Nedbrytning av veg ved bruk av tømmervogntog med totalvekt opptil 74 tonn

Abstract

De siste årene har en utvikling i bruk av tyngre kjøretøy ført til økning i vekt og lengde for vogntog og lastebiler, og det norske vegnettet åpnes stadig for tyngre og lengre transport. Tømmernæringen er en stor del av tungtransporten i Norge, og for å kunne opprettholde en konkurransedyktig og effektiv næring er det framsatt ønske om økning i totalvekt for tømmervogntog – fra 60 tonn til 74 tonn. Sverige og Finland opererer allerede med totalvekter høyere enn dagens norske lover tillater. I 2021 iverksettes en prøveordning på et utvalg norske veger i Innlandet fylke, med den hensikt å utrede det eksisterende vegnettet for eventuelle konsekvenser. Prøveordningen skal spesielt ha fokus på nedbrytning, og om økt tillatt totalvekt vil føre til økt nedbrytning. Vegens nedbrytning avhenger av en rekke faktorer. Levetid påvirkes ikke bare av klima, oppbygning og materialer, men også kjøretøyenes konfigurasjon og utforming. Antall og type aksler, aksellast, ringtrykk og hjulkonfigurasjon virker inn på vegens skadeutvikling. En økning i totalvekt medfører økt antall aksler, og last per aksel blir lavere. I teorien gir dette en bedre lastfordeling som følge av flere aksler. En hypotese er derfor at økt totalvekt ikke vil bidra til økt nedbrytning. Studier fra Finland peker derimot på at å øke antall aksler, ikke nødvendigvis fører til bedre lastfordeling og mindre nedbrytning av vegen. Repeterende belastning som følge av flere aksler fører til økt poretrykk i vegens granulære lag, og pumpeeffekten blir framtredende. Pumpeeffekten er effekten av vann som presses oppover i vegkonstruksjonen som følge av gjentakende belastning. Økt vanninnhold gir redusert bæreevne og raskere nedbrytning av vegen. En del av prøveordningen er arbeidet med å vurdere om tømmervogntog med totalvekt opptil 74 tonn vil forårsake økt nedbrytning av vegnettet. For å sammenlikne nedbrytningseffekt avhengig av totalvekt er det gjennomført to praktiske belastningsforsøk på fylkesveg 2094 i Våler kommune, Innlandet. Ved å måle vegens tilstand før, under og etter belastning var det mulig å se eventuelle endringer i vegens oppførsel. Første forsøk ble gjennomført under gunstige forhold, og viste liten forskjell i nedbrytningseffekt mellom 60 tonn og 74 tonn. Andre forsøk ble gjennomført under ugunstige forhold i teleløsningsperioden. Dette forsøket viste rask skadeutvikling, spesielt i vegens allerede svake partier. Forskjellene mellom 60 tonn og 74 tonn var imidlertid små. I tillegg til belastningsforsøk er det utført teoretiske modellberegninger for å se etter relativ forskjell i nedbrytningseffekt mellom akselgrupper. Modellberegningene ble gjennomført ved hjelp av ERAPave PP. Modellberegningene så på akselgruppenes nedbrytningseffekt i form av spordannelse, relativt til hverandre. Beregningene viste at det var stor forskjell mellom de ulike akselgruppene, hvor enkel aksel med enkelmontert hjul bidrar til størst spordannelse for både svak veg og normal/sterk veg. Trippel aksel med tvillingmonterte hjul var mest vennlig og bidro minst til spordannelse. Noe sprikende resultater i belastningsforsøk og modellberegninger gjør det vanskelig å konkludere om det er kjøretøykonfigurasjon eller vegens oppbygning som er mest avgjørende for vegens nedbrytning. Det er imidlertid ingen tvil om at pumpeeffekten eksisterer, og bruk av tunge kjøretøy på svak veg er en større utfordring enn tilsvarende kjøretøy på sterk veg. Kjøretøyenes konfigurasjon har ulik påvirkning, avhengig av vegens klimaforhold, materialer og oppbygning. Prøveordningen som iverksettes i 2021 vil foregå over en periode på 3-5 år. Måling og testing over en lengre tidsperiode vil kunne gi et tydeligere innblikk i hvilke konsekvenser som kan forventes dersom økt totalvekt for tømmervogntog innføres. For videre arbeid kan det i tillegg være like hensiktsmessig å kartlegge tilstand for eksisterende vegnett, som å undersøke hvilke faktorer som har størst påvirkning på nedbrytning. Utfordringen er konsekvensene knyttet til eksisterende veg, ikke framtidige veger.

In recent years, a development in the use of heavier vehicles has led to an increase in weight and length for lorries and trucks. The Norwegian road network are constantly opening up to the use of heavier and longer transport. The timber industry is a large part of the heavy transport in Norway. In order to maintain a competitive and efficient industry, a request for an increase in total weight of timber lorries, from 60 to 74 tonnes, has been made. This has already been done in Sweden and Finland, among others. Due to this, a trial scheme will be implanted on a selection of Norwegian roads in 2021. The trial scheme has an intention of investigating the existing road network for consequences an increase may cause, focusing especially on degradation. Road degradation depends on several factors. The lifetime of a road depends not only on the climate, road structure and materials, but also the configuration and design of the vehicles. The number and type of axles, axle load, wheel pressure and wheel configuration affect the development of damage. An increase in total weight leads to an increased number of axles, and the load per axle becomes smaller. In theory, this gives a better load distribution. One theory is therefore, that an increase in total weight will not contribute to increased degradation. Studies from Finland, however, indicate that an increase in number of axles does not necessarily lead to better load distribution and less degradation. Repetitive load due to several axels leads to an increase of pore pressure in the unbound layers, and the pumping effect becomes prominent. The pumping effect is the effect of water being forced upwards in the construction, due to repeated loading. Increased water content results in reduced loadbearing capacity and a more rapid degradation of the road. A part of the trial scheme is the work of assessing whether timber lorries with a total weight of up to 74 tonnes will cause an increase in degradation on the road network. In order to compare the degradation depending on total weight, two load-bearing capacity tests found place on a selected stretch of road. By measuring the condition of the road before, during and after loading, it was possible to see changes in the road behavior. The first experiment was carried out under good conditions, on a strong road construction. This experiment showed little difference in degradation effect between 60 tonnes and 74 tonnes. The second experiment was carried out during the spring thaw period, on a weak construction. This experiment showed rapid damage development, especially on the already weak parts of the road. However, the differences between 60 tonnes and 74 tonnes were minimal. In addition to these two tests, theoretical model calculations looking at the relative difference in degradation effect between axle groups, were done. The calculations were done using ERAPave PP. The focus of the model calculations was the degradation effect of axle groups in form of rutting, relative to each other. Results from the calculations showed that there was a big difference between the various axle groups; a single axle with single-mounted wheel being the biggest contributor of rutting for both weak roads and normal/strong roads. Tridem axle with doublemounted wheels contributed the least to rutting. Somewhat divergent results in load experiments and calculations make it difficult to conclude whether it is the configuration of the vehicles, or the road construction itself being most decisive in terms of degradation. There is however no doubt about whether the pumping effect exists or not. The use of heavy vehicles on weak roads is a bigger problem than using heavy vehicles on strong roads. The configuration of the vehicles has different impacts, depending on the road’s climatic conditions, materials and construction. The trial scheme that will be implemented in 2021 will take place over a period of 3-5 years. Measurement and testing during a longer period of time will provide a clearer insight into the consequences expected if an increase in total weight is introduced. For further work, it may be just as important to map the status of existing road network, as examining which factors having the greatest impact concerning degradation. The challenge is the consequences associated with existing roads, not future roads.