Upp í vindinn - 01.05.2014, Síða 37

OLHONNUN VEGA
í stutt tímabil, At, þar sem öll lög vegarins
eru með ákveðna efniseiginleika háð
umhverfis- og umferðarskilyrðum þess
tímabils. Þessar inntaksstærðir eru síðan
nýttar í svörunarlíkani sem framkvæmir
burðarþolsgreiningu á vegbyggingunni
sem leiðir af sér spennur, streitur og
niðurbeygjur sem byggingin verður
fyrir vegna gefins umferðarálags.
Reiknuðu spennurnar, streiturnar og
niðurbeygjurnar eru síðan inntaksstærðir
inn í frammistöðuspálíkan sem áætlar
hversu mikil áhrif viðkomandi tímaskref
hafi á hrörnun vegarins. Að lokum er
uppsöfnuð hrörnun vegarins lögð saman
sem fall af tíma. Þessi skref eru endurtekin
þar til hönnunarlíftíma vegarins er náð
(Ahmed og Erlingsson, 2013).
Aðferðin gefur hönnuðum möguleika
á að spá fyrir um niðurbrot/hrörnun
einstakra laga vegbyggingarinnar sem og
vegbyggingarinnar allrar sem fall af tíma.
Þannig gefur hún hönnuðum möguleika
á að velja og bera saman mismunandi
gerðir vegsniða með því að skoða
frammistöðu þeirra sem fall af tíma.
Hönnuður getur þá valið að nota betri
og dýrari efni með lágmarkslagþykktum
eða veikari og ódýrari efni með auknum
lagþykktum. Með aðferðinni er einnig
hægt að spá fyrir um hvernig vegir
aflagast og hrörna og þannig auðvelda
gerð langtímaáætlana um viðhald og
endurbyggingu. Einnig má meta ávinning
og kostnað varðandi notkun nagladekkja,
tegund dekkja (t.d. breið dekk eða tvöfalt
hjólasett), dekkjaþrýsting, hámarksþyngd
öxulþunga og tegund vegagerðarefnis.
Aðferðin nýtist einnig til að meta áhrif
breytts veðurfars á líftíma og endingu
vega. Þannig er hægt að hámarka arðsemi
vegbygginga og skoða heildarkostnað
veghaldara við gerð, viðhald og rekstur
vega, þ.e. framkvæma vistferilsgreiningu
(e. Life Cycle Assessment).
Hraðaðar álagsprófanir (e.
Accelerated Pavement Testing -
APT)
í hröðuðu álagsprófi er hægt að líkja eftir
álagi sem vegbygging verður fyrir á líftíma
sinum á styttum tíma. í stað þess að
brjóta niður vegbyggingu með raunálagi,
sem getur tekið um 20 ár, er álagið
(þungaumferð) lagt á hraðar og því hægt
að fá niðurstöður á um 2-3 mánuðum.
Hjólaálaginu er stýrt, fjöldi yfirferða
er skráður, hjólinu er beint yfir nema
sem mæla svörun vegbyggingarinnar
svo sem spennur og streitur. Ástand
vegbyggingarinnar er síðan metið með
ákveðnu millibili og prófið framkvæmt við
ákveðin umhverfisskilyrði. Prófið gefur því
nákvæm svörunar- og ástandsgögn yfir
allan niðurbrotstímann. Hröðuð álagspróf
hafa aukið þekkingu á niðurbrotsferli
mismunandi vegbygginga en þau eru
kostnaðarsöm og yfirleitt bætt upp
með öðrum prófunum eins og til dæmis
falllóðsmælingum og þriásaprófum.
í eftirfarandi hröðuðu álags prófi, sem
fjallað er um hér, var þungur bílhermir (e.
Heavy Vehicle Simulator; HVS-Nordic)
notaður (mynd 2). Hann er staðsettur
hjá VTi (sænska vegagerðarstofnunin)
í Svíþjóð og framleiddur í Suður-Afríku.
HVS-Nordic er hreyfanlegur, 23m langur,
3,5m breiður, 4,2m hár og vegur um 46
tonn. Aðrir tækniiegir eiginleikar hans
eru að hægt er að nota bæði einfalt og
tvöfalt hjólasett; hafa álag í eina eða
tvær akstursstefnur; keyra allt að 25.000
yfirferðir á sólarhring; láta álagshjólið
hliðrast um allt að 0,75m; hafa hjólaálag
á bilinu 30-110kN og hafa keyrsluhraða
hjólsins allt að 12km/klst. Auk þess hefur
hann hitastilli til að halda stöðugu hitastigi.
Þær prófanir sem hér eru notaðar eru
framkvæmdar innandyra hjá VTI, en
vegsniðin eru byggð með hefðbundnum
tækjabúnaði til vegagerðar i gryfju sem er
3m djúp, 5m breið og 15m löng (Wiman
2006, 2010; Saevarsdottir ofl. 2014).
Reiknilíkört og greining mældrar
svörunar
Á mynd 3 gefur að líta dæmigerða
sveigjanlega vegbyggingu (nefnd
SE10). Hún samanstendur af þunnu
malbiksslitlagi, bikbundnu burðarlagi og
t = t0l i = 1
Initial condition & structure
geometry, design period = y
£
At,
Inputs
Climate
Traffic loading
Subgrade properties Material properties
Pavement structure
Response^model j*~
Stresses, strains and displacements
/ = / + 1
—> Performance prediction models
-------------—y------—-------
Analysis Structural changej
L :.......... .....
Accumulate distress
Yes
t,*tM*At, 1 1 Viable
. * No alternative
End
I
Modify
strategy
No
Flexible
pavement
desiqn
Strategy
selection
Constructability
Life cycle
cost analysis
Mynd 1 Flæðirit af hönnunarferli vegbyggingar samkvæmt aflfræðilegum aðferðum.
...upp í vindinn I 37