Sauman sallimat pystysuuntaiset liikkeet

Periaatteen tasolla edellisen kappaleen kuvattu aaltomuoto ratkaisee sauman yli ajavat kuormitukset ja niistä johtuvat iskut. Tämä kuitenkin pitää paikkansa vain silloin, kun oletuksena on, että saumassa ei esiinny korkoeroa sauman eri puolilla. Saumojen pystysuuntaisille kapasiteeteille ei ole olemassa Suomessa mitään yleisesti käytettyä vaatimustasoa, ja tämä usein tunnutaankin sivuutettavan lattioiden suunnittelussa lähes kokonaan.

American Concrete instituten antaman ACI 360R-10 betonilattioiden suunnitteluohjeen mukaan kovapyörätrukkiliikenteen käytössä olevan lattian saumojen tasoerojen olisi syytä olla alle 1/100 tuuma, tai 0,25 mm, jotta saavutetaan hyvä käyttöikä. Suuremmilla ilmatäytteisillä renkailla tapahtuvan liikenteen alueella sauman tasoero saisi olla 0,02 tuumaa, tai 0,51 mm.  Saman ohjeen mukaan 0,06 tuuman 1,5 mm tasoero luokitellaan epävakaaksi saumaksi.

Sauman tasoero syntyy kuormituksen alla. Kuormitettu puoli saumasta painuu alaspäin, ja osittain vetää kuormittamatonta puolta mukanaan alaspäin. Laattojen yhteinen painuma, etenkin paksuissa betonirakenteissa on tyypillisesti varsin pieni, mutta jos sauma sallii suuret muodonmuutokset, voi lattiaan muodostua pykälä. Kuten ACI raportti osoittaa, jo hyvinkin maltillinen pykälä lattiassa voi laskea lattian odotettua käyttöikää merkittävästi, ja lisätä laitteiston huoltokustannuksia. 

Sauman muodonmuutokseen vaikuttaa yleensä eniten saumalaitteen ominaisuudet. Perinteinen, pitkälti jo loppunut tapa tehdä sauman kuormansiirto kastamalla harjaterästapin toinen pää paksuun bitumiin, jolloin se pääsee liukumaan vapaammin, antoi varmasti suuret toleranssit, bitumikerroksen painuessa kasaan kuorman alla. Nykyään yksi yleinen tapa on käyttää vaarnalevyjä, joiden toinen puoli on muovikotelossa. Tässä menetelmässä toleranssiin vaikuttaa paljon muovikotelon materiaalin paksuus, kasaanpainuma, sekä kotelon toleranssi vaarnalevyn ympärillä. Toinen tapa on käyttää saumalaitetta muottina, ja hoitaa kuormansiirto betonin itsensä muodostamilla rakenteilla. Näin rakenteeseen ei jää valmistuksesta johtuvia toleransseja, eikä pehmeitä materiaaleja, jotka voisivat painua kasaan kuorman alla.

Sauman kyky pitää sauman eri puolet samassa tasossa vaikuttaa merkittävästi sauman käytökseen liikennöidyssä tilassa. Vaikka sauman yläpinta olisikin aaltomuotoinen, voi se silti olla sopimaton liikennöityyn tilaan, jos sauman kohdalle muodostuu pykälä kovan kuormituksen alla. Pykälän aiheuttama kuormitus voi olla joko paikallaan pysyvä kuorma, kuten varastohyllyn jalka, tai liikkuva kuorma, kuten trukki. Sauman kykyä säilyttää eripuolten korkotasapainoa voisikin kutsua käyttörajatilan ominaisuudeksi.

Liikuntasaumat staattinen kapasiteetti

Kolmas sauman ominaisuus on sen staattinen kapasiteetti. Tämä tarkoittaa käytännössä sauman murtorajatilan mitoitusta. Staattinen kapasiteetti on usein suhteessa myös sen sallimaan painumaan. Kuten yleisestikin mitoituksessa, myös saumojen osalta tulisi tarkastella sekä murto- että käyttörajatilan tapaukset, ja näille tulisi antaa vaatimukset, joita vastaan mitoitus suoritetaan. Käytännön tasolla staattisilla mitoituksilla voidaan vaikuttaa merkittävästi myös koko lattian paksuuteen. Koska staattinen kapasiteetti ja sen vaikutukset ovat varsin laaja kokonaisuus, käsitellään sitä tarkemmin seuraavassa luvussa.

Edellä mainittujen syiden vuoksi liikuntasauma jää usein lattian heikoimmaksi kohdaksi. Tyypillinen, etenkin kuitumitoituksissa paljon käytetty tapa, on katsoa liikuntasauman siirtävän osan kuormasta sauman yli. Tämän jälkeen kuormitettu puoli mitoitetaan vapaana reunana, jonka kuormasta on vähennetty sauman siirtämä osuus. Tyypillinen arvo, joka saumalle annetaan, on 40 %. Tällöin esimerkiksi 100 kN kuormasta 40 kN siirtyy sauman yli, ja sauma mitoitetaan 60 kN kuormitettuna vapaana reunana. Alla oleva kuva havainnollistaa tätä mallia.

Tämä mitoitusmalli olettaa sauman kykenevän siirtämään 40 % lattialla esiintyvästä kuormasta. Liikuntasaumojen kapasiteeteissa on kuitenkin eroja. Saman paksuisessa laatassa, samalla betonilujuudella yksi sauma saattaa oman valmistajansa antamien arvojen mukaan saavuttaa 69 kN/m kuormansiirron, kun toinen saumalaite kykenee 83 kN/m siirrettyyn kuormaan. Molemmat esimerkkisaumat ovat valmistajiensa mukaan soveltuvia raskaille kuormituksille.

Asennus

Sauman toiminnan kannalta oikea asennus on oleellista. Asennuksessa virheitä tyypillisesti sattuu sauman korkomaailmassa, sauman suoruudessa, tai virheellisissä kiinnityksissä, jotka voivat sulkea sauman pysyvästi. Normaalisti kaikki liikuntasaumat on syytä tuoda koko rakenteen läpi lattian yläpintaan asti. Jos aluslaatassa kulkee liikuntasauma, ja sauman yli kulkee alustaan kiinnitetty rakenne, jossa sauma ei kulje samassa linjassa, on merkittävä riski pintamateriaalin halkeilulle sauman kohdalla. Sauma siis tekee itsensä näkyviin pintarakenteessa. Jos pintarakenne kelluu, kuten parkettilattiassa, ei saumaa tarvitse yleensä tuoda läpi.

Korko

Yleisohje sauman asennuksen korkoon on, että sauma tulee asentaa lattian yläpinnan kanssa tasaan. Tämä pätee normaalisti kaikissa betonilattioissa. Jos lattiaan asennetaan esimerkiksi puristelaattaa päälle, voidaan sauman korkomaailmassa poiketa yleisohjeesta. Ihanteellisesti asennettu sauma näkyy lattiapinnasta, mutta se ei aiheuta siihen minkäänlaista tasoeroa, vaan on tasan samassa korossa kuin ympärillä oleva lattia. Usein näkee, että sauma on jäänyt liippauksen yhteydessä muutaman millimetrin lattiapinnan alle, ja sauman päällä kulkee ohut sementtiliimakerros. Tämä kerros on herkkä vaurioitumaan, ja aiheuttaa sauman kohdalle ”kuopan”, kun kerros murenee pois. Voimakkaasti liikennöidyissä kohteissa tämä voi heikentää rakenteen käyttöikää.

Suurempi korkoero aiheuttaa lattian murtumisen sauman kohdalta. Hallitsematon murtuma on esteettisesti erittäin huono, ja etenkin liikenteen alla se vaurioituu helposti, aiheuttaen korjaustarpeita.

Suoruus

Sauma tulee aina asentaa pystysuoraan. Suorilla saumalaitteilla vinoon asennettu sauma saattaa estää sauman aukeamista. Estetty aukeaminen johtaa ei-toivottuihin halkeamiin sauman vierellä. Aaltomuotoisilla saumoilla aukeamattomuuden lisäksi vinoon asennettu sauma aiheuttaa töyssyn lattiaan, joka haittaa etenkin kovapyörätrukkien liikennettä.

Kiinnityspisteet ja -tavat

Sauman kiinnitykset alustaan ja raudoituksiin tulee aina tehdä valmistajan ohjeen mukaan. Väärin asennetut saumat voivat lukkiutua, jolloin se eivät pääse aukeamaan tarkoitetusti. Aukeamaton sauma aiheuttaa ei-toivottuja halkeamia sauman viereen. Kun saumoja asennetaan hitsaamalla, hitsaukset on syytä jättää pinnallisiksi, jottei hitsi kiinnitä sauman eri puolia toisiinsa.