Dimensionering af belægninger med stabiliserede lag

Præsentationer af emnet: "Dimensionering af belægninger med stabiliserede lag"— Præsentationens transcript:

1 Dimensionering af belægninger med stabiliserede lag
Christian Busch Senior Fagleder Highways and Airports NVF Seminar marts 2006

2 COWI’s Organisation NVF Seminar 20-21 marts 2006 DK regions
Economics and Management MUUSMANN; COWI Moscow; COWI Group Belgium; COWI Hungary; COWI Belgrade; COWI Anadolu Development Planning COWI Uganda Ltd., COWI Zambia Ltd. Board of Directors Water and Environment COWI Latvia SIA Geographical Information and IT Kampsax India; Caribersa, Spain; COWI AB, Sweden; COWI de El Salvador SA de CV Executive Board Railways, Roads and Airports COWI Tanzania Central Services Bridge, Tunnel and Marine Structures Ben C. Gerwick; COWI Korea, Buckland & Taylor Building and Operation Industry and Energy COWI Consulting Beijing Co. Ltd. COWI Norway Interconsult Bulgaria Subsidiaries Hjellnes COWI COWI Almoayed Gulf Region: North Jutland, Mid Jutland, South Jutland, Funen ETC COWI Baltic NVF Seminar marts 2006 1 Jan. 2006

3 BU5 Railways, Roads and Airports
1512 Highways and Airports AC: Knud Erik Christensen PC: Ejner Christensen, Peter Søgaard Christensen, Andrew Inman 1513 Roads, Metro and Railways AC: Preben Juul Mikkelsen PC: Jørgen Wümpelmann, Flemming Billeskov Nissen, Klavs Hestbek Lund 1500 Vice President Peter Hostrup Rasmussen 1521 Transport Infrastructure AC: Frans Dupont DK Funen and South Jutland PC: Per Fuglsang Birkelund, Arne Blaabjerg Jensen 1551 Transport Infrastructure AC: Teddy Pedersen DK Mid- and North Jutland PC: Morten Collin Project Director : Arne Steen Jacobsen Anders Odgård COWI Tanzania Managing Director: Jens Christoffersen AC: Head of Department PC: Chief Project Manager UC: R & D Manager NVF Seminar marts 2006 1 Oct. 2005

4 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

5 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

6 Inkrementel-rekursiv model kalibreret til målt nedbrydnig på 6 forsøgsfelter
Model parametrene ,  og ec blev kalibreret til udviklingen af E-modulen for alle 6 sektioner NVF Seminar marts 2006

7 Sluttilstanden vil for alle praktiske formål kunne betragtes som konstant
NVF Seminar marts 2006

8 Traditionelle mekanistiske dimensioneringskriterier
NVF Seminar marts 2006

9 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

10 MMOPP dimensionering NVF Seminar marts 2006

11 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

12 ECOSERVE Network Project http://www.eco-serve.net/publish/start.shtml
NVF Seminar marts 2006

13 ECOSERVE dimensionering
NVF Seminar marts 2006

14 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

15 Danske Dimensioneringskriterier MMOPP dimensioneringsprogrammet
Fastlagt ved kalibrering af beregnede påvirkninger i belægninger, dimensioneret i henhold til Kirk's kriterier fra 1970-erne Asfalt Ubundne materialer Ubundne, tilnærmet formel baseret på tøjning NVF Seminar marts 2006

16 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

17 Gamle Forskrifter Bundmodul fra Statisk Pladebelastning
Statisk Pladebelastning med 60-cm eller 75-cm pladediameter Tilstræbt reversibel nedsynkning 0,5 mm til 1,0 mm Typiske pladetryk mellem 0,05 MPa og 0,10 MPa NVF Seminar marts 2006

18 Materialemodul og Overflademodul Effekten af nonlinearitet
Underbundsstabilisering er kun interessant på svage, kohæsive materialetyper Denne materialetype udviser negativ nonlineær stivhed, dvs. E-modulen aftager ved øget belastningsniveau Materiale E-modulen i et punkt på centerlinien for belastning kan udtrykkes som funktion af den aktuelle dynamiske spænding sz samt materialekonstanten C, nonlineariteten n (negativ): Overflademodulen er "integralet" af E-moduler fra lagoverfladen til uendelig dybde. Da den dynamiske spænding aftager vil dybereliggende punkter have større E-moduler end i overfladen. Overflademodulen er derfor højere end materialemodulen i overfladen: NVF Seminar marts 2006

19 Større belastningsplade giver i teorien lavere overflademodul
100% 50% Ved en 60-cm belastningsplade skal man ned i 500 mm's dybde før spændingen er reduceret til det halve Ved en 30-cm belastningsplade er spændingsniveauet faldet til de halve allerede i 200 mm's dybde Teoretisk set vil overflademodulen derfor blive større end for 60-cm pladen Brudlignende tilstande langs pladekanten vil have forholdsmæssig større effekt for den mindre plade, hvilket kan mindske forskellen 100% 50% NVF Seminar marts 2006

20 Nye metoder Måling med minifaldlod
Minifaldlod med 30-cm pladediameter kan bruges i forundersøgelsesfasen Måling i forventet planumniveau er muligt i lokale prøvefelter, etableret ved udgravning med rendegraver På svage jordarter (E0 < 20 MPa) ville traditionelle pladebelastningsforsøg med store plader og kontakttryk på 0,10 MPa føre til deflektioner større end 3,5 mm Minifaldlodsforsøg med kontakttryk på 0,1 MPa vil kun føre til deflektioner på minimum 1,3 mm, hvor det oprindelige krav var 0,5 mm til 1,0 mm Overflademodul bestemt ved minifaldlodsforsøg og 0,10 MPa kontakktryk kan derfor betragtes som et godt udtryk for den dimensionsgivende bundmodul PRIMA 100 Minifaldlod NVF Seminar marts 2006

21 Måling med Minifaldlod på Stabiliseret planumoverflade
Ved måling på stabiliseret planumoverflade er konstateret stigninger i overflademodulen med en faktor fra 4 til 60, størst på meget svage jordarter Materialemodulen af det stabiliserede lag er formentlig endnu højere, men hvor meget er usikkert, da det stive stabiliserede lag reducerer spændingsniveauet i den ubehandlede underbund. Det reducerede spændingsniveau vil pga. nonlineariteten øge overflademodulen for den ubehandlede underbund I dimensioneringsmæssig sammenhæng sættes E-modulen af det stabiliserede lag derfor lig den målte overflademodul ved 0,1 MPa kontakttryk NVF Seminar marts 2006

22 Dimensionering af belægninger med forstærkede lag
Forstærket bærelag Dimensioneringskriterier ud fra nedbrydningsmodeller baseret på svenske forsøg Anvendelse i dansk vejregel (MMOPP) Anvendelse i sammenligning med traditionel belægning (ECOserve projektet) Forstærket underbund Danske dimensioneringskriterier for ubundne materialer Fastlæggelse af underbundens bæreevne Gamle forskrifter, pladebelastning Nye metoder, minifaldlod Dimensionering på den sikre side NVF Seminar marts 2006

23 Dimensioneringseksempel Anvendelse af MMOPP
Overflademodul på ustabiliseret underbund: 15 MPa Overflademodul på stabiliseret underbund, stabiliseringstykkelse 30 cm: 250 MPa NVF Seminar marts 2006

24 Traditionel dimensionering
Først dimensioneres en belægningsløsning med traditionel opbygning Der anvendes E=150 MPa for bundsikringslaget, da dette i givet fald vil blive udlagt på den stive, stabiliserede underbund Det ses, at der fordres en bundsikringstykkelse på 674 mm NVF Seminar marts 2006

25 Omregning med stabiliseret lag i stedet for bundsikring
Der fordres nu kun en tykkelse af stabiliseret underbund på 540 mm, men med E = 250 MPa Samtidig skal asfaltlagets tykkelse øges med 7 mm De manglende 240 mm stabilisering kan erstattes af 285 mm bundsikring med E = 150 MPa Ved stabiliseringen er altså sparet næsten mm bundsikringslag Ved 2-lags stabilisering kan bundsikring helt undværes NVF Seminar marts 2006

26 Tak for Opmærksomheden
NVF Seminar marts 2006

27 Tak for Opmærksomheden
NVF Seminar marts 2006

28 Tak for Opmærksomheden
Spørgsmål ? NVF Seminar marts 2006