V Zfnotat Nummer: V 85 Titel: 85a 85b 856 Författare: Avdelning: Projektnummer : Projektnamn: Uppdragsgivare : Distribution: Datum: 1989-04-12
Årstidsfaktorer för fallviktsdeflektioner erhållna genom upp-repade mätningar på ett flygfält med växlande undergrund
Jämförelse av mätresultat från fallviktsmätningar på ett flygfält utförda år 1979 och 1987
Jämförande bärighetsmätningar med VTIs två tunga fallvikts-utrustningar på ett flygfält med växlande undergrund
Birgitta Bergstedt
Vägavdelningen (Vägkonstruktionssektionen) 41375-7
Förbättring av metoderna för bärighetsklassificering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbyggnader
Fort fri
ä
Statens väg- och trafikinstitut Väg- och
Trafik-a Pa: 581071Linköping. Tel. 013-11 52 00. Telex 50125 VTISGI S Institutet Besök: Olaus Magnus väg 32. Linköping
O R I E N T E R I N G
På ett och samma flygfält har extra bärighetsmätningar med fallviktsutrustning utförts i forskningssyfte.Redovisningen delas upp i tre delar A - C.
A) Framtagning av årstidsfaktorer.Dessa skall användas till
omräk-ning av fallviktsdeflektioner,som uppmätts vid annan årstid än våren,till
att gälla för den kritiska perioden i anslutning till tjällossningen. B) Undersökning av hur stor skillnad sam erhålls vid bärighetsmätning med
fallvikt vid upprepad mätning efter ett antal år.
C) Jämförande mätning för att se inverkan av val av fallvikt.
Detaljer för de tre olika undersökningarna finns i VTInotat 85A,8SB och 85C.
S A.M M A N F A T T N I N G
85A
Flygfältet var utvalt så att undergrundsförhållandena var olika utefter banan. Banan var väldimensionerad så att de olika undergrundsförhållandena var kom-penserade med olika tjockt förstärkningslager.Det bitumenbundna lagret var ca 2 dm tjockt.
Årstidsfaktorn för vårperioden är definitionsmässigt 1.0 för alla avsnitt. Då mätningar gjorts på högsommaren och på hösten har faktorer kunnat räknats ut för dessa perioder.
Något olika faktorer fås för olika undergrunder.De tjälfarligaste avsnitten har faktorn 1.1 under sommaren och 1.2 under hösteneAvsnitt med sand får
faktorn 1.1 både under sommaren och under hösten.De avsnitt som innehåller
lera håller antagligen en mera jämn fuktighet under hela året och en faktor på 1.1 erhålls för både sommaren och hösten.
853
Om.man jämför bärighetsmätningarna gjorda 1979 och 1987 blev resultaten mycket lika.En tunn underhållsreparation hade gjorts under mellantiden.
850
VTIs två tunga fallvikter ger systematiskt olika stora nedsjunkningar vid samma last.Den äldsta av dem ger en större nedsjunkning.En orsak kan vara att belastw ningstiden är längre,men flera andra orsaker finns säkert.
nummer: V 85A Datum: 1989-04-12
Titel: Årstidsfaktorer för fallviktsdeflektioner erhållna genom.uppw repade mätningar på ett flygfält med växlande undergrund
Författare: Birgitta Bergstedt
Avdelning: Vägavdelningen (Vägkonstruktionssektionen) Projektnummer: 41375w7
Projektnamn: Förbättring av metoderna för bärighetsklassificering av flygfält och dimensionering av flygfälfsöverbyggnader
Uppdragsgivare: 'Fortifikationsförvaltningen
FÖRORD
I detta VTI-hotat redovisas en liten del av vad som utförts
inom projektet Förbättringar av metoderna för bärighetsklassiu ficering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbygg-nader".
Forskningspengar till detta projekt har VTI erhållit från For-tifikationsförvaltningen.
Alla fältmätningarna har utförts av Åke Söderström, som härmed
tackas för hjälpen.
Beräkningar och sammanställningar har undertecknad gjort delvis på VTI och delvis på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm Linköping i april 1989
Birgitta Bergstedt
. : I I I I
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Inledning Försökets uppläggning wN ü-A
Överbyggnadens uppbyggnad och undergrund
4 Sammanställning av fältmätningarna 5 Beräkningar
6 Sammanfattning
Bilaga 1. m Sju sidor med rådata från fältmätningana. Bilaga 2. a Diverse extra beräkningar.
Sid.
H
1 Inledning
Bärigheten hos vägar och flygfält varierar med årstiden.Speciellt dramatiskt är detta då perioder med tjäle förekommer,men också perioder med regn eller höga temperaturer inverkar på olika sätt på bärigheten.Inverkan blir olika för olika typer av över- och underbyggnader och skiftande undergrunderoVid dessa fältförsök följs bärighetens årstidsvariation med hjälp av
fallvikts-deflektometer under ett år gemom upprepade mätningar på ett gammalt flygfält.
Målet är att ta fram korrektionsfaktorer för korrigering av deflektionsvärden till mest kritisk period,dvs tjällossningsperioden.
2 Försökets uppläggning
Fyra mätningar med institutets älsta tunga fallvikt utfördes under ett år på en rullbana på ett militärt flygfält.Kraften var ca 14 ton och belastnings-plattans diameter var 45 cm.Mätningar utfördes varje gång på samma ställen i 60 punkter utspridda över banan varannan gång 5 m till höger och varannan gång 5 m till vänster dm banans centrumlinje.
Temperaturen mättes samtidigt i uppborrade hål i asfaltlagret på tre olika djup och anteckningar om.vädret ochspricktillståndet gjordes.
Grundvattenrör fanns tillgängliga och vattennivåerna avlästes då och då under det år mätningarna pågick.
Samtliga rådata finns redovisade i bilaga 1.
3 Överbyggnadens uppbyggnad och undergrund
Flygfältets undergrund växlar från sand och grus med lokala inslag av finare
material i ena banänden till lera liggande på torrskorpelera i andra banänden. Sammanslagning av avsnitt med likartad uppbyggnad görs med tanke på de efter-följande beräkningarna på efter-följande sätt
êvsnitt nr
Overbyggnadens uppbyggnad, Materialbeskrivning 2 + 3 1 + 2 Ca 19.5 cm bitumenbundna lager, varav ca 12 cm BG 3 15 cm bärlagermaterial 4 10-30 cm förstärkningslager-material 5 Undergrund av sand,grus,finmo Anm.Största
Irj-J // :
M§M§W§m
0 0 U 0 I;9 0 .g , 'f . 'I' 155 ._ 'i a / _ 4 , a A i! <1'-E *I i o 1,! i. § H . Li. "' 5 . r 3 . O , 4 b (I -5 G 9 l '0 .0 9a 0 0 °p o' o .o 0- .4 .c ,9o o LJ' 0 0 O 0 . d 0 0 6 c' . 0
§M§M§M§M§w"5
...5" .-0 40°o 01: on* o o 7 + 9 f aüVEEAN' 1 + 2 Ca 19.5 cm.bitumenbundna lager? 1 + 2 varav ca 12 cm BG 15 om bärlagermaterial 7 cm förstärkningslagermaterial Undergrund av m0:än,hörande till tjålfarlighetsgrupp II Ca 20 cm bitumenbundna lager, varav ca 14 cm BG 15 om bärlagermaterial 7°30 cm förstärkningslagerw material Undergrund av grovmo,sand av
växlande tjålfarlighet,grupp I-III
1 + 2 Ca.19.5 cm bitumenbundna lager,
varav ca 12 cm BG
15 cm bärlagermaterial
10-30 cm förstärkningslagerw
material
8 + 10 1 + 2 Ca 22 cm.bitumenbundna lager, 1 varav ca 14.5 cm BG 3 15 om bärlagermaterial 4 5-29 cm.förstärkningslager-2* material 5 Undergrund av lera . 0 0 a
;C
yf
ääj
z
00t o g 9.0
.9.' 9 F?0100 91.50.' -° °.'
:a: *sauna 1 - 1 Några cm.asfalbetong 2 13 cm.armerad cementbetong 5 Undergrund av sand och grus. . Aag-;aj v 55 EEMMYEêll'äiâü' 447
;m
»wmwnä ?397%
. .L , 2413 cm armerad cementbetong z. 4w10 cm grusmaterial Undergrund av lera4 Sammanställning av fåltmâtningarna Fallviktsmätningar
Fallviktsmätningar gjordes tre gånger under sommarhalvåret av år 1987 och en gång på våren 1988.Två av mätningarna den första år 1987 och mätningen år 1988 uppskattas ha gjorts under den period då bärigheten är som lägst,dvs precis efter det att tjälen lämnat överbyggnadenOSamtliga rådets från fallviktsmätm ningarna,temperaturm och grundvattenavlâsningarna finns i bilaga loI tabell 1 redovisas medelvärdena av fallviktsmâtningarna för respektive avsnitt och mäta tillfälleo
Medelvärden och standardavvikelser för deflektionerna mätta med Tabell 1.
tung fallviktsutrustning för respektive avsnitt.D0=Deflektionen i centrum i mm.DSOO och 01000 är deflektionerna i mm.på avstånden 500 respektive 1000 mm från belastningscentrwm. Datwm Madeltemp. DO 0500 D1000 i beläggn. Grader C mm mm mm Avsnitt 2 + 3 870506 ca 20 0081:0920 0.34i0.05 0.15i0.02 870706 ca 35 0082:0.11 0.33i0904 0515:0.02 870903 ca 30 0077:0015 0.3330005 0015:0002 880419 ca 10 0062j0.10 0.3430005 0917:0.03 Avsnitt 4
870506 ca 20 0.87i0.11 0.48i0.03 0.25i0.02 870706 ca 35 0.99:0.06 0.45i0.02 0.22i0.02 870903 ca 30:Mi> ;W0;91:0007 0.44i0.03 0023:0002 880419- ca 10 0676:0912 0.45i0.05 0026:0002 Avsnitt 5 + 6 870506 ca 20 0076:0010 0.39i0.07 0.20i0.04 870706 ca 35 0086:0016 0.36i0.08 0.18i0.04 870903 ca 30 0074:0012 0.3510.07 0018:0.04 880419 ca 10 0068:0015 0.3810.09 0.2li0.03 Avsnitt 7 + 9 870506 ca 20 1009:0011 0.5410009 0024:0005 870706 ca 35 1022:0014 0.50i0.09 0.22:0.06 870903 ca 30 1009:0009 0049:0.07 0.22:0005 880419 ca 10 1000:0015 0954:0.08 -0.26:0°05 Avsnitt 8 + 10 870506 ca 20 1047:0026 0680:0.13 0038:0005 870706 ca 35 1060:0019 0.76:0.09 0,35:0°04 870903 ca 30 1036:0°20 0.68i0.09 0.34i0.04 8804I9 ca 10 1016:0023 0.68i0.10 0.35:0.04
Forts. tabell 1 Datum. Medeltemp. D0 D500 D1000 i beläggn. Grader C mm mm mm Avsnitt 1 870506 ca 20 0.8210.05 0.60i0.04 0.38i0.02 870706 ca 35 1.02i0.29 0969:0.13 0.41i0.05 870903 ca 30 0.84i0.09 0057:0.06 0.3810.02 880419 ca 10 0.75i0.05 0.57i0.04 0.3610.03 Avsnitt 11 870506 ca 20 0.95i0.13 0°6810.06 0.41i0.02 870706 ca 35 0.8810.08 0.64i0.03 0.40i0,01 870903 ca 30 0.86i0.10 0061:0.04 0.38i0.02
880419 ca 10 '0.9li0.09 0.64i0.04 0.40i0.02
Vid studium av tabell 1 är det anmärkningsvärt vad lika varandra nedsjunknings-värdena inom varje avsnitt är,trots att mätningarna är gjorda vid olika årstid-er och vid olika tempårstid-eraturårstid-er.Dock sårstid-er man de typiska variationårstid-erna även om de
är ganska små.Nämligen att D1000,som avspeglar undergrundsförhållandena,är
störst på våren och minst på hösten.Vidare ser man att centrumnedsjunkningarna
är som störst vid de högsta temperaturerna,vilket är vad men väntar sig på
tjocka asfaltbeläggningar.Skillnaderna i nedsjunkning mellan avsnitt med olika undergrunder är mera markant än årstidsvariationerna inom.ett avsnitt.
Grundvattenmätningar och klimatuppgifter
Grundvattennivåns avstånd till markytan mättes i fyra grundvattenrör fem gånger
under 1987 och en gång i samband med fallviktsmätningen på våren är 1988.Endast i ett av rören fanns någon vattennivåatt studera.Det röret var beläget i an-slutning till avsnitt 10 och undergrunden består där av lera.Sommaren 1987 var ovanligt regnig och grundvattennivån steguI september var den bara 3 dm under markytan,vilket var 5 dm högre upp än påvåren l987.År 1988 var det tjälloss-ning mycket tidigare än år 1987 och vid vårmättjälloss-ningen år 1988 var grundvatten-nivån så gott som i markytan.Den kalla och regninga sommaren 1987 har antag-ligen bidragit till att så små skillnader har erhållits i nedsjunkningsvärdena.
5 Beräkningar
Allmänt
Syftet med detta notat är att få framrårstidsfaktorer för korrigering av ned-sjunkningsvärden erhållna med fallvikt,när mätning utförts vid annan årstid än den kritiska vårperioden.Det går att beräkna faktorerna på olika sätt och man kan tänka sig olika sorts faktorer också.
Faktorerna som bestäms i detta notat är avsedda att korrigera för olika
års-tider.Dessa variationer beror bland annat på olika fuktighet i undergrund och obundna lager och avstånd till tjälperioden.
Temperaturen har också stor betydelse,speciellt för bärigheten hos bitumenbundm na lageroFÖr de variationerna görs särskilda korrigeringar med hjälp av dator« programmet TEMPKORR innan årstidsfaktorerna beräknasenet framgår av beräkningw arna nedan hur det går till att få fram de Önskade faktorerna.
Ytterligare beräkningar sam inte har direkt med årstidsfaktorerna att göra,men sam är vanliga vid utvärdering av resultat erhållna vid fallviktsmätningar redovisas i bilaga 29
Korrigering till referenstemperatur
Sam referenstemperatur väljs 15 grader C.Datorprogrammet TEMPKORR användso Alla deflektionerna räknas om till 15 grader C från de temperaturer som.man
haft vid fältmätningarnaoDessa var 20,35,30 respektive 10 graderoDet är hela tiden medeltemperaturen i asfaltbeläggningarna som.menas.Resultatet,av beräkm ningarna införs i tabell 20: denna tabell har dock inte deflektionen som uppe mätts längst bort från belastningscentrum.medtagits,ty den behöver ej korriu geras.Vid kontrollräkning visade det sig nämligen att korrektionen skulle ha blivit mindre än eller lika med 0001 mm.
)
Tabell 2. Medelvärden för deflektionerna i centrum och 500 mm från centrum
uppmätta i fält och korrigerade till 15 grader Celsius för respekw
tive avsnitt.
Datum. Medeltemp. DO D0 D500 D500 i beläggn. Fältv; Korr. Fältv. Korr. i fält Grader C m mm mm mm Avsnitt 2 + 3 870506 ca 20 0.81 0.77 0.34' 0.34 870706 ca 35 0082 0.64 0.33 0.32 870903 ca 30 0077 0.64 0033 0032 880419 ca 10 0.62 0.66 0.34 0.35 Avsnitt 4 870506 ca 20 0087 0.82 0.48 0.47 870706 ca 35 0099 0.77 0.45 0.43 870903 ca 30 0091 0;76 0.44 0042 880419 ca 10 0076' 0.81 0.45 0.46 Avsnitt 5 + 6 870506 ca 20 0676 0.72 0.39 0538 870706 ca 35 0086 0.67 0.36 0.35 870903 ca 30 0074 0.62 0.35- 0034 880419 ca 10 0568 0.72 0.38* 0039 Avsnitt 7 + 9 870506 ca 20 1909 ' 1.03 0.54 0053 870706 ca 35 l°22 0.95 0.50. 0.48 870903 ca 30 1909 0.91 0.49 0.47 . 880419 ca 10 1.00 1.06 0.54 0.55 Avsnitt 8 + 10 870506 ca 20 1.47 1.38: 0.80 0478 870706 ca 35 1060 1.23 0.76 0.69 870903 ca 30 1036 1.11 0.68 0063 880419 ca 10 1016 1.24 0.68 0.70
Korrigering för temperaturens inverkan på deflektionerna på
cementbetongav-snitten i banändarna kan ej göras med TEMPKORR.
Beräkning av korrektionsfaktorer för årstiden
Här antages att vårmätningarna är gjorda vid den tidpunkt då bärigheten är
som, lägst dvs strax efter det att tjälen lämnat överbyggnaden.Medelvärde av de till 15 grader korrigerade vårdeflektionerna tas.Årstidsfaktorn för
respektive period fås genom att det beräknade vårmedelvärdet divideras med det till 15 grader korrigerade deflektionsvärdet för den aktuella perioden. .Resultatet av beräkningarna framgår av tabell 3.
Tabell 3. Korrektionsfaktorer för deflektionsmätning vid annan årstid än den
kritiska. Korr.faktor för deflek-Korr.faktor för deflekw Korr.faktor för centrumw Avsnitt Månad
deflektionen tionen 500 mm* tionen 1000 mm från centrum från centrum 2 + 3 April-Maj 1.00 1.00 1.00 Juli 1.13 1.09 1.07 Sept. 1013 1.09 1.07 4 April-Maj 1.00 1.00 1.00 Juli 1006. 1.09 1.18 Sept. 1.08 1.12 1.13 5 + 6 April-Maj 1.00 1.00 1.00 Juli 1.07 1.11 1.17 Sept. 1016 1.15 1.17 7 + 9 Aprileaj 1.00 1.00 1.00 Juli 1.11 1.13 1.14 Sept. 1.15 1.15 1.14 8 + 10 April-Maj 1.00 1.00 1.00 Juli 1.07 1.07 1.06 Sept. 1.18 1.17 1.09 1 April-Maj 1.00 1.00 1.00 Juli (0.77) (0.86) (0.90) Sept. (0.94) (1.04) (0.97) 11 April-Maj 1000 1.00 1.00 Juli 1906 1.03 1.03 Sept. 1,08 1.08 1.08
Några faktorer i tabell 3 är satta inom parenteser.Det är värden från avsnittet med cementbetongbeläggning som är överlagd med asfaltbetong.För de värdena är ingen temperaturkorrigering gjord,ty TEMPKORR kan ej användas på en dylik upp» byggnad.Värdena inom parenteserna skall inte användas utanen årstidsfaktor från ett annat avsnitt med likande undergrund tas istället.
Diskussion av årstidsfaktorerna i tabell 3 Noggrannheten i faktorerna
Det finns flera omständigheter som inverkar på noggrannheten i de framräknade årstidsfaktorernaoEn sådan är att det inte är säkert att vårmätningarna är gjorda vid den absolut svagaste tidpunkten.Från andra mätningar är det känt att svaghetsperioden är olika lång och inträffar vid olika tidpunkt beroende på undergrundens karaktäroDärför kan man direkt säga att det vid så här varier=
ande undergrund som-det är efter denna rullbana inte är säkert att de allra
största nedsjunkningsvärdena har erhållits på alla avsnitto
Så är det en omständighet till som säkert inverkar på noggrannheten nämligen att både juli och septembermätningarna är gjorda vid så höga temperaturer.Det är vanskligt att få korrekta temperaturmedelvärden.i dylika fall och dessutom kan plastiska och viskösa effekter i asfaltbeläggningarna inverka.Speciellt kan fås svårtolkade deflektioner på betongavsnitten överlagda med asfaltbetong. Från studium av metoden för temperaturkorrigering vet man att det är svårast att få en korrekt korrigering vid de högsta temperaturerna.Dylika fel inverkar indirekt på årstidsfaktorerna.
Olikaxundergrunder
Från andra liknande mätningar vet man att på undergrunder med sand och grus är
svaghetsperioden efter tjällossningen kortoDetta beror dels på att inte så mycket vattensugs upp till tjälzonen och dels på att dräneringsförmågan är
stora: tjälkänsliga-jordar kan mycket överskottsvatten erhållas i
anslut-ning till tjällossanslut-ningen och svaghetsperioden ur bärighetssynpunkt blir längreo I den banänden där det finns lera är det antagligen jämnare och fuktigare tills
stånd hela åretOSkillnaderna i erhållna årstidsfaktorer är inte så stor,men de
skillnader som finns är i enlighet med resonemanget ovan och stämmer med tidi= gare erfarenheter från vägar.
Användning av årstidsfaktorerna beskrivs nedan
1) Korrigera deflektionsvärdet erhållet med fallvikten att gälla vid referensm temperatur,om;medeltemperaturen i beläggningen vid fältmätningen avviker med
mer än en grad från vald referenstemperatur.Denna korrigering görs med
da-torprogrammet TEMPKORRoDet är nedsjunkningsvärdena i centrum och ut till omv kring 500 mm från belastningscentrum1som behöver korrigeras för temperatur» ena
2) Deflektionsvärdet vid referenstemperaturen multipliceras sedan med årstiden faktornoDenna korrektion skall utövas på alla nedsjunkningsvärden.
3) De så-till referenstemperatur och vårperiod korrigerade deflektionerna kan direkt användas för jämförelser med deflektioner mätta under andra förhålla anden och/eller mätta före en förstärkningsåtgärdo
Med hjälp av iterationsprogram och de enligt l och 2 korrigerade fallviktsw nedsjunkningarna kan också elasticitetsmoduler erhållas vid referenstemp-eratur och kritisk årstid.Dessa värden kan sedan användas vid en förstärka ningsdimensionering.Denna bygger då på i fält uppmätta värden och blir säke rare än om elasticitetsmoduler tas ur litteraturen.
6 Sammanfattning
Uppskattning av årstidsfaktorer för flygfält
Om en grov indelning av olika undergrunder och årstider görs och en
samman-ställning grundade pånuvarande kunskaper görs skulle man kunna använda de
i tabell 4 angivna årstidsfaktorerna sam en första rekommendation för flygfält.
Tabell 40 Korrektionsfaktorer för deflektioner mätta vid annan årstid än den
kritiska.0m den uppmätta,och för temperaturen redan korrigerade
de-flektionen,multipliceras med faktorn i tabellen nedan fås den sökta
Y deflektionen.
rstid Vår,tjälpc'Eörsommar Högsommar Höst , Senhöst
Under= grund F: Sand,grus 01 100 101 1.1 1.1 1.1 dränerande ' =ej tjälfarliga Något finkornig» 1,0 1905 1.1 1.1 i 5 1,05
are än ovan eller i
mycket finkornign are såsom lera måttligt tjälø
farliga-Silt ol,vattensuge 100 1.05 1.1 1.2 1.05
ande
Typiskt tjâlfarliga
Anmärkning till tabell 49
Alla nedsjunkningsvärden skall korrigeras med årstidsfaktorn.Tills vidare rem
kommenderas samma faktor till alla värden oavsett avstånd från belastnings-centruma
Bilaga 1 sid.1(7)
Rådata från falrvüktsmätningarna på ett militärt flygfält,
Mätningarna,utfördes i 60 punkter'på samma sätt tre gångez'under den ctjälade delen av år 1987 och en gång precis efter tjälloss= ningen år 1988.Temperaturan i beläggningen.mättes och.grundvattenr nivån.av1ästes i fyra.observationsrör.
Beskrivning'aw°provpunkiernas läge.
Avsnittsindelningenn gj efter studium.aV'uppgiftercantnxkan=
grundens odh 9 :W .Uppbyggnadena är medtagna
i huvudtexten. '
m Prova' Avsnitt Sekiicn, Anmärkning m -» punkts nr
nr*
1 l, 0/050 SmV' vaä5 mttill vänster om mittlinje
2 l 0/075 5mH **m*m3w l 0/100 smv "HW-4+ 1, 0/125 5er 5 2 0/150 va Spricka 6 2 0/200 SmH 7 2 0/250 amv Spridka " '8 3- 0/300 SmH * "' 9 3 0/350 va -10 3 0/400 SmH 11 3 0/450 va 12 3 0/500 SmH 13 3 0/550 smv " ' 14 3 0/600 5mH 15* 36 0/625 va 16 3 0/650 SMH
_mwl7
3
0/675 anv
Korsning
a
W_w 18' 3 0/700 SmH 19' 4x 0/725 smv 29 4. 0/750 SmH ;21 4 0/775 va 22: 4 0/800 SmH 23 4 0/850 va 24: 4 0/900 SmH 25< 4 0/950 amv 26 4. l/OOO'SmH __. .6.627 5 1/050 SMU ___M __628- 5 1/100 SmH 29 5 1/150 SM? 30 6 1/200 SmH 31 6' 1/250 anv 324 6 1/300 SmH 33 6 1/350 amv 34 6 1/400 SMH Spricka 35 6 1/450 amv 36 V 7> 1/500 SmH 37 7* 1/550 amv 38 7 1/600 SmH 39 8 1/650 amv 40 8 1/700 EmH SpridhcrBilaga 1 sid.2(7) 41 8» 1/750'5mV> 42 8 1/800 SME 43 9- 1/850 SMU 44 9 1/900 SMK 45 9 1/950 ämv 46 9 2/000 ämH Spridka 47 9 2/050 åmv 48 9 2/100 SME 49 9 2/150 åmv 50 10 2/200 5MH 51 10 2/250 âmv 52 10 2/300 SmH 53 10 2/325 EMV 54- 10 2/350 SmH 55 10 2/375 va 56 10 2/400>5mH 574 11 2/425 smv 58 11 2/450 SmH 59 11 2/475 va 60 11 2/500 SME mmmmmutnlüfüpMeü$HammüfüWüüümz kmmHJhmuMHBm: ENMmZümmmwmmmnmimn EQMmSDähäümnäDmMMMQMmmimn IWMm4DáhMümmthmfñnGMmmimn RmmnSEWammmilümniçmmeüw RamnEwmamwmpåmm@mmwmniçwacdüw mum7Tmmmmmn5mmülbaawmwnigmgCüüw 'amma mgmümnuhmmnimmmmmNuHNMucamm W ?kummrwrmwztwawmwüaomimm@ a..
.-ä
5
i
*' 18.5 21.5 23.5 870506 K1.15.00 Regnskurar 0 9 O 6 6 0 O 0 9 O 0 0 0 0 O 9 0 0 O 0 G 0 6 O O O O O O O O O O O O Q O O O O G O O O O O O O N N N N H H H H H H H H H H H H h m m wm g m m m b m q o âm üm wm um m m âm âmo
o
o
o
o
wo
wo
o
o
g
øøwçwo
o
wøo
o
o
8
ä8
$
8
8
§8
$
8
3
ä8
$
$
$
§ää3
8
ä3
$
O 9 Oo
c
o
øo
o
o
o
o
o
o
øp
p
øo
øo
o
o
c
o
o
c
åääåäg
g
äääääääääg
äg
g
g
äâä
0 O 9 O 0 0 9 0 O O O 0 Kbmsning'K1.16.30 RNMatmmMn 0 6 O O O 0 H O W N N Q U W W N H O O 0 0 0 O §B §N N H H H H H H H H H m e üm w®wN H 9 0 OBilaga l sid.3(7)
ma
ma
xxxn
am
num
mxm
mm
wm
$@
müm
mm
mm
mm
ÄM
MM
mm
mm
m
O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O Qmm
&.
&m
%m
&w.
mm
mwm
mm
wüäa
m&
wm
müm
mm
mm
.m
w
O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O I O O O O Omm
müm
wm
mm
&m
üm
mm
mm
üüuum
mwm
wuüm
$$
Åm
mm
u
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 l l l l l l O Q O lum
m
m
m
m
m
a
wuäm
wm
wm
ua
n
m
m
m
wm
wwm
m
wm
wm
wwwm
K1.13.00 Klart,solévästl.vind 23.0 35.5 33.0 34.5 870706 K1.12,Halvklart,svuvindmm
m
an
mm
mn
mn
mm
uuum
mum
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
zm
mwü.
mm
mm
mm
x&
mm
$&
mm
wüm
M
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
me
mm
w&
mm
xm
mm
mm
mm
mm
mm
m
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
m
um
m
uwm
wm
wwuü
Bilaga 1 sid.4(7) * 3805 38.0' 3590 Kl.l4.00 Sol,väst1.vind * 3805 3705 35.0 Kl.16.00 Sol,väst1;vind
mmm
müüM
Mmm
mgÄm
xm
mxm
mmüm
ÄM
üm
üm
gwäääm
mwm
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
MAM
Åüm
Mmåäm
EMM
mmäm
mmääm
ääøüäm
mmm
m&m
ä&
m
0
0
0
0
0
0
0
O
0
0
0
0
0
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
G
O
O
O
mm
mm
mm
&m
mm
&m
üm
mm
mm
mm
mm
mm
u&
mm
mäe
wm
mm
M%
m
O
l
öO
O
O
O
Q
O
O
O
l
l
l
l
l
I
l
l
l
l
l
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
m
uäüm
m
m
wm
m
$
M
%
%
W
%
wm
a
m
a
m
m
äwm
wwü&
$
M
5
%
wm
ww
ma
ma
.
natmmngum.
* 3000 31.5A3O.O 870903 K1.16.00 6 6 , 6 5 6 5 1 6 6 7 . 5 5 1 5m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
säm
wm
mmäm
ÄM
$mm
mmm
$äää
M O O O O Q O O O Q O O ÖO O O O O O ÖO&müm
&&m
m&$
üäm
üm
Mmm
mm
O O O O I O O ÖÖO O O O O O O l O Ölm
1
2
3
4
5
6
?
8
9
m
um
m
m
wm
wm
m
m
Bilaga 1 sid.5(7) cantrumdef1.ökar från.0.78-1.71
w-am
ma
mm
mm
mxüüm
üäm
mm
mm
mm
mm
äwm
üm
$m
ua
mm
&m
&&
mm
&&
.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O O O O O O O O O O O O O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0ma
&&
&&
mm
&&
mm
mwm
&&
mm
&m
mw.
üüwäääm
mm
ä&
mm
mwä
O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O Oäm
m%
M%
m.
mm
mm
mm
müm
am
äüm
mm
üm
.m
mm
aäüm
mm
m.
mm
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 l l l 1 1 1 1 0 0 0 1wm
n
n
n
uwm
um
m
m
a
m
uäm
wwwm
n
un
n
wm
wm
m
wm
a
m
uwww
880419- K1.16.00 Milet Spridkaräää$
mmm
wm
0 0 0 0 0 0 0 0 04äm
âääwäm
$
M O I O O O O O O Ommm
müüm
mä
0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6.5 5.0 12.0 12.0 K1.17.30 Svag vind Kbrsning'SpriCka 5 1 8 6m
wum
l
zm
l
l
mm
mm
mm
mm
m
7 . 1 7 8 2 6 5as
aa
mm
AA
a
0 0 0 0 0 0 0 0 0äg
$üyü
um
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1Bilaga 1 sid.6(7)
m
a
m
a
6.5 500 10.0 9.5 Kl.19.00IMu1etm
m
m
øäm
m
m
m
m
m
m
åm
m
m
m
m
m
m
m
m
äüm
m
wåm
m
m
m
m
omwm
mmm
_
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
O
0
0
0
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Q
O
O
ÖO
O
0
0
0
0
0
0
&mM
ÅM
ÅM
%&m
&MM
äm
ääm
ääüm
mwüm
mmäü&
ää&
mä.
näm
mm
0
0
0
0
0
0
0
0
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
mm
mm
mm
mm
a.
mh
mm
mwm
mm
mm
mm
mm
mm
møm
mg
mm
åm
m
am
mo
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
m
0
m
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
6
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
mm
nn
nuäm
mm
am
ma
äuääwm
wm
na
mum
møM
Qm
aa
mM
$m
mm
am
mtulm@nämcmm«*mM@ba&msermemwmiñr
mm
uteslutes,ty den avviker vid de
nämmümmmmmüfmmanammaimmamavmmti demwmanäNHmMMámmummipndnrüimümuam Mammä. / mmmnmäammm:üammsüdmümääwaümmmmpå äümrñmmämmmrå
Vid vånmätningen.år 1988 har ett par spriCMcr'upphammit'vid.mät-pmmmEZGmEMmmmmemümHHEMMmmmáummmma
Bilaga 1 sid.7(7)
Grundvattendbservationer
Grundvattenxüm*nm= 1 2 3 4
Nivå till markyta nu ut ut nu
870413 ?czrt Tarrt FUktigt 0.84
870416 Tcrrt Torrt FUktigt 0.83
870505 Tbmrt Torrt Tcrrt 0.76
870706 Tcrrt Tcrrt Tcrrt 0.48
870903 'Ibn-t Torrt Torrt 0.31
Torrt 0 03
880419
'Ibrrt
Fuktigt
Rämen 1m3 liggem'runt den'banände som har den lägsta-sektioneringen.
Bilaga 2 sid.1(8)
Diverse extra beräkningar på ett militärt flygfält med växlande undergrund.
Ofta vill man räkna fram.tal,från fält- och/eller laboratoriemätningar,som bem skriver enskilda lagers eller hela uppbyggnaders egenskaper.Ett exempel på
detta är beräkning av lagrens elasticitetsmoduler.
Det finns iterationsprogram både-för persondator och stordator som ur nedsjunkm ningsvärden räknar fram elasticitetsmoduler för olika lager.
På VTI finns på stordator iterationsprogram för två ochtre lager,som ur två respektive tre deflektioner beräknar lagrens elasticitetsmoduler.Lagrens tjockw lekar måste dock vara kändaoTreskiktsprogrammen har ibland givit underliga rem sultat,varför*tvåskiktsprogrammet används här.Naturliga lagerindelningen blir då att det bitumenu respektive cementbundna lagret är ett skikt och de obundna lagren och undergrunden tillsammans utgör det andra skiktet.I tabell 1 redovisa as resultaten från tvåskiktsiterationen för undne lagret och i figur 1 visas modulernas variation med årstiden för varje avsnitt.
Tabell 1. Medelelasticitetsmodulen i MPa för obundna lager och undergrund till» sammans erhållen vid iteration med centrumnedsjunkningen och ned-sjunkningen-IOOO mm från centrum.
April,88 Maj,87
Juli,87
September,87
Avsnitt 2 + 3 240 261 261 262 Avsnitt 4 164, 165 180 174 Avsnitt 5 + 6 201 201 221 225 Avsnitt 7 + 9 156 163 173 176 Avsnitt 8 + 10 118 105 112 117 Avsnitt 1 121 115 106 115 Avsnitt 11 105 102 105 110
Bilaga 2 sid.2(8) L F 'F 'H' - I; V qr
r,
n$>Figur 1. Medelelasticitetsmodul i MPa för de obundna lagren och undergrunden
tillsammans uppritad mot årstid.
-«-Av figur 1 framgår att skillnaderna mellan årstiderna inte är så storaOVåren
har lägst värdenøDet finns ett undantag och det är julimâtningen på betongm
avsnittetpsom är överlagt med ett tunt lager asfalt,avsnitt l.Temperaturen
vid mättillfället var ca 35 grader,vilket just på en dylik uppbyggnad ofta ger svårtolkade resultatelntressant att lägga märke till år den ganska stora skillm m naden mellan olika avsnittoVärdenas variation är sådan,som man väntar sig att -finna,då man studerar geotekniska data.I figur 2 visas samma elasticitetsmou" dulers variation i banans längdriktning.1 banänden med låga avsnittsnummer är det sand» och grusundergrundpvilken efter banans ländriktning övergår till mera finkornigare material.: andra banânden är det lerundergrund.Knrvan blir hackig
beroende på att indelning i avsnitt gjorts och räkningar utförts på medelvärdw*
Bilaga 2 sid.3(8)
E-mdut
MPa
Å
BOD-ä
2=*3
...JE-_fån_r
V
'
V
TW
200%-
.
/\
i.
__,i
{,..____t
:i i
l/;
.i
1000»
w
-4?
L *
r
.e
: -
: >
'
f» N
0
-
Sektion
cicco
?looo
2/000
m
Figur 2. Elasticitetsmødulens variation efter banans obundnalagren och undergrunden tillsammans i september 1987 har använts.
långdriktning för de
Bilaga 2 sid.4(8)
Medelelasticitetsmeduler för det bundna lagret sam-beräknats samtidigt med modulerna för de obundna lagren visas i tabell 2.De bitumenbundna lagrens
mouler är starkt beroende av temperaturenonå mätningarna gjorts vid så Olika
temperaturer är det intressant att studera detta närmare.I figur 3 avsätts erhållna moduler för de olika avsnitten met medeltemperaturen i belåggningene
Tabell 2. Medelelasticitetsmodulen i MPa för det bundna lagret erhållen vid
iteration med centrumdeflektionen och deflektionen 1000 mm från
centrum.
Månad April,88 Maj,87 Juli,87 September,87
Medeltemp. grader C 10 20 35 30 Avsnitt 2 + 3 3669 1114. 1065 1346 4 4807 2964 1444 2175 5 + 6 4071 2730 1329' 2170 7 + 9 2093 1338 737 1100 ' 8 + 10 1829- 1098 694 1067 1 30317 25110 14724 23240 11 26693 24539: 30089 28999
De i tabellerna angivna elasticitetsmødulerna-har ej avrundats utan vad sem era hållits vid datorberäkningarna har angetts,vilket inte alls avspeglar den verka liga noggrannheten i bestämningarna. *
E-modul Bilaga 2 s^id.5(8)
MPa
A
-B
x = Avsnitt 24-3'
G --u-o: :
...
f -0 oas- i'A - -n-
8+10
5000"*
71000
>
\-:
5-4.?
' .t "
:
:r-
;far
'13
25?
4
SIG
1iuan
'C
Figur 3. De framitererade medelelasticitetsmodulerna i MPa för de bitumen-bundna lagren som funktion av lagrens medeltemperatur 1 grader C.
De tre figurerna ovan skulle kunna ge orsak till en längre utredning om använda beräkningsmetoder.Man kan till exempel tycka att de bitumenbundna lagrens
elasticitetsmoduler skulle bli lika på alla avsnitt,men de ligger på olika tjocka lager och på olika undergrunder och är själva lite varierande i tjock-lekoDetta ger med de linjärelastiska metoder som används vid iterationsberäk-ingarna ett sådant resultat som redovisas här.
Bilaga 2 sid.6(8)
Om man inte har tillgång till de datorprogram som nämns eller om.man bara vill
göra en Överslagsberäkning av bärighetstillståndet kan de två formlerna nedan
vara till nyttao
En uppfattning om hela konstruktionens bärighet just vid mättillfället fås med följande formel
Ema(1°5xP)/(ñxaxD0)
EmaMedelmodulen för hela uppbyggnaden i MPa PaLasten i N
aaBelastningsplattans radie i mm
DosCentrumdeflektionen i mm
Resultaten för sådana överslagsberäkningar visas i tabell 3.
Tabell 3. Medelelastioitetsmodulen för hela uppbyggnaden i MPa erhållen med
hjälp av den enkla formeln och centrumdeflektionen.
Månad April,88 Maj,87 Jüli,87 September,87
Medeltempo i beläggn. 10 grec 20 gr.C 35 gr.C 30 gr.C Avsnitt 2+3 450 367 362 386 Avsnitt 4 367 341 300 326 Avsnitt 5+6 413 391 345 401 Avsnitt 7+9 280 273 244 a 273 Avsnitt 8+10 240 202 186 218 Avnsitt 1 396 362 291 354 Avsnitt 11 326 313 338 - 345
Bilaga 2 sid.7(8)
Om.man i stället vill veta hur bärighetstillståndet i själva undergrunden är används ett deflektionvärde uppmätt långt från belastningscentrwm insatt i följande formel,vilken är Boussineqs formel för en punktlast
Eu= (PX(1-\T°') ) / (HXRXDR)
Eu=Elasticitetsmodulen i MPa.för undergrunden P=Lasten i N
*W=Poissons tal
R=Avståndet från belastningscentrum i mm DR=Deflektionen i mm på avståndet R från
centrum
Resultaten från beräkningar med denna formel blir så gott som identiska med värden.som erhålls för de obundna lagren och undergrunden tillsammans vid iterationsförfarandet som redovisats ovan.
Ytterligare iterationsberäkningar utförs först på de till 15 grader
korriger-ade deflektionsvärdena,som.finns redoviskorriger-ade i tabell 2 i huvudtexten.De
elasticitetsmoduler som då fås gäller vid den årstid då mätningarna utförts
men omräknade till en referenstemperatur.$edan utförs beräkningar på nedsjunkm
ningsvärden som multiplicerats med aktuell årstidsfaktor.Då får man fram önskan de elasticitetsmoduler,nämligen gällande vid referenstemperatur och kritisk vårperiod.Resultaten av beräkningarna framgår av tabell 4.
A .1 '4%'
Bilaga 2 sid.8(8)
Tabell 4. Elasticitetsmoduler erhållna vid iterationsberâkningar med okorrigerm ade respektive på två sätt korrigerade nedsjunkningsvârden.Det är hela tiden centrumnedsjunkningen och nedsjunkningen 1000 mm från centrum som använts vid iterationsberäkningarna.E1=Elasticitetsmodn1m en för lager 1 och E2=Elasticitetsmodulen för lager 2.
Fältförhållm
Korrigerade
Korrigerade
anden vid mmaop° tempo till 15 groC mättillfället till 15 groc och vårförh.
El 52 El 52 El E2
MPa MPa MPa MPa MPa MPa
Avsnitt 2 + 3 April 3669 240 3177 233 3177 *233 Maj 1114 261 1346 262 1346 262 g Juli 1065 261 2586 265 2477 238
" september
1346
262
2586
265
W
g'm Ai§ñitt 4 April 4807 164 4053 160 4053 160 Maj ' 2964 165 3540 166 3540 166 Juli 1444 180 3302 187 2977 170 . S§ptêmber 2175 174 3765 181 3291 166 J'W Avsnitt 5 + 6 April 4071 201 3392 198 3392 198 Maj 2730 201 3098 207 3098 207 ? ,Juli 1329 221 3184 225 2745 206 j* "Septêmber 2170 225 3920 231 4 187 , Iñsniff 7 + 9 April 2093 156 1729 154 1729 154 Maj 1338 163 1677 163 1677 163 1; Juli 737 173 1774 178 1543 163 'g september 1100 176 1950 181 1 15 ?* 'A§snitt 8 + 10 April 1829 118 1512 116 1512 116 _Maj 1098 105 1325 106 1325 106 * 4: Juli 694 112 1546 116 1461 105 g,_% '*Septêmber 1067 117 1966 122 17 1 1 W- "* " avsnitt 1 April 30317 121 m a - w Maj 25110 115 - - - m Juli 14724 106 v w - m September 23240 115 m - - " Awanitt 11 o April 26693 105 m 0 26693 105 Maj 24539 102 - u 24539 102 Juli 30089 105 m 0 27137 95 "*September 28999 110 m - 1I tabell 4 har cementbetongavsnitten medtagits,men temperaturkorrigeringsmew -toden kan inte användas på avsnitt 1,dâr betongen är Överlagd med asfalt.
För avsnitt 11 är enbart en korrigering för årstiden utförd.
De elasticitetsmoduler som är understrukna i tabell 4 har framräknats sem ;i om inga vårmätningar varit gjorda och skall jämföras med de-mätningar som få verkligen är gjorda på på våren i april 1988 och i maj 1987.
Noggranheten är godtagbar,men det bör den också vara med tanke på att
års-tidsfaktorerna framtagits med hjälp av dessa måtningar.Dårför år det angeläga et att prova faktorenas allmängiltighet på andra objekt.
Hummer: V 853 Titel: Författare: Andelning: Projektnummer: Projektnamn: Uppdragsgivare: Distribution: Datum: 1989-04-12
Jämförelse av mättesultat från fallviktmmätningar på ett flygfält utförda år 1979 och 1987. '
Birgitta Bergstedt
Vägavdelningen (Vägkonstruktionssektionen) 41375-7
Förbättring av metoderna för bärighetsklassificering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbyggnader
Fortifikationsförvaltningen
FÖRORD
I detta VTImnotat redovisas en liten del av vad sam utförts inom. projektet Förbättring av metoderna för bärighetsklassiu ficering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbyggw nader". Forskningspengar till detta projekt har VTI erhållit
från Fortifikationsförvaltningen.
Alla fältmätningarna har utförts av Åke Söderström» Håkans
Carlsson har bidragit med beräkningsarbeteo Båda tankas för
hjälpeno
-,_k-.Ytterligare beräkningar och sammanställningsarbetet har underr:;m
tecknad utfört på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholma- r*
Linköping i april 1989
Birgitta Bergstedt ;-;;_t_,
Jämförelse w_uäüesmta_Lñån fallvzlktsmäüüngar på ett flygfält
utförda år 1979 och 1987.
-Bärigheten hos en rullbana på ett militärt flygfält har studerats med hjälp av fallvüctsnäüuingar år 1979 och år 1987.
SatmautrustninganvändesdebådaåremAntaletmätptmktervar
större är 1987.Mellan mättillfällena har m reparation av banan ut-förts.Banändarna består av gamual oementbetongNid. :separationen
överlades ma banänden med asfaltbetong medan den andra fortfarande
har en oenmtbemytaJ övrigt är det31 ca 20 om tjock beläggnüig av asfaltbmdna lager av olika ålderJJndergnmdsförhållandena är växlandefrånsandoohgrusienabanändmtillrmleraidenandra
banätñenåär- och förstärlmingslagertjoddekania har utförts olika
tjocka beroende på. madergnuñenmotala på de asfaltbmdna avmittm varierar mellan drygt. 40 och 65 cm.
31 jmförelse av nätresultatmr från mätningarna utförda med åtta års
nellanmn är intressant att göra, dels' för att se hur bärigheten
för-ändrasmedtidau,andennugördetochcmdetgårattstuderaen Sådan evmtuell förändring eller nedbrytning med fallviktsutrustning, ochdels förattsecmentmderhållsreparatimüwerkarmyoketpá
bärigheten hos., .en tjock flygfältsöverbyggnad.
-7 Den första fallxdktsmä'mingen gjordes den 20 oktober
1979.Luftteup-eraturm var ca 14 grader Celsius.I beläggningen var det några grader
gjordes i 30 punkter över banan för att en bärighetsklassifücation av' rullbanan mskades.
« Grmxivattem'ör installerades hösten 1979.1 närheten av banänden med MrgnmdavsandochgrusvardettorrtiröremmedangnIñVatten-ytaniandraändendärdetärlenmdergnmdvarlåmmñermarkytan.
För att studera bärighetens var-:Latim med årstiden utfördes fallviktsa
> « *mätningar tre gånger under sanmrhalvåret av år 1987.Mätüngar
utför-desvarjegångpåsamnaställmiöomukterutspriddaöverbanan vararmangångåmtillhögerochvararmangångåmtillvänsteran
oerrlzunlinjeäeuperaturen mättes samtidigt i uppborrade hål i. asfaltlagret på tre olika djup och antedmixgar cm vädret och - sgricktillståndet gjordes.me ökade under den regniga
sannarenfrånO.8till
Tabell 1.Msdelvärden.och.standardavvikslser för deflektionernazmätta
flektionsn i centrum "
i mmxpá avstånden.500 respéktive 1000
mm;från.be1astnings-csntmmma Datum; Miedeltempo D0 å'beläggno C Avsnitt 2+3 870506 ca 20 870706^ 03.35 870903 ca 30 791020 ca 16 Avsnitt 4 870506 ca 20 870706 63.35 870903 ca 30 791020 ca 16 Avsnittv5+6 870506 ca 20 870706 ca 35 870908 63,30 791020 ca 16 Avsnitt 7+9 870506 ca 20 870706= ca 35 870908 ca 30 791020 ca 16 Avsnitt 8+10 870506* ca 20 870706 03,35 870903 ca 30 791020 ca 16 Avsnitt.1 9-870506 ca 29 870706 03935 870908 ca 30 791020 ca 16 Avsnitt 11 870506 ca 20 870706 03.35 870908 ca 30 791020 ca 16
osämm
magdl
mwgss
magss
awgsl
mwgøe
Ogägm
mägaa
9&h9 am
o
m
ä
05009 m 0 099
9°
99
89
99
95
99
99
6 988
88
00
9
0
0
§t
â$
äääö
0 0 O§®®§
0 0 53 0 ( . 0wa88
88
0 088
88
0 9g
läåâå
lêçêd89
99
0 09 06
9
099
O O O 6 êäf g ñâêâ I88
08
0 9 0 0 0 O O 9 P Q ;fia:? .;;* s 3 g 3 M M /l öl ö3
8
8
'nr 50: respektive avsnitt.DO=DewmmuDSOO och5D1000 är deflektionemna
DlCOO M 0 9 9 0
88
88
'
F
%
%
%
:O O N UI8
8
8
8
0 9 0 0BB
Eg us us us99
99
äg êääs êå89
89
i. 0 0 0 0 0 l99
99
iååäå.
i f l°9
99
9
99
||%
:
ag
gb
r
O N 099
90
8
8
0
8
I lêg êg âi90
99
05 sk a ,.9
4
8
8
8
W
läg
g
:4 .Vid studiun av tabell 1 ovan är det slående vad lika nedsjunkningsu värdena är trots att mämingama är gjorda olika. år och vid olika
årstider och trots att talm är medelvärden av mätningar,san ej är mordaiexaktsamnapmkter. Påtjockaöverbyggnaderharenturm reparatimsbeläggning tydligen inte någon större inverkanpå bärig-heten.Tanperaturen inverkar på centnmdeflektiorm. I tabellen mdangörskorrektimavdentill ngrader.
Tabell ZOCentrumedsjmümingen och densamna korrigerad till 15 grader enligt mcspnmglig metod från 1984 och enligt år 1988 mdifierad metod.Korni.gering från 16 till 15
grader görs ej.
Datum, Mbdeltarmpe DO D0,korr6l984 Dogkorrámod.1988
å'beläggnm till 15 C till 15 C
C Mvunl mm mm Avsnitt 2+3 870506 ca 20 0.818 0.72 0.77 870706 ca 357 0682 0.50 0.64 870903 ca 30 0077' 0.53. 0.64. 791020 ca 16 0068 -« -Avsnitt 4 870506 ca 20 0087 0.77 0.82 870706 ca 35 0999- 0.64 0.77 870903 ca 30 0.91 0.63 0.76 791020 ca 16 0t82; - -Avsnitt 5+6 870506 ca.20 0.76 0.67 0.72 870706' ca.35 0°86 0.54; 0.67 870903 ca 30 0074 0.51 0.62 791020 ca.16. 0o57 - -Avsnitt 7+9 870506 ca 20 1,09 0.96 1.03 870706 ca 35 1022. 0.72 0.95 870908 ca 30 1909 0.75> 0091 791020 ca 16 09829 - -Avsnitt 8+10 870506 ca 20 1947 1.29* 1.38 870706 ca 35 1060 0.91, 1.23 870903 ca 30 1036> 0.91 1.11 791020 ca 16 1009 - 0 På avsnitt 1 där cementbetongan.är'överlagdumedtreparationSbeläggb
ning av asfaltbetcng kan.inte korrigeringsmetodenianvändas;Härikan :man antaga att betongen är hel och.att asfaltbeläggningen."bara
ligger"lovanPå.cementbetcngen oCh följer dess röelseruDockikan :man få stora nedsjunkningar*beroende;på asfalten.Det kan.vid.så
höga temperaturer som 30-35 grader och styvt underlag för asfalten
tomma vara fråga om viskösa och plastiska defonnatia1er,helt enkelt att asfaltmassan pressas åt sidorna.av'belastningsplattan.
vi 7 m
-. 'l'vñ-Ã'n
WA. nu,
Utvärdering enligt V'I'Is traditionella metod för bärighetsklassiw
fioeringochmårlQSE gjordnodifiedngavdermanetodgörs för att få en uppfatming av kmr mycket det skule ha inverkat på resultatet när' en fallvikmtnirg gjorts och villkm netodvariant san använts. Nbdifieringm gäller precis som för tanperatmimigaringmiatoden asfaltnassoxs tama-ra 9; . Istället för att utgå från littaram mm för alastioite tarpera ;vi ms asfaltmmm massor så har värden från fattat-:ingar md fallvikt amänts( .b.1'_w_'r'gfi'_..?:<2>i'i'a_ nirgan på 34) eResultata't av klassifioüingsbmämarna för asfaltavsnitten 2610 sammanfattas i tabell 3. -Tabell 3.8ärigheten utryckt i PCN (Pavement Classification
Number) uträknat för de olika asfaltbtmdna avsnitten
för varje mät-till alla med två olika taxperatur- *
- elastici _ i för de asfaltbm'xina massorna., møüaditimll VTI-ubdifierad 1988' Avsnitt 243 870506 16 14
870706
50
27
791020
;9.
15
Avanti: 4,870%
32.
22*
870795
62.
26_
_
87
a
55*
i_ 26
-h
791020 22 19 i i W121: 506 . h 870506 39_ 27 m ti-870705.
61
27
m
870903. 64' 31 i' 0 '791020 491; 39 M ÄMH: '7+9 :nu m19'
16
5,_
34
20
o
-35
.1920
16 _ _ rY: _
15
12
-_
870706
30
20
M : *
870903 26_ 19. : n W 791OZÖ 14 12x - "i" För mmm-tionen metod är det mycket otillfredsställnade -_ - tatgHelst simlla alla resultat för ett avsmltt blivit lika; oavsett i_
- vid: viken årstid och tanperatur san. fältnätningama utförts. ,_ _ __;: -arna varit 30 och respektive 35 grader
-resultat är att det är klartolämpligt att irvarja
'ammar och denna tillämprüng
" rita; :i *.:;<...'::r:§.1;;ä: ma 05:0 san hittill$ . -mäta ur litteraturen.Ber arna enligt _mdifiara ' *
ademetodenserbättreutmlenävenfördessablirresultaten från
nätmhugarnavidSOodeSgraderhögreänförvârmätrüngen.
Det är troligen lämpligare att härleda asfaltbetcngaas
tanperaturbe-roamde ur fallviktsmätningar vid olika tauperaturer än ur litteratur-data.Det kan finnas flera orsaker till detta t.ex. att typm av
be-lastning blir densamma.Att utföra fallviktsnätningar då medeltempe-raturen i beläggningm är minsting 30 grader eller högre är olänpligt. DefältnäüüngarsangjordesnmderettdygnpåriksvägäårlQWoch vars resultat användes till VTI-modifierade metoden utfördes emellertid
medänarmanfallwktändaasanatwändesvidmätninganxapáflyg-fältet.Belasmingstidema var olika liksom. även lasten,men trots detta blir resultatm mer rimliga med den nbdifierade metoden än med den
tidigare använda.
För berälmingarna har använts datorprograrmen ITERCHEV och ADBDIM.I det senare datorprogramt finns ett dimensimeringslaiterimn
för tillåten horisontell drag-böjning i tmderkant på asfaltlagret, san använts i detta fall.me för kriteriet är
N=2.16x10'14x1.16(1°m+32)/e°
N=Totalt tillåtet. antal överfarter
T=Medeltemperat1m i beläggningen 1. grader C' 2=Dragtöjning i underkant på asfaltbetongen
c=En materialkonstantmär satt till 4.1
PCNfåsgermat-tdivideradenlastistangerNäOOOOmedS. Ring-trydtet vid berälmingarna var 1.25 MPa.:
I'I'ERGIEV,G1EVRG\I Och, ADBDIM.Det första används för franiterering av två nedelelasticitetsroduler,en för betaaglagretoch en för
obundet lageroohundergrtmdtillsamansmessanoduleranvänds sedan
förberälmingavdragspämingenimdeximtpábetmgm (GIEVRON) « för beräkning av tillåtet antal överfarter grundat på tillåten
'böjning :L obundna lager enligt formeln (ADBDIM)
iog(2.8x10'2/sv)/o.2s
N=10
N-Tbtalt tillåtet antal överfarter
eV=VertiJ<altöjning i överkant på obundet lager
Resultaten redovisas i tabell 4\ och ytterligare diskussioner följer
Tabell 4.8ärigheten uttryckt i PCN (Pavanent Classificatim
Nunber) uträknat för de båda carmtbetcngavsnitten. Kriteriun Spänning :L (E 'röjning i obundet mat. Avsnitt -1 870506 15 88 870706 17 50 870903 13 92 791020 11 115 *W Avmitt 11. 870506 13 86 870706 11 92 870903 11. 91 791020 10 138
Scm Imitariun har i ma fallet använts 3.5 MPa i; bojdraghållfasto
Mt,vilket tmgsfär motsvarar 10 000 överfarterpman det Imitariat
talas-:rr: cementm
tten är det vårparioden man,
räk-- nar påoSIdllnadan nallar: behandlingräk-- av resultatm från olika årsräk-- års-tidarärattdåmätnjng skattvidannanårstidänvåranfårdet
-- obundna lagrats mdul uppskattas med hjälp av vad man itareratsig _
fran till ur fälbIäniauamedan betmglagrets modul användes direkt. ; ggr; fås mgafär samla resultat oberoende av vid --årstid; man mätbara: värdena är säkert förlågao
Då kan mani stället tänka sig att använda madergnmdslaiteriet för 9 » vartikaltöjningen.: mm. 4 firms.. resultaten av båda barälmingssättr»
är kamfunderanda. och kräver närmare analys.Att
siffror-_ na grundade på 3.5. MPa bör vara för låga förstår man 1ätt.Dåsiffror-_.-b.etorgens
., styvhet ärsborkandentauppstoraspämüngaroohwjnmgmiövera
kantpåohniatl irlitmoohdämtedblixocksåmrügt _
:j detta få. .iii 171:; a
5_ .Det finns därför att 'I :Ä __
8. till detta.-T?roligan beror variationsrna på att nämitmgazma. är utförda vid så olika höga vid mäta ningarna-på och. röstm 1987 kan* ha orsakat valvmng :I: bam-v pla så att man kan få atmlm'ña nedsjurimingar vid
>Så inte hallar på batong är det lämpligt att mäta made: alltför ' varma däaroPå avsnitt 1 kmplioems,sou tidigare
nätmmmtvär-derügan av att f mpararats med asfaltbem.
.- Påmitt 11 ärmäüünggjordpásatmlabatongytadabådaårenmm. mätantalat var år 1979 litetGmrñvattanståndat var lägre år 1979 «
än, < 1987;. *
-. Någcn Pm klassificera-g* utifrån uppmätta dele och enligt » den vanliga Madon km i. detta fall inte utföras på Gatan-:hamn
.1 't' ' ,,I
maittsiemduler för
.får i ett: sådant fall
Hammer: V 850 Datum: 1989-04-12
Titel: Jämförande bärighetsmätningar med VTIs två tunga fallviktsutrustw ningar på ett flygfält med växlande undergrund '
Författare: Birgitta Bergstedt
Avdelning: Vägavdelningen (Vägkonstruktionssektionen) Projektnummer: 41375m7
Projektnamn: Eörbättring av metoderna för bärighetsklassificering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbyggnader
Uppdragsgivare: Fortifikationsförvaltningen
FÖRORD
I detta VTI-notat redovisas en del av det arbete som utförts inom projektet Förbättring av metoderna för bärighetsklassim ficering av flygfält och dimensionering av flygfältsöverbyggw nader".
Forskningspengar till detta projekt har VTI erhållit från Fors tifikationsförvaltningen. Kungliga Tekniska Högskolan har bi-dragit på så sätt att undertecknad vid sin anställning där har
utfört en del av beräkningen och sammanställningsarbetet i
StockhoLmo
*<Eältarbetena har utförts av Åke Söderström och Håkan Carlsson,
som härmed tackas för hjälpeno Linköping i april 1989
!
Birgitta Bergstedt
;Elm
VTI förfogar över två fallviktsutzustningar för laster över 10 tcm. Dessa används- huvudsakligen på flygfält.Den äldsta fallviktm har använtsiöverlOårochdennyarehelautanatiskaharamräntsdáoch då de senaste åren.Dm senare fallvzi-.kten är vanligtvis utrustad för enbelasüuingpåStmooharwändsdåpávägarmenkanganskaenkelt umstas för mätning med större belastning.Den ganla fallvikten
an-vänds endast för ttmg belastning.Hur stor denna last blir beror inte
enbart på utrustningen utan också. på underlaget man mäter på.Vid
kalibrering av den fallviktm (den saknar la'aftgivare) har
kon-staterats att på styvt underlag san oementbetong blir kraften ISOlmochpáthnbeläggningochmjukLmdergndeSOkNJennya
fallvikten har lcaftgivare,san ger kraftm i varje mätpunkt.
För att
fåredapåmmetvaletavfallvüctixwerkarpáresul-tatet av en bärighetsklassifioering av det studerade flygfältet gjor-a
des samtidiga mätningar med de båda uirustrüngamame jämförande mät-:ingrna redovisas nedamFler jämförande mätningar mellan dessa fallvjkterfinnsgjordapåandraxmdergnnñerochpånågraandra
flygfält.Dessa mamingnrredovisas dock i. annat samnanhang.
Några data cm fallvikterna gällande vid mätningarna:
Den ganla" Den nya Lastens storlek,th cal40000 137000
Belastningsplattans
dia-meter i mn 450 450
Bele i ms 50 35
mflektionsgivare 3 geofoner 6 accelemmetrar Givamas avstånd i am '
från centrtm 0,500,1000 0,500,750,1000,
1250, 1500
De samtidiga mätningarna på flygfältet utfördes efter kl 16.00 den 19 april 1988.Vädret var och vinden svag.Medeltemperaturm i
jmf'x r :g:,. . f-? r] , A (VH, Ö ; k w 4- FC»-, m ä .. 4. , AI J
Den gamla fallvikten under mätning. De tre geofonerna
ut-placeras manuellt
Den nya fallvikten under mätning. All manövrering sker innifrån förarplatsen
Figur H' Den nya fallvikten under mätning. Accelercmetrarna sitter fästade i ramen och resultaten lagras i en dator inne i dragbilen
,_ .bilagan finns santliga uppmätta deflektim ooh skillnaden
ivarochenavdeGOmätpmkternamellandenganlaoohdennya fallvikten.: tabell 1 .gigs medelvärden för @ olika mitten.
* har uteslutits pmkter i vilka det sprickor.: dessa ser man att värdena hoppar hit och blev 7 ;xml-:ter san uteslöts.Det finns även anü'a avvikande
de har nedtagitsøessa senare punkter gör att
diffe-rensprooenten blir stor.0rsak till de avvikande punkterna kan vara intnmgeniteter i överbyggnad eller madergnmdåeläggmmgama är
ganla och ej observerbara sprickor kan finns eller också har inte fallvikterna mätt på exakt sanna ställe. ^
Tabell 1.Medelvärden och. standardavvikelser för deflektionezna i
omtrmn,500 och 1000 mn från oentnm för de båda fallvikt-v erna. ;5.: ur för för varje avsnitt.
Även skillnaden mellan de båda fallva är argiven
i m och i % rälmat på den gamla fallviktens värde.Antalv pmkter som medelvärdesberälmingarna är gjorda på angives liksanpágnmdavsprickoruteslumaplncter.
Den. omm Defl. 500 Defl. 1000
Avanti: 2+3 Ganla,um 0.621040 0.341005 0.17;I-_0.04 Nya,nm 0.511008 0.28_ .06 0.161003 Diff.,nm 0.11:0.ll 0.06_ .06 0.01;0.04 Diff.,% .18: 18 6 Antal punkter 11. 11 11 Utesluma " 3 3 3 Avmit't: 4
Gamlamm
0.761042
oaeions
0.2610.02
Nya,mu 0.671045 0.36i0.05 0.22:0.02 Diff.,nm 0.091040 0. :0.04 0.03_ .03 Diff. ,% 12. 2 1 i 7, Antal ;makter 8 8 8 Uteslutaa " 0 0 0 Avmitt 5+6mmm'
0.661043
0.361005
0.201033
Nya,m 0.50:0.05 0.29:0.03 0.17_ .02 Diff.,nm 0451-042 0.07_ .04 0. Diff.,% 23 I' I - '5 Antal punkter 8 8 8 Utesluma " 1 1 1* Skulle en avvikande punkt till uteslutits hade detta värde blivit ca 5 % lägre.
Avsnitt 7+9 Gamla,rrm
Nymm
Diff. ,um Diff. ,% Antal punkter Uteslutna " Avsütt 8+10 GanlammNya,m
Diff. ,um Diff. , % Antal punkter Uteslutna " Avsnitt 1 Ganla,nm Nyamm Diff. ,mn Diff . , % Antal punkter Uteslutna " Avsnitt: 11 Gemla,mnNya,rrm
Diff. , mn Diff. , %: Antal punkter Uteslutna " a -H H0
0
9
9
"
'
00 --0 \1 UIIr:
293
38
25
8
28
wa o o o m o H C B ? ? ? IE IB Ig5
8
8
8
O O O O 9 0Män
?
8?
8:
E
ES
:g
å
8
8
E
H O O N P OOE3
O O P 0Is
lg
lå
8
E
E
C U P -80.3610.
0.31+o.
0.051002
14
88
Beräkningar och kort diskussiono
Om syftet med fallviktsmätningarna är att göra enbärighetsklassificering enligt ?CN-metoden undrar man genast hur stor skillnaden uttryckt i PCN blir beroende på val av fallvikt.För att få reda på detta beräknas PCN för varje av= snitt och för varje fallvikt för sig.Resultatet framgår av tabell 2.
Tabell 29 PCN för respektive avsnitt beräknat för varje fallvikt var för sig°
Den gamla fallvikten
Den nya fallvikten
j
Avsnitt 2 + 3 22 39 Avsnitt 4 I 20 19 Avsnitt 5 + 6 19 46 Avsnitt 7 + 9 12 19 Avsnitt 8 + 10 8 11 Avsnitt 1 (12) (12) Avsnitt 11 (12) (11)
I huvudtexten till VTInotat 85A finns uppbyggnaderna för alla avsnitten. I avsnitt 1 och 11 består det bundna lagret av armerad cementbetong.Avsnitt 1 har dessutom ett tunt asfaltlager ovanpå cementbetongen,vilket försvårar beräkw ningarnao
Siffrorna i tabellen ovan för avsnitt 1 och 11 har satts inom.parenteser då
kriteriet för oarmerad betong har använts.
Många faktorer inverkar på det erhållna resultatet i tabell 2.
I VTIs metod för beräkning av PCN ingår att till.medelvärdet av nedsjunkningm arna på varje avsnitt lägga en standardavvikelse och därefter bestämma elastia citetsmodulerna för mättillfället med hjälp av tvåskiktsiteration.Endast två nedsjunkningsvärden används för detta.Det finns nu iterationsprogram som.ut° nyttjar alla uppmätta nedsjunkningsvärdena,vilket måste vara till
Bilaga 1 sid.1(6)
.
Samuanställning av
från jämförandewmätningar med två FWD.
Imä utfördes i 60 punkter'pmecis.efter tjällossningan år
är 1988 samtidigt med VTIs två turga fallvdktaxtrustrüngarden nya
och,den.gamla.Têmperatunen i beläggningen.mättes och.grundvattenr nivån.av1ästes i fYra.observationsrÖm;
Beakrivning'aV'pmovpunkternas läge.
Avsnittsindelningen är'gjord efter
studium.aV'uppgiftem'cmtunder-grundens och Överbyggnadens uppbyggnad_Den.finns redovisad avsnitt
för avsrütt i, VTJ-.vipi'iogf
, .
4'
Prov* Avsnitt Sektion, Anmärkning
punkts nr nr 1 1 0/050 amv 5mv=51m-t111 vänstem'cnlmdiiiinje 2 1 0/0'75 5th 3. 1 07100 anv 4" 1 0/125 SMR
5
2
0/150 åmv
Spridka
6' 2 0/200 SmH 7 2: 07250 va Spridka 8- 3 0/300 SmH 9: 3 0/350 amv 10 3 0/400 51m 11 3 0/450 anV 12 3 0/500 SmI-I 13 3 0/550 5th 14 3 0/600 Ser .15 3 0/625 va 16 3 0/650 SmH 17* 3 0/675 anv Kbrsning 18 3 0/70() SmH 19 4 0/725 anv 20 4 0/750 SmH 21 4 0/775 suv 22 4- 0/800 SmH 23 4 0/850 5mv 24. 4 0/900 EmH 25 4: 0/950 va 333%26
4
1/000 SmH
27
5
1/050 SmV
28 5 1/100 SmH 29 5 1/150 va 30 6 1/200 SmH 31 6 1/250 va 32 6 1/300 SITH 33 6 1/350 va " 34 6 1/400 5mH Spridka 35 6 1/450 anv 36 7* 1/500 SmH 37 7 1/550 va 38 7 1/600 SmH 39 8 1/650 vaBilaga 1 sid.2(6) 40! 8 1/709 åns Spridkar 41 8 1/759 suv 42 8 1/800 åmH 43 9 1/850 va 44 9 1/900 SmH 45 9 1/950 anv 46 9 2/000 SMK Spridka 47. 9 2/05@ åmv 48 9 2/1OO SMB 49 9 2/150 amv 50 10 2/200 SmH 51 10 2/250 ämv 52 10 2/300 SMR 53 10 2/325 suv "54 10 2/350 ämH 55 10 2/375 åmv 56> 10 2/400 SmH 57 11 2/425 anv 58 11 2/450 SMK 59 11 2/475 smv 60 11 2/500 SmH
Förklaringar*till tabellengmed.data från gamla
ekiicnen,10002mm från.centnum:ilun
= 9 .turen i luften 1 grader Celsius -__
Kolumn 6 = sargturen.på'beléâê'w12 17?* i grader'Celsius_, :Kalumn 7 T aturen 5 cmzned i beläggningen 1 grader Célsius
8 :7 tum 16 än med i, .06;- i yada: Celsius
för mteclmingar t: och 111m."
Mätning med gamla fallvikten ;t;_
' 880419 K1.16.00 Mhlet " Spridka O O 0 m _ (I I 0 e 0 O 6 0 O O O 0 O 0 O 0 0 O O O O O O 0 O O O O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Q
O
Q
O
O
O
Q
O
O
O
H
Q
h
å8
3
$
â§8
8
8
8
8
3
8
$
$
$
$
3
8
8
ä
O O H H H Q O . \ ' B O \ U I . m 8-N H O m ' 'I F M wm q m m k ä_ O 06.5 590: 12.0 12.0 :0.47.30 Svag vind_:
9 G 6 0 0 0 6 0 0 G 0 0 9 9 6 0 O O 9 0 O 0 0 0 0 O O O O O H O O O O O ? O O O O O O O O H O m xn m m m a -s m m m m m m m q m O' s m m wm m wäm q m g g wm q wm wg äm ä O 0o
o
c
o
c
o
o
o
o
o
o
p
o
o
o
o
o
øo
o
o
ø
N
N
H
H
N
N
H
N
H
H
H
H
H
H
N
m
g
üm
q
m
m
O
H
m
O
A
q
wøm
wo
åm
g
g
äüB H H H H H H O 0 9Bilaga 1 sid.3(6)