetty päällysteen urautumisen periaatekuva. Kuvasta nähdään, että päällysteen kulumisnopeus lyhentää päällysteen kestoikää ja aikaistaa kaikki myöhempiä korjaustoimenpiteitä. Kulumisnopeuden kasvu muuttaa kulumisuran kulmakerrointa, kuten kuvassa on esitetty. Jos esim. päällysteen kulumisnopeus on mitoitettu kulumisnopeudella KN=25 saadaan kuvasta tavoiteiän alenema suoraan toimenpiderajan toteutuneen kulumisnopeuden (esim. KN=30) leikkauskohdasta. Esimerkissä on oletettu, että myöhempien päällystyskertojen yhteydessä kulumisnopeus on vakio. Tämä pätee vain tilanteessa, jossa seuraavana päällystystoimenpiteenä on MP. Jos toimenpiteenä olisi REM päällysteen kulumisnopeus olisi riippuvainen ensiäisen päällysteen kulumisnopeudesta kaavan 7 mukaisesti. Eli toisin sanoen myöhempien päällysteiden urautumisen nopeuden kulmakerroin muuttuisi jyrkeäksi. Päällysteen kulumisnopeuden tavoitearvoa suurempi toteutunut kulumisnopeus aiheuttaa lisäkustannuksia, koska päällystystarve tihenee ja toisaalta päällystystoimenpiteet aikaistuvat eli toimenpiteiden diskontattu nykyarvo on suurempi.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 19 ERTAILULASKELMAT Kuva 2. Päällysteen urautumisen ja elinkaarilaskennan periaatekuva elinkaaren vuotta aikana. Kuvassa 2 esitetyt päällysteen urautumissyklit toteuttavat kaavaa 7. K i = a 1 x (u 2 u 0 )/(u 1 u 0 ) + a 0, (7) missä K i = käyttöikä tien avaamisesta u 0 = oletettu deformaatio päällysteen käyttöaikana (2 tai 4 ) u 1 = urasyvyys takuuajan lopussa u 2 = sallittu urasyvyys kestoiän lopussa a 1 = päällysteen ikä takuuajan lopussa (talvien lukumäärä) a 0 = aika tien avaamisesta päällysteen tekemiseen Nähdään, että urakoitsija voi suurentaa tien avaamisesta laskettavaa käyttöikää kolmella keinolla: - pienennetään takuuajan lopun urasyvyyttä käyttämällä kestävää päällystetyyppiä - tehdään viimeinen urakkaan kuuluva päällyste myöhein tien avaamisen jälkeen - osoitetaan, että deformaation osuus on suurempi. Yleensä kahden alean keinon käyttöä tilaaja on rajoittanut.

20 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT 2.5 Päällysteen vauriosua ja kantavan kerroksen hienoainespitoisuus 2.5.1 Laskentaperusteet ja olettamat Päällysteen vauriosuan kehitystä voidaan arvioida kaavojen 8 ja 9 avulla. Kaavojen sisältö on esitetty tarkein liitteessä 2. S = 4 [ ] t 1, ikä S nop (8) S nop = Hienoaines sitom. KaM, h = 9% = 1,4 5 RN 1m ( ) super D sitom. KaM, h 6% = 0,7 + 8m = 0,25 + 100ajon / d = 0,2 + 0 bit. stab.1. = 0,6 bit. stab.2. = 0,5 Päällystetyyppi = 1,3 normaali = 1,5 P = 2,2 Leveys 10m = 0 7m = 0,5 6m = 0,8 KLR tie 50ajon/ d = 0 200ajon/ d = 0,4 0ajon/ d = 0,6 (9) joissa S = vauriosua [m2] S nop = vaurioitumisnopeus [m 2 /v 1,4 ] t ikä = päällysteen ikä [vuotta] D 0 = Tienpinnan taipuma kesällä [] (kuntorekisteristä) Hienoaines = kantavan kerroksen hienoainespitoisuus [%] Päällystetyyppi = iimeinen rakennusurakkaan kuuluva päällystetyyppi Leveys = Tien leveys [m] KLR tie = Raskaan liikenteen määrä tiellä (moleat suunnat yhteensä) RN = Tien routanousu [m] Tien liikennemäärä ja pohjaolosuhteet ratkaisevat minkälaiset rakennekerrokset ja päällyste tielle valitaan. Yllä olevassa kaavassa olevat kertoimet taas vaihtelevat eri päällystetyypin, raskaan liikenteen liikennemäärän ja kantavan kerroksen hienoainespitoisuuden mukaisesti. Laskelmissa on käytetty seuraavia taulukossa 4 esitettyjä kertoimia eri päällysteille. Taulukko 4. Laskennoissa käytetyt kertoimet, liikennemäärät sekä toimenpiderajat. KLR Päällystetyyppi D0 [] RN [m] [ajon.vrk] Toimenpideraja [m 2 ] norm. 0,3 tai 0,7 0,033 100 80 norm. 0,3 tai 0,7 0,033 0 30 Taulukosta P- xxx nähdään, 0,7 että tai 1,0 kerroin 0,100 D0 riippuu 50 päällysteen tyypistä 1 ja on sitä pienempi P- mitä korkeatasoisempi 0,7 tai 1,0 päällyste 0,100 on kyseessä. 100 Samoin routa 80

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 21 ERTAILULASKELMAT Taulukosta 4 nähdään, että kerroin D0 riippuu päällysteen tyypistä ja on sitä pienempi mitä korkeatasoisempi päällyste on kyseessä. Samoin routanousun oletetaan olevan pienempi ongelma korkeatasoiseilla päällysteillä. Liikennemäärät on valittu siten, että korkeatasoisealla päällysteellä oletetaan olevan suurempi liikennemäärä ja liikennemäärät vastaisivat keskimääräistä tilannetta erilaisilla teillä. Toimenpiderajat on valittu laskentaa varten, mutta ne mukailevat kuvassa 3 esitettyjä ohjeellisia arvoja. Päällysteen kestoikä voidaan laskea kaavalla 10 ottaen huomioon taulukossa 4 esitetyt toimenpiderajat. Päällysteen maksimi kestoikä on käytännössä kuitenkin enintään 25 vuotta riippumatta laskettavasta teoreettisesta arvosta. t kestoika = S S nop 1 1,4 (10) Kuva 3. Päällysteiden toimenpiderajat eri liikennemäärillä ja nopeuksilla. Lähde: Päällysteiden ylläpidon toimintalinjat 2006. 2.5.2 aurion korjaustoimenpiteen vaikutus päällysteen vaurioitumisnopeuteen Päällysteen vauriosua riippuu päällysteen iästä ja päällysteen vaurioitumisnopeudesta (kaavan loppuosa hakasuluissa) kuten kaavassa 10 on esitetty. Korjaustoimenpide esim. uudelleen päällystys korjaa vauriot, mutta ei poista välttämättä vaurion syytä. Toisin sanoen uuden päällysteen vaurioitumisnopeus korjaustoimenpiteen jälkeen on riippuvainen suoritetusta toimenpiteestä sekä lähtötilanteesta eli alkuperäisestä vaurion syystä. Eri toimenpiteiden vaikutus vaurioitumisnopeuteen voidaan arvioida kaavoilla 11 ja 12.

22 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT Kuva 4. Periaatekuva vauriosuan elinkaarikustannusten laskennasta. Kuvassa 4 on esitetty vauriosuan elinkaarilaskennan periaate. Kuvasta nähdään, että päällysteen vauriosua kasvaa ajan mukana kiihtyvästi. Korjauksen jälkeen vauriosua menee nollaan ja vaurioitumisnopeus muuttuu korjaustoimenpiteen seurauksena. Kuvassa ensiäinen korjaus päällyste korvattu kantavan kerroksen stabiloinnilla, jolloin vaurioitumisnopeus muuttuu olennaisesti pieneäksi. päällysteillä: S 2 1,4 ( S 3m v ) nop _ uusi k nop _ vanha + / = (11) P päällysteillä: S 2 1,4 ( S 5m v ) nop _ uusi k nop _ vanha + / = (12) joissa S nopuusi = vaurioitumisnopeus korjaustoimenpiteen jälkeen [m 2 /v 1,4 ] k = korjaustoimenpiteestä riippuva vaikutuskerroin S nopvanha = vaurioitumisnopeus ennen korjaustoimenpidettä [m 2 /v 1,4 ] Kaavoissa 11 ja 12 esitetty k kertoimen arvot ja niiden määritys eri toimenpiteille on esitetty tarkein liitteessä 5. Tämän raportin yhteydessä käytetyt, korjaustoimenpiteet, kertoimet ja toimenpiteiden yksikkökustannukset on esitetty taulukko 5. Korjaustoimenpiteet on pyritty valitsemaan siten, että ne vastaavat mahdollisian realistisesti tällä hetkellä käytössä olevia korjausmenetelmiä.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 23 ERTAILULASKELMAT Taulukko 5. Laskennoissa tarkastellut korjaustoimenpidevaihtoehdot sekä niille käytetyt yksikkökustannukset. Päällyste Kunnostustoimenpide aikutuskerroin (k) Yksikkokust. [ /m2] Abnorm. 0.30 4.30 Abnorm. 60 0.20 6. Abnorm. 150 BST+ 0.12 8.80 P- P- 0.37 3.60 P- 50 0.16 5.30 P- 150 BST+ P- 0.16 8.10 P- 150 sekoitusjyrsintä + P 0.37 4.30 Kun päällysteen vaurioituminen aiheutuu sitomattoman kantavan kerroksen liian suuresta hienoainespitoisuudesta, voidaan korjaustoimenpiteen valinnalla vaikuttaa myös suoraan vaurion syyhyn. Kantavan kerroksen stabilointi sideaineella vähentää hienoaineksesta aiheutuvaa päällysteen vaurioitumista. Tämä on otettu laskelmissa huomioon em. mainitun k- kertoimen lisäksi siten, että kaavalla 10 laskettua päällysteen kestoikää korjataan tarpeen mukaan hienoainespitoisuuden korjauskertoimella. Hienoainespitoisuuden korjauskerroin on 1,3 kun hienoainespitoisuus on 9% ja toimenpiteenä on päällystämisen lisäksi sitomattoman kantavan kerroksen stabilointi sideaineella. astaavasti hienoainespitoisuuden korjauskerroin on 1,0 kun hienoainespitoisuus on 6%. Korjauskertoimen väliarvot voidaan interpoloida suoraviivaisesti.

24 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT 2.6 Päällysteen pituussuuntaisen epätasaisuuden vaikutus elinkaarikustannuksiin 2.6.1 Laskennan lähtötiedot: Tien käyttäjän kustannukset Tien käyttäjälle aiheutuvien kustannusten perusteita on käsitelty muissa Tiehallinnon julkaisuissa. Tämän selvityksen elinkaarikustannuslaskelmia varten on laadittu eritasoisille teille taulukot ja kuvaajat, joissa on esitetty IRI arvon vaikutus tienkäyttäjän kustannuksiin. Kustannuksissa on huomioitu aikakustannus, ajoneuvokustannus, onnettomuuskustannukset sekä päästökustannukset. Kuvassa 5 on esitetty tietyypin 1 esimerkkitaulukko. Muut taulukot ja taulukoiden määrityksessä käytetyt olettamat on esitetty tämän selvityksen liitteissä 3. Tietyyppi 1, 120 km/h, KL 16000 ajon./vrk Kunnon aiheuttamat lisäajokustannukset 30 000 25 000 Lisäkustannus / v 20 000 15 000 10 000 5 000 0-5 000 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 Ajokustannukset yht. 0 4 1 9 302 14 742 20 763 27 414 Aikakustannukset 0 2 574 5 760 9 609 14 163 19 463 Ajoneuvokustannukset 0 1 111 2 198 3 261 4 304 5 332 Onnettomuuskustannukset 0 953 1 877 2 749 3 550 4 260 Päästökustannukset 0-236 -533-878 -1 255-1 6 Kuva 5. Periaatekuva IRI aiheuttamista tienkäyttäjän kustannuksista, kun tien mitoitusnopeus on 120 km/h ja KL 16000 ajon./vrk. IRI

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 25 ERTAILULASKELMAT 2.6.2 Laskennan perusteet Kun on laskettu tavoitearvoa suurean IRI:n aiheuttamia lisäajokustannuksia on tehty seuraavat oletukset: 1) IRI arvon oletetaan kehittyvän takuuajan loppuun päällystämisen jälkeen n. 1 vuodessa, minkä jälkeen sen oletetaan pysyvän vakiona seuraavaan päällystyskertaan asti. 2) IRI arvo paranee normaalin päällystämisen yhteydessä kaavojen 13 ja 14 mukaisesti. IRI parannus = (13) 1,59 0,21 IRIvanha IRI uusi = IRI IRI (14) vanha parannus joissa IRIparannus = IRI arvon parannus päällystämisen yhteydessä [] IRIvanha = korjattavan päällysteen vanha IRI arvo [] IRIuusi = korjauksen jälkeinen uuden päällysteen IRI arvo [] 3) Laskennassa tutkittiin mahdollisuutta korjata IRI arvo kerralla tavoitearvon mukaiseksi käyttämällä 30 % normaalia kalliimpaa päällystettä. Tätä keinoa ei kuitenkaan käytetty lopullisissa laskennoissa, koska tällainen päällyste tulisi kuitenkin kalliiaksi kuin IRI arvon parantaminen normaaleja päällystystoimenpiteitä käyttäen. 4) IRI arvo korjataan normaalisti 50 päällysteellä. 5) Tavoitearvoa suureista IRI arvoista aiheutuvat vuotuiset tien käyttäjän kustannukset katsotaan suoraan kuvan 6 mukaisista tietyyppikohtaisista taulukoista. 6) Uudelleen päällystyksen sykli määräytyy normaalin urautumisesta aiheutuvan päällystyssyklin perusteella. Taulukossa 6 on esitetty laskennoissa käytetyt päällystyssyklit eri liikennemäärän teillä, kun kulumisnopeus KN=25. Liikennemäärällä 16000 on kyseessä 2- ajoratainen tie. Tällä on oletettu liikennejakaumaksi pääkaistalla ja ohituskaistalla 80/20%. Päällystyssyklin mitoittava liikennemäärä/kaista on siis 60 ajon/vrk. Päällystystoimenpide oletetaan ulottuvan moleille kaistoille ja toteutettavaksi yhtä aikaa. Ajoradan leveydeksi on oletettu kaikissa tapauksissa 10 m.

26 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi ERTAILULASKELMAT Taulukko 6. IRI tarkasteluissa käytetyt päällysteen kunnostussyklit eri liikennemäärän teillä. Toimenpideraja [] IRI tavoiteraja [] IRI hylkäysraja [] Myöheät kunnostukset [vuotta] Nopeus [km/h] 1. Kunnotus [vuotta] 500 80-2.0 4.0 20.0 20.0 2000 80 17 1.8 3.0 20.0 20.0 8000 100 14 1.6 2.6 7.7 9.2 16000 100 13 1.4 2.4 4.3 5.3 7) Päällystyskustannukset otetaan huomioon vain niiltä osin kun tehdään IRI arvoa korjaava erikoispäällystys. Normaalit urautumisen kannalta tehtävät päällystykset jäävät tarkastelusta pois. 8) Lisäajokustannukset kustannukset diskontataan nykyarvoon, kuten esitetty kaavoissa 2 ja 3. uosittain syntyviä kustannuksia ei kuitenkaan ole diskontattu joka vuodelta erikseen vaan tarkasteluvälin kustannukset on diskontattu tarkasteluvälin keskimääräistä aikaa rakentamishetkestä. Kuvassa 6 on esitetty esimerkki IRI arvon kehittymisestä ajan mukana, kun IRI arvo on ollut vuoden 1 lopussa 2,4 ja sallittu raja-arvo on 1,4. Kuvasta nähdään, että huono IRI alenee selvästi päällystämisen yhteydessä ja jää kuvan tapauksessa alle tavoiterajan 1-2 päällystämiskerran jälkeen. Kuvassa ei oteta huomioon liikenteen myöhein aiheuttamia uusia epätasaisuuksia. IRI arvo kehittym inen ajan funktiona 3 IRI [] 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 1 4.3 9.6 uotta päällystämisestä Tavoiteraja IRI=1,4 Kuva 6. IRI:n kehittyminen uudelleenpäällystämisen vaikutuksesta.

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 27 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA 3 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA 3.1 Laatuvaatimuksena laskennallinen kulumiskestävyys, yksi ajorata 3.1.1 Tulostaulukko Yhteenveto päällysteen kulumisnopeuden vaihtelun aiheuttamista lisäyksistä elinkaaren aikaisiin päällystyskustannuksiin on esitetty taulukoissa 7. Kaikki laskentavertailut sekä osa laskentatulosteista on esitetty liitteissä 4. Taulukko 7. Tulosten yhteenveto yksiajorataisella tiellä liikennemäärillä KLkaista=[1000 00]. Laskenta nro Urakoitsijan päällysteen toteutunut KN Ensiäinen korjausajankohta [vuotta] Kaistan KL [ajon/vrk] Talvinopeus [km/h] Tien leveys [m] Käsittely-leveys [m] Toimenpideraja [] Ylläpitovaiheen ensiäinen päällyste Kunnostusten lisämassan KN Lisämassan osuus [%] REM:ssä Seuraavan päällysteen KN Liikenteelle aiheutuva haittakustannuslisä [%] Ylläpitokustannus+ liikennehaitta (5v+v) ajalta [ /kaista-m] Ero halvimpaan vaihtoehtoon [ /kaista-m] 1 25 39.9 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E1 (MP) 25 20 25 15 1.91 0.00 2 30 33.2 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E1 (MP) 25 20 25 15 4.21 2.30 3 35 28.5 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E1 (MP) 25 20 25 15 6.27 4.36 10 25 39.9 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E2 (REM) 25 20 25 15 1.11 0.00 11 30 33.2 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E2 (REM) 25 20 29 15 2.53 1.42 12 35 28.5 1000 80 10 5.0 / 3.8 17 E2 (REM) 25 20 33 15 3.87 2.76 4 25 18.4 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E1 (MP) 25 20 25 15 14.99 0.00 5 30 15.3 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E1 (MP) 25 20 25 15 17.91 2.92 6 35 13.1 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E1 (MP) 25 20 25 15 20.26 5.27 13 25 18.4 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E2 (REM) 25 20 25 15 10.27 0.00 14 30 15.3 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E2 (REM) 25 20 29 15 14.10 3.83 15 35 13.1 2000 80 10 5.0 / 3.8 16 E2 (REM) 25 20 33 15 17.37 7.09 7 25 8.4 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E1 (MP) 25 20 25 15 39.11 0.00 8 30 7.0 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E1 (MP) 25 20 25 15 42.41 3.31 9 35 6.0 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E1 (MP) 25 20 25 15 44.90 5.80 16 25 8.4 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E2 (REM) 25 20 25 15 33.85 0.00 17 30 7.0 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E2 (REM) 25 20 29 15 38.42 4.57 18 35 6.0 00 80 10 5.0 / 3.8 15 E2 (REM) 25 20 33 15 43.07 9.23 162 25 39.9 1000 80 7 3.5 / 3.5 17 E2 (REM) 25 20 25 15 1.02 0.00 163 30 33.2 1000 80 7 3.5 / 3.5 17 E2 (REM) 25 20 29 15 2.33 1.31 164 35 28.5 1000 80 7 3.5 / 3.5 17 E2 (REM) 25 20 33 15 3.57 2.54 165 25 18.4 2000 80 7 3.5 / 3.5 16 E2 (REM) 25 20 25 15 8.95 0.00 166 30 15.3 2000 80 7 3.5 / 3.5 16 E2 (REM) 25 20 29 15 11.91 2.96 167 35 13.1 2000 80 7 3.5 / 3.5 16 E2 (REM) 25 20 33 15 14.43 5.48 168 25 8.4 00 80 7 3.5 / 3.5 15 E2 (REM) 25 20 25 15 28.16 0.00 169 30 7.0 00 80 7 3.5 / 3.5 15 E2 (REM) 25 20 29 15 31.93 3.77 170 35 6.0 00 80 7 3.5 / 3.5 15 E2 (REM) 25 20 33 15 35.58 7.42 155 35 28.5 1000 80 7 3.5 / 3.5 17 E1 (MP) 25 20 25 15 4.39 3.05 158 35 13.1 2000 80 7 3.5 / 3.5 16 E1 (MP) 25 20 25 15 14.76 3.97 161 35 6.0 00 80 7 3.5 / 3.5 15 E1 (MP) 25 20 25 15 34.62 4.41

28 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA 3.1.2 Tulosten tarkastelu Tulosten tulkinta tehdään yleensä kolmen laskennan sarjoina sekä vertaamalla eri sarjojen tuloksia keskenään. Tarkoituksena on saada esiin päällysteen heikosta kulumiskestävyydestä aiheutuvat keskimääräiset elinkaaren aikaiset lisäkustannukset eriluokkaisilla teillä sekä näihin kustannuksiin vaikuttavat tärkeiät tekijät. Lisäksi vertaamalla eri laskentasarjoja on pyritty löytämään eri tekijöiden välille suuruusluokka kerroin, joiden avulla olisi mahdollista arvioida erilaisten tapausten kustannuksia vaikka tällaista tapausta ei suoraan olisikaan laskettu. Tulosten käsittelyssä on ajateltu, että perus toimenpideketjuna on käytännössä useiiten E2 = REM+REM+MP. Tämän vuoksi tarkastelut esitetty tällä vaihtoehdolla, jonka jälkeen on verrattu tätä toiseen toimenpideketjuun E1 = MP+REM+REM. Näitten välille on esitetty keskimääräinen kustannuskerroin, jolla vaihtoehtoja voidaan verrata toisiinsa. 3.1.3 Eri liikennemäärän tiet Laskentojen 10 18 perusteella nähdään, että laskennallisen kulumisnopeuden kasvattaminen kyenen yksikköä (2535) kasvattaa ylläpidon aikaisia päällystämiskustannuksia seuraavasti: - 2,76 /kaista-m, kun KL kaista = 1000 ajon/vrk (lask. 10 12) - 7,09 /kaista-m, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 13 15) - 9,23 /kaista-m, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 16 18) errattaessa kolmen laskennan laskentasarjoja, esim. laskelmia 13, 14 ja 15, havaitaan, että kustannusten lisäys näyttäisi olevan lineaarinen kun laskennallinen kulumisnopeus kasvaa 25 30 35. Esimerkkilaskelmat on esitetty liitteissä 1. Muissa sarjoissa voidaan havaita sama asia. Päällysteen uusimiskustannukset elinkaaren aikana kasvavat siis keskimäärin kuten alla on esitetty, kun ensiäisenä ylläpitotoimenpiteenä on REM. - 0,28 /kaista-m/kulumisnopeusyksikkö, kun KL kaista = 1000 ajon/vrk (lask. 10 12) - 0,71 /kaista-m/kulumisnopeusyksikkö, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 13 15) - 0,92 /kaista-m/kulumisnopeusyksikkö, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 16 18) 3.1.4 Toimenpideketjujen vertailu Edellä olevat laskelmat koskevat toimenpideketjua, jossa ensiäisenä ylläpitopäällysteenä on REM. Jos laskelmat tehdään käyttäen MP:llä alkavaa toimenpideketjua, laskennallisen kulumisnopeuden kasvattaminen kyenen yksikköä (2535) kasvattaa ylläpidon aikaisia päällystämiskustannuksia seuraavasti: - 4,36 /kaista-m, kun KL kaista = 1000 ajon/vrk (lask. 1-3) - 5,27 /kaista-m, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 4-6) - 5,80 /kaista-m, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 7-9)

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 29 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA Nähdään, että laskennallisen kulumisnopeuden huononeminen 25 -> 35 nostaa ylläpitokustannuksia MP:llä alkavassa ylläpidon toimenpideketjussa väheän kuin REM:llä alkavassa, kun KL on vähintään 2000 ajon/vrk. Suhde on (5,27 /kaista-m)/(7,09 /kaista-m)=0,74 tai (5,80 /kaistam)/(9,23 /kaista-m)=0,63 liikennemäärästä riippuen. Syynä on se, että urakkaan kuuluvan päällysteen huono kulumiskestävyys vaikuttaa myös ensiäisten ylläpitoon kuuluvien REM-päällysteiden kulumisnopeuteen, koska ne sisältävät samaa kiviainesta. Liikennemäärällä 1000 ajon/vrk suhde on toisin päin. Tämä johtuu siitä, että laskelmissa urakkaan kuuluva päällyste kestää kulumista 28,5 39,9 vuotta. Tässä ei ole otettu huomioon sitä, että muut syyt todennäköisesti määräävät päällysteen kunnostuksen ajan ja toimenpiteen. 3.1.5 Tien leveyden vaikutus Edellä kuvatuissa tapauksissa tien leveys oli 10 m. Jos laskelmat tehdään käyttäen tien leveytenä 7 m ja REM:llä alkavaa toimenpideketjua, laskennallisen kulumisnopeuden kasvattaminen kyenen yksikköä (2535) kasvattaa ylläpidon aikaisia päällystämiskustannuksia seuraavasti: - 2,54 /kaista-m, kun KL kaista = 1000 ajon/vrk (lask. 164), josta 2,54/2,76 = 0,92 (lask. 12) - 5,48 /kaista-m, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 167), josta 5,48/7,09 = 0,77 (lask. 15) - 7,42 /kaista-m, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 170), josta 7,42/9,23 = 0,81 (lask. 18) 7 m levyisen tien luvut ovat 0,77 0,92 kertaa niin suuret kuin vastaavat tulokset 10 m levyisellä tiellä. Kun käytetään MP:llä alkavaa toimenpideketjua vastaavat suhteet ovat 0,70 0,76. 3.2 Laatuvaatimuksena takuuajan mittausten perusteella laskettu kestoikä, yksi ajorata 3.2.1 Kestoikä lyhenee huonon kulumiskestävyyden vuoksi Näissä laskelmissa tilaaja on asettanut tavoitteen päällysteen kestoiälle. Kestoikä lasketaan tien avaamisesta takuuajan lopun urasyvyyden perusteella ja kaavalla (7). Tässä kestoiän tavoitearvo on laskettu käyttämällä päällysteen laskennallista kulumisnopeutta 25. Taulukon tapauksissa urakoitsijan päällyste on kuitenkin huonoin kestävä, jolloin kestoikä on neljännessä sarakkeessa esitetty. iidennestä sarakkeesta näkyy, kuinka paljon päällysteen kestoikä jää tavoitearvoa lyhyeäksi. iimeisestä sarakkeesta näkyy, paljonko tilaajan maksettavaksi tulevat ylläpitokustannukset kasvavat viimeisen urakkaan kuuluvan päällysten huonoan kestoiän vuoksi.

30 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA Taulukko 8. Tulosten yhteenveto yksiajorataisella tiellä liikennemäärillä KL kaista =[1000 00]. Kun päällysteen kestoikä poikkeaa tavoitekestoiästä 0-2 vuoteen. Laskenta nro Tavoiteiän mukainen päällysteen KN Urakoitsijan päällysteen toteutunut KN Ensiäinen korjausajankohta [vuotta] Ero tavoiteiästä arvioitu takuuajan lopulla Kaistan KL [ajon/vrk] Talvinop. [km/h] Tien leveys [m] Käsittely-leveys [m] Toimenpide-raja [] Ylläpitovaiheen ensiäinen päällyste Kunnostusten lisämassan KN Lisämassan osuus [%] REM:ssä Seuraavan päällysteen KN Liikenteelle aiheutuva haittakustannuslisä [%] Ylläpitokustannus+ liikennehaitta (5v+v) ajalta [ /kaista-m] Urakoitsijan päällysteen toteutuneen KN aiheuttama ero [ /kaista-m] 206 25 28.1 16.4-2 2000 80 10 211 25 32.8 6.4-2 00 80 10 221 25 28.1 16.4-2 2000 80 10 222 25 26.4 17.4-1 2000 80 10 223 25 25.0 18.4 0 2000 80 10 226 25 32.8 6.4-2 00 80 10 227 25 28.4 7.4-1 00 80 10 228 25 25.0 8.4 0 00 80 10 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 15 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 15 5.0 / 3.8 15 5.0 / 3.8 15 E1 (MP) 30 20 30 15 17.97 1.98 E1 (MP) 30 20 30 15 49.71 5.15 E2 (REM) 30 20 28.5 15 13.33 2.55 E2 (REM) 30 20 27.1 15 11.95 1.18 E2 (REM) 30 20 26.0 15 10.78 0.00 E2 (REM) 30 20 32.2 15 45.94 8.42 E2 (REM) 30 20 28.7 15 41.56 4.04 E2 (REM) 30 20 26.0 15 37.52 0.00 3.2.2 Eri liikennemäärän tiet Jos kestoikä jää 2 vuotta tavoitetta lyhyeäksi, tilaajan maksettavaksi tulevat ylläpitokustannukset kasvavat - 2,55 /kaistam, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 221) - 8,42 /kaistam, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 226) tai kun ensiäinen ylläpito päällyste on MP - 1,98 /kaistam, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 206) - 5,15 /kaistam, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 211) Laskelmia 221, 222 ja 223 vertaamalla nähdään, että ylläpitokustannusten kasvu on lähes lineaarinen, kun kestoikä lyhenee (0 1 2 vuotta). Laskelmat esitetty liitteessä 1. 3.2.3 Kestoikä pitenee myöheän päällystyksen vuoksi Näissäkin laskelmissa tilaaja on asettanut tavoitteen päällysteen kestoiälle. Kestoikä lasketaan tien avaamisesta takuuajan lopun urasyvyyden perusteella ja kaavalla (7). Tässä kestoiän tavoitearvo on laskettu käyttämällä päällysteen laskennallista kulumisnopeutta 25. Taulukon tapauksissa urakoitsijan päällyste kestää yhtä hyvin kuin tilaaja on

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 31 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA tavoitellut, mutta urakoitsija toteuttaa viimeiseen urakkaan kuuluvan päällysteen 1 tai 2 vuotta tien avaamisen jälkeen. Taulukosta näkyy paljonko tilaajan maksettavaksi tulevat ylläpitokustannukset muuttuvat urakkaan kuuluvan päällystämisen lykkäämisen vuoksi. Lykkääminen vuodella tuo säästöä tilaajalle - 0,71 /kaistam, kun KL kaista = 2000 ajon/vrk (lask. 242b) (liite 3) - 2,14 /kaistam, kun KL kaista = 00 ajon/vrk (lask. 250) Tällaisessa tapauksessa ensiäinen ylläpitoon kuuluva toimenpide on yleensä REM. Taulukko 9. Tulosten yhteenveto yksiajorataisella tiellä liikennemäärillä KLkaista=[2000 00]. Kun urakoitsija aikaistaa vaiheittain rakennettavan päällysteen viimeistä päällystyskertaa. Laskenta nro Tavoiteiän mukainen päällysteen KN Urakoitsijan päällysteen toteutunut KN Ensiäinen korjausajankohta [vuotta] aiheittain rakentaminen vuotta tien avaamisesta Kaistan KL [ajon/vrk] Talvinop. [km/h] Tien leveys [m] Käsittely-leveys [m] Toimenpide-raja [] Ylläpitovaiheen ensiäinen päällyste Kunnostusten lisämassan KN Lisämassan osuus [%] REM:ssä Seuraavan päällysteen KN Liikenteelle aiheutuva haittakustannuslisä [%] Ylläpitokustannus+ liikennehaitta (5v+v) ajalta [ /kaista-m] Urakoitsijan vaih. rak. ajoituksen aiheuttama ero [ /kaista-m] 242a 25 25 23.5 2 2000 80 10 242b 25 25 22.5 1 2000 80 10 242c 25 25 21.5 0 2000 80 10 249 25 25 12.0 2 00 80 10 250 25 25 11.0 1 00 80 10 251 25 25 10.0 0 00 80 10 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 16 5.0 / 3.8 15 5.0 / 3.8 15 5.0 / 3.8 15 E2 (REM) 30 20 26.0 15 7.03-1. E2 (REM) 30 20 26.0 15 7.71-0.71 E2 (REM) 30 20 26.0 15 8.42 0.00 E2 (REM) 30 20 26.0 15 29.63-4.62 E2 (REM) 30 20 26.0 15 32.11-2.14 E2 (REM) 30 20 26.0 15 34.25 0.00

32 Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonlisävähennysten määrittämiseksi TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA 3.3 Laatuvaatimuksena laskennallinen kulumiskestävyys, kaksi ajorataa 3.3.1 Tulostaulukko Taulukko 10. Tulosten yhteenveto kaksiajorataisella tiellä liikennemäärillä KL kaista =[4250 100]. Ajoradan leveys on 11,2 m. Kulumisnopeuden tavoitearvo KN=25. Laskenta nro Urakoitsijan päällysteen toteutunut KN Ensiäinen korjausajankohta [vuotta] Kaistan KL [ajon/vrk] Talvinop. [km/h] Tien leveys [m] Käsittely-leveys [m] Toimenpide-raja [] Ylläpitovaiheen ensiäinen päällyste Kunnostusten lisämassan KN Lisämassan osuus [%] REM:ssä Seuraavien päällysteiden KN Liikenteelle aiheutuva haittakustannuslisä [%] Ylläpitokustannus+ liikennehaitta (5v+v) ajalta [ /ajorata-m] Ero halvimpaan vaihtoehtoon [ /ajorata-m] 172 30 6.0 4250 100 11.2 175 30 3.5 8000 80 11.2 181 30 2.0 100 80 11.2 183 25 7.1 4250 100 11.2 184 30 6.0 4250 100 11.2 185 35 5.1 4250 100 11.2 186 25 4.2 8000 80 11.2 187 30 3.5 8000 80 11.2 188 35 3.0 8000 80 11.2 192 25 2.4 100 80 11.2 193 30 2.0 100 80 11.2 194 35 1.7 100 80 11.2 195 30 5.5 4250 100 9.0 196 30 3.2 8000 80 9.0 197 30 1.8 100 80 9.0 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 7.6/ 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 11.2 14 3.8 / 7.6 / 11.2 14 3.8 / 7.6 / 11.2 14 3.8 / 7.6 / 11.2 14 3.8 / 9.0 14 3.8 / 9.0 14 3.8 / 9.0 14 TP1b (MP) 25 20 25 15 68.76 4.90 TP1b (MP) 25 20 25 15 112.51 4.06 TP1a (MP) 25 20 25 25 209.12 4.30 TP2b (REM) 25 20 25 15 38.63 0.00 TP2b 29/ (REM) 25 20 28.2 15 45.11 6.48 TP2b 33/ (REM) 25 20 31.4 15 50.41 11.78 TP2b (REM) 25 20 25 15 79.99 0.00 TP2b 29/ (REM) 25 20 28.2 15 87.78 7.79 TP2b 33/ (REM) 25 20 31.4 15 94.05 14.06 TP2a (REM) 25 20 25 25 173.61 0.00 29/ TP2a 28.2/ (REM) 25 20 27.6 25 186.10 12.49 33/ TP2a 31.4/ (REM) 25 20 30.1 25 196.10 22.49 TP1b (MP) 25 20 25 15 62.34 - TP1b (MP) 25 20 25 15 102.90 - TP1a (MP) 25 20 25 25 200.54 -

Elinkaarikustannuslaskentoja ST-urakan arvonvähennysten määrittämiseksi 33 TULOKSET URAUTUMISLASKENNASTA Kaksiajorataisella tiellä ei voida käyttää sellaisenaan yksiajorataisella tiellä saatuja tuloksia, koska kaksiajorataisen tien vilkasliikenteiseälle kaistalle tehty massapintaus edellyttää myös vähäliikenteiseän kaistan päällystämistä. Tapauksessa TP1a ja TP2a on oletettu, että vähäliikenteiseän ajokaistan päällyste kestää kaksi kertaa niin kauan kuin vilkasliikenteiseän kaistan päällyste. astaavasti tapauksissa TP1b ja TP2b kolme kertaa niin kauan kuin vilkasliikenteiseän kaistan päällyste. 3.3.2 Eri liikennemäärän tiet Laskentojen 183 185 (liite 1) perusteella nähdään, että kulumisnopeuden kasvattaminen kyenen yksikköä (2535) kasvattaa ylläpidon aikaisia päällystämiskustannuksia seuraavasti: - 11,78 /ajorata-m, kun KL kaista = 4250 ajon/vrk (lask. 183 185) - 14,06 /ajorata-m, kun KL kaista = 8000 ajon/vrk (lask. 186 188) - 22,49 /ajorata-m, kun KL kaista = 100 ajon/vrk (lask. 192 194) - Tulosten vertailussa tulee huomioida se, että tulokset on nyt laskettu ajoratametriä kohti erotuksena edellisissä laskelmissa esitetty kustannus/kaistametri. Tulokset voidaan muuttaa kulumisnopeusyksikköä kohti jakamalla kyenellä. Kun edellä olevat laskelmat tehdään MP toimintaketjulla saadaan hieman pienempiä arvoja kuin edellä esitetty. Malliksi taulukkoon on tuotu laskelmien 171 173, 174 176 ja 180 182 keskiäiset arvot. 3.3.3 ähäliikenteisen kaistan päällyste Kohdassa 4.9.1. on todettu, että vilkasliikenteiseän kaistan massapintaukset on ulotettava myös vähäliikenteiseälle kaistalle. Näiden massapintausten aikaistuminen vilkasliikenteiseän kaistan päällysteen huonon KN vuoksi nostaa tilaajan ylläpitokustannuksia. Tältäkin osin vähäliikenteiseän kaistan massapintausten aikaistumisten aiheuttamat lisäkustannukset on silloin kohdistettava vilkasliikenteiseän kaistan arvonmuutoksiin. Niitä ei kohdisteta enää uudestaan vähäliikenteiseän kaistan arvonmuutoksiin. ähäliikenteiseän kaistan arvonmuutoksissa otetaan siksi huomioon vain REM päällysteiden osuus eli joka toinen tai joka kolmas urien poisto. ähäliikenteiseän kaistan huonompi päällyste kasvattaa kaistan ylläpitokustannuksia siten arviolta vain 30 % siitä mitä yksi ajorataisella tiellä kun kaistan KL on sama.