Ny dimensioneringsvejregel erstatter to gamle kendinge - Dansk ...
Ny dimensioneringsvejregel erstatter to gamle kendinge - Dansk ...
Ny dimensioneringsvejregel erstatter to gamle kendinge - Dansk ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
VEJBELÆGNINGER<br />
<strong>Ny</strong> <strong>dimensioneringsvejregel</strong><br />
<strong>erstatter</strong> <strong>to</strong> <strong>gamle</strong> <strong>kendinge</strong><br />
Vejregelrådet godkendte for nylig ny vejregel for dimensionering af befæstelser<br />
og forstærkningsbelægninger. Hermed kan danske veje nu dimensioneres med et<br />
moderne værktøj, der fagligt er særdeles velfunderet, og som vil lette og forbedre<br />
arbejdet med dimensionering af vejbelægninger. Værktøjet stilles gratis til rådighed<br />
for den danske vejsek<strong>to</strong>r, og det kan anvendes til alle typer veje:<br />
fra små stier til tungt belastede mo<strong>to</strong>rveje.<br />
■ Af civilingeniør, lic.tech. Christian Busch,<br />
Cowi<br />
chb@cowi.dk<br />
■ Civilingeniør, ph.d. Gregers Hildebrand,<br />
Vejdirek<strong>to</strong>ratet, Vejteknisk Institut<br />
ghb@vd.dk<br />
<strong>Ny</strong> vejregel for dimensionering af befæstelser<br />
og forstærkningsbelægninger<br />
Ved Vejregelrådets møde den 16. marts<br />
blev der sat punktum for mere end 20 års<br />
anvendelse af de <strong>to</strong> vejregler for dimensionering<br />
af nye befæstelser (Vejregel<br />
7.10.03 fra 1984) og dimensionering af<br />
forstærkningsbelægninger (Vejregel<br />
7.30.01 fra 1979). Der er således meget få<br />
praktiserende ingeniører, der ikke har haft<br />
disse <strong>to</strong> ærværdige dokumenter som<br />
”bags<strong>to</strong>pper”, når de har dimensioneret<br />
belægninger, selv om der i nyere tid er tilkommet<br />
mere Edb-orienterede me<strong>to</strong>der til<br />
hjælp i arbejdet.<br />
De <strong>to</strong> <strong>gamle</strong> vejregler afløses nu af en<br />
enkelt, integreret vejregel, ”Dimensionering<br />
af befæstelser og forstærkningsbelægninger”,<br />
med tilhørende Edb-program,<br />
MMOPP (Mathematical Modelling of Pavement<br />
Performance). Dette system er<br />
forberedt for løbende opdateringer, og inden<br />
for de nærmeste år vil der eksempelvis<br />
komme forbedrede me<strong>to</strong>der til dimensionering<br />
af befæstelser med cementstabiliserede<br />
bærelag.<br />
Til de, der kun har kendt til de <strong>to</strong> <strong>gamle</strong><br />
vejregler, skal der imidlertid lyde beroligende<br />
ord: Spisekortet har godt nok fået<br />
nyt udseende, men bundbrødet er stadig<br />
det samme – der er bare kommet lidt flere<br />
varianter i pålægget, og farten i serveringen<br />
er gået betydeligt op, uden at kvalite-<br />
44<br />
DANSK VEJTIDSSKRIFT APRIL 2005<br />
ten dermed er blevet reduceret til fastfood<br />
niveau.<br />
Dimensionering på tre niveauer<br />
Den nye vejregel giver mulighed for dimensionering<br />
af nye befæstelser på tre niveauer:<br />
• Katalogbefæstelser<br />
• Analytisk-empirisk dimensionering<br />
• Simulation og optimering<br />
Kataloget er s<strong>to</strong>rt set opbygget som tidligere,<br />
men der er tilføjet et omfangsrigt katalog<br />
for be<strong>to</strong>nbelægningssten. Den analytisk-empiriske<br />
dimensionering i den nye<br />
vejregel svarer i s<strong>to</strong>re træk til me<strong>to</strong>den,<br />
som blev anvendt i den <strong>gamle</strong> vejregel, og<br />
MMOPP har blot erstattet diagram-me<strong>to</strong>den<br />
med Edb-beregninger og dermed gjort<br />
me<strong>to</strong>den lettere tilgængelig. Dimensionering<br />
ved simulation og optimering er til<br />
gengæld helt nyt og unikt. Her dimensio-<br />
neres ved at simulere vejens nedbrydningsforløb<br />
over en længere tidsperiode,<br />
mens eksempelvis klimaet varieres og vejens<br />
nedbrydning ved afslutningen af ét år<br />
benyttes som input det følgende år. Ved at<br />
gennemføre en antal simulerede nedbrydningsforløb<br />
fra en identisk udgangstilstand<br />
opnås et mål for den sikkerhed,<br />
hvormed den ønskede levetid kan fastlægges.<br />
Dimensionering ved hjælp af katalog<br />
kan ske for alle typer materialer, mens dimensionering<br />
ved hjælp af den analytiskempiriske<br />
me<strong>to</strong>de kan foretages for fleksible,<br />
halvstive og stive belægninger. Dimensionering<br />
ved hjælp af simulation kan pt.<br />
kun foretages for fleksible belægninger.<br />
Det samme på en ny måde<br />
Når man giver sig i kast med den nye vejregel<br />
og MMOPP-programmet, finder<br />
man hurtigt ud af, at mange ting tilsynela-<br />
Fra fortid til nutid.
dende har ændret sig: der er ikke de sædvanlige<br />
fire simple trafikklasser fra ”0-trafik”<br />
til ”Tung trafik”, og der er heller ingen<br />
tabel eller formel for trafikstigning,<br />
hvis man vil basere sin dimensionering på<br />
faktiske tællinger og prognoser. Til<br />
gengæld giver det nye system væsentlig<br />
mere hjælp, når de basale forudsætninger<br />
skal fastlægges. I tabel 1 er søgt sammenfattet,<br />
hvorledes sammenhængen er mellem<br />
begreber i de <strong>gamle</strong> vejregler og den<br />
nye vejregel.<br />
Sammenligning af dimensioneringer<br />
Hvis man anvender MMOPP på de <strong>gamle</strong><br />
vejreglers trafikklasser, fås næsten eksakt<br />
samme opbygninger som med den <strong>gamle</strong><br />
vejregel. En beregning for ”Tung trafik”,<br />
der svarer til 1000 lastbiler på vejen pr.<br />
døgn giver tykkelser, som vist i tabel 2.<br />
Tabellen viser samtidig belægningsopbygning<br />
i en svingbane, hvor kørselshastigheden<br />
er nedsat, og asfaltens E-modul<br />
derfor lavere.<br />
Dimensionering<br />
med variabel sikkerhed<br />
En af den nye vejregels stærkeste sider –<br />
og måske også den mest indsigtsgivende –<br />
er, at det ved simulationsberegninger giver<br />
brugeren indsigt i, hvilke nedbrydningsfænomener,<br />
der er bestemmende for<br />
den aktuelle konstruktions levetid. Dette<br />
opgøres ved, at der i programmet beregnes<br />
en række parametre, der hver kan relateres<br />
til observerbare forhold på vejen:<br />
• Jævnhed, målt i IRI (tilladelig værdi 4<br />
m/km)<br />
• Sporkøring, målt i mm (tilladelig værdi<br />
10 mm)<br />
• Gennemsnitlig asfalt E-modul i forhold<br />
til udgangsværdi (67% svarer til, at der<br />
kan observeres revner i kørespor)<br />
• Mindste asfalt E-modul i forhold til udgangsværdi<br />
(33% svarer til, at der kan<br />
observeres slaghuller).<br />
MMOPP er ud fra generelle erfaringer<br />
med aktuelle levetider for danske befæstelser<br />
kalibreret således, at der med ca.<br />
85% sandsynlighed opnås en levetid på 15<br />
år for en befæstelse dimensioneret til 10<br />
års trafik, belægningen kan herved betegnes<br />
som værende dimensioneret med en<br />
pålidelighed på 85%. Til eksempel er udviklingen<br />
i jævnhed illustreret i figur 1.<br />
Denne mulighed for at vurdere nedbrydning,<br />
og ved en optimeringsfunktion at<br />
fastlægge den anlægsteknisk billigste<br />
løsning, der tilfredsstiller brugerdefinerede<br />
krav til levetider, gør det muligt at vælge<br />
mere ”sikre” løsninger til vejstrækninger,<br />
der har s<strong>to</strong>r betydning for trafikkens afvikling,<br />
og modsat, realisere besparelser på<br />
anlæg af mindre betydende strækninger.<br />
Dette forhold er illustreret tabel 3.<br />
Forstærkningsbelægninger<br />
Dimensionering af forstærkningsbelæg-<br />
Figur 1. Udvikling af jævnhed, 10 simulationer, 85% pålidelighed i at opnå en levetid<br />
(4m/km) på 15 år.<br />
Tabel 1. Parallelle begreber i <strong>gamle</strong> og ny vejregel.<br />
APRIL 2005 DANSK VEJTIDSSKRIFT 45
ninger foretages i den nuværende udgave<br />
af MMOPP alene som analytisk dimensionering,<br />
idet der endnu ikke har været<br />
gennemført kalibreringer mod aktuelt udførte<br />
strækningers nedbrydningsforløb.<br />
Som forberedelse til en forstærkningsdimensionering<br />
opdeles strækningen ved<br />
hjælp af egnede statistiske me<strong>to</strong>der i delstrækninger,<br />
der statistisk set kan betragtes<br />
som ensartede med hensyn til materialer,<br />
lagtykkelser, nedbrydningstilstand<br />
m.v.<br />
Inddata til dimensioneringen er:<br />
• Trafik (beregnet efter samme me<strong>to</strong>dik<br />
som for nye belægninger)<br />
• Data for den eksisterende belægning,<br />
hvor der anvendes gennemsnitlige lagtykkelser<br />
og 75% fraktiler for lagenes<br />
E-moduler (75% af E-modulerne er<br />
højere end de indtastede værdier).<br />
• Forstærkningslagets E-modul (typisk<br />
2000 MPa eller 3000 MPa afhængigt af<br />
om der anvendes bitumen 70/100 eller<br />
40/60 som bindemiddel)<br />
E-modul data vil typisk komme fra faldlodsforsøg.<br />
For asfaltlaget bør de regningsmæssigt<br />
korrigeres til referencetemperaturen<br />
på 20°C, inden beregning af<br />
75% fraktilen. Mange faldlodsprogrammer<br />
kan udføre denne korrektion au<strong>to</strong>matisk,<br />
ellers kan anvendes en omregning efter<br />
nedenstående formel, hvor t er asfalttemperaturen<br />
i °C:<br />
E(20°C) = E(t) x [1 – 2xlog10(20°C/t)]<br />
Selve dimensioneringen foretages ved, at<br />
programmet justerer forstærkningslagets<br />
tykkelse, indtil lineærelastiske beregninger<br />
viser, at spændingskriterierne på oversiden<br />
af de ubundne lag samt underbund,<br />
samt tøjningskriteriet i undersiden af det<br />
eksisterende asfaltlag alle er overholdt.<br />
Eksempel i tabel 4 viser fremgangsmåden:<br />
Belægningen ønskes forstærket, således<br />
at den kan bære en trafikmængde på<br />
120.000 Æ10 aksler i 15 år. Da der er tale<br />
om en relativt høj trafikintensitet, forudsættes<br />
det, at der skal anvendes 40/60 bitumen<br />
i forstærkningslaget. Der anvendes<br />
derfor en E-modul på 3000 MPa, og programmet<br />
finder herefter en nødvendig forstærkningstykkelse<br />
på 61 mm.<br />
Sammenfatning<br />
Den nye vejregel har været længe undervejs<br />
og vil fortsat være genstand for bearbejdning,<br />
således at de nyeste forskningsresultater<br />
og me<strong>to</strong>der kan nyttiggøres.<br />
Med offentliggørelsen har brugerne i<br />
vejbygningssek<strong>to</strong>ren fået et værktøj, der<br />
kan lette og forbedre det daglige arbejde:<br />
• Edb-værktøjet MMOPP er lettilgængeligt<br />
og stilles frit til rådighed for alle<br />
• Edb-programmeringen af dimensioneringsprocessen<br />
gør det muligt at vurdere<br />
flere alternativer hurtigere<br />
46<br />
DANSK VEJTIDSSKRIFT APRIL 2005<br />
Tabel 2. Typiske belægninger efter gammel og ny vejregel.<br />
Tabel 3. Dimensionering med variabel sikkerhed.<br />
Tabel 4. Indgangsdata til forstærkningsberegning.<br />
• Der er skabt fuld sammenhæng mellem<br />
principperne for dimensionering af nye<br />
befæstelser og forstærkningsbelægninger<br />
• Det bliver anskueliggjort, hvorledes de<br />
forskellige nedbrydningsprocesser påvirkes<br />
af materialevalget og lagtykkelserne<br />
• Det bliver muligt at udføre belægningsdimensioneringer,<br />
der er tilpasset det aktuelle<br />
projekts betydning i trafiknettet.<br />
Den nye vejregel inklusive MMOPP-programmet<br />
vil i løbet af kort tid blive tilgængeligt<br />
på www.vejregler.dk ■<br />
✆ HUSK<br />
- at bestille din annonce<br />
i <strong>Dansk</strong> Vejtidsskrift<br />
på tlf. 9863 1133
Change language