Bestämning av vägkonstruktioners egenskaper genom upprepad belastning

(1)

STATENS VÄGINSTITUT? STO CKHOLM

The National Road Research Institute, 114 28 Stockholm, Sweden

_ BESTÄMNING AV VÄGKONSTRUKTIONERS EGENSKAPER

GENOM UPPREPAD BELASTNING

av

0. Andersson

RAPPORT Nr 102

(2)

STATENS VÄGINSTITUT- STOCKHOLM

The National Road Research Institute, 114 28 Stockholm, Sweden

BESTÄMNING AV VÄGKONSTRUKTIONERS EGENSKAPER

GENOM UPPREPAD BELASTNING

21V

O. Andersson

RAPPORT Nr 102

(3)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... _{Sid 1 (32)}

iåEöTÄMNING AV VÄGKONSTRUKTIONERS EGENSKAPER GENOM UPPREPAD BELAST* NING

INLEDNING

Vid dimensionering av vägkonstruktioner med ekvationer som.till" kommit på grundval av elasticitetsteorin är den dominerande

ma-terialparametern av naturliga skäl elasticitetsmødulen hos de i

konstruktionen ingående elementen. Undergrundens och de olika

skiktens egenskaper mätes i detta sammanhang vanligen

genom.platt-belastning. Denna tillgår så att en på markytan anbringad cirku-lär platta belastas med vertikala krafter enligt något på förhand givet system, och motsvarande nedsjunkning hos plattan bestämmas,

Vanligen med mätur. Om.materialet vore idealt elastiskt, skulle

elasticitetsmødulen erhållas ur kvoten mellan anbringad kraft på plattan och den därvid uppmätta nedsjunkningen hos plattan, och

denna kvot skulle vara oberoende av kraften och av det använda

belastningsschemat. På grund av de icke ideala egenskaperna hos

vägbyggnadsmaterial bestämmas modulvärdet ur kvoten mellan en på

förhand vald kraft och den "elastiska" nedsjunkningen i det

föreskrivna belastningsschemat.

Avvikelserna från det ideala tillståndet kan ibland vara ganska avsevärda,och den erhållna modulen måste i de på

elasticitets-teorin grundade formlerna åtföljas av dithörande korrektioner, vanligen grundade på erfarenhet. En omständighet som emellertid

icke kan komma till uttryck vid detta förfaringssätt är de perma-nenta förändringar som.inträder i konstruktionen smm en följd av förekomsten av ett mycket stort antal belastningar, en

omständig-het som.endast undantagsvis kan bortses ifrån i en konstruktion avsedd för fordonstrafik. Vid belastning av en punkt observeras visserligen en avsevärd permanent sjunkning redan vid första

be-lastningen, och den ytterligare permanenta sjunkning, som.ti11-kommer i närmast efterföljande belastningar blir allt nándre för att slutligen vara endast en ringa bråkdel av den permanenta sjunkningen vid första belastningen.

Nytillskottet i permanent sjunkning vid varje belastning upphör emellertid aldrig, och även om det endast är en liten bråkdel av

den återhämtade sjunkningen vid varje belastning, kan den vid ett

mycket stort antal belastningar (flera miljoner) ackumulera sig

till ett ansenligt belopp. Det kan också tänkas att den ständigt

fortgående permanenta deformationen så småningom.leder till brott, dvs en plötslig ökning av det permanenta deformationstillskottet. Vare sig ett sådant "brott" inträffar eller ej, så blir en väg* konstruktion som.utsatts för långtgående permanent deformation

obrukbar, icke nánst därigenom.att trafikbelastningen är ojämnt fördelad så att spårbildning uppkommer, och jordmaterialens egenskaper varierar från punkt till punkt så att vägytan blir ojämn.

För ett närmare studiumav dessa förhållanden i full skala har vid bärighetsavdelningen konstruerats en

(4)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... Sid 2

tur, som.möjliggör belastning med plattor av standardstorlek och krafter upp till 14 ton, varvid belastningen automatiskt upprepas med en periodicitet på ca 10 sekunder, och belastningsproceduren kan upprepas ett godtyckligt antal gånger. Mätning och

registre-ring av kraft och nedsjunkning sker automatiskt. Utvecklingen av apparaturen påbörjades av dåvarande chefen för

bärighetsavdel-ningen överingenjör N. Odemark och har i samarbete med väginsti-tutets konstruktionskontor och verkstad samt AB Holmkvist och Hilleström.utförts av 1:e forskningsingenjören S. Engman, som

även påbörjade intrimningen och försöksverksamheten. Den fortsatta

utvecklingen och intrimningen samt de hittills utförda

mätningar-na med apparaturen har utförts i samarbete med

forskningsingenjö-ren T. Söderström. Apparatuforskningsingenjö-ren har nu varit i bruk i tre säsonger.

Föreliggande rapport innehåller en beskrivning av apparaturen och en redovisning för de erhållna mättesultaten samt en del slutsat" ser som kan dragas ur mätresultaten. Mätningarna omfattar väg-bankar och vissa färdiga vägkonstruktioner. En del mätningar har

gjorts under byggnadsperioden.

MÄTAPPARATUREN

Belastningsanordningens verkningssätt framgår av principskissen,

fig. 1. Ett oljetrycksystem ändrar oljetrycket i en domkraft mel-lan noll och ett inställbart högsta värde. Domkraften verkar mel* lan belastningsplattan och ramverket i en lastbilssläpvagn, i vilken belastningssystemet är inbyggt. Vid ökning av oljetrycket

i domkraften upptages en allt större del av släpvagnens tyngd av

belastningsplattan, varvid släpvagnens hjul avlastas. Kraft-tidförloppet visas i fig. 2. Belastningsplattan är placerad i mittpunkten av släpvagnens basplan, så att den skall få minsta

möjliga påverkan av hjulens sjunkningstrattar. Plattans sjunkning

mätas relativt till en referensbalk (4,8 m.lång) som.vid mätningen

placeras i olika vinklar med släpvagnens längsriktning. Mätningen är avsedd att utföras med hjälp av mätur på olika avstånd från

belastningsplattans centrum. Ovanför plattans centrum finns en anordning för anbringande av differentialtransformatorgivare för

kontinuerlig registrering av sjunkningen. Belastningen mätas med manometrarzicüjesystemet och med registrerande trydkmätare, som

är utförda med trådtöjningsgivare. Kontinuerlig uppföljning av tryckvariationerna kan därigenom.också utföras. Uppställningen av

dessa anordningar visas på ett fotografi, fig. 3, och en närbild av mätanordningarna, fig. 4. Registrering av mätstorheterna har

vid de hittills utförda försöken skett med potentiometerskrivare

av tillverkningen Goerz med känsligaste mätområde 2 av fullt

skal-utslag. Tryckgivaren har varit Bofors TDS-l 200 kp/cmz och

läges-givarna Bofors RLL-Z med 1,5 mm resp. 6 mm mätområde. Dessa givare

matas med 6*15 volts likspänning. Släpvagnen med inmonterat

be-lastningssystem.beskrives mera detaljerat i bilaga 1.

MÄTOBJEKT

Mätningar avsedda för intrimning av apparaturen har utförts på

(5)

Tryckmätning

Tryck- och

Ttyckgenerator Tryckplatta Mätur sjunkningsr

registrering

Differential-transformator* givare

Fig. 1. Blockschema för mätanordningen. Tryckgeneratorn finns närmare beskriven i bilaga, där även ett mera detaljerat schema

över verkningssättet finns återgivet. Tryck- och

sjunknings-registreringen har skett med potentiometerskrivare och i före*

kommande fall tvåjkoordinatskrivare.

(6)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... Sid 4 Tryck SO * 40.. 30* 20 -10 -« o M m m m . . . .n u-Id -v--q c) ... ... .. m m . . . ... .. ... ... . ... ... . .. .- _-aq -n --q ... ... . Tid 1,

Fig. 2. TidsförloPPet hes belastningen.

(7)

Andersson, 0: Bestämning av Vägkonstruktioners...

L!!I

\L 5 '

Illi'åfn

-N O . ,ä . ä 1 -. ' v ° -. _ .. 0. ; . . . _ . i '_ ' .. n ' < \ ' \ -a ' A _ U . L' .' _ ' < ' f a . ' . , ä Y. . \. . . i a 4 i . ' t ' . , I ,. \ f ä: SVI. Rapport. Nr 102. _. N. , -w' ' . 4. t . J . . . 5 : N Sid 5 Fi g. 3. Be la st ni ng sva gn me d mät ut rus tn in g

(8)

Andersson, 0: Bestämning av Vägkonstruktioners... SVI. Rapport. Nr 102. Sid 6 Fig. 4. Be la st ni ngsa no rd ni ng oc hmät an or dn in ga r. Di ff er en ti al tr ansf or -ma to rg iva re n i ce nt rum är de lvi s sk ym d.

(9)

bana 34 på Bromma flygplats. Fortsatt intrimning av apparaturen för fältförhållanden och för långtidsmätning utfördes på bergbank

under byggandet av motorvägen Barkarby - Stäket, sektion ll,

un-der hösten 1966. Senhösten samma år utfördes mätningar på bär-lager av bitumeniserat grus (BG) i bergskärning inom sektion 10 på samma motorvägsbygge. Mätningarna på sektion ll fullföljdes under sommaren efterföljande år, då bergbanken försetts med

bär-lager av bituminiserat grus. I omedelbar följd utfördes mätningar

på en närbelägen och ur trafik tagen del av väg 849 mellan

Rotebro och Stäket. Denna Väg hade ett slitlager av asfaltbetong

ovanpå ett 10 cm.tjockt lager av indränkt makadam, följt av 60 cm grusig stenigmorän. Undergrunden utgjordes av grusig sand

-sandigt grus .

Under höstmånaderna 1967 utfördes mätningar på väginstitutets provväg med tjälisolerande skikt på väg 234, delen Edsvalla * Fagerås (Ref. l). Mätningarna på väg 849 fullföljdes och avsluta-des på sommaren 1968. Mätningarna kan sammanfattas i följande

schema

1966 bergbank E18, sektion ll Stäket 1966 skärning E18, sektion lO Stäket 1967 bergbank + BG E18, sektion ll Stäket

1967 nedlagd väg 849 Stäket

1967 tjälisolerad väg 234 Edsvalla

1968 nedlagd väg 849 Stäket

olika djup

Vid Edsvalla finns två provvägar: en mindre provsträcka byggd 1966 för förberedande försök och den egentliga provvägen byggd 1967. I samtliga fall kördes uätutrustningen med högsta belastningsfrek-vens, 6 perioder per minut, och sjunkningsförloPpet registrerades

kontinuerligt. Belastningsamplituden var i varje mätserie konstant.

RESULTAT

Tryckplattor av diametern 28, 40 och 80 cm.har belastats med 5,

7,5 och 10 ton, varigenom specifika tryck mellan 10 och 80 Newton/cm? (1 och 8 kp/cm?) erhållits. De högre trycken har an-bringats på vägytan och de lägre i lägre liggande punkter i

över-byggnaden. Belastningen på vägytan har därigenom kunnat göras av samma storleksordning sonlkontakttrycket hos tunga lastbilar,

me-dan belastningen på undergrunden och andra lågt liggande lager varit av den storleksordning som.normal trafik beräknas utöva på

dessa.

Tidsförloppet hos plattans nedsjunkning under inverkan av den

an-bringade lasten har i samtliga mätningar det allmänna utseende

som illustreras i fig. 5.

Följande iakttagelser har gjorts. Första belastningen ger upphov

till en nedsjunkning, som.endast delvis återhämtas under den tid

som belastningen avtager till noll. Den del av nedsjunkningen,

(10)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... Sid 8 0 '-F -**1 De fo rm at io n i_ mm

i

10 20 30 40 50 60 sek p CD '- --0' . I n -b . . . n -_ .

-Fig. 5. Samband mellan nedsjunkning och tid vid belastningsförlopp enligt fig. 2. Diagrammet i denna figur har upptagits vid ett tryck

på 20 N/cm2 på bergbank under motorvägsbygget vid Stäket. Sektion

11/931. Plattdiameter 80 cm.

(11)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners...

SVI. Rapport. Nr 102.

Sid 9

som icke återhämtas blir emellertid mindre och mindre för varje

belastningsperiod. Den har dock aldrig blivit helt försumbar. Om belastningsförloppet avbrytas, sker i regel ingen ytterligare

återhämtning, så länge mätningen utföres på rena jordmaterial,

men väl på bituminöst bundna material. Vid bituminöst bundna

ma-terial sker en viss ytterligare återhämtning. Den sammanlagda icke återhämtade deformationen benämnas permanent deformation.

Den återhämtade deformationsandelen, benämnd cyklisk deformation,

har varierat något till en början från den ena belastningscykeln

till den efterföljande, men har ganska snart blivit konstant.

Jämförelse mellan diagrammen i fig. 2 och fig. 5 visar, att

lik-formighet icke råder mellan dessa kurvor. Detta illustreras

ytterligare av fig. 6, där det pålagda trycket uppritats mot nedsjunkningen. Någon proportionalitet mellan tryck och nedsjunko ning råder icke, förloppet har dessutom.en påtaglig hysteres. Dessa iakttagelser gäller för alla de gjorda mätningarna. Under

de givna betingelserna föreligger icke betingelser för strikt tillämpning av elasticitetsteorin.

Detta kan ju däremot vara förhållandet under andra

försöksbeting-elser, t.ex. vid betydligt högre nedsjunknings- och belastningse

hastighet, något som icke kan avgöras med den föreliggande appa-raturen. Materialets och överbyggnadernas motstånd mot deforma-tion kan i de föreliggande försöken icke uttryckas med en elastici

tetsmodul, men ett modulvärde av annan karaktär kan bestämmas ur

lutningskoefficienten hos sekanten från origo till kurvans vänd-punkt i fig. 6, vilken är identisk med kvoten mellan den pålagda

tryckamplituden och amplituden hos den registrerade cykliska de* formationen.

I ett idealt fall, då kurvan i fig. 6 är en rät linje eller en

ellips, är amplitudkvoten proportionell mo elasticitetsmodulen,

som då kan beräknas med hjälp av tryckplattans radie (a) genom

multiplikation av amplitudkvoten med 3a/2. I det icke elastiska

fallet kan man formellt bestämma en modul ur amplitudkvoten på samma sätt, men det då erhållna talet är icke en

elasticitets-modul utan ett elasticitets-modulvärde grundat på den cykliska deformationen och benämnes därför i fortsättningen den cykliska modulen, E . Denna storhet motsvarar närmast den "E-modul" som.bestämmes vid

konventionell plattbelastning men skiljer sig i princip från den* na genom.vissa detaljföreskrifter i mätproceduren.

Eftersom den cykliska deformationen i mätningar av föreliggande slag relativt snart uppnår ett konstant värde, gäller detta även för den cykliska modulen. Variationen med antalet belastningar

under de första 10000 belastningscyklerna visas för några av de

utförda mätningarna i fig. 7. Den nedersta kurvan har upptagits i en grop som grävts ned till undergrunden under väg 849 vid Stäket. Modulen förblir i stort sett konstant, den svaga tendens till ökning som kurvan visar torde kunna tillskrivas den

kompri-mering av jordmaterialet som uppkommer på grund av det stora an-talet belastningar.

(12)

Andersson, 0: Bestämning av 'Watt-aktionnn... Sid 10

Last

q)

-Sjunkning i m

Fig. 6. Samband mellan last och acdsjunkning. 83m ultobjckt som fig. 5.

(13)

SVI. Rapport. ut 102. 1 4 -1 1 3 " 1 1 -4 a Be rg h un i: 24 ?1 3. 7. Cyk li st . mo dul er :ef te r el it . st or t an ta l be last ni ng en I m a n be te ck na ! "b er gb an k" up ptog s på a m ut ob jo kt so m

ti

g.

5 oc

h

6. K

a

m

a

t

ec

kn

ad

m

døt

gm

nf

'

up

pt

og

s

pl

un

d-

r-;n md cn ti ll vi ; 84 9 oc h k a m m a be te ckna ! "2 6" up pt og s pl

pr

wa

tt

lc

h

24 pl

p

m

l

g

e

n

vi

d

Ed

sva

ll

a,

dl

:

ut

byg

gn

ad

en

ta t-gjor da av sl it ag et , 15 ca pl ut is k cc ,10 en b ur k m a t -um 0 6 12 en In na n. . . , Gun n-st un d.\

I

10 0' 00 An tal he la : :n in gar

(14)

Kurvan betecknad "bergbank" upptogs på bergbanken inom.sektion 11 under motorvägsbygget vid Stäket och visar en genomgående ökande

tendens fram till ca 1 000 belastningar. Denna tendens var

genom-gående för alla mätningar på denna bergbank. Den kan troligen ock-så tillskrivas fortgående packning av materialet. Kurvan beteck-nad "tjälisolerat underlag" upptogs på provvägen vid Edsvalla. Mätningen utfördes på ett bärlager bestående av

cementstabilise-rat grus (15 cm),'bärlagergrus (10 cm) och ett isolationsskikt av stenull (12 cm). Det cementstabiliserade skiktet är av typen "plastisk CG". Den minskning i modulvärdet, som.observerats under de 1 000 första belastningarna är icke karakteristisk för grus

utan torde bero på stenullen. Efter 1 000 belastningar var

modu-len konstant.

Utvecklingen av cykliska modulen för bergbanken vid Stäket

illu-streras i fig. 8, som visar sambandet mellan cyklisk modul ooh

antal belastningar i linjär skala. Kurvorna visar i vissa

mät-punkter en tydlig tendens till ökning av modulen och i andra

punkter knappast någon tendens alls. Sick-sackförloppet i

punk-terna 4a och 6 torde få tillskrivas tillfälliga störningar i apparaturen, som i dessa mätningar fortfarande var under inkör-ning. Temperaturvariationer i omgivningen kan också ha bidragit. Varje serie till 50 000 belastningar tog ca en vecka i anspråk,

och då körningarna utfördes under hösten, förekom flera

köld-knäpper med mycket låga nattemperaturer i luften. Alla mätningar

utfördes med 80 cm platta, medan amplituden i punkterna 2, 3, 4 och 7 var 5 ton och i övriga punkter 10 ton. Man observerar i medeltal en högre modulvid den större belastningen. Man observe-rar likväl en påtaglig spridning mellan de punkter, som belastats under samma betingelser. Detta illustrerar den heterogenitet i egenskaperna, som föreligger i en vägkonstruktion med stora

sten-block. Någon tendens till minskning av modulen genom nedbrytning

av strukturen har icke observerats annat än i punkt 4, vilket emellertid knappast kan betecknas som signifikativt.

Utvecklingen av den cykliska modulen vid underlag med och utan

skikt av skumplast visas i fig. 9, som återger resultat av mät-ningar på provvägen Edsvalla 1967. I de fall då kurvorna visar

en avtagande modul under belastningsförloppet, kan detta

samman-hänga med att något av skikten bryts ned. Då sådan nedbrytning

icke befunnits vara.karakteristisk för grusbärlager, är det tro-ligast att kurvorna reflekterar egenskaper hos övriga skikt. Kurva (15) har upptagits i en mätpunkt, där det ovanför skum-plasten liggande skiktet utgöres av cementstabiliserat grus. Denna kurva visar en synnerligen kraftig nedbrytning i begynnel-seskedet, dvs fram.till 1 500 belastningar, varefter kurvan löper nära parallellt med kurva (9), som.upptagits i en mätpunkt där

skumplastskiktet har samma tjocklek. Skillnaden mellan dessa två

kurvor i begynnelseskedet måste tillskrivas sprickbildningen i

CG-skiktet. Detta kan förklara en del av nedgången i

begynnelse-skedet av kurvan märkt (24) i fig. 7. I denna mätpunkt hade

bär-lagret överst ett skikt av CG ovanpå ett skikt av bärlagergrus.

Isoleringsmaterialet i denna mätpunkt är stenull.

Vid en annan mätpunkt (7, Edsvalla 1966), där ett skikt av sten-ull lagts under ett skikt med konventionellt bärlagergrus,

(15)

N

.å

m" 2

In N SVI. apport. I: 102. An ta l be la s tn in ga r 20 00 80 00 16 00 0 25 00 0 32 00 0 40 00 0 50 00 0

-49

?k

t

3

a v" __ 9_ __ ._ __ __ ._ __ _. __ __ __ e/ ' §3 _ . . . . . . . . .. -# * J K

-

o-

--

'-

-u--d

-e

r

.

e

/

.

/

'

7 Bi

ta

r

p

m

k

n

i

g

L

/

\

'

\

\\

3 Pk

t

6

* M ' M , M . m . 3 a . M i m _ . .w. _ _ _ _ . . - -W ' e . F5 tg p ük n i r l g /

..

.-

o--a

--m

--»-

<a

m:

2

1. / ' M . . W = -p -q ø ' M ' . . . ' 5 -M _ : : -W 4 $ ø$ p d e Et ta : pa ck ni ng _ F W q ø' wø. '1 o så' . . . _ . M 1 . . m .. .u-n. . .. .un o-_un l-_ -I ' ø -p c n -. a u. .. , . . . m i n . 6 . -O M . Ä_ -' m -. M G n u. . . " ' M 2 . . N -. N ' V I .

-www.

..

s..

.--v

, . / .. 0 , ' För !! p uc h \ --H g . 0. W i i k : m ån g a af te r ol ik a st or t an ta l ba lm mi nvg m' på he mb ak t. . s m väc oh je kt a m i. låg . 5 6. ha al á-,k a »n äm n a k m m sk il je r si g en ám t g ün m :i n: n u. Bud et mi t-va ri an te n pa cm an de n aa du. av ba nk en på för aäk ; §2 2 to ns üi âåt wäât . än wa m a i ba rät da m a m m a n : hm : M m m m : m m f ai m pa ck ni ng ma p. e twa ? m m m .,

(16)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners...

Sid 14

EC kN/cmz

60 'mr'

x\

50 ..._-

\.

\. \. \x

,än m...

\

\,x15

äo\.'\

'\

Fig. 9. Cykliska modulen på tre prova Häckar på N\ provvägen vid Edsvalla. Provs träekorna hade

följande överbyggnad förutom slitlagret:

6: 12 cm BG och 10 om bärlagergrus '

9: 12 cm BG, 10 cm bärlagergrus och 8 om skumplast (styrofoan)

15: 15 cm CG och 8 cm skumpiast (styrofoam)

20 i .nd-"o-M . of, '- '--u h-N. $o$c\ .0-0. _ot- 0. 10 9 +_____...----"" +M'w'm' i _{+-ü..-+ 0+aø+} 0 l 1 l 1 1

I

1 10 100 1000 10000 Antal belastningar SVI. Rapport. Nr .102.

(17)

terades ingen förändring i den cykliska modulen under 10 000 be-lastningar. Liknande resultat har erhållits genom.laboratorie* mätningar på stenullsmattor. Under tio belastningscykler i E* modulapparat konstaterades ingen förändring i materialets E-modul *Mätningar nära mätpunkt (24) på provvägen Edsvalla 1967 visade

en kraftig reduktion i CGeskiktets elasticitetsmodul efter några månaders trafik.

Den nedgång i cyklisk modul i begynnelseskedet, som visas i fig. 7 och 9 i de mätpunkter, som.innehå11er CG, får därför väsentli-gen tillskrivas den nedbrytning i CG-skiktet, som.delvis är

be-tingad av den större kompressibiliteten hos de underliggande isoleringsskikten i jämförelse med stabilare underlag.

I en annan mätpunkt (8, Edsvalla 1966) utgjordes överbyggnaden

av ett grusbärlager ovanpå ett utjämningslager av sand samt

där-under ett isoleringslager av 25 cmfbark. I denna punkt registre*

rades under 8 000 belastningar en konstant cyklisk modul på

8,1 kN/cmz. Det synes därmed som.ombark och stenull som.isola-tionsnmterial icke skulle brytas ned av upprepad belastning inom ramen för de försöksbetingelser som här förelegat. Resultaten kan givetvis icke extrapoleras till mycket stort antal belastningar

(flera miljoner), ej heller till drastiska ändringar i andra

miljöbetingelser såsom.starkt förhöjd vattenhalt i samband med tjäle och tjällossning. Man har t.ex. genom.uppgrävning

konsta-terat att stenullsskikten efter en säsong minskat till halva

tjockleken, vilket knappast kan vara betingat av enbart

trafik-belastning.

PERMANENT SJUNKNING

Med permanent sjunkning efter n belastningar avses nedsjunkningen hos belastningsplattan under begynnelsenivån i det ögonblick då

trycket blivit noll efter den n:te belastningen. Uppritning av den permanenta sjunkningen mot logaritmen för antalet belastning* ar har för normala vägbyggnadsmaterial i de flesta fall givit en

punktsekvens, som berättigar grafisk utjämning med en rät linje. Ett par exempel visas i fig. 10. Den linjära approximationen har

utförts med konventionell regressionsanalys, och korrelations-koefficienten var i samtliga fall större än 0,9. Aritmetiskt kan

sambandet skrivas

s = 51 + 30 - log n

där n är antalet belastningar, s nedsjunkningen, s1 nedsjunk-ningen efter en belastning och s progressionen hos nedsjunkning"

en, uttryckt i längdenheter per ekad. Alternativt kan man skri* va uttrycket i formen

s = sl(l + p - log n)

där p = 3 /s är ett uttryck för fortskridandet av den permanen*

ta sjunknlngen efter första belastningscykeln, normaliserad med hänsyn till nedsjunkningen i denna. Den angivna ekvationen är

(18)

SVI. Rapiåörtc mm ; ?uçununçe :uauamzad ...4 -i I I

TL

I

10

0

10

00

.nu--Cuba." Anta l be la st ni ng ar Pi g. 10 . Fi gur en avs er at t ge no m et tpa r exe mp el il lus tr er a de t li nj är a samb an de t me ll an pe rman en t sj un kn in g och -lo ga ritm en för an ta le t bela st ni ng at . Li nj erna ha r in pa ss at s geno m mi ns ta kva dr at meto de n. Exe mp le n är häm ta de fr ån väg 84 9. -10 00 0 Sid 16

(19)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... _{Sid 17}

tills vidare att betrakta som.en ren interpolationsformel och

gör icke anspråk på någon fysikalisk bakgrund beträffande ned-sjunkningsprocessen. På grund av logaritmeringen ger den

prefe-rens för skeendet under begynnelseskedet vid bestämning av para-metrarna. Det kan anmärkas att en liknande ekvation används av Dormon och medarbetare (Ref. 2) vid bestämning av

trafikintensi-tetens inverkan vid vägdimensionering. Man använder där värdet p = 0,7.

Resultat av mätningar på vägbanan och på olika djup under väg-banan vid nedlagd del av väg 849 vid Stäket framgår av nedan* stående tabell.

Tabell 1

Mät- Djup Max. Plattans Max. 3 31 p Resiliens punkt kraft diameter tryck

nr cm kN cm. N/cmz mm/dekad mm 13 0 37.5 28 60 .48 .38 1.26 .56 14 10 37.5 28 60 .46 .60 .77 .58 16 10 37.5 30 50 .77 .83 .92 .60 17 30 37.5 56 15 .68 1.08 .63 .55 18 60 37.5 80 7.5 .28 .83 .34 .65 19 0 37.5 28 60 .09 .14 .67 .58 ll 0 50 80 10 .16 .03 5.00 .58

SVI. Rapport. Nr 102.

Längst till höger i tabellen har angivits en storhet med

beteck-ningen resiliens, som är lika med förhållandet mellan ytan under nedåtgående och uppåtgående kurVgrenarna i

tryck-nedsjunknings-kurvan. Vid ideal elasticitet är resiliensen 1 och vid fullkomr lig frånvaro av elasticitet är den noll. Resiliensen kan därför

tagas som ett mått på graden av elasticitet i materialet, och

man finner att den i föreliggande fall är 0,55 - 0,65 för samt-liga mätpunkter.

Storheten p ligger väsentligen mellan 0 och 1. Värdet 5, som noterats i mätpunkt ll sammanhänger med ett s -värde som är

en-dast några hundradels millimeter, och det måsie därför betedknas

som.mycket osäkert. Medelvärdet av övriga p-värden är 0,77, vil* ket nära överensstämmer med det värde som.angivits av Dormon.

Sammanställer man de funna p-värdena på olika djup under vägytan

med djupet, finner man en mycket påtaglig tendens till minskning med djupet, vilket snarast torde reflektera ökningen i 31 med djupet.

0m.man.normaliserar värdena på 30 genom division med tryckampli-tuden, får man följande sekvens

60 3,8 30 4,5 10 0 normaliserat sO cmâlkN 0,9 djup, cm

vilket anger att progressiviteten är större för de djupare lig-gande skikten. Det bör beaktas att mätparametrarna delvis var

(20)

olika på olika djup (se tabell 1), varför mätresultaten icke är helt jämförbara.

Några exempel på mätning av permanent sjunkning på provvägen vid

Edsvalla Visas i fig. 11. Den översta kurvan, som i likhet med ovan redovisade mätningar illustrerar ett linjärt samband mellan

nedsjunkning och antalet belastningar i logaritmisk skala, har

upptagits på sträcka 37, Edsvalla 1967 med 10 cm.BG och 40 cm isoleringsskikt av bitumenbunden granulerad expanderad lera (Leca). Belastningen skedde här med en platta av 80 cm diameter och en belastning av 20N/cm? (2 kp/cm?). Den undre kurvan är i själva verket två sammanfallande kurvor upptagna på den just

nämn-da provsträckan samt på en likanämn-dan provsträcka men med 20 cm

bi-tumenbunden Leca (sträcka 36, Edsvalla 1967). Till skillnad från den övre kurvan visar den nedre kurvan ett klart ickenlinjärt samband. I detta fall är den specifika belastningen större och belastningsplattans diameter mindre än i den övre kurvan, 40 cm, 60 N/cm?. Bägge omständigheterna kan ha bidragit till olikheten i kurvformw Med hänsyn till den tilltagande non-lineariteten i belastningsförloppet vid tilltagande belastning kan effekten huvudsakligen tillskrivas ökningen i Specifik belastning.

Efter-som tjockleken av Leca-lagret här icke spelat någon roll, måste

egenskaperna hos kurvan betingas av egenskaperna hos lagren ovan-för Lecan och möjligen i dess översta skikt. Alla berörda skikt

innehåller bituminöst bindemedel.

Som jämförelse visas i fig. 12 en kurva över permanent sjunkning

hos delsträcka 35, som.har obundet grusbärlager men asfaltslit-lager. Specifika belastningen var densamma som.i undre kurvan i fig. ll, dvs 60 N/cm? med 40 cm.platta. Det erhållna sambandet är linjärt. Av denna jämförelse leds man till slutsatsen att non-lineariteten i fig. ll förorsakas av det bituminiserade bärlagret. För jämförelse har i fig. 13 inritats kurvan från provsträcka 35

och dessutom.motsvarande kurvor från provsträckorna 6, 8 och 9, där belastningen skett på sammasätt som på provsträcka 35. Sträcka 6 skiljer sig från sträcka 35 genom.att man här i stället för

25 cm.bärlagergrus har 12 om BG och 10 cuxbärlagergrus utan bitn-menstabilisering.

I sträckorna 8 och 9 tillkommer 4 resp. 8 cm styrofoam under en konstruktion som i övrigt är identisk med sträcka 6.

0m.man'beak-tar att nedsjunkningen vid första belastningen är behäftad med stora slumpfel, finnerman att kurvorna 6, 8 och 9 är mycket nära lika i varje fall fram till ca 1 000 belastningar. Man finner

återigen ett samband mellan avvikelse från linjärt samband och

förekomsten av BG i överbyggnaden.Denunon-lineära delen av

kur-vorna.visar en betydligt större permanent deformation än den

lineära delen under försökens senare skede. Med hänsyn till sam-stämigheten mellan kurvorna 6, 8 och 9 i fig. 13 och den nedre kurvan i fig. 11 kan den gjorda observationen icke avfärdas som betingad av försöksfel eller spridning i försöksbetingelserna. Parametrarna för det linjära sambandet överst i fig. 13 ligger

dessutom.väl inom.de värden som visas i tabell 1 från mätningarna på väg 849 vid Stäket.

(21)

SVI. Rapport. Nr 102. mm 1 Suçuxunçs :uauemzag 10 u- "-D e l s t r äd k a 37 Pi g. 11 . Pe rm an en t sj un kn in g ef te r oäi ka an ta l be la st ni ng ar på de l-*\ \ st räc ko rn a 36 oc h 37 på pr ovväg en vi á Ed sva ll a. Öve rb yg gn ad en ut -ät gj or de s för ut om al it la gr et av \\ \ de la tr äc ka 36 : 10 cm BG oc h 20 cm la ma 'xx de ls tr äc ka 37 : 10 mm BG oc h 40 cm la ga ' *k \ De n övr e kur va n up pt og s på de la t-räc ka 37 me d 80 en pl at ta oc h 20 El m? -. \.

De

n

un

dr

e

kur

va

n

be

st

år

av

två

sa

mm

an

fa

ll

an

de

kur

vo

r,

up

pt

ag

na

me

d

;\

40 en

pl

at

ta

oc

h

60 ch

m2

,

en

fr

ån

va

rd

er

a

de

ls

tr

äc

ka

n.

xx_

l Andersson, 0: Bestämnirg av vägkonsttuktionerj...

I "'1 nu.:

I

10 10 0 An ta l be la åt ni ng ar

min

Sid 19 -...123

8

_O ...4

(22)

mm ç Buçuxunçs :uauemxad

SVI. Rapport. Nr 1053 ...4 N (V) L I Andersson, 0: Bestäm? T

ing av vñ"gkonstrukJlone IS . . 1

Fi g. 12 . Pe rm an en t sj unkn in g ef te r 01 1k a st or t Bär lagr et ut gj or de s av 25 cm ba rl ag er gr us 0

I

10 0 10 00 An ta l be la st ni ng at an ta l be la st ni ng ar på de ls tr äc ka 35 på pr ovväg en vi d Ed sva ll a. 0 cm .p 1a tt a 60 N/ cm ?. 10 00 0 Sid 20

(23)

SVI. Rapport. Nr 102. nu ;I Suçuxunçs zooma; 10 Pi g. 13 . t h öt c l c c . 3 1 1 m p e r m a n c h sj un ka in g ef te r ol ik a st or t an ta l be la st ni ng ha : föl ja nd e dc lc tr äc ko r. på pr ovvi ge n vi d E d wa l h : 35 : 25 a bl rl ag cr gt uc 6: 10 ca b a r n a m un oc h 12 en 8: 10 C. bl rl qc rg rus . 12 ca 36 4 a o k m l ut 9: 10 ca b l r l n c c r g m . 12 ca ha oc h 8 en ok t-pl as t 36 : 10 cl bk luo tg rus , 12 cl BG oc h 20 ca h c ;

Ba

in

mi

n;

60 Il

la

-2

Andersson, 0: Boat-.tuning av vlámtruktiomn...

l

i

l

.Ar-.und 1 11 0 11 m An ta ! hc ln . :n in ga r -L

;OJO

Sid 21

(24)

KORNVANDRING

Under samtliga mätningar har nedsjunkningen bestämts med konti-nuerligt registrerande givare i belastningsplattans mitt, medan

mätklockor har varit utplacerade på olika avstånd från plattans mitt utanför densamma så att nedsjunkningen kunnat avläsas på olika avstånd från centrum. Ett par resultat av sådana mätningar

visas i fig. 14. Man finner redan efter tusen'belastningar anty*

dan till stigning på ett par meters avstånd från centrum.'Vid

fortsatt belastning blir stigningen mera påtaglig och närmar sig

efter 54 000 belastningar 0,5 mm, jfr vänstra diagrammet på fig. 14. Största nedsjunkningen i plattans centrunlvar då nära 1 mm.

En stor del av den permanenta deformationen har här tydligen varit betingad av kornvandring. Mätobjektet var motorväg E18 i bergskärning, där överbyggnaden bestod av slitlager, BG, sprängr sten och makadam.

Högra diagrammet i fig. 14 är upptaget på vägytan på väg 847. Stigningen utanför plattans periferi är här betydligt mindre på-taglig men motsvarar fortfarande en icke obetydlig del av sjunk-ningstrattens volym. Någon tillförlitligare volymbalans för de

föreliggande mätningarna kan icke bestämmas, då mätpunkterna ligger för glest och mätnoggrannheten hade behövt vara större,

stigningen är trots allt endast någon eller några tiondels

milli-meter, utbredd över en yta på flera kvadratmeter. Dessutom är det icke orimligt att materialet vid stigningen undergår strukturella

förändringar så att skrymdensiteten minskar. I bituminösa system har man dessutom en ansenlig eftersläpning på grund av asfaltens

reologiska egenskaper. Det kan emellertid fastställas att ned-sjunkningen icke är endast en kompressionseffekt utan motsvaras

av enpåtaglig materialrörelse i sidled.

DISKUSSION

De säregna deformationsegenskaper som iakttagits i samband med BG strider mot den uppfattning som man allmänt har om

bituminise-rade system.för bärighet. BG-lager ger allmänt en betydligt stör-re bärighet än icke bitumenbundna grusbärlager. I föstör-religgande försök visade sig den cykliska modulen B för sträcka 6 ligga

10-20 Z över den för sträCka 35. Dessa vården överensstämmer nära

med dem.som erhållits genom konventionell plattbelastning. Bestämr ning av elasticitetsmodulen med vågutbredningsmetoden har för

BG-lagren givit värden kring 1 000 000 N/cm? och för grusbärlagret

i sträcka 35 50 000 N/cm2, dvs endast en bråkdel av värdet för BG. Bedömning av systemens sammansatta modul enligt ekvivalent-metoden ger betydligt större skillnader i de sammansatta moduler* na än de observerade 10-20 2. Denna diskrepens kan förklaras av

att elasticitetsmoduler hos bitumenbundna system bestämda med våg*

utbredningsmetoden alltid är flera gånger större än de på statisk

väg bestämda modulerna. Värdet på de statiska modulerna hos de

enskilda lagren är i föreliggande fall icke kända.

Det är emellertid icke ovanligt att E-moduler för system.med och

utan bitumenstabilisering i bärlagret är ungefär desamma vid

(25)

SVI. Rapport. Nr 102. St ig ni ng St ig ni ng 30 0 20 0 10 0

I

1

20 0 30 0 Avs tån d fr ån 30 0 20 0 10 0 ce nt rum , cm

1 , 0 4 . 1 , 0 r Sj un kn in g, mn Sj un kn in g, mn Pi g. 14 . Up pr ät ta vär de n på aj un kn in g oc h st ig ni ng un de r oc h kr in g be lut ni ng sp la tt an . Vän st ra fi gur en an ge r mät ni ng ar i en be rg ss kär ni ng på mo to rvl gs byg ge t när : St lk et . Övn -b yg gn ad en ut gj or de s av : ut t a g e n BG oc h sp rän gs te ns fyl ln in g. Hög t: fi gur en up pt og s pi .vl g 84 7 vi d St äk et . öve fb yg gn ad en ut gj or de s av sl it la ge r, in dr ln kt ma ka da m. oc h gr us av ic ke no rm en li g sa an an sät tn in g.

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktianers...

c

r-å

(26)

Sid 24

ning vid konventionell plattbelastning. Ofta är spridningen inom

provsträckorna större än skillnaden mellan sträckor med och utan bitumen.

Kontroll av egenskaperna hos bituminiserade system.vid pulserande belastning har utförts genom att borrprover från provvägarna ut-tagits och utsatts för sinusformigt varierande tryck under lång tid, varvid sammantryckningen av provet mätts. Dessa mätningar

utfördes i en anordning för pulserande belastning av jordprover,

som byggts vid väginstitutet. Den cirkulära belastningsplattans

storlek är 20 cm?. Ett par exempel visas i fig. 15, som.återger

den permanenta defonmationen hos bärlagret som funktion av

anta-let belastningar i logaritmisk skala. Proverna är hämtade från

delsträcka 6 vid Edsvalla. Kurvformen är i stora drag densamma som vid fältproven enligt fig. 13. Man konstaterar emellertid att nedsjunkningen efter 10 belastningar endast är drygt 1 mm.

På grund av ett flertal olikheter i försöksbestingelserna kan

inga kvantitativa jämförelser utföras mellan fält- och laborato-rieförsök.

Kontroll av skrymdensiteten hos borrproverna har visat att pack-ningen varit normal och nära lika i de olika studerade Bleagren.

Mätningar av samma slag som dem som visas i fig. 15 har också ut-förts på borrprover som även innehåller slitlager. Dessa kurvor får samma form men skiljer sig genom betydligt större permanent

deformation.

Av de redovisade iakttagelserna kan man sluta sig till att före*

komsten av bitumen sammanhänger med en icke-linjär utvedkling av

den permanenta deformationen med log n. Detta kan i sin tur samr manhänga med att en bitumenfilm mellan stenarna möjliggör en viss rörlighet vid långtidsförlopp. På grund av de spänningar som.upp-står i samband med denna deformation av strukturen, har bitumen-systemen å andra sidan en viss möjlighet till återhämtning efter avlastning. Den permanenta deformation som.omtalas här är ju icke permanent i ordets egentliga bemärkelse utan grundar sig på den definition som.angivits ovan, dvs den deformation som.kvarstår,

när belastningen i varje belastningscykel passerar värdet noll.

Om belastningen upphör i ett sådant ögonblick och förblir noll

en längre tid, inträder en återhämtning, som.efter en Viss tid

kvarlämnar en permanent deformation som är betydligt mindre än

den som motsvarar den definition som användes här. Storleken av denna nya permanenta deformation är beroende av

belastningsfrek-vensen och belastningsprogrammet i sin helhet OCh är föremål för fördjupat studium.vid laboratoriet.

Man finner av ovanstående resonemang att närvaron av bitumen i

ett stenskelett medför en ökad benägenhet hos konstruktionen att deformeras permanent vid upprepad belastning, en företeelse som dock delvis neutraliseras om'belastningssekvensen avbrytes av vi10perioder. Den i föreliggande undersökning använda provnings-metodiken är i så fall inadekvat för bestämning av den permanenta

deformation som.förorsakas av normal trafiklast på bituudniserade

system.'Den obetydliga skillnad i modulvärden hos bituminiserade

(27)

SVI. Rapport. Nr 102.0 mm ; ånganunfs 111313. ?mlâd -H b O QS â -T . ' åk 1, 0-** No ll stäl ld efte r för st a be last ni ng en "\\1 L\ \ < L\\\ 12 cm BG .

Andersson, 0 Bestä_{mning av vägkonstruktioners...}

Pi g. 15 . Samb an d me ll an perm an en t sj un knin g oc h an ta let b e l a s t n i n g a rho s b o r t k är n or fr ån d e l s t r äck a 6 på pr ovväg en vi d Edsva ll a. Mät ni ng ar na utför de s i en la bo ra to ri eapp ar at för si nus fo rm igt va ri er an de tr yc kb el astn in g. stor le k 20 cm 2 oc h be la st ni ng SO N/ cm ?. re sp ek ti ve . 10 10 0 An ta l be la stni ng ar 10 000 CD H . ._D. IK ) Be la st ning sp la tt ans U' Bo rr kär norn a om fa tt ar en da st BG -lag re n oc h ha de tj oc kl ek ar na 10 oc h 12 c m

(28)

Andersson, 0: Bestämning av vägkons truktioners.. .

Sid 26

att bitumániserade system.skulle vara överlägsna i fråga om

mot-ståndskraft mot nedbrytning av trafiklast. På grundval av sådana erfarenheter räknar man vid dimensionering i själva verket med E-modulen 1 000 - 2 000 kp/cm? för icke stabiliserade grusbär*

lager och 5 000 - 10 000 för bitumenstabiliserade grusbärlager. Dessa värden grundar sig icke på direkta mätningar utan snarare

iakttagelser av de olika systemens beteende under trafiklast. I

själva verket sker all belastning från rörlig trafik på ett sätt som har små likheter med den belastning som råder vid konventio-nell plattbelastning. En punkt på vägbanan belastas i själva

verket endast några hundradels sekunder av varje hjul (Ref. 3).

Varje sådan belastning åtföljes av ett system av vibrationer,

som.sker vid konstruktionens resonansfrekvenser. De

elasticitets-moduler som erhålles vid vibrationsbelastning är starkt

frekvens-beroende, varav följer att man vid bestämning av ett bituminise-rat systems mekaniska egenskaper bör välja de elasticitetsmoduler som.motsvarar de vibrationsfrekvenser som uppkommer under in-verkan av verklig trafiklast. Dessa frekvenser ligger inom.det område som.användes vid mätningar med vågutbredningsmetoden, och

dessa moduler har väsentligt olika storlek hos

bitumenstabilise-rade system och icke stabilisebitumenstabilise-rade systemJ'För analys avbitumen-stabiliserade system.hör man därför använda de

elasticitets-moduler, scm1erhå11es vid mätning i frekvensintervallet

10 - 1 000 Hz. För bestämning av permanenta deformationer bör man belasta med frekvenser inom detta intervall i korta sekvenser och lämna lämpliga viloperioder däremellan. Bättre underlag för

lämp-ligt belastningsschema kan bäst erhållas genom.fördjupad grund-forskning på asfaltsystemens reologi vid pulserande belastning.

SLUTSATSER

Deformationsförloppet i de undersökta mätobjekten är vid

sta-tiska och kvasistasta-tiska förlopp höggradigt oelastiskt. Endast

hälften av den inmatade deformationsenergin återvinnes

elas-tiskt i varje belastningscykel, tabell 1.

1.

De uppmätta statiska modulerna visar ingen drastisk

föränd-ring vid bitumenstabiliseföränd-ring. De är däremot på grund av vad som.snges i punkt 1 starkt beroende av försöksparametrarna.

Höjning av belastningsfrekvensen till ett stort antal belast* ningar per sekund ger högre modul hos bituminiserade system.

Den permanenta sjunkningen hos icke stabiliserade system.ut*

vecklar sig under de använda försöksbestingelserna vanligen linjärt med logaritmen för antalet belastningar. Hos bitumen-stabiliserade system,sker sjunkningen snabbare än linjärt,

men återhämtar sig delvis under viloperioder.

Cementstabiliserade system.har i jämförelse med andra prövade system.mydket höga moduler och obetydlig permanent sjunkning.

På den utförda provvägen har verkningarna av den lägre

håll-fastheten hos isolerade material i stort sett kunnat kompen-seras.

(29)

7. Den permanenta sjunkningen vid upprepad belastning motsvaras till stor del av meterialvandring i sidled.

8. Mätningar på bitumenstabiliserede system Skulle ge en mera

di-rekt tillämpbar information om.de utfördes vid frekvenser av

många belastningar per sekund. Vid bestämning av permanenta förändringar bör mätsekvenserna åtföljas av vilopeuser, så att återhämtningsegenskaperna kan bestämmas.

Referenser

(1) Gandahl. Statens väginstitut. Specialrapport 87.

(2) Kerkhoven, Dormon. Bitumen 1953:15.

(3) Andersson. Proc. Sec. Int. Conf. Struct. Des. Asph. Pav.

(30)

BILAGA 1

BELASTNINGSVAGN FÖR PERIODISK BELASTNING'UPP TILL 14 TON av Sven Engman

VAGN

Belastningsutrustningen vilar på en tvåaxlig släpvagn, som.tidi-gare gått i kommersiell trafik. Vagnens längd inklusive drag-stången är 1 010 cm och vagnens största bredd är 248 cm. Last-utrymmet är 790 cm.långt och 221 cm brett. Vagnen är utrustad

med 8 bärande i par monterade hjul, som har däck av dimensionen 10,00 x 20. Släpvagnen är försedd med servobroms för vakuum och

har en kapplingsanordning, som består av en ögla.

Avståndet mellan vagnens hjulaxlar är relativt stort, 574 cm.

Hjultryckens störande inverkan i belastningspunkten har därför

bedömts bli måttlig när stämpeln är placerad i skärningSPunkten

för basytans diagonaler.

Två kraftiga ca 780 cm långa DIF-balkar, DIP 90, utgör den styva

och bäriga grundstommen i den massa, som skall tillhandahålla det för hydrauldomkraften till maximalt 14 ton erforderliga

mot-trycket. På balkarna är monterade två betongkuber och

feulvatten-tankar. För att denna massa skall bli flyttbar har balkarna place-rats på den tvåaxliga släpvagnens flak. Betongkuberna är montera-de mellan balkarna mitt över vagnens axlar och vattentankarna är

placerade på balkarnas utsidor, tre på den högra och två på den vänstra balkens utsida. För att även vagnens massa, inklusive vagnens fjädrar, axlar och hjul, skall bli utnyttjad, är vagnen

monterad vid balkarna. Hjulaxlarna kan när fjädrarna är samman-pressade låsas vid DIF-balkarna. Belastningsvagnen, som är

för-sedd med 90 cm lämmar och tak av korrugerad aluminiumplåt, väger

när vattentankarna icke är fyllda 12 ton och med fyllda tankar 20 ton.

Påbyggnaden av släpvagnen har medfört att den av dåvarande trafik-byrån vid väg- och vattenbyggnadsstyrelsen bedömdes

som.efter-fordon och ej som släpsom.efter-fordon. Med stöd av 63 § 1 mom.i

vägtrafik-förordningen (VTF) medgav trafikbyrån att efterfordonet under

vissa förutsättningar, närmare angivna i skrivelse av den 7.11 1962, får kopplat till bil framföras med samma hastighet, som enligt 56 § 1 mom.i VTF är medgiven för släpfordon, som kopplas

till bil.

BELASTNINGSUTRUSTNING

Den på belastningsvagnen monterade utrustningen för automatisk-periodisk höjning och sänkning av trycket på en belastningsstäm-pel består av hydraulaggregat, hydraulackumulator, tre hydraul-domkrafter och organ för manövrering och säkerhet. Principskiss över belastningsutrustningen framgår av fig. 16.

(31)

Andersson, 0: Bestämning av vägkonstruktioners... Sid 29 A) »trömartz 3 fas, 220/380 V, 50 H2, 3) nydraulpump, C) magnetventil, D) oackventil, E) hydraulackunnlator, F) överströmningsventil, G) tryckvakt (pressostat) för ackumulatortryck, inställbart H) magnetventil I) tryckvakt (pressostat) I J för atbetstryck (vändtryck), inställbart, J) manommter för arbetstryck, k) avstängningskran, L) hydrauldomkraft, L M) referensbalk, X) indikatorklocka, (gt O) differentialtransformator- _J. 1 | givare, á P) belastningsstämpel, r 0 Q) motvikt.

Fig. 16. Principskiss över hydraulutrustning till belastnings" vagn för 3) periodiskt återkommande statiska belastningar till

maximalt 14 ton och b) enbart statiska belastningar till maxi-malt 20 ton på stålstämplar av olika storlek.

(32)

Hydraulaggregat

Hydraulaggregatet är konstruerat, tillverkat och levererat av AB Holmkvist och Hilleström, StoCkholm. Aggregatet består av

tank för ca 20 1 hydraulolja, Shell Tellus 15, hydraulpump med

kapacitet 2,3 l/min och inställd på ett maximalt tryck av 200 atö,

magnetventiler, en överströmningsventil, ett tidrelä med ställ*

skruv samt en instrumentpanel. På panelen sitter en manometer

an-givande arbetstrycket, två tryckvakter (pressostater) för inställ-ning av respektive adkumulatortrycket och arbetstrycket

(vänd-trycket) samt två räkneverk, ett för registrering av antalet

belastningspulser och ett för registrering av aggregatets gångtid.

Hydraulaggregatet är inställbart för olika belastningscykler och oljetryck. Trycket kan påläggas kontinuerligt. Den kontinuerliga

belastningsfrekvensen kan vid 14 tons last, beroende på det

be-lastade lagrets eftergivlighet, varieras med upp till maximalt 6 cykler per minut, dvs med 10 sek periodicitet hos

belastnings-cyklerna. En belastningscykel omfattar då en pålastningstid om ca 4 sek, en avlastningstid om.ca 2 sek och en vi10period om ca

4 sek. Belastningscyklerna kan upprepas automatiskt varigenom

utmattningssekvenser av vald längd kan åstadkommas.

Till belastningsutrustningen hör även en elektrisk med trådtöj-ningsgivare utrustad tryckmätare av Bofors tillverkning.

Hydrauladkumulator

Hydraulackumulatorn om.4 1 för maximalt 200 atö är tillverkad av

AB R. Bosch på licens av Mercier-Greer. Ackumulatorn innehåller en elastisk gummiblåsa, som på "luftsidan" fylls med kvävgas till

erforderligt påfyllningstryck, 70 atö vid arbetstryck om 100-150 atö och 100 atö vid arbetstryck om 150-200 atö.

Hydrauldomkrafter

I hydraulsystemet ingår tre hydrauldomkrafter.

I) Hydrauldomkraft (domkraft I) för belastning av den på

för-söksytan vilande stämpeln. Domkraften är avspecialutförande och är tillverkad av AB Nike i Eskilstuna. Den har 110 mm

kolvdiameter och 160 mm.slag1ängd. Domkraften.är upphängd i

en i DIPrbalkarna monterad kulled. Även mellan domkraften och stämpelm.är en kulled.monterad. med domkraft I kan

en-dast tryck åstadkommas.

II) Hydrauldomkraft (domkraft II) för sänkning och lyftning av

domkraft I inklusive stämpel. Domkraften, som är sanmmnbyggd med domkraft 1, är dubbelverkande, den har 150

mkaolv-diameter, 120 umxkolvstångsdiameter och 635 mm slaglängd.

III) Hydrauldomkraft (domkraft III) för sänkning och lyftning av

(33)

mindre servicevagn med fyra stålstämplar, 6 28-80 cm, från

respektive till ett särskilt transportläge.

Manöverorgan

Belastningsutrustningen manövreras förutom.med de på

hydraul-aggregatets instrumentpanel monterade tryckvakterna för

respek-tive ackumulator- och arbetstryck (vändtryck) med manöverorgan,

som är monterade i två plåtboxar.

På den största boxen, som är fristående, sitter två spakar. Med

den ena spaken manövreras hydrauldomkraft nr II och med den andra

sänks eller lyfts stämplarna med vagn från reSp. till transport* läget. Den mindre boxen är monterad på hydraulaggregatets ena

gavel. På denna box sitter knappar för strömsättning av systemet eller för brytning av strömmen, för start och stopp av motor till hydraulpump, samt knapp för mer tillfälliga avbrott i arbetsför*

loppet. I boxen sitter även säkringar och ett tidrelä med vars ställskruv önskat tidsintervall kan ställas in. Till manöverorga-nen hör även en kran, varmed hydrauldomkraften kan avstängas från förbindelse med hydraulsystemet i övrigt. Manöverorganen har samr mansatts och monterats av väginstitutets maskintekniska avdelning.

Säkerhetsorgan

Av hänsyn till att belastningsutrustningen är placerad på en vagn,

som under belastningsförsöken kan komma i rörelse till följd av kraftspelet och det därunder snabbt minskade hjultrycket, har utrustningen kompletterats med ett säkerhetsorgan, en

säkerhets-brytare av typ TM 28 av SVI:s modell, som.över en särskild box är ansluten till belastningssystemet. Brytaren måste vara

anslu-ten till systemet för att hydraulpumpen skall kunna startas. När

belastningsförsök pågår är brytaren placerad på vägytan. Den är då med linor förenad med belastningsvagnen.

Brytaren är så konstruerad, att den, när vissa mekaniska

funk-tionsgränser överskrids, exempelvis när brytaren via linorna påverkas av horisontella eller vertikala rörelser hos vagnen,

som.överstiger viss maximalt tillåten storlek, slår ifrån huvud-strömmen till hydraulpumpen. Vid varje sådan funktionsgräns är

en mikrobrytare placerad.

BELASTNINGSUTRUSTNINGENS ENERGIFÖRSÖRJNING

Hydraulaggregatet kan antingen anslutas till nätet eller till ett generatoraggregat. Strömart 3 fas, 380 V, 50 Hz för hydraul-pumpen, 220 V, 50 Hz för magnetventilerna.

Generatoraggregat

Generatoraggregatet, som från början var placerat på

(34)

vagnen mellan de stora DIP-balkarna, är numera placeratpå en för aggregatet specialtillverkad vagn.

Aggregatet består av en dieselmotor av fabrikat Sachs, typ Stamo

400 L, 7 hk, 3 000 r/min. Motorn är direktkopplad med en trefas-generator av fabrikat Gustav Eriksson, typ GE 63, 4 kVA, 3 000

r/min, 220/380 V, 50 Hz. En spänningsregulator av typ SPRD 23 hör ' till aggregatet liksom.även en övervakningsutrustning bestående

av en oljevakt, ett stopprelä samt signallampor.

ÖVRIG UTRUSTNING

Till belastningsvagnen hör även en ca 4,8 m.lång referensbalk, som.är utförd av två med bultar sammanfogade aluminiumprofiler, s.k. lådprofiler. På balkens mitt är en ca 120 cm lång stödbalk monterad med ett gångjärn så, att den kan ställas vinkelrätt ut från huvudbalken. Vid belastningsförsök på trafikerad väg måste

referensbalken placeras i vagnens längdriktning i andra fall place-ras balken med fördel vinkelrätt mot vagnens längdaxel.

Vid belastningsförsök mäts den i belastningsytans

centrum.uppkom-na deformationen med hjälp av en på referensbalken monterad

diffe-rentialtransformatorgivare av fabrikat Bofors med ett för

mätobjek-tet anassat mätområde. Hela deformationsför10ppet liksom hela

det tryckförlopp, som upptagits av den tidigare omnämnda tryck-givaren kan registreras med potentiometerskrivare. Vägytans

rörel-ser i förhållande till referensbalken på olika avstånd från

be-lastningsplattans centrum.mäts normalt med hjälp av indikator-klockor med mätområde 10 mm, skalindelning l/lOO mm.

(35)