1

Mot implementering av ett nytt, svenskt mekanistiskt/empiriskt ramverkDavid GullbergHighway and Railway EngineeringKTH, Stockholm

2

Agenda

• Kort om projektet

• Teoribakgrund

• Modellbeskrivning

• Resultat

3

Upphandling med funktionsbaserade kriterier och mätmetoder

• Målbild• Att utveckla ett ramverk som kan analysera nya och

befintliga beläggningar och bestämma dess återstående livslängd

• Att implementera detta ramverk i samverkan med projektets intressenter

• Att bidra med riktlinjer för utformning av relevanta funktionskrav baserat på detta ramverk

4

Upphandling med funktionsbaserade kriterier och mätmetoder

• Bakgrund• Tillförlitliga verktyg för uppskattning av livslängd och

restvärde krävs för risk- och underhållsanalys

• Dessa verktyg måste bygga på fundamentala materialegenskaper som är oberoende av lasttyp och mätutrustning

• Från materialegenskaper och livslängdsanalys kan lämpliga funktionskrav deriveras

5

Upphandling med funktionsbaserade kriterier och mätmetoder

• Till projektet hör också• Utveckling av den befintliga åldringsmodellen

• Identifiering av kritiska förutsättningar (för sprickbildning) för att kunna optimera programkörningen

• Koppling av livslängdsanalysen till en livscykelkostnadsmodul för optimering av kostnader relaterade till nybyggnad respektive underhåll

6

Dimensionering och livslängdsanalys• HMA brottmekanik

• Tröskelvärde baserat på avgiven kryptöjningsenergi

• Fundamentalt• Oberoende av lasttyp• Väldokumenterat och verifierat mot ett stort antal

beläggningar över hela Förenta staterna

• Materialegenskaper kan tas från IDT-testresultat eller modelleras

7

Dimensionering och livslängdsanalys

• Indata från IDT• Mr, krypparametrar (D1, m), DCSE

• Utdata• Återstående livslängd m a p sprickbildning

8

Oberoende tröskelvärde

Snabb respons

Långsam respons

St1 > St2

εfail1 < εfail2

Dock:21 DCSEDCSE

21 FEFE

Snabb Långsam

DC

SE 1

DCSE2

EE2

EE

1

ε

σ

εfail1

St1

εfail2

St2

MR2

MR1

9

Oberoende tröskelvärde

10

Dimensionering och livslängdsanalys• Indata vid modellering

• Gradering• Bindemedel (PG), hålrum- och bindemedelshalt• Traffikvolym (antal standardaxlar)• Risk/reliabilitet• Klimat (luftmedeltemperatur)• Dimensioneringsperiod

• Utdata• Materialegenskaper vid godtycklig tidpunkt under

dimensioneringsperioden• Optimal tjocklek bundna lager• Livslängdskurva• Känslighetsanalys m a p tjocklek, reliabilitet,

materialval m m

11

Modellflöde

12

Exempel på utdataMaterialegenskaper

Mix

DCSEL

[ kJ/m3] Surface E* [MPa]

St [MPa]

ABT 11 at 7°C 36.38 4920 0.90 ABT 11 at 5°C 30.62 5520 0.95 ABT 11 at 2°C 22.92 6520 1.04 AG 22 at 7°C 32.28 5590 0.94 AG 22 at 5°C 27.13 6270 1.00 AG 22 at 2°C 20.32 7385 1.09

Mix

DCSEL

[ kJ/m3] Surface E* [MPa]

St [MPa]

ABT 11 at 7°C 0.73 16065 2.67 ABT 11 at 5°C 0.33 17310 2.97 ABT 11 at 2°C 0.10 18700 3.28 AG 22 at 7°C 0.66 18020 2.79 AG 22 at 5°C 0.30 19400 3.08 AG 22 at 2°C 0.09 20940 3.37

Vid utläggning

Efter 20 år

13

Exempel på utdataDimensionering vid nybyggnadABT 11/AG 22, 2 °C

14

Exempel livslängdskurva10 M ESALs, R=90 %, H=175 mm

ERopt

+50 mm

Optimal-50 mm

Time

15

Exempel livslängdskurva10 M ESALs, R=90 %, H=175 mm

ERopt

Time

ABS16

ABT11AG22

16

Exempel livslängdskurva10 M ESALs, R=90 %, H=175 mm

ERopt

Time

PG 46-46

PG 52-28

PG 58-34

17

Sammantaget

• Väl applicerbar under svenska förhållanden redan utan kalibrering

• Väldokumenterad teoretisk bakgrund

• Utnyttjar en fundamental materialegenskap

• Utveckling pågår• Åldringsmodell• Responsmodell• Gränssnitt

18

Frågor?