3 Dimensionering. 3.1 Indelning och anvisningar

Transkript

1 3 Dimensionering Markbeläggningars överbyggnad skall dimensioneras för att klara de belastningar som kan komma att uppstå under konstruktionens hela livslängd. Dimensionering kommer att kunna göras via internet på hemsidan, Användaren (projektör, byggare m fl) bär alltid ansvaret och risken för den av honom framställda projekteringen av ett objekt, anläggning m m. Kapitlet, helt eller delvis, får således användas endast som ett hjälpmedel vid skapandet av egen dimensionering. 3.1 Indelning och anvisningar Dimensioneringen i denna handbok är indelad efter två typer av markytor kommunala ytor avsnitt 3.2 och industriytor avsnitt 3.3. Syftet med dimensioneringen är att den skall vara så enkel som möjligt och till största del basera sig på en rad olika standardfall. I verkligheten är det oftast så att många markytor med platsgjuten betong utförs och dimensioneras i stort sett lika. Speciellt gäller detta för mindre ytor. För mindre och standardiserade kommunala ytor väljs ofta beläggningstjockleken utifrån erfarenhet från tidigare projekt och en hög säkerhet hos konstruktionen. Därför dimensioneras de generella fallen utifrån det som anges på typritningarna i denna handbok. De beläggningstjocklekar som anges ger god konstruktiv säkerhet och ger möjlighet att även klara vissa eventuella framtida trafikökningar. Angivna beläggningstjocklekar klarar också sämre undergrund. Vid speciella lösningar eller större projekt för kommunala ytor används i stället objektspecifik dimensionering. Industriytor däremot är mer objektspecifika och det är därför god ekonomi att göra en optimerad beräkning utifrån varje enskilt projekt. För industriytor är variationen i tjocklek mellan olika belastningar stor vilket gör att en egen beräkning ger både rätt konstruktiv lösning och bra ekonomi. Nedan följer en schematisk figur vars syfte är att visa hur valet av dimensioneringsmetod sker genom val av yta. Figur 3.1. Anvisningar för dimensionering av markbetongbeläggningar exkl vägar och flygfält. Cementa AB 1

2 3.2 Kommunala ytor Med kommunala ytor menas de trafikytor, kollektivtrafikytor och andra ytor som i denna handbok redovisas i kapitel 2, avsnitt 2.1, avsnitt 2.2 och avsnitt 2.4. Avsnitt 3.2 behandlar dimensionering av dessa ytor. För vägar hänvisas till ATB VÄG [15] och för flygplatsytor hänvisas till Fortifikationsverket [16] Typritning Dimensionering Normalt anger typritningarna i kapitel 4 förslag på beläggningstjocklekar. Angivna tjocklekar ger en mycket god konstruktiv säkerhet och gäller för alla terrassmaterial och en mycket hög trafikmängd. Tjocklekarna ger även möjlighet till att klara vissa framtida trafikökningar. Dimensioneringen via typritningar är tänkt att användas för den största andelen av dimensioneringen av kommunala ytor Objektspecifik dimensionering Vid stora ytor eller vid mer speciella lösningar av kommunala ytor än vad som angivits på typritningarna, t ex andra beläggningsval, skall objektspecifik dimensionering användas. Denna dimensionering kan även användas vid s k baklängesdimensionering, dvs där man utgår från en viss beläggningstjocklek och sedan räknar fram hur många överfarter den klarar. Den objektspecifika dimensioneringen behandlar en rad olika standardfall med olika beläggningsalternativ och belastningsfall. För mer utförlig beskrivning av förutsättningar och dimensionering hänvisas till Farhang 2002 [17]. Denna referens används också om inget av standardfallen passar och det blir aktuellt med egen dimensionering Beräkningsförutsättningar Överbyggnad Standardfallen består av tre olika typer av överbyggnader med oarmerad betongöverbyggnad, stålfiberarmerad betongöverbyggnad och cementbitumenöverbyggnad. Överbyggnadsmaterialen är valda enligt betongöverbyggnad (BÖ) i ATB VÄG för betong- och stålfiberbetongsöverbyggnad samt för cementbitumenöverbyggnad (CBÖ) enligt ATB VÄG. Oarmerad och stålfiberarmerad betongbeläggning är dimensionerade både för hållfasthetsklasserna K40 och K60. Dimensionering finns även utförd för oarmerad betongbeläggning och stålfiberarmerad betong på förstärkningslager av återvunnen krossad betong samt oarmerad betong både på gammal befintlig asfalt respektive ny asfalt. Beräkningar utfördes för tre olika asfalttjocklekar: 50, 100 och 150 mm. Cementa AB 2

3 Schematisk beskrivning h mm oarmerad eller stålfiberarmerad betong 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 4) Figur 3.2. Betongöverbyggnad (BÖ) med oarmerad eller stålfiberarmerad betong. 40 mm asfalt h mm cementbundet grus 80 mm obundet (krossat) bärlaget 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 4) Figur 3.3. Cementbitumenöverbyggnad (CBÖ). Dimensioneringstabeller för dessa beläggningsalternativ finns redovisade i Farhang 2002 [17]. Terrass Materialtyp 1 4 enligt ATB VÄG. För 5 krävs särskild utredning. Trafikbelastning Dimensioneringen är baserad på Vägverkets 10-tons standardaxel ( lastbil/buss ) enligt ATB VÄG. Klimatzon Sverige är indelat i fem klimatzoner enligt ATB VÄG. Dimensioneringen har endast utförts för klimatzon 2. Erfarenheter visar att skillnaderna mellan de olika klimatzonerna är försumbara och därför kan resultaten från klimatzon 2 användas för alla klimatzoner. Tjäle Dimensionering för tjällyftning har inte beaktats i de olika standardfallen. Vid risk för tjäle måste vid dimensioneringen av överbyggnaden hänsyn tas till eventuell tjällyftning, t ex enligt ATB VÄG. Oarmerad betongöverbyggnad Beräkningarna förutsätter dymlade fogar med ett fogavstånd på 4 meter. Cementa AB 3

4 Stålfiberarmerad betongbeläggning Seghetsindex är en materialegenskap för stålfiberarmerad betong. Seghetsindex 60 % ger en sprickhämmande stålfiberbetong. Dimensioneringstabeller för stålfiberarmerade betongöverbyggnader med 90 % seghetsindex, s k sprickfördelande stålfiberarmerad betong, finns redovisade i Fahrang 2002 [17]. Cementbitumenöverbyggnad Dimensionering av lagret med cementbundetgrus (CG) i cementbitumenöverbyggnaden (CBÖ) förutsätter att CG-lagret utförs ofogat. Vid denna dimensionering antas att det bitumenbundna slitlagret läggs direkt på det cementbundna bärlagret utan användning av bindlager eller skyddslager. För dimensionering av bitumenlagret hänvisas till ATB VÄG. Betongöverbyggnad på asfaltlager Dimensionering finns utförd för dels oarmerad betong på befintlig gammal asfalt, dels betong på ny asfalt med tjocklekar av 50, 100 och 150 mm. För dimensioneringstabeller hänvisas till Farhang 2002 [17]. Förstärkningslager av återvunnen betong Användning av återvunnen krossad betong ger ett bärigare förstärkningslager vilket innebär att betongbeläggningens tjocklek kan reduceras jämfört med ett vanligt förstärkningslager med krossat material. Definition av beläggningstjocklek Med erforderlig beläggningstjocklek i dimensioneringstabellerna i avsnitt och på typritningarna avses den medeltjocklek som skall erhållas i färdig konstruktion Beräkningsgång för kommunala ytor Mindre och standardiserade ytor Välj i första hand dimensionering enligt typritning. Gå till kapitel 4. Objektspecifik dimensionering Dimensionering enligt typritning rekommenderas i de flesta fall på grund av högre konstruktiv säkerhet och görs i fem steg: 1. Bestäm avsedd teknisk livslängd n. 2. Bestäm antalet överfarter enligt ekvation (3.1). 3. Bestäm i terrassen (enligt ATB VÄG). 4. Välj överbyggnadstyp. 5. Bestäm erforderlig tjocklek på beläggningen med hjälp av tabell i avsnitt Cementa AB 4

5 Antalet överfarter beräknas enligt följande: där N ekv = ÅDT k A B 365 n (enligt ATB VÄG) (3.1) ÅDT k = årsdygnstrafik/körfält A = andelen fullastade fordon (A = 0,5 kan ofta användas om uppgift saknas, Silfwerbrand (2001)), B = ekvivalent antal standardaxlar per tungt fordon (B = 1,3 kan ofta användas för lastbilar och bussar enligt ATB VÄG), 365 = antal dygn/år, n = avsedd teknisk livslängd i år. (väljs ofta till 20 år, dock beroende på projekt) Exempel på dimensionering finns på sid Dimensioneringstabeller I tabell 3.1 redovisas en översikt över de dimensioneringstabeller som finns i Farhang 2002 [17] och vilka som finns redovisade i handboken. Farhang redovisar alla förutsättningar, beräkningar och värderingar. Tabell 3.1. Översikt över dimensioneringstabellerna i Farhang 2002 och i handboken. Överbyggnadstyp Farhang (2002) Handboken Oarmerad betong K40, K60 X X Oarmerad betong K40, K60 på förstärkningslager av återvunnen betong X X Oarmerad betong K40, K60 på gammal befintlig asfalt X Oarmerad betong K40, K60 på ny asfalt X Stålfiberbetong K40, K60 Seghetsindex 60 % X X Seghetsindex 90 % X Stålfiberbetong K40, K60 på förstärkningslager av återvunnen betong Seghetsindex 60 % X X Seghetsindex 90 % X Cementbitumenöverbyggnad (CBÖ) X X Cementa AB 5

6 Oarmerad betongöverbyggnad Tabell 3.2. Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.2. Terrass i Antal överfarter N ekv Betong K40 1 eller eller K60 1 eller eller Tabell 3.3. Erforderlig betongtjocklek (mm) enligt figur 3.2 men där det 220 mm tjocka förstärkningslagret består av återvunnen krossad betong. Terrass i Antal överfarter N ekv Betong K40 1 eller eller K60 1 eller eller Stålfiberarmerad betongöverbyggnad Tabell 3.4. Erforderlig betongtjocklek vid 60 % seghetsindex (mm) på överbyggnad enligt figur 3.2. Terrass i Antal överfarter N ekv Betong K40 1 eller eller K60 1 eller eller Tabell 3.5. Erforderlig betongtjocklek (mm) enligt figur 3.2 men där det 220 mm tjocka förstärkningslagret består av återvunnen krossad betong. (Stålfiberbetong med 60 % seghetsindex, mm). Terrass i Antal överfarter N ekv Betong K40 1 eller eller K60 1 eller eller Cementbitumenöverbyggnad Tabell 3.6. Erforderlig tjocklek (mm) för cementbundet grus (CG) på överbyggnad enligt figur 3.3. Terrass i Antal överfarter N ekv eller eller Cementa AB 6

7 3.2.6 Beräkningsexempel kommunala ytor Exempel 1. Cirkulationsplats Cirkulationsplats med radie 20 m. Brättet skall utföras med platsgjuten betong. Terrassmaterial lera. Tjocklek väljs med hjälp av typritning. Aktuell typritning är och rekommenderad tjocklek är 200 mm för oarmerad betong eller 180 mm för stålfiberarmerad betong. Betonghållfastheten skall vara K40. Det är även lämpligt att utföra körytan enligt typritning med betong. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 200 mm 180 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (lera) Exempel 2. Refug Terrassmaterial grus. Tjocklek väljs med hjälp av typritning. Aktuell typritning är och rekommenderad tjocklek för refugytan är 100 mm för oarmerad betong K40. Kantförstyvningen skall ha en tjocklek av minst 150 mm. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 150 mm 130 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (lera) Cementa AB 7

8 Exempel 3. Busshållplats Busshållplats skall integreras i en gatas körbana och trafikeras av ca 120 bussar per dag. Terrassmaterial siltigt grus. Tjocklek väljs med hjälp av typritning. Aktuell typritning är och tjocklek enligt ritning är 200 mm för oarmerad betong eller 180 mm för stålfiberarmerad betong. Betonghållfastheten skall vara K40. Vid mycket dubbdäcksslitage kan krav ställas på ballastens kvalitet och/eller högre betongkvalitet. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 200 mm 180 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (siltigt grus) Exempel 4. Bussgata Gata med enbart trafik för bussar. Antal bussöverfarter per dag ca 250. Terrassmaterial grus. Dimensioneras enklast med hjälp av typritning. Aktuell typritning i detta fall är och tjocklek är då 200 mm för oarmerad betong eller 150 mm för stålfiberarmerad betong. Som alternativ till den säkra dimensioneringen enligt typritningen kan här en egen dimensionering utföras. Dimensioneringen görs enligt steg 1 5 i beräkningsgången: 1. Bestäm teknisk livslängd n. Avsedd teknisk livslängd väljs till 20 år. 2. Bestäm antalet överfarter N ekv enligt ekvation (3.1). Formel 3.1 används med följande parametrar: N ekv = ÅDT k A B 365 n N ekv = 250 0,5 1, = standardaxlar 3. Bestäm i terrassen (enligt ATB VÄG). Materialtyp 2 enligt ATB VÄG. 4. Välj överbyggnadstyp. Välj oarmerad betong K40 med utförande enligt typritning Bestäm erforderlig tjocklek på beläggningen med hjälp av tabell 3.2 och tabell 3.4. Cementa AB 8

9 Tabellen ger en betongtjocklek av 170 mm för oarmerad betong och 150 mm för stålfiberarmerad betong. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 170 mm 150 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (grus) Exempel 5. Dimensionering av busshållplats i gata där gatans överbyggnadstjocklek är begränsad En busshållplats skall integreras i en gata och kommer att trafikeras av ca 80 bussar per dag. Överbyggnaden i gatan består av ca 350 mm förstärkningslager, bärlager och asfaltbeläggning. I gatan där busshållplatsen skall utföras finns kabeloch brunnssystem strax under överbyggnaden, samtidigt som gatan inte kan höjas utan beläggningen på busshållplatsen skall ha samma nivå som gatan i övrigt. Den totala tjockleken på obundna material och beläggning kan bli maximalt 350 mm. För att minimera risken för skador i beläggningen på hållplatsen har man bestämt sig för att lägga betong där. Dimensioneringen görs enligt steg 1 5 i beräkningsgången men med vissa fasta parametrar. Den totala överbyggnaden får maximalt bli 350 mm inklusive beläggning. 80 bussar per dygn kommer att passera hållplatsen. Teknisk livslängd har bestämts till 15 år. 1. Bestäm antalet överfarter N ekv enligt ekvation (3.1). Formel 3.1 används med följande parametrar: N ekv = ÅDT k A B 365 n N ekv = 80 0,5 1, = standardaxlar 2. Materialtyp i terrassen är okänd varför den antas vara typ 3 eller 4 som ger en viss gardering av beläggningstjockleken. 3. För betongbeläggning kan väljas mellan två hållfasthetsklasser K40, eller K60, och om de skall vara med eller utan armering. De alternativa tjocklekarna på betongen kan avläsas i tabell 3.2 för oarmerad och tabell 3.4 för stålfiberarmerad betong. Den betongtjocklek som erhålls för de olika alternativen blir mellan 130 och 175 mm. Då den totala överbyggnaden är begränsad föreslås en stålfiberarmerad betong i hållfasthetsklass K60, med en tjocklek av 130 mm. Tjockleken på de obundna material som blir kvar är 220 mm ( ). Cementa AB 9

10 Den återstående tjockleken på obundna lager kan tyckas tunn, men med betongens lastfördelande förmåga blir belastningen per ytenhet på underliggande lager och konstruktioner lägre än före ombyggnaden. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad (K60) 130 mm 50 mm obundet (krossat) bärlager 170 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (lera) Exempel 6. Vilken trafik klarar en viss betongtjocklek? (baklängesdimensionering) Vid planering av nya busslinjer vet man vid planeringstillfället hur mycket trafik som kommer att passera den närmaste framtiden, men hur stor trafiken blir längre fram är ofta en gissning. Som ett exempel på vad en betongbeläggning klarar kan en beräkning göras. Vi antar att man beslutat sig för att välja ett utförande enligt typritning för hållplats i gata och att betongbeläggningen av kostnadsskäl får vara maximalt 170 mm, hållfasthet K40 och oarmerad. Funktionstiden för busshållplatserna har planerats till 20 år. Beräkningen görs utifrån beräkningsgången steg 1 5 men i omvänd ordning. 1. Bestämd betongtjocklek är 170 mm. 2. Terrassen är av Med hjälp av dimensioneringstabell 3.2 framgår att 170 mm betong klarar N ekv överfarter. Hur många bussar det blir per dygn kan beräknas genom formeln i avsnitt 3.2.4, N ekv = ÅDT k A B 365 n = ÅDT k 0,5 1, ; ÅDT k = 32 bussar/dygn Baklängesberäkningen gav beskedet att 170 mm oarmerad betong K40 klarar upp till 32 bussar per dygn i 20 år. Skulle trafiken bli större kommer det att innebära kortare livstid för beläggningen. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 170 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (lera) Cementa AB 10

11 3.3 Industriytor Med industriytor menas de ytor som specificerats i avsnitt 2.3 Ytor för tunga fordon/laster och upplag. För flygfältsbeläggningar hänvisas dock till Fortifikationsverkets [16] alternativt Luftfartsverkets anvisningar. I detta avsnitt behandlas dimensionering av industriytor för en rad olika standardfall med olika överbyggnadstyper och lastfall. De dimensionerade standardfallen nedan är beräknade enligt Silfwerbrand 2001 [18]. För mer detaljerad beskrivning av förutsättningar och beräkningsgång hänvisas till denna referens. Dimensioneringen följer de regler som finns uppställda i ATB VÄG, dock med vissa anpassningar för att passa industriytor. Om det aktuella fallet inte passar för något standardfall måste egen dimensionering utföras enligt Silfwerbrand. Dimensioneringen av industriytor är optimerad för att ge en så ekonomisk beläggning som möjligt Beräkningsförutsättningar Överbyggnad Standardfallen består av sex olika överbyggnadstyper. Slitlagret kan antingen bestå av oarmerad betong, vältbetong, armerad betong, stålfiberarmerad betong eller asfaltbetong. I några fall ingår ett bundet bärlager (cement- eller asfaltbundet) mellan slitlagret och det obundna bärlagret. Figur 3.4. Överbyggnadstyper Betong K40, vältbetong K40, stålfiberbetong K40 Figur 3.5. Armerad betong, centriskt placerad armering Schematisk beskrivning h mm betong 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) h mm armerad betong 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) Figur 3.6. Armerad betong, dubbelarmering h mm armerad betong 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) Cementa AB 11

12 Figur 3.7. Betong K40 + CG, vältbetong K40 + CG h mm betong 160 mm cementbundet grus 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) Figur 3.8. Betong K40 + AG, vältbetong K40 + AG h mm betong 100 mm asfaltbundet grus 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) Figur 3.9. Cementbitumenöverbyggnad 40 mm asfaltbetong h cementbundet grus 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass ( 1 5) Figur Överbyggnadernas principiella uppbyggnad. Efter Silfwerbrand (2001). Terrass Materialtyp 1 5 enligt ATB VÄG. Trafikbelastning De lastfall som behandlas är 10-tons standardaxel ( lastbil ) enligt ATB VÄG samt 15-, 30-, 60- och 90-tonsaxel. 30-, 60- och 90-tonsaxlarna motsvaras av följande truckar: Cat 980C, Kalmar LMV DC samt Svetruck , se figur nedan. Figur tonsaxel (Cat 980C) som använts vid beräkningarna. Cementa AB 12

13 Figur tonsaxel (Kalmar LMV DC ) som använts vid beräkningarna. Figur tonsaxel (Svetruck ) som använts vid beräkningarna. Containerlastfall Förutom trafikbelastningar enligt ovan behandlas dessutom ett containerlastfall enligt Silfwerbrand 1994 [31]. Detta eftersom stapling av containrar är vanligt på industriytor och dessa containrar kan ge upphov till stora punktlaster. Figur I allmänhet staplas flera containrar på varandra och intill varandra vilket kan ge upphov till stora punktlaster. Vid stora koncentrerade laster är det genomstansning som kontrolleras som brottyp. Cementa AB 13

14 Klimatzon Sverige är indelat i fem klimatzoner enligt ATB VÄG. Samtliga beräkningar har utförts för klimatzon 2, eftersom erfarenheterna visar att skillnaderna mellan de olika klimatzonerna är försumbara (enligt Silfwerbrand 2001). Tjäle Dimensionering för tjällyftning har inte beaktats i de olika standardfallen. Vid risk för tjäle måste vid dimensioneringen av överbyggnaden hänsyn tas till eventuell tjällyftning, t ex enligt ATB VÄG. Andel fordon med full last På en industriyta antas ofta att hälften av överfarterna sker utan last och hälften med last. Delskadan av trafikspänningarna från de tomma fordonen är försumbar jämfört med den delskada som de fullastade fordonen ger upphov till. Därigenom kan det beräkningsmässiga antalet hjulaxlar reduceras till hälften och en reduktionsfaktor A införas. Denna kan normalt sättas till A=0,5 i nedanstående beräkningsgång (se avsnitt 3.3.2). Avvikelser från fullständig spårbundenhet En analys av Silfwerbrand 1994 [31] visar att avvikelsen från fullständig spårbundenhet innebär en reduktion av det beräkningsmässiga antalet hjulaxlar med 50 %. Därför inför han en reduktionsfaktor C med normalvärdet C=0,5 i nedanstående beräkningsgång (avsnitt 3.3.2). Definition av beläggningstjocklek Med erforderlig beläggningstjocklek i dimensioneringstabellerna i avsnitt avses den medeltjocklek som skall erhållas i färdig konstruktion. Fogar i oarmerad betong Beräkningarna förutsätter att beläggningarna fogas. Spår sågas i såväl längd- som tvärriktningen till ett djup av 1/3 av betongtjockleken h. Avståndet mellan fogarna förutsätts vara: Betongtjocklek, mm Fogavstånd, m < h > I normalfallet (betong med och utan underliggande bundet bärlager) dymlas fogarna med epoxibehandlade, släta stålstänger med diameter = 25 mm och delning s = 300 mm. Cementa AB 14

15 Armerad betong Vid beräkningarna har utgångspunkten varit K40 och armering Ks 500. Armeringsinnehållet skall vara minst 0,49 % i båda riktingarna (räknat på hela tjockleken h). Armeringen förutsätts bestå av nätarmering = 16 mm som antingen läggs på en nivå svarande mot halva betongtjockleken (centriskt placerad) eller fördelas med lika mängder i över- och underkant (dubbelarmering). I fallet med dubbelarmering skall det täckande betongskiktet vara minst 30 mm för miljöklass A3 (mycket armeringsaggressiv miljö) och livslängdklass L1 (50 år). Armeringen utförs kontinuerligt varför fogarna kan begränsas till dem som krävs av praktiska skäl, t ex mot anslutningar och mellan gjutetapper. Stålfiberarmerad betong Seghetsindex är en materialegenskap för stålfiberarmerad betong. Seghetsindex 50 % ger en sprickhämmande stålfiberbetong. Dimensioneringstabeller för stålfiberarmerade betongöverbyggnader med 80 % seghetsindex, s k sprickfördelande stålfiberarmerad betong, finns redovisade i Silfwerbrand 2001 [18]. Vältbetong Vältbetongen förutsätts bli utförd med sågade spår på samma sätt som oarmerad betong, dock utan dymlingar. Cementa AB 15

16 3.3.2 Beräkningsgång för industriytor 1. Bestäm avsedd teknisk livslängd n. (väljs ofta till 20 år, dock beroende på projekt) 2. Bestäm axellasten för dimensionerande fordon (10, 15, 30, 60 eller 90 ton). 3. Bestäm antalet överfarter N ind för dimensionerande fordon enligt ekvation (3.2). 4. Bestäm i terrassen (enligt ATB VÄG). 5. Välj överbyggnadstyp. 6. Bestäm erforderlig tjocklek på beläggningen med hjälp av lämplig tabell i avsnitt Antalet överfarter för en industriyta beräknas enligt följande: där N ind = N ekv Z (3.2) N ekv = ÅDT k A B 365 n (enligt ATB VÄG) (3.3) Z = (m/365) C D (korrektionsfaktorer) (3.4) ÅDT k = årsdygnstrafik/körfält, dvs antalet överfarter för dimensionerande fordon (fordon med störst axellast), A = andelen fullastade fordon (A = 0,5 kan ofta användas om uppgift saknas, dvs varannan bil fullastad, Silfwerbrand 2001), B = antalet tunga axlar per fordon (om uppgift saknas kan enligt ATB VÄG för lastbilar användas B = 1,3 och för truckar med merparten av lasten på ena axeln B = 1,0, för grensletruck används B = antalet axlar), 365 = antal dygn/år, n = avsedd teknisk livslängd i år, m = antal dagar med trafik per år (m = 200 vid trafikering måndag fredag och uppehåll vid semester, m = 365 vid trafikering årets alla dagar), C = koefficient som anger graden av spårbundenhet (C = 0,5 kan användas om uppgift saknas) D = koefficient som karakteriserar ytan (D = 1,0 för väg och D < 1,0 för uppställningsyta; i det senare fallet kan användas t ex D = 0,1 à D = 0,2, Silfwerbrand 2001) Exempel på dimensionering finns på sid Cementa AB 16

17 3.3.3 Dimensioneringstabeller Tabell 3.7 visar en översikt över de dimensioneringstabeller som finns redovisade i Silfwerbrand (2001) och vilka som finns redovisade i handboken. I Silfwerbrand anges förutsättningar, beräkningar och värderingar. Tabell 3.7. Översikt över dimensioneringstabellerna i Silfwerbrand (2001) och i handboken. Överbyggnadstyp Belastningsfall, axellaster (kn) Container lastfall Oarmerad betong K40 S H S H S H S H S H S H Vältbetong K40 S H S H S H S H S H S H Armerad betong K40 S H S H S H Oarmerad betong K40 på CG S H S H S H Vältbetong K40 på CG S H x) S H S H Oarmerad betong K40 på AG S S H x) S H S H Vältbetong K40 på AG S H S H S H Stålfiberbetong K40 Seghetsindex 50 % S S S Seghetsindex 80 % S S S CBÖ S H S H S H S = Silfwerbrand (2001), H = handboken. x) = Förenklad redovisning. Cementa AB 17

18 10-tons axel (100 kn) Oarmerad betongöverbyggnad K40 Tabell 3.8. Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Vältbetong K40 Tabell 3.9. Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementbitumenöverbyggnad Tabell Erforderlig CG-tjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementa AB 18

19 15-tons axel (150 kn) Oarmerad betong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Vältbetong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementbitumenöverbyggnad Tabell Erforderlig CG-tjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementa AB 19

20 30-tons axel (300 kn) Oarmerad betongöverbyggnad K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Vältbetong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementbitumenöverbyggnad Tabell Erforderlig CG-tjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementa AB 20

21 60-tons axel (600 kn) Oarmerad betongöverbyggnad K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Oarmerad betong K40 på 160 mm CG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.7. Terrass i Antal överfarter N ind Oarmerad betong K40 på 100 mm AG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Kontinuerligt armerad betong K40 med centriskt placerad armering eller dubbelarmering Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.5 eller 3.6. Antal överfarter N ind Terrass i Betong- Delning s (mm) i armeringsnät 16, Ks500 material- tjocklek typ (mm) Centrisk armering Dubbelarmerad Cementa AB 21

22 Vältbetong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.4. Terrass i Antal överfarter N ind Vältbetong K40 på 160 mm CG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur * * * Annan lösning rekommenderas. Vältbetong K40 på 100 mm AG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.8. Terrass i Antal överfarter N ind Cementa AB 22

23 90-tons axel (900 kn) Oarmerad betong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.4. Terrass i Antal överfarter N ind Oarmerad betong K40 på 160 mm CG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.7. Terrass i Antal överfarter N ind * * * Annan lösning rekommenderas. Oarmerad betong K40 på 100 mm AG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Kontinuerligt armerad betong K40 med centriskt placerad armering eller dubbelarmering Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur 3.5 eller 3.6. Antal överfarter N ind Terrass i Betong- Delning s (mm) i armeringsnät 16, Ks500 material- tjocklek typ (mm) Centrisk armering Dubbelarmerad Cementa AB 23

24 Vältbetong K40 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Vältbetong K40 på 160 mm CG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur * * * * * Annan lösning rekommenderas. Vältbetong K40 på 100 mm AG Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) på överbyggnad enligt figur Cementa AB 24

25 Container Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm). Överbyggnad enligt figur 3.4, 3.7, 3.8. Betongtyp och bundna bärlager Sidlängd på Punktlastens dimensioneringskvadratisk värde F d (kn) belastningsyta b (mm) Oarmerad betong K40 med eller utan 160 CG alt 100 AG Oarmerad betong K40 med eller utan 160 CG alt 100 AG Oarmerad betong K K40 på 160 mm CG K40 på 100 mm AG Oarmerad betong K K40 på 160 mm CG K40 på 100 mm AG Oarmerad betong K K40 på 160 mm CG K40 på 100 mm AG Anm. För en cirkulär belastningsyta med radien a kan tabellen användas om b sätts till b = (π/2) a. För en rektangulär belastningsyta med sidlängderna b 1 och b 2 kan tabellen användas om b sätts till b = b 1 /2 + b 2 /2. Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) för kontinuerligt armerad betong K40 med centriskt placerad armering. Armeringsinnehåll ρ = 0,5 % i båda riktningarna (räknat på hela tjockleken h). Överbyggnad enligt figur 3.5. Sidlängd på kvadratisk Punktlastens dimensioneringsvärde F d (kn) belastning b (mm) Anm. För en cirkulär belastningsyta med radien a kan tabellen användas om b sätts till b = (π/2) a. För en rektangulär belastningsyta med sidlängderna b 1 och b 2 kan tabellen användas om b sätts till b = b 1 /2 + b 2 /2. Delningen s kan beräknas som s = π 2 / (4 h ρ), där = 16 mm och ρ = 0,5 % = 0,05, dvs s = x π/h. Cementa AB 25

26 Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) för kontinuerligt armerad betong K40 med dubbelarmering. Armeringsinnehåll ρ = 0,25 % i båda riktningarna i såväl uk som ök platta (räknat på hela tjockleken h). Överbyggnad enligt figur 3.6. Sidlängd på kvadratisk Punktlastens dimensioneringsvärde F d (kn) belastning b (mm) Anm. För en cirkulär belastningsyta med radien a kan tabellen användas om b sätts till b = (π/2) a. För en rektangulär belastningsyta med sidlängderna b 1 och b 2 kan tabellen användas om b sätts till b = b 1 /2 + b 2 /2. Delningen s kan beräknas som s = π 2 / (4 h ρ), där = 16 mm och ρ = 0,25 % = 0,00255, dvs s = π/h. Tabell Erforderlig betongtjocklek (mm) för vältbetong K40. Överbyggnad enligt figur 3.4, 3.7, 3.8. Vältbetong och bundna bärlager Sidlängd på Punktlastens dimensioneringskvadratisk värde F d (kn) belastningsyta b (mm) Vältbetong K40 med eller utan 160 CG alt 100 AG Vältbetong K40 med eller utan 160 CG alt 100 AG Vältbetong K Vältbetong K40 på 160 mm CG Vältbetong K40 på 100 mm AG Vältbetong K Vältbetong K40 på 160 mm CG Vältbetong K40 på 100 mm AG Vältbetong K Vältbetong K40 på 160 mm CG Vältbetong K40 på 100 mm AG Anm. För en cirkulär belastningsyta med radien a kan tabellen användas om b sätts till b = (π/2) a. För en rektangulär belastningsyta med sidlängderna b 1 och b 2 kan tabellen användas om b sätts till b = b 1 /2 + b 2 /2. Cementa AB 26

27 3.3.4 Beräkningsexempel industriytor Exempel 1. Hamnområde Ett hamnområde som trafikeras av truckar av modell Kalmar LMV DC skall rekonstrueras. Antal överfarter per dag är ca 250 och ytan trafikeras ca 200 dagar/år. Man har antagit att ytan skall ha en livslängd på ytterligare 20 år. Man ställer höga krav på ytans jämnhet, varför platsgjuten betong är rekommenderad. Ytan har en bra uppbyggnad med grus som terrassmaterial. 1. Bestäm teknisk livslängd n. Avsedd teknisk livslängd väljs till 20 år. 2. Bestäm axellast för dimensionerande fordon. Truckmodell Kalmar LMV DC ger dimensionerande axellast 60 ton. 3. Bestäm antalet överfarter N ind för dimensionerande fordon. Formel i beräkningsgången används med följande parametrar: (Antal tunga axlar per fordon antas vara 1,0 för truckar och ytan karakteriseras som transportväg.) N ind = N ekv Z = där N ekv = ÅDT A B 365 n; Z = (m/365) C D N ind = 250 0,5 1, ((200/365) 0,5 1,0) = överfarter 4. Bestäm i terrassen är grus. Materialtyp 2 enligt ATB VÄG. 5. Välj överbyggnadstyp. Välj oarmerad betong K Bestäm erforderlig tjocklek enligt tabell Ytan skall enligt tabell 3.17 ha en betongtjocklek på 340 mm på obundna bär- och förstärkningslager. Betongen skall ha dymlade fogar och ett fogavstånd på 5 meter. Resultatruta Sektionens uppbyggnad Oarmerad Betong Stålfiberarmerad 340 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (grus) Det är inte ovanligt att ytor av detta slag (i detta fall en hamnyta) har en befintlig asfaltbeläggning som är både spårig och ojämn med en mycket varierande tjocklek på den befintliga asfalten efter reparationer. För att utnyttja den befintliga asfalten kan den fräsas av och de obundna lagren höjdjusteras, varefter asfalten återanvänds som ett bundet bärlager under den nya betongbeläggningen. Enligt tabell 3.19 oarmerad betong på 100 mm asfalt blir då betongtjockleken 245 mm. Cementa AB 27

28 Resultatruta Betong Sektionens uppbyggnad Oarmerad Stålfiberarmerad 245 mm 100 mm asfaltbundet grus 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (grus) Exempel 2. Skogsindustriyta Ett skogsbolag skall bygga en ny lageryta för virke, där lastbilar skall lossas dygnet runt av truckar av modellen Svetruck Antalet bilar som skall lossas varje dygn uppskattas till ca 100 st. Man beräknar arbete ca 240 dagar per år. Undergrunden är varierande men kommer att byggas upp så att terrassen kommer att bestå av bergkross. Krav på ytans jämnhet är inte det viktigaste utan dess funktion har större betydelse, varför vältbetong anses vara ett bra alternativ. 1. Bestäm teknisk livslängd n. Avsedd teknisk livslängd väljs till 20 år. 2. Bestäm axellast för dimensionerande fordon. Truckmodell Svetruck har dimensionerande axellast 90 ton. 3. Bestäm antalet överfarter N ind för dimensionerande fordon. Formel används med följande parametrar: (Antal tunga axlar per fordon antas vara 1,0 för truckar och ytan karakteriseras som upplagsyta) N ind = N ekv Z; där N ekv = ÅDT A B 365 n; Z = (m/365) C D N ind = 100 0,5 1, ((240/365) 0,5 0,2) = överfarter 4. Bestäm i terrassen. Materialtyp 1 enligt ATB VÄG. 5. Välj överbyggnadstyp. Välj vältbetong K Bestäm erforderlig tjocklek enligt tabell Ytan skall enligt tabell 3.28 ha en vältbetongtjocklek på 415 mm på obundna bär- och förstärkningslager. Vältbetongen skall fogsågas med 8 meters avstånd. När vältbetongen blir så tjock (vilket är svårt att utföra) kan vältbetong i kombination med CG vara ett bra alternativ. I detta fall innebär det att en dimensionering enligt tabell 3.29 vältbetong på 160 mm CG, skulle ge en tjockleken på vältbetongen av 200 mm. (Interpolering mellan 150 och 210 mm.) Cementa AB 28

29 Resultatruta 1 Sektionens uppbyggnad 415 mm vältbetong 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (bergkross) Resultatruta 2 Sektionens uppbyggnad 200 mm vältbetong 160 mm cementbundet grus (CG) 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (bergkross) Exempel 3. Återvinningsanläggning En yta för hantering av återvinningsmaterial skall förses med beläggning. Ytan kommer att trafikeras av truckar av modell CAT 980C. Man räknar med maximalt 150 överfarter per dag med trafikering under 200 dagar/år. Terrassmaterialet lera. Ytan skall vara tät och ha god jämnhet varför platsgjuten betong förordas. 1. Bestäm teknisk livslängd n. Avsedd teknisk livslängd väljs till 20 år. 2. Bestäm axellast för dimensionerande fordon. Truckmodell CAT 980C har dimensionerande axellast 30 ton. 3. Bestäm antalet överfarter N ind för dimensionerande fordon. Formel används med följande parametrar: (Antal tunga axlar per fordon antas vara 1,0 för truckar och ytan karakteriseras som upplagsyta.) N ind = N ekv Z; där N ekv = ÅDT A B 365 n; Z = (m/365) C D N ind = 150 0,5 1, ((200/365) 0,5 0,2) = överfarter 4. Bestäm i terrassen. Materialtyp 4 enligt ATB VÄG. 5. Välj överbyggnadstyp. Välj oarmerad betong K40. Cementa AB 29

30 6. Bestäm erforderlig tjocklek enligt tabell Överbyggnadstyp oarmerad betong K40 ger betongtjockleken 210 mm enligt tabell Om kravet på jämnhet kan utgå kan ytan utföras med vältbetong vilket skulle ge en tjocklek av 235 mm enligt tabell Resultatruta Sektionens uppbyggnad Betong oarmerad Vältbetong 210 mm 235 mm 80 mm obundet (krossat) bärlager 220 mm obundet (krossat) förstärkningslager terrass (lera) Cementa AB 30