Raskaiden ajoneuvojen tierakenteeseen aiheuttamat rasitukset CASE: Vähäliikenteisen tien monitorointi

Transkriptio

1 Raskaiden ajoneuvojen tierakenteeseen aiheuttamat rasitukset CASE: Vähäliikenteisen tien monitorointi DI Antti Kalliainen Tampereen teknillinen yliopisto

2 Sisältö Taustaa Koekohde Mittausajoneuvo Mittaustulokset Yhteenveto

3 Ajoneuvojen kokonaismassojen kehitys Lähde: Toikka & Virtala, Akselimassatutkimus Projektin loppuraportti. Liikennevirasto tutkimuksia ja selvityksiä 6

4 Jättirekat tulevat Videolinkki:

5 ^ aamulehti.fi mtv.fi >

6 ^ ess.fi savonsanomat.fi >

7 TTY:n saaman tutkimustoimeksiannon kysymyksenasettelu Aikaisempien tutkimusten perusteella yksittäispyörien (Super single pyörien) on todettu rasittavan tierakennetta merkittävästi samalla massalla kuormitettua paripyörärengastusta enemmän. Onko tulos edelleen voimassa nykyisin käytössä olevilla yksittäispyörillä? Onko löydettävissä yksitäispyörätyyppi, jonka tierasitus ei olisi merkittävästi paripyörärengastusta suurempi?

8 Mittauskohde (MT 2983, Vesilahti) KVL noin 400 ajon./vrk Tien rakenne: 40 (30) mm PAB-V 100 mm KaM 150 mm vanha PAB + kantava kerros 200 mm SrM Tien molemmilla kaistoilla noin 20 mm syvyinen laakea ura

9 Mittauksissa varioidut muuttujat Vetoauton rengastus pidettiin koko ajan samana Perävaunun oikeanpuoleisia renkaita vaihdeltiin: PP275/70R /65R /65R /45R /45R22.5 Akselipainot 80 ja 100 kn (eli 8 ja 10 tonnia)

10 Kuorman epätasainen jakautuminen tien pinnan urautumisesta johtuen Korkeus [mm] Renkaiden keskilinja Anturin keskikohta 15 cm Painerasia z=120 mm Etäisyys tien reunaviivasta [cm]

11 Vastemittauksen tulokset paripyörät, 100 kn akselipaino Pystyjännitys z=120 mm 500 Tien pinnan pystysiirtymä 3,5 Pystyjännitys [kpa] kpa Siirtymä [mm] 3 2,5 2 1,5 1 2,3 mm , Renkaan keskikohdan etäisyys anturin keskikohdasta [cm] 270/70R Renkaan keskikohdan etäisyys anturin keskikohdasta [cm] 270/70R

12 Vastemittauksen tulokset kapeat yksittäispyörät, 100 kn akselipaino Pystyjännitys z=120 mm Tien pinnan pystysiirtymä 410 kpa ,5 425 kpa 2,6 mm 3 2,9 mm 350 2,5 Pystyjännitys [kpa] Siirtymä [mm] 2 1, , Renkaan keskikohdan etäisyys anturin keskikohdasta [cm] 425/65R /65R Renkaan keskikohdan etäisyys anturin keskikohdasta [cm] 425/65R /65R

13 Vastemittauksen tulokset leveät yksittäispyörät, 100 kn akselipaino 378 kpa 350 kpa 2,6 mm 2,4 mm

14 Suurimmat mitatut vasteet Rengastyyppi Pystyjännitys [kpa] z=120 mm z=230 mm z=390 mm 10 tonnin akselipaino Tien pinnan siirtymä [mm] Paripyörä 275/70R ,3 Super single 385/65R ,6 425/65R ,9 Wide base 455/45R ,6 495/45R ,4 8 tonnin akselipaino Paripyörä 275/70R ,8 Super single 385/65R ,4 425/65R ,3 Wide base 455/45R ,9 495/45R ,9 Vetoauton renkaat Super single (7,4 t) 385/55R ,4 Paripyörä (7,6 t) 315/60R ,

15 Eri rengastus- ja akselipainoyhdistelmien kuormitusvaikutusvertailu 4,5 4,0 3,5 3,0 vastaavauuskerroin 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Standardiakselin kuormitusvastaavuuskerroin 1,0 0,0 275/70R /65R /65R /45R /45R /55R22.5 Rengastyyppi 10 tonnin akselipaino 8 tonnin akselipaino

16 Kestävyysmalleilla lasketut akselimäärät (E=280 MPa) Akselimäärä /70R /65R /65R /45R /45R /55R22.5 Rengastyyppi 10 tonnin akselipaino 8 tonnin akselipaino

17 Rakenteen 3D FEM-malli ja sen vertailu mitattuihin pinnan taipumiin 3 Siirtymä LVDT2, nupin etuakseli 385/55R22,5 2,5 Taipuma [mm] 2 1,5 1 0,5 Ajo1 Ajo2 Ajo3 Ajo4 Ajo5 Ajo Etäisyys tien reunasta [cm]

18 Eri rengastyyppien kuormitusvaikutus Tien pinnan pystysiirtymät, mallinnettujen ja mitattujen vertailu

19 Eri rengastyyppien kuormitusvaikutus Pystyjännitystasot, mallinnettujen ja mitattujen Vertailu, rengastyyppi 385/65 R

20 Yhteenveto Vanhan sukupolven yksittäispyörien aiheuttamat vasteet % paripyörärengastusta suurempia; vastaava ero kuormitusvastaavuuskertoimeksi muutettuna noin kolmin-nelinkertainen 495 mm levyisten uuden sukupolven yksittäispyörien rasitusvaikutus paripyörärengastusta vastaava Renkaiden ilmanpaineella merkittävä vaikutus toteutuvaan tierasitusvaikutukseen FEM-mallinnuksen tulokset vastaavat varsin hyvin mittaustuloksia; mallinnustulokset osoittavat mm. pohjamaan jäykkyyden huomattavan vaikutuksen toteutuvaan tierasitukseen

21 Yhteenveto Uuden asetuksen myötä tietyn tavaramäärän kuljettamiseen tarvittavien ajoneuvojen kokonaismassa pienenee Vahvalla rakenteella ja kantavalla pohjamaalla peräkkäiset akselit toimivat kuta kuinkin erillisinä; heikommilla rakenteilla ja pohjamailla akseleiden yhteisvaikutus korostuu Ajoneuvokohtaisen akselimäärän lisääntyminen lisää ainakin jossain määrin tierasituksen kanavoitumista samoille pyöräurille Siirtymäkaudella nykykalustolle sallittavilla korotetuilla kokonaismassoilla myös oma tierasitusta kasvattava vaikutuksensa

22 Kiitos mielenkiinnostanne! Kysymyksiä?