CLT-ajoväyläelementit testausolosuhteissa

Insinööri (YAMK) Sakari Vestinen ja insinööri (AMK) Teemu Kuusijärvi työskentelevät asiantuntijoina Lapin ammattikorkeakoulun Älykäs rakennettu ympäristö -osaamisryhmässä.

CLT-levyistä kehitetään uutta, kestävää ratkaisua metsätalouden ajoväylärakenteisiin. Lapin AMKin koordinoimassa ja Luken, Suomen Metsäkeskuksen sekä Kemin Digipolis Oy:n osatoteuttamassa CLT Metsä ‑hankkeessa tutkitaan, kuinka ristiin laminoidusta puusta valmistetut massiivilevyt voivat parantaa kantavuutta erityisesti kelirikon aikana.

Työt CLT-metsä hankkeen parissa aloitimme vuoden 2025 alussa. Tässä blogiartikkelissa kerromme helmikuussa 2026 tehdyn käytännön testin tuloksia, verrataan niitä laskennallisiin tuloksiin sekä analysoidaan tuloksia.

CLT-levyjen etuina ovat suuri kantavuus, keveys ja helppo siirrettävyys, ja niitä on käytetty onnistuneesti myös Pohjois-Amerikan pehmeillä suokohteilla raskaiden koneiden kulkureitteinä. Suomessa tavoitteena on optimoida levyjen koko, parantaa niiden käsiteltävyyttä sekä testata niitä ajourilla ja varastopaikoilla kelirikon aikaan.

Hankkeen etenemistä tukevat käytännön alkutestit, joissa Lapin AMK, Lappia, Metsäkeskus, Luke ja Kemin Digipolis arvioivat levyjen käsittelyä, nostamista, sidontaa ja käyttäytymistä kuormituksen alla. Mittausdata ja videointi auttavat analysoimaan kuormitusten jakautumista ja kehittämään rakenteita edelleen.

Yhteistyö eri organisaatioiden välillä on hankkeen ydin: Luke tuo teknisen tutkimusosaamisen, Metsäkeskus puunkorjuun näkökulman, Kemin Digipolis koordinoinnin ja Lapin AMK teknisen suunnittelun. Näin CLT-levyjä viedään kohti uutta, kestävää ratkaisua metsätalouden ja kelirikon aikaisiin sorateiden kantavuusongelmiin.

Levyjen suunnittelun lähtökohta

Ensimmäisenä piti vastata seuraaviin kysymyksiin ennen suunnittelua:

• Millaiset levyt  tarvitsemme ja miten ne sijoitetaan tiepinnan päälle tukkirekan ajaessa niiden päältä?
• Miten tiepohjan maaperä kantaa ja miten levyjen lamellien suuntauksella voidaan kantavuutta parantaa tiepintaan nähden?

Kantavuuden määrittelee CLT-elementtien lamellien kerrosmäärä ja lamellin vahvuus. Aiemmassa CLT- Access Matting hankkeessa hankittu kokemus CLT-elementtien kantavuudesta metsässä pehmeissä maastoissa antoi meille jo hyvän lähtökohdan elementtien suunnittelulle (Anu Hiili, n.d).

CLT-elementtien käyttötarve

Suunniteltavat CLT-elementit asennetaan kelirikon aikaan sorapintaiselle maastoajotielle, jotta tukkirekat voisi vuoden ajankohtaa katsomatta kuljettaa puustoa pois maastosta niin, etteivät kuljetustyöt pysähtyisi eikä tiestö vaurioituisi. Levyjen tulisi kantaa yli 70 000 kg kuorma; haasteena on tiestö, jonka kantokykyä ei pystytä arvioimaan, koska sen määrittelee lumen/jään alla oleva tiepohjan kunto ja keliolosuhteet.

Tällöin levyjen suunnittelussa tulee huomioida, että levyt kantaa itsessään kokonaiskuorman 70 000 kg, jottei elementti rikkoutuisi ja aiheuttaisi vahinkoa kuljetuskalustolle.

Elementtien käsiteltävyys ja kuljetus

Asennuksen lähtökohtana on, että levyt nostetaan ja asennetaan puukourakuormurilla tielle. Suunnittelussa tuli huomioida CLT-elementtien paino, pituus ja leveys, käsiteltävyys ja kuljetus työkohteisiin sekä elementtien asennus tielle. Lisäksi elementtien paino, leveys ja pituus on suunniteltava sen mukaan, mikä on kuorma-auton lavan ja puukouran koko, koska nostorajat tulevat näissäkin vastaan. Kuorma-auton tulee pystyä ajamaan elementtien päältä, joten liian paksukaan ei elementti voi olla.

Suunnitelman tuloksena teimme elementeistä 4 metriä pitkiä ja 1.6 m leveitä. Näin levyt voidaan asentaa vierekkäin tien suuntaisesti. Jotta puukoura pystyy elementtejä nostamaan, asensimme 5 mm vahvasta metallista nostoheloituksen, Tämä heloitus on läpipultein kiinni elementissä (kuva 1).

Kuva 1. Edessä 84 mm CLT-elementit, taaempana kuvassa 124 mm elementit.

Anturadata

Sekä 84 mm:n että 124 mm:n levyihin on asennettu sisälle venymäliuska-anturit. Anturit on liimattuina metrin pituisiin metalliliuskoihin, jotka taas on liimattu levyn alimpiin kerroksiin epoksiliimalla niille tehtyihin uriin.

Kuormituksen mittaus toteutuu seuraavasti:

Venymäliuskat mittavat taipumaa mikrometriä/metri(µm/m), jonka jakamalla kyseisen liuskan herkkyydellä saadaan taipuma metrin matkalta millimetreinä. Venymäliuskalla herkkyys on laskettu kolmen eri taivutusasteen keskiarvolla, jonka yksikkönä on microstrainia millimetrille(µs/mm) (Lauri Selänne).

84 mm elementin taipuma yliajohetkellä ja laskennallinen taipuma

Hankkeessa laskettiin kahden eri mallin kantavuuksia. Ensimmäinen malli (kuva 2) oli ristiinlaminoitu 3-kerroksinen (28 mm x 3 kpl) 84 mm vahvuinen, 4000 mm pitkä ja 1600 mm leveä elementti.

Kuva 2. 84 mm elementin hetkellinen laskennallinen taipuma. (Sakari Vestinen).

Kuvan 2 laskennan tuloksena nähdään, kuinka paljon 84 mm CLT-elementti taipuu hetkellisesti täyden tukkirekan painosta. Laskennallisesti 4000 mm pitkän, 84 mm vahvan, 3- kerros elementin kokonaisliike olisi 190 mm – 203 mm, mikäli elementin alla olisi pehmeä periksi antava maa, joka ei kanna kuormaa. Levyn koko on (pituus x leveys) 4000 mm x 1600 mm, jolloin kantavuuteen vaikuttaa elementin kokonaispinta-ala, jolloin paine levittäytyy isommalle alalle, kuin renkaan pinta-ala ja taipuma on todennäköisesti pienempi yliajo hetkellä. Lisähuomio: rakentamisessa 4000 mm pitkälle elementille sallittu kokonaisliike on vain 10 mm 4000 mm matkalle.

84 mm CLT-elementtien taipuma

Ensimmäisen ajon aikana (Kuva 3 ja Kuva 4) puupalkkien kanssa 84 mm elementissä tapahtui todennäköisesti sisäinen vaurio. Tämän voi huomata siitä, kun kumpikaan liuskoista ei palannut takaisin nolla-arvoihin. Venymäliuskat kuitenkin näyttivät vaihtelevia arvoja seuraavan neljän ajon aikana, mikä viittaa siihen, että liuskat toimivat vielä. Varsinaisessa käyttötapauksessa levyjä ei käytetä siltoina, mikä vaikuttaa siihen, paljonko levyt voivat maksimissaan taipua. Taipuma kävi korkeimmillaan yli 1000 µm/m, joka vastaa yli 46 mm taipumaa metrille.

Kuva 3. Venymäliuska-anturien raaka-arvot 84 mm levyssä µm/metrille vaurion aikana.

Kuva 4. 84 mm levyn taipuma millimetriä/metrille vaurion aikana.

Meillä ei ollut tarkkaa tietoa ennen kenttätestejä mitä tulee tapahtumaan kuorma-auton ajaessa elementin päältä, meneekö rengas elementin läpi, katkeaako levy, murtuuko lamellit. Tosin voihan olla, että elementti kantaa kuorman, kun pohjapinta-ala on iso ja paine levittäytyy laajemmin mutta tämä tulee ottaa huomioon ja selvittää taipuma sensorien avulla kenttätestissä.

124 mm elementin taipuma yliajohetkellä ja laskennallinen taipuma

Toinen CLT-elementti on 124 mm vahvuinen, 5 kerroksinen (kerrosvahvuudet mm = 28 x 20 x 28 x 20 x 28), 4000 mm pitkä ja 1600 mm leveä. (Ks. kuva 4. 124 mm CLT-elementin hetkellinen taipuma). Laskennallisesti 124 mm 5 kerroksinen CLT-elementti kantaa täyden tukkirekan kuorman, jolloin kuormasta aiheutuva hetkellinen taipuma on laskennallisesti 69.222 mm/metrille ja elementti kestää taipua 82.556 mm/metrille ennen rikkoutumista.

Kuva 5. 124 mm 5 kerroksisen CLT-elementin laskennallinen hetkellinen taipuma Sakari Vestinen

124 mm levy taipui kaiken kaikkiaan vähemmän kuin 84 mm levy jokaisella ajokerralla (Kuva 6 ja Kuva 7). Anturien näyttämä taipuman määrä 124 mm levyssä pysyi yhtenäisenä ajokertojen välillä, mikä viittaa siihen, että ajokertojen määrä ei vaikuttanut levyn eheyteen.

Kuva 6. Venymäliuska-anturien raaka-arvot 124 mm levyssä µm/metrille.

Kuva 7. 124 mm levyn taipuma millimetriä/metrille.

ROLLIN SHEAR

Rolling shear tarkoittaa mekaanista käyttäytymistä, joka vaikuttaa CLT-ristiinlaminoitujen puulevyjen rakenteelliseen suorituskykyyn. Esimerkkikuvassa 8 on pinta- ja pohjalamellit säilyneet jokseenkin ehjänä ja keskimmäiset lamellit ovat rikkoutuneet. Tätä mekaanista käyttäytymistä kutsutaan Rolling sheariksi (Md Shahnewaz et al., n.d). Oletus on, että taipuma sensorien käyttäytymisessä ja testissämme ollut 84 mm CLT-elementissä keskimmäinen lamellikerros murtui kuten kuvassa 3 on esitetty.

Kuva 8. Poikittaisten lamellien leikkausmurto (”Rolling shear”). Teollinen puurakentaminen. Puuinfo.

Pohdinta

Laskelmien ja testien perusteella 124 mm paksu CLT-levy osoittautui pihatestissä riittävän jäykäksi kantamaan jopa 7000 kN:n kokonaiskuorman, kun levyn alla käytettiin 64 mm korkeita aluskorokkeita. Testien aikana levyn taipuma ei aiheuttanut näkyviä tai sisäisiä vaurioita elementin pituus- eikä leveyssuunnassa. Jatkossa maasto-olosuhteissa olisi hyödyllistä selvittää tarkemmin, missä kulkee levyn todellinen kantavuusraja. Tällöin voitaisiin paremmin määrittää, millaisiin käyttökohteisiin levy soveltuu ja missä tilanteissa sen käyttöä tulisi rajoittaa.

Sen sijaan 84 mm paksu CLT-levy todennäköisesti vaurioitui jo ensimmäisessä yliajotestissä, kun sen alla käytettiin samoja 64 mm aluskorokkeita. Sekä sisäiset että ulkoiset vauriot heikentävät levyn kantavuutta, mikä lisää rakenteen käyttöön liittyviä riskejä. Kantavuuslaskelmien mukaan 84 mm levyn taipuma ei saisi ylittää 28,5 millimetriä. Testeissä taipuma oli kuitenkin noin 46 mm/m, minkä perusteella levy on todennäköisesti vaurioitunut sisältäpäin. Vaikka CLT-elementti ei tällaisessa tilanteessa yleensä katkea tai murru näkyvästi, sen rakenteeseen voi syntyä sisäisiä vaurioita, jotka heikentävät sen lujuutta.

Oletus sisäisestä vaurioitumisesta 84 mm elementissä perustuu siihen, että taipumaa mitanneet sensorit eivät palautuneet kuormituksen jälkeen alkuperäisiin nolla-arvoihin. Tämä viittaa siihen, että levyyn on jäänyt pysyvä sisäinen muodonmuutos. Testeissä ei kuitenkaan selvitetty, missä vaiheessa vauriot kasvavat niin suuriksi, että levy muuttuu käyttökelvottomaksi.

124 mm CLT-levy kesti testikuormituksen hyvin ilman havaittavia vaurioita. Sen sijaan 84 mm levy ylitti sille lasketun sallitun taipuman selvästi ja vaurioitui todennäköisesti sisäisesti jo ensimmäisessä testissä. Tämän vuoksi ohuemman levyn käyttöä vastaavissa kuormitustilanteissa tulee arvioida varovaisesti, ja sen todellinen käyttöraja olisi syytä selvittää jatkotutkimuksilla.

Artikkeli on kirjoitettu CLT-metsä-hankkeessa, joka saa Lapin Liiton myöntämää EU-rahoitusta.

Lähteet

Anu Hiili. CLT Access Matting (n.d). https://lapinamk.fi/wp-content/uploads/2025/04/CLT-Access-Matting-Lapin-suokohteet-ja-CLT.pdf. Viitattu 5.6.2026

Lauri Selänne. Kvalitest 2026. Palaverin muistiinpanoaineisto.

Shahnewaz, M., Dickof, C., Ganjali, H., Slotboom, C., Tam, M., Jackson, R., Popovski, M. & Tannert, T. (n.d). Experimental Research on Point-Supported CLT Panels: Phase 1: Rolling Shear Strength. https://www.fastepp.com/wp-content/uploads/Experimental-Research-on-Point-Supported-CLT-Panels-Phase-1-Rolling-Shear.pdf Viitattu 4.6.2026

Teollinen puurakentaminen. Puuinfo 2022. tpuur46massiivipuulevyt-1673521245021.pdf. Viitattu 4.6.2026