Christian Busch COWI A/S, Parallelvej 2, 2800 Kongens Lyngby

Transkript

1 Analytisk Dimensionering af Halvstive Befæstelser Christian Busch COWI A/S, Parallelvej 2, 28 Kongens Lyngby Dansk Betonforening Temadag Udførelse af Hydraulisk Bundne Bærelag Hindsgavl Slot, 23. april 28 1

2 Udførelse af Heavy Vehicle Simulator (HVS) fuldskala udmattelsesforsøg i Sverige Udmattelsesforsøg med 2x3 instrumenterede belægninger (duplikering) med enten /8 mm eller /16 mm cementbundne bærelag (Cement Treated Base, CTB) Forsøgssted 75 km nord for Helsingborg Konstruktion i August 23 Forsøg i Oktober-November 23 2

3 3 Belægningstyper, 2 felter for hver (kun det ene instrumenteret) 3 mm Asphalt Surfacing Surfacing Asphalt Stabilized 18 mm St abiliseret Base Bærelag 2 mm Sandet Subbase Moræne Bundsikring Förstärkningslager > 2 m Knust klippe underbygning 1.3 m 2.5 m 1.3 m Belægningsbetegnelse A1 & A2 B1 & B2 C1 & C2 Slidlag (3 mm) 3 mm Asfaltbeton Cementbundet bærelag, CTB (18 mm) Grus /16 mm σ C = 8 MPa Grus /16 mm σ C = 4 MPa Sand /8 mm σ C = 4 MPa Bundsikring (2 mm) Underbund Sandet/siltet moræne Knust klippe påfyldning > 2 m 3

4 Udførelse af belægninger August /4/23 Analytisk Dimensionering af Halvstive Befæstelser

5 Udmattelseskørsler og tilstandsmålinger Oktober-November 23 HVS og projektets "fædre" Tværprofilmåling Faldlodsmåling med HVS fjernet Minifaldlodsmåling under HVS 5

6 CTB E-modul som funktion af belastningsantal Section A1 Section B1 Section C1 2, 15, 1, 5, Section A2 Section B2 Section C2 2, 15, 1, 5,

7 Generel Inkrementel-rekursiv model Nedbrydning Section A1 Section B1 Section C1 ω = E E E N 2, 15, 1, α N ε ω = ε REF β ( ω) γ 5, Section A2 Section B2 Section C2 2, 15, 1, 5,

8 Korrelation mellem Model og Målinger 2, Model CTB E-modul 15, 1, 5, y = 1.25x R 2 =.91 5, 1, 15, 2, Målt CTB E-modul 8

9 Verifikation mod målinger fra motorvejsnet 2, Model CTB E-modul 15, 1, 5, y =.966x R 2 =.915 5, 1, 15, 2, Motorvejs CTB E-modul 9

10 Inkrementel-rekursiv model α N ε ω = ε REF β ( ω) γ E N +, N dn E = N / 1 ε ε 6 actual / α ω β =.28 = (E INITIAL /1, MPa) = (E INITIAL /1, MPa) ε = 45 µstr 1

11 Inkrementel Model til Analytisk-Deterministisk Kriterie Modellering af nedbrydningsforløb ud fra forskellige niveauer af initialtøjning EN N + dn, E = N / 1 ε ε 6 actual / α ω β 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % 1E+3 1E+6 1E+9 1E µstr 35 µstr 45 µstr 55 µstr 11

12 Analytisk-deterministisk generaliseret kriterieligning ε 6 1/ B PERMISSIBLE, INITIAL = ε 6 ( N /1 ) ε 6 er tilladelig initialtøjning i µstr (1 µstr = 1 promille), der fører til den accepterede nedbrydning efter 1 million passager ε 6 = (E INITIAL /1 MPa + 11) 1.63 (E TERMINAL /1 MPa -62) -.66 (E TERMINAL /E INITIAL ).2 /45-1/B er nedbrydningseksponenten, der angiver hvor følsomt materialets levetid er over for variationer i belastning - høj værdi af B = stor følsomhed, lav værdi af B = lav følsomhed -1/B = -(E INITIAL /1 MPa + 94) -.94 (E TERMINAL /1 MPa -13) -.19 (E TERMINAL /E INITIAL ).18 1, 12

13 Kriterieligninger indbygget dimensioneringsprogram fra EU-financieret netværksprojekt ECOserve millioner Æ1 Højstyrke CG Eksponent 1/B = 13.6 (~betonværdi) 1.5 millioner Æ1 Lavstyrke CS Eksponent 1/B = 5 (~ ubundne materialer) 13

14 Standardiserede CTB materialetyper i MMOPP Cementstabiliseret Grus (CG) og Cementstabiliseret Sand (CS) 14

15 The Pavement Design Complex Materials Availability Prices and Costs Materials Components Materials Design Environmental Considerations Traffic Materials Performance User Costs Accept Limits Economical Evaluation Parameters Processing Design Criteria Climate Variability Materials Variability Pavement Deterioration Modelling Pavement Design Geographical Variability Pavement Deterioration Desired Design Reliability That s why it ain t simple! 15