CAL 2010-01-121

Interaktiv design, stegvis anpassning tilldimensioneringskriterier under

byggandet

Anders LenngrenSvevia

Transportforum 2010

CAL 2010-01-122

BakgrundAktiv design, där man ändrar dimensionerande

beläggningstjocklek efter feedback under byggandet är ingen ny idé.

I praktiken är det dock få objekt som färdigställts på det viset.

Varför?

CAL 2010-01-123

Traditionell hanteringVarje del, moment eller komponent måste uppfylla vissa

krav för sig.

Byggkontroll utförs efter varje delmoment i produktion, till exempel lager för lager.

CAL 2010-01-124

FunktionskravUtföraren får större möjlighet att välja alternativa

lösningar som är lika bra ur användarsynpunkt.

Detta öppnar för många möjligheter att minimera kostnader, särskilt om underhållsstrategier kan väljas.

CAL 2010-01-125

Mekanistisk-empiriska dimensioneringskoncept

Nya material är lätta att introducera när man bestämt dess egenskaper

Bättre och noggrannare modeller kan implementeras efter hand.

Äldre modeller kan vara kvar, men med större säkerhetsmarignaler.

CAL 2010-01-126

Brister med nuvarande ME-modell

Ingen fördel med bra undergrunder

Ingen direkt responsmodell för granulära material

Regressionssambandet mellan terrasstöjning och spårbildning är för generellt

CAL 2010-01-127

Bra undergrundVarje lager har minimikrav för tjocklek, vilket resulterar i

överdimensionering, eller I vissa fall faktiskt mer spårbildning

CAL 2010-01-128

Granulära materialObundna lager är idag mycket bättre än när sambanden

togs fram

Sämre material används längre ner i konstruktionen, till exempel skyddslager i stället för förstärkningslager

Bättre förståelse för initiell spårbildning och fortvarande spårbildning. Bör betraktas som oberoende parametrar!

CAL 2010-01-129

TerrasstöjningÄr en regressionsparameter

Är fortfarande den enskilt bästa parametern för spårbildning men r2 är mycket lägre än för utmattning av bundna lager.

Ingen speciell hänsyn till initiell spårbildning

Kraven på granulära lager är mycket striktare än när sambandet togs fram.

CAL 2010-01-1210

Fallstudie Marieholm Rv17

CAL 2010-01-1211

Fallstudie Marieholm Rv17Dimensionerande trafik 3 million 100 kn axellast

Undergrund: moränlera

Bygget startade 2005

CAL 2010-01-1212

Fallstudie Marieholm Rv17Regn försenade starten av bygget och omöjliggjorde

byggkontroll på terrassytan

Genom att mäta med fallvikt på förstärkningslagret beräknades statisk plattbelastning på terrassytan (utan överlast)

CAL 2010-01-1213

Fallstudie Marieholm Rv17Resultatet var ändå tveksamt på grund av låga värden

En ny dimensionering gjordes utifrån mätvärdena, där betydligt mer bundet bärlager krävdes för att möta töjningsvillkoren

CAL 2010-01-1214

Fallstudie Marieholm Rv17Beslut togs av entreprenören att följa upp med

fallviktsmätningar på varje nytt lager och beräkna en ny design.

Sålunda “interaktiv design” som är ett begrepp inom datorapplikationer

CAL 2010-01-1215

Lagertjocklek [mm]Baserat på obundet bärlager

ATB Alternativ

Bundna lager 120 220

Obundna lager 500 500

CAL 2010-01-1216

FallviktsutvärderingRelativt stor icke-elastisk respons förväntades,

varför såväl “time-histories” som upprepade slagserier valdes för testet.

Load Pulse Shapes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60m s

kN

Short-Low

Short-Medium

Short-High

Long-Low

Long-Medium

Long-High

CAL 2010-01-1217

Kraft-deformationsdiagram

Över 5mm

Efter regn

Efter upptorkning

CAL 2010-01-1218

Givaren vid120 cm trycks upp av vatten!

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

-500 500 1500 2500 3500 4500 5500

Displacement [mu]

Lo

ad

[k

N]

D0D20D30D45D60D90D120

CAL 2010-01-1219

Lagertjocklekar [mm]baserad på bundet bärlager

ATB Alternativ

Bundna lager 120 180

Obundna lager 500 500

Bärlager med hårdare bindemedel!

Nu 180 mm mot tidigare 220 mm

CAL 2010-01-1220

StrategiÖvre undergrund och förstärkningslager blev signifikant

styvare med tiden

Om slitlagret läggs ut ett år efter öppnandet kan man bekräfta/justera efter detta

Dessutom kommer trafiken att packa bär- och förstärkningslager under tiden

Om obundna lager blir styvare kan designen reduceras ytterligare

CAL 2010-01-1221

StrategiOm man väntar med slitlager får inte de svagaste

partierna deformeras för mycket under tiden, av såväl strukturella skäl som funktionella krav.

En beräkning gjordes för att identifiera sådana svaga partier!

CAL 2010-01-1222

Bank med stora deformationer

-10

10

30

50

70

-100 400 900 1400 1900 2400 2900 3400

Deformation [mu]

Load

[kN

]

D0D20D30D45D60D90D120

Nästan 3 mm på bundet bärlager!

Undertryck!

CAL 2010-01-1223

Urgrävning av 60 m lång sträcka

-10

0

10

20

30

40

50

60

-100 0 100 200 300 400 500 600

Deformation [mu]

Lo

ad [

kN]

D0

D20

D30

D45

D60

D90

D120

CAL 2010-01-1224

Hösten 2007Dimensionering av slitlagertjocklek

0

20

40

60

80

100

24 1374 2625 4675 7075

m

mm

Design AC

Teoretiska värden

CAL 2010-01-1225

Färdigställande

Fallviktsmätningen på våren 2008, skiljde sig marginellt från hösten 2007.

Utjämningslager dimensionerades efter bärigheten innan slitlagret lades ut.

CAL 2010-01-1226

UppföljningFallviktsmätning med GPR så att den varierande

lagertjockleken kunde dokumenteras.

CAL 2010-01-1227

Bärighet uttryckt som behov av bundet bärlager [mm]Veckan efter utlagt slitlager

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

mm

AC

90-percentil

CAL 2010-01-1228

I Augusti 2008 efter en storm kunde kvarvarande vatten knytas till de sämsta punkterna

CAL 2010-01-1229

Uppföljning 2009Ett år efter slitlagret gjordes ytterligare en

fallviktsmätning. Årliga mätningar är planerande de närmaste åren.

CAL 2010-01-1230

Alla sektioner OK July 2009

AC needed

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

1.00E+00

[mm]

Bärighetsbehov mm AG

0

CAL 2010-01-1231

SlutsatserKlassiska töjningskriterier fungerade

bra för detta ändamål

Kritisk töjning återfanns i beläggningen

Det mer osäkra terrasskriteriet blev inte aktuellt i detta fall

CAL 2010-01-1232

Slutsatser

Kritiska töjningar i bundna lager är utmärkta för att beräkna bärighetsbehov, men även restvärden

Deformation (töjning på terrass) är betydligt svårare, då osäkerheten är större.

Man måste särskilja initiell spårbildning

CAL 2010-01-1233

Slutsatser för interaktiv design

Töjningar måste beräknas för verkliga trafikförhållanden!

Terrasstöjningen är osäker. För varje lager är det minst tre orsaker till deformation.

Funktionella krav har förutsättning för acceptans av både beställare och utförare. Eventuella straffsatser måste ses över, speciell med tanke på spårbildning!