Tierakenteet altistuvat käyttöikänsä aikana useille erilaisille rasituksille, joista keskeisimpiä on raskaiden ajoneuvojen aiheuttama liikennekuormitus. Liikennekuormituksen tierakenteeseen aiheuttamien kuormitusvasteiden osalta ratkaisevassa asemassa on puolestaan ajoneuvon massa ja sen jakautuminen ajoneuvon akseleille sekä renkaille. Suurimmat Suomessa sallitut raskaiden ajoneuvojen akseli-, teli- ja kokonaismassat on määritelty asetuksessa ajoneuvojen käytöstä tiellä. Vuoden 2013 lokakuussa astui voimaan asetusmuutos, jolla näitä suurimpia sallittuja massoja korotettiin. Samalla määriteltiin uusia reunaehtoja kuten paripyörävaatimus, joilla suurempien massojen aiheuttamia kuormitusvaikutuksia pyrittiin lieventämään.

Tämän työn tavoitteena oli tutkia laskennallisesti Plaxis 3D-elementtilaskentaohjelmalla mallintamalla miten suuremmat kokonaismassat vaikuttavat tierakenteen vasteisiin eli jännityksiin, muodonmuutoksiin ja siirtymiin tierakenteessa. Tarkastelujen painopiste oli kaksi- ja kolmiakselisen telin tarkastelussa, mutta työssä tutkittiin myös ajoneuvoyh-distelmien kokonaisvaikutusta tierakenteeseen. Tierakenteista tarkasteltiin pehmeikölle perustettua alempiluokkaista tieverkkoa, tavanomaista tieverkkoa sekä korkealuokkaista tieverkkoa edustavaa mallirakennetta. Suuremman sallitun massan lisäksi tarkasteltiin ylikuorman, epätasaisesti jakautuneen kuorman, akselivälin, rengaspaineiden, päällysteen jäykkyyden, kerrospaksuuksien sekä pohjavedenpinnan korkeuden vaikutusta.

Mallinnukset osoittivat, että kokonaismassojen kasvaminen lisää erityisesti tierakenteen alaosaan sekä pohjamaahan kohdistuvia rasituksia sekä kasvattaa tierakenteen pysty-suuntaista siirtymää. Kuormitusvaikutusten lisääntyminen koskettaa erityisesti ohutpäällysteisiä alemman tieverkon teitä. Kokonaismassojen kasvamisen arvioitiin lisäävän erityisesti pehmeiköille perustettujen, kokonaispaksuuksiltaan ohuiden sekä esimerkiksi kevytsoralla kevennettyjen rakenteiden vaurioitumista. Myös väsymisvauriot tulevat todennäköisesti lisääntymään suurempien kokonaismassojen myötä. Tutkimus osoitti, että ajoneuvolla on erityisesti tierakenteen alaosan sekä pohjamaan muodonmuutosten ja siirtymien kannalta kokonaisvaikutus vedellä kyllästyneen koheesiopohjamaan tapauksessa. Yksittäispyörien korvaaminen paripyörillä näyttää tutkimuksen perusteella vähentävän erityisesti ohutpäällysteisten tierakenteiden yläosiin kohdistuvia rasituksia. Kerrospaksuuksien kasvattaminen, jäykempi päällystekerros, ylikuormattujen ajoneuvojen poistaminen liikenteestä, toimiva kuivatus, optimaalisesti telirakenteelle jaettu kuorma, pienemmät rengaspaineet sekä pidempi akseliväli havaittiin tekijöiksi, joilla tierakenteen rasituksia voitaisiin vähentää.