Maapaine

Maapaine tarkoittaa maaperän sivuttaispainetta, jota maaperä kohdistaa rakenteisiin, kuten tukiseinille, kellareihin, putkistoihin ja tunneleihin. Painetta syntyy maakerrosten omasta painosta sekä vedenpaineista ja mahdollisista ulkoisista kuormista, kuten rakennus- ja tiekuormista. Maapaine on tärkeä osa geoteknistä suunnittelua ja sen arsenaali vaihtelee tyyppien mukaan.

Maapaine jaetaan yleensä kolmeen tilaan: aktiivinen maapaine, passiivinen maapaine ja levossa oleva maapaine. Aktiivinen maapaine syntyy, kun rakenne voi liikkua hieman maasta poispäin, jolloin maaperä laajenee ja painuuntuu. Passiivinen maapaine ilmenee, kun maaperä puristaa rakenetta vastaan ja aiheuttaa suurentuneen sivuttaispaineen. Levossa oleva maapaine esiintyy, kun rakenne ei liiku ja maaperä on pystyssä ilman merkittävää muodonmuutosta. Nämä tilat määrittävät, kuinka suuret ovat sivuttaispaineet eri syvyyksillä.

Laskennassa käytetään usein Rankine- tai Coulombin teorioita. Sivuttaispaineen suuruus p_h riippuu maaperän ominaisuuksista (tiiviyys, lujuusparametrit kuten heilahduskulma ja koheesia), tiiviydestä, vedenpaineesta ja mahdollisesta suurkuormituksesta. Yleisesti p_h = K * gamma * z, missä gamma on maaperän yksikköpaino, z on syvyys ja K on sivuttaispaineen kerroin (K_a aktiivinen, K_p passiivinen, K_0 levossa). Porepuskurit ja vedenkosteus vaikuttavat huomioituihin arvoihin, jolloin käytetään tehokkaassa stressissä tehtyjä korjauksia.

Maapaineen tunteminen on olennaista rakennusten ja rakenteiden turvallisen mitoituksen sekä stabiliteetin varmistamiseksi. Se vaikuttaa erityisesti Tukiseinien, kellarien ja perforoituvaan tukeen kehitettyihin malleihin sekä kohteisiin, joissa maaperä on herkkä kosteus- ja sitoutumissuhteille.

Lisätietoja: geotekniikka, tukiseinien suunnittelu, Rankine-teoria, Coulombin teoria.