Promotoren: prof. ir. Etienne De Winne, dr. ir. Wouter De Corte Begeleiders: dr. ir. Hans De Backer, ir. Pieter De Winne

Evaluatie van het effect van breedbanden op de dimensionering volgens de methode van de bouwklassen. Thomas Haegeman

Promotoren: prof. ir. Etienne De Winne, dr. ir. Wouter De Corte Begeleiders: dr. ir. Hans De Backer, ir. Pieter De Winne Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk bouwkundig ingenieur

Vakgroep Civiele Techniek Voorzitter: prof. dr. ir. Julien De Rouck Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2007 - 2008

II

Evaluatie van het effect van breedbanden op de dimensionering volgens de methode van de bouwklassen. Thomas Haegeman

Promotoren: prof. ir. Etienne De Winne, dr. ir. Wouter De Corte Begeleiders: dr. ir. Hans De Backer, ir. Pieter De Winne Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk bouwkundig ingenieur

Vakgroep Civiele Techniek Voorzitter: prof. dr. ir. Julien De Rouck Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2007 - 2008

III

Woord vooraf Eerst en vooral wil ik mijn promotoren prof. dr. ir. E. De Winne en dr. ir. W. De Corte bedanken voor het aanbrengen van dit onderwerp en de begeleiding bij de uitwerking ervan. Ook ir. Margo Briessinck verdient een woord van dank voor de vele vragen die omtrent de berekeningen beantwoordde, net zoals de mensen van de verschillende bandenproducenten. Uiteraard wil ik ook prof. dr. ir. D. Timm bedanken voor het beschikbaar stellen van de broncode van Weslea. Tenslotte bedank ik Stijn Souffriau voor zijn hulp bij het programmeren van Weslea_Batch.

IV

V

Toelating tot bruikleen De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef.

2 juni 2008 Thomas Haegeman

VI

Universiteit Gent

Academiejaar 2007-2008

Faculteit Ingenieurswetenschappen Vakgroep: Civiele Techniek Voorzitter: Prof. dr. ir. J. De Rouck

Evaluatie van het effect van breedbanden op de Dimensionering volgens de methode van de bouwklassen. Thomas HAEGEMAN Promotoren Prof. ir. E. De Winne Dr. ir. W. De Corte

Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van: Burgerlijk bouwkundig ingenieur

Samenvatting Onder steeds toenemende economische druk heeft zich in de transportsector de laatste jaren een zoektocht naar nieuwe besparende technieken doorgezet. Eén van deze technieken is het gebruik van breedbanden. Breedbanden bieden de transporteur verschillende voordelen (lager brandstofverbruik, minder bandenslijtage,…), maar hebben hét grote nadeel meer schade aan wegverhardingen toe te brengen. Vooral bitumineuze wegverhardingen blijken gevoelig aan dit type banden. Na een korte inleiding, waarin het algemene kader geschetst wordt, worden in het 2de hoofdstuk enkele kenmerken (afmetingen, bandenspanning,…) van breedbanden aangehaald. De belangrijkste voor- en nadelen worden naast elkaar geplaatst en de band-wegdekinteractie wordt op verschillende niveau’s besproken. Ook wordt het theoretisch model beschreven waarmee later het contactoppervlak, de contactspanning en de spanningsverdeling van een breedband gemodelleerd zal worden. In het 3de hoofdstuk wordt nagegaan welke evolutie de verschillende verkeersparameters doorgemaakt hebben sinds 1991. Het aslastenspectrum en de bijhorende SPEC-waarde blijken sterk veranderd (1991: 0,3657 – 2007: 0,2891). Ook het gemiddelde aantal assen per voertuig is gestegen (1991: 3,6 – 2007: 4,3). Daarnaast wordt de werkwijze die gehanteerd werd om tot een betere schatting van het aandeel breedbanden te komen, voorgesteld. Op autosnelwegen wordt een gemiddeld aandeel breedbanden van 50% gevonden, in de buurt van belangrijke industriegebieden of op verkeersassen met een zeer hoog aandeel vrachtverkeer (E17) kan dit oplopen tot 60%. Hoofdstuk 4 beschrijft 2 gelijkaardige dimensioneringsmethoden die vandaag toegepast worden, nl. de methode van de bouwklassen (Vlaanderen) en ‘Ontwerp verhardingen’ (Nederland). De belangrijkste parameters worden bekeken en de lezer wordt vertrouwd gemaakt met de gehanteerde begrippen (standaardstructuren, equivalente aslasten,…). Beide methodes worden kort

VII

met elkaar vergeleken: de Nederlandse methode blijkt licht hogere (5 à 10%) waarden voor de correctiefactor te hanteren. Hoofdstuk 5 combineert beide voorgaande hoofdstukken. De verkeersparameters uit de recentste meetgegevens worden gebruikt om te onderzoeken welke evolutie de correctiefactor doorlopen heeft. Uit de resultaten blijkt dat, vooral bij een hoger aandeel breedbanden, de correctiefactor nagenoeg niet verandert. Hoofdstuk 6 onderzoekt de verschillende aannames (overgang van 2 naar 3 assen, invloed van de bandenspanning en spreiding in het spectrum) die gemaakt werden bij de oorspronkelijke berekeningsmethode. Voor elke aanname werd een aanpassing voorgesteld. In hoofdstuk 7 wordt bekeken welke invloed de versporing heeft. De versporing blijkt een positief effect (reductiefactor 0,65 – 0,80) te hebben. Hoofdstuk 8 is een voorstel tot een aangepaste berekeningsmethode. De correctiefactor wordt berekend rekening houdend met de verschillende wijzigingen. In hoofdstuk 9 zijn de resultaten van het COST334-onderzoek samengevat en gebruikt om via experimentele gegevens tot een correctiefactor voor breedbanden te komen. Hoofdstuk 10 tenslotte vat alle resultaten samen en bevat een voorstel tot verder onderzoek. Trefwoorden: breedbanden, methode van de bouwklassen, verkeersparameters

VIII

Evaluation of the effect of wide-base tires on pavement design according to “Methode van de bouwklassen” Thomas Haegeman Supervisor(s): prof. ir. E. De Winne, dr. ir. W. De Corte

1998-Autoroutes

2007-BRRC

20 15 10 5

Th. Haegeman is a student at the Civil Engineering Department, Ghent University (UGent), Gent, Belgium. E-mail: [email protected] .

16,5

14,5

12,5

10,5

8,5

Figure 1 Axle load spectra

B. Average number of axles per vehicle A second parameter is the average number of axles. Recent observations show that transport by road has made a shift from trucks with 2 or 3 axles to vehicles with 5 axles or more (trailer type). Consequently, the average number of axles has grown over the last years (1991: 3,6 – 2007: 4,3).

Average number of axles per vehicle

A. Axle load spectra The axle load spectrum is by far the most important traffic parameter, as it is the direct input to calculate the SPEC-value. The SPEC-value is a measure of load equivalency. The Belgian method uses the 4th-power law to calculate the SPECvalue. The following figure shows the evolution of the axle load spectrum. As can be noticed has since 1991 the amount of heavy axles (>8t) slightly diminished. This results in a lower SPEC-value (1991: 0,3657 – 2007: 0,2891)

6,5

Axle load[t]

II. TRAFFIC PARAMETERS Most traffic parameters described in this section, were derived from official traffic data. The data can be acquired at the Belgian Road Research Centre (BRRC) or at the Belgian authority „Agentschap voor wegen en verkeer‟. The average part of wide-base tires on highways was derived from own traffic data.

4,5

0 2,5

During the latest decennia, economical tendencies forced the transport sector to look for new cost-saving techniques. Wide-base tires is one of them. Wide-base tires offer many advantages (lesser fuel consumption, more free space,..), nevertheless they tend to cause more damage to pavements. This article consists of two parts. A first one describes the relevant traffic parameters and shall try to answer the question „which part of all trucks is outfitted with wide-base tires?‟. The second part will be about the Belgian design method and how to implement the modern traffic conditions, regarding wide-base tires. For good comprehension of this text, it is advised to have some notices about the Belgian design method [1].

1991

0,5

I. INTRODUCTION

1965 25 Frequency [%]

 AbstractWide-base tires are commonly used in the transport sector. It is widely accepted that this type of tires causes more damage to pavements than regular tires. This article documents a study made to adapt the Belgian design method to modern traffic conditions. Keywords wide-base tires, pavement design, pavement damage

Highways Primary roads Secondary roads Secondary roads - extrapolation

4,5 4 3,5 3 2,5 2 1965

1990

1998

2007

Year

Figure 2 Average number of axles per vehicle

C. Average part wide-base tires As no official data was available, a short measuring campaign was organized. The objective of this campaign was to identify the most common truck types. These types were V2* and 023* (BRRC - designation). Together with the campaign, some interviews with Michelin and Goodyear took place to estimate how many truck types use wide-base tires IX

III. ADAPTATIONS TO THE BELGIAN DESIGN METHOD A. Current calculation method The current design method uses a damage factor (SPECvalue of the calculated spectrum to SPEC-value of equivalent spectrum) when taking wide-base tires into account. The calculation method for this damage factor is described by ir. M. Briessinck. For more detailed information is referred to [2]. The method uses the axle load spectrum and the average part of wide-base tires in this spectrum as input data. In short, two steps are necessary. A first one to come to an equivalent spectrum, consisting of 100% regular tires (as the input spectrum consists of regular tires as well as wide-base tires). The second step allows to calculate the spectrum with the desired part of wide-base tires and takes into account the higher tire pressure. Some assumptions made in the current calculation method aren‟t in line with modern traffic conditions, while others needed further research. B. Evaluation of the assumptions 1) Influence of regular and wide-base tires The current calculation method states that 2 (tandem) 10t axles with regular tires cause the same damage than 3 (tridem) 8t axles with wide-base tires. This assumption is used when calculating the equivalent spectrum and the spectrum with the desired part of wide-base tires. To evaluate this assumption, results of a BRRC-publication [3] were used. As a remark, the results were adapted to account with the „healing‟-effect of the asphalt top-layer. This resulted in a correction factor of 2,15 (instead of 1) when proceeding from 2 axles to 3 axles. 2) Distribution of wide-base tires in the axle load spectrum In the original method, a simple triangular distribution was assumed for both regular and wide-base tires. As was found when analyzing the traffic data, most wide-base tires are situated on tridem axles and most regular tires are situated on tandem axles. This observation allows to make a more realistic assumption: the distribution of wide-base tires will resemble to the distribution of tridem axles, as will the distribution of regular tires to the distribution of tandem axles.

Assumption regular tires Assumption wide-base tires Wide-base tires Regular tires 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5

and which tire types are most popular. Most wide-base tires are applied to trailer axles with 3 axles. Combining these 2 data sets, an estimation could be made about the average part wide-base tires. On highways with a normal amount of freight traffic, an average part of 50% was found, on highways with a high amount of freight traffic (E17) 60% of the tires were wide-base tires.

Axle load [t]

Figure 3 Distribution of regular and wide-base tires

3) Influence of higher tire pressure The effect of higher tire pressure is simulated in the original method by multiplying the axle load of axles with wide-base tires by a correction factor (tire pressure relative to reference tire pressure). A simulation with Weslea was performed to verify this assumption. To model the contact pressure and the contact surface, a theory developed by R. Blab was used [3]. The simulation showed no influence regarding to tire pressure. A correction factor 6,65 was proposed for the different deformation behavior and different pressure distribution on the contact surface. 4) Influence of wandering No correction factor was implemented for the wandering effect. However, the contact surface of wide-base tire is a little smaller than the one of regular tires. This results in a positive wandering effect when assuming the same theory and distribution function as is used for regular tires [4]. In the following table, the results for the relative correction factor (wandering effect of regular tires to wandering effect of widebase tires) are included: Table 1 Correction factor for wandering effect

Width of the lane [m] 4,00

Space [cm] 75

Normaldistribution 0,64

3,75

62,5

0,67

3,50

50

0,76

3,25

37,5

0,79

3,00

25

0,90

2,75

12,5

1,00

2,50

0

1,00

X

IV. FINAL RESULTS Combining all four assumptions into the current method leads to a new formula to calculate the SPEC-value with a certain amount of wide-base tires:

 P SPEC   f i   i P SC  ref

n

    Cb,*  A   f i   C p  Pi   Pref BC  

n

  (1)  

Where: fi: frequency of axle load [%] Pi: axle load [kN] Pref: reference axle load = 100kN n: model parameter, usely equals 4 SC: all axles with a standard tire configuration BC: all axles with a wide-base tire configuration Cb,: correction factor for wandering effect [-] A: correction factor for tandem & tridem axles [-] Cp: correction factor for tire pressure [-] Using equation (1), with A = 1,00 (the current design method doesn‟t take into account the negative effect of tandem or tridem axles), gives the following results (values in color are not recommended): Table 2 Correction factor Cbb

Percentage wide-base tires

Width of the lane [m] 10

20

30

40

50

60

4,00

1,22

1,44

1,66

1,88

2,10

2,31

3,75

1,24

1,47

1,71

1,95

2,19

2,42

3,50

1,26

1,51

1,77

2,02

2,28

2,54

3,25

1,27

1,55

1,82

2,10

2,37

2,65

3,00

1,31

1,62

1,93

2,25

2,56

2,87

2,75

1,35

1,70

2,04

2,39

2,74

3,09

2,50

1,35

1,70

2,04

2,39

2,74

3,09

ACKNOWLEDGEMENTS The authors would like to acknowledge the suggestions of many people, in special ir. M. Briessinck. REFERENCES [1] [2] [3] [4] [5]

Etienne De Winne, Geometrische aspecten van wegen, chap. 3, 2006 Margo Briessinck & Lucien Heleven, Invloed van breedbanden, 1997. Xavier Cocu, Agressiviteit van het verkeer – een nieuwe stand van zaken, Bijlage bij BRRC-publicatie 73, 2008. Ronald Blab, Introducing improved loading assumptions into analytical pavement models based on measured contact stresses of tires, 1999 Margo Briessinck & Lucien Heleven, Invloed van de geometrische kenmerken van de rijstroken op de dimensionering, 1997

XI

Inhoud 1

Inleiding............................................................................................................................................ 1

2

Breedbanden.................................................................................................................................... 2

3

2.1

Wat zijn breedbanden? ............................................................................................................ 2

2.2

Voor- en nadelen (COST 334, 2001)......................................................................................... 3

2.3

Invloed op de band-wegdekinteractie (COST 334, 2001) ........................................................ 4

Vrachtverkeer .................................................................................................................................. 7 3.1

Goederenmobiliteit over de verschillende vervoersmodaliteiten........................................... 7

3.2

Evolutie van het vrachtverkeer ................................................................................................ 9

3.3

Evolutie van de voertuigkarakteristieken .............................................................................. 12

3.3.1

Aslastenspectrum........................................................................................................... 12

3.3.2

Gemiddeld aantal assen per voertuig ............................................................................ 13

3.4

3.4.1

Voertuigcategorieën ...................................................................................................... 14

3.4.2

Evolutie in de verkeerssamenstelling ............................................................................ 14

3.5

Bandenspanning (COST 334, 2001 pp. 52-56) ....................................................................... 18

3.6

LZV’s of ecocombis ................................................................................................................. 19

3.7

Eigen verkeerstellingen .......................................................................................................... 20

3.7.1

Keuze van de locatie ...................................................................................................... 20

3.7.2

Verkeerssamenstelling ................................................................................................... 22

3.7.3

Gemiddeld aantal assen ................................................................................................. 23

3.7.4

Verdeling tandem- en tridemstellen .............................................................................. 24

3.8

4

Verkeerssamenstelling ........................................................................................................... 14

Schatting van het aandeel breedbanden ............................................................................... 25

3.8.1

Rechtstreekse methode ................................................................................................. 25

3.8.2

Onrechtstreekse methode ............................................................................................. 25

3.8.3

Bespreking van de resultaten ........................................................................................ 27

3.9

Dagelijkse variatie te Zwijnaarde ........................................................................................... 28

3.10

Conclusie ................................................................................................................................ 30

Dimensioneringsmethoden ........................................................................................................... 31 4.1

Werkwijze .............................................................................................................................. 31

4.2

Methode van de bouwklassen (Agentschap Wegen en Verkeer, 2003)................................ 32

4.2.1

Berekening van het equivalent aantal standaardassen ................................................. 32 XII

4.2.2

Berekening van de aslastenspectrumwaarde SPEC ....................................................... 32

4.2.3

Berekening van de correctiefactor Cbb (Heleven, et al., 1997) ...................................... 34

4.2.4

Vermoeiingscriterium .................................................................................................... 38

4.3

Ontwerp verhardingen (RWS-DWW, 1998) ........................................................................... 39

5

Berekening van de correctiefactor Cbb a.d.h.v. recente telgegevens ............................................ 42

6

Evaluatie van de methode van de bouwklassen ............................................................................ 44 6.1

Aannames .............................................................................................................................. 44

6.2

1ste aanname .......................................................................................................................... 44

6.2.1

Oorspronkelijke berekening ........................................................................................... 44

6.2.2

Narekening van het spanningsverloop in (OCW, 2007) ................................................. 47

6.2.3

Het ‘healing’-effect ........................................................................................................ 51

6.3

2de aanname ........................................................................................................................... 54

6.4

3de aanname ........................................................................................................................... 57

6.5

Conclusie ................................................................................................................................ 61

7

Invloed van de versporing (Heleven, et al.) ................................................................................... 62 7.1

Theoretische berekening van de versporing ......................................................................... 62

7.2

De correctiefactor Cb.............................................................................................................. 64

7.3

Keuze van de spreidingsfunctie ............................................................................................. 66

7.4

Conclusie ................................................................................................................................ 68

8

Aanpassing van de berekeningsmethode ...................................................................................... 69 8.1

Omrekening naar het equivalent spectrum ........................................................................... 69

8.2

Omrekening naar het gewenste percentage breedbanden .................................................. 70

8.2.1

Aanpassing voor het versporingseffect.......................................................................... 70

8.2.2

Aanpassing voor de hogere bandenspanning ................................................................ 71

8.2.3

Aanpassing voor tandem-tridemassen .......................................................................... 71

8.3 9

Bespreking van de resultaten ................................................................................................ 72

Resultaten COST334 (COST 334, 2001) .......................................................................................... 73 9.1

Beschouwde parameters ....................................................................................................... 73

9.2

Beschouwde schadebeelden (OCW, 2001) ............................................................................ 74

9.3

Finale resultaten .................................................................................................................... 75

9.4

Toepassing van de resultaten op de huidige situatie ............................................................ 80

10

Conclusies .................................................................................................................................. 82

11

Handleiding voor Weslea_batch ................................................................................................ 84

11.1

Programmabeschrijving ......................................................................................................... 84 XIII

11.2

Instructies............................................................................................................................... 85

12

Bibliografie ................................................................................................................................. 89

13

Bijlagen ....................................................................................................................................... 91

Bijlage A: Regressieconstanten (Blab, 1999)...................................................................................... 91 Bijlage B: Maximale aslasten.............................................................................................................. 93 Bijlage C: Eigen verkeerstellingen ...................................................................................................... 94 C .1 Aalst (E40) ............................................................................................................................... 94 C.2 Beerveld (E17) .......................................................................................................................... 95 C.3 Gent-Zeehaven (R4) ................................................................................................................. 97 C.4 Zwijnaarde (E40) ...................................................................................................................... 98 Bijlage D: Evaluatieformulier ........................................................................................................... 101 Bijlage E: Aandeel breedbanden ...................................................................................................... 105 E.1 Aalst (E40) .............................................................................................................................. 105 E.2 Beerveld (E17) ........................................................................................................................ 106 E.3 Gent-Zeehaven R4 .................................................................................................................. 108 E.4 Zwijnaarde (E40) .................................................................................................................... 109 Bijlage F: Evolutie brandstofprijzen ................................................................................................. 113 Bijlage G: Standaardstructuren ........................................................................................................ 113 Bijlage H: Invloed van breedbanden (Heleven, et al., 1997) ........................................................... 114 Bijlage I: Tekenconventie voor grafieken (Timm, et al.) .................................................................. 118 Bijlage J: Rek onder traject 1 & 2 ..................................................................................................... 118

XIV

Tabel van afkortingen en symbolen α

:

verdeelcoëfficiënt

[-]

εv, εh

:

verticale of horizontale rek, zie Bijlage I

[-]

Axx

:

relatieve schadefactor

[-]

AWF

:

“Axle wear factor”

[-]

BBx

:

percentage breedbanden

[-]

Cb

:

correctiefactor voor de rijstrookbreedte

[-]

Cbb

:

correctiefactor voor het aandeel breedbanden

[-]

Cr

:

correctiefactor voor het aantal rijstroken

[-]

Csn

:

correctiefactor voor de gemiddelde snelheid

[-]

CSPEC

:

correctiefactor op de SPEC-waarde

[-]

Db

:

breedbandschadefactor

[-]

Dv

:

vrachtwagenschadefactor

[-]

fb

:

aandeel breedbanden in aslastenspectrum

[%]

fi

:

de frequentie waarmee de aslaste Pi optreedt

[-]

fx,y

:

frequentie bij aslast y

[-]

Fnb

:

correctiefactor voor het aandeel breedbanden

[-]

Fr

:

correctiefactor voor het aantal rijstroken per richting

[-]

Fs

:

correctiefactor voor de rijstrookbreedte

[-]

Fv

:

correctiefactor voor de snelheid

[-]

G

:

aangroeifactor

[-]

K

:

‘healing’-factor

[-]

LEF

:

“Load equivalency factor”

[-]

n

:

modelparameter, meestal gelijk aan 4 voor asfalt

[-]

N100kN :

ontwerpbelasting, ook wel Neq

[100kN standaardaslasten]

Nas

:

gemiddeld aantal assen per vrachtwagen

[-]

NVV

:

aantal vrachtwagens gedurende de levensduur

[-] XV

p

:

bandenspanning

[bar] of [kPa]

Pi

:

aslast

[kN]

Pref

:

referentie aslast (tot 1990: 80kN, nadien 100kN)

[kN]

PWR

:

“Pavement wear ratio”

[-]

qc, qe

:

contactspanning

[MPa]

SPEC

:

aslastenspectrumwaarde, zie verder

[-]

TCF

:

“Tire configuration factor”

[-]

V

:

aantal vrachtwagens per werkdag per rijrichting

[-]

W

:

aantal werkdagen per jaar

[-]

XVI

1 Inleiding Mobiliteit en transport nemen in onze moderne samenleving een belangrijke plaats in. Een deel van onze economie spitst zich uitsluitend toe op het transporteren van goederen voor binnen- en buitenland, zowel over land, over zee of door de lucht. Voor elk van deze modaliteiten tekent men jaarlijks een flinke stijging op. Ondanks recente inspanningen blijft het grootste deel over de weg gebeuren. Jaarlijks vloeit dan ook een behoorlijke som naar de benodigde infrastructuurwerken en uitbreidingen van het wegennet. Onder invloed van nieuwe ideeën en ideologieën (bvb. de weg als opslagplaats, de klimaatsproblematiek) onderging en ondergaat de transportsector sterke veranderingen. Een eerste tendens is het alsmaar toenemende vrachtverkeer op het primaire en secundaire wegennet. Een toename die niet alleen op het aantal vrachtwagens slaat, maar ook op een steeds stijgende gewichtsklasse. Door de stijgende energieprijzen worden transporteurs alsmaar sterker gedwongen nieuwe, brandstofbesparende technologieën aan te nemen. Een van die technologieën is het vervangen van de dubbele luchtbanden door één enkele breedband. Uit ervaring leert men dat beide trends een sterke vermindering van de levensduur van het wegennet met zich meebrengen. Vooral asfaltwegen blijken gevoelig aan het aandeel vrachtwagens uitgerust met breedbanden. Een belangrijk schadebeeld waarvan de weggebruiker hinder ondervindt, is een diepe spoorvorming. De snellere veroudering van het wegennet brengt een belangrijke meerkost met zich mee. Het doel van deze thesis is een literatuuronderzoek waaruit verschillende gegevens zoals contactspanning, contactoppervlak,… voortkomen. Daarnaast wordt uit verschillende rapporten en verkeerstellingen een algemeen beeld gevormd van de verkeerskarakteristieken in België. Na deze twee stappen zullen deze gegevens gebruikt worden om een aanpassing voor de theorie van de bouwklassen te formuleren. De berekeningen die hiertoe aan de basis liggen, zullen met het programma Weslea uitgevoerd worden. Weslea berekent elastische spanningen in een meerlagensysteem. De broncode van Weslea werd zodanig aangepast dat op een efficiënte manier reeksberekeningen uitgevoerd konden worden. Meer uitleg over de werkwijze wordt op het gepaste tijdstip verstrekt.

1

2 Breedbanden Vooraleer in te gaan op meer technische aspecten, lichten we in dit eerste hoofdstuk kort toe wat we verstaan onder “een breedband”, wat de belangrijkste voor- en nadelen zijn en welke de parameters (band-wegdekinteractie) zijn die verschillen tussen breedbanden en dubbele banden.

2.1 Wat zijn breedbanden? Het belangrijkste kenmerk van een breedband is het brede (385mm tot 495mm) loopvlak. Daarnaast is de breedte/hoogte verhouding van een breedband beduidend lager (45-60%) dan bij een standaard band (70-80%). De aangeraden bandenspanning (8-9bar) bij breedbanden is hoger dan voor een standaard enkele of dubbele band (7bar), hoewel dit verschil voor modernere enkele of dubbele banden (max. 8,5bar) verwaarloosbaar wordt (Michelin, 2008)(Goodyear, 2008).

Figuur 1 Verschil tussen dubbele banden (links) en breedbanden (rechts)

Afhankelijk van de producent wordt een verschillende naamgeving gebruikt. Voor een goed begrip lichten we hier de naamgeving die doorheen dit document gebruikt zal worden, toe. bvb. 425/65R22.5 betekent een band met een loopvlak van 425mm, een breedte/hoogte-verhouding van 65%, type radiaalband (dit verwijst naar de laagopbouw van band) en met een diameter van 22.5inch. De meest populaire bandentypes zijn 385/65R22.5, 315/80R22.5 en 295/80R22.5 (COST 334, 2001 p. 13). Dit blijkt ook uit een informeel gesprek met Guido Cools, Michelin en met Claude Vuylsteke, Continental.

2

2.2 Voor- en nadelen (COST 334, 2001) De stijgende brandstofprijzen (zie Bijlage F: Evolutie brandstofprijzen) en de toenemende OostEuropese concurrentie zijn de belangrijkste drijfveren voor de overstap naar breedbanden. Het toepassen van breedbanden kan een besparing van 2,5-5% op het brandstofverbruik opleveren o.a. door een kleiner contactvlak (wrijving) en betere vervormingseigenschappen (rolweerstand) (Lensink, et al., 2007). Bijkomend voordeel is het kleiner gewicht van de breedband en zijn ophanging, zodat meer nuttige lading per trip kan vervoerd worden. Nieuwere types breedbanden (bvb. 455/45R22.5) kunnen tot 10m³ extra laadruimte verzorgen. Bij een dubbele bandenconfiguratie komt het vaak voor dat de bandenspanning tussen binnen- en buitenband verschilt, waardoor 1 band sneller slijt dan de andere. Ook de verdeling van de belasting over beide banden is vaak niet gelijk, met hetzelfde effect. Bij een breedband kent men dit probleem uiteraard niet.

Figuur 2 Vergelijking binnen- en buitenband (COST 334, 2001 pp. 54-57)

Een belangrijk nadeel is dat een breedband, uit verschillende onderzoeken, bij eenzelfde aslast een hoger slijtage aan de rijweg met zich meebrengt en bijgevolg meer onderhoudskosten. Dit is dan ook het effect dat in deze thesis besproken zal worden.

3

2.3 Invloed op de band-wegdekinteractie (COST 334, 2001) In het rapport COST 334 definieert men 5 verschillende schalen (niveau’s) waarop de interactie verschilt. De eerste 2 zullen ook verder van belang zijn, de andere worden voor de volledigheid vermeld. De eerste schaal is de belastingsschaal (“load scale”). Dit is het niveau waarop enkel de aslast van belang is. Deze aslast wordt bij onderstelling evenredig verdeelt over het bandoppervlak. Dit is ook de methode die gehanteerd werd bij het opstellen van de verschillende bouwklassen (zie ook 4.2 Methode van de bouwklassen ).

Figuur 3 Belastingsschaal

Figuur 4 Bandschaal

Een tweede schaal is de bandschaal (“tyre scale”). Op dit niveau wordt een onderscheid gemaakt of de last gedragen wordt als één enkele band of als twee verschillende banden. Een breedband gedraagt zich steeds als één enkele band. Het gedrag van dubbele banden, volgens het principe van Saint Venant, is afhankelijk van het type weg (primair of secundair). Een dubbele band heeft op een primaire weg (dikke bovenste asfaltlaag) een afdruk die gelijk is aan de som van beide banden. Op een secundaire weg (middelmatig dikke bovenste asfaltlaag) is de afdruk gelijk aan de som van beide banden plus de afstand tussen de beide banden. De derde schaal is het bandoppervlak (“contact area scale”). Verschillende onderzoekers zochten naar een relatie tussen de bandenspanning, de aslast en het contactoppervlak. Deze relaties zijn enkel geldig voor de beproefde types. Voor dimensioneringsdoeleinden is het ondoenbaar deze relaties te rechtstreeks te betrekken in de berekeningen. Wel geldt voor elk type breedband dat het contactoppervlak weinig toeneemt bij hogere belasting. Bijgevolg neemt de contactspanning bij hogere belasting toe. Zoals hierboven al aangehaald werd, wordt als vereenvoudiging de aslast gespreid over een cirkelvormig oppervlak waarbij de contactspanning gelijk aan de bandenspanning genomen wordt. Voor de standaard bandentypes is deze aanname algemeen aanvaard bij het dimensioneren van wegen. Voor breedbanden is uit verschillende studies ((Daehyeon, et al., 2005) & (Blab, 1999)) gebleken dat deze aanname niet meer geldt. Het contactoppervlak van een breedband is breder in de dwarse richting dan in de langs richting. Ook is de contactspanning niet uniform verdeeld over het oppervlak, met 4

een piekspanning die 2,5 keer de bandenspanning kan bedragen. In het centrale gedeelte van de band is de contactspanning bepaalt door de bandenspanning, aan de rand van de breedband wordt de contactspanning niet beïnvloed.

Figuur 5 Verticale contactspanning van een breedband

Om tot een beter ontwerp te komen werden verschillende voorstellen geformuleerd die deze effecten modeleren. Een eerste voorstel (Daehyeon, et al., 2005) is het vervangen van het cirkelvormig contactoppervlak door een rechthoek. Op deze rechthoek plaatst men een trapezoïdale spanningsverdeling. Voor de bepaling van de afmetingen van de rechthoek en de spanningsverdeling verwijs ik naar het document. Een andere aanpassing is het gebruik maken van een centrale cirkel met 2 randcirkels (Blab, 1999). Belangrijk voordeel bij dit voorstel is dat door superpositie hetzelfde rekenmodel als bij de Methode van de Bouwklassen gehanteerd kan worden. Onderstaande figuur verduidelijkt de schikking:

Figuur 6 Aangepast model voor contactspanningen van breedbanden

5

De aslast Fz wordt verdeeld over de centrale cirkel en de rand cirkels volgens:

e

c

Fe Fz

1 e

Fc Fz

c

1 1

1

met

c

(1)

e

1

en waarbij het subscript e staat voor “edge” en c voor “center”. Uit SIM (Stress in Motion) metingen werden via regressieanalyse de parameters k1,2,3 uit volgende vergelijking afgeleid:

k1

k 2 pi

k 3 Fz

(2)

Ook voor de contactspanning in beide cirkels werden uit dezelfde metingen de parameters bepaald.

qc

k1

k 2 pi

k 3 Fz

(3)

qe

k1

k 2 Fz

k3 Fz2

(4)

Aan de hand van deze vergelijkingen is de geometrie van het contactoppervlak bepaald. De waarden van elk van deze parameters zijn opgenomen in Bijlage A: Regressieconstanten . Theoretisch kan deze methode ook aangewend worden om het contactoppervlak van een standaard type band te modeleren. Aangezien in het verleden alle berekeningen met een enkelvoudige cirkel uitgevoerd werden, zal in het verdere verloop van deze tekst enkel voor breedbanden deze methode toegepast worden. Schaal vier en vijf (“tread pattern scale” en “local scale”) zijn slechts van belang voor oppervlakteverschijnsels zoals bvb. rafeling.

6

3 Vrachtverkeer In dit derde hoofdstuk wordt getracht, aan de hand van verschillende grafieken, een globaal beeld te schetsen van het belang van vrachtverkeer over de weg en de evolutie in het vrachtverkeer. Meer in detail wordt de evolutie van enkele parameters, zoals aslast en gemiddeld aantal assen per voertuig, bekeken. Tenslotte wordt gezocht naar een aanvaardbare schatting van het aandeel breedbanden in het vrachtverkeer uit gegevens beschikbaar gesteld door het OCW, het Agentschap Wegen en Verkeer en uit zelf verzamelde gegevens. Deze gegevens zullen achteraf gebruikt worden in de verschillende berekeningen. De telmethodes, en bijhorende implicaties, gebruikt door het Agentschap Wegen en Verkeer worden uitvoerig uitgelegd in de jaarlijkse en 5-jaarlijkse publicaties.

3.1 Goederenmobiliteit over de verschillende vervoersmodaliteiten Onderstaande

grafiek

toont

het

aandeel van het

wegvervoer over de

belangrijkste

vervoersmodaliteiten in België:

100% 80% 60% 40% 20% 0% 1995 1996 1997 1998 1999 Binnenvaart

2000

2001

Spoorvervoer

2002

2003

2004 Wegvervoer

2005

Figuur 7 Gepresteerde voertuigkilometers (Overheid, 2008)

Uit de grafiek blijkt dat, ondanks de inspanningen die sinds enkele jaren geleverd worden om het goederentransport over te brengen naar andere modaliteiten, het wegvervoer nog steeds 75% van alle goederentransport omvat. Gedurende de laatste 5 jaar is het aandeel van het wegvervoer met 5,5% afgenomen. Dit staat in schril contrast met de Europese trend, waar het aandeel van het spoorvervoer en de binnenvaart jaar na jaar afneemt:

7

80 60 40 20 0 1980

Binnenvaart

1985

1990 Spoorvervoer

1995

2000 Wegvervoer

2004

Figuur 8 Marktaandeel EU15 [tonkm] (ECMT, 2006 p. 18)

Uit de absolute cijfers blijkt dat het vrachtvervoer per trein en door de binnenvaart sinds 1970 ongeveer constant is gebleven, terwijl het vrachtverkeer per vrachtwagen sterk gestegen is.

8

3.2 Evolutie van het vrachtverkeer Wie zich de laatste jaren regelmatig op onze verkeerswegen bevond, merkte ongetwijfeld de sterke toename in vrachtverkeer. Op de autosnelwegen merkt men vandaag op weekdagen een haast oneindige stroom vrachtwagens op de 1ste rijstrook op. Ook het personenvervoer is in belangrijke mate toegenomen, denk maar aan de dagelijkse file-problemen op de belangrijkste autosnelwegen. Op de gewestwegen lijkt het verkeer zich sinds enkele jaren gestabiliseerd te hebben. Onderstaande grafiek toont deze evolutie zeer duidelijk (1985 = 100): 220

autosnelwegen

gewestwegen

200 180 160 140 120 100

Figuur 9 Evolutie van het wegverkeer in Vlaanderen (Overheid, 2008)

De evolutie slaat zowel op vrachtverkeer, als op personenvervoer en wordt vrijwel steeds toegewezen aan: een toegenomen drang naar verplaatsing, zowel binnen eigen land als binnen Europa een gewijzigde productiementaliteit: bedrijven proberen steeds minder voorraad aan te houden en stappen over op het just-in-time-principe. een toename in de doorvoer van goederen … Over een periode van 20 jaar is het verkeer op Belgische autosnelwegen verdubbeld. Bemerk ook de sprong tussen 1997 en 1999. Bekijken we vervolgens enkel het vrachtverkeer (autosnelwegen, gewest- en provinciewegen) :

9

Aantal voertuigkilometers afgelegd met vrachtwagens [x 1 miljard km]

Vlaams Gewest

Waals Gewest

Brussels H. Gewest

6 5 4 3 2 1 0

Figuur 10 Aantal voertuigkilometers afgelegd met vrachtwagens, ongeacht het land van registratie(Overheid, 2008)

Ook hier merken we een stijging van 210% op over een periode van 20 jaar (jaarlijkse gemiddelde stijging: 5,03%). De stijging is licht groter in het Vlaams Gewest: 214% tegenover 203% in het Waals Gewest. Gedurende het laatste decennium is de toename duidelijk kleiner. Onderstaande grafiek geeft een overzicht van de jaarlijkse procentuele toename. In de grafiek zijn de cijfers voor het Brussels Hoofdstedelijk Gewest achterwege gelaten. Door de lage waarden zouden we immers een vertekend beeld van de toename krijgen. In de periode 1986 tot 1990 bedraagt de jaarlijkse toename 8-10% in het Vlaams Gewest. Het Waals Gewest kent een beperktere toename van 4-6%. Tot 1997 schommelt de jaarlijkse toename tussen de 3-4%. Tussen 1997 en 1999 piekt de jaarlijkse toename opnieuw tot 6%. Vanaf 1999 blijft de toename beperkt tot 2% per jaar. De evolutie van het vrachtverkeer kan ook bepaald worden uit het aantal afgelegde tonkilometers (autosnelwegen, gewest- en provinciewegen):

10

Waals Gewest

Brussels H. Gewest

35 30 25 20 15 10 5 2006

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

1990

1988

0 1986

Aantal tonkilometer afgelegd met vrachtwagens, ongeacht het land van registratie [x 1 miljard tonkm]

Vlaams Gewest

Figuur 11 Aantal tonkilometers afgelegd met vrachtwagens, ongeacht het land van registratie (Overheid, 2008)

De toename in België voor de periode 1985 tot 2006 bedraagt 259%. De toename in het Vlaamse Gewest bedraagt 256%; deze in het Waals Gewest 261%. In het Brussels Hoofdstedelijk Gewest bedraagt de toename 200%. Beschouwen we de periode 1996-2006, dan schommelt de toename rond de 50%. Vanaf 2004 is de toename minder sterk. De jaarlijkse procentuele toename vertoont een nogal grillig verloop. Globaal gezien bedraagt de toename jaarlijks voor het Vlaams en Waals Gewest 5 à 10%. Bemerk de neerwaartse piek in 1996 en 2002.

11

3.3 Evolutie van de voertuigkarakteristieken 3.3.1

Aslastenspectrum

Het aslastenspectrum is een belangrijke parameter bij het dimensioneren van de infrastructuur, zowel algemeen onder de vorm van de SPEC-waarde, als specifiek voor de bepaling van breedbandfactor Cbb (zie ook 4.2 Methode van de bouwklassen ). De meting van het aslastenspectrum is niet opgenomen in de jaarlijkse of 5-jaarlijkse verkeerstellingen, maar wordt op aanvraag uitgevoerd door het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (www.ocw.be). Onderstaande grafiek toont de evolutie in het aslastenspectrum:

25 1965

1991

1998-Autoroutes

2007-BRRC

Frequentie [%]

20 15 10 5

16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0 Aslast [t] Figuur 12 Aslastenspectrum (OCW, 2007)

De waarden voor 2007 moeten met een zekere voorzichtigheid benaderd worden, aangezien slechts op 3 locaties metingen uitgevoerd werden. De grafiek toont duidelijk aan dat de belangrijkste evolutie zich voordeed in de periode 1965 – 1991. De piek bij 3,5t in 1965 heeft zich in die periode verplaatst naar 5,5 -6,5t. Ook is er een toename bij de hogere aslasten op te merken. Een gevolg hiervan is een toename van de gemiddelde aslast van 4,89t naar 6,10t. In de periode 1991 – 2007 veranderde het aslastenspectrum slechts weinig. Het aandeel zware aslasten (>8,5t) is licht afgenomen, het aandeel tussen 5,5t en 8,5t is licht toegenomen. Ook wat het aandeel overladen assen (>10,5t; zie ook Bijlage B: Maximale aslasten ) betreft, is er nauwelijks een evolutie op te merken.

12

3.3.2

Gemiddeld aantal assen per voertuig

De bepaling van het gemiddeld aantal assen gebeurt gelijktijdig met de bepaling van het aslastenspectrum. Onderstaande grafiek schetst de evolutie; de waarden voor gemeentewegen

Gemiddeld aantal assen per voertuig

vanaf 1990 werden lineair geëxtrapoleerd: 4,5 Autosnelwegen 4 Gewestwegen

3,5

Gemeentewegen

3 2,5

Gemeentewegen extrapolatie

2 1965

1990

1998

2007

Jaartal Figuur 13 Gemiddeld aantal assen per voertuig (OCW, 2007)

De trend voor de autosnelwegen en gewestwegen is duidelijk. Door de jaren heen is de transportsector steeds meer vrachtwagens van het oplegger-type (5 en meer assen) gaan gebruiken, ten koste van het stadaard type vrachtwagen met 2 of 3 assen (zie ook 3.7.2 Verkeerssamenstelling). Een gevolg hiervan is dat steeds meer tridemstellen op de autosnelwegen rijden, een factor waarmee in de huidige methode van de bouwklassen geen rekening wordt gehouden. 60% 50% 40% 30%

Enkele assen

20%

Tandemassen

10%

Tridemassen

0% 1998

2007

Autosnelwegen

1998

2007

Gewestwegen

Figuur 14 Verdeling assen (OCW, 2007)

13

3.4 Verkeerssamenstelling 3.4.1

Voertuigcategorieën

Het OCW hanteert een vaste naamgeving voor de verschillende voertuigcategorieën. De naam is opgebouwd uit een letter (A: aanhangwagen; O: oplegger; V: vrachtwagen), het totale aantal assen van het voertuig met aanhangwagen of het totaal aantal assen van de vrachtwagen met tussen haakjes het aantal voor- en achterassen, het aantal assen op de aanhangwagen en een eventueel een letter die het positie van de assen op de aanhangwagen aangeeft (S: gescheiden; T: samen). Indien het voertuig gebruikt wordt voor vrachtvervoer, krijgt de naam een extra * (ook bij bussen, hoewel deze geen vracht vervoeren in strikte zin). Onderstaand voorbeeld verduidelijkt dit ongetwijfeld, alle voertuigcategorieën met hun naamgeving zijn opgenomen in Bijlage D: Evaluatieformulier:

Type: oplegger, 2 assen trekkend voertuig, 3 assen op oplegger = O23* Type:

aanhangwagen,

3

assen

trekkend voertuig, 2 assen op aanhangwagen, samen = A32T* De minder voorkomende types voertuigen worden vaak gebruikt door een specifieke sector. Zo wordt het type O21* haast uitsluitend gebruikt door supermarktketens; het type V4(22)* uitsluitend door de bouwsector, net zoals de types O32* en O33* voor bulktransport van bvb. Zand en kiezel. 3.4.2

Evolutie in de verkeerssamenstelling

De verkeerssamenstelling wordt bij elke 5-jaarlijkse verkeerstelling opgemeten. Men beperkt zich tot de indeling in fietsers en bromfietsen, licht (cat. A & B), zwaar (cat. C & D & E) en zeer zwaar verkeer (cat. C2). Fietsers en bromfietsen 100 80 60 40 20 0 1985

1990

Licht verkeer

1992

1993

Zwaar verkeer

1994

waarvan zeer zwaar verkeer

1995

2000

2005

Figuur 15 Verkeerssamenstelling uit 5-jaarlijkse verkeerstellingen (OCW, 2007)

14

Men bekomt aldus een vrij grof beeld van de verkeerssamenstelling, dat volgens deze cijfers nauwelijks varieert. De cijfers geven bovendien slechts een globaal idee van het gemiddeld aandeel zwaar en zeer zwaar verkeer. Deze gemiddelde waarde is niet geschikt voor ontwerpdoeleinden: het zwaar en zeer zwaar verkeer concentreert zich steeds op de meest rechtse rijstrook, zodat voor deze rijstrook een beduidend hoger aandeel zwaar en zeer zwaar verkeer opgetekend wordt. Onderstaande grafiek illustreert dit:

Zwaar verkeer (Verkeerstelling 2000)

Zwaar verkeer op de rechterrijstrook (OCW 1998)

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Autosnelwegen

Secundaire wegen

Gemeentewegen

Figuur 16 Zwaar verkeer op de rechterrijstrook (OCW, 2007)

Een meer gedetailleerd beeld verkrijgt men uit de verkeerstellingen van 1965, 1990, 1998 en 2007. Deze verkeerstellingen maken een onderscheid tussen de meest voorkomende voertuigcategorieën en “andere” voertuigcategorieën.

15

70,00% 60,00% 50,00% 40,00%

OCW 1965 OCW 1990

30,00%

OCW 1998 OCW 2007

20,00% 10,00% 0,00%

Figuur 17 Verkeerssamenstelling – Autosnelwegen (OCW, 2007)

70,00% 60,00% 50,00% 40,00%

OCW 1965 OCW 1990

30,00%

OCW 1998 OCW 2007

20,00% 10,00% 0,00%

Figuur 18 Verkeerssamenstelling – Gewestwegen (OCW, 2007)

16

De gegevens uit 1965 en 1990 zijn verzameld uit visuele tellingen; deze uit 1998 uit WIM-metingen. Voor de autosnelwegen is de belangrijkste trend de afname van de types V2* en O22* ten voordele van het type O23*. Het type O21* is op de autosnelweg praktisch verdwenen. De andere types blijven praktisch in dezelfde mate aanwezig. Zoals eerder vermeld is hier de toename van het aandeel tridemassen zeer sterk. Op de gewestwegen is de trend grotendeels gelijkaardig, met dit verschil dat het type V2* nog steeds het sterkst aanwezig is. Naar de toekomst toe zullen deze trends zich verder zetten. Om het geheel in een Europees kader te plaatsen, besluiten we met onderstaande grafiek. Deze grafiek geeft een overzicht van de verkeerssamenstelling in enkele Europese landen (Denemarken, Nederland, Oostenrijk, Groot-Brittannië, Frankrijk en Noorwegen). De waarden dienen enkel om een globaal beeld te scheppen: de telmethodes, locaties en gehanteerde definities verschillen te sterk van land tot land om een absolute vergelijking mogelijk te maken. Aangezien deze gegevens verzameld zijn in de periode 1996 – 2000, is als referentie de OCW-telling uit 1998 ook opgenomen in de grafiek. Voor de belangrijkste voertuigtypes (V2* en O23*) blijkt Frankrijk het meest overeenstemmend; in de andere landen lijkt het type V2* het meest voorkomend. 45 40 35 30

DE

25

NL AT

20

GB

15

FR NO

10

OCW 1998 5 0

Figuur 19 Verkeerssamenstelling in Europa (COST 334, 2001 p. 11)

17

3.5 Bandenspanning (COST 334, 2001 pp. 52-56) Iedere bandenfabrikant publiceert voor zijn gamma een theoretisch aangeraden bandenspanning. In de praktijk kan de bandenspanning echter sterk verschillen. Tijdens het COST-onderzoek werd de bandenspanning op de verschillende banden op een aantal voertuigen opgemeten. Voor een band op de stuuras vond men een gemiddelde spanning van 8,47bar, terwijl de aangeraden bandenspanning 6-7bar is. Voor een dubbele bandconfiguratie op de aangedreven as vond men waarden tussen 7,20 en 7,14bar (aangeraden 7bar). Op een getrokken as voor een dubbele bandenconfiguratie

werd

gemiddeld

7,0bar

gemeten.

Tenslotte

vond

men

voor

een

breedbandconfiguratie gemiddeld 8,57bar (aangeraden 8-9bar). In de Methode van de Bouwklassen (zie 4.2 Methode van de bouwklassen ) hanteert men een standaardas met een bandenspanning van 600kPa (6bar). Omwille van de continuïteit van de verschillende parameters is ook hier in de verdere berekeningen als standaard bandenspanning 600kPa (6bar) aangehouden. In een volledige herwerking van de methode kan eventueel gekozen worden om over te stappen naar een standaardbandenspanning van 700kPa (7bar), aangezien dit dichter tegen de realiteit aanleunt.

18

3.6 LZV’s of ecocombis Een nieuwe evolutie in de transportsector is het idee om LZV’s of ecocombis in te zetten voor het lange afstandstransport. In Nederland vond reeds een proefproject plaats waarvan de conclusies overwegend positief zijn (Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 2006). In februari 2008 werd ook voor België een dergelijk proefproject aangekondigd (OCW, 2007) & (OCW, 2008). Op Europees niveau is men wat terughoudend. Een Europese invoering word pas tegen 2010 verwacht. Hoewel de toegestane massa van een LZV 1/3 hoger (60t) zal liggen, zullen de aslasten lager zijn dan bij de huidige generatie Oxx* door een hoger aantal assen. Welke invloed de invoering van LZV’s zal hebben op het aslastenspectrum, het gemiddeld aantal assen per voertuig en het aandeel tandemen tridemassen, moet de toekomst uitwijzen. De invloed op de verkeerssamenstelling zou uit vooronderzoek beperkt blijven (Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 2006).

Figuur 20 Verschillende types LZV's

19

3.7 Eigen verkeerstellingen Voorgaande gegevens zijn gemiddelde waarden, beschikbaar gesteld door de Vlaamse Overheid of het OCW. Zoals later zal blijken, worden verschillende parameters in de berekening van de breedbandcorrectiefactor Cbb rechtstreeks bepaald uit deze gegevens. Daarom is het noodzakelijk tot een eenduidig beeld te komen. Hiertoe werden onafhankelijk van vorige gegevens, eigen verkeerstellingen uitgevoerd. In deze paragraaf worden de resultaten kort besproken en vergeleken met voorgaande. 3.7.1

Keuze van de locatie

De verkeerstellingen werden uitgevoerd in de periode februari – maart 2008. De locaties liggen op verschillende belangrijke verkeersaders: Aalst (E40), Zwijnaarde (E40), Gent-Zeehaven (R4) en Beerveld (E17). In Aalst (E40) werd een eerste test-telling uitgevoerd. Het vrachtverkeer is er vooral doorgaand, slechts een beperkt aantal voertuigen doet het industrieterrein van Aalst of omliggende steden (o.a. Ninove) aan. Voor de locatie Zwijnaarde (E40) werden verschillende tellingen uitgevoerd, zodat over een werkdag (6u-22u) de variatie in verkeerssamenstelling duidelijk werd. De locatie bevindt zich net na de verkeerswisselaar te Zwijnaarde, waar de E40 kruist met de E17. De beide locaties langs de E40 geven ook een idee van de variatie in verkeerssamenstelling langsheen het traject. De locatie Gent-Zeehaven (R4) werd gekozen omwille van de zware industrie en bijhorend vrachtverkeer. Alle gegevens zijn opgenomen in Bijlage C: Eigen verkeerstellingen.

Figuur 21 Locaties verkeerstellingen

Bij het interpreteren van de gegevens is aangenomen dat er geen verschil is in verkeerssamenstelling tussen de werkdagen gedurende de telperiode. Achteraf bekeken lijkt deze aanname over een korte tijdspanne (2 maanden) zeker aanvaardbaar. De tellingen houden enkel rekening met voertuigen zwaarder dan 3,5t. Er werd geen rekening gehouden met de al dan niet geladen toestand van het 20

voertuig; dit was overigens niet altijd duidelijk zichtbaar. Ook werd geen rekening gehouden met 1 of 2 opgetrokken assen. Dit zou immers tot een verkeerde interpretatie leiden bij het bepalen van aandeel breedbanden. Voor het type V12* is steeds uitgegaan van een dubbele bandenconfiguratie op de achterste assen. Dit is niet steeds het geval: een klein deel van dit type maakt gebruik van een gestuurde naloopas, die uitgerust wordt met een enkele band (dezelfde als op de stuuras (vroeger) of een breedband (nu)). De telling duurde telkens 1 uur. In totaal werden 5.446 voertuigen geteld.

Figuur 22 Type V12* met naloopas

21

3.7.2

Verkeerssamenstelling

In volgende paragrafen worden de verschillende locaties onderling vergeleken; de waarden voor de tellingen E40 Zwijnaarde worden later in detail besproken (zie 3.9 Dagelijkse variatie te Zwijnaarde). Onderstaande grafiek toont de gemiddelde waarden voor elke telling. Ter vergelijking is ook de verkeerssamenstelling volgens (OCW, 2007) opgenomen.

OCW 2007

Gemiddelde

Gent-Zeehaven/R4

Aalst/E40

Beerveld/E17

Zwijnaarde/E40

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

A43

A34S

A33

A32T

A32S

A24

A23

A22T

A22S

O34

O33

O32

O31

O23

O22

O21

B4

B3

Bus

V4(13)

V4(22)

V3(21)

V3(12)

V2

0%

Figuur 23 Overzicht verkeerssamenstelling (eigen telling & (OCW, 2007))

Uit de grafiek blijkt dat het gemiddelde van alle tellingen nauw aansluit bij de tellingen uitgevoerd door het OCW. Voor de verschillende locaties op zich doen zich echter belangrijke verschillen voor: Beerveld/E17 (O23 +8%), Aalst/E40 (V2 +6%), Gent-Zeehaven/R4 (V2 -10%, O32 +5%). In hoeverre deze verschillen belangrijk zijn voor de bepaling van de correctiefactor Cbb zal achteraf moeten blijken.

22

3.7.3

Gemiddeld aantal assen Rijstrook 2

Rijstrook 1

5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

Figuur 24 Gemiddeld aantal assen (eigen telling)

De nummers tussen haakjes slaan op het nummer van de telling op die locatie. Een gelijkaardige conclusie als hierboven kan gemaakt worden: het gemiddelde (4,28) stemt goed overeen met de tellingen van het OCW (4,23), maar sommige locaties wijken sterk af: Beerveld/E17 (+0,25), Aalst/E40 (-0,20) en Gent-Zeehaven/R4 (+0,20).

23

3.7.4

Verdeling tandem- en tridemstellen

Onderstaande grafiek vergelijkt verdeling tussen tandem- en tridemstellen. Als referentie is de verdeling voor autosnelwegen in 2007 toegevoegd. Alle waarden liggen binnen een bereik van 5% verdeeld rond de referentiewaarde. 60% 50%

Enkel

Tandem

Tridem

40% 30% 20% 10% 0%

Figuur 25 Verdeling tandem- en tridemaseen (eigen telling)

24

3.8 Schatting van het aandeel breedbanden Niet alleen een correcte inschatting van het effect van breedbanden is voor een ontwerper belangrijk. Ook het aandeel breedbanden op de voorbijrijdende assen is van belang. Momenteel zijn geen officiële cijfers beschikbaar over het aandeel breedbanden. Vaak wordt 40% aangehouden als het aandeel breedbanden. 3.8.1

Rechtstreekse methode

Het rechtstreeks bepalen van het aandeel breedbanden op autosnelwegen is enkel mogelijk vanop de pechstrook: de banden zitten vaak onder een spatplaat, zodat vanop een brug of vanaf een grotere afstand het type band moeilijk in te schatten wordt. Met een camera kunnen de voorbijrijdende assen vanop de pechstrook vastgelegd worden. Vanuit veiligheidsoverwegingen en bij gebrek aan passend materieel is geen rechtstreekse telling uitgevoerd. 3.8.2

Onrechtstreekse methode

Het aandeel breedbanden kan onrechtstreeks op verschillende manieren bepaald worden. Een eerste is het tellen op parking, tankstations, afritten,… Belangrijkste nadeel hierbij is dat parkings en tankstations door slechts één type vrachtverkeer (nl. lange afstand) bezocht worden. Dit type vrachtverkeer maakt uitsluitend gebruik van het type O23*; voor alle andere types moet een andere manier gezocht worden. Bovendien is ook het aantal vrachtwagens per locatie vrij beperkt. Een testtelling in Groot-Bijgaarden (E40) gaf 100% breedbanden op de tridemas (O23*) voor 33 getelde voertuigen. Uiteindelijk is gekozen om uit een enquête het percentage breedbanden per type voertuig te bepalen. Aan de hand van een invulformulier werd aan verschillende bandenproducenten( Guido Cools, Michelin & Claude Vuylsteke, Goodyear, verschillende exposanten Trailerbeurs 2007 Kortrijk), constructeurs (Mercedes) en detailhandelaars (Johan Dirix, Banden Jef) gevraagd een schatting te maken. De resultaten zijn opgenomen in Bijlage D: Evaluatieformulier. Met het oog op de toekomst zijn ook de verschillende types Lange Zware Voertuigen (LZV) opgenomen. Kort gezegd blijkt op het type O23* het meest gebruikt gemaakt van breedbanden (45% op vooras, 95% op de oplegger). Andere types Oxx uitgerust met breedbanden komen minder vaak voor en zijn bijgevolg minder belangrijk.

25

Vooras

Achteras

Oplegger

Aanhang

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 V2* V3(12)* V3(21)* V4(22)* V4(13)* Bus* B3* B4* O21* O22* O23* O31* O32* O33* O34* O43* A22S* A22T* A23* A24* A32S* A32T* A33* A34S* A43* VAA* VDO* TOA23* TOA33*

0

Figuur 26 Aandeel breedbanden per voertuigcategorie

Figuur 27 Bandenconfiguratie (COST 334, 2001) & eigen waarneming

Bovenstaande figuur geeft een overzicht van de evolutie. De waarde tussen haakjes geldt voor het transport van een standaard container. De voorspelde evolutie naar breedbanden op de achteras van de trekker is niet gebeurd. Uit een gesprek met Guido Cools blijkt dat de transportsector weinig vertrouwen stelt in het toepassen van een breedband voor deze zwaar belaste as.

26

3.8.3

Bespreking van de resultaten

Combinatie van deze gegevens met de verkeerssamenstelling laten toe een voorzichtige schatting te maken van het aandeel breedbanden. De cijfergegevens per locatie zijn opgenomen in Bijlage E: Aandeel breedbanden. 56% 54% 52% 50% 48% 46% 44% 42% 40%

Figuur 28 Aandeel breedbanden

De gemiddelde waarde schommelt rond 50% assen uitgerust met breedbanden. Belangrijkste uitschieter is Beerveld/E17, hoewel in de 2de telling (1 uur later) het aandeel met 5% gezakt is. De waarden liggen vrij hoog ten opzichte van de tot nu toe gehanteerde waarden (30% voor autosnelwegen).

27

3.9 Dagelijkse variatie te Zwijnaarde Op de locatie in Zwijnaarde werden verschillende tellingen (4) uitgevoerd. De tellingen vonden plaats op een maandagnamiddag (Telling 3), dinsdagvoormiddag (Telling 4) en woensdagnamiddag (Telling 1 &2) voor verschillende tijdstippen. Bedoeling is de dagelijkse variatie van de verkeerssamenstelling, en bijgevolg ook van de andere parameters, in te schatten. In onderstaande grafiek is een overzicht opgenomen. Aan telling 4 is een gewichtsfactor toegekend, omdat slechts 1 telling in de voormiddag uitgevoerd werd. Telling 1

Telling 2

Telling 3

Telling 4

Gemiddelde waarde

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

A43

A34S

A33

A32T

A32S

A24

A23

A22T

A22S

O34

O33

O32

O31

O23

O22

O21

B4

B3

Bus

V4(13)

V4(22)

V3(21)

V3(12)

V2

0%

Figuur 29 Vergelijking van de verschillende tellingen te Zwijnaarde

De afzonderlijke waarden van telling 4 t.o.v. de andere tellingen verschillen sterk, niet in het minst voor het type V2* (-8%) en O23* (+8 à 10%). Dit heeft uiteraard ook zijn weerslag op de gemiddelde waarde. Berekenen we aan de hand van deze gegevens het gemiddelde aandeel breedbanden, dan krijgen we volgende grafiek (detail van Figuur 28 Aandeel breedbanden):

28

52% 50% 48% 46% 44% 42% Telling 1

Telling 2

Telling 3

Telling 4

Gemiddelde waarde

Figuur 30 Vergelijking van het aandeel breedbanden per telling te Zwijnaarde

Het aandeel breedbanden schommelt rond 46% voor de 1ste 3 tellingen; rond 50% voor de 4de. Houden we rekening met de achterliggende schattingen en de aannames die zullen gemaakt worden tijdens de berekening, dan stemmen deze waarden goed overeen. Het gemiddeld aantal assen (Figuur 24 Gemiddeld aantal assen (eigen telling)) verschilt sterk per tijdstip. Voor Telling 1, 2 en 3 schommelt de parameter Nas rond 4,10; voor Telling 4 bedraagt deze 4,45. Dit verschil is behoorlijk groot, temeer omdat de parameter én rechtstreeks gebruikt wordt voor de berekening van het aantal standaardassen én voor de berekening van de parameter Cbb (zie ook 4.2 Methode van de bouwklassen ). Deze resultaten tonen aan dat het tijdstip waarop een telling gebeurt (bvb. Tijdens het spitsuur, voor- of namiddag), een belangrijke invloed kan hebben. Om tot een sluitende conclusie te komen zijn te weinig gegevens voor handen. Door tijdsgebrek werden ook geen verdere tellingen uitgevoerd. Verdere berekeningen zullen uitgevoerd worden met de gemiddelde waarden (Nas=4,28, percentage breedbanden= 50 à 60% ).

29

3.10 Conclusie In

dit

hoofdstuk

werden

enkele

belangrijke

verkeersparameters

besproken.

Deze

verkeersparameters liggen aan de basis van de dimensioneringsmethode van de bouwklassen. We maken volgende bedenkingen:



Sinds de laatste herziening (1991) van de methode hebben alle verkeersparameters belangrijke veranderingen ondergaan. Niet enkel de correctiefactor voor breedbanden Cbb, maar ook andere correctiefactoren vragen een herziening (zie ook 4.2 Methode van de bouwklassen ).



De meest recente gegevens (2007) zijn vaak onvolledig of omvatten een te kleine steekproef. Bovendien zijn ze vaak met moderne technieken (WIM) waarvan de doeltreffendheid nog niet is bewezen, verzameld.



De gegevens die door de overheid of andere onderzoeksinstellingen gepubliceerd worden, zijn gemiddelde waarden. Afhankelijk van de locatie kunnen de parameters beduidend verschillen van deze gemiddelde waarde. Vaak komen deze verschillen samen voor (bvb. Bij hoger aantal O23*, ook hoger percentage breedbanden), waardoor hun effect versterkt.



De verkeerssamenstelling, het vertrekpunt voor de schatting van het aandeel breedbanden en de berekening van Cbb, varieert in de loop van een dag. Bij het interpreteren van de tellingen dient men hierbij rekening te houden.

 Het aandeel breedbanden op de Vlaamse autosnelwegen schommelt rond 50%, met als maximum voor zwaar belaste wegen 60%. Voor het secundaire wegennet werden geen gegevens verzameld.

30

4 Dimensioneringsmethoden In dit hoofdstuk bekijken we de huidige Vlaamse dimensioneringsmethode (“Methode van de bouwklassen”) en gaan we dieper in op de berekeningswijze van de factor Cbb. Ter vergelijking worden ook andere dimensioneringsmethoden (CROW, 2006) vermeld, in het bijzonder de Nederlandse dimensioneringsmethode (“Ontwerp verhardingen”). Voor de volledige beschrijving van de methoden wordt telkens verwezen naar de originele documenten.

4.1 Werkwijze Het basisidee is het herrekenen van alle asbelastingen naar een equivalent aantal standaardassen. Het aantal equivalente standaardassen definieert de levensduur van de constructie. Afhankelijk van de methode definieert men een standaardas als een enkele (België) of dubbele band (Nederland, Frankrijk, Zuid-Afrika) met een belasting van 80kN (Zuid-Afrika), 100kN (België, Nederland) of 130kN (Frankrijk). Aan de hand van verschillende verkeersparameters, zoals hierboven aangegeven, berekent men het aantal equivalente standaardassen die de structuur zullen belasten. Voor elke structuur berekent men eveneens het aantal equivalente assen die structuur kan dragen. Hiertoe berekent men de horizontale (vermoeiingsbreuk) of verticale (spoorvorming) spanning aan de onderkant van de eerste laag. Aan de hand van een Wöhler-kromme (vermoeiingskromme) kan men vervolgens het toelaatbaar equivalent aantal standaardassen bepalen. De verhouding van het aantal standaardassen die de structuur belast hebben tot het toelaatbaar aantal is een maatstaf voor de veroudering en schade aan het wegdek.

31

4.2 Methode van de bouwklassen (Agentschap Wegen en Verkeer, 2003) 4.2.1

Berekening van het equivalent aantal standaardassen

Het aantal equivalent standaardassen wordt berekend uit:

N100 kN

SPEC N as C r Cb C sn C bb N VV

(5)

Waarin: N100kN :

ontwerpbelasting

[100kN standaardaslasten]

SPEC

:

aslastenspectrumwaarde, zie verder

[-]

Nas

:

gemiddeld aantal assen per vrachtwagen

[-]

Cr

:

correctiefactor voor het aantal rijstroken

[-]

Cb

:

correctiefactor voor de rijstrookbreedte

[-]

Csn

:

correctiefactor voor de gemiddelde snelheid

[-]

Cbb

:

correctiefactor voor het aandeel breedbanden

[-]

NVV

:

aantal vrachtwagens gedurende de levensduur

[-]

Naargelang het aantal standaard aslasten (N100kN) wordt een bouwklasse (B1-B9) aan de weg toegekend. Voor elke bouwklasse werden standaardstructuren gedefinieerd (zie Bijlage G: Standaardstructuren). 4.2.2

Berekening van de aslastenspectrumwaarde SPEC

De SPEC-waarde wordt berekend uit het opgemeten aslastenspectrum (zie ook 3.3.1 Aslastenspectrum), aan de hand van volgende formule: n

SPEC

fi

Pi Pref

(6)

Waarin: fi

:

de frequentie waarmee de aslaste Pi optreedt

[-]

Pi

:

de aslast

[kN]

Pref

:

de referentie aslast (tot 1990: 80kN, nadien 100kN)

[kN] 32

n

:

meestal gelijk aan 4 voor asfalt (2-5; (COST 334, 2001 p. 150))

[-]

Een spectrum (fi,Pi) brengt eenzelfde schade toe aan een wegverharding als een spectrum (SPEC,Pref). Vooraleer de SPEC-waarde berekend wordt, dient het aslastenspectrum gecorrigeerd te worden: het aandeel breedbanden in het spectrum moet omgezet worden naar een equivalent aantal dubbele banden, zodat bij het invoeren van de correctiefactor cbb slechts éénmaal een correctie voor het aandeel breedbanden toegepast wordt. De correctie die toegepast wordt, is dezelfde als voor de berekening van de factor cbb (zie 4.2.3.1 Omrekening naar het equivalent spectrum). In onderstaande tabel zijn de SPEC-waarden voor de schillende aslastenspectra opgenomen: Tabel 1 SPEC-waarden bij een referentie aslast van 80kN

Pref = 80kN

SPEC

1965

1991

1998autoroutes

0,6430

0,8091

0,6514

Tabel 2 SPEC-waarden bij een referentie aslast van 100kN

1965 SPEC SPEC gecorrigeerd

0,2611 n.v.t.

Pref = 100kN 19981991 autoroutes 0,3314 0,2668

0,2260

0,3655

0,2891

0,3109

2007

Ten opzichte van 1991 neemt de SPEC-waarde af, wat wijst op een minder zwaar spectrum. Men veronderstelt immers dat het spectrum (Pi - fi) eenzelfde schade berokkent aan de structuur als een spectrum (Pref - SPEC). De afname in hoge aslasten gaat echter gepaard met een toename in gemiddeld aantal assen per vrachtwagen. Om tot een beter besluit te komen moeten beide trends samen bekeken worden: Tabel 3 Combinatie van SPEC-waarde en Nas

SPEC * Nas

1965

1991

1998autoroutes

2007

0,71

1,19

1,08

0,97

Bovenstaande tabel bevestigt de dalende trend. Zoals in volgende hoofdstukken zal blijken, is de schade niet alleen afhankelijk van deze parameters (o.a. samengestelde assen, type banden,…). De schade die de gemiddelde vrachtwagen toebrengt, is hierdoor niet afgenomen.

33

4.2.3

Berekening van de correctiefactor Cbb (Heleven, et al., 1997)

De berekening van Cbb gebeurt in twee stappen: in een eerste stap wordt het opgemeten spectrum herwerkt naar een spectrum waaruit het effect van breedbanden gefilterd is (d.i. het equivalent spectrum); in de tweede stap wordt het equivalent spectrum aangepast om het effect van het gewenste percentage breedbanden te bevatten. Wat volgt, is een diepere uitwerking van het document “Invloed van breedbanden”, dat integraal in bijlage H werd opgenomen. Ook het voorbeeld dat in het document behandeld wordt, is verder uitgewerkt. 4.2.3.1 Omrekening naar het equivalent spectrum De omrekening naar het equivalent spectrum gebeurt door het vervangen van drie assen met breedbanden naar twee assen met dubbele banden, maar bij een hogere aslast. Het omvormen van drie assen naar twee assen is eenvoudig te verklaren uit de toepassing: ook in de realiteit vervangen drie assen met breedbanden meestal twee assen met een dubbele bandconfiguratie. De verschuiving van aslast neemt het effect van een tandem- en tridemasconfiguratie in rekening (Briessinck, 2006), zo worden de aslasten in het bereik 4,5t tot 8,5t verschoven naar 6,5t tot 10,5t. Het aantal assen dat verschoven wordt, is gelijk aan het aantal breedband assen in het spectrum. De verdeling van

Frequentie [%]

breedbanden en dubbele banden in het spectrum is, bij onderstelling, driehoekig.

35 30 25 20 15 10 5 0

Verdeling Breedbanden Verdeling Dubbele Banden

0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 Aslast [t]

Figuur 31 Aanname verdeling breedbanden en dubbele banden

Voor het spectrum van 1991, met 32% breedbanden, brengt dit ons tot:

34

18 Equivalent Spectrum

16

Oorspronkelijk Spectrum

Frequentie [%]

14 12 10 8 6 4 2

16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

Aslast [t]

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0

Figuur 32 Equivalent spectrum

Een belangrijk uitgangspunt is dat tijdens de bewerking niet meer gerekend wordt met de frequentie bij een bepaalde aslast, maar met een aantal assen. Bij het equivalent spectrum hoort een nieuwe SPEC-waarde en een nieuw gemiddeld aantal assen Nas. Dit laatste kan eenvoudig berekend worden uit volgende formule:

N as 100 N as BB 100 N as ,equi met BB:

2 N as BB 100 3

100

N as

1

1 BB 3

(7)

percentage breedbanden

Om te komen tot de spectrumwaarde onder 4.2.2 Berekening van de aslastenspectrumwaarde SPEC past men een correctie toe op de oorspronkelijke SPEC-waarde. Op deze manier kan men de oorspronkelijke Nas-waarde hanteren en zit het effect van breedbanden in de SPEC-waarde opgenomen. De correctiefactor CSPEC wordt als volgt berekend:

C SPEC

N as ,equi SPEC equi N as SPEC

(8)

Een voorbeeld zal dit enigszins verduidelijken: We vertrekken opnieuw van het spectrum uit 1991 (zie ook 3.3.1 Aslastenspectrum). De spectrumwaarde bedraagt 0,3144. Het gemiddelde aantal assen Nas bedraagt 3,6. Het aandeel breedbanden in het spectrum is 32%. Na omvorming naar het equivalent spectrum vinden we een SPEC-waarde van 0,4077 en Nas 3,22. Met deze waarden berekenen we CSPEC en vinden we een 35

waarde van 1,16. De SPEC-waarde die men hanteert bij het spectrum uit 1991 bedraagt dus

1,16 0,344 0,3655. 4.2.3.2 Omrekening naar het gewenste percentage breedbanden Deze tweede stap is grotendeels gelijkaardig aan voorgaande. Een aantal dubbele banden wordt vervangen door een aantal breedbanden bij een lagere aslast. Ook hier worden 2 assen met dubbele banden vervangen door 3 assen met breedbanden. Een bijkomende stap is het in rekening brengen van de hogere bandenspanning van breedbanden. Standaard wordt gerekend met een bandenspanning van 6bar; voor een breedband is de aangeraden bandenspanning tussen 8-9bar. Het effect van deze hogere bandenspanning wordt eenvoudig in rekening gebracht:

p A

(9)

P

Bij een hogere bandenspanning en gelijkblijvende aslast, zal het belastingsoppervlak verkleinen:

P P

6 A 8 a A

(10)

Het belastingsoppervlak zal met een factor a = 1,33 verkleinen. Dit effect vertaalt zich in het aslastenspectrum als een verschuiving van de aslast naar een aslast die een factor 1,33 hoger is. Na deze bewerkingen verkrijgt men een spectrum met het gewenste aandeel breedbanden. Dit spectrum wordt gekenmerkt door een SPEC-waarde en een gemiddeld aantal assen Nas. De correctiefactor Cbb wordt berekend uit dezelfde als de correctiefactor CSPEC. 16 Spectrum bij 20% BB

14

Equivalent Spectrum

Frequentie [%]

12 10 8 6 4 2 0 0,5

2,5

4,5

6,0

7,3

8,5

9,5

10,5 11,5 13,5 15,5

Aslast [t] Figuur 33 Spectrum bij 20% breedbanden

36

4.2.3.3 Samenvatting De oorspronkelijke berekening werd gemaakt voor een aandeel breedbanden tot 50% en voor een bandenspanning van 8 tot 9bar. De verschillende waarden zijn in volgende grafiek opgenomen voor het spectrum van 1991 en 1998 (hiervoor werd een percentage van 40% aangenomen).

1991 - 8bar 1998 - 8bar

1991 - 8.5bar 1998 - 8.5bar

1991 - 9bar 1998 - 9bar

1,9 1,8 Correctiefactor

1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 Aandeel breedbanden Figuur 34 Correctiefactor Cbb

Zoals duidelijk te zien is op de figuur, veranderde de invloed van Cbb weinig over de periode 19911998.

37

4.2.4

Vermoeiingscriterium

Het O.C.W. stelt als vermoeiingswet voor:

N

K 1,6 10

3

4 , 76

(11)

met K = 1,51 en ε = horizontale rek aan onderzijde van de asfaltlaag In het toepassingsgebied 105-109 sluit deze vermoeiingscurve nauw aan bij andere curves, opgesteld door verschillende instituten:

10.000.000.000.000

OCW

Mn/Road

Shell pavement manual

Asphalt Institute MS-1

1.000.000.000.000 100.000.000.000 10.000.000.000 1.000.000.000 100.000.000 10.000.000 1.000.000 100.000 10.000 1.000

Figuur 35 Vermoeiingsfuncties

De horizontale rek kan berekend worden aan de hand van een meerlagen-spanningstheorie.

38

4.3 Ontwerp verhardingen (RWS-DWW, 1998) De dimensioneringsmethode die in Nederland gebruikt wordt, gaat uit van een gelijkaardig principe. Het aantal equivalente standaardassen wordt berekend uit: N eq

V W Fr Fs Fnb Fv Dv G

(12)

Waarin: Neq

:

ontwerpbelasting

[100kN standaardaslasten]

V

:

aantal vrachtwagens per werkdag per rijrichting

[-]

W

:

aantal werkdagen per jaar

[-]

Fr

:

correctiefactor voor het aantal rijstroken per richting

[-]

Fs

:

correctiefactor voor de rijstrookbreedte

[-]

Fnb

:

correctiefactor voor het aandeel breedbanden

[-]

Fv

:

correctiefactor voor de snelheid

[-]

Dv

:

vrachtwagenschadefactor

[-]

G

:

groeifactor

[-]

Voor de aanbevolen waarden van elke parameter verwijs ik naar het basisdocument. Voor de parameter Fnb gaat men uit van volgende formule:

Fnb

1

Db 1

fb 100

(13)

Waarin: fb

:

aandeel breedbanden in aslastenspectrum

[%]

Db

:

breedbandschadefactor

[-]

De breedbandschadefactor is hierbij afhankelijk van de dikte van de asfaltlaag:

Db Db Db

3,00

d 0,15 (0,60 d ) met 0,15 d 0,30 0,15 0,30 d 2,00

(14)

In deze ontwerpmethode werd vooropgesteld dat in de eindtoestand, d.w.z wanneer geen toename meer in het aandeel breedbanden op te tekenen is, een aandeel van 40% bereikt zou worden. Volgens de Dienst Weg- en Waterbouwkunde (DWW) bedroeg het aandeel breedbanden in 1991 39

11%. De achterliggende berekeningen voor deze factor worden uitgelegd in (Corporaal, 1992). Op het moment van dit schrijven was het document verloren gegaan op de dienst KOAH-NPC. Toegepast op de Bijlage G: Standaardstructuren die in de methode van de bouwklassen voorgesteld worden, geeft dit volgende correctiefactoren voor een aandeel breedbanden van 50% en 60% (tot de herziening van de methode in 1998 werd een factor 1,05 toegepast): Tabel 4: Correctiefactoren bij 50% breedbanden met steenslagfundering

Fnb B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Bitumineuze Gesloten toplaag 1,50 1,57 1,63 1,73 1,80 1,87 1,97 2,00 2,00 lagen Open toplaag 1,50 1,53 1,60 1,70 1,77 1,83 1,93 2,00 2,00 Bouwklasse

Tabel 5: Correctiefactoren bij 50% breedbanden met schraalbeton fundering

Fnb B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Bitumineuze Gesloten toplaag 1,83 1,83 1,87 1,90 1,93 1,97 2,00 2,00 2,00 lagen Open toplaag 1,80 1,80 1,83 1,87 1,90 1,93 1,97 1,97 2,00 Bouwklasse

Tabel 6: Correctiefactoren bij 60% breedbanden met steenslagfundering

Fnb B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Bitumineuze Gesloten toplaag 1,60 1,68 1,76 1,88 1,96 2,04 2,16 2,20 2,20 lagen Open toplaag 1,60 1,64 1,72 1,84 1,92 2,00 2,12 2,20 2,20 Bouwklasse

Tabel 7: Correctiefactoren bij 60% breedbanden met schraalbeton fundering

Fnb B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Bitumineuze Gesloten toplaag 2,00 2,00 2,04 2,08 2,12 2,16 2,20 2,20 2,20 lagen Open toplaag 1,96 1,96 2,00 2,04 2,08 2,12 2,16 2,16 2,20 Bouwklasse

40

Om een vergelijking met de Methode van de Bouwklassen mogelijk te maken, is in onderstaande tabel een bereik voor elk percentage breedbanden opgenomen: Tabel 8: Overzicht correctiefactoren

Percentage breedbanden

Min

Max

10 20 30 40 50 60

1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

Methode v/d bouwklassen 1,08 1,16 1,25 1,33 1,41 n.v.t.

De waarden uit de Methode van de Bouwklassen liggen steeds onder het minimum van de methode “Ontwerp verhardingen”. Een volledige vergelijking van beide methodes zou ons te ver leiden, maar wat opvalt tussen beiden, is dat de Methode van Bouwklassen voor elke parameter een lagere waarde hanteert (5-35% verschil), wat uiteraard resulteert in een lager aantal standaardassen. Let wel: de Methode van de bouwklassen gebruikt een enkele afdruk van de dubbele banden als equivalente as, de methode “Ontwerp verhardingen” gaat uit van beide afdrukken van de dubbele banden.

41

5 Berekening van de correctiefactor Cbb a.d.h.v. recente telgegevens In dit hoofdstuk zal kort nagegaan worden welke invloed de evolutie van de verschillende verkeersparameters op de correctiefactor Cbb gehad heeft. Kort samengevat wordt de berekening zoals beschreven onder 4.2 Methode van de bouwklassen hernomen voor het spectrum van 2007 (zie 3.3.1 Aslastenspectrum) en voor een aandeel breedbanden van 50% in dit spectrum. Alle vooropgestelde aannames blijven, voorlopig, behouden. Volgende grafiek vat alle resultaten samen:

8bar 1991 - 8bar

8.5bar 1991 - 8.5bar

9bar 1991 - 9bar

2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1

Figuur 36 Correctiefactor Cbb uit recente telgegevens

Op het eerste zicht lijkt het alsof de correctiefactor Cbb en dus de schade die vrachtwagens in het algemeen veroorzaken, in sterke mate is toegenomen. Een beter beeld krijgen we als we alle parameters die het effect van een vrachtwagen bepalen, opnemen in de vergelijking. Zo is de SPECwaarde voor 2007 (0,2891) veel kleiner dan die voor 1991 (0,3657). Het gemiddelde aantal assen in 2007 bedraagt 4,27; in 1991 bedroeg die slechts 3,60. Onderstaande grafiek toont het product van de correctiefactor Cbb, de SPEC-waarde en het gemiddelde aantal assen Nas voor 1991 en 2007 (gelijkaardig

aan

de

vrachtwagenschadefactor

in

de

Nederlandse

methode

van

de

Ontwerpverhardingen):

42

2007 - 8bar

2007 - 8.5bar

2007 - 9bar

1991 - 8bar

1991 - 8.5bar

1991 - 9bar

2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Figuur 37 Product van SPEC, Nas & Cbb

De grafiek werd opgesteld onder de oorspronkelijke aannames. Voor lagere percentages blijkt het effect van een vrachtwagen, uitgerust met breedbanden, licht afgenomen (1,1 => 0,95). Voor de hogere percentages is dit gecombineerde effect nagenoeg hetzelfde gebleven. Hieruit al een besluit zou wat voorbarig zijn, in een volgend hoofdstuk zullen de verschillende aannames die aan de basis liggen van de berekening, doorgelicht worden.

43

6 Evaluatie van de methode van de bouwklassen 6.1 Aannames Bij de berekening van de correctiefactor Cbb werden verschillende aannames gemaakt: 1. De schade van 3 assen uitgerust met breedbanden met een aslast van 4,5t tot 8,5t is gelijk aan de schade van 2 assen uitgerust met dubbele banden met een aslast van 6,5t tot 10,5t. 2. De verdeling van de assen uitgerust met breedbanden (dubbele banden) in het aslastspectrum is driehoekig. 3. De hogere bandenspanning bij breedbanden kan door een eenvoudige verschuiving in het aslastenspectrum in rekening gebracht worden.

6.2 1ste aanname 6.2.1

Oorspronkelijke berekening

Deze aanname gaat uit van de logische redenering dat het aantal vrachtwagens door toepassen van breedbanden niet zal afnemen en dat bovendien breedbanden het vaakst voorkomen in een tridemconfiguratie, terwijl voor dubbele banden dit vrijwel altijd een tandemconfiguratie is. Bovendien is de belasting (gewicht) van 2 assen met 6,5t (13t) ongeveer dezelfde als 3 assen met 4,5t (13,5t), enz. (Uit een gesprek met ir. M. Briessinck, 06-02-2008) In wat volgt, zal getracht worden deze aanname meer te onderbouwen. In het bijzonder zal niet gekeken naar gelijke belasting, maar naar gelijke schade. Hiervoor zal gesteund worden op de theoretische afleiding van het effect van tandem- en tridemassen (OCW, 2007) & (Briessinck, 2006). Details over de berekening kan u vinden in het oorspronkelijke document. Men vergelijkt 2 berekeningsmethodes: een eerste waarbij uitsluitend rekening gehouden wordt met de hoogst optredende spanning en een tweede waarbij men het werkelijke spanningsverloop in de berekening opneemt. Enkel vermoeiingsscheuren worden in beschouwing genomen. Uiteindelijk komt men tot volgende besluiten: -

De afstand tussen elke as bepaalt de agressiviteit van het samenstel (zie ook Bijlage B: Maximale aslasten). De berekening werd uitgevoerd voor een asafstand van 1,3m.

-

De invloed van de aslast op de agressiviteit is eerder beperkt.

-

Kleine dikteverschillen in de constructie hebben een beperkte invloed.

44

Deze bevindingen maken dat de resultaten ook voor andere wegconstructies gelden (± 50mm), of voor elke bitumineuze verharding in Bijlage G: Standaardstructuren, en dit voor elke aslast in het spectrum. Het eerste besluit verklaart volgens de auteur waarom in andere onderzoeken een sterkere agressiviteit vooropgesteld wordt ((SETRA, 1994): tandemas = 12 enkele assen, tridemas = 113 enkele assen; asafstand = 1m). Onderstaande tabel vat de relatieve agressiviteit van de verschillende asstellen samen (tandem = 2 assen t.o.v. 1 as; tridem = 3 assen t.o.v. 1 as): Tabel 9 Relatieve agressiviteit van samengestelde asstellen t.o.v. een enkele as

Schade per asstelsel Methode 1 Methode 2 Tandem Tridem Tandem Tridem 2,63 4,48 1,56 2,18 2,76 4,83 1,54 2,20 3,95 8,24 2,00 3,95 4,64 10,51 2,33 5,41 2,36 3,79 1,40 1,80 2,42 3,91 1,38 1,76

Stijve constructie - autosnelweg Stijve constructie - primaire weg Stijve constructie - secundaire weg Stijve constructie - landbouwweg Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Het aantal toelaatbare overgangen van een enkele as werd eenvoudig berekend aan de hand van volgende vermoeiingswet:

N enkel

K 0,0016

4 , 76

(15)

Waarin K een healing-factor is, welk het herstellend effect van een asfaltverharding tussen 2 opeenvolgende overgangen in rekening neemt. Bij de berekening in (OCW, 2007) wordt deze factor gelijk aan 1 gesteld en onderstelt men bijgevolg dat alle overgangen van de enkele assen zich onmiddellijk na elkaar voordoen. In de ‘Methode van de Bouwklassen’ bedraagt deze factor:

K

1,51

N enkel

1,514,76

7,11

(16)

of een factor 7,11 meer toelaatbare overgangen voor een enkele as. De berekening voor tandemtridemassen laat niet rechtstreeks toe de ‘healing’-factor op te nemen in de vermoeiingsfunctie. De aanpassing kan wel gebeuren bij het toepassen van de wet van Miner. Het toepassen van bovenstaande resultaten, zonder meer, dient met enige voorzichtigheid te gebeuren. In wat volgt zal eerst de berekening nagegaan worden, zoals die in het oorspronkelijke document gemaakt is. Achteraf zal een voorstel geformuleerd worden om wel rekening te houden met deze ‘healing’factor.

45

In volgende berekening wordt enkel het relatieve effect van tandemstellen t.o.v. tridemstellen vergeleken, vertrekkende van bovenstaande tabel. In onderstaande tabel is de relatieve agressiviteit van tandemstellen t.o.v. tridemstellen opgenomen, voor beide methodes: Tabel 10 Relatieve agressiviteit van tandemstellen t.o.v. tridemstellen

Methode 1 1,70 1,75 2,09 2,27 1,61 1,62

Stijve constructie - autosnelweg Stijve constructie - primaire weg Stijve constructie - secundaire weg Stijve constructie - landbouwweg Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Methode 2 1,40 1,43 1,98 2,32 1,29 1,28

Afhankelijk van het gehanteerde rekenmodel verschillen de waarden sterk. In het oorspronkelijke document wordt dan ook aangeraden met de waarden van methode 1 verder te rekenen. Met onderstaande formule wordt de schade van elke combinatie berekend: 4

f tan dem

Pi 2 Pref

4

Atridem P f tridem i Atan dem Pref

(17)

Voor een halfstijve of flexible constructie worden volgende waarden gevonden (methode 1: 1,65; methode 2: 1,30): Tabel 11 Equivalente schade

Aslast [t] Tandem Tridem 6,5 4,5 7,5 5,5 8,5 6,5 9,5 7,5 10,5 8,5

Tandem 0,36 0,63 1,04 1,63 2,43

Tridem Methode 1 Methode 2 0,20 0,16 0,45 0,36 0,88 0,70 1,57 1,23 2,58 2,04

Voor de hogere waarden van het spectrum komt de aanname goed overeen met de berekening bij methode 1. De 2de methode wijkt over heel het spectrum sterker af. Voor de lagere waarden wordt het verschil voor beide methoden groter (methode 1: 0,16; methode 2: 0,20). De schade voor het deelspectrum kan berekend worden rekening houdend met de verdeling van de aslasten (zie Figuur 31 Aanname verdeling breedbanden en dubbele banden):

46

Tabel 12 Schade van het deelspectrum

Tandem 1,16

Tridem Methode 1 Methode 2 1,05 0,83

Voor beide methodes is een tridemas minder vernietigend voor de constructie dan een tandemas. Ook andere onderzoekers komen tot gelijkaardige bevindingen: tandemassen brengen meer vermoeiingsschade toe dan tridemassen, terwijl tridemassen meer spoorvorming (1,10 t.o.v. een tandemas) veroorzaken (Salama, et al., 2006). Een kwantitatieve vergelijking tussen beide documenten is niet mogelijk, aangezien andere schade-indicatoren gebruikt werden. In de berekening van de factor Cbb is de 1ste methode weerhouden, zodat ten opzicht van methode 2 een veiligheid aangehouden wordt. 6.2.2

Narekening van het spanningsverloop in (OCW, 2007)

Omdat het exacte spanningsverloop waarmee bovenstaande berekening aangevangen is, niet voor handen was, is als eerste stap getracht a.d.h.v. Weslea het spanningsverloop te reconstrueren. Hiervoor zijn enkel de flexibele en halfstijve constructie bekeken uit (OCW, 2007). De contactspanning en het contactoppervlak werd in een eerste benadering berekend zoals uitgelegd onder 2.3. Er is geen rekening gehouden met de seizoensgebonden stijfheid van de asfaltlaag. Tabel 13 Halfstijve constructie

Laag

Di [mm]

E [N/mm²]

He

ν

Asfaltverharding

250

10.000

0,1

0,3

Schraal beton

200

15.000

0,5

0,3

Onderfundering

150

500

1,0

0,5

Ondergrond

-

80

-

0,5

Laag

Di [mm]

E [N/mm²]

He

ν

Asfaltverharding

150

10.000

0,1

0,3

Steenslag

200

800

1,0

0,5

Onderfundering

150

500

1,0

0,5

Ondergrond

-

80

-

0,5

Tabel 14 Flexibele constructie

47

Zo vinden we (zie Bijlage I: Tekenconventie voor grafieken ): Voor de flexibele constructie Locatienummer Eps x 1

2

3

4

5

6

7

Eps y 8

Eps z

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

1,E-04 8,E-05 6,E-05

Rek [-]

4,E-05 2,E-05 0,E+00 -2,E-05 -4,E-05 -6,E-05 -8,E-05 -1,E-04 Figuur 38 Rekdiagram onder een tandemas

1

3

5

7

9

Locatienummer espx epsy 11 13 15 17 19

21

epsz 23 25

27

29

1,E-04 8,E-05 6,E-05 4,E-05 Rek [-]

-

2,E-05 0,E+00 -2,E-05 -4,E-05 -6,E-05 -8,E-05 -1,E-04 Figuur 39 Rekdiagram onder een tridemas

48

-

Voor een halfstijve constructie Locatienummer 1

2

3

4

Eps x 5 6 7

8

Eps y Eps z 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

8,E-05 6,E-05 4,E-05 Rek [-]

2,E-05 0,E+00 -2,E-05 -4,E-05 -6,E-05 -8,E-05

Figuur 40 Rekdiagram onder een tandemas

Locatienummer 1

3

5

7

9

espx 11 13

epsy 15 17

19

epsz 21 23

25

27

29

8,E-05 6,E-05 4,E-05 Rek [-]

2,E-05 0,E+00 -2,E-05 -4,E-05 -6,E-05 -8,E-05 Figuur 41 Rekdiagram onder een tridemas

Deze grafieken laten ons toe volgens de beide methodes uit (OCW, 2007) de relatieve agressiviteit te berekenen (zoals in het document is gerekend met het spanningsverloop voor εx):

49

Tabel 15 Agressiviteit van tandem- en tridemstellen t.o.v. een enkel as

Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Schade per asstelsel Methode 1 Methode 2 Tandem Tridem Tandem Tridem 5,29 11,76 2,69 6,66 4,49 9,23 2,29 5,33

Alle factoren zijn minstens een factor 2 hoger dan deze gevonden in (OCW, 2007). De invloed van deze factor op de berekening van de factor Cbb is vanzelfsprekend groot. Het zou daarom nuttig zijn een verdergaande vergelijking tussen deze berekening en de berekening met het model van Burmister, die in het oorspronkelijke document gebruikt is, te kunnen maken. De volledige berekening uit het document was echter op het moment van dit schrijven niet voorhanden. Wel is aan te tonen dat de theorie waarmee de contactspanning en het contactoppervlak bepaald werd, weinig invloed uitoefent. Onderstaande tabel geeft de resultaten na berekening met een eenvoudige cirkelvormige belasting (p = 0,707N/mm² en r = 150mm): Tabel 16 Agressiviteit van tandem- en tridemstellen t.o.v. een enkel as bij cirkelvormige belasting

Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Schade per asstelsel Methode 1 Methode 2 Tandem Tridem Tandem Tridem 5,05 11,27 2,48 4,88 4,34 8,95 2,22 5,17

Onderstaande tabel geeft de relatieve agressiviteit: Tabel 17 Relatieve agressiviteit van tandemstellen t.o.v. tridemstellen

Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Methode 1 2,22 2,06

Methode 2 2,48 2,33

50

Ook hier is de factor beduidend groter dan 1,62 voor beide methoden. Zoals hoger al voorop gesteld werd, wordt enkel methode 1 weerhouden. We herrekenen Tabel 11 Equivalente schade met een factor 2,22: Tabel 18 Equivalente schade

Aslast Tandem Tridem 6,5 4,5 7,5 5,5 8,5 6,5 9,5 7,5 10,5 8,5

Tandem 0,36 0,63 1,04 1,63 2,43

Tridem Methode 1 Methode 2 0,22 0,24 0,49 0,54 0,95 1,06 1,69 1,88 2,78 3,11

Tabel 19 Schade van het (deel)spectrum

Tridem Methode 1 Methode 2 1,16 1,13 1,27

Tandem

Dit geeft uiteindelijk dat 2 dubbele banden vervangen moeten worden door 2,4 breedbanden. Zonder verdere berekeningen en onderzoek lijkt het ons aangeraden de oorspronkelijke uitgangsonderstelling aan te houden. 6.2.3

Het ‘healing’-effect

Nu het rek –diagram bepaald is, brengen we de ‘healing’-factor in de verschillende formules (voor de oorspronkelijke formules wordt verwezen naar (Briessinck, 2006)). -

Voor een tandemstel is deze aanpassing eenvoudig te maken: beide pieken in het rekdiagram zijn even groot. De formule kan als volgt aangepast worden: 1

N

* TA

(18)

2

N1 1 1 met 2 1 1 1 1 N2 2 N1 2 N 2

K 0,0016 0,0016

4 , 76

4 , 76

(19)

Verder uitwerken geeft uiteindelijk:

2

* N TA

1

1

N TA

(20)

K 4, 76 51

Voor K = 1,51 is de factor vóór NTA gelijk aan 1,75 (=HTA). -

Voor een tridemstel is deze aanpassing niet zomaar door te voeren. Beide uiterste pieken zijn weliswaar nog steeds even groot; de middelste piek verschilt van beide anderen. Om tot eenzelfde eenvoudige vorm te komen is een bijkomende aanname nodig op de verhouding van een uiterste piek tot de middelste. Uit Figuur 39 Rekdiagram onder een tridemas & Figuur 41 Rekdiagram onder een tridemas besluiten we als aanname voorop te stellen: 1

0,9

(21)

2

Zo kunnen we een gelijkaardige aanpassing aan hierboven invoeren: 1

(22)

3

N1

K 0,0016

4 , 76

1

N

* TR

1 3 1 1 3 N1

1 1 1 3 N2

1 1 3 N3

met

N2

0,0016

4 , 76

(23)

2

N3

0,0016

4 , 76

3

* N TR

0,149934 1011 K 4, 76 N TR 0,410640 1010 0,1088699 1011 K 4, 76

Voor K = 1,51 is de factor vóór NTR gelijk aan 1,31 (=HTR). Voor andere verhoudingen

(24)

1

kan

2

de factor berekend worden uit volgende functie (x = verhouding):

f x -

1,3078 0,9625 x 0,90

(25)

Voor een enkele as is de ‘healing’-factor gelijk aan 1,51 en kunnen 7,11 (=Henkel) keer meer overgangen toegelaten worden.

Combinatie van deze resultaten maakt dat: * AXX

H enkel N enkel H XX N XX

(26)

52

Of nog: * ATA

4,06 ATA

* ATR

5,43 ATR

(27)

De resultaten in ‘Tabel 9 Relatieve agressiviteit van samengestelde asstellen t.o.v. een enkele as’ voor een tandemas dienen vermenigvuldigd met 4,06; voor een tridemas met 5,43. Voor de berekening van de factor Cbb is de nieuwe verhouding A

* ATR belangrijk: * ATA

Tabel 20 Relatieve agressiviteit van tandemstellen t.o.v. tridemstellen

Halfstijve constructie - autosnelweg Flexibele constructie - primaire weg

Methode 1 2,16 2,17

Methode 2 1,73 1,72

Rekeninghoudend met het ‘healing’-effect zal de vooropgestelde aanname niet meer correct zijn. Bovendien ontbreekt in de berekening van de factor Cbb de factor die de extra van een tridemas t.o.v. een tandemas aangeeft, waardoor door de verschuiving van aslasten een fictief lichter spectrum verkregen wordt.

53

6.3 2de aanname Zoals aangegeven bij de bespreking van de Methode van de bouwklassen , is de verdeling van breedbanden in het spectrum driehoekig aangenomen (zie ook Figuur 31 Aanname verdeling breedbanden en dubbele banden). Deze aanname is vrij theoretisch en vindt geen aanwijsbare verklaring. Om tot een beter voorstel te komen, wordt uitgegaan van: Het aslastenspectrum van tandem- en tridemassen:

16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

Tridem

10,5

9,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

Tandem

11,5

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

8,5

-

Aslast [t]

Figuur 42 Verdeling van tandem- en tridemassen volgens (OCW, 2007)

45

Tandem

40

Tridem

Enkel

35 30 25 20 15 10 5 17,0

15,0

13,5

13,0

12,5

11,5

11,0

10,5

9,5

9,0

8,5

7,5

7,0

6,5

5,5

5,0

4,5

3,5

3,0

2,5

1,5

1,0

0

Aslast [t] Figuur 43 Verdeling van tandem- en tridemassen volgens(Le Ministère Wallon de l'équipement et des transports, 2005)

De verdeling volgens het OCW is lichter dan deze van het MET: voor tandemstellen is de piek meer uitgesmeerd bij MET en bevat bijgevolg meer hogere aslasten, voor tridemstellen is de 2de piek bij MET verschoven naar hogere aslasten t.o.v. OCW. Voor de verdere berekening wordt enkel de verdeling volgens het OCW weerhouden. De gegevens van het MET zoals deze ter beschikking gesteld werden, zijn uitgedrukt als frequentie per astype. Om tot een 54

vergelijking met de gegevens van het OCW te komen, werden de gegevens voor een tandemas, resp. tridemas, gedeeld door het aantal assen, 2 resp. 3. Deze bewerking bemoeilijkt verder de vergelijking van beide gegevens.

-

Het aandeel breedbanden op een tandem- of tridemas. Rekeninghoudend met de relatieve frequentie van elk voertuigtype geeft dit voor een tandemas 17% (50% bij O12, 0% bij V12, 0% bij A22T; relatieve frequentie van deze types is ongeveer gelijk) en voor een tridemas 95%.

We onderstellen nu dat door combinatie van beide verdelingen en rekeninghoudende met de vermelde percentages breedbanden we tot een betere schatting van de verdeling van breedbanden in het aslastenspectrum kunnen komen:

met

f BB,i

f tan dem,i BBtan dem

f DB,i

f tan dem,i (1 BBtan dem )

BBx

:

percentage breedbanden

fx,y

:

frequentie bij aslast y

f tridem,i BBtridem

(28)

f tridem,i (1 BBtridem )

(29)

Deze onderstelling is zeker aannemelijk bij tridemassen, aangezien 95%, of quasi alle assen, met breedbanden uitgerust zijn. Bij de verdeling van de tandemassen lijkt deze onderstelling ook verdedigbaar, omdat 80% van alle aslasten zich bevindt tussen 2,5t en 5,5t. Onderstaande grafiek geeft de resultaten weer: 35 Tandem 30 Tridem

25

BB - Combinatie van tandem- en tridemassen

20

DB - Combinatie van tandem- en tridemassen

15 10 5

16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0 Aslast [t] Figuur 44 Verdeling van breedbanden en dubbele banden volgens (OCW, 2007)

55

Zoals te verwachten leunt de verdeling van breedbanden sterk aan tegen die van tridemassen, deze van dubbele banden tegen de verdeling van tandemassen. Ter vergelijking plaatsen we de aanname uit 1991 samen met de berekende verdeling uit het opgemeten spectrum: 35 Aanname 1991

30

Eigen berekening

25 20 15 10 5 16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

Aslast [t]

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0

Figuur 45 Verdeling breedbanden

De verdeling van breedbanden is meer uitgesmeerd en afgevlakt t.o.v. de driehoeksverdeling. Als vereenvoudiging zou men kunnen stellen dat breedbanden zich tussen 2,5t en 7,5t uniform verdelen.

35

Aanname 1991

Eigen berekening

30 25 20 15 10 5 16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

Aslast [t]

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0

Figuur 46 Verdeling dubbele banden

De driehoekige verdeling is in bovenstaande figuur voor beiden min of meer behouden. De basis is wel verschoven van 5,5t tot 11,5t naar 1,5t tot 7,5t.

56

6.4 3de aanname De hogere bandenspanning wordt in rekening gebracht door een eenvoudige verschuiving in het aslastenspectrum met een factor

pi , waarbij pi = 700-900kPa, of dus een factor 1,16 tot 1,50. 600kPa 4

4

Op het niveau van schade aan het wegdek bekomt men zo een factor 1,81 ( 1,16 ) tot 5,06 ( 1,50 ). Een eerste opmerking kan gemaakt worden over de referentie bandenspanning (600kPa). Uit 3.5 Bandenspanning blijkt dat de gemiddelde bandenspanning voor dubbele banden 700kPa bedraagt. Aan de hand van Weslea kan getracht worden bovenstaande waarden wat meer te staven. Om niet alle mogelijke standaardstructuren te moeten evalueren, is gekozen om dezelfde structuur aan te houden

als

in

(OCW,

2007)

(Tabel

13

Halfstijve

constructie

&

Tabel 14 Flexibele constructie). Opnieuw is geen rekening gehouden met seizoensgebonden stijfheid van het asfalt. Als eerste uitgangspunt wordt vertrokken van een eenvoudige cirkel. De belasting die aangrijpt op de as is 100kN. De wiellast wordt over een oppervlak met contactspanning gelijk aan de bandenspanning gespreid. Volgende rekken worden onderaan de eerste laag opgetekend: Tabel 21 Rek onder cirkelvormige belasting

Bandenspanning [kPa] 600 700 800 900

εx [microstrain] 79,49 83,27 86,51 89,32

N 11.428.605 9.161.258 7.639.150 6.560.921

Aan de hand van de gekende vermoeiingsfunctie is het aantal toelaatbare assen berekend. Volgende correctiefactoren met als refentiedruk 600kPa en 700kPa worden gevonden: Tabel 22 Correctiefactor Cb

Bandenspanning [kPa] pref= 600kPa pref= 700kPa Huidige waarden 1,00 600 1,00 0,80 1,17 700 1,25 1,00 1,33 800 1,50 1,20 1,50 900 1,74 1,40

Deze waarden liggen sterk hoger dan de eerder gebruikte correctiefactoren. Als volgende stap wordt het contactoppervlak en bijhorende contactspanning berekend zoals voorgesteld werd door Ronald Blab (Blab, 1999) (zie ook 2.3 Invloed op de band-wegdekinteractie ) om tot een nauwkeuriger 57

resultaat te komen. Voor elk type band berekende Blab andere regressieconstanten, zodat niet alleen de invloed van de bandenspanning vergeleken wordt, maar ook het verschillend vervormingsgedrag van beide types. Voor een breedband vinden we zo: Tabel 23 Invoergegevens voor een breedband

Bandenspanning [kPa] qc [kPa] qe[kPa] rc [kPa] re [kPa] 700 550 504 139 102 800 595 504 135 100 900 640 504 131 98

Voor een radiaalband (waarvan 2 gecombineerd worden tot een dubbele configuratie): Tabel 24 Invoergegevens voor een radiaal band

Bandenspanning [kPa] qc [kPa] qe[kPa] rc [kPa] re [kPa] 600 475 443 93 93 700 518 443 91 91 800 562 443 89 89

Met deze gegevens worden de rekken onderaan de eerste asfaltlaag opnieuw berekend. Voor de breedband verschillen de rekken nauwelijks naargelang de bandenspanning (locatie 4 = midden van de band):

29

27

25

23

21

19

17

15

13

11

9

7

5

3

1

Locatienummer -9,50E-19 -1,00E-05

Rek [-]

-2,00E-05 -3,00E-05 -4,00E-05 -5,00E-05 -6,00E-05

900kPA

800kPa

700kPa

-7,00E-05 Figuur 47 Rekdiagram onder breedband

58

Het toelaatbaar aantal overschrijdingen bedraagt ongeveer 24.650.000 bij elke bandenspanning. Dit is een logisch gevolg van het kleine verschil in centrische contactdruk qc tussen elke bandenspanning. Bekijken we nu de situatie voor een dubbele band. De 2 banden worden op een afstand van 315mm (RWS-DWW, 1998 pp. 5-11) uit elkaar geplaatst. De grootste rek wordt bepaald onder 3 trajecten:

Figuur 48 Beschouwde trajecten

De grootste rek wordt opgemeten onder traject 3. Onderstaande figuur toont het verloop voor εx, εy en εz onder traject 3 (de overige werden opgenomen in bijlage): Locatienummer 1

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

1,5E-04 1,0E-04

Rek [-]

5,0E-05 -2,0E-18

espx

epsy

epsz

-5,0E-05 -1,0E-04 -1,5E-04 Figuur 49 Rek onder traject 3

Uiteindelijk komen we tot volgende resultaten (ter informatie is ook een enkele radiaal band opgnomen):

59

Tabel 25 Toelaatbaar aantal asovergangen

Bandenspanning [kPa] N 600 700 800 900 Wide base 24.645.236 24.641.247 24.634.139 Type Radiaal-enkel* 19.772.913 20.842.798 22.301.614 Radiaal-dubbel** 160.973.233 175.707.939 188.784.831 (*50kN wiellast; ** 25kN wiellast) De waarden voor een enkele radiaal band zijn enkel opgenomen als vergelijking met de vorige cijferwaarden. Het hoge toelaatbare aantal overgangen bij een dubbele radiaalband valt onmiddellijk op. De aslast wordt bij deze configuratie dan ook gespreid over een dubbel zo groot oppervlak. Met een dubbele radiaalband (600kPa & 700kPa) als standaardband wordt dit: Tabel 26 Resultaten bij 600kPa referentiedruk

Type

N Wide base Radiaal-enkel Radiaal-dubbel

600 8,33 1,00

Bandenspanning 700 800 6,67 6,67 7,69 7,14 1,09 1,17

900 6,67

Tabel 27 Resultaten bij 700kPa referentiedruk

Type

N Wide base Radiaal-enkel Radiaal-dubbel

600 8,89 1,09

Bandenspanning 700 800 7,13 7,13 8,43 7,88 1,00 0,93

900 7,13

Volgens de gebruikte spanningsverdeling is de invloed van een breedband steeds dezelfde, ongeacht de bandenspanning. Zoals in de tabellen te zien is, verandert de eigenlijke contactspanning door verhoging van de bandenspanning slechts weinig. Zo is bij een bandenspanning van 900kPa de contactspanning in de binnencirkel slechts 640kPa. Hierdoor blijft de correctiefactor voor elke bandenspanning dezelfde. Zeker voor lagere bandenspanningen kan dit een belangrijke weerslag hebben op de uiteindelijk correctiefactor Cbb. In vergelijking met andere literatuurgegevens is deze waarde aan de hoge kant. Zo schrijft F. Wang (Wang, et al., 2006 p. 99) dat bij een overgang van 489kPa (70psi) naar 896kPa (130psi) de vermoeiingsscheuren met een factor 3 toenemen in de richting

loodrecht

op

de

band.

Wang

baseerde

zich

op

opgemeten

niet-uniforme

spanningsverdelingen en berekende de vermoeiing aan de hand van een eindige elementen methode. In een volgend hoofdstuk zal de invloed van deze aanname nagegaan worden.

60

6.5 Conclusie In dit hoofdstuk werden de verschillende aannames onder de loep genomen. De belangrijkste bevindingen zijn:  Bij het omzetten van 2 assen met een dubbele band-configuratie naar 3 assen met een breedbandconfiguratie is geen rekening gehouden met het ‘healing’-effect. Bovendien is in de eigenlijke berekening geen rekening gehouden met het negatieve effect van een tridemas t.o.v. een tandemas (dit effect wordt overigens ook niet in rekening gebracht in de Methode van de Bouwklassen door een andere parameter). Dit heeft als onmiddellijk gevolg dat de schade met een factor 2,17 (tandemas t.o.v. tridemas) onderschat werd.  De aanname rond de verdeling van de assen met dubbele banden en breedbanden in het spectrum is herbekeken a.d.h.v. recente meetgegevens van tandem- en tridemassen.  De invloed van de hogere bandenspanning werd geëvalueerd a.d.h.v. een theorie die voor de verschillende bandentypes (conventionele band, radiale band & breedband) het contactoppervlak en de contactdruk becijferd. Als besluit kan gesteld worden dat voor elke bandenspanning van een breedband eenzelfde hogere schadefactor aangehouden kan worden. De schadefactor die gevonden werd, is voor een referentiebandenspanning van 600kPa 6,67.  Sommige resultaten verschillen sterk van eerder gepubliceerde werken, net zoals de resultaten van deze verschillende onderzoekers onderling verschillen. Mogelijk ligt hiervoor keuze van het rekenmodel aan de basis. De besluiten die uit de resultaten gevormd worden, zullen hiermee rekening moeten houden. Idealiter wordt in een verder onderzoek de berekening hernomen met een meer geavanceerd (gedeeltelijke hechting, visco-elastisch gedrag) model.

61

7 Invloed van de versporing (Heleven, et al.) Breedbanden hebben typisch een smaller loopvlak dan 2 dubbele banden. In dit hoofdstuk wordt de invloed hiervan op de versporing nagerekend. De theoretische berekening van de factor Cb, zoals die in de huidige methode gebruikt wordt, wordt uit de doeken gedaan in (Heleven, et al.). In wat volgt, worden de belangrijkste stappen overgenomen en waar nodig van bijkomende uitleg voorzien.

7.1 Theoretische berekening van de versporing Bij de berekening van de versporing dient men een aanname te maken over de spreiding van het wielspoor. Een vaak gemaakte aanname is dat de spreiding normaal verdeeld is:

1

px

2

x2

e

2

2

(µ = 0)

(30)

De standaard afwijking σ wordt berekend uit de overschrijdingskans, d.i. de kans dat een as zich verder dan het midden van het wielspoor begeeft dan een vooropgestelde rand.

Figuur 50 Overschrijdingskans

Wiskundige drukt men dit uit als:

1

P rand

2

x2

e

2

2

dx

(31)

62

De standaardafwijking is bij een vooropgestelde rand en gekozen overschrijdingskans gekend. De rand wordt in deze situatie vastgelegd als de speling die het wiel heeft tot de rand van de rijstrook. Of ook, voor een rechte rijstrook:

speling

Brijstrook

B

(32)

2

met Brijstrook de rijstrookbreedte en B de totale breedte van het voertuig. De totale breedte van het voertuig wordt becijferd als:

B

spoorbreedte 2

bandbreedte 2

(33)

Tenslotte definieert men de correctiefactor Cb als: bandbreedt e 2

Cb

p x dx

(34)

bandbreedt e 2

63

7.2 De correctiefactor Cb Voor een gewone configuratie berekende men de versporingsfactor met een spoorbreedte van 2m en een bandbreedte van 50cm. Om later tot een vergelijking met de resultaten voor een breedbandconfiguratie te komen, zijn de waarden uit de Methode van de Bouwklassen hier opgenomen: Tabel 28 Versporingsfactor bij normale verdeling

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Speling [cm] 75 62,5 50 37,5 25 12,5 0

Overschrijdingskans 1% 2% 3%

0,10%

0,50%

3,1*σ

2,6* σ

2,3* σ

2,1* σ

0,70 0,78 0,88 0,96 1,00 1,00 1,00

0,61 0,70 0,80 0,91 0,99 1,00 1,00

0,56 0,65 0,76 0,88 0,98 1,00 1,00

0,51 0,59 0,70 0,83 0,96 1,00 1,00

5%

10%

1,9* σ

1,6* σ

1,3* σ

0,47 0,55 0,65 0,79 0,94 1,00 1,00

0,42 0,49 0,59 0,73 0,90 1,00 1,00

0,33 0,39 0,48 0,61 0,80 0,99 1,00

Uiteindelijk hanteert men de waarden met een overschrijdingskans van 0,13%.

Een

breedbandconfiguratie heeft een smaller loopvlak dan een configuratie met dubbele banden. Om tot een juiste en realistische schatting te komen van de bandbreedte zijn volgende resultaten uit het COST-onderzoek (COST 334, 2001 pp. 50-51) zeker nuttig: Tabel 29 Bandbreedtes voor verschillende bandtypes

Bandafmetingen Toepassing Producent Bandbreedte [mm] 186 10R22.5 Dubbel Michelin 200 11R22.5 Dubbel Michelin 222 11R22.5 Dubbel Goodyear 210 12R20 Dubbel Bridgestone 180-190 12R22.5 Dubbel 260 295/60R22.5 Dubbel Michelin 260 315/80R22.5 Dubbel Michelin 283-285 15R22.5 Enkel 290-295 15R22.5 Enkel Sumitomo 280-290 385/65R22.5 Enkel 287 385/65R22.5 Enkel Michelin 315-320 16.5R22.5 Enkel Bridgestone 295-305 425/65R22.5 Enkel Bridgestone 330-340 445/65R22.5 Enkel 345-350 18R22.5 Enkel Goodyear 425-430 495/45R22.5 Enkel Michelin 64

Voor de huidige types breedbanden schommelt de bandbreedte rond 300mm. Voor de toekomstige types is de bandbreedte belangrijk groter, op het gepaste tijdstip zal een nieuwe evaluatie nodig zijn. We stellen als bandbreedte voor een breedband 300mm voorop. De spoorbreedte van het voertuig stellen we 2,2m, zodat de totale breedte niet veranderd. Op dezelfde manier als hierboven beschreven, wordt voor een breedbandconfiguratie de versporingsfactor berekend: Tabel 30 Versporingsfactor voor breedbanden bij normale verdeling

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Speling [cm] 75 62,5 50 37,5 25 12,5 0

Overschrijdingskans 1% 2% 3%

0,10%

0,50%

3,1* σ

2,6* σ

2,3* σ

2,1* σ

0,46 0,54 0,65 0,78 0,93 1,00 1,00

0,39 0,46 0,56 0,70 0,88 1,00 1,00

0,36 0,42 0,51 0,65 0,84 1,00 1,00

0,32 0,38 0,46 0,59 0,78 0,99 1,00

5%

10%

1,9* σ

1,6* σ

1,3* σ

0,29 0,35 0,43 0,55 0,74 0,98 1,00

0,26 0,31 0,38 0,49 0,68 0,95 1,00

0,20 0,24 0,30 0,39 0,56 0,87 1,00

Zoals te verwachten was, de integraal wordt immer over een kleiner oppervlak genomen, zijn deze waarden gunstiger. Vooral voor autosnelwegen, waar de meeste breedbanden voorkomen, is het versporingseffect opmerkelijk gunstiger (factor 1,45).

65

7.3 Keuze van de spreidingsfunctie De keuze van de spreidingsfunctie is bepalend voor de uiteindelijke versporingsfactor. In tegenstelling tot de aanname die gemaakt werd bij de berekening in de Methode van de Bouwklassen, stelt men in het COST-onderzoek op aanraden van Ronald Blab (Blab, 1995) voor de verdeling aan te nemen als een Laplace-verdeling:

l x

1 2

x

e

(35)

De Laplace-verdeling lijkt sterk op de normale verdeling, maar neemt in de exponentiële functie de absolute waarde in plaats van de 2de macht. Onderstaande figuur toont de Laplace-verdeling (rood) en de normale verdeling (blauw), beide voor een standaardafwijking gelijk aan 0,17 (σ = 0,17; λ = 0,12):

Figuur 51 De Laplace-verdeling en de normale verdeling

De Laplace-verdeling is veel spitser, waardoor de versporingsfactor hogere waarden aanneemt. De integraal in de berekening omvat immers steeds deze zone met hoge frequentie. De berekening wordt voor beide configuraties hernomen:

66

Tabel 31 Versporingsfactor bij Laplace-verdeling

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Speling [cm] 75 62,5 50 37,5 25 12,5 0

Overschrijdingskans 1% 2% 3%

0,10%

0,50%

3,1* σ

2,6* σ

2,3* σ

2,1* σ

0,87 0,92 0,96 0,98 1,00 1,00 1,00

0,78 0,84 0,90 0,95 0,99 1,00 1,00

0,73 0,79 0,86 0,93 0,98 1,00 1,00

0,66 0,72 0,80 0,88 0,96 1,00 1,00

5%

10%

1,9* σ

1,6* σ

1,3* σ

0,61 0,68 0,76 0,85 0,94 1,00 1,00

0,54 0,60 0,68 0,78 0,90 0,99 1,00

0,42 0,47 0,55 0,66 0,80 0,96 1,00

5%

10%

Tabel 32 Versporingsfactor voor breedbanden bij Laplace-verdeling

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Speling [cm] 75 62,5 50 37,5 25 12,5 0

Overschrijdingskans 1% 2% 3%

0,10%

0,50%

3,1* σ

2,6* σ

2,3* σ

2,1* σ

1,9* σ

1,6* σ

1,3* σ

0,71 0,77 0,85 0,92 0,98 1,00 1,00

0,60 0,67 0,75 0,84 0,94 1,00 1,00

0,54 0,61 0,69 0,79 0,90 0,99 1,00

0,47 0,54 0,62 0,72 0,86 0,98 1,00

0,43 0,49 0,57 0,68 0,82 0,97 1,00

0,37 0,42 0,50 0,60 0,75 0,94 1,00

0,27 0,32 0,38 0,47 0,62 0,86 1,00

Voor wegen smaller dan 3,50m is bij een Laplace-verdeling en een standaardconfiguratie nagenoeg geen versporing merkbaar. De waarden voor breedbanden leunen sterk aan tegen die van een standaardconfiguratie bij een normale verdeling.

67

7.4 Conclusie Tenslotte geeft onderstaande tabel een overzicht van beide verdelingen en het positieve effect van breedbanden op de versporing. De waarden zijn afgerond op 0,05. Tabel 33 Overzicht van de versporingsfactor

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Methode van de Bouwklassen Speling [cm] 75 62,5 50 37,5 25 12,5 0

Breedband

Verhouding

Normaal

Laplace

Normaal

Laplace

Normaal

Laplace

0,70 0,75 0,85 0,95 1,00 1,00 1,00

0,85 0,90 0,95 0,95 1,00 1,00 1,00

0,45 0,50 0,65 0,75 0,90 1,00 1,00

0,70 0,75 0,85 0,90 0,95 1,00 1,00

0,64 0,67 0,76 0,79 0,90 1,00 1,00

0,82 0,83 0,89 0,95 0,95 1,00 1,00

Het positieve effect is meer uitgesproken bij een normale verdeling, zeker voor bredere wegen. De keuze van spreidingsfunctie is in grote mate bepalend hoe sterk het versporingseffect is. In het kader van deze thesis is geen verder onderzoek gebeurt naar de spreiding, de aanname van de spreidingsfunctie is volledig gebaseerd op literatuurgegevens. We gaan hier dan ook niet verder in op een mogelijke aanpassing van de spreidingsfunctie. Dit kan het onderwerp vormen van verder onderzoek. Ook de dikte van de toplaag speelt een rol bij het versporingseffect: hoe dunner de toplaag, hoe meer uitgesproken positief het versporingseffect wordt. In de theoretische afleiding is hier geen rekening mee gehouden.

68

8 Aanpassing van de berekeningsmethode In dit hoofdstuk zal a.d.h.v. wat reeds in vorige hoofdstukken toegelicht werd, een aanpassing aan de berekeningsmethode van de correctiefactor Cbb voorgesteld worden. De aanpassing vertrekt van de methode zoals voorgesteld onder 4.2.3 Berekening van de correctiefactor Cbb . De waarden die in dit hoofdstuk vermeld worden, zijn berekend met het spectrum van 2007.

8.1 Omrekening naar het equivalent spectrum Uit het spectrum van 2007 wordt een nieuw equivalent spectrum opgesteld. Er is hierbij uitgegaan van percentage breedbanden van 50%, zoals in 3.8 Schatting van het aandeel breedbanden bekomen werd. De invloed van dit aanvangspercentage (±5%) op de uiteindelijke resultaten blijkt eerder beperkt. De belangrijkste aanpassing die in de methode aangepast wordt, is de verdeling over het aslastenspectrum van beide configuratietypes (zie 6.3 2de aanname). De correctie naar bandenspanning of overgang van tandem- naar tridemas wordt in de omrekening naar het equivalent spectrum niet aangebracht. Onderstaande figuur geeft het resultaat: 20

Oorspronkelijk Spectrum - 2007

18

Equivalent Spectrum - 2007

16

Oorspronkelijk Spectrum - 1991

14

Equivalent Spectrum - 1991

12 10 8 6 4 2

16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0

Figuur 52 Equivalent spectrum

De figuur toont duidelijk aan dat het verschil tussen het oorspronkelijk en het equivalent spectrum voor 2007, met de aangepaste spreiding, kleiner is dan in 1991, vooral voor de zwaardere aslasten. De keuze van de spreidingsfunctie bepaalt ook de SPEC-waarde. Onder de gekozen spreiding wordt de SPEC-waarde van 2007 0,1799.

69

8.2 Omrekening naar het gewenste percentage breedbanden In de tweede stap worden 3 aanpassingen gemaakt: een eerste om rekening te houden met het positieve versporingseffect, een tweede die de hogere bandenspanning in rekening brengt en tenslotte een derde voor het nadelige effect van tridemassen. Net zoals in de oorspronkelijke methode wordt een deel van de assen vervangen door assen uitgerust met breedbanden. Om de aanpassingen eenvoudig aan te kunnen brengen, wordt het spectrum van de gewone assen en die van de breedbanden gescheiden gehouden. De aanpassingen worden aangebracht bij de berekening van de SPEC-waarde. 8.2.1

Aanpassing voor het versporingseffect

Om het positieve versporingseffect in rekening te brengen wordt een factor Cb,* ingevoerd. De factor is de verhouding van het versporingseffect bij een dubbele configuratie en het versporingseffect bij een breedbandconfiguratie. De waarden werden berekend onder 7 Invloed van de versporing . We hanteren de waarden voor een normale verdeling: Tabel 34 Correctiefactor Cb,*

Breedte van de rijstrook [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Cb,* 0,65 0,70 0,75 0,80 0,90 1,00 1,00

De formule voor de SPEC-waarde wordt (SC: standaard configuratie; BC: breedbandconfiguratie): n

SPEC

fi SC

Pi Pref

n

Cb,*

fi BC

Pi Pref

(36)

70

8.2.2

Aanpassing voor de hogere bandenspanning

De invloed van de bandenspanning werd bekeken onder 6.4 3de aanname. Als resultaat werd gevonden dat, onafhankelijk van de bandenspanning, de schade met een factor 6,67 toeneemt t.o.v. een standaard radiaalband bij 600kPa. De formule voor de SPEC-waarde wordt: n

SPEC

fi SC

Pi Pref

n

Cb,*

fi

Cp

BC

Pi Pref

(37)

Waarin Cp = 1,60. 8.2.3

Aanpassing voor tandem-tridemassen

Deze aanpassing is de meest omstreden. In de Methode van de Bouwklassen wordt standaard geen rekening gehouden met een nadeliger effect van samengestelde assen. Zoals eerdere berekeningen aangetoond hebben, kan deze invloed aanzienlijk zijn. Hier zal enkel het effect bij overgang van tandem naar tridemas bekeken worden. In de formule voor de SPEC-waarde wordt een laatste parameter toegevoegd. n

SPEC

fi SC

Pi Pref

n

Cb,* A

fi

Cp

BC

Pi Pref

(38)

Waarin A = 2,15. Na al deze aanpassingen komt men tot een spectrum bij een zeker percentage breedbanden: 20 Spectrum bij 20% BB

18

Equivalent Spectrum

14 12 10 8 6 4 2 16,5

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

10,5

9,5

8,5

7,5

6,5

5,5

4,5

3,5

2,5

1,5

0 0,5

Frequentie [%]

16

Aslast [t] Figuur 53 Spectrum bij 20% breedbanden

71

8.3 Bespreking van de resultaten We bekijken 2 verschillende resultatenreeksen: een eerste zonder rekening te houden met het effect van de samengestelde assen en een tweede waar hiermee wel rekening gehouden wordt: Tabel 35 Correctiefactor Cbb (zonder samengestelde assen)

Breedte van de weg [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Percentage breedbanden 10 1,22 1,24 1,26 1,27 1,31 1,35 1,35

20 1,44 1,47 1,51 1,55 1,62 1,70 1,70

30 1,66 1,71 1,77 1,82 1,93 2,04 2,04

40 1,88 1,95 2,02 2,10 2,25 2,39 2,39

50 2,10 2,19 2,28 2,37 2,56 2,74 2,74

60 2,31 2,42 2,54 2,65 2,87 3,09 3,09

50 3,47 3,67 3,87 4,07 4,47 4,86 4,86

60 3,97 4,21 4,44 4,68 5,16 5,63 5,63

Tabel 36 Correctiefactor Cbb (met samengestelde assen)

Breedte van de weg [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50

Percentage breedbanden 10 1,49 1,53 1,57 1,61 1,69 1,77 1,77

20 1,99 2,07 2,15 2,23 2,39 2,54 2,54

30 2,48 2,60 2,72 2,84 3,08 3,32 3,32

40 2,98 3,14 3,30 3,46 3,77 4,09 4,09

De waarden in kleur komen minder frequent voor (smalle rijstrook en hoog percentage breedbanden) en zijn praktisch af te raden. Zoals verwacht is de invloed van de samengestelde assen (A = 2,15) behoorlijk groot. Aangezien in de huidige methode geen rekening gehouden wordt met dit effect, wordt voorgesteld om de waarden uit Tabel 35 Correctiefactor Cbb (zonder samengestelde assen) aan te houden, in afwachting van een aanpassing van de methode naar samengestelde assen. Een mogelijke aanpassing kan zijn het invoeren van een extra correctiefactor die dit effect meeneemt. Los van dit effect blijven de resultaten sterk hoger (±65% voor de hoogste percentages) dan de waarden die nu gehanteerd worden. Naar dimensionering toe vertaalt dit zich naar een standaardstructuur van 1 bouwklasse hoger, zeker voor de hogere percentages breedbanden.

72

9 Resultaten COST334 (COST 334, 2001) De COST-studie is veruit de meest volledige studie die de afgelopen jaren uitgevoerd werd. Tijdens de studie werden zowel experimenten als numerieke berekening uitgevoerd en geverifieerd. Uiteindelijk is men gekomen tot een “band configuratie factor” (Tyre Configuration Factor, TCF), die het relatieve effect tussen een dubbele bandenconfiguratie en een breedbandconfiguratie becijferd. In dit hoofdstuk bespreek ik kort de beschouwde parameters en de uiteindelijke resultaten.

9.1 Beschouwde parameters De parameters kan men op delen in 2 groepen: parameters die rechtstreeks voortkomen uit het bandtype (bandendruk, breedte, diameter, contactoppervlak,…) en parameters die onrechtstreeks beïnvloed worden door het bandtype (dynamische effecten, vetergang, ongelijkmatige belasting…). Het onderzoek naar de eerste groep parameters had als doelstelling de belangrijkste kenmerken van de huidige generatie banden te definiëren. Uit deze gegevens moet het mogelijk zijn een standaardband te bepalen die gebruikt kan worden in verdere berekeningen. Voor parameters uit de 2de reeks was niet altijd mogelijk alle effecten afzonderlijk te bestuderen. Twee belangrijke conclusies werden getrokken. Een eerste is dat wat het dynamische effect betreft, breedbanden en dubbele banden eenzelfde uitwerking hebben. Een tweede besluit is dat de vetergang bij breedbanden een sterkere positieve invloed heeft dan bij dubbele banden (zie ook 7 Invloed van de versporing . Dit laatste effect versterkt zich bij dunnere asfaltlagen.

73

9.2 Beschouwde schadebeelden (OCW, 2001) Asfaltverhardingen zijn onderhevig aan verschillende schadebeelden. Naast spoorvorming en vermoeiingsscheuren treden ook thermische scheuren, rafeling, kippennesten,… op. Daarnaast kan men spoorvorming opdelen in 3 vormen: primaire spoorvorming, secundaire spoorvorming en spoorvorming door naverdichting. Onderstaande figuur illustreert het verschil:

Figuur 54 Verschillende vormen van spoorvorming

Bij het bepalen van het effect van breedbanden, heeft men voor primaire wegen slechts rekening gehouden met primaire spoorvorming. Voor secundaire wegen houdt men rekening met primaire en secundaire spoorvorming, alsook met vermoeiingsscheuren. Als reden haalt men aan dat voor dikkere asfaltlagen, primaire spoorvorming het dominante schadebeeld wordt. Denken we terug aan de Methode van de bouwklassen : de structuur van de weg wordt in deze dimensioneringsmethode berekend aan de hand van vermoeiingsscheuren; spoorvorming wordt beperkt door een goede mengselkeuze. Een rechtstreekse vergelijking van de waarden moet dus met enige voorzichtigheid gebeuren.

74

9.3 Finale resultaten Verschillende bandentypes (295/60R22.5, 315/70R22.5, 385/55R22.5,…) werden getest. Als referentieband werd gekozen voor 295/80R22.5 (dubbele band, aslast = 100kN, bandenspanning = 750kPa). De resultaten van elke werkgroep werden samengevat in één factor, nl. Pavement Wear Ratio (PWR), die het relatieve schade-effect voor elk bandentype weergeeft. Om tot een realiseerbaar concept te komen, introduceert men het gebruik van een Axle Wear Factor (AWF) die het product is van de Tyre Configuration Factor (TCF) en de Load Equivalency Factor (LEF). Hierbij gelden volgende aannames:



Correctiefactoren voor dynamische effecten en niet evenredige verdeling van de aslasten zijn achterwege gelaten



De correctiefactor voor tandem- of tridemassen is 1



De correctiefactor voor het type vering is 1



Voor primaire spoorvorming: LEF berekent men met n=2 i.p.v. n=4

Voor de TCF werden verschillende formules opgesteld, waaruit men afhankelijk van het schadebeeld (vermoeiingsscheuren, primaire of secundaire spoorvorming), de waarde kan berekenen. Voor de formules verwijs ik naar het rapport zelf (COST 334, 2001 pp. 132-148). In onderstaande tabellen zijn enkele waarden voor TCF opgenomen voor de verschillende assen (de waarden in geel zijn de meest voorkomende bandentypes). Het gewogen gemiddelde is genomen als 20% primaire spoorvorming, 40% secundaire spoorvorming en 40% vermoeiing.

75

Tabel 37 TCF voor getrokken assen

Primaire wegen

Type band Ref. band 205/65R17.5 215/75R17.5 245/70R17.5 245/70R19.5 265/70R19.5 10R22.5 11R22.5 315/80R22.5 385/55R22.5 385/65R22.5 425/65R22.5 445/45R19.5 445/65R22.5

Configuratie dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel enkel enkel enkel enkel enkel

Secundaire wegen

Primaire Gewogen Primaire Secundaire Vermoeiing spoorvorming gemiddelde spoorvorming spoorvorming 1,00 2,57 2,36 1,63 1,71 1,51 1,56 1,52 0,91 1,91 2,23 1,86 1,70 1,53

1,00 2,04 1,93 1,39 1,48 1,34 1,46 1,45 0,89 2,78 3,64 3,02 2,21 2,43

1,00 2,57 2,36 1,63 1,71 1,51 1,56 1,52 0,91 1,87 2,19 1,82 1,66 1,50

1,00 1,80 1,80 1,18 1,37 1,24 1,59 1,63 0,88 3,98 5,76 4,72 2,75 3,66

1,00 2,02 1,85 1,47 1,47 1,34 1,27 1,23 0,89 2,04 2,25 1,93 1,93 1,66

Zoals verwacht, is de TCF voor een dubbele bandconfiguratie bij een kleinere bandbreedte dan de referentieband groter dan 1. Sommige types hebben zelfs een nadeliger effect dan een breedbandconfiguratie. Bekijken we enkel het vermoeiingscriterium voor de meest voorkomende bandtypes, dan blijkt duidelijk het vernietigend effect van een breedbandconfiguratie op de getrokken as. Dit is bovendien ook de plaats waar het meeste breedbanden toegepast worden. Wel valt op te merken dat de schade slechts 2,25 keer die van de referentieband evenaart, terwijl de schade volgens de theoretische berekening in voorgaande hoofdstukken, bij dezelfde onderstellingen, 4,33 (= 0,65 . 6,67) keer meer schade toeschrijft aan een breedband. Dit is hetzelfde effect als ongeveer 20% meer aslast. Hierbij moeten enkele bedenkingen bij gemaakt worden. De resultaten uit de COST-studie zijn een combinatie van experimenten en theoretische berekeningen. Hoewel de keuze van de ‘standaardband’ in de berekening uit vorige hoofdstukken zo goed mogelijk tracht de realiteit te benaderen, zijn er ongetwijfeld verschillen in bandenspanning en contactdruk met de beproefde types in het COST-onderzoek. Ook de verharding die beproefd werd, verschilt van diegene die hoger aangenomen werd. Zo werd in het COST-onderzoek bij de bepaling van het versporingseffect uitgegaan van volgende laagopbouw: 76

Tabel 38 Laagopbouw bij de berekening van het versporingseffect

Laag

Di [mm]

E [N/mm²]

ν

Asfaltverharding

200

7.500

0,4

Onderfundering

250

200

0,3

Ondergrond

-

70

0,3

In vergelijking met de laagopbouw uit 7 Invloed van de versporing is deze verharding behoorlijk slap: de stijfheid van alle lagen is lager en de laag tussen de asfaltverharding en de onderfundering ontbreekt. Verder gebruikte men bij de theoretische berekeningen een visco-elastisch model voor de modellering van de asfaltverharding. Dit alles maakt een vergelijking tussen beide resultaten moeilijk. Tabel 39 TCF voor aangedreven assen

Primaire wegen

Type band Ref. band 295/60R22.5 295/80R22.5 315/70R22.5 315/80R22.5 11R22.5 12R22.5 495/45R22.5

Configuratie dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel dubbel enkel

Secundaire wegen

Primaire Gewogen Primaire Secundaire Vermoeiing spoorvorming gemiddelde spoorvorming spoorvorming 1,00 1,11 1,01 0,93 0,91 1,52 1,27 1,22

1,00 1,02 0,98 0,89 0,89 1,45 1,23 1,64

1,00 1,11 1,01 0,93 0,91 1,52 1,27 1,19

1,00 0,90 0,98 0,804 0,88 1,63 1,36 2,04

1,00 1,08 0,96 0,93 0,89 1,23 1,09 1,46

Zoals eerder al aangegeven, is het gebruik van breedbanden op de aangedreven as zeldzaam.

77

Tabel 40 TCF voor stuurassen

Primaire wegen

Type band Ref. band 12R22.5 295/60R22.5 295/80R22.5 315/70R22.5 315/80R22.5 385/55R22.5 385/65R22.5

Configuratie dubbel enkel enkel enkel enkel enkel enkel enkel

Secundaire wegen

Primaire Gewogen Primaire Secundaire Vermoeiing spoorvorming gemiddelde spoorvorming spoorvorming 1,00 3,95 3,44 3,14 2,89 2,81 1,91 2,23

1,00 8,02 5,55 5,72 4,93 5,08 2,78 3,64

1,00 3,95 3,44 3,14 2,89 2,81 1,87 2,19

1,00 14,57 8,85 9,75 8,06 8,58 3,98 5,76

1,00 3,51 3,32 2,97 2,82 2,72 2,04 2,25

De hoge waarden in bovenstaande grafiek worden slechts veroorzaakt door de keuze van de dubbele referentieband. Onderling vergelijken van de verschillende bandtypes blijft echter mogelijk. Door het aanbrengen van een breedband op de stuuras kan de agressiviteit van de as behoorlijk verlagen. Zoals uit bovenstaande tabellen blijkt, kan men niet eenduidig stellen dat het toepassen van breedbanden een nadelig effect heeft. Als besluit stelt de COST-werkgroep dat het invoegen van de TCF het mogelijk maakt om in het ontwerp van wegverhardingen rekening te houden met de verschillende bandentypes. Hiertoe zijn echter bijkomende tellingen en metingen nodig, die momenteel en in de nabije toekomst zeker niet voor handen zijn. Om tot een werkbaar concept te komen, stelt men voor de AWF (bij wet) te limiteren tot 1,65. Onderstaande tabel vat bij deze waarde de TCF samen: Tabel 41 TCF voor alle assen bij AWF=1,65 (primaire spoorvorming)

Aslast [t] TCF

6,5 3,90

7 3,35

7,5 2,95

8 2,60

9 2,05

10 1,65

11,5 1,25

Voor een standaardtype vrachtwagen O23* betekent dit:

78

Figuur 55 TCF bij O23*

Op de vooras raadt men bij voorkeur een breedband aan (type 385/xxR22.5), eventueel een enkele band met een breder loopvlak (type 315/xxR22.5). Op de aangedreven as wordt momenteel uitsluitend een dubbele configuratie toegepast. Bij een TCF van 1,25 is deze configuratie nog steeds de voordeligste. In de toekomst zou een breedband op deze as meer aangewezen kunnen zijn (afhankelijk van nieuwe types). Voorlopig is de transportsector echter zeer terughoudend tegenover breedbanden op de aangedreven as. De limietwaarde voor TCF legt geen beperkingen op aan de huidige type banden op de getrokken assen. Om enigszins tot een vergelijking te komen met de Methode van de Bouwklassen wordt dezelfde redenering opgebouwd voor het vermoeiingscriterium. Bedenk dat dit slechts voor secundaire wegen beschouwd werd in de COST-studie. Voor een getrokken as is de hoogste TCF bij het vermoeiingscriterium 2,25 voor een breedband type 385/65R22.5. Deze waarde wordt vooropgesteld de maximale TCF te zijn bij de hoogst toegestane aslast, nl. 9t (zie Bijlage B: Maximale aslasten).

Figuur 56 TCFvermoeiing bij O23*

79

9.4 Toepassing van de resultaten op de huidige situatie Bovenstaande aanbevelingen hebben hun weerslag op het effect van breedbanden. In wat volgt, bespreek ik kort de mogelijk invloed die deze aanbevelingen kunnen hebben. In een eerste benadering kan men stellen dat het standaardtype vrachtwagen (TCF en lading), zoals voorgesteld in Figuur 55 TCF bij O23*, op de weg het effect van breedbanden weergeeft. Dit kan eenvoudig voorgesteld worden door:

Cbb

(100 % BB ) 1,65 % BB 100

(39)

Tabel 42 Correctiefactor Cbb volgens de resultaten van het COST-onderzoek

Percentage

Cbb

10 20 30 40 50 60 70

1,07 1,13 1,20 1,26 1,33 1,39 1,46

Methode v/d bouwklassen 1,08 1,16 1,25 1,33 1,41 n.v.t. n.v.t.

Hierbij zijn 2 opmerkingen. Als eerste bleek uit voorgaand hoofdstuk (6.3 2de aanname) dat breedbanden in het spectrum breed uitgesmeerd zijn (zie ook Figuur 44 Verdeling van breedbanden en dubbele banden volgens ). Ten tweede lijkt het ook aanvaardbaar te stellen dat de transportsector zal kiezen voor de hoogste toelaatbare aslast op de getrokken as (in het voorbeeld 8t) en de daarbij horende TCF. De SPEC-waarde kan vervolgens berekend worden uit het oorspronkelijke spectrum (zonder breedbanden) en het spectrum van breedbanden, waarvan de schade vermenigvuldigd wordt met 1,65 (TCF bij een aslast van 10t). n

SPEC

f i ,oorspronkelijk

Pi Pref

n

1,65 f i , BB

Pi Pref

(40)

Bij het bepalen van het spectrum zonder breedbanden worden negatieve waarden uitgemiddeld over een hogere en lagere aslast door de schade van beide gevallen gelijk te stellen. Een negatieve waarde onder de 4de macht zou het spectrum een vertekend beeld geven. Zo werd bij 70% breedbanden de waarde -0,89 bij 3,5t gespreid over 0,625 bij 2,5t en 0,265 bij 4,5t. Immers:

80

2,5 10

0,625

4

0,265

4,5 10

4

0,89

3,5 10

4

(41)

Als resultaten worden volgende waarden gevonden: -

Vooropgesteld door COST (TCF:ax = 1,65; primaire scheurvorming) Tabel 43 Correctiefactor Cbb (primaire scheurvorming)

Percentage 10 20 30 40 50 60 70 -

Cbb 1,04 1,08 1,13 1,18 1,22 1,27 1,32

TCFmax = 2,25; vermoeiing: Tabel 44 Correctiefactor Cbb (vermoeiing)

Percentage 10 20 30 40 50 60 70

Cbb 1,06 1,11 1,17 1,22 1,28 1,33 1,38

De waarden zijn voor beide voorstellen opmerkelijk lager dan die gehanteerd in de Methode van de Bouwklassen. De waarden zijn enkel van toepassing wanneer primaire spoorvorming, respectievelijk vermoeiingsscheuren het dominante schadebeeld is/zijn. In de Methode van de Bouwklassen wordt enkel rekening gehouden met vermoeiingsscheuren. Sommige aannames die gemaakt werden bij het bepalen van de verschillende TCF, o.a. schade van tridemassen, zijn voor vermoeiingsscheuren niet meer van toepassing.

81

10 Conclusies De belangrijkste resultaten worden kort even herhaald:  Het aandeel breedbanden op de Vlaamse autosnelwegen schommelt rond 50%, met als maximum voor zwaar belaste wegen 60%. Ook de andere verkeersparameters zijn sterk geëvolueerd sinds de laatste aanpassing van de Methode van de Bouwklassen.  Verschillende aannames die in de berekeningsmethode voorgesteld werden, zijn niet meer geldig of kunnen vervangen worden door juistere meetgegevens. Voor 3 aannames (invloed van de bandenspanning, verdeling van breedbanden in het aslastenspectrum, overgang van 2 assen naar 3 assen met breedbanden) werd een aanpassing geformuleerd. Als resultaat werden volgende getalwaarden gevonden: Tabel 45 Correctiefactor Cbb

Breedte van de weg [m] 4,00 3,75 3,50 3,25 3,00 2,75 2,50



Percentage breedbanden 10 1,22 1,24 1,26 1,27 1,31 1,35 1,35

20 1,44 1,47 1,51 1,55 1,62 1,70 1,70

30 1,66 1,71 1,77 1,82 1,93 2,04 2,04

40 1,88 1,95 2,02 2,10 2,25 2,39 2,39

50 2,10 2,19 2,28 2,37 2,56 2,74 2,74

60 2,31 2,42 2,54 2,65 2,87 3,09 3,09

Aan de hand van de resultaten uit het COST-onderzoek werd eveneens de correctiefactor berekend. Deze waarden leunen sterker aan tegen de oorspronkelijke correctiefactor. Als opmerking wordt gewezen op de verschillen in beproefde structuren en gebruikte theoretische modellen.

Wat de Methode van de Bouwklassen betreft, kunnen volgende aanbevelingen gemaakt worden:  Voor verschillende parameters (versporing, aanname standaardbandenspanning) dringt een herziening zich op. Recent onderzoek leverde nieuwe inzichten op die voor sommige parameters belangrijke aanpassingen in houden. Een eerste aanzet werd gegeven in de kantlijn van de berekeningen van voorgaande hoofdstukken.



Het verdient aanbeveling een nieuwe correctiefactor in te voeren die het schadelijke effect van samengestelde asstellen in rekening neemt. (OCW, 2007) kan hiertoe een eerste aanzet zijn.

82

Een volgende stap in de ontwikkeling van een realistische correctiefactor Cbb kan zijn:  Het opzetten van een telcampagne voor secundaire wegen. De tellingen in dit werk zijn enkel representatief voor primaire wegen. Vermoedelijk zijn de percentages veel lager op secundaire wegen.  De zwakste schakel in het bepalen van het aandeel breedbanden op de weg blijft de schatting per voertuigtype. Een grootschaligere enquête kan hier een oplossing bieden.  De schade van samengestelde asstellen is een belangrijke parameter in de berekening van de correctiefactor. De relatieve schade verschilt echter sterk tussen de gebruikte theoretische rekenmodellen. Verder onderzoek kan hier uitsluitsel bieden en leiden tot een eenduidig resultaat.  Een gelijkaardige opmerking geldt voor de berekening van het versporingseffect. Naast de keuze van spreidingsfunctie zal ook de invloed van de dikte van de toplaag nagegaan moeten worden.

83

11 Handleiding voor Weslea_batch 11.1 Programmabeschrijving Weslea_batch is een programma ontworpen om spanningen en vervormingen in een meerlagensystem te berekenen, in het bijzonder voor reeksberekeningen. De rekenmodule die aan de basis ligt, werd ter beschikking gesteld door prof. Dr. Ir. David H. Timm, mede-ontwerper van Weslea

([email protected],

http://www.eng.auburn.edu/users/timmdav/

).

De

implementatie van de rekenmodule in het programma Weslea_batch werd verzorgd door Stijn Souffriau, een collega-student Informatica ([email protected]). Weslea_batch werd in beperkte mate getest, gebruik het steeds met een gezonde kritische ingesteldheid. Alle bestanden werden gecompileerd voor Windows XP, voor andere versies kan het nodig zijn uit de broncode een nieuw uitvoeringsbestand te compileren.

84

11.2 Instructies Cursieve tekst zijn commando-regels -

Stap 1: Installeer Microsoft Visual Studio Express (enkel de C++-installatiebestanden volstaan). Deze gratis software kan je vinden op: http://www.microsoft.com/express/ . Met deze software kan je de broncode aanpassen en het gecompileerde bestand uitvoeren. De broncode is te vinden op bijgevoegde cd of kan verkregen worden door te mailen naar [email protected].

-

Stap 2: Maak een invoerbestand. Dit doe je door onder het Start-menu => Uitvoeren => cmd => ENTER in te geven. Navigeer naar de map waar het uitvoerbestand Weslea_batch.exe zich in bevindt (gebruik cd.. om een niveau terug te keren, cd naam om een map te openen, dir om de inhoud van een map te tonen).

Typ weslea_batch.exe –g input.txt om het bestand te genereren.

85

-

Stap 3: Vul de gepaste gegevens in. Alle waarden worden in Engelse eenheden ingevoerd (1psi = 0,006894757MPa; 1inch = 0,0254m). In onderstaand invoerbestand is voor elke parameter de betekenis en de eenheid terug te vinden: #Weslea_batch: Input file #Syntax for range: #

variable = [lower bound, upperbound | stepsize]

#Syntax for arrays (matrices): #

variable = {{x,y},{z,a},{b,c}}

#You can choose the dimension. The elements are numbers or a range of numbers. #layer modulus in psi (1 psi = 0.006894757 MPa) double e1 = E1 double e2 = E2 double e3 = E3 double e4 = E4 double e5 = E5 #layer thickness in inch (1 inch = 0.0254 m) double h1 = H1 double h2 = H2 double h3 = H3 double h4 = H4 #layer Poisson-ratio's (min = 0 - max = 0.5) double u1 = U1 double u2 = U2 double u3 = U3 double u4 = U4 double u5 = U5

86

#layer interface (0 = full slip or 1 = no slip) double la1 = La1 double la2 = La2 double la3 = La3 #number of load areas (min = 1 - max = 20) int l

=L

#tire pressure array in psi #aantal elementen in p = L double p = {L} #tire contact radius array in inch double *a = {L} #tire location array in inch double *xc = {L} double *yc = {L} #number of critical locations to evaluate (min = 1 - max = 50) int *l1 = L1 #layer number array for critical locations int *ls = {L1} #coordinate arrays for critical locations double *xs = {L1} double *ys = {L1} double *zs = {L1}

-

Stap 4: Voer de berekening uit. Typ hiervoor weslea_batch.exe –i input.txt –o output.txt.

87

-

Stap 5: Verwerk de resultaten, bvb. met Excel. De resultaten komen in groepen van 50,

-

ε1

450 - 499

εy

50 - 99

ε2

500 - 549

εz

100 - 149

ε3

550 - 599

τyz

150 - 199

Ux

600 - 649

τxz

200 - 249

Uy

650 - 699

τxy

250 - 299

Uz

700 - 749

σ1

300 - 349

εx

750 - 799

σ2

350 - 399

εy

800 - 849

σ3

400 - 449

εz

850 - 899

Integratie resultaten

900 - 949

Hoofd rekken

0 - 49

Vervor mingen

εx

Rekken

Hoofd Schuif Normaal spanningen spanningen spanningen

iedere kolom is een nieuwe berekening.

Om alle mogelijke opties bij het programma weer te geven, gebruik weslea_batch.exe –h.

88

12 Bibliografie Federale Overheid. 1985. Technisch reglement voertuigen Art. 32bis. [Online] 1 januari 1985. http://www.wegcode.be/wet.php?wet=22&node=art32bis. Agentschap Wegen en Verkeer. 2003. Bouwklasse van een weg. [Online] 5 februari 2003. wegen.vlaanderen.be/documenten/bouwklasse. Blab, Ronald. 1995. Die Fahrspurverteilung als Einflussgröbe bei die bemessun des Strabenoberbaus. Wenen : sn, 1995. —. 1999. Introducing improved loading assumptions into analytical pavement models based on measured contact stresses of tires. Berkeley : sn, 1999. BPF

-

Belgische

Petroleum

Federatie.

Evolutie

van

de

maximumprijzen.

[Online]

http://www.petrolfed.be/dutch/cijfers/evolutie_maximumprijzen.htm. Briessinck, Margo. 2006. Do tandem and triple axles really deserve their bad reputation? OldTurnhout : sn, 2006. Corporaal, H. W. 1992. Onderzoek naar de gevolgen van het rijden op supersinglebanden in plaats van dubbelluchtbanden op de (rest)levensduur van een asfaltverharding en het effect van versporing van wielstellen. sl : KOAC-NPC, 1992. COST 334. 2001. Effects of wide single tyres and dual tyres - Final report. sl : Europese Commisie, 2001. CROW. 2006. Literature Survey on Existing Design Methods for Flexible Pavements. Ede : sn, 2006. Daehyeon, Kim, Salgado, Rodrigo en Altschaeffl, Adolph G. 2005. Effects of supersingle tire loadings on pavements. sl : ASCE, 2005. ECMT. 2006. Trends in the transport sector 1997 - 2004. sl : ECMT, 2006. Europese Commissie. 2002. Richtlijn 96/53/EG. Eur-Lex. [Online] 9 maart 2002. http://eurlex.europa.eu. Federale Overheidsdienst Mobiliteit en Vervoer. 2007. Algemene Verkeerstellingen 2005. 2007. Goodyear. 2008. Goodyear Trucks. [Online] 2008. http://eu.goodyear.com/be_nl/tires/truck/. Heleven, Lucien en Briessinck, Margo. 1997. Invloed van breedbanden. 1997.

89

—. Invloed van de geometrische kenmerken van de rijstroken op de dimensionering. Le Ministère Wallon de l'équipement et des transports. 2005. dimMET Handleiding. 2005. Lensink, S. M. en de Wilde, H. P. J. 2007. Kostenefficiëntie van technische opties voor zuiniger vrachtverkeer. 2007. Michelin.

2008.

Michelin

Truck

tires

Europe.

[Online]

2008.

http://www.michelintransport.com/ple/front/affich.jsp?codeRubrique=70&codePage=PLOE_ACCUEI L&lang=NL. Ministerie van Verkeer en Waterstaat. 2006. Monitoringsonderzoek vervolgproef LZV. Nederland : sn, 2006. OCW. 2007. Agressiviteit van het verkeer - Bijlage bij OCW Mededeling 73. 2007. pp. 3-10. —. 2008. Eindrapport van de werkgroep LZV. 2008. —. 2001. Schade aan wegverhardingen. 2001. —. 2007. Werkgroep LZV: multidisciplinaire benadering van de problematiek. 2007. Overheid, Vlaamse. 2008. Mobiliteit. Kenniscentrum Statistiek. [Online] 27 februari 2008. http://aps.vlaanderen.be/statistiek/cijfers/stat_cijfers_mobiliteit.htm. RWS-DWW. 1998. Handleiding Wegenbouw - Ontwerp Verhardingen. 1998. Salama, Hassan K., Chatti, Karim en Lyles, Richard W. 2006. Effect of heavy multiple axle trucks on flexible pavement damage using in-service pavement performance data. sl : Journal of Transport Engineering, 2006. ISSN 0733-947X/2006/10-763-770. SETRA. 1994. Technical guide to the conception and design of roads. 1994. Timm, David, Birgisson, Bjorn en Newcomb, Dave. Handleiding voor Weslea. Wang, Feng en Machemehl, Randy. 2006. Predicting truck tire pressure effects upon pavement performance. 2006.

90

13 Bijlagen Bijlage A: Regressieconstanten (Blab, 1999)

α qc qe

Radial tire k1 k2 k3 0,84 0,000949 -0,01336 190,23 0,438 0,864 17,615 19,189 -0,087

α qc qe

Bias ply tire k1 k2 k3 0,08898 0,001139 0,006983 -15,588 0,541 4,179 227,647 12,317 -0,076

Wide base tire k1 k2 k3 alpha 2,292 0,001317 -0,02416 qc 119,38 0,45 2,318 qe 109,646 8,657 -0,015

Load distribution factor α 3,5

Radial tire

3

Bias ply tire

Wide base tire

2,5 2 1,5 1 0,5 0 20

30

40

50

60 70 Aslast [kN]

80

90

100

110

Bandenspanning p [kPa]

Average tire center contact stress 800 750 700 650 600 550 500 450 400

Radial tire

20

30

40

Bias ply tire

50

60 70 Aslast [kN]

Wide base tire

80

90

100

110

91

Average tire edge contact stress 1.000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Bias ply tire

Wide base tire

Bandenspanning p [kPa]

Radial tire

20

30

40

50

60 70 Aslast [kN]

80

90

100

110

92

Bijlage B: Maximale aslasten Enkele aangedreven as 12t

Enkele getrokken as 10t

Tandem aangedreven as E < 1,3

19t

1,3 < E < 1,8

20t

Tandem getrokken as MO

PO

E<1

11t

11t

1 < E < 1,2

16t

17t

1,2 < E < 1,3

17t

18t

1,3 < E < 1,8

18t

20t

1,8 < E

20t 20t Tridem getrokken as MO

PO

E1, E2 < 1,14

21t

22t

1,14 < E1, E2 < 1,3

21t

24t

1,3 < E1, E2 < 1,4

-

-

1,4< E1, E2 < 1,8

24t

27t

( Federale Overheid, 1985) & (Europese Commissie, 2002)

93

Bijlage C: Eigen verkeerstellingen C .1 Aalst (E40)

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Aalst/E40 Gent Aantal 127 28 0 0 0 2 0 0

Geteld aantal:

3

Datum: 22/1/2008 13u30-14u30

Aantal 5 23 281 0 2 7 0 1

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 13 6 0 9 11 3 0 0

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 22/1/2008 14u30-15u30

Aantal 3 21 263 0 2 3 0 1

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 13 1 0 4 7 1 0 0

518

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

Aalst/E40 Gent Aantal 118 22 0 6 0 3 1 0

Geteld aantal:

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

469

Opmerkingen:  Weersomstandigheden: zonnig 

Tijdens de test-telling is geen rekening gehouden met de verdeling over de eerste twee rijstroken



De locatie van de telling is gelegen tussen een af- en oprit

 Vlot verkeer

94

C.2 Beerveld (E17)

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Beerveld/E17 Gent - Rijstrook 1 Aantal 97 26 0 2 0 1 1 0

Geteld aantal:

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 2/13/2008 14u00-15u00

Aantal 3 18 560 0 2 14 0 8

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 17 1 0 10 26 0 0 0

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 2/13/2008 14u00-15u00

Aantal 0 8 132 0 3 1 0 4

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 5 0 0 2 0 0 0 0

786

Beerveld/E17 Gent - Rijstrook 2 Aantal 17 4 0 1 0 0 1 0

Geteld aantal:

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

178

Opmerking:  Weersomstandigheden: mistig  Vlot verkeer

95

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Beerveld/E17 Gent - Rijstrook 1 Aantal 86 22 0 3 0 3 0 0

Geteld aantal:

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 2/13/2008 14u00-15u00

Aantal 5 24 358 0 6 6 0 5

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 9 10 0 3 17 5 0 0

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 2/13/2008 14u00-15u00

Aantal 1 0 126 0 0 1 0 1

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 2 0 0 0 2 0 0 0

562

Beerveld/E17 Gent - Rijstrook 2 Aantal 20 5 0 0 0 0 0 0

Geteld aantal:

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

158

Opmerking:  Weersomstandigheden: mistig  Vlot verkeer

96

C.3 Gent-Zeehaven (R4)

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Gent-Zeehaven R4 Destelbergen Aantal 47 34 0 6 1 0 1 0

Geteld aantal:

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

2

Datum: 2/18/2008 10u00-11u00

Aantal 8 8 264 0 17 4 2 0

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 15 2 0 24 9 1 1 0

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

444

Opmerking:  Weersomstandigheden: zonnig, windstil 

Smog-alarm



Op de locatie geldt geen inhaalverbod voor vrachtwagens



De locatie is gelegen aan het begin van de R4, door de sterke aanwezigheid van industrie in de regio is de toestroom van vrachtverkeer nagenoeg constant

 Druk verkeer

97

C.4 Zwijnaarde (E40)

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 1 Aantal 114 36 0 7 0 5 2 0

Geteld aantal:

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Aantal 3 21 306 0 10 9 1 9

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Aantal 0 2 38 0 0 0 0 4

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Datum: 5/3/2008 15u30-16u30 Aantal 21 5 0 13 8 4 0 1

575

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 2 Aantal 26 4 0 0 0 1 0 0

Geteld aantal:

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Datum: 5/3/2008 15u30-16u30 Aantal 0 0 0 0 0 0 0 0

75

Opmerkingen:  Weersomstandigheden: bewolkt  Vlot verkeer; 15u50 - 16u00: druk verkeer  Door het dichtslibben van de naburige afrit verschuift een deel van het vrachtverkeer naar de 2de rijstrook

98

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 1 Aantal 98 16 0 4 0 4 1 0

Geteld aantal:

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Aantal 3 15 287 0 2 14 0 7

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Aantal 1 1 46 0 1 0 0 1

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Datum: 5/3/2008 16u30-17u30 Aantal 12 2 0 13 16 2 0 2

498

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 2 Aantal 29 5 0 0 0 1 1 0

Geteld aantal:

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

Datum: 5/3/2008 16u30-17u30 Aantal 1 0 0 1 2 0 0 0

90

Opmerkingen:  Weersomstandigheden: bewolkt  Vlot verkeer; 17u00 – 17u30: druk verkeer  Door het dichtslibben van de naburige afrit verschuift een deel van het vrachtverkeer naar de 2de rijstrook

99

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 1 Aantal 84 28 0 3 0 7 1 0

Geteld aantal:

Plaats: Richting: Type V2 V3(12) V3(21) V4(22) V4(13) Bus B3 B4 Geteld aantal:

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 10/3/2008 15u30-16u30

Aantal 5 15 230 0 6 11 0 5

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 11 1 0 10 6 2 0 0

Aantal rijstroken: Opmerkingen:

3

Datum: 10/3/2008 15u30-16u30

Aantal 1 1 32 0 0 0 0 0

Type A22T A23 A24 A32S A32T A33 A34S A43

Aantal 3 0 0 1 0 0 0 0

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

425

Zwijnaarde/E40 Brussel - Rijstrook 2 Aantal 12 0 0 0 0 0 1 0

Type O21 O22 O23 O31 O32 O33 O34 A22S

51

Opmerkingen:  Weersomstandigheden: bewolkt  Vlot verkeer; 16u20 – 16u30: druk verkeer

100

Bijlage D: Evaluatieformulier Evaluatieformulier verhouding breedbanden-dubbele banden Vul naast de afbeelding een schatting van het percentage breedbanden in: Type Vooras Achteras V2*

0

0

V3(12)*

0

0

V3(21)*

0

0

V4(22)*

0

0

V4(13)*

0

0

Bus*

0

0

B3*

0

0

B4*

0

0

101

Evaluatieformulier verhouding breedbanden-dubbele banden Vul naast de afbeelding een schatting van het percentage breedbanden in: Type Vooras Achteras Oplegger O21*

45

0

0

O22*

45

0

50

O23*

45

0

95

O31*

25

0

0

O32*

25

0

50

O33*

25

0

95

O34*

25

0

0

O43*

0

0

95

102

Evaluatieformulier verhouding breedbanden-dubbele banden Vul naast de afbeelding een schatting van het percentage breedbanden in: Type Vooras Achteras Aanhang A22S*

0

0

0

A22T*

0

0

0

A23*

0

0

0

A24*

0

0

0

A32S*

0

0

0

A32T*

0

0

0

A33*

0

0

0

A34S*

0

0

0

A43*

0

0

0

103

Evaluatieformulier verhouding breedbanden-dubbele banden Vul onder de afbeelding een schatting van het percentage breedbanden in:

Type VAA*

Type VDO*

Type TOA23*

Type TOA33*

Vooras 0

Vooras 0

Vooras 45

Vooras 25

Achteras Aanhang 0

0

Achteras Oplegger 0

95

Achteras Oplegger Aanhang 0

95

0

Achteras Oplegger Aanhang 0

95

0

104

Bijlage E: Aandeel breedbanden E.1 Aalst (E40)

Aantal Aantal voertuigen breedbanden V2 245 0 V3(12) 50 0 V3(21) 0 0 V4(22) 6 0 V4(13) 0 0 Bus 5 0 B3 1 0 B4 0 0 O21 8 3.6 O22 44 63.8 O23 544 1795.2 O31 0 0 O32 4 5 O33 10 31 O34 0 0 A22S 2 0 A22T 26 0 A23 7 0 A24 0 0 A32S 13 0 A32T 18 0 A33 4 0 A34S 0 0 A43 0 0 Som 987 1898.6 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB

Aantal assen 490 150 0 24 0 10 3 0 24 176 2720 0 20 60 0 8 104 35 0 52 90 24 0 0 3990 4.04 47.58%

105

E.2 Beerveld (E17) Totaal 14u00-15u00 Aantal Aantal voertuigen breedbanden V2 114 0 V3(12) 30 0 V3(21) 0 0 V4(22) 3 0 V4(13) 0 0 Bus 1 0 B3 2 0 B4 0 0 O21 3 1.35 O22 26 37.7 O23 692 2283.6 O31 0 0 O32 5 6.25 O33 15 46.5 O34 0 0 A22S 12 0 A22T 22 0 A23 1 0 A24 0 0 A32S 12 0 A32T 26 0 A33 0 0 A34S 0 0 A43 0 0 Som 964 2375.4 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 14u00-15u00 Aantal assen 228 90 0 12 0 2 6 0 9 104 3460 0 25 90 0 48 88 5 0 48 130 0 0 0 4345 4.51 54.67%

Aantal voertuigen 97 26 0 2 0 1 1 0 3 18 560 0 2 14 0 8 17 1 0 10 26 0 0 0 786

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 1.35 26.1 1848 0 2.5 43.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1921.35

Rijstrook 2 14u00-15u00 Aantal assen 194 78 0 8 0 2 3 0 9 72 2800 0 10 84 0 32 68 5 0 40 130 0 0 0 3535 4.50 54.35%

Aantal voertuigen 17 4 0 1 0 0 1 0 0 8 132 0 3 1 0 4 5 0 0 2 0 0 0 0 178

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11.6 435.6 0 3.75 3.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 454.05

Aantal assen 34 12 0 4 0 0 3 0 0 32 660 0 15 6 0 16 20 0 0 8 0 0 0 0 810 4.55 56.06%

106

Totaal 15u00-16u00 Aantal Aantal voertuigen breedbanden V2 106 0 V3(12) 27 0 V3(21) 0 0 V4(22) 3 0 V4(13) 0 0 Bus 3 0 B3 0 0 B4 0 0 O21 6 2.7 O22 24 34.8 O23 484 1597.2 O31 0 0 O32 6 7.5 O33 7 21.7 O34 0 0 A22S 6 0 A22T 11 0 A23 10 0 A24 0 0 A32S 3 0 A32T 19 0 A33 5 0 A34S 0 0 A43 0 0 Som 720 1663.9 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 15u00-16u00 Aantal assen 212 81 0 12 0 6 0 0 18 96 2420 0 30 42 0 24 44 50 0 12 95 30 0 0 3172 4.41 52.46%

Aantal voertuigen 86 22 0 3 0 3 0 0 5 24 358 0 6 6 0 5 9 10 0 3 17 5 0 0 562

Aantal breedbanden 0 0 0 0 0 0 0 0 2.25 34.8 1181.4 0 7.5 18.6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1244.55

Rijstrook 2 15u00-16u00

Aantal assen 172 66 0 12 0 6 0 0 15 96 1790 0 30 36 0 20 36 50 0 12 85 30 0 0 2456 4.37 50.67%

Aantal voertuigen 20 5 0 0 0 0 0 0 1 0 126 0 0 1 0 1 2 0 0 0 2 0 0 0 158

Aantal breedbanden 0 0 0 0 0 0 0 0 0.45 0 415.8 0 0 3.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 419.35

Aantal assen 40 15 0 0 0 0 0 0 3 0 630 0 0 6 0 4 8 0 0 0 10 0 0 0 716 4.53 58.57%

107

E.3 Gent-Zeehaven R4

Aantal Aantal voertuigen breedbanden V2 47 0 V3(12) 34 0 V3(21) 0 0 V4(22) 6 0 V4(13) 1 0 Bus 0 0 B3 1 0 B4 0 0 O21 8 3.6 O22 8 11.6 O23 264 871.2 O31 0 0 O32 17 21.25 O33 4 12.4 O34 2 8.1 A22S 0 0 A22T 15 0 A23 2 0 A24 0 0 A32S 24 0 A32T 9 0 A33 1 0 A34S 1 0 A43 0 0 Som 444 928.15 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Aantal assen 94 102 0 24 4 0 3 0 24 32 1320 0 85 24 14 0 60 10 0 96 45 6 7 0 1950 4.39 47.60%

108

E.4 Zwijnaarde (E40) 5/03/08

Totaal 15u30-16u30 Aantal voertuigen

Aantal breedbanden

V2 140 0 V3(12) 40 0 V3(21) 0 0 V4(22) 7 0 V4(13) 0 0 Bus 6 0 B3 2 0 B4 0 0 O21 3 1.35 O22 23 33.35 O23 344 1135.2 O31 0 0 O32 10 12.5 O33 9 27.9 O34 1 4.05 A22S 13 0 A22T 21 0 A23 5 0 A24 0 0 A32S 13 0 A32T 8 0 A33 4 0 A34S 0 0 A43 1 0 Som 650 1214.35 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 15u30-16u30 Aantal assen 280 120 0 28 0 12 6 0 9 92 1720 0 50 54 7 52 84 25 0 52 40 24 0 7 2662 4.10 45.62%

Aantal voertuigen 114 36 0 7 0 5 2 0 3 21 306 0 10 9 1 9 21 5 0 13 8 4 0 1 575

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 1.35 30.45 1009.8 0 12.5 27.9 4.05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1086.05

Aantal assen 228 108 0 28 0 10 6 0 9 84 1530 0 50 54 7 36 84 25 0 52 40 24 0 7 2382 4.14 45.59%

Rijstrook 2 15u30-16u30 Aantal voertuigen 26 4 0 0 0 1 0 0 0 2 38 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 75

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.9 125.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 128.3

Aantal assen 52 12 0 0 0 2 0 0 0 8 190 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 280 3.73 45.82% 109

5/03/08

Totaal 16u30-17u30

Aantal Aantal voertuigen breedbanden V2 127 0 V3(12) 21 0 V3(21) 0 0 V4(22) 4 0 V4(13) 0 0 Bus 5 0 B3 2 0 B4 0 0 O21 4 1.8 O22 16 23.2 O23 333 1098.9 O31 0 0 O32 3 3.75 O33 14 43.4 O34 0 0 A22S 8 0 A22T 13 0 A23 2 0 A24 0 0 A32S 14 0 A32T 18 0 A33 2 0 A34S 0 0 A43 2 0 Som 588 1171.05 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 16u30-17u30 Aantal assen 254 63 0 16 0 10 6 0 12 64 1665 0 15 84 0 32 52 10 0 56 90 12 0 14 2455 4.18 47.70%

Aantal voertuigen 98 16 0 4 0 4 1 0 3 15 287 0 2 14 0 7 12 2 0 13 16 2 0 2 498

Aantal breedbanden 0 0 0 0 0 0 0 0 1.35 21.75 947.1 0 2.5 43.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1016.1

Rijstrook 2 16u30-17u30

Aantal assen 196 48 0 16 0 8 3 0 9 60 1435 0 10 84 0 28 48 10 0 52 80 12 0 14 2113 4.24 48.09%

Aantal voertuigen 29 5 0 0 0 1 1 0 1 1 46 0 1 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 0 90

Aantal breedbanden 0 0 0 0 0 0 0 0 0.45 1.45 151.8 0 1.25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 154.95

Aantal assen 58 15 0 0 0 2 3 0 3 4 230 0 5 0 0 4 4 0 0 4 10 0 0 0 342 3.80 45.31% 110

10/03/08

Totaal 15u30-16u30 Aantal voertuigen

Aantal breedbanden

V2 96 0 V3(12) 28 0 V3(21) 0 0 V4(22) 3 0 V4(13) 0 0 Bus 7 0 B3 2 0 B4 0 0 O21 6 2.7 O22 16 23.2 O23 262 864.6 O31 0 0 O32 6 7.5 O33 11 34.1 O34 0 0 A22S 5 0 A22T 14 0 A23 1 0 A24 0 0 A32S 11 0 A32T 6 0 A33 2 0 A34S 0 0 A43 0 0 Som 476 932.1 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 15u30-16u30 Aantal assen 192 84 0 12 0 14 6 0 18 64 1310 0 30 66 0 20 56 5 0 44 30 12 0 0 1963 4.12 47.48%

Aantal voertuigen 84 28 0 3 0 7 1 0 5 15 230 0 6 11 0 5 11 1 0 10 6 2 0 0 425

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 2.25 21.75 759 0 7.5 34.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 824.6

Aantal assen 168 84 0 12 0 14 3 0 15 60 1150 0 30 66 0 20 44 5 0 40 30 12 0 0 1753 4.12 47.04%

Rijstrook 2 15u30-16u30 Aantal voertuigen 12 0 0 0 0 0 1 0 1 1 32 0 0 0 0 0 3 0 0 1 0 0 0 0 51

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 0.45 1.45 105.6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 107.5

Aantal assen 24 0 0 0 0 0 3 0 3 4 160 0 0 0 0 0 12 0 0 4 0 0 0 0 210 4.12 51.19% 111

11/03/08

Totaal 10u00-11u00 Aantal voertuigen

Aantal breedbanden

V2 76 0 V3(12) 31 0 V3(21) 0 0 V4(22) 4 0 V4(13) 0 0 Bus 3 0 B3 1 0 B4 0 0 O21 7 3.15 O22 19 27.55 O23 388 1280.4 O31 0 0 O32 11 13.75 O33 23 71.3 O34 2 8.1 A22S 2 0 A22T 17 0 A23 1 0 A24 0 0 A32S 16 0 A32T 14 0 A33 1 0 A34S 0 0 A43 1 0 Som 617 1404.25 Gemiddeld aantal assen per voertuig Aandeel BB-assen

Rijstrook 1 10u00-11u00 Aantal assen 152 93 0 16 0 6 3 0 21 76 1940 0 55 138 14 8 68 5 0 64 70 6 0 7 2742 4.44 51.21%

Aantal voertuigen 70 28 0 4 0 1 1 0 5 17 346 0 10 22 1 1 14 1 0 15 13 1 0 1 551

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 2.25 24.65 1141.8 0 12.5 68.2 4.05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1253.45

Aantal assen 140 84 0 16 0 2 3 0 15 68 1730 0 50 132 7 4 56 5 0 60 65 6 0 7 2450 4.45 51.16%

Rijstrook 2 10u00-11u00 Aantal voertuigen 6 3 0 0 0 2 0 0 2 2 42 0 1 1 1 1 3 0 0 1 1 0 0 0 66

Aantal breedband assen 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9 2.9 138.6 0 1.25 3.1 4.05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 150.8

Aantal assen 12 9 0 0 0 4 0 0 6 8 210 0 5 6 7 4 12 0 0 4 5 0 0 0 292 4.42 51.64% 112

Bijlage F: Evolutie brandstofprijzen 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 12/7/2007

10/11/2007

03/08/207

4/14/2007

1/27/2007

11/11/2006

8/25/2006

6/15/2006

3/31/2006

1/10/2006

10/11/2005

7/26/2005

4/21/2005

1/27/2005

11/23/2004

8/24/2004

5/7/2004

1/14/2004

10/2/2003

7/17/2003

4/9/2003

1/11/2003

10/3/2002

5/31/2002

2/27/2002

0,4

Figuur 57 Evolutie maximum dieselprijs [€/l] (BPF - Belgische Petroleum Federatie)

Bijlage G: Standaardstructuren Bouwklasse

B1 Bitumineuze Gesloten toplaag 30 lagen Open toplaag 31 Steenslag 29 Fundering Steenslag met 25 toevoegsels Onderfundering minimumdikte 20

Bouwklasse Bitumineuze lagen Fundering

B1 Gesloten toplaag 20 Open toplaag 21 Schraalbeton 20 Hydraulisch 25 gestabiliseerd

Onderfundering minimumdikte

B2 28 29 28

Dikte van de lagen in cm B3 B4 B5 B6 B7 26 23 21 19 16 27 24 22 20 17 27 26 25 23 22

B8 14 15 21

B9 12 13 19

24 23 22 21 20 19 19 18 20 20 20 20 20 20 20 20

B2 20 21 20

Dikte van de lagen in cm B3 B4 B5 B6 B7 19 18 17 16 15 20 19 18 17 16 20 20 20 20 20

B8 15 16 20

B9 14 14 20

25 25 25 25 25 25 25 25

20 20 20 20 20 20 20 20 20

Waarden in het geel zijn economisch niet aangeraden.

113

Bijlage H: Invloed van breedbanden (Heleven, et al., 1997)

114

115

116

117

Bijlage I: Tekenconventie voor grafieken (Timm, et al.)

Bijlage J: Rek onder traject 1 & 2 espx

epsy

epsz

1,50E-04 1,00E-04 5,00E-05 -2,00E-18 1

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

-5,00E-05 -1,00E-04 -1,50E-04 Figuur 58 Rek onder traject 1

118

espx

1,50E-04

epsy

epsz

1,00E-04 5,00E-05 0,00E+00 1

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

-5,00E-05 -1,00E-04 -1,50E-04 Figuur 59 Rek onder traject 2

119