Esmalt terminoloogiline klaarimine. Kandevõime all teedeehituses mõistetakse konstruktsiooni (ehk selle valmisehitatud osa) elastsusmoodulit (mõnede käsitluste järgi ka deformatsioonimoodulit). Üldehituses ja ka standardis EVS-EN 1997-1 (geotehniline projekteerimine) on kandevõime defineeritud kui konstruktsiooni võime ilma purunemata (purunemiseelne omadus) taluda koormust. Teedeehitajad arvestavad korduvkoormustega ning seetõttu hindavad materjali omadusi mitte ühekordse purustamise (maksimaalselt võimaliku ühekordse koormuse) vaid tööolukorras esineva elastse reziimi alusel.
Siit tulenevalt, on üldehituses kasutatava “kandevõime” suurusjärk erinev teedeehituses kandevõimena esitatava elastsusmooduli väärtusest, kuigi kõigil juhtudel kasutatakse mõõtühikuna megapaskalit (MPa, ka MN/m2).
Teedeehituses on kandevõimega seonduv arvutatav kas Odemarki valemiga (millisel juhul peaks tulemused olema mõõdetavad vähemalt plaatkoormuskatsega) või Excel-rakendusega KAP, mille tulemusi me mõõta otseselt ei oska. Seosed on genereeritud FWD mõõtmiste tulemuse ja KAP-arvutuste vahel, kuid neid seoseid praktikas ei kasutata. Põhjus – KAP üldseosed tuginevad küll samale teooriale (Odemark/Boussinesq), kuid valemitesse on “kogemuslikult” lisatud mitmesuguseid tegureid ja muudetud konstante.
Plaatkoormuskatse (levinud DIN 18134 või selle eestikeelne tõlge EVS 934) eeldab fikseeritud diameetriga koormusplaadi (üldiselt 300 mm diameeter – infraehituses sellega ka piirdutakse – kuid võimalikud on ka 600 ja 762 mm) järkjärgulist koormamist, mille käigus fikseeritakse vajumi (deformatsiooni) ulatus. Katse on aeganõudev (30…60 minutit) ja eeldab suhteliselt suurt ajutist koormust (vähemalt 5 tonni ehk 50 kN). Esimese koormamise käigus leitakse elastsusmooduli Ev1 väärtus ja teisel koormamisel Ev2. Teedeehituses hinnatakse tihendamise kvaliteeti suhtarvuga Ev2/Ev1 ja saavutatud kandevõimet Ev2 tasemega. Üldehituses võidakse piirduda vaid Ev1 väärtusega, kuigi standard näeb ette hoopis teguri Ks leidmist mis eeldab 762 mm talla kasutust ja max koormust plaadile üle 9 tonni.
Tallinna tüüpkatendite kataloogis (täna peaks seda nimetama otsemalt, kataloogikatendiks), on antud vajalikud kandevõime väärtused igale kihile. Neid numbreid saab kontrollida otseselt plaatkoormuskatsega (Ev2) või siis Taani koolkonna LWD seadmetega (Dynatest LWD, Sweco Prima LWD, Terratest 9000 LWD, 3ipe – võibolla on maailmas mõni veel mis kahe silma vahele jäänud) – sest teised (nii Saksa kui Soome koolkondade) kergseadmed töötavad fikseeritud pingereziimis, kuid selleks et tulemus oleks võrreldav arvutustega, tuleb mõõta pingel mis on lähedane reaalses konstruktsioonis antud kihil esinevaga.
Levinud on väärarvamus nagu Inspector või Loadman oleksid kandevõime mõõteseadmed. Need mõlemad töötavad reaalreziimist oluliselt kõrgemal pingel ning seetõttu ületihendavad oma mõõteseeria jooksul mõõdetava kihi tasemele, mis ei ole võrreldav mõõtepunktist ka veidi kõrval paikneva pinna tihedusega. Teraliste materjalide elastsusmoodul sõltub pingest ja seetõttu ei saa soome koolkonna seadmetega mõõdetavat kandevõime väärtust võtta tõena ehk arvutustega võrrelda. Küll aga võib mõõteseeria käigus täiendava tihenemise ulatusest teha järeldusi, kui hästi on viimane kiht tegelikult tihendatud. Paraku ollakse meil harjunud Inspectori mõõteseeriat tõlgendama läbi suhtarvu “viimase kolme löögi keskmine jagatud teise löögi tulemusega”, mis ei lähe üldse kokku Loadmani tootekirjelduses või ka Soome standardis PANK-9001 “Kantavuuden mittaus, Loadman” (13.6.2002) kirjeldatud viisiga, kus suhtarvuna käsitletakse maksimaalse suhet esimese löögi tulemusse. Kuigi Loadmani talladiameetrid on veidi erinevad Inspectori omadest (seadme kopeerimisel ei õnnestunud Inspectori konstruktoritel suruda seadet ennast Loadmani 132 mm talla kontuuri), peaksid Loadmani kohta esitatud suhtarvud olema piisavalt adekvaatsed ka Inspectori kasutuses. Kindlasti aga ei ole see, mis on TrAm tihendamise juhises kirjas, adekvaatne ning loota võib, et 2025 möödundaastase uurimistöö tulemusena uus juhis koostatakse.
Plaatkoormuskatse või kergseade – kui töötsoonis (mõõteseadme mõjuulatuses) ei ole pehmeid pinnaseid (vedel savi, muda, turvas) ja veetase ei ole kõrge, on tõenäoliselt võimalik mõõta ka kergseadmetega. Kui veetase on kõrge, ei sobi mõõtmiseks ükski seade. Kui seadme mõjusügavuses on pehmed pinnased, millel võib esineda roome (koormuse all liigub pinnas aeglaselt kõrvale), ei ole kergseadmed selle tõttu sobilikud, et nad ei võta arvesse aeglast pinnase äralibisemist. See võib nii olla üldehituse vundamendi aluses pinnas, kuid kogenud geoloog suudab riski tuvastada juba geoloogilise uuringu või ka kameraalse faasi käigus – suurimad riskialad näiteks on Pärnu jõe lähialade vedelad savid.
Üldehituses on võimalik juhinduda Soome reeglitest. Eestikeelsena on olemas MaaRYL 2010, kuid hilisemaid uuendusi paberkandjal ei leia. MaaRYL ja InfraRYL viiakse kokku üheks dokumendiks ning need on täna kättesaadavad vaid võrguversioonina. Täna juba ka eestikeelsena, Ehituskeskuse vahendusel.
Kaevikute lubatud nõlvakalded leiab tabelist 16200:T1
Muldkeha tihenduskontroll Proctor-tiheduse suhtes (18111:T1 – liiklusalal 90%, rohealal 87% (minimaalne tase üksikmõõtmisel) – Troxler-seadme või analoogiga (radioaktiivsel elemendil põhinev seade) ja kandevõime kontroll plaatkoormuskatsega (18111:T2 – liiklusalal 100 MPa, rohealal 90 MPa). Ev2/Ev1 suhtarvu piirid sõltuvad Ev2 tasemest (18111:T3). Loadmani kergseadet muldkeha tihenduskontrolliks ei kasutata, sest selle mõju-ulatus on liiga väike.
Kaevikutes paigaldatavate elementide (torud, kaablid) all olev pinnas või täitematerjal tuleb tihendada ja selle aluse kvaliteedikontrollis tohib kasutada ka Loadman kergseadet (18310.4). Tihenduskontrollina tuleb saavutada keskmiselt 90% Proctorist (üksikul katsel 88%) ehk siis Loadmaniga suhtarv Emax/E1 mitte üle 3,0.
Kaeviku algtäide tuleb tihendada keskmiselt 95% Proctorist (min 92%), mis vastab Loadmanil Emax/E1 suhtarvule keskmiselt kuni 2,5 (üksik 2,8). Lõpptäitel, kui seda mõõdetakse Loadmaniga (132 mm tald), tohib suhtarv Emax/E1 olla kuni 2,9.
Üldehituse jaoks on erinevad tasandid eristatud, üldtäite juures on ära toodud ka Loadmani kasutusvõimalus.
MaaRYL 18341:T2 tabelina on antud “kalibreeritud löök-penetromeetri” (loe: Loadman LWD) Emax/E1 suhtarvud erinevate taldade ja erinevate tihendusastmete jaoks. Loadman kasutab 132, 200 ja 300 mm talda ning suhtarvud on antud tihendusteguri väärtustele 87% kuni 97% laboratoorsest Proctori tasemest. Seadet võib kasutada erandjuhul tihendamise kontrolliks, kuid tuleb arvestada, et korraga tohib tihendada ja hinnata 20…30 cm kihti.
| Tihendusaste (% laboratoorsest Proctor-katse tihedusest) | 300 mm | 200 mm | 132 mm |
| 97 | 1,5 | 1,9 | 2,2 |
| 95 | 1,7 | 2,1 | 2,5 |
| 92 | 1,9 | 2,3 | 2,8 |
| 90 | 2,0 | 2,4 | 2,9 |
| 87 | 2,1 | 2,5 | 3,0 |
| Hinnatava kihi paksus cm | 35-40 | 30-35 | 20-30 |
MaaRYL kehtivas versioonis on parameetrid juba antud samad, mis InfraRYLis, kuigi need dokumendid on veel eraldi kataloogis
NB! Kui me protsente arvestame, siis on küsimus Proctoris. Esiteks, standardne või modifitseeritud Proctor. Ning teiseks, näiteks paekillustike puhul Proctor-katse purustab materjali, vibrotihendamine mitte nii palju. Siit tulenevalt, on numbrid suhteliselt relevantsed looduslike liivade ja kruusade kohta, võibolla ka kõvast kivimist toodetud killustikele, kuid kindlasti mitte paekivitoodetele. Siin tuleks Proctori asemel laboris kasutada alternatiivseid tihendusmeetodeid.
Mõõtmiste tihedus – üks mõõtmine 500 m2 kohta ja vähemalt üks mõõtmine tihendatava kihi kohta. Kui kasutatakse alternatiivseid tehnilisi vahendeid (st, mitte radioaktiivse elemendi, PLT või FWD seadmetega mõõtmine), tuleb alternatiivse seadme tulemuste seosed eelnevalt kontrollida.
Filterkiht – liiv, milles on peenosiseid (alla 0,063) kuni 15% ja üle 0,25 mm vähemalt 30% (kõveraväli on küll täpsemalt määratletud). Keskmine tihendustegur 92%, minimaalne üksik-katsel 90%
Jagav kiht – kruus ja kruuskillustik f9 või killustik f7 (ka keskmistatud üksikproovis ei tohi peenikest rohkem olla – kuid – proov võetakse ülemisest 15 sentimeetrist ühtlaselt, mitte näiteks 3 cm pinnakihist), keskmine tihendustegur 95%, minimaalne üksik-katses 92%. Nõuded Ev2/Ev1 suhtele analoogsed, PLT puhul suhtarvu Ev2/Ev1 max 2,2…2,9 ja FWD puhul 1,9…2,6 (mõlemal juhul sõltub suhtarvu nõude väärtus teise mõõte tasemest).
Kandevkiht – killustik f7, tihenduskontroll – PLT, kuni 145 MPa – Ev2/Ev1 kuni 2,0 ja iga 15 MPa kandevõime kohta tõuseb suhtarvu piir 0,1 võrra (kuni – Ev2 üle 235 MPa suhtarv kuni 2,7. Ning FWD puhul suhtarvu diapasoon 1,7…2,4 (samas skaalas). Mõõtmised juhuslikult valitud kohtades arvestusega et iga 500 m2 kohta on mõõtmine. InfraRYL järgi tihendustegur 95% (üksikkatsel 92%)
Reeglina kontrollitakse et aluspinnase kandevõime on vähemalt projektis eeldatud tasemel sest kui ei, on tegemist lisatöödega ja ei ole võimalik projekti täiendamata tagada projektse lahenduse peal nõutud kandevõimet. Ning kontrollitakse kandevkihi peal. Kõik teised vahepealsed mõõtmised on põhimõtteliselt vajalikud vaid selleks, et kontrollida, et protsess vastab projektile. Kandevkihi peale rajatakse juba kattekihid ning seda teeb tavaliselt teine seltskond, lisaks on kandevkihi tasemel ilmnenud puudujääke väga kallis lappida kattekihtides. Sidumata konstruktsiooniosade väljavahetamine on võimalik, seotud osade vahetamine võib minna lihtsalt liiga kalliks.
Kaevikute taastäitmine – “algtäide” – keskmiselt 95%, üksikmõõtmisel 92% Proctorist, Loadman 132 mm tallaga Emax/E1 kuni 2,5 (üksikjuhtumiga kuni 2,8). Lõpptäite tihendamisel Loadman (132 mm) kuni 2,9 suhtarv.
MaaRYL kirjeldab spetsiifilisemaid nõudeid hoonete ehitusega seonduvalt, alljärgnevalt:
Valmis hoone ümbristäide – ( 18341.4.4) minimaalne üksik tihendusaste raskeliiklus/hallide sissesõidud – 95%, elamuehitus 92%, haljasalad 90% ning tihendussuhte max väärtus Emax/E1 (Loadman LWD 132 mm tallaga) vastavalt 2,5 – 2,8 – 2,9
Alustäide (siis vundamendi ja põranda all – 18341:T1 – perustuksen alustäyttö) – tööstushoone ja korruselamu – 97%, väikeelamu – 95%, vaialuse täide 95%. Minimaalne lubatud kandevõime (FWD, PLT) E1 vastavalt 60, 50, 50 MPa. Tihendussuhe kergseadmega (132 mm tallaga) vastavalt 2,2 – 2,5 – 2,5.
Filterkiht (liiv jagava kihi all – 18341.4.3), drenaaz ja kapillaartõusu takistav kiht – tihendustegur (üksikkatsel) korrusmaja ja tööstusehituse puhul vähemalt 92%, eramu puhul 90%, tihendussuhe kergseadmega (Loadman LWD, d132) Emax/E1 2,8/2,9. Plaatkoormuskatse või FWD seadmega E1 väärtus vähemalt 50/40 MPa.
Jagav kiht (liiklusalade konstruktsioonis – tegemist on üldiselt eelviimase sidumata kihiga, reeglina kas kruusast või killustikust, selle peale ehitatakse tavaliselt kandevkiht, mis võib olla ka seotud/stabiliseeritud) – tavaklassis – tihendustegur vähemalt 92% (nõrgemas kvaliteediklassis 90%), kandevõime (FWD, PLT) 90 (80) MPa, tihendussuhe PLT Ev2/Ev1 kuni 2,2; tihendusuhe kergseadmega (Loadman LWD, d300) Emax/E1 – 1,9 (2,0).
Sillutiskatted – sidumata kandevkiht – tavaklassis 92% (nõrgemas kvaliteediklassis 89%), kandevõime (PLT, FWD) 120 (100) MPa; tihendussuhe (PLT Ev2/Ev1) 2,0; (FWD) 1,7.
Lõpetuseks. Kui Inspector (vähemalt mudelid kuni 4-ndani) on Loadmani kloonid ja kalibreeeritud ka Loadmani järgi, miks siis suhtarvuna kasutada kolme viimase löögi ja teise suhet kui Loadmanil endal on max/esimesega. Kuskohast on pärit ja kuidas reguleeritud (siis, peale MKM m101), Inspectori nõutud kandevõime tasemed? Teadlikum kodanik on öeld, et konsiilium istus koos ja otsustas väärtused, ilma katsetamata ja võrdlemata. Väidaksin vähemalt, et KUI üldse Inspectorit kasutada, siis viidatud PANK reeglistiku alusel ja RYLis toodud suhtarvude alusel. Ehk siis, ainult viimase kihi tihendusnäitaja kontrollseadmena, mitte kandevõime kontrolliks. Seega, ainult suhtarvu, mitte seadme poolt antava kandevõime väärtuse tasemel. Sest seadme poolt antud kandevõime väärtus kehtib seadme enda poolt ületihendatud talla-alusele alale, mitte ka vahetult seadme kõrval olevale. See on siis liivade küsimus. Killustikel on mure teine, kõigil teralistel materjalidel sõltub mõõtetulemus pingest, mille all tegelikult mõõdetakse. Mida suurema pinge suudame seadme talla alla tekitada, seda “parema” tulemuse saame kirja. Aga kas selliselt saadud hea tulemusega midagi teha on? Siis peale linnukese kuskil lahtris.
Viimase (2024 lõpus TrAm’ile üleantud) uuringu alusel ilmneb, et Inspector ei sobi kvartsliivadele, küsitav pinnastel, enamvähem sobiks pestud paeliivale ja täpsustamist vajab killustikel mõõtmine. Suhtarvuga otseselt (katse käigus toimunud muutus) ei ole midagi teha, kuid Taani ja Saksa kergseadmetel saavutatud kandevõime numbrid korreleeruvad liivadel hästi tihendusteguri väärtusega. Ning viisakalt ka plaatkoormuskatse tulemustega killustikul.
Kuid nüüd üldehitusest ja Ks-tegurist – Saksa standardis on kirjas, et üldehituse teguri Ks saamiseks tehakse katse 762 mm plaadiga pingele kuni 200 kPa plaadi all (see eeldab üle 9 tonni koormust plaadile, tehakse vaid üks koormamine) ning teguri Ks väärtus võrdub suhtarvuga, mis saadakse vajumi 1,25 mm saamiseks vaja läinud pingetaseme jagamisel selle 1,25 mm-ga. Ning korrektuur seejuures on, et vajumikõveral leitakse puutuja 100 kPa pinge punktist ja seda 1,25 mm hakatakse lugema puutuja lõikumise punktist vajumi teljega. Seega võib ka öelda, et üldehituses kandevõime hindamisel kasutatakse suuremat vasturaskust, suuremat plaati mis peaks mõjuma sügavamale. kuid ka madalamat pinget talla all võrreldes teedeehitusega.
USA lennundusjuhis (FAA AC 150-5320 6F (2016) selgitab seoseid elastsusmooduli ja teguri Ks vahel valemiga E (psi) = 20,15*k^1.284 kus selle ks mõõtühikuks on pci (pound per cubic inch).
Jänkid hindavad et “This is only an approximate relationship that is generally adequate for pavement
design and analysis.” – ehk siis, ligilähedane seos mis on üldiselt adekvaatne katendi projekteerimiseks ja analüüsiks. Ju ta siis sobib ka betoonivendadele oma arvutuste aluseks.
Et me arvestame elastsusmooduli mõõtühikuks MPa ning mõõteviisiks plaatkoormuskatse Ev2 väärtuse (lõpmatuks loetava kihi kandevõime = materjali elastsusmoodul), siis siit saame tuletada seose Ev2 ja Evd vahel. Kui seejuures viimase kihi paksus on vähemalt poolteist meetrit, ei ole ka põhimõttelist vastuolu sest standardikohane Ks mõõtmine 762 mm tallaga peaks vastama 1,5 meetrisele mõjusügavusele ehk materjali omadustele selle pooleteise meetri sees. Traditsiooniline plaatkoormuskatse, millega võrreldakse kergseadet, on 300 mm tallaga ehk 60 cm mõjusügavusega. Iseenesest, homogeense materjali korral kihi paksuse suurendamine üle 2D väärtuse ei tohiks tulemust enam muuta. Katendiarvutusteski loetakse (Soome süsteemis) üle meetrise paksusega kiht lõpmatuks. Kergseadme ja staatilise vahe on pigem aeglases protsessis, materjali ehk pinnase roomamises koormuse alt välja. Ja kahtlemata ilmnevad erisused ka siis, kui veetase ulatub mõõteseadme mõjupiirkonda (mida laias laastus hinnatakse koormusplaadi kahekordse diameetriga).
1 MPa = 145,0366398 psi
1 pci = 0,272 MPa/m
Siit saame seose, et Ks = 0,0073 * E ^ 0,7788 kus E all mõistame plaatkoormuskatse Ev2 või kergseadmega mõõdetu tulemust teisendatuna plaatkoormuskatsele.