Påkänningar på timmerfordons sidostöttor : Experimentell studie omfattande lastning, transport och lossning

e e National SwedishRoadand Traffic Research Institute - c =

000000 PÅKÄNNINGAR PÅ TIMMERFORDONS SIDOSTÖTTOR -at ir - -- Experimentell studieomfattande lastning. - _ - - - - --

--ide 22902 - sttansport och lossning -- S E 282 - å k

3-9 _ Gunnar Kinbom ä relik: 9 äg

3 2 i 5 3 i i hö s i f . ' $ $ F $ & % i i % . $ & E 5 f 2 ; i % 2 - s 2 M 4 a Sa 2 8 - - 24 > ä 3 $ . $ i » $ P Å 2 5 3 a Vx 3 D 8 i $ P ' & 5 I ä d + ä $ i$ ; s å Z , $ H 2 vi i v 3 f ä . ; » ) i $ 4 ' i å . 2 2 t v 4 2 e v le a » 7 ; ' 2 F $ l hä i $ % ; å ä i e ; » » d ' s Z. s 5 % ; E $ 2 4 i s u h i + f 2 » > S 4?s i 2 2 ;4 % 4 - l . 2v 4 v N 3 , R *4 % 23 - 1 :. $ £ - 5 _ a P s f 3 vek 2 d s v ätas . * 422 bsr = - - h . ks s 2 $ 21 t * - tok , KP å 5 i - 3 + k & 5 $ 4 ä l > u 4 2 f Å 4 > 5 + > 3 N i al än 3 / 4 > > + o 3 et 3 kl. odla. $ i å $ ; F l 4 v h m m hö % "% 3 2x0 ä n = ao P > 2 f $ k Sg $ å a 4 s 4 st C S å . Sara 2 $ 5 k 3 a £ > FR h v 3 "ö s # y $ B * 3 2 + + a 2 * - "2 . . Ses ä $ 2 ; f © å ä v 2. kil k i k J. b 5 S i > Fr s 2 v > - 3 f 3 % 23 * F % l 8 6 PV evd i $ å s f -X » 25 i & » ; f ; $ å Mr A * % / boten & s i : = See . s $ && s r 5 felle 3 i $ "Sue . 24 % S 4 Dee; 3 $ + i > it i e I", 2 3% i 2 $ ., $ + if. . E x is - % a 3 * ke2 -. l -s v set / Ses ä ek = st st = % f 2 xi» 5 f ko £ / 4

STATENS VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT

National Swedish Road and Traffic Research Institute

PÅKÄNNINGAR PÅ TIMMERFORDONS SIDOSTÖTTOR

Experimentell studie omfattande lastning,

transport och lossning

21V

Gunnar Kinbom

RAPPORT Nr 98 Linköping 1 977

FÖ RO RD

Föreliggande undersökning har på uppdrag av statens trafiksäkerhetsverk (TSV) utförts vid statens väg- och trafikinstitut (VTI).

Vid projektets genomförande har utöver VTI och TSV följande organisationer medverkat. Flygtekniska för-söksanstalten med iordningställande av mätapparatur och biträde vid proven. Billeruds bruk i Grums och Henrik Ohlssons åkeri i Edsvalla samt K G bolagen, Lammhult som ställt fordon, förare, stöttor m m till förfogande.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid FIGURFÖRTECKNING REFERAT I ABSTRACT II SAMMANFATTNING III

SUMMARY

V

BAKGRUND

1

MÅLSÄTTNING

1

METOD l BEARBETNING AV MÄTRESULTAT 7 4.1 <Primär datareduktion 7 4.2 Lastkollektiv 3 4.3 Livslängdsbestämning 9 RESULTAT 12

FÖRSLAG TILL PROVMETOD OCH PROVNINGSKRAV 19

DISKUSSION 20

Bilaga 1. Instrumentuppkoppling vid

töjnings-mätning på timmerstöttor

Bilaga 2. Stöttornas placering samt mätseriekod

Bilaga 3. Mätdata från transportkörningar med timmer

FIGURFÖRTECKNING

Sid Figur 3.1 Lastbil med släpvagn som användes vid 2

undersökningen

Figur 3.2 -Mätutrustning i undersökningsfordonets 2 förarhytt

Figur 3.3

Lastning

2

Figur 3.4 Lossning med hjälp av traversburen gripare 3

Figur 3.5

Lossning av timmer med gaffeltruck

4

Figur 3.6 Registrering från lastning 5

Figur 3.7 Registrering från transport på skogsbilväg 5

Figur 3.8 Registrering från transport på landsväg 5

Figur 3.9 Registrering från lossning med travers 6

Figur 3.10 Registrering från lossning med truck 6

Figur 4.1 Överföring av uppmätta belastningsvariabler 10 till belastningskollektiv i form av 1aStpu1-ser överstigande 1,3 respektive 1,5 gånger medelvärdet

Figur 4.2 Dygnskörcykler för timmer- och massaveds- ll

transport

Figur 5.1 Belastningskollektiv för en stötta vid 100 15 lastningar

Figur 5.2 Belastningskollektiv för en stötta vid 100 15 lossningar

Figur 5.3 Figur 5.4 Figur 5.5 Figur 5.6 Figur 5.7 års drift. Belastningskollektiv för transporttimme Belastningskollektiv för Körcykel A Belastningskollektiv för års drift. Körcykel B Belastningskollektiv för års drift. Körcykel C stötta stötta stötta stötta under under under under en fem fem fem

Livslängdsanálys enligt Palmgrens

delskade-teori för stötta med Wöhlerkurva enligt

figur 5.4 - 5.6

Sid 16 17 17 17 18

Kinbom, Gunnar. Påkänningar på timmerfordons sidostöt-tor. Experimentell studie omfattande lastning, transport och lossning.

Rapport 98. Statens väg- och trafikinstitut, Fack 581 01 LINKÖPING, 1976.

REFERAT

Undersökningen har utförts vidstatens väg- och trafik-institut på uppdrag av statens trafiksäkerhetsverk. Syftet med uppdraget var att ge underlag för provnings-normer för timmerstöttor. Genom fältprov har den be-lastning som timmerstöttor på ett fordon utsätts för i dagligt bruk studerats. Böjmomentet vid.stöttans fäste i banken uppmättes vid tomkörning samt vid lastning, transport och lossning av timmer och massaved.

Resultaten visar att belastningen på stöttorna i stort var oberoende av om timmer eller massaved hanterades utom vid lossningen av lasten. Vid detta moment uppkom på grund av olika lossningsapparatur väsentligt olika påkänningar. Vid lossningen av massaved erhölls under-sökningens högsta belastningar. På grundval av prov-resultaten har ett förslag till provförfarande jämte kravspecifikationer framlagts.

II

Kinbom, Gunnar. Loads on side supports for timber carry-ing road vehicles. An experimental study compriscarry-ing

loading, transport and unloading.

Report 98. National Swedish Road and Traffic Research Institute. Fack, S-58l Ol LINKÖPING, Sweden, 1976.

ABSTRACT

The investigation was carried out at the National Swedish Road and Traffic Research Institute for the Swedish Road Safety Office. The aim of the investiga-tion was to give support for test standards and re-quirements on side supports on timber carrying trucks and trailers. The loads on side supports on

truck-trailer combinations were measured during regular work.

The binding torque at the lower and of the side sup-ports was measured during driving in unloaded condition and during loading, transportation and unloading of timber and pulp wood.

The results show that the load on the side supports was essentially independent of whether the load

con-Sisted of timber or pulp wood. An exception from this was found at the unloading procedure. Due to the use of different unloading devices, large differences in ben-vding torque were experienced in this procedure. During

unloading of pulp wood the highest loads in the whole investigation were achieved. Based on the test results static and dynamic test procedures and demands for side

III

Kinbom, Gunnar. Påkänningar på timmerfordons

sidostöt-tor. Experimentell studie omfattande lastning, tran-sport och lossning.

Rapport 98. Statens väg- och trafikinstitut, Fack, 581 01 LINKÖPING, 1976

SAMMANFATTNING

Det ökade antalet landsvägstransporter av timmer och massaved samt övergång till allt mer mekaniserade

lastnings- och lossningsmetoder har aktualiserat

beho-vet av kontroll av att lasten säkras på tillfredsstäl-lande sätt. Svenska normer för sidostöttorsohållfaste" het saknas, och även dataunderlag från praktisk drift.

För erhållande av sådant underlag och framtagande av förslag till provningsnorm har det i rapporten redovi-sade arbetet utförts vid statens väg- och

trafikinsti-tut på uppdrag av statens trafiksäkerhetsverk.

Undersökningen har omfattat studier av belastningen på sidostöttor under reguljär drift vid transport och

hantering av timmer och massaved. Böjmomentet vid

stöt-tans infästning i banken, dvs den tvärgående stödbal-ken vid varje stöttpar, valdes som kritisk belastning. Detta mättes samtidigt på fyra stöttor under lastning, transport på skogsbilväg och landsväg samt vid

loss-ning.

Resultaten visar att skillnaden i påkänning vid

hante-ring av timmer och-massaved var litenmed undantag för lossningsfasen som utfördes på olika sätt. Massaveden lossades med en traverskran vars gripanordning formade

den lyfta stockbunten så att den pressades hårt mot stöttorna. Belastningen blev stundtals dubbelt så hög

som vid övrig hantering. Vid timmerlossningen som

sked-de med gaffeltruck uppträdsked-de inte så höga belastningar

vilket torde ha berott på lämpligare utformad gripare VTI rapport nr 98

IV

Med riktigt utformad gripare kan belastningen vid tra-verslossning sannolikt göras lika gynnsam.

Under rådande förhållanden rekommenderas dock att man i kommande bestämmelser tar hänsyn till de största

uppmätta belastningarna. Ur mätdata beräknades

last-kollektiv för en antagen livslängd av 5 år.

Utmatt-ningskurvor baserade på dessa lastkollektiv användes för utarbetande av förslag till provmetod och krav.

Ett provförfarande föreslås där stöttan utsätts för

följande belastningar mätta vid infästningens överkant.

. Statiskt böjmoment på 60.000 Nm

2. Pulserande böjmoment på 25.000 Nm under 100.000

cykler

3. Statiskt böjmoment på 15.000 Nm

Det föreslås vidare att följande krav därvid uppfylls. att prov 1 inte ger påtaglig kvarstående deformation

att prov 2 kan genomföras utan sprickbildning

att prov 3 inte ger så stor utböjning att lastprofilen

Kinbom, Gunnar. Loads on side supportSLQIrtimber carry" ing road vehicles. An experimental study comprising loading, transport and unloading.

Report 98. National Swedish Road and Traffic Research Institute. Fack, 8-581 01 LINKÖPING, SWEDEN, 1976. SUMMARY

The increasing number of road transports of timber and pulp wood and the change towards more mechanized loa-ding and unloaloa-ding procedures have actualized the need

to control that the load is sufficiently secured. In

Sweden no regulations exist concerning the required fatigue strength of side supports for timber carrying trucks and trailer. There is also lack of experimental stress data from field tests during regular work.

The work reported here has been done in order to

achieve such data and to work out a draft test proce-dure with suitable requirements. The work was carried

out at the National Road and Traffic Research Institute

for the Road Safety Office.

The investigation has comprised field studies of side Supports during regular work during loading, tranSport and unloading of timber and pulp wood. The bending torque at the lower end of the side support was measu-red as critical load. Measurements were made simul-taneously on four side supports during loading, tran-sport on forest road, highwaytrantran-sport and unloading. The results show that the difference between timber and pulp wood transport and handling was small inlterms of load stress except for the unloading procedure Which was carried out differently. The pulp wood was unloaded by means of a crane with a grip device which Was desig-ned to lift a complete timber load. The device was

however shaped in such a way that the timber load was VTI rapport nr 98

VI

expanded sideways during the unloading procedure. Due to this the load on the side supports in some cases be-came twice as high as during any other part of the

transportation procedure. During the unloading of tim-ber which was made by a fork truck no such high stress-es were recorded, probably due to a better dstress-esigned grip device. By improving the design of the grip devi-ce, unloading with the crane canpmobabelykmzdone with equally low loads.

Under the present circumstances it is however recommen-ded to consider the largest loads measured when regula-tions are to be formulated.

From the measured load stress data a "load collective"

for an assumed life of five years was calculated. Fatigue curves based on these load collectives were

used for the determination of a draft test procedure

and requirements.

A test procedure is proposed where the side support is exposed to the following loads measured at the upper

end of its attachment to the body.

1. A static bending torque of 60.000 Nm

2. A pulsating bending torque of 25.000 Nm during

100.000 cycles

3. A static bending torque of 15.000 Nm

It is furthermore pr0posed that the following require-ments are fullfilled

that test 1 gives negligible remaining deformation

that test 2 is passed without the formation of any

cracks

that test 3 gives a maximum deformation that lies within the allowed "load profile" which has a maximum width of 2.5 m

VII

The last requirement is naturally directly related to the width of the vehicle on which the side support is intended to be mounted.

BAKGRUND

Det ökande antalet landsvägstransporter av timmer och massaved samt övergång till allt mer mekaniserade last-nings- och lossningsmetoder har allt mer aktualiserat

behovet av kontroll av att säkringen av lasten utförs

på ett tillfredsställande sätt. Normer för sidostöttors

hållfasthet saknas för närvarande liksom i praktisk drift.uppmätta påkänningar. Sådana normer behövs för

komplettering av trafiksäkerhetsverkets bestämmelser

rörande säkring av last på fordon.

MÅLSÄTTNING

Uppdraget avser framtagande av i praktisk drift

upp-mätta påkänningar på sidostöttor-samt utarbetande av

förslag till provmetoder och krav.

METOD

För undersökningen användes en lastbil med tvåaxlig

släpvagn. Mätningarna utfördes vid tom transport på

landsväg och skogsbilväg, vid lastning av timmeroch massaved, vid transport på skogsbilväg och landsväg samt vid lossning. Sammanlagt gjordes mätning vid fyra timmertranSporter och sex massavedstransporter. Vid lOssning skedde detta för timmer med gaffeltruck och för massaved med traverskran. Påkänningarna mättes

en-dast på sidostöttor placerade på släpvagnen. Motivet till detta var att väsentligt olika belastning på

lastbil och släpvagn bedömdes som osannolik samt att släpvagnen kunde disponeras för montage av

Mätutrustning i under- Fig 3.3 Lastning. sökningsfordonets

förarhytt.

0) d)

Fig 3.4 a-d Lossning med hjälp av traversburen gripare

Fig 3.5 Lossning av timmer med gaffeltruck

JT I r a p p o r t nr 98 F i g 3. 8 R e g i st re ri ng fr ån tr an sp or t på la nd sväg . i. . M. WH M ..

.T

W. _o .. Jr.. p Fi g 3. 7 Re gi st re ri ng fr ån tr an sp or t på s k o g s b i l väg

.glans to.0.110:!!! OG..

;Huai-i.. .ammumå

. ?§20an .Eng är!7 .li t 4....

... . .. . ..,4 5.... . 131151811 1.5!:I .. 013.nu...]i: , än! F i g 3. 6 R e g i s t r e r i ng fr ån la st n i n g

»wav .

" _ _ _

...gnugga- ngowuÃuu .ml 51:. . M 93.. 2.:. glance.: .2.: 2.5.2.! 3 i:

. . . e. m.. a , i ._ m 4 . , u" å .TL _ _ . . , .. 7 T. i. A. i U . .I .2. a u . m \ , p. .1 , . a m . w . A . . s .. . ...5 r . :3. g ,_ U .03 i, . _ . i.. S . 7 v 2..A . .. A.. A,;T . 9 i. . r .m .. søw . m . v . _ , -._. _{, .io} _ .

mmiigggååw _ p.. sigge?

i s i

_

å.

a .2

_

1 w.. ' I w , . 4 v . . . . A . -. ._ .. .. _W ä_ ._ .. .. .. .. s. _. __ A. .-. A a 2 6 -w_ .4 % .. .M i I . . a 0 ' z .-W - ø-øn üv* a . .. .v . _ _ , .aç . . . | v . v . i_ _ . .4 .. . . _ . _ . , . . w_ . . _ _ . . _ _ . . . . . _ 4 . . , . _ . . . _ . _ _ . , 1 .. 4 . . , . A . 4 R e g i s t r e r i n g f r ån l o s s n i n g m e d t r a ve r s . .:çdqwlfü 0:* F i g 3. 9 Fi g 3. 10 Re gi st re ri ng fr ån lo ss ni ng me d tr uc k. V T I r a p ço r t nr 98

Största böjmoment uppträder vid stöttornas infästning

i banken, dvs den tvärgående stödbalk som vilar på

ramen. För mätning av detta moment försågs sex stöttor med trådtöjningsgivare i sin nedre ände. Signalerna

från dessa givare registrerades på bandspelare. Vid lossningen av lasten skedde dessutom registrering med en ljusstråleoscillograf för omedelbar kontroll av

registreringen. Stöttorna omplacerades till olika

plat-ser på släpet under försökens gång (se bilaga 2).

Band-spelaren var endast utrustad med 4 kanaler varför kanal 1 och 2 omväxlande användes för registrering av

signa-lerna från stötta 1 och 5 resp 2 och 6.

Före fältförsöken kalibrerades de givarförsedda stöt-torna på laboratorium tillsammans med övrig instrumen-tering som skulle ingå vid dessa prov. Mätutrustningen beskrivs mera detaljerat i bilaga 1. I figurerna 3.1-3.5 visas försöksfordon, mätutrustning, lastning och

lossning. Figurerna 3.6-3.lO visar exempel på registrar

ringar.

BEARBETN ING AV MÄTRE SULTAT

.l Primär datareduktion

Varje mätserie spelades först över från band till en

skrivare för kontroll av att registreringen saknade

störningar. Från dessa utskrifter valdes karakteristiSv ka avsnitt för vidare bearbetning. För detta ändamål

överfördes den analoga signalen till digital form. Den vid institutet tillgängliga utrustningen hade ett

minnesutrymme på 10 000 tecken. Med hänsyn till önSk-Värt frekvensinnehåll valdes samplingsfrekvensen till 125 tecken/s vilket således gav 80 sekunders bandinne-håll per digitaliseringsavsnitt. Data överfördes sedan

till hålremsa för inmatning i den minidator av typ HP

4.2 Lastkollektiv

Böjmomentet vid stöttans infästning har karaktären av ett statiskt moment MO med enn överlagrad dynamisk momentvariation med amplituden MD kring medelvärdet. Momentvariationen 2 M är den belastning som primärt utgör utmattningsbelaåtningen. Såväl medelvärde som dynamisk momentamplitud varierar i tiden. För att

er-hålla hanterbara data måste man välja lämpliga

tids-intervall för medelvärdesbildning och approximera den dynamiska lasten. Här har tidsintervallet 80 s valts som tidsintervall då det dels är av lagom storleksord-ning dels är lämpligt med hänsyn till tillgänglig

apparatur.

Den dynamiska lasten har schematiserats till ett s k lastkollektiv av lastpulser vars storlek bestäms av maximivärdet mellan två passager av en lastnivå som överstiger medelvärdet med ett visst procenttal. Denna form av datareduktion är korrekt för det fall att man har en signal som varierar sinusformigt mellan noll och ett givet maximivärde oberoende av vilket procent-tal som väljs. I det fall momentvariationen kring

me-delvärdet är liten i förhållande till detta får man

ett ogynnsammare lastkollektiv än det verkliga om

ovan nämnda procenttal sätts lågt. Vid ökande proCent-tal avtar däremot anproCent-talet beaktade lastvariationer

varigenom man till slut får en underskattning av

utmatt-ningspåkänningen. För de föreliggande mätresultaten har

lämpligt procenttal bedömts ligga mellanEHHyoch 50%.

Utvärdering med båda dessa procenttal har gjorts;

Gränsen 30% kan sägas utgöra den pessimistiska bedöm-ningen och 50%-gränsen den optimistiska. I figuren' 4.1 illustreras utvärderingsprincipen.

Med utgångspunkt från på detta sätt erhållna lastkollek-tiv för representalastkollek-tiva 80 sekunders intervall vid olika placering av stöttorna har sammansatta lastkollektiv JTI rapport nr 98

konstruerats med utgångspunkt från givna arbetsprogram

och önskad praktisk livslängd som här satts till fem år.

Tre olika dygnsarbetsprogram har använts. Deras upp-byggnad framgår av figur 4.2. Med utgångspunkt från de angivna antalen körcykler per dygn har det totala an-talet körcykler under fem års drift beräknats till 5000, 7000 respektive 9000.

4.3 Livslängdsbestämning

Typprovning av utmattningshållfastheten hos en stötta

kan göras genom att utsätta den för något av de ur

mät-resultaten framräknade lastkollektiven. Detta är emeller-tidenLomständlig procedur.

Betydligt enklare är att använda en enda pulserande

provbelastning med ett måttligt antal lastväxlingar. Med utgångspunkt från en godtagbar utmattningskurVa,

s k Wöhlerkurva, har en sådan kombination av belast-ning och antal lastväxlingar föreslagits.

För bestämning av den erforderliga Wöhlerkurvan har i föregående avsnitt beskrivna lastkollektiven av last-pulser utnyttjats tillsammans med Palmgrens delskade-teori. Brottkriteriet enligt denna teori är

Z ni/Ni z 1

därni antal belastningar av storleken Li

Ni = antal belastningar till brott vid lasten Li enligt Wöhlerkurvan för provobjektet

(Se även Odqvist m fl. Formelsamling i hållfasthetslära

lO Moment D _- I _1,5M

l1,3MO

I l

0

VJUI MO

I

I I

| |

J 1 Tid a) Verklig belastning

>

\ \

'-""

:;

-:

<

2

Moment

Tid b) Pulser som överskrider medelvärdet M

med minst 30% O

Moment

Tid C) Pulser som överskrider medelvärdet M

med minst 50% 0

Figur 4.l Överföring av uppmätta belastningsvariabler till belastningskollektiv i form av

lastpul-ser överstigande 1,3 resp 1,5 gånger medel-dvärdet.

11 l. LASTNING TRANSPORT PÅ SKOGSBIL-VÄG 3. TRANSPORT-PÅ LANDSVÄG 4. LOSSNING

5. TOMTRANSPORT TILL LAST-NING

ANTAL KÖRNINGAR PER DYGN

Dygnskörcykler för transport. Figur 4.2 VTI rapport nr 98 A B C x x x

15 min 15 min 30 min 120 min 60 min 20 min

x x X

120 min 60 min 40 min

3 4 5

massaveds-12

RESULTAT

I Bilaga 3 redovisas medelvärde, standardavvikelse,

maximi- och minimivärden för böjpåkänningar på enskil-da stöttor från typiska 80 sekunders intervall i de olika mätserierna för transport på skogsbilväg och landsväg. För att erhålla en uppfattning om

böjpåkän-ningar i längdled gjordes ett par mätböjpåkän-ningar som

redo-visas i tabell 3 och 4. De erhållna mätvärdena är av storleksordningenJLJNN3Nm och således små i förhållan-de till förhållan-de tvärriktaförhållan-de böjpåkänningarna. Av tabellerna framgår att skillnaden i påkänning kan vara mycket

stor mellan olika stöttor vid en och samma körning, dvs för data där mätseriebeteckningens första siffra är densamma. Med hänsyn till lastens oregelbundna form var detta resultat Väntat.

I figur 5.1-5.3 redovisas belastningskollektiven vid lastning, lossning och transport grupperade på klasser med 5.000 Nm .klassbredd. I tabellerna angivna böjmoment representerar klassmitten. Värdena representerar

pulser överskridande 1,3 respektive 1,5 gånger

last-medelvärdet.

AV figur 5.l framgår att belastningskollektivets

tyngd-punkt vid lastning ligger i lastintervallet 7.500 till

12.500 Nm. De maximala värdena för timmer kan uppgå

till 22.500 Nm medan vid massavedslastningen 17.500 Nm inte överskreds.

Vid lossning som redovisas i figur 5.2 har

belastnin-gar av samma storleksordning som vid lastning uppnåtts för timmer men med en jämnare fördelning på de olika lastnivåerna. Vid lossningen av massaved har däremot maximalpåkänningar ända upp i 40.000 Nm klaSsen er-hållits dvs dubbelt så mycket som vid lossningen av

timmer.

13

Förklaringen till skillnaden mellan lastkollektiven vid lossning ligger i att olika lossningsteknik använ-des. Lossningen av timmer skedde med en gaffeltruck vars lyftgaffel uppenbarligen var väl lämpad för upp-giften. Massaveden däremot lossades med hjälp av en traverskran vars gripanordning illustreras i figur

3.4. Vid lyftningen deformerades stockbunten så att

den pressades mot stöttorna med resultat att dessa ut-sattes för de nämnda höga belastningstOpparna.

Av figur 5.3 framgår att belastningarna under transport

koncenteras neråt mot!5AMN)Nm-klassen och maximivärde-na når aldrig över 15.000 Nm-klassen.

Vid en jämförelse mellan 30% nivå och 50% nivå finner

man för lastning att 5.0001mn-klassen försvinner för 50% nivån,]JLCHM)Nm-klassen påverkas relativt litet och ovan föreliggande klasser inte alls. Vid lossning

fö-rekommer en lasttopp varför 30% och 50% nivån ger

sam-ma resultat. Figur 5.2 har därför inte skilda tabeller' för de olika nivåerna.

Vid transport på väg finnerman av figur 5.3 att 30% nivån ger cirka tre gånger så många lastt0ppar per tim-4 me som 50% nivån för timmer och cirka fyra gånger så många för massaved. Fördelningen på lastklasser är dock

i huvudsak oberoende av om 30% eller 50% nivån väljes.

I figurerna 5.4-5.6 redovisas lastkollektiven för en

stötta under 5 års drift enligt körprogrammen A, B och

C 1 figur 4.2. I figurerna har den Wöhlerkurva som an-vänts som bas för i avsnitt 6 föreslagna krav inritats. Denna skär ordinatan vn160.000Emloch ger för livs-längdenllMLlMH)lastväxlingar lastvärdet 25000 Nm.. I figur 5.7 redovisas beräkningen av

utmattningssäker-14

motsvarande fem års drift med körprogram enligt figur 4.2 för den ovannämnda Wöhlerkurvan.

Av figur 5.7 framgår att 2 ni/Ni varierar mellan 0,3 och 1,21. Även det ogynnsammaste av dessa värden

lig-ger så nära värdet 1 att en sidostötta med den valda Wöhlerkurvan bedöms erbjuda rimlig säkerhet mot brott inom en femårsperiod.

15

Antal belastningar vid BÖJMOMENT lOO lastningar

Mi' 2,5'103 TIMMER MASSAVED

Nm

30%

50%

30%

50%

5-103

44

-

91

-10.103

459

294

410

192

15-103

54

54

11

11

20-103

1

1

-

-Figur 5.1 Belastningskollektiv för en stötta vid 100 lastningar

Anta-4028422224232:

J4ir2r54l04

** TNmêgá

TIMMER

MASSAVED

5-103

22

2

10-103

39

_25

15-103

31

29

20-103

8

20

25-103

9

30-103

6

35-103

6

40-103

3

Anm. vid lossning förekommer en lasttOpp varför 30%

resp 50% nivån ger samma resultat.

Figur 5.2' Belastningskollektiv för en stötta vid 100

lossningar.

30%-nivå

16

Antal belastningar på en transporttimme

BÖJMOMENT

TOM_

TIMMER

MASSAVED

M i 2 , 5 o 103 ÅTRANS-

SKOGS-

LANDS-

SKOGS-

LANDS-Nm

PORT

BILVÄG

VÄG

BILVÄG

VÄG

5.103

17

1.756

2.350

1.770

1.751

10.103

-

927

660

1.091

420

15-103

-

-

41

28

9

50%-nivå

Antal belastningar på en transporttimme

BÖJMOMENT

TOM_

TIMMER

MASSAVED

Mi:2,5-103 TRANS- SKOGS- SKOGS-

LANDS-an

PORT

BILVÄG' VÄG

BILVÄG

VÄG

5-103

17

590 §

776

421

387

10-103

-

389

184

201

35

15-103

-

-

13

4

8

Figur 5.3 Belastningskollektiv för stötta under en

JTI rapport nr 98

17

60_ M,lO-3(NHO

30% nivå

*540.-

*5

q) (1)

e -

ä

0

a

.520-

_{F1 .}

.m

:0 2% m - - 0 + 0 0+ -I I I I | I I T' i I 1 I i r I 1

0

102 104

106

lOBni 0

102 104

106 108ni

Antal belastningar Antal belastningar Figur 5.4 Belastningskollektiv för stötta under fem

års drift. Körcykel A.

60-_ u §40_ å m E E 0_g - 0_E '7-320-1 :m m_m -0_m q 0 I | I. I I I I ä 0 I | I ä a I\ I I

0

102

104

106 10 ni

0

102 10

106

108n.

Antal belastningar Antal belastningar

Figur §,5 Belastningskollektiv för stötta under fem års drift. Körcykel B.

60% 601 - # q

1% 40_

är 40

-g

e

o ' O ' g E

'8

m

v

0 _{I I I} I I I I* I 0 |4 | | | I I | _ I

0

102

104

106 108 ni

0

102 104 106

108 n.

Antal belastningar Antal belastningar Figur 5.6 Belastningskollektiv för stötta under fem

års drift. Körcykel C.

18 643002829 .1. 000000022 nN O O O O O O 000000000 . 0 65432222 1 5 00000000 .1 WW n n4q4 7.nu,5 nvnupb m1 Q 468143312 W w/.l A.nu nvqañö 9a nu nulN. 230000020 .O O O O O O O O 000000001 0/0 = 0 76532222 3 00000000 .1

n nu,b :JAU :JAU nur: ml

.0 O O O 0 O O 251143312 2650 2 .l. 110000003 nN 00 o o 0 0000 0 0/0 = 0 6652 5 0000 .1 . 111111.1 mm H 00 c o _ _ _-7445 ml W 8214 E

T

_nN.

1

. 3

5%M%

_{00 o}

m_

₀ 0000 1 90 = 0 7652 3 0000 .1 H . o _ _ _-6925 n...l 2744 2

K ör c yk e l A 000 0 0 O 01111111 4503099 71135113 77655432 6 . 9 1 0 33 0

'5

41

0

10

.1

15

-1

0

33 20 °1 O3333 25 '1 0 30 '1 0 35 °1 0 4 0 1 0

R.4 2 0.1ñzqinu.b 2.4 9 59

%% 000003135

_{0 O O 0 0.0 OAU 0 ,, 5}

mäl...

_{nununuO O 0 O 0}

.0430

_nu

%

x

7=

_%

_

=

0 AVR.4 2 2.Z^404 ,0 6,044137_2_2 2 5 0 0 0 O O O OÅU .i .b nununuO O 0 0.0 41

i lqlqlquqm

.

.quqaqdqlm

n 6:564327;1% .m. n 023291447.% 0 i 0 O 0 O .O .O .O O 0 O O 7 3 6.6.1.b.4.404vb % 3.1.41iRVRJR.2 va 4 1.2.4.nv1179T10 9. gul 5^U1103A403 1 v 0 0 O O O O OAU l. . nunvnuO O 0 0.0 11 t_x %_{0 7.6.5qzq404992} __ %_{0 7,0r313959g7_2} = 3 0 O 030 0 0 OAU i 3 nunvnVO 0 0 0 0 +1 .1 1.1.1 1.1.11111.m. 1 .111111 1.1.111 mm n 6 9 2 4 3.2 2.1 m1 n 13?_6:8 I 4 4 7 .Wi O O O O O O .O O. .0 O O O O 1 4 1 1 6.4 4^A Z_ 116v111 8 5 5 2 va 9 3 3 0 4 6 7.6 2^U 4 O O 0 0 O nVO O^U 0 90_ = % = 0 6 6.4 2 0 ,oavd.2

5

_m1

mmmw

_{. . . . _ _ _ _.m.}

i

5

_m1

mmmm

_{. . . . _ _ _ _ mw}

i

6073 n.l 0371 n...l M 6 2 9 6 ?U M 532 4nö Z 7 7 2 O O 8 _ nul 4^U 6 O O O O 0 nVO OAU 0 % __ % i __ % 7WKWWWWW. a1 N me_quu n1 .i l 1 l 1 mm i .1 1111111 mm n . . . . _ _ _ _ 5 n . . . . _ _ _ _ 0303 hml 5231._ h...l 2 6 3 6 X lrbqinu 2 7UJ0ÅWQWMWM%MWW JMMWJ%NEWMWÄWJW B :i l l l l 1 1 1.1 .1 1111111 1 l 1 1 N Å55030999_{0 o o o o o 00} C N 45030990,_{0. 00 0 o 0} d 7,172.R.1_1_3ro d 7,1.3r311112.6

»vw

k

C \) 2.2.?.2.2.2.1.3 Y \, :32.2.2.3 3 3 3 vi m .0 O O 0 O 0 OAU C Am nununvnVO O 0 0 ö ,t .1 l l 11111 M 111.11111 l l 1 K ;i 5.0 5 0.5 0 5.U K, 41 :30.5.0v5 0 5 0 L 1 l 2 2 3 3.4 L 11119.2 3 3 4 Fi g ur 5. 7 L i vs l än g d s a na l ys e n l i g t Pa l m g r e n s d e l s ka d e -t e o r i f ör s t öt t a m e d W öh l e r k ur va e n l i g t F i g ur 5 . 4 -5 . 6 I r a p p o r t n r 98

l9

FÖRSLAG TILL PROVMETOD OCH PROVNINGSKRAV

För ett förenklat utmattningsprov kan man ur den enligt analysen i avsnitt 5 godtagbara utmattningskurvan Välja en lämplig kombination av livslängd och tillhörande

be-lastning. En provomfattning av 100.000

belastnings-växlingar återfinns i flera svenska industrinormer för utmattningsprovning av fordonskomponenter och har be-funnits fungera väl. Enligt den valda utmattningskur-van erhålls denna livslängd vid belastningen 25.000 Nm.

Likaledes med utgångspunkt från den godtagna

utmatt-ningskurvan kan man uppställa krav på den minsta last som ger kvarstående deformation. Denna last definieras _av utmattningskurvans skärning med ordinatan, dvs las-ten där livslängden är noll Med vald.utmattningskurva är detta Värde 60.000 Nm.

Därutöver föreslås också ett krav på att stöttans

ut-böjning vid största under landsvägstransport förekom_ mande böjmoment inte skall överskrida tillåten

last-profil. Med utgångspunkt från föreliggande mätdata föreslås att böjmomentet vid ett sådant prov sätts

till 15.000 Nm.

Sammanfattningsvis föreslås således

l. Minst 100.000 cykler uppnås vid 25.000 Nm pulserande

böjmoment vid infästningens överkant.

2. Stöttan skall tåla ett böjmoment på 60.000 Nm vid

in-fästningens överkant utan påtaglig kvarstående

defor-mation;

3. Lastprofilen får inte överskridas vid ett böjmoment av 15.000 Nm vid infästningens överkant.

20

7 DISKUSSION

Den analys av det insamlade materialet som gjordes ovan har naturligtvis sina brister genom antaganden om ut-mattningsförlOppets natur.

De två nivåer, 30% resp 50%, som valts för uppskattning av antalet lastcykler kan tyckas godtyckliga, men som

framgår av fig 3.6 blir skillnaden mellan

belastnings-kollektiven ganska liten. Vidare kan säkert invändnin-gar göras mot de valda körcyklerna.

För att på ett enkelt sätt kontrollera utvärderingen bör en undersökning göras av stöttor av fabrikat som

visat sig hålla för många (ca 5) års drift utan synba-ra skador. De kan då provas enligt följande riktlinje.

Belastningarna definierade vid överkanten av stöttans infästning i banken.

1. Den last som ger kvarstående deformation uppmäts. Den bör överstiga 60.000 Nm.

2. Utmattningsgränsen för pulserande last om O-25.000

Nm uppmäts. Antalet laster bör uppgå till minst 100.000.

3. Stöttans utböjning kontrolleras så att

lastprofi-len ej överskrids vid normal last (ca 15.000 Nm). Den största möjligheten till ändring av kraven vid

prov-ning av stöttor kan ligga i införande av krav på

loss-ningsanordningarna som eliminerar nu uppmätta maximi-påkänningar. Transporter går emellertid även utömlands för lossning. För att klara dessa fall krävs gemen-samma nordiska eller rent av internationella bestämmel-ser. Svårigheterna att eliminera möjligheterna till fel-aktigt handhavande av den tekniska utrustningen är

tro-ligen också stora. De föreslagna hållfasthetskraven

be-dömes därför som berättigade tills det kan påvisas att ovannämnda problem undanröjts.

Bilaga 1 Sid 1 (2)

PROVUTRUSTN ING

Vid försöken användes sex timmerstöttor av stål med femkantig tvärprofil som försågs med trådtöjningsgiva-re för mätning av böjmomentet vid stöttans infästning

i banken. Givarna placerades inuti profilen på den

Vägg mot vilken timret vilar.

Banke

Trådtöjningsgivare

Fig 1. Skiss över trådtöjningsgivarens placering

Trådtöjningsgivarna var anslutna till en förstärkaren-het av typ FFA 1063. Registrering gjordes dels med en bandspelare av typ TEAC R210, dels med en slingoscillo-graf av fabrikat ABEM Ultralett. Den senare användes dock endast som extra kontroll vid vissa moment. För

kontrolländamål användes även en digital voltmeter.

VT_I r a_p p o r t n_r 98 _T. påTeG-bryggor

stöttor-Instrumentuppk0ppling vid töjningsmätning på timmerstöttor

FPA-förstärkare

typ 1063 Bandspelare

TEAC-RZlO

DigitalVOltmeter FLUKE A

AA

AÄA

Ä

<>

<>

<>

<>

<>

<>

SlingOSCillOgraf ABEM Ultralett S i d B i l a g a 1 2

(2)

B i l a g a 1_

Bilaga 2

Sid 1 (2)

STÖTTORNAS PLACERING VID' FÖRSÖKEN

Mätserie l stördes av bandspelarfel och har därför ej kunnat redovisas. Mätserie 2-4 omfattar timmertransport och mätserie 5-11 massavedtransport.

Varje mätserie benämns med fyra tal och en bokstav, t ex 223, 2H och 1121, 6V.

Timmertransport har första talet 2-4

Massaved -"- 5-11

Skogsbilväg om andra talet är 2

Landsväg -"- 3

Kanalnummer vid inspelning anges av tredje talet l, 2,

3 eller 4. Fjärde talet är stöttans placering på

fordo-net och anges av bankenummer 1 tc>m 6, där banke l

sitter längst fram på släpet. Stöttans placering på

banken anges med H för höger sida och med V för vänster

sida. H Färdriktning dt A V Bankenr. 1 2 3 4 5 6 JTI rapport nr 98

Bilaga 2

Sid 2 (2)

MÄTSERIB PLACERING MÄTSERIE PLACERING

221

lH

231

lH

222

1v

232

1v

223

2H

233

ZH

224

2v

234

2v

321

lH

331

lH

322

1v

332

1v

323

3H

333

3B

324

3v

334

3v

421

lH

431

lH

422

1v

432

1v

423

3H

433

3H

424

3v

434

3v

521

4H

531

lH

522

4v

532

1v

523

3H

533

3H

524

3v

534

3v

621

lH

631

4H

622

1v

V

632

4v

623

3B

633

3H

624

3v

634

3v

721

-

lH

_

731

lH

722

1v

732

1v

723

3H

733

3H

724

3v

734

3v

821

5H

831

5H

822

SV

832

5v

823

3H

833

3B

824

3v

834

3v

921

5H

931

5H

922

5v

932

5v

923

3H

933

3H

'-924

3V

934

3v

1021

5H

1031

SH

1022

5v

1032

5v

1023

3H

1033

3H

1024

3v

1034

3v

1121

5H

1131

-

5H

1122

5v

1132

5v

1123

3H

1133

3H

1124

3v

1134

3v

PI rapport nr 98

MÄTDATA FRÅN TRANSPORTKÖRNINGAR MED TIMMER OCH MASSA-Bilaga 3

Sid 1 (3)

VED PÅ SKOGSBILVÄG OCH LANDSVÃG

Se bilaga 2

'TI rapport nr 98

Tabell 1. Timmertransport på skogsbilväg

Mät-X Place-X Medel- Standard- Max Min serie ring värde avvikelse värde värde

Nm Nm Nm Nm 221 lH 5441 903 9652 3302 222 1V 9438 1007 11938 4699 223 2H 1541 728 3300 508 224 2V 1353 715 3048 508 321 lH 7960 1484 11303 34296 322 1V 5494 2286 11049 -323 3H 4357 1051 7366 762 324 3V 4371 1356 10033 762 421 lH 5396 1341 9144 508 422 1V 3377 1364 8680 679 423 3H 6506 1164 9525 2413 424 3V 5924 966 9779 3810

Tabell 2. Timmertransport på landsväg

Mät-x Place-X Medel- Standard- Max Min serie ring värde avvikelse värde värde

Nm Nm Nm Nm 231 lH 5546 834 8255 3048 232 1V 9871 936 12700 6096 233 2H 1982 517 2413 889 234 2V 1997 501 2413 1270_ 331 lH 9059 1134 13970 4826 332 1V 5900 1079 9017 2159 333 3H 5259 690 7112 3429 334 3V 3420 719 5960 1651 431 1H 6418 1253 11430 2413 432 1V 2896 941 6394 298 433 3H 7635 721 9271 5207 434 3V 5846 660 7874 3810 x

Bilaga 3 Sid 2 (3)

Tabell 3. Massavedstransport på skogsbilväg

Mät-X Place-X Medel- Standard- Max Min serie ring ,Värde avvikelse Värde Värde

Nm Nm Nm Nm 521 4H 7775 748 9906- 5969 522xx 4V 1019 519 0 2159 523 3H 10173 1054 12319 7493 524 3V 9424 1172 12446 6858 621 1H 8366 1002 11303 4953 622 lV 5977 1150 10414 3302 623 3H 6570 897 9144 4064 624 3V 4046 881 6604 2159 721 1H 5932 1029 9779 2921 722 1V 5111 1115 8763 1651 723 3H 8828 871 11430 6604 724 3V 5392 920 8636 3048 821 5H 7415 842 10033 _5715 822 SV 5343 833 7620 3302 823 3H, 3771 900 6223 1524 824(. 3V 4303 814 6604 2159 921 5H 6326 745 8890 4445 922 SV 5393 795 7620 3429 923 3H 4772 709 6604 3429 924 3V 4444 789 6731 2286 1021 5H 7873 767 9906 '5715 1022 5V 5944 918 8509 3048 1023 3H 6136 928 9398 4064 1024 3V 3273 751 5080 1397 1121 5H 6487 938 10287 3302 1122 5V 7934 1110 12700 3683 1123 3H 6381 950 9525 3937 1124 3V 9752 1075 12954- 5969 x XX Se bilaga 2 VTI rapport nr 98

Bilaga 3 Sid 3 (3)

Tabell 4. Massavedstransport på landsväg

Mät-X Place-X Medel- Standard- Max Min serie ring värde avvikelse värde värde

Nm Nm Nm Nm 531 4H 7618 701 8890 5969 532 4V 8936 663 10668 7239 533 3H 9100 583 10033 8382 534 3V 10031 529 11176 9017 631 1H 9017 517 10083 8001 632xx 1V 992 504 1143 0 633 3H 6349 691 7620 5588 634 3V 3956 546 5080 2794 731 5H 6337 702 8255 4826 732 SV 4694 711 6350 2794 733 3H 9135 623 10414 7747 734 3V 4817 1438 8128 .0 831 5H 7313 1099 10033 0 832 SV 5109 820 7366 292 833 3H 3933 878 6350 1905 834 3V 4276 866 6858 2286 931 SH 6576 703 7620 5588 932 5V 5089 575 6477 4191 933 3H 4964 534 5588 3556 934 3V 3726 2134 8255 2000 1031 5H 7989 600 9398 6350 1032 5V 5805 729 7747 3810 1033 3H 6081 594 7874 4953 1034 3V 3363 695 4512 2159

,1131

5H

6835

921

9398

3810

1132 5V 7773 961 11684 4826 1133 3H 6625 1116 9398 2540 1134 3V 9481 1229 14732 6604 X Se bilaga 2 xx TI rapport nr 98