1. TJÄLDIMENSIONERING
Transportforum 2009
Session 30
Sven Knutsson
Luleå tekniska Universitet

2. Tjäldimensionering?
Beständighet hos material som fryser och tinar
Tjällyftning
Tjällossning och reducerad bärförmåga

3. Materialbeständighet
• Stor erfarenhet från geologiskt material
• Nya material
– Industriella restprodukter, t.ex
Slagg
Askor
• Stabiliserat material
– Cementstabilisering
– Flygaskor

4. Tjällyftning
• Bra, fysikaliskt baserade modeller för tjällyftning
Ofta för komplicerade för praktiken
Enklare modeller används, mer eller mindre
empiriska
• I Sverige används metoden i PMS-Objekt (VTI)
Vi är ensamma om denna metod
Speciell utrustning i lab
Vi måste ”gissa” värdet på kopplingstermen
mellan mass- och värmeflöde
Bra om man har erfarenhet från tidigare
observationer

5. Tjällyftning
I andra länder liknande metoder; Segregation Potential
(SP-modellen) är tämligen vanlig

6. Tjäldjup och upptiningsdjup
• Klimatdata
– Medelvinter
– Statistiskt baserat
– Klimatförändringar

7. Statistiskt baserad information
50 %
F2

8. F10
F2
F100
Köldmängd (gradtimmar)
Köldmängd (gradtimmar)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
81
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
81
/8
/8 2
2
83
83
/8
/8 4
4
85
85
/8
/8 6
6
87
87
/8
/8 8
8
89
89
/9
/9 0
0
91
91
/9
/9 2
2
93
93
/9
/9 4
4
Vinter
Vinter
95
95
Köldmängd ii Luleå
Köldmängd Luleå
/9
/9 6
6
97
97
/9
/9 8
8
99
99
/0
/0 0
0
01
01
/0
/0 2
2
03
03
/0
/0 4
4

9. Dimensionering med hänsyn till
tjällossning
Faktorer av störst betydelse är:
• Upptiningshastighet
• Dräneringsegenskaper
• Mängd is
• Dräneringslängd
• Nederbörd

10. Minskning av hållfasthet
• Hållfasthetsförlust under tjällossning beskrivs
punktvis av ”upptiningsfaktorn”, R
• R: förhållandet mellan upptiningshastighet och
dräneringsegenskaper
• ”Dräneringsegenskaper” beskrivs punktvis av en
parameter av samma typ som
konsolideringskoefficienten (cv)

11. Upptiningsfaktor
Upptiningsdjup
X(t) = ψ 2λ
L' ∫ Tdt =α t
X(t) upptiningsdjup (m)
T temperatur
t tid
α faktor som beror av material
α
R=
cv

12. I vägen
• Genereringen av porvattenövertryck styrs av R
• Utjämningen av
– Materialegenskaper
– Dräneringsvägar
• Tjällossningsproblem styrs av upptiningshastighet

13. Klimatförändringar

14. Upptiningsförlopp ändras
• Mera pendling runt noll
• Frysning/tining flera gånger
under vinter/vår
• Instängda
porvattenövertryck
• Start och längd på
tjällossningsperioden ändras
• Nya situationer

15. FUD projekt ”Bärförmåga vid
tjällossning”
Projekt med tre parter
• HDa (Högskolan i Dalarna, Rolf Magnusson)
• LTU (Luleå tekniska universitet; Sven Knutsson)
• GU (Göteborgs Universitet; Torbjörn Gustavsson)

16. HYPOTES - tjälindex
Utsträckning
T Max T
0
e
Min T
m
p
Tid
Förutsättningar innan tjällossning, köldmängd i vägen def.
genom temp och utsträckning
TI = ∑ (antal dagar)
Antal dagar definieras genom temperatursvängningarna kring 0°C för
emperaturen på 12,5 cm djup.
– start för index sker när temperaturen (timmedel) någon gång under
dygnet är större än 0°C
slut för indexuppräkningen sker när temperaturen inte någon gång
under dygnet understiger 0°C

17. Tack!!
Great ideas grow
better below zero!