Transcript
Aktiv Design
VägprojekteringVägbyggnad
Anders Huvstig VGtav
2
Två vägar med samma trafik och samma typ av konstruktion, men olika ålder
35 år gammal motorväg med s.k. arbetsindränkning och 15 cm tjock
beläggning. Ca 40 000 fordon per dygn med ca 10 – 15 % tung trafik.
Beläggningen är fortfarande i gott skick.
25 år gammal motorväg med s.k. BBÖ, indränkning plus 13 cm tjock
beläggning. Ca 40 000 fordon per dygn med ca 10 – 15 % tung trafik.
Beläggningen är krackelerad och ojämn.
2023-04-13 Swedish Road Administration 3
E6 Fastarp – Heberg efter 7 år
Fas 6,9 mm spår
Referens 10,7 mm spår + 55 %
Swedish Road Administration 4TerrassTerrass
5 cm asfalt (polymer)
Stabiliserat material
• I Sydafrika bygger man idag många vägar efter ett koncept med sandwich konstruktion.
• Man får en mycket liten spårbildning för vägar med upp till 6 miljoner tunga fordon.
• Denna konstruktion finns även i de franska normerna
SANDWICHKONSTRUKTION
Kostnad < 50 % av ATB VÄG
SANDWICHKONSTRUKTION I FRANSKA NORMER
6
79000 83000 87000 91000 95000 99000
Trafik(ÅDT) 1) 2) 3) 4) 8640 5) 6630 6) 7)
1)8130,2)3530,3)8310,4)5040,5)4900,6)3250,7)9640,
Tung traf(ÅDT) 1) 2) 3) 4) 1000 5) 770 6) 7)
1)1080,2)540,3)1010,4)610,5)800,6)650,7)1110,
Hastighet 110
NYBYGGAR . 1996 2000
Bel.lager 1 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
1)20TSK1604,2)45ABD1600,3)40ABS1600,4)40ABS1601,5)45ABS6)40ABS1600,7)40ABS1601,
Spårdjup(mm)
OjämnhetIRI(mm/m)
1999 04 22 2000 05 22 2001 05 08 2002 05 08 2003 05 10 2004 05 072005 07 13
E6 Ljungskile TorpGöteborgs och Bohus län , Väg: 6.00
Sträcka: 79000 99000, Körfält: 10, Riktning: Framåt, Sida för vägdata: 1
VÄGVERKET
PMS
20060223, 16.58
Vägversion: 20051211
FuUpph.BST
20
15
10
5
0
0123456
Aktiv Design kan ge dubbel livslängd utan extra kostnad!
Lerbo Bro TorpLjungskile
5 – 6 år
Plattbelastning: ca 90 MPa 250 – 500 MPa ca 150 MPa
7
Vad behöver förändras?• Analys och utredning av lämpligaste konstruktion
av vägöverbyggnaden under projekteringen!• Val av optimal överbyggnadskonstruktion under
byggskedet genom Aktiv Design, med hänsyn till verkliga materialegenskaper och utförande!
• Metodik för att värdera material och utfört arbete i form av förändrad framtida funktion!
• Bättre engagemang samt högre kunskap och kompetens i branschen!
• Ekonomiska incitament för ett mätbart bättre arbete, som ger en lägre livscykelkostnad!
8
Aktiv Design
Aktiv Design innebär att man under projekteringen förbereder olika
alternativa lösningar för att hantera naturliga variationer eller
oförutsägbara förhållanden i byggskedet, så att tid, kostnad och kvalitet för anläggningen optimeras
9
Hur konstruerar vi en vägöverbyggnad idag?
En väg för 2000 år sedan
En väg från idag
Men spåren förskräcker
Vägteknik har en mycket lång historisk bakgrund
10Km Väglängd5 10
4
8
12
16
Planerad livslängd
Verklig livslängd
“Livslängd” år till första åtgärd
Nedbrytningshastighet hos olika delar av en väg
Spårbildning för olika 100 meters testsektioner med samma trafik på Rv 44 vid Grästorp. Sektion 5 och 6 är byggd i bergskärning. Övriga sektioner är byggd på låg bank på lera.
1991 1992 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2004 20060.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
1 O
2 O
3 O
4 O
5 O
6 O
7 O
8 O
9 O
10 O
År
mm
1991 1992 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2004 2006 2007 2008 2009 20100.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
12345678910
Förlängning av tid för underhållsåtgärd om två sektioner, 7 och 8, gjorts ”starkare” vid investeringen
9 år16 år
13Km Väglängd
“Livslängd” år till första åtgärd
5 10
4
8
12
16
Verklig livslängd
Planerad livslängd
Verklig livslängd efter aktiv design
Ökad livslängd möjlig bonus
Kan man få en jämnare nedbrytningstakt längs hela vägen?
1991 1992 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2004 2006 2007 2008 2009 20100.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
12345678910
Att flytta 2-4 cm asfalt från sektion 5 och 6 (bergskärning) till sektion 7 och 8 kostar ingenting!
Vägar byggda efter BYA före 1973
Berg BergbankLera
14 cm asfaltBerget tätat med olika fraktioner
24 cm asfalt86 cm grovkross, tätat med olika fraktioner
Inga sprickorSprickor
efter 7-8 år
Vägar byggda efter BYA före 1973 (Tabell 5)
17Swedish Road Administration
UTMATTNING AV EN BELÄGGNING
εt1
εt2
+ 2cm asfalt
150 MPa
5 ton
5 ton 5 ton
εt2
Längre livstid på beläggning; minska εt1 till εt2
200 Mpa (+50 Mpa)
Alt 1: Tjockare beläggning, 2
cm, kostnad ca 20 kr/m2Alt 2: Extra packning, kostnad
ca 2 – 4 kr/m2
N överfarter
ε = töjning i underkant asfalt
18
Förändring av beläggningstjocklek vid olika värden på bärighet mätt med plattbelastning
Asfalttjocklek - mht obunden överbyggnads bärighet
100
120
140
160
180
200
220
240
0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75
Andel av ATB - krav gällande Ev2 (1,0 = 150 Mpa)
As
falt
tjo
ck
lek
(m
m)
125 MPa 140 MPa 160 MPa 180MPa
-1 cm -2 cm
Extra säkerhet
ATB VÄG
19
Tysk DIN norm
Bärighet 150 MPa
Bärighet mätt med plattbelastning
X cm
Bärighet 180 MPa
X - 2 cm
Extra krav på bättre
kvalitet på bärlagret
20
BYA före 1973
Tjocklek högsta klass och näst högsta klass
29 cm 24 cm
Bergterrass
19 cm 14 cm
Jordterrass
21
Provning: Plattbelastning
Utrustning för mätning av bärighet med plattbelastning
22
Triaxialtest
Rubber membrane
Rings to fix the mould
Rubber membrane mmembrane
ICT-mould
Screw to eject the sample
Vacuum
Bottom platen with O-ring
0.1 sec
d
SVENSK STANDARD SS-EN 13286-7:2004 Fastställd 2004-02-13
23
Triaxial test ”Utmattningslast”
N = Antal lastcykler
εp =
Permanenta deformationer
σa
σb
σc
σdσa < σb < σc < σd
eller “Shake Down last”
Permanent deformation (spår)
Antal belastningar, N
A. Deformationer vid spänningar under ”Plastic Shake down gräns”. Komprimering
Spårbildning i en väg vid spänningar under ”Plastic Shake down limit”
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 20060
2
4
6
8
10
12
14
16
Rv 46 Trädet
Sect 4NSect 5N
Rut
mm
Spårbildning på 2 olika testsektioner
på Rv 46 vid Trädet
19801983
19861989
19921995
19982001
20040
2
4
6
8
10
12
14
16
Rv 33 Vimmerby 1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V
Spår
mm
19911993
19951997
19992001
20032005
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
Rv 53 Nyköping1 N
2 N
3 N
4 N
5 N
6 N
7 N
8 N
9 N
10 N
Spår
mm
19921994
19961998
20002002
20042006
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
Rv 34 Målilla1 S
2 S
3 S
4 S
5 S
6 S
7 S
8 S
9 S
10 S
Spår
mm
Uppmätt spårbildning på ett
antal LTTP-vägar
0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
0.0
3.0
5.0
6.0
6.8
7.48.1 8.0
8.69.0
9.7 9.710.1
10.6
0.0
10.210.7
0.0
10.9
0.0
12.1
13.6
14.615.1
15.916.3
17.117.6
0.0
3.3
4.5
5.46.0
6.57.0 7.3 7.5
7.9 8.28.6 8.7
9.2
0.0
9.08.8
0.0
9.4
0.0
9.510.0 10.2
10.611.0 11.3
11.8 12.0
Surface Mean Rut depth, mmPreliminary results
Natural gravelCrushed ag-gregate
Repetitions
mm
Skede 2: Kontinuerlig spårbildning
HVS försök med olika material
Skede 1: Packning
0 50000 100000 150000 200000 2500000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Stress path 1 Sequence 1.1
Stress path 1 Sequence 1.1
Stress path 2 Sequence 1.2
Stress path 2 Sequence 1.2
Stress path 3 Sequence 1.3
Stress path 3 Sequence 1.3
Stress path 4 Sequence 1.4
Stress path 4 Sequence 1.4
Stress path 5 Sequence 1.5
Stress path 5 Sequence 1.5
Stress path 6 Sequence 1.6
Stress path 6 Sequence 1.6
Stress path 7 Sequence 2.1
Stress path 7 Sequence 2.1
Stress path 8 Sequence 2.2
Stress path 8 Sequence 2.2
Stress path 9 Sequence 2.3
Stress path 9 Sequence 2.3
Stress path 10 Sequence 2.4
Stress path 10 Sequence 2.4
Stress path 11 Sequence 2.5
Stress path 11 Sequence 2.5
Stress path 12 Sequence 2.6
Stress path 12 Sequence 2.6
Stress path 13 Sequence 3.1
Stress path 13 Sequence 3.1
Stress path 14 Sequence 3.2
Stress path 14 Sequence 3.2
Stress path 15 Sequence 3.3
Stress path 15 Sequence 3.3
Stress path 16 Sequence 3.4
Stress path 16 Sequence 3.4
Stress path 17 Sequence 3.5
Stress path 17 Sequence 3.5
Stress path 18 Sequence 3.6
Stress path 18 Sequence 3.6
Stress path 19 Sequence 4.1
Stress path 19 Sequence 4.1
Stress path 20 Sequence 4.2
Stress path 20 Sequence 4.2
Stress path 21 Sequence 4.3
Stress path 21 Sequence 4.3
Stress path 22 Sequence 4.4
Stress path 22 Sequence 4.4
Stress path 23 Sequence 4.5
Stress path 23 Sequence 4.5
Antal lastcykler
Pe
r. s
tra
in (
µs
tra
in)
Sekvens 1
Sekvens 2
Sekvens 3
Sekvens 4
Axiell
Radiell
Resultat från triaxialförsök
Permanent deformation (spår)
Antal belastningar, N
A. Deformationer vid spänningar under ”Plastic Shake down gräns”. Komprimering
B = Deformationer vid spänningar över ”Plastic Shake down gräns”, men under ”Plastic creep gräns”
Spårbildning i en väg beroende på spänningsnivån
Permanent deformation (spår)
Antal belastningar, N
A. Deformationer vid spänningar under ”Plastic Shake down gräns”. Komprimering
B. Deformationer vid spänningar över ”Plastic Shake down gräns”, men under ”Plastic creep gräns”
B – A. Deformationer vid ”utmattningslast”, ”Plastic creep”
Denna typ av spårbildning torde knappast gå att packa bort
Spårbildning i en väg beroende på spänningsnivån, där de permanenta deformationerna delats upp i en ”komprimeringsdel” och en ”krypningsdel”
Komprimering vid packningsförsök
32
Triaxialförsök på obundna lager
Ger följande data/materialegenskaper:• Olinjär dynamisk elasticitetsmodul
(resilientmodul)• Utmattningshållfasthet (”Shake Down” gräns)• Indata för beräkning av permanenta
deformationer
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20070
5
10
15
20
25
Rv 31 Nässjö
Sect 6SSect 9S
mm
spår
Verklig uppmätt spårbildning på två sektioner av samma väg med exakt samma trafik
VägFEM ger spänningsnivån i hela vägkroppen
40
80
120
160
40 100
200
240
20 80
Medium stressp kPa
Brottlast
0 60
Deviator stressq kPa
Plastic ”Shake down” limit?
Plastic creep limit?
A
B
A. Nässjö underkant förstärkningslagerB. Nässjö överkant bärlager
”Plastic creep” och ”Shake down” limit: Gränsvärden från Rv 40; Krossat bergmaterial
Analys av spänningsnivåer i vägkroppen
36
LERA
LERA
BERG
Aktiv design i terrasseringsarbetet
SILTIG MORÄN
Mätning med plattbelastning, torrt och vått terrassmaterial
Stabiliserad leraTjockare överbyggnad
SANDIG MORÄN
Bestäm tjocklek på överbyggnaden och andra åtgärder
37
LERA
LERA
BERG
Aktiv design i överbyggnadsarbetet
SILTIG MORÄN
Mät med plattbelastning Minst, 140, 160 eller 180 MPa
Stabiliserad leraTjockare överbyggnad
SANDIG MORÄNBÄR- OCH FÖRSTÄRKNINGSLAGER
Mät volymvikt på bärlager:Bör vara 2,30 ton/m3
38
Förslag till bonusbelopp (liten asfalttjocklek)
Plattbelastning Värde i MPa
140 150 160 170 180
Bonus kr/m2 0 1 2 3 4
Bonusbeloppet räknas på det lägsta värdet, som uppnås vid plattbelastning när man använder vältmätare!
Minsta tillåtna plattbelastningsvärde enligt ATB VÄG 125 MPa
39
LERA
LERA
BERG
Aktiv design för bestämning av beläggningstjocklek
SILTIG MORÄN
Stabiliserad leraTjockare överbyggnad
SANDIG MORÄNBÄR- OCH FÖRSTÄRKNINGSLAGER
Tjocklek på asfaltlager, anpassat efter ”bärighet” m.m.
Tack för uppmärksamheten
Idag vet vi hur vi ska bygga bra vägar – om vi vill?
top related