Lastspridande lätt platta med Leca lättklinker. Exempel på sättnings- och stabilitetsberäkningar för väg på torv

Transkript

1 Lastspridande lätt platta med Leca lättklinker Exempel på sättnings- och stabilitetsberäkningar för väg på torv

2 Raka vägen med LLP-metoden I samhällets strävan mot snabbare och effektivare transporter byggs allt fler trafikleder på besvärliga markavsnitt. Såväl den lösa undergrunden som övergångarna mellan lös och fastare mark skapar problem, som hittills lösts med t.ex. pålning, vertikaldränering, urgrävning, kalkcementpelare eller lätta fyllnadsmassor. Weber har ett mycket attraktivt alternativ som förenar de flesta egenskaper du som geotekniker och projekteringsansvarig efterfrågar snabbt och enkelt utförande, små och framförallt jämna sättningar, återanvändningsbart material samt god totalekonomi i både det korta och det långa perspektivet. Metoden heter Lastspridande Lätt Platta, LLP, vilken utförs med armerad cementbunden Leca lättklinker eller lättklinkerbetong.

3 Om konsten att välja rätt väg Sättningar är ett välkänt problem i väg- och järn vägskonstruktioner. I Trafikverkets före skrifter ställs hårda krav på största tillåtna sättningar. Speciellt hårda är kraven på största tillåtna differens sättning i väg- och järnvägsbankar, såväl i längdled som tvärled. Även vid övergångar mellan fasta kon struk tioner och bankar på sättningsbenägen undergrund är kraven särskilt hårda. Huvud mål sättning vid utvecklingen av LLPmetoden har varit att ge en tekniskt och ekonomiskt bra lösning som uppfyller kraven. LLP-metoden innebär att en lätt samt böj- och vridstyv platta av cementbunden, armerad Leca lättklinker placeras i banken, ofta i kombination med fyllning av Leca lättklinker. Plattans styvhet medför att sättningsskillnader utjämnas och differens sättningarna blir därför mycket små. Med den lätta plattan och en lös lättklinkerfyllning kan i regel även totalsättningarna begränsas så att de blir acceptabla. För vägar tillåts ofta större totalsättningar än för järnvägar. Med konventionella byggmetoder begränsas dock ändå den tillåtna totalsättningen av de hårda kraven för differenssättningar. Med LLP-metoden kan större totalsättning accepteras utan problem med differenssättningar, tack vare plattans sättnings ut jämnande förmåga. Ytterligare fördelar med LLP-metoden: - Osäkerheter i exempelvis bestämningar av jordens sättningsegenskaper, belastningar, m.m. kan leda till att de verkliga sättningarna avviker från de beräknade. Här utnyttjas plattans styvhet som en extra säkerhet och kompenserar för osäkerheter i beräkningsförutsättningarna. - Vid packning av överbyggnaden utgör plattan ett stabilt underlag för att åstadkomma en väl fungerande överbyggnad. - Leca lättklinker har god isoleringsförmåga vilket innebär att såväl lättklinkerplattan som lätt klinker fyllningen ger god tjälisolering. Metoden är i många fall både tekniskt och ekonomiskt fördelaktig jämfört med traditionella grund för stärkningsmetoder, speciellt när bankar byggs på lösa och sättningsbenägna jordlager av exempelvis lera och gyttja. Under vissa förutsättningar kan LLP-metoden även användas på så lösa jordlager som torv, vilket visas i ett exempel längre fram i broschyren. Cementbunden Leca lättklinker en materialkombination med många fördelar Materialet i LLP:n består av cementbunden Leca lättklinker som är lätt, starkt och isolerande. Lättklinker, cement och vatten blandas i en stationär eller mobil betongstation. Den cementbundna lättklinkern läggs ut och packas i skikt tillsammans med armer-ingsnät. Om hög lastupptagande förmåga erfordras, används armeringsnät både i plattans under- och överkant. Plattorna kan utföras med valfri tjocklek, normalt mellan 0,3 och 0,5 m. Den färdiga LLP:n innehåller en relativt stor andel luftfyllda porer. Cementbunden lättklinker kan blandas till olika densiteter och hållfastheter. I de projekt som genomförts är materialets dimensionerande densitet kg/m 3 och tryckhållfastheten 1-2 MPa. Vid vissa tillämpningar kan plattan även gjutas av lättklinkerbetong, varvid densiteten ökar till kg/m 3 och tryckhållfastheten till 5-20 MPa.

4 I lättklinkerbetong är andelen luftfyllda porer betydligt mindre än i den cementbundna lättklinkern. Gynnsam materialkombination ger den färdiga LLP:n flera fördelaktiga egenskaper: - Isoleringsförmåga bra tjälisolering. - Hållbarhet Leca lättklinker har lång livslängd, den dimensionerande korrosionshastigheten för armeringen har bedömts till 10 mm / år av Korrosionsinstitutet. - Miljöanpassning Leca lättklinker är en ren keramisk produkt som kan återanvändas. LLP-metoden i stadig utveckling Redan 1992 gjordes beräkningar som pekade på möjligheterna att åstadkomma en superrustbädd med cementbunden Leca lättklinker. Inledningsvis gjordes dimensioneringar där plattan placerades längst ner i konstruktionen, dvs. med övrig lätt fyllning ovanpå plattan. Exempel på denna typ av konstruktioner finns i E20-projektet vid Läggesta samt Mariefredvägen som byggdes under 1995 och I senare konstruktioner har LLP:n placerats direkt under överbyggnaden. Med denna placering av LLP:n bibehålls dess goda egenskaper samtidigt som plattan ger ett stabilt underlag för över-byggnaden. Genom fortlöpande produktutveckling i kombination med förbättrade beräkningsmetoder har LLP:n i de senaste objekten kunnat utnyttjas betydligt bättre. Plattans lastomfördelande förmåga har utnyttjats både i bankens längd- och tvärled, för att tillåta större total-sättningar och därmed ge en totalekonomiskt bättre lösning. LLP:n har i dessa fall i regel utförts som en dubbelarmerad konstruktion. Med erfarenheter från allt fler utförda konstruk-tioner vidareutvecklas nu LLP-metoden med avseende på användningsområden och dimension-eringsmodeller.

5 Platta med många möjligheter! - LLP lämpar sig väl för utförande av bankar på lös undergrund med högt ställda krav på små differenssättningar. - LLP överbryggar de problem som uppstår vid övergångar mellan olika grundförstärknings-metoder samt mellan förstärkta och oförstärkta områden. - LLP ger minskade differenssättningar vid anslutningar mot stödkonstruktioner, brolandfästen och stödmurar. - LLP ger lastkompensering som minskar totalsättningen. - LLP ger ökad säkerhet mot stabilitetsbrott. - LLP ger ett stabilt underlag för överbyggnaden. - LLP är flexibel med avseende på densitet, hållfasthet, geometrisk ut-formning samt isolerande förmåga. - LLP motverkar markvibrationer. - LLP är ekonomisk. De ingående materialen finns lätt tillgängliga och byggmetoden är resursbesparande. I det längre perspektivet reduceras kostnaderna för vägunderhållet. LLP- metoden exemplifierad för vägombyggnad på torv Bakgrund En stor del av Sveriges yta utgörs av torvjord, som idag också bildar underlag för många mil väg och järnväg. I flera fall förekommer problem med såväl sättningar som otillräcklig säkerhet med avseende på släntstabilitet. Traditionellt har grundförstärkning för väg- och järnvägsbankar, vid små jorddjup ned till maximalt ca 3 à 4 meter, utförts genom urgrävning och nedpressning med grov friktionsjord till fastare jordlager. Vid större torvmäktighet har ofta lastspridande bäddar av ris eller trästockar använts, så kallade risbäddar eller rustbäddar. LLP:n kan ses som en slags superrustbädd med avsevärt bättre egenskaper i fråga om lastspridande förmåga, lastkompensation, livslängd mm. LLP-metoden utgör ett tekniskt och ekonomiskt gynnsamt grundförstärkningsalternativ såväl vid nybyggnad som ombyggnad av väg- och järnvägsbankar på lösa leror, gyttja och torv. Vi redovisar några av LLP-metodens fördelar i ett litet exempel på nästa sida.

6 Sättningsskadad väg En äldre väg är förlagd på torv med mäktighet varierande mellan 4 och 8 meter. Det råder problem med stora sättningar och otillfredsställande säkerhet med avseende på släntstabilitetsbrott. För att komma tillrätta med problemen avser man att göra en vägombyggnad. I samband med denna vill man öka vägbredden med 1 meter till totalt 5 meter och höja vägprofilen med ca 0,3 meter. Ny bank Befintlig bank Lösningen med LLP-metoden För torvjord utbildas sättningar snabbt, de blir i regel mycket stora även vid små laster. Det är därför viktigt att tillskottslasterna blir små för den ombyggda vägen. Under den befintliga vägbanken har torven förbelastats av den gamla bankfyllningen och det kan antas att huvuddelen av sättningarna har utbildats. Vid ombyggnaden ersätts en del av det tunga bank-materialet i den befintliga banken med LLP och Leca lättklinker. I och med detta blir tillskottslasterna på torven små trots att vägprofilen höjs. LLP Leca lättklinker

7 Sättningsberäkning Sättningsberäkningar har gjorts i en sektion för den ombyggda banken. Torvmäktigheten är 8 m. LLP:n ger genom sin styvhet en omfördelning av lasten, Last (kpa) 15 vilket medför en mycket plan sättnings-bild (se övre figuren). I den undre figuren redovisas sättningen för motsvarande last men utan att styvheten beaktas. LLP (mm) Sättning Sättning med beaktande av styvheten i LLP:n Last (kpa) 15 LLP (mm) Sättning Sättning utan beaktande av styvheten i LLP:n

8 Släntstabilitetsberäkning enligt Väg 94 Stabiliteten ska enligt Väg 94 beräknas för en trafiklast om 20 kpa med en utbredning i längd av 10 meter och i bredd det antal lastfält om 3 meter som ryms på vägbanan. I övrigt ska vägbanan belastas med lasten 5 kpa. Lasterna för den om-byggda 5 meter breda vägen redovisas i figuren nedan. Materialprovningar har visat att en skjuvhållfasthet för LLP:n kan sättas till mellan 50 och 100 kpa vid beräkning av stabilitet. Vid beaktande av 3-dimensionella effekter ger LLP:n en påtaglig förbättring av säkerheten mot stabilitetsbrott, speciellt gäller detta vid låga bankhöjder på jordar med låg skjuvhållfasthet, exempelvis torv. För den ombyggda vägbanken erhålls med LLP en säkerhetsfaktor mot stabilitetsbrott på F cφ = 2,0 se nedanstående figur. Skjuvhållfastheten i LLP:n har valts till 100 kpa. Om motsvarande beräkning utförs utan LLP erhålls en säkerhetsfaktor på F cφ = 1,0. Vid denna beräkning har LLP:n ersatts med Leca lättklinker. Mars 2011 Ytlast 5 kpa Ytlast 20 kpa 10 meter 3 meter LLP Torv, τ = 4 kpa Glidyta med 3-dimensionella effekter beaktade. Alt. 1 τ LLP = 100kPa,F cφ = 2,0 Alt. 2 utan LLP, F cφ = 1,0 Weber, Saint-Gobain Byggprodukter AB, har ensamrätt till varumärket Leca och Leca logotypen i Sverige. Saint-Gobain Byggprodukter AB Box 415, Norra Malmvägen 76, Sollentuna Telefon: , Fax: Webbplats: