Utländska normer för dimensionering av vägars överbyggnad : II Jämförelser

Nr 104 - 1978 ISSN 0347-6049

104

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) : Fack - 58101 Linköping National Road & Traffic Research Institute : Fack - S-58101 Linköping : Sweden

Utländska normer för dimensionering av vägars överbyggnad

II Jämförelser

104

Utländska normer för dimensionering

av vägars överbyggnad

ll Jämförelser

FÖRORD

Föreliggande rapport utgör en delredovisning inom pro-jektet "Jordarters vägbyggnadstekniska egenSkaper"; vilket bekostats av Statens vägverk, TUb. Projektets

'egentliga målsättning är att rangordna jordarterna med

hänsyn till vägbyggnadstekniska egenskaper. I samband med den litteraturgenomgång som utförts inom projektet befanns det vara lämpligt att till en början inrikta

projektarbetet på en studie av utländska

dimensione-ringsnormer. Detta beroende på, att dimensionering av vägars överbyggnad förutsätter, att de i undergrund och 'vägkropp ingående materialen klassificeras med avseende

på deras vägbyggnadstekniska egenskaper.

I denna rapport har försök gjorts att jämföra och vär-dera några utländska dimensioneringsmetoder. I vissa direkta jämförelser har även den svenska dimensione-ringsmetoden (enligt BYA) tagits med. De utländska me-toderna har tidigare beskrivits i VTI Meddelande 103.

Lars Bäckman

REFERAT

1.

BAKGRUND

2. TRAFIKBELASTNING'

2.1.6Allmänt

VTI

Uttryck och definitioner Ekvivalent trafikbelastning

UNDERGRUND

Allmänt

Undergrundens värdering vid överbyggnads-dimensionering

Bestämning och klassificering av jordarterÖ (allmänt)

Bestämning av jordarters tjälfarlighet.

Bedömning av klimatförhållanden.

Bedömning och klassificering av hydrologiska

förhållanden

ÖVERBYGGNAD

Allmänt

Dimensionering av grusbitumenöverbyggnader Likbäriga överbyggnader

Överbyggnadstjocklek i förhållande till

trafikbelastning

Inverkan av hydrologiska förhållanden

Dimensionerande faktor

Dimensionering på undergrund av C- eller D-material

Dimensionering på bästa och sämsta undergrund

SYNPUNKTER PÅ DIMENSIONERING ENLIGT BYA REFERENSER MEDDELANDE 104 10 12 15 19 20 26 26 27 36 40 46 50 54 61 63

Utländska normer för dimensionering av vägars överbygg-nad. II; Jämförelser

av Lars Bäckman och Leif Wiman

Statens väg- och trafikinstitut

Fack

581 01 LINKÖPING

REFERAT

En utredning har utförts med syfte att jämföra och vär-dera några olika länders metoder för dimensionering av vägars överbyggnad. Utredningen omfattar dimensione- U 'ringsmetoder från Norge, Danmark, England, Västtyskland;

Schweiz och Frankrike. I vissa direkta jämförelser har dessutom Sverige tagits med.

De utländska dimensioneringsmetoderna har tidigare be-skrivits i VTI Meddelande 103.

Jämförelserna omfattar dels beskrivningar av hur man i

de olika länderna beaktar de två huvudparametrarna vid

överbyggnadsdimensionering, d v 5 trafikbelastning och undergrundsegenskaper, dels direkta jämförelser av di-mensioneringsresultat vid tillämpning av metoderna.

Jämförelserna visar att det föreligger stora skillnader mellan ländernas dimensioneringssystem. Detta gäller så-väl dimensioneringssystemens utformning som överbygg-nadskonstruktionernas uppbyggnad (material och lager-tjocklekar). Skillnaderna förklaras till en del av att man i länderna ställer olika krav på vägars standard-och funktion standard-och att de geologiska standard-och klimatologiska

förhållandena varierar.

Den svenska dimensioneringsmetoden (enligt BYA) avviker

i huvudsak på två punkter från de övriga metoderna: 1. Vid beräkning av den dimensionerande

ningen (antal kommersiella fordon/dygn) anges att den-generellt skall antas utgöra lO % av ÅDT (Års-.danstrafiken, axelpar/dygn) oavsett vägtyp och

storleken på ÅDT.

2. Undergrunden värderas utan att hänsyn tas till

grundvattennivån.

l. BAKGRUND

Metoder för dimensionering av vägars överbyggnad har utvecklats i de flesta länder. Skillnaderna mellan me-toderna är ofta stora, beroende på att man i de olika

länderna dels ställer olika krav på vägars standard och. funktion, dels på att de geologiska och klimatologiska

förhållandena varierar.

De faktorer och parametrar som styr dimensioneringen i

respektive land grundar sig således ofta på

förhållan-den som är speciella för varje land, t ex klimat, til-låten axellast och jordartsförhållanden. Dessutom ut-trycks de två huvudfaktorerna vid dimensioneringen, I

trafikbelastningen och bärigheten i undergrunden, på

.olika sätt, vilket gör att de inte.är direkt jämförbara.

Härav följer att det är svårt att göra direkta

jämförel-ser mellan olika länders dimensioneringsmetoder. En jäm-förelse bör därför i första hand belysa skillnader i_ dimensioneringsmetodernas uppläggning, t ex vilka torer som beaktas vid dimensionering och hur dessa fak-torer beaktas. Direkta jämförelser av överbyggnadstjock-lek är alltid behäftade med en viss osäkerhet. Resultat av dylika jämförelser bör därför behandlas med en viss försiktighet.

I föreliggande rapport har, under beaktande av ovan

an-förda svårigheter, försök att jämföra och värdera några

olika länders dimensioneringsmetoder gjorts.

Jämförel-serna omfattar dimensioneringsmetoder från Norge,

Dan-mark, England, Västtyskland, Schweiz och Frankrike. I

vissa direkta jämförelser har dessutom Sverige tagits med. De utländska dimensioneringsmetoderna har tidigare beskrivits i VTI Meddelande 103 {ll.

2.1 Allmänt

Sättet att värdera och definiera trafikbelastningen _varierar, som nämnts ovan, från land till land. Ofta

värderas den dimensionerande trafikhelastningen utifrån antalet kommersiella.fordon som per medeldygn belastar vägen men definitionen på kommersiellt fordon är olika

i olika länder.

Ur antalet kommersiella fordon per medeldygn uppskattas i flera av länderna ett motsvarande antal ekvivalenta standardbelastningar av viss storlek (8,2 ton eller

10 ton) som sedan används som ingångsparameter vid

di-mensioneringen.

2§2 Uttryck och definitioner

i tabell 1 har de olika ländernas sätt att uttrycka

och definiera dimensionerande trafikbelastning

samman-ställts.

Av tabellen framgår hur olika man uppskattar trafikbe-lastningen i de olika länderna. Detta medför att en di-rekt jämförelse mellan ländernas dimensioneringsnormer

'är svår att göra. För att en sådan jämförelse skall

kunna göras krävs att de dimensionerande faktorerna (trafikbelastning och undergrundsbärighet) uttrycks på samma sätt.

VT

I

i v M E D D E L A '

'DE

10

Z' 4' w-.l._-_...._._...M_.--...--v.... __ --<1 --_ ' Land Sverige Norge [Nunnark England Västtyskland Schweiz Frankrike v F.-. ...o

...._. ...Han _.. -A...A....<. -. . .. .- . .. . ..-....u-..-- .._ ., .a v ...u »-._-_ ,.. ,-. A-.

Dimensionerande trafikbelastning Def'nition av kommersiellt'fordon _{Max. tillåten singel} axellast

'oc Kommersiella fordon/dygn under tJal*

lossningsperioden vägens öppningsår Kommersiella fordon/dygn vägens Öpp-ningsår som omräknas till ett

ekvi-valent antal loutonsaxlar under vägens livslängd

Kommersiella fordon/dygn som omräknas till ett ekvivalent antal lO«tonsw axlar under vägens livSlängd

Kommersiella fordon/dygn vägens byggår som omräknas till ett

ekvi-valent antal 8,2-t0ns axlar under

vägens livslängd

Kommersiella fordon/dygn vägens öpp* ningsår

Totala antalet tunga fordon under

vägens livslängd som omräknas till ett ekvivalent antal 8,2-tons axlar Kommersiella fordon/dygn (= 10% av totala antalet fordon/dygn) första _året efter vägens öppnande

.no

TJanstevikt > 3,5 ton Totalvikt 3 3,5 ton

Tillåten totalvikt > 6 ton

Olastad'vikt (egenvikt) 2 1,5 ton

Lastbilar med nyttolast > 5 ton samt bussar '

Framgår ej av normblad SNV 64032

som behandlar beräkning av trafikbelastning Nyttolast > 5 ton 10 10 10 10 10

12

13 ton KOH t on t on ton' ton ton

Ta

be

ll

1.

D i m e n s i o n e r a n d e t r a f i k b e l a s t n i n g

Nedan beskrivs och visas resultat (figur 1) av ett för-sök att överföra respektive lands dimensionerande

tra-_fikbelastning för en dimensioneringSPeriod av 20 år till

ett ekvivalent antal standardbelastningar på.lO ton (N10).

Uppskattningen av antalet N_lO ur respektive lands dimen-sionerande trafikbelastning har gjorts på följande sätt:

HSVerige

I {2] har H Broms bestämt dimensionerande trafikbelast-I ning för BYA:s trafikklasser uttryckt i antalet N10.

De formler och antaganden som därvid använts återges

här i korthet.

N10 skattas ur formeln

:O

N10. .9 (LF)lO

där

S = ackumulerat antal kommersiella fordon under dimensioneringsperioden

(LF)10 = lastbilsfaktorn, som uttrycker det

genomsnitt-' liga antalet ekvivalenta standardbelastningar per kommersiellt fordon

Det ackumulerade antalet kommersiella fordOn under

di-mensioneringsperioden (20 år) Skattas ur formeln

SVERIGE NORGE DANMARK

ENGLAND

VÄST-TYSKLAND SCHWEIZ FRANKRIKE ' x 107 -3 4 56789 Il: -m _. 4 IV VI

N1ch EKVIVALENTA

10-TONS

AXLAR-TRAFIK KLA SS 1500 ' KA]

lo

0

.KOMMERSIELLA

FOR-DON/DYGN TJÄNSTE-VIKT ; 3,5 'TON Nm

20 30

KOMMERSIELLA FOR' DON/DYGN

TOTAL-_ VIKT ;3,5 TON

Nm ?5 4 . . " ox] . I d u' KOMMERSIELLA FOR-DON/DYGN TOTAL'-VIKT 6 TON N82 . d b i n d u- in . I H -. q. J. IV III II I . d n .P BYGG KLASS .I n-30 00 100 500 1500 'P KOMMERSIELLA FOR-DON/DYGN NYTTO-LAST 3 5 TON

Nalz

I . -. - _ b .L _ -TL TJP T1! up T1 _TRAFIKKLASS

. l b _ -. -20 75 300 Figur 1.

600 1500 KOMMERSlELLA FOR-DON/DYGN NYTTIG LAST > 5 TON

Uppskattat förhållande mellan antalet ekvivalenta lO-tensaxlar och respektive lands dimensionerande traflkbelastning under en 20-årig

dimensionerings-period<

f = andel i (%) av den kommersiella trafiken som

kör i det mest belastade körfältet. Vid

2-fäl-tiga Vägar väljs f = 50 % och vid 4-fäl2-fäl-tiga

vägar f = 45

'

0\

°

r = årlig tillväxt (%)

'NlO för gränserna hos BYA:s trafikklasser och de Värden

som används vid beräkningen framgår av tabell 2.

Tabell 2. Beräkning av ekvivalent antal standardbelast-ningar

Trafik-

Kl

f

r

5

_

klass (fordon/dygn) .(%) (%) S 10 (LF)lO N10 10

II

<100-

50

2

<4,4

0,46

<2

11:

100-500

50

2

4,4-22

0,46

2-10

IV

500-1500

50

4

27-82

0,60

16-49

v

1500-3000

50

4

82-163

0,60

49-98

VI

>3000

45

4

>147

0,60

>88

Norge och Danmark

I de norska och danska dimensioneringsmetoderna används N10 som ingångsparameter vid dimensioneringen, se res-pektive normbeskriVning avsnitt 1 och 2 {l].

England

I Road Note 29 anges de ekvivalensfaktorer som används

för omräkning av olika axellaster till ekvivalenta standardaxelbelastningar (8,2 tOn). För omräkning av

axellaster på 10 ton till ekvivalenta 8,2-tons akellas* ter anges en faktor = 2,3, således erhålles följande samband mellan N10 och N8'2

N10 = N8'2/2,3

Västtyskland

Enligt H Broms {2] har man funnit med hjälp av data från västtyska fordonsvägningar och AASHO:s approxima-tiva ekvivalensfaktorer att 15 tunga lastbilsöverfarter motsvarar ungefär 4 överfarter med standardaxeln 10 ton. Med K2 som antalet kommersiella fordon/dygn under en

20-årig dimensioneringsperiod blir sambandet mellan N10

och K2 följande

N₁₀ 2 0,5 "20 - 365 ° K₂ ° 4/15 = 1000 - K₂

Schweiz

Ekvivalensfaktorer för omräkning av olika axellaster till ekvivalenta standardaxellaster (8,2 ton) anges i normen SNV 640320.

För 10 tons axellast anges faktorn 2,31, vilket ger

N₁₀ = N8'2/2,31

Frankrike

Enligt {3] har man ur resultat från axellastmätningar i ett stort antal mätpunkter bestämt lastbilsfaktorer

representativ för 75 % av vägnätet.

(LF)13 anger det genomsnittliga ekVivalenta antalet.

lB-tonsaxlar per kommersiellt fordon.

Det ackumulerade antalet ekvivalenta l3-tonsaxlar förg

en 20-årig dimensioneringsPeriod fås med formeln

2

13 _ s - (LF)13 . . . ..,... . . .-.. (l)

I

ackumulerat antal kommersiella fordon under

där S dimensioneringsperioden S skattas ur formeln

_

f

r

20

A

i

K3°Ej "1] . o . o . . . . . där

K

= antalet kommersiella fordon/medeldygn (båda

riktningarna sammanräknade)

r = trafikens tillväxttakt = 7 % per år

f = andel (i %) av den kommersiella trafiken som

kör i det mest belastade körfältet. Här väljs

Ur (1) och (2) erhålles

N₁₃ 2 5000 K₃

För omräkning av N13 till N10 har AASHO:s fyrapotens-regel använts, varav följer att

.«

104"

'

N10 = N13/ (lä) = 13/0'35'

vilket medför N10 2 l4000 K3

3.

UNDERGRUND

3.1 i Allmänt

I Egenskaperna hos undergrunden under den färdiga över-byggnaden är vid alla dimensioneringsmetoder en av hu-vudparametrarna. Att Värdera dessa egenskaper på ett enkelt och för dimensioneringsändamål lätt användbart

sätt erbjuder stora svårigheter av flera skäl.

- Material i undergrunden förekommer av flera typer

(lösa jordlager, berg och mellanformer), var och en

med en mängd varianter. Undergrundsmaterial av visst

slag förekommer icke alltid i alla länder, utan kan*

till sin förekomst vara begränsad till vissa

geolo-giska områden, vilket minskar underlagsmaterialet för

utvärderingen och gör denna osäkrare.

- Materialens egenskaper är ofta i hög grad beroende av

de yttre förhållandena (i första hand hydrologiska

och klimatologiska förhållanden). Egenskaperna hos ett och samma material kan således växla mer eller

mindre starkt beroende på läget i terrängen och på

årstiden.

- Värderingen av undergrunden borde basera sig på de förhållanden som råder under den utförda överbyggna-den, vilka i vissa avseenden (framför allt de

hydro-logiska) kan avvika från dem som råder innan Vägens

överbyggnad och dränering iordningsställdes och på

vilka in-situ-provningars resultat grundar sig.

Med hänsyn till ovannämnda svårigheter är det begrip-ligt att ett stort antal metoder har utbildats i olika länder för utvärdering av undergrunders vägbyggnadstek-niska egenskaper och att praktiskt taget varje land' håller sig med en egen metod, avpassad för de egna

för--hållandena och avstämd mot de egna samlade praktiska

erfarenheterna.

3.2' Undergrundens Värdering vid överbyggnadsdimen-sionering

Gemensamt för alla metoder är att undergrunden påverkar dimensioneringen i första hand genom den bärighet den antas besitta efter överbyggnadens utförande. I länder

där tjäle förekommer kan dessutom undergrundens

Elg_-farlighet påverka överbyggnadsdimensioneringen. De i_de olika länderna använda utvärderingsmetoderna omfattar

var och en ett flertal bestämningar eller bedömningar på vilka utvärderingen grundar sig och som påverkar

överbyggnadsdimensioneringen såväl ur bärighets- som tjälfarlighetssynpunkt. I tabell 3 har dessa bestäm-ningar och bedömbestäm-ningar angivits sammanfattningsvis.

ll

Tabell 3. Bedömningsgrunder för utvärdering av under-grund vid överbyggnadsdimensionering

Bestämingar resp bedömningar

,I O. ' O. :0 l

anvanda for utvardering av _ undergrund vid

överbyggnads-dimensionering 5 N Dk _GB D CH F

Bestämning och kla551rice- X X X X _ X X X I ring av jordart

Bestämning eller bedömning av.tjälfarlighet

Bestämning av klimat-(temp-) (X;)(Xå) , X X X

förhållandena på platsen

2)

Bedömning och klassificering

av dräneringsförhållandena

(X)

X Å X

X p-X-

X

)

Bestämning av CBR-värde på . X (X3) ' X

uttagna representativa prov ' '

Bestämning av CBR-värde (X3) J X

in situ - . '

Bedömning av CBR-värde

med

^

.

4)

ledning av jordartsbestäm- _ Å X - (X) ning ^

Bestämning av k-värde in

'

X

_

1

X

situ (btg bel) Bestämning av E-värde in situ X

Bedömning av E-värde med

ledning av jordart, skär- X hållfasthet (in situ) eller

CBR-värde

1) Endast vid dimensionering av tjälskydd.

2) Endast vissa allmänna direktiv.'Inga speciella be-dömnings- eller klassificeringsregler.

3) Vid "praktisk dimensionering" bestäms CBR-värde med

ledning av jordartsbestämning.

4) Vid översiktlig dimensionering eller vid

dimensione-ring av mindre viktiga vägar.

'3.3' Bestämning och klassificering av jordarter j (allmänt)

System för klassificering och bestämning av jOrdarter

finns i'de allra flesta länder. Man använder sig

-emellertid inte alltid av dessa system vid dimenionering av vägars överbyggnad.I vissa fall utnyttjar man t ex speciella klassificeringssystem för bedömning av tjäl-farlighet eller bestämmer bärigheten genom mätningar i

fält eller laboratorium.

Norge

I Norge finns inget speciellt klassificeringssystem utan

jordarterna bestäms och benämns utifrån den dominerande

kornfraktionen.

Finkorniga jordarter benämns efter lerhalten:

< 5 % ler - lerfria, svagt leriga jordarter

5-15 % ler

- leriga jordarter

'

15-30 % ler - lera (Övriga fraktioner i adjektiv-form)

>30 % ler - lera

Moränen indelas i tre grupper med hjälp av finmaterial-mängden (material <0,06 mm): (Material <0,06 mm beräk-nat på material <20 mm) Grusig morän - <15 % Sandig morän - 15-35 % Siltig morän - \35 %

För klassificering av jordarternas tjälfarlighet

13

vänds ett speciellt system {l]. Bärighetsklass bestäms

dels av jordartsbenämning, dels av tjälfarlighetsklass. Jordartsbenämningen förefaller dock att vara av

under-ordnad betydelse. Bortsett från de två högsta bärig-hetsklasserna (motsvarande bergterrass eller

bärlager-grus) bestämmer tjälfarligheten även bärighetsklass.

Danmark

I Danmark finns inget egentligt system för

klassifice-ring av jordarter. Utifrån bl a fält- och

laboratörie-försök upprättas i stället en jordartsbeskrivning;

Be-skrivningen omfattar bl a en okulär bedömning av jord-arternas tjälfarlighet.

Vid dimensionering används följande parametrar för be-stämning av bärighetsegenskaperna hos

vägbyggnadsmate-rialen.

- CBR-värden uppmätta i fält

- E-värden bestämda antingen genom

l) Plattbelastningsförsök i fält eller

2) Utifrån erfarenheter, på grundval av

jordartsbe-stämning, vingborrförsök och laboratorieresultat.

England

Jordarterna klassificeras enligt ett system som i huvud-sak baserar sig på Casagrandes klassificering {4l.

Klassificeringssystemet innehåller vissa rekommendatio-ner om jordarternas lämplighet vid vägbyggnad, bl a med avseende på jordarternas lämplighet till undergrunds-material och deras tjälfarlighet.

Vid dimensionering uttrycks bärigheten med hjälp av

CBR-bestämningar utförda i laboratorium.

Tjälfarlig-heten bestäms antingen genom frysförsök eller med hjälp av ett speciellt klassificeringssystem {l].

På grund av svårigheten att erhålla tillförlitliga

re-sultat av CBR-test bestäms dock undergrundens bärighet i praktiken med ledning av uppskattade CBR-värden för olika jordarter. I regel bedöms även tjälfarligheten med ledning av jordartsklassificeringen.

Västtyskland

Jordarterna klassificeras enligt DIN 18196 {l]. Utifrån

denna klassificering indelas jordarterna i tre tjäl-'

farlighetsgrupper. Ingen bärighetsklassificering före-kommer.

Vid dimenSionering bestäms den totala överbyggnadstjock-leken av undergrundens tjälfarlighetsklass.-För den

undre delen av överbyggnaden (förstärkningslagret) ut-förs inte någon dimensionering utan man anger iStället vissa krav, beträffande packningsgrad och defOrmations-modul (E-defOrmations-modul), som denna del skall uppfylla vid kon-trollprovning i utfört skick.

Schweiz

Jordarterna klassificeras enligt Unified-systemet (USCS) {l].

Vid dimensionering används undergrundens tjälfarlighet, klassificerad enligt ett separat system, och bärigheten uttryckt i CBR (fältvärde). Vid översiktlig dimensione-ring och vid dimensionedimensione-ring av mindre viktiga vägar

upp-skattas bärigheten utifrån jordart, klassificerad

en-ligt USCS.

15

Frankrike

Jordarterna klassificeras enligt ett av LPC utarbetat

system som i stort sett överensstämmer med USCS {11.

Någon speciell klassificering av jordarternas tjälfar-lighet utförs inte;

Vid dimensionering används en tabell där undergrundens

bärighetsklass bestäms med ledning av jordartsbeteck- V

ningar enligt LPC. Graderingen av jordarternas

tjäl-farlighet ligger inbyggd i denna tabell.

3.4 Bestämning av jordarters tjälfarlighet

Metoder för att klassificera jordarter med avseende på tjälfarlighet har utarbetats i de flesta länder där

tjäle förekommer. Noterbart är att avancerade klassifi-ceringssystem även utvecklats i länder med relativt milt vinterklimat, t ex Frankrike och England. En för-klaring till detta torde vara att tjälskadeutvecklingen inte enbart är beroende av köldens intensitet. En mild vinter med upprepade mindre tjälnings- och upptiningse

perioder kan från tjälskadesynpunkt vara lika ogynnsam

som en betydligt kallare vinter.

Av tabell 4 framgår vilka tjälfarlighetskriterier som används i de olika länderna. De flesta klassificerings-systemen utnyttjar som synes kornfördelningen på ett

eller annat sätt.

Ofta kompletteras dock kornfördelningen med andra

para-metrar, t ex plasticitetsindex och frysförsök.

Tabell 4. Bedömningsgrunder för klassificering av jord-arters tjälfarlighet

Land Kornför- Plasticiê Frys: Kapilla- Bergartx delning tetSindex forsok ritet

Sverige X X Norge X 'England X X X X åVäst- X åtyskland I iSchweiz X X X Frankrike X X X

XAvser bergartens benägenhet att suga upp vatten.

Kornfördelningen utnyttjas vanligen genom att man anger gränsvärden vid vissa, från tjälfarlighetssynpunkt, kritiska korngränser. De korngränser som används har sitt ursprung i de klassificeringssystem som upprätta-des av Casagrande resp Beskow i mitten av 30-talet. I Norge, Schweiz och Frankrike använder man 0,02 mm

(Casagrande) medan man i Sverige, England och

Västtysk-land grundar klassificeringen på gränsen mellan silt

och sand (Beskow). Vanligtvis anger man också vissa

kriterier för materialens gradering, antingen genom ojämnkornigheten (gig) eller genom kombination av flera olika korngränser.

I flera länder utnyttjas plasticitetsindex för

bedöm-ning av tjälfarligheten- Detta motiveras i regel med

att det finns ett samband mellan jordarters

permeabili-tet och tjälfarlighet. Eftersom permeabilipermeabili-teten

påver-kas av lerhalten, bör det sålunda även finnas ett sam-band mellan plaSticitetsindex och tjälfarlighet.

l7

Frysförsök utnyttjas i några länder som komplement till

andra metoder att bedöma tjälfarligheten. I tveksamma 'fall bedöms jordarternas tjälfarlighet med ledning av

frysförsök.

I England har man funnit att vissa porösa bergarter (t ex kalksten, krita) kan suga upp vatten och därmed ge material innehållande sådana bergarter tjälfarliga

egenskaper, Vatteninnehållet i partiklarna används

där-för som ett tjälfarlighetskriterium.

I Sverige används kapillaritetsbestämningar för att

klassificera jordarters tjälfarlighet. På grund av svårigheten-att göra tillförlitliga bestämningar på moräner utförs kapillaritet vanligen endast på sedimen-tära jordarter.

De olika ländernas tjälfarlighetskriterier kan samman-fattas enligt följande:

Norge

Jordarterna klassificeras med hjälp av kornfördelningen i fyra tjälfarlighetsgrupper. I huvudsak utnyttjas grän-sen 0,02 mm för klassificeringen.

Danmark

I Danmark finns inget egentligt klassificeringssystem. Vid Vejlaboratoriet bedöms jordarternas tjälfarlighet okulärt av geolog.

England

Jordarternas tjälfarlighet bedöms antingen utifrån

förösk utförda vid Road Research Laboratory {l] e_ er

med hjälp av ett speciellt klassificeringssystem, t-nyttjande följande kriterier:

l) Kornfördelningen, material mindre än 0;O75 mm.

2) Vattenhalten i materialet (partiklarna).

3) Plasticitetsindex.

Jordarterna indelas endast i två grupper, tjälfarliga och icke tjälfarliga.

Det allmänna klassificeringssystemet för jordarter {4l

innehåller vissa bedömningar av jordarters tjälfarlig-het. Ofta anser man, att det inte finns något behov av en nogrann bedömning av jordarters tjälfarlighet och att man därför kan nöja sig med en bedömning utifrån konstaterad jordart.

Västtyskland

Utifrån den allmänna jordartsklassificeringen (DIN 18196) delar man in jordarterna i tre tjälfarlighetsgrupper. Indelningen grundar sig i huvudsak på kornfördelningen .och plastiCitetsindex.

Schweiz och Frankrike

För att avgöra om jordarterna är tjälfarliga eller icke utnyttjas enbart kornfördelningen (0,02 mm). De tjäl-farliga jordarterna indelas i fyra grupper med hjälp av kornfördelning (0,02 mm) och plasticitetsindex.

I Schweiz anser man dessutom, att frysförsök skall

ut-föras i tveksamma fall och då man behöver en mer

nog-grann bestämning av ett materials tjälfarlighet.4

19

3.5 Bedömning av klimatförhållanden

Overbyggnadsdimensionering syftar bl a till att

elimi-nera effekter orsakade av klimatförhållandena (tjällyft-ningar, bärighetsnedsättningar). I flera länder finns därför mereller mindre detaljerade anvisningar för be-dömning/klassificering av klimatförhållandena i samband-med

överbyggnadsdimensionering.-Norge

Vid dimensionering av tjälskydd använder man sig av maxi-mal köldmängd och årsmedeltemperatur för orten ifråga. Dessa parametrar bestäms utifrån översiktliga kartor.

Västtyskland

Ogynnsamma klimatförhållanden föreligger när maximala tjäldjupet är större än 1 m och/eller när upprepade tjälnings- och tjällossningsperioder brukar förekomma

under samma vinter. Vid ogynnSamma klimatförhållanden

görs tillägg till de normala överbyggnadstjocklekarna. Tilläggen görs enligt de erfarenheter man har i

regio-nen, dock minst 10 cm.

Schweiz

Ogynnsamma klimatförhållanden anses föreligga när tjäl-djupet är större än 1,4 m. I dylika fall skall dimen-sioneringen utföras medhänsyn till tjäle. Tjäldjupet

är alltså, tillsammans med grundvattennivån, bestämman- ' de vid val av dimensioneringsmetod {l].

Tjäldjupet kan antingen mätas eller beräknas ur diagram som funktion av köldmängd, överbyggnadstjocklek och

jordartstyp. I de fall då man inte har tillgång till en

Auppmätt köldmängd, kan även den beräknas ur ett diagram , som funktion av klimatregion och höjden över havet.

Frankrike

Det förväntade tjäldjupet är avgörande för om man skall ta hänsyn till tjäle vid dimensionering. Tjäldjupet be-stäms med ledning av de tjäldjup som tidigare uppmätts i regionen och lokala erfarenheter. Uppgår det förvänta? de tjäldjupet till mer än 4/5 av överbyggnadstjockleken:

skall dimensioneringen utföras med hänsyn till tjäle.

3.6 Bedömning och klassificering av hydrologiska förhållanden

De hydrologiska förhållandena anses i de flesta länder

_spela en avgörande roll vid bedömning av undergrundens tjälfarlighet och bärighet. I flera länder betonar man Vikten av att vägens dränering utformas på ett riktigt sätt. Förutom allmännaanvisningar rörande dränerings-förhållandena använder man sig i regel av

grundvatten-nivån för bedömning av de hydrologiska förhållandena

(tabell 5).

Nedan anges hur man i resp land bedömer de hydrologiska förhållandena och hur man tar hänsyn till dessa vid dimensioneringen av överbyggnaden.

21

Tabell 5. Grundvattenytans läge för att ogynnSamma

hydrologiska förhållanden skall anses råda

Land GrundvattenniVå vid

ogynn-samma hydrologiska förhållanden Grundvattenytan_<0,6 m från

jord-England lagret (avser endast

kohesions-jordarter) 4

Västtyskland Grundvattenytan <2,0 m från

terrassytan

Schwei" Grundvattenytan <l,4 m från

Väg-"

ytan eller över tjälgränsen'

Frankrike Grundvattenytan <l,0 m från

' terrassytan

Norge

I'de norska dimensioneringsnormerna anges inga speciella bedömnings- eller klassificeringsregler för de hydrolo-giska förhållandena. Man anger dock, att de överbygg-nadskonstruktioner som rekommenderas vid olika trafik-belastningar förutsätter,.att "vägen är Väl dränerad året om". Dessutom menar man, att förstärkningslagret kan reduceras med 10 om om överbyggnaden utförs på bank med fyllnadshöjd större än 1 m.

Danmark

Beträffande dimensionering av Vägens överbyggnad med

'hänsyn till undergrundens tjälfarlighet i kombination

med olika grundvattenförhållanden anges i SV's

byggnadens tjocklek enligt-nedan.

tjälfarlighet övernggnadstjocklek

+ + och + 0,90 f 1,2 m

( + ) O;80 m

Beteckningarnas innebörd framgår av bilaga 2 i {11 (sid 43).

.Beträffande dimensionering av Vägens_överbyggnad med

hänsyn till undergrundens bärighet anger man i {53 en

metod som möjliggör hänsynstagande till undergrundens förväntade tillstånd efter vägens färdigStällande med avseende på vattenhalten.

Man uppskattar den förväntade bärigheten i undergrunden på följande sätt:

1. E-Värde och CBR-Värde för undergrunden bestäms vid

naturlig vattenhalt vid mättillfället.

2. Förhållandet mellan EeVärde och CBR-värde bestäms.

3. CBR-värde bestäms vid den vattenhalt som man förvän-tar sig i undergrunden efter Vägens färdigställande. 4. Detta CBR-Värde räknas om till ett E-Värde med hjälp

av förhållandet enligt punkt 2. Dimensioneringen ut-förs sedan med detta E-värde som man menar är repre-sentativt för undergrundens bärighet efter vägens färdigställande.

England

Man anger uppskattade CBR-Värden för olika jordarter. Härvid anger man två värden för resp jordart. Det Värde som skall användas vid dimensioneringen bestäms av grund-. vattenytans läge i förhållande till aktuellt jordlager

23

(högre eller lägre än 60 om under jordlagrets yta).

Då det är möjligt, anser man att grundvattenytan genom

'lämpliga byggnadstekniska åtgärder skall hindras från

att stiga högre än 60 om under terrassytan. Detta skall' .göras antingen genom att anordna dränering eller

genom-att höja terrassplanet (bankuppbyggnad). Är ingen av I _dessa åtgärder praktiskt möjlig bör man utföra

dimen-sioneringen efter de lägre CBR-värden för undergrunden som anges då grundvattenytan ligger högre än 60 om under terrassytan.

Västtyskland

I de västtyska normerna (ZTWE StB 76) anges riktvärden för erforderliga överbyggnadstjocklekar för olika

bygg-nadsklasser enligt_tabell 6.

Vid ogynnsamma vattenförhållanden och/eller i källa

om-råden, med maximala tjäldjup på mer än 1 m och upprepa-de tjäl- och tjällossningsperioupprepa-der, görs tillägg till de angivna överbyggnadstjocklekarna. Tilläggen görs en-ligt de erfarenheter man har i regionen, dock minst ii den storleksordning som anges i tabell 6.

Tabell 6. Riktvärden för erforderliga överbyggnadstjock-lekar

Tjälfar- Överbyggnadstjocklek (cm) Min tillägg (cm)

llghets_ Byggklass Byggklass A B

klass I-IV V

F2 50 40 10 10

F3 60 50 10 10

Tillägg:

'.Ä:4 vid ogynnsamma vattenförhållanden

B - i kalla områden med upprepade tjäl- och

tjälloss-ningSPerioder

ogynnsamma-vattenförhållanden anser man föreligger när'

- grundvattenytan någon gång under tjälperioden

ligger-närmare terrassytan än 2 m.

- vatten från angränsande områden kan rinna vid sidan av eller genom överbyggnaden ned till tjälfarliga undergrundsmaterial.

Riktvärdena i tabell 6 gäller inte om man använder

tjäl-isolerande material eller om man utför en "helt bunden"

överbyggnad.

Schweiz

De hydrologiska förhållandena bedöms i första hand efter

samspelet mellan grundvattenytans läge (avstånd från

väg-ytan) och tjäldjupet.

Med gynnsamma förhållanden menar man: - bank med fyllnadshöjd större än 1,5 m.

- grundvattenyta på lägre nivå än 1,4 m under vägytan och under tjälgränsen

- berörd mark fri från "vattenåder".

Med ogynnsamma förhållanden menar man: - väg i djup skärning.

- grundvattenytan på högre nivå än 1,4 m under vägytan

eller ovanför tjälgränsen.

25

- porvattenövertryck.

Då ogynnsamma förhållanden råder vidtar man åtgärder

för att förhindra tjälskador. Någon av följande åtgärder

rekommenderas:

a) Urgrävning motsvarande tjäldjupet

b) Delvis urgrävning motsvarande 60 % av tjäldjupet c) Stabilisering av överbyggnaden

a) Isolering med högisolerande material

Man anger ingen speciell åtgärd då grundvattenytan ligger högt (<l,4 m från vägytan) men trots det under

tjälgränsenä

Frankrike

Enligt de franska normerna indelas jordarterna i

under-grunden i'4 olika undergrundsklasser efter deras väg-tekniska egenskaper. Vid denna indelning tas bla hänsyn

till om dräneringsförhållandena är goda eller dåliga.

För samtliga angivna jordarter utom grus med låg fin-jordhalt (<5 % mtrl <G,O8 mm), starkt plastisk silt samt lera anser man att dåliga dräneringsförhållanden medför att jordartens undergrundsklass skall_sänkas till närmast lägre.

Dräneringsförhållandena anses goda då_grundvattenYtan ligger djupareêü1].m under terrassytan och då vägkroppen görs "vattentät", d v 5 att den skyddas från dagvatten Igenöm att såväl körbanor som vägrenar'belägges, och med

riktigt utförd dränering. I övriga fall anses

förhållan-dena dåliga.

4.

ÖVERBYGGNAD

4.1

.

Allmänt

För att jämföra de olika ländernas dimensioneringsmeto-der har dessa tillämpats och resultaten jämförts på A några olikasätt. För att inte detta skulle bli alltför

omfattande och i viss mån även för att underlätta

jäm-förelserna har endast grusbitumenöverbyggnader (GBÖ en-ligt BYA) tagits med. I ett par länder, där rena grus-bitumenöverbyggnader inte förekommer, har använts över-byggnadskonstruktioner som så långt möjligt bedömdes

motsvara BYAzs GBÖ.

I direkta jämförelser av detta slag finns alltid en

osäkerhetsfaktor beroende på att vissa antaganden måste

göras, t eX vid bedömning av undergrundsförhållanden

och vid omräkning av trafikbelastning, Denna

osäkerhets-faktor, vilken således är sammansatt av oSäkerheten-i

samtliga ingångsparametrar och eventuella omräknings-faktorer, kan sannolikt under ogynnsamma betingelser bli ganska avsevärd. De i de följande avsnitten redo-visade jämförelserna borde därför egentligen komplette-ras med en bestämning av jämförelsernas osäkerhet eller en analys av jämförelsernas känslighet för förändringar i de olika ingångsparametrarna. En fullständig analys av detta slag bedömdes dock bli mycket omfattande och i de följande avsnitten har därför endast i ett fall gjorts ett försök att bestämma osäkerheten (avsnitt 4.4). I övrigt har inga osäkerhets- eller känslighetsanalyser

utförts.

I avsnitten 4.2-4.8 har resultaten av dimensioneringen

jämförts på en del olika sätt. Avsnitten innehåller i

huvudsak följande:

4.2 Dimensionering av grusbitumenöverbyggnader. Redo-visning av dimensioneringsresultat.

27

4.3 Likbäriga överbyggnader. Tillåten trafikbelastning: E_bestämd'utifrån en given överbyggnadSkonstruktion.

4.4 Övernggnadstjocklek i förhållande till

trafikbe-lastning.

4.5 Inverkan av de hydrologiska förhållandena pâ öVer-byggnadsdimensioneringen.

4.6 Dimensionerande faktor. I ett par fall redovisas under vilka betingelser som undergrundens bärighet respektive tjälfarlighet är dimensionerande.

4.7 Dimensionering på undergrund av C- och D-material.

4.8 Dimensionering på bästa reSp sämsta undergrund.

4.2 Dimensionering av grusbitumenöverbyggnader

Nedan redovisas hur överbyggnadskonstruktioner,

mot-svarande BYAzs överbyggnadstyp GBÖ, är uppbyggda i de

olika länderna. För varje land har en figur

samman-ställts, som visar hur överbyggnadstjocklek beror av trafikbelastning (N10) och undergrundens bärighet/tjäl-farlighet (figur 2-8). Trafikbelastningen har i före-kommande fall räknats om till ekvivalenta lO-tonsaxlar enligt avsnitt 2.3.

För att underlätta direkta jämförelser länderna emellan har en översikt sammanställts i figur 9.

De överbyggnadskonstruktioner som redovisas i detta av? snitt utgör med några undantag också grund för de

jäm-förelser som görs i fortsättningen (avsnitt 4.3-4.8).

ÖVERBYGGNADS-TJOCKLEK (Cm)

...

_oo

1' -_ov.« f.-Cå §a°f;<êp;°=°°9 O o _I //

^

_r:g§<7

'Ab

4_ BG

... .. *noomom 906930'

/.

;_.g:g;3:3-j:g;r:33:33:35;;;g;;-:;_;g;;;g;:;:;:;:::: 5255255553555:53355553;ngçigigigågååäçågigigigEgägågågâgågggi _ ' . V . _ i i _ _ 4 . _ h _. . .'. O . . . .i . Ä. . ;1;.;.;.;.:.;.;.-. Qob950:: 9 , ° ° . D! Ö 6 0 go ' -. ... ... ... 9 0-0 då'S' d

"'Först.-_ lager Ekvivalenta TRAFIKBELASTNING 10-t0nsaxlar

Elggg_g;_ Grusbitumenöverbyggnad (GBÖ) i SVerige på olika undergrundsmaterial (A, B, C,

D och E).

_29

ÖYERBYGGNADS-TJOCKLEK (cm)

O ! r ; w

;O

g. 1 _:'..__5,_.._,-V.á-v___

Dtgpygwgâi _ Asfaltert grus

--

låååiiåirte

D . . . _ .. n _ . . . __ , i . . A . . . _ l 1 l ' ' . _ ' . _ . _ . ' _ . , -_ v . ' . . -. _. ' o . -- ' . -- ' . '. _ . . _ _ . . .a ' . - ' . I ' . ' _ n ' . - ' . - ' . ' ' . ' . . ' _ - ' .4, . . . a _ , _ . . _ - ' _ a . I . . _' _ . _ . __ . . - . ' . i. _- _- . . . _ . ø1 . __ 55_ Forsterkn.

.

lag

OO . I I

5 1T

7 _ 'm5 10 ' 10 Ekvivalenta ' lO-tonsaxlar TRAFIKBELASTNING '

Elgur 3. Grusbitumenöverbyggnad i Norge på undergrund

av olika bärighet och tjälfarlighet (bärig-hetsklass I-VI, tjälfarlighetsklaSs Tl-T4).

7'

10

fiL? .,, I GAB I

20 . '°

-

__

Stabilt*_ grus Bund- __ sikring 140 . *if-'55555355?sigsgszsssrs 105 m6 i Ekvivalenta lO-tonsaxlar TRAFIKBELASTNING

Eigug 4. Grusbitumenöverbyggnad i Danmark på

undergrund av olika bärighet (E-modul=

5 - 300 MPa). a

J.L ÖVERBYGGNADS-TJOCKLEK (cm) Rolled Asphalt Dense macadam

mig .'Ä'Å-l'ÖI'I'Ä'ÃÖÖ'ÖZ'J .

QO§

Ekvivalenta TRAFIKBELASTNING lO-tonsaxlar

Eigur 5. Grusbitumenöverbyggnad i England på under-grund av olika bärighet (CBR = 1-30 %).

'Den streckade linjen anger minsta överbyggnads-tjocklek på tjälfarlig undergrund.

ÖVERBYGGNADS-TJOCKLEK ( cm )

"r ° O 3 0 I vle (62.10% O 9' 9. 09 '. 9 -i

30 317- .' CPU? ° °- 9- ?Kfmffibem?? ° ' GQ Q sä Sceåñiws 5029.9*-

. v .1 _. . Qo _ (U , Q .0 I O °I 1, .o .D-Do . _ > .

53° .. Q 0 öquogépoaâooöofå Kiestragschicht

C

'

;

Ab

\v \ - ' i ._ m 099-! ' \ Q' ' ' ' \ Bit . Trag -;møgâêâk§§§%§qêgux§- _{v? 1w§§5§ä;§§;:§:F<;§§§§§ schicht} .0' *(3 . :(5 UO°DO§\/ ?BK .3 ' UV °°\J _ \ . . V i 1

Qw féäååbf

Frostsicheres r-mtrl. 90 5 _nr 7 10 10 1 Ek . 1' t.

TRAFIKBELASTNING

_lO-tonsaxlar

VlVa en 8

,Eigur 6. Grusbitumenöverbyggnad i Västtyskland. Linjerna, betecknade F2 och F3, anger minsta

överbyggnads-tjocklek (=överbyggnads-tjocklek av icke tjälfarliga lager) på tjälfarlig undergrund. Vid ogynnsamma

vatten-och klimatförhållanden görs tillägg till de an-givna överbyggnadstjocklekarna (A resp. B). Linjerna, betecknade F2 + A + B och F3 + A + B,

anger alltså minsta överbyggnadstjocklek på

tjäl-farlig undergrund vid ogynnsamma vatten- och klimatförhållanden.

_JJ

ÖVERBYGGNADS-TJOCKLEK (cm)

0* _F' Ndi Ab (Belag)

*EEáÄÃ... .§2

_

___Sorte B

;tärkn.-ar

004-

_§03,

100;

_i_

800 OCd

1 g 5 _å

1.TO-?134, 800 OCd

*

i

WOT_ g

130

,

i

5

l

"T

f

2

7

70

10 g

-

_{10Ekvivalenta}

TRAFIKBELASTNING 10_tonsaxlar

Figur 7. Grusbitumenöverbyggnad i Schweiz på undergrund

VTI

av olika bärighet (CBR 5-30%). Vid dimensione-ring med hänsyn till tjäle utnyttjas vanligen en metod som anger minsta överbyggnadstjocklek som funktion av köldmängd och

undergrundsmateri-alets tjälfarlighet. De streckade linjerna anger

minsta överbyggnadstjocklek i några olika fall vid dimensionering med hänsyn till tjäle.

ÖVERBYGGNADS- ' Enduit (ytbehandling)

TJOCKLEK (icm) , ' A; . j

0 -r

-.

a

r-!

§\

\\\\\

bn bitumineux

§ :§Ã>orvpåx^§s§§§§§§§§ Grave bltumlneux

207"

₅

_{§70°Ä,Q§QQ9'<§qoøbäräåäsg\}

_{0 WG-åSQ-Öéå'ogau -oroga-.zmg '4\\ \ H_}

J Qçy (5,1_ij-:.»"_7'°°t_.< ?Dåyiq'égp ;- 1 _H_

30-7-

_{-'._ _s'7--Q'g:.°5ç§82 \ * sz}

l "' " 0- 3 'M' 200-923

40-r-

-

81-1_-;

* %33°

s

50-;-60-4-

_i

80-?-k : 0 _;

30

15

1 6

4 7

V

J 0 '0 Ekvivalenta TRAFIKBELASTNING lO-tonsaxlar

Elgur 8. Grusbitumenöverbyggnad_i Frankrike på

under-grundsklasserna 81 och 82. (GBÖ utförs endast

på dessa undergrundSklasser).

Observera att både den bundna (Grave-bitumineux) och den obundna (Grave) delen av överbyggnaden

förändras vid ändrad undergrundsklass

i_.__su__\/_E

0. .D

DANMARK

_

V

.ENGLAND

b

2 " "' '°q°§':: 300

_{5. _,}

_{30 '}

'AW-:r

Enmii (MPM ' nu Jr 30 am e . v . *i 3 ' 90-4- ' > . -100+ I 004_ ' ' Q 2 i 10+ \ 1 T i i

i

-i

SCHWEIZ

\° _1° m 1 7 I ?V V r

,. 30*

20*

15:

10

1 I I I I

++

Oj 10-1* z -4- 0' .° '. 0 I 0.' '.êoå 0_ ö i i_ °. 0% - ' 2+ 30 , . '. _.Dig? Q ° ?gå-Mo eg.c o 0.- ' 5 ii 40-»- 09.o°- §90: ováågç', 'E 43 0-0'.- .uç .. s. .9. ' 50-*- .°oo9. o 9 '23° . "q -9p°.'.0k:° l . v .O 6 0-*- . 099 §0°0. OS i* t .: .GRQJQ'D'C 70... .4. ' ..3-z-o. 4_* '5 u.. n : .80+ f 31+ 90 I _l_ i 5 6 7 3 ?O O

Figur 2; Översikt av grusbitumenöverbyggnader i de

olika länderna (Jmfr fig 2 - 8).

Vid denna jämförelse har dimensioneringsmetoderna an-vänts omvänt på så sätt att tillåten trafikbelastning har bestämts utifrån en giVen överbyggnadskonstruktion

(två fall undersökta). Dessa valdes bland respektive lands normenliga överbyggnader, så att de

överenSstäm-de till.sin konstruktion och var likbäriga-med BYA:s överbyggnadstyp GBÖ.(grquitumenöverbyggnad) på under--J

grund av materialgrupp D,'

I ett par fall (Norge och England, figur 10) har

norm-enliga överbyggnader valts som avviker något från de

tidigare visade normenliga grusbitumenövernggnaderna (figur 3 och 5). Detta för att.så långt som möjligt er-hålla överensstämmelse i förer-hållandet mellan tjocklekar-na hos de bitumenbundtjocklekar-na lagren och de obundtjocklekar-na lagren.

Jämförelser har gjorts vid två olika överbyggnadstjock- _ lekar motsvarande BYA:s trafikklasser IIIoch VI. Lik-bäriga ansågs överbyggnaderna vara då den beräknade ekvivalenta överbyggnadstjockleken var lika.

Den ekvivalenta överbyggnadstjockleken beräknades med hjälp av följande bärighetskoefficienter, vilka i stort

överensstämmer med resultaten av AASHO-försöken.

Material Bärighetskoefficient ASfaltbetong 0,44

BG

0,34

Makadam

' 0,14

Bärlagergrus O,ll Förstärkningslagergrus I 0,11

Med förstärkningslagergrus som referensmaterial erhölls följande ekvivalensfaktorer.

37'

Material Bärighetsfaktor'. . S-faktor Asfaltbetong ". i i; 4,0. _ V i - :.140

' BG

-' 7'- A

_4

3,1 .

'

1,3

Makadam. . i n . 1,3" -_ Å'3)

_Bärlagergrus __.

'

'. 1;0 ;

" 4,0

Förstärkningslagergrus

V

_ l,0

.

.

4,0

EkVivalent överbyggnadstjocklek erhölls genom summering av ingående materials lagertjocklekar,multiplicerade' med tillhörande bärighetsfaktor.

Figur 10 och ll Visar resultaten av försöken att finna öVerbyggnader som enligt ovan var likbäriga.

I figurerna har angivits de trafikbelastningar som res-pektive överbyggnad är dimensionerad för på en under-grund som i-de flesta fallen kan anses motsvara BYA:sl materialgrupp D.

undergrund av materialgrupp D VTI MEDDELANDE 104 'under 20 år 1 mm ' 3,5 Ab Q5 86 12 55-34;- aöngr. . _ . DSverige äâäê 152 3000 10 Materialgrüpp D ,9334 fordon/ 55 51:12::) l-'örstlgm /dygn Ab - _ ' .

.3 då? Asfaltert gruá Barighetsgrupp VI

S 4/. -"- pakk Tjälfarlighet Tas

' '3-' :mycket tjälfarlig

' Norge

Ägäf .

c::>

149

_1600

8,5

3 3:5:_{_';} stig . fordon/ (Silt', lera)

(grus, sand) /dygn _{' .}

/'

n 66;Mummx

..//.

12 :gigaängusmbn:

. grus) ' _{V 0}

Danmark .i 152 - 5 E-modul= 30 MPa

' :ac: - (Moränlera) 65 Färdigt. 3,- (Bundsiknings-sand) Rolled D ' Antal! 13 -00-England .übä 150 2000 6,5 CBR < 2\

. 335: [::> 8,2 tons- Avst. till gvy (60 cm

;ggn , axlar/ (Heavy clay PI = .

m ...1.22m..., --9 % alt

.1:51.14 (Sub-base) /dygn 60 :0 , Sl )

(Dedroch Anges ej. Vidstående

12 / /Ab Binderschicht:) öka-konstruktion

/ . . krävs då

undergrund-väst_ II. B1-t.Tragsch1cht 145 3000 .3 en är mycket tjäl_

tyskland 25 1059:0' Börl " fordon/ farlig.

Drän.-för-. .73ny. '9" hållandena

ogynnsam-2:531_ .lågå'g MY??? ma och klimatet är

:ff: se 1C "kallt". Dessutom 29 g+ñgñkälgz krävs E 2 120 MPa 'S'.3:_'.°'[Frostsicheres 'på förstärkn.lagret 4; H material) 10 ,.Ab (Be1ag) 5 w BNI Sorte B

Schweiz

?áäj

.c::>

150

4100

13

CBR ; 9sj lf li

;Qu; . 8'2 tons- Star t t ä är 9

60 Fusu'g' ai'clar/ Max. köldmängd,

a :3 /dygn _{IG = 450 C°°dagar}

.§4

f ' (Silt - lerig silt)

(Bêton Undergrundsklass

6 zQV'Ab himmüneux) 51 = lägsta klassen

V (G b. ) av 4 (81-84)

. _25 BG fav' Hume _ _ (Silthaltigt grus med

Frankrlke ' 142 :ågdggg 4 8 plasticitetsindex

/dygn >7 och dåliga

drän.-w _..._.'.._.:.:_,:drst,|g,_ (Grave) fsrhmstarkt plastisk

. _ SIlt)

40'

4.4 Överbyggnadstjocklek i förhållande till trafik-belastning

I detta avsnitt har en jämförelse gjorts mellan

erfor-derliga överbyggnadstjocklekar i förhållande till

tra-fikbelastningen enligt de olika dimensioneringsmetoder-na. Härvid har överbyggnadstjockleken omräknats till ekvivalent grustjocklek enligt avsnitt 4.3 och trafik* belastningar enligt de olika metoderna har omräknats I till motsvarande antal ekvivalenta lOtonsaxlar enligt -avsnitt 2.3. Jämförelsen har gjorts vid hög respektive

låg bärighet hos undergrunden.

Av resultaten (figur 12 och.13) framgår att det under vissa förhållanden förefaller att vara stor skillnad mellan de olika länderna med avseende på ekvivalent

överbyggnadstjocklek.

För att få en uppfattning om vad de i figur 12 och 13 redovisade skillnaderna betyder har ett försök gjorts

att uppskatta osäkerheten i beräkningen av de ekviva-lenta överbyggnadstjocklekarna.

10 ' 2.0 30 i 1.0 50 60 70 .80 90 100 110 120 130 11.0 150 150 170 Undergrund: Figur lå. m5 Sverige (3): Norge (N): Danmark (DK): England Schweiz Frankrike (GB): Västtyskland (D): (CH): (F): F 105 107 EKVIVALENTA 10-TONSAXLAR

Materialgrupp D (sandig-moig morän,

moig morän, mjäla)

Bärighetsgrupp VI (Silt, lera,

mycket tjälfarlig)

E = 30 MPa

CBR = 2%

(Kalkhaltig moränlera

(Mjälig finmo)

Dåligt dränerad, mycket tjälfarlig

undergrund i zon med "kallt" klimat

CBR = 4% (Silt,

Undergrundsklass Sl (Siltigt grus med PI »7 och dåliga drän.förhållan-den.- starkt plastiSk silt eller lera)

lerig silt)

Ekvivalenta övernggnadstjocklekar i förhållande till trafikbelastningen vid undergrund med låg bärighet.

42

EKVIVALENT

ÖB-TJOCKLEK (cm)

V 0 g 10 20 år .nan-nu- -- ...g 30 4 '-- -- ---- -II--d -1I-<I-( 40 Nr* W \ ....\

\"-i

50 . F \\ . ' GB " '

60 D

_.

1 Kaea

_NN

70

DK\'

N N' \

N

* x ' N \ __h '- _P' .'\ \. \\_{ÅN, <\} 80 _{( \\*\N} .\ I \ \ L...-

E_-90

\'

.\ \

\' \*

\

"- S

P \ \\

|

\

\ . \

100 v. s\ L 0' \"s \

110

.\L

"

M58

0

\' I

120 DKCH 130 140 F '

105

105

107 EKVWALENTA

10-TONSAXLAR Undergrund: Sverige (S): Materialgrupp A (grus, sandigt

grus, grusig morän I)

Norge (N): Bärighetsgrupp I-II (stenfyll-ning - Välgraderat grus, sand) Danmark (DK): E = 100 MPa (sand, ej tjälfarlig) England (GB): CBR = 8-30 % (ej plastisk sand) Västtyskland (D): E = 100-120 MPa

Schweiz (CH): CBR = 30 % (välgraderad sand,

'grusig sand)

Frankrike (F): Undergrundsklass 82 (siltigt grus,

dåliga dräneringsförhållanden

-siltig sand med PI < 7 och goda dräneringsförhållanden)

Figur 13. Ekvivalenta överbyggnadstjocklekar i förhållande till. trafikbelastningen vid undergrund med hög bärighet.

Beräkningens osäkerhet har uppskattats enligt följande:

Med ledning av samband mellan Marshall-stabilitet och

bärighetskoefficient respektive CBR-värde och bärighets-koefficient, som hämtats från {2], har en rimlig

stor-leksordning på variationsbredden hos de här använda

_bärighetskoefficienterna uppskattats till i30

%.-Detta innebär att de beräknade ekvivalenta

överbyggnads-tjocklekarna i figur 12 och 13 har samma

variations-bredd, dvs :30 %. Vad detta innebär i jämförelsen

mellan länderna illustreras i figur 14 med 4 exempel.

Exemplen visar ekvivalenta överbyggnadstjocklekar i30 %

för de olika länderna vid två trafikbelastningar, låg

resp hög, motsvarande BYA:s trafikklasser III och V, på

två undergrundsbärigheter, låg resp hög, motsvarande materialgrupp A och D i BYA.

44

UNDERGRUNDSBÃRIGHET

Låg (Mtrl D) Hög (MtrlA) 5 N DKGBDCHF "ams N DKGB D_CHF j.

Hög

-

' , i

(N10 : 7403 i I

?Oz

v00

4

t

' r* ' ' 'i M50 +317; v-01 E 'E U U 76 .0 :E

5

_fämsuoxeaocus

; ..

15° --

:

Låg

_{5 i v}

I

_.

'

i

110.740 ) r 100 150

Figur 14. Ekvivalenta överbyggnadstjocklekar :30

\0'0

I figur 15 visas för de ovan valda kombinationerna

mel-lan trafikbelastning och undergrundsbärighet ett mått på skillnaden mellan den största och den minsta ekviva-lenta tjockleken enligt figur 12 och 13 vid respektive kombination. Procentsatserna anger hur mycket den störs-ta tjockleken skall minskas med resp den minsstörs-ta

tjock-leken skall ökas med för att dessa skall bli lika,

Undergrundsbärighet låg hög

(Mtrl D)

(Mtrl A)

hög

Trafik-

(N10=7-106)

15 %

32 %

belast-. låg

nlng

(N10=7-105)

25 %

40 %

Figur 15. Skillnad mellan den största och minsta

ekvivalenta överbyggnadstjockleken (jfr figur 14)

Av figur 14 och figur 15 framgår att det endast är vid hög undergrundsbärighet som skillnaden mellan ekviva-lent överbyggnadstjocklek i de olika länderna är signi-fikant, dvs större än osäkerheten i30 % i beräkningen av denna ekvivalenta överbyggnadstjocklek.'

Skillnaden mellan länderna är störst vid kombinationen

låg trafikbelastning och hög undergrundsbärighet (40 %)

men då ska man uppmärksamma att denna kombination krä-ver de tunnaste ökrä-verbyggnaderna och att 10 % (skillna-den mellan 40 % och osäkerheten 30 %) endast betyder

mellan 4 cm och 9 cm i ekvivalent

tjocklekeller mellan

1 cm och 2,5 cm uttryckt i asfaltbetongtjocklek.

46

4.5 Inverkan av hydrologiska förhållanden

.England

I Road Note 29 anges bärighetsvärden (lab.-CBR-värden) för olika brittiska jordarter. Härvid anger man 2 vär-'den för varje jordart, och vilket som skall användas

vid dimensioneringen av överbyggnaden bestäms av grund-vattenytans läge i förhållande till terraSsytan.

Man rekommenderar sålunda att ett lägre bärighetsvärde'

'tillämpas då avståndet från jordlagret ifråga till

grundvattenytan är mindre än eller lika med 60 cm, se

tabell 7.

Tabell 7. Uppskattade lab.-CBR-värden för brittiska 'jordarter packade vid naturlig vattenhalt_{l]

Type of soil . Plasticnv index ' CBR (per cent) ' (per cent)

Depth of water-(able below format/'on level Mare :han 600 mm 600 mm or less

Heavy clay 70 i 2 1* V 60 2 1 -5* 50 2-5 2 m 3 2 Silty clay " 30 5 3 Sandy clay 20 6 4 10 7 5 Sålt . -* 2 1*

Sänd (poorly graded) nomplastic 20 10

Sand (well gr-aded) non-plastic 40 15 Well-graded sandy grava! nong-plastic 60 _ 20

___Mm_-___ .-..-__rt ...._--,-.__..

' See para. 27

Betydelsen av grundvattennivån, uttchkt i erforderlig tjocklek hos förstärkninglagret (sub-base), framgår av 'tabell 8 (gäller för en trafikbelastning = 7-106 NlO

motsvarande BYAzs trafikklass V).4

Tabell 8. FörstärkningSlagrets tjocklek vid

trafikbe-lastning NlO = 7 - 10 '

_

Plastici-

Förstärkningslager (cm)

- * . - 9 . i ' Skillnad

Jordart. tetSindex Avstånd till grundvattenytan

% - >60-cm 560 cm ' ' (cm)

70 .

' 53

'

68

'

_15

Lera . ' ' 40 - g 41 I 53 ,' .12

Siltig lera

30

26

v41'

"

15

. ' 20 - 21 32 « - 11 Sandig lera -- 10 ' 17 e 26 ' i 9

511:

'

-i

53

' -

68

'

15

Sand (dåligt -. _. graderad) Non-plastic 15 4 _ 15_ . O. Sand (väl- A _ Non-nlastic 0 i 15 15 graderad) * . Sandigt grus . (Välgraderat)Non-plastic O 5 15 - 15

...-0-Man rekommenderar således en ökning av förstärknings-lagrets tjocklek-med mellan 9 och 15 cm, på samtliga

undergrunder (jordarter) utom på ensartad sand, då

grundvattenytan ligger högt (560 om under terrassytan), . 0

Frankrike

>Vid dimensionering av överbyggnad enligt de franska'

48

normerna bedöms undergrunden efter dess vägtekniska

egenskaper. Härvid tar man hänsyn till i undergrunden

ingående jordarters geotekniska egenskaper, om risk för tjälnedträngning föreligger samt om

dräneringsförhållan-dena är goda eller dåliga.

Indelning görs i 4 olika undergrundsklasser (81534).

Dräneringsförhållandena anses göda då grundvattenytan ligger djupare än 1 m under terrassytan.

För samtliga jordarter, utom grus (Gb, Gm), innebär

dåliga dräneringsförhållanden, då det föreligger risk

för tjälnedträngning, att undergrundsklassen sänks en

.klass till närmast lägre.

Vad sänkning från undergrundsklassen från näst lägsta (82) till lägsta (81) innebär i överbyggnadstjocklek

för en grus-bitumenöverbyggnad framgår av figur 16.

' * **átaä*y?: . . .áwf'zxwáfäx :gåi: wx ?.ja

6 CH!1 *fåfåtäg Beton bitumlneuxxh,wlmjv&#-x __ __ ___I_ u v mig." .Jr 6 canÅ

Grave- / . 20 cm bitume 25 cm (ökning 5 cm) (ökning 10 cm)

åSZ O. . Sl

C

;Figur 16. Ökning av överbyggnadstjocklek för-en

' grus-bitumen överbyggnad.då

undergrunds-klassen sänks från 82 till 81.

VTI MEDDELANDE 104'

...-'Skillnaden i överbyggnadstjocklek då undergrundsklassen sänks från 52 till 81 är således:

5 cm bitumenstab bärlager

10 cm Grus

Skillnaden är densamma i samtliga trafikklasser.t

Exempel på jordarter som medför att undergrundsklassen sänks från 82 till 51 då dräneringsförhållandena ändras från goda till dåliga är:

GL (Siltigt grus), PI >7

GA (Lerigt grus)

SL (Siltig sand), PI <7

Exempel på jordarter som klasSas i lägsta undergrunds-klass (S 1) oaVsett dräneringsförhållande då risk för tjälnedträngning föreligger är:

SL (Siltig sand) PI >7 SA (Lerig sand)

LP (Silt, låg plasticitet)

Ap

Lt (Silt, lera, hög plasticitet) At

Västtyskland

I de Västtyska normerna anges minimitjocklekar för tota-la överbyggnaden då denna utförs på tjälfarlig under-grund- Man rekommenderar dessutom tillägg till dessa tjocklekar då "vattenförhållandena är ogynnsamma" och då man förväntar större tjäldjup än 1 m ooh upprepade tjäl- och tjällossningsperioder.

Tilläggen vid dessa förutsättningar är lika i alla

50-trafikklasserna oavsett tjälfarligheten i undergrunden

(från lite till mycket tjälfarlig). '

Minimitilläggen.är:

10 om vid ogynnsamma vattenförhållanden

och

10 cm i kalla områden med upprepade och tjäl-lossningsperioder.

' Ogynnsamma vattenförhållanden anser man föreligga då:

- grundvattenytan ligger närmare terrassytan än 2 m under tjälperioden

- vatten från angränsande områden kan rinna vid sidan

av eller genom överbyggnaden ned till tjälfarliga undergrundsmaterial.

4.6 'Dimensionerande faktor

Vid dimensionering av överbyggnad klassificeras under-grunden i huvudsak med ledning av två faktorer, nämligen undergrundens bärighet och tjälfarlighet. Vanligtvis är dessa faktorer väl integrerade i dimensioneringssystemen och man kan inte utan vidare avgöra om det är bärighet eller tjälfarlighet som är dimensionerande i ett visst fall (jämför Sverige).

I några länder är dock dimensioneringssystemen utforma-'de så, att man i princip dimensionerar för två fall, med

hänsyn till dels undergrundens tjälfarlighet och dels dess bärighet, och sedan väljer den överbyggnadstjock-lek som är störst. I England och Schweiz använder man sig av.ett sådant dimensioneringsförfarande. Vissa för-sök har gjorts för att belysa hur den dimensionerande faktorn beror av trafikbelastning och terrassens bärighet

VTI MEDDELANDE 104

'i dessa länder.

I England är (figur.l7) bärigheten alltid

dimensione-rande när terrassens bärighet är mindre än 3 CBR-%. Tjälfarligheten är alltid dimensionerande då bärigheten

är större än ca 10 CBR-%.

I Schweiz (figur 18) är den dimensionerande faktorn inte enbart beroende av trafikbelastning och terrassens bärighet. Bestämmande för erforderlig överbyggnadstjock-lek är dessutom undergrundens tjälfarlighet och

medel-köldmängden vid orten ifråga._För att illustrera detta

har därför två kurvor lagts in motsvarande tvâ under-grunder med olika tjälfarlighet. Medelköldmängden är

i båda fallen 400 OCd.

Vid en trafikbelastning motsvarande BYA:s trafikklass V,

en medelköldmängd av 400 OCd och en måttligt tjälfarlig

undergrund (G3) är tjälfarligheten dimensionerande om terrassens bärighet är högre än 12-14 CBR-%. Om under-grunden är mycket tjälfarlig (G4) blir tjälfarligheten dimensionerande-när terrassens bärighet överstiger

6-8 CBR-%.

52-TERRASSENS BÄRIGHET LAB - CBR (Z)

10 9 8

T7

e w

.

T*A]

GHETEN

/

m 6

. u

.Ii

// _

TJ mtrlallwdomms

å rå 5

'

H

/

2: Så

u: -

'

//////,V BÄRIGHETáN 5* J_4 Lz' _ v--i

.6;

/ø/

'Dmmäslouq DE

3 .__, I 2 .-4 . CU H '-4 U) U 1 105 106 ' A 1074 Ekvivalenta 10-tonsax1ar TRAFIKBELASTNING

Figur 17. Dimensionerande faktors beroende av trafikbelastning

och terrassens bärighet i England.

_I L e r i g sa nd (S C) . '-4 _0x Sa nd (S P) r-*f Si lt (ML) 53 'TERRASSENS BÄRIGHET FÄLT - CBR (Z) 0.- om. 0 0 'U T O '.. ?FL Trafi klass V 'hqä' enl.. YA. I i'

20

. ':

. 1-"

TJÄLFARL1G$E .N

,

'kusiji

oçp,,

' 0 0 | / <9 c: H

E5

2; U) Q Ei :3 U m

§5

\ê

. o . 0 . I / ...LQ.C. D O i i O O I l c .0 I . 0 I .0 0 0 0 i .D 0 0 0 I . 0 0 . 0 0 0 0 . 0 . -'6 L ! . . . _ . . o . . o i ' U 9 9 1 . U 0 . i . Le ri g Sl lt (C L) a)

*ii

S'

\1,.

c> <: Ch ij i q

\o \

\

K

'

ø

.-:3.3::: N

i

//

< ,a

I

:...BARIGHE[EN

F. ) ₄

:jän;;;pIMENSIQNERANDE

J | 6 7 10 10 ' v 10 Ekvivalenta

-

1

TRAFIKBELASTNING

10 tonsax ar

Figur 18. Dimensionerande faktors beroende av trafikbelastning och terrassens bärighet i Schweiz. Då den

dimensione-rande faktorn deSsutom är beroende av undergrundens

tjälfarlighet och medelköldmängden vid orten ifråga,

har två kurvor lagts in, motsvarande två undergrunder

med olika tjälfarlighet (G3 = måttligt tjälfarlig, G4 = mycket tjälfarlig). De rastrerade fälten Visar vilka gränsvärden som, i de två fallen, kommer att

gälla vid en trafikbelastning motsvarande BYA:s

trafikklass V. '

54

4.7 Dimensionering på undergrund av C- eller'g-material

.-I följande avsnitt har överbyggnader dimensionerats för

fem olika undergrundsmaterial. Dimensioneringen har;

för varje undergrundsmaterial, utförts med resp lands

dimensioneringsmetod. Enligt BYA-76 klassificeras två

av de utvalda materialen som C-material, medan tre

'klassificeras som D-material. Materialens

kornfördel-ning framgår av figur l9.

Syftet har varit att göra dels direkta jämförelser av de överbyggnadstjocklekar som används i de olika länder-na, dels göra jämförelser inom materialgrupperna C och D (d v 5 studera spridningen i materialgrupperna).

De fem undergrundsmaterialen har klassificerats enligt de olika ländernas system för klassificering av

arter. Därvid har doCk endast kornfördelning och

jord-artsbenämning kunnat utnyttjas. Detta har naturligtvis

vållat vissa problem, eftersom klassificeringssystemen är anpassade för de mer eller mindre speciella jordar-ter som förekommer i de olika länderna och i vissa fall utnyttjas även andra kriterier (t ex CBR och E-modul) för klassificeringen. Detta gör att den klassificering som redovisas här i många avseenden är osäker.

Undergrundsmaterialen har dock försökt väljas så att man med någorlunda säkerhet skulle kunna klassificera dem med de olika ländernas system. I de länder där man utnyttjar CBR-bestämningar (England och Schweiz) för dimensioneringen finns riktvärden angivna för olika typ-jordarter. Valet av undergrundsmaterial har i viss mån styrts så att dessa riktvärden kunnat utnyttjas.

Vid dimensioneringen har förutsatts att de klimato-logiska och hydroklimato-logiska förhållandena är ogynnsamma. I de fall där det är möjligt har alltså dimensioneringen

utförts med hänsyn till detta.

Svårigheten att klassificera de utvalda undergrundsma-terialen i enlighet med de danska dimensioneringsan-visningarna har gjort att dessa inte tagits med i denna jämförelse.

Klassificeringen av undergrundsmaterialen redovisas i tabell 9. Utifrån denna har överbyggnader dimensione-rats på varje undergrundsmaterial vid en trafikbelast-ning av 7-106 N_10' Resultatet av dimensioneringen redo-visas i figur 20 och 21.

9.126515?262129363 Q-mateäiâl_<äisu§ 29)_

Av jämförelsen framgår att dimensioneringen i stort sett resulterat i likartade överbyggnadskonstruktioner.

Det är endast England och Schweiz som avviker något

jämfört med de öVriga länderna. I England är

överbygg-nadstjocklekarna betydligt mindre både vad gäller den '

sandiga moränen och grovmon. I Schweiz är det endast

överbyggnaden på den sandiga moränen som är avvikande.

91E925$0295129_På R'IRaEeEiâlJåiluE 2.1).

I Sverige, Västtyskland och Frankrike bedöms de tre

jordarterna på i stort sett samma sätt. I dessa länder gör man således ingen inbördes-skillnad på de

jordarter-na och överbyggjordarter-nadskonstruktionerjordarter-na är i stort sett likvärdiga. Den totala överbyggnadstjockleken är visser-ligen något större i Sverige men detta kompenseras av kraftigare asfaltlager 1 Västtyskland och Frankrike.

I Norge klassificeras den finmoiga grovmon endast som lite tjälfarlig (T2), vilket medför att förstärknings-lagret på denna jordart blir tunnare jämfört med

56

svarande lagertjocklekar på _{de andra jordarterna.}

I England är förstärkningslagren på den sandiga-moiga^ moränen och den finmoiga grovmon endast ca 1/3 av de'_ förstärkningslager som används i de flesta andra länder_

(jämför Sverige);

I Schweiz erhålls slutligen tre olika överbyggnadstjocká lekar på de tre jordarterna. Den mjäliga finmon har den tjockaste överbyggnaden, medan den finmoiga grovmon har den tunnaste.