Uw partner in ontwerp met geokunststoffen

Wegconstructie

Opbouw wegconstructieWegconstructie met geogrid

Een wegconstructie is in Nederland hoofdzakelijk opgebouwd uit meerdere lagen. Van boven naar onder is dit hoofdzakelijk:

  • Asfalt deklaag
  • Asfalt tussenlaag
  • Asfalt onderlaag
  • Fundering van granulaat (ongebonden of gebonden)
  • Zandbed
  • Natuurlijke ondergrond

De wegconstructie kenmerkt zich door een flexibele verharding met asfalt en een fundering van granulair materiaal. Het funderingsmateriaal kan zowel gebonden als ongebonden zijn. Het doel van de wegconstructie is om de belasting uit het verkeer via deze lagen voldoende te reduceren zodat de ondergrond niet permanent vervormt. Het zandbed onder de wegconstructie is veelal onderdeel van een geotechnische ingreep; meestal een ophoging.

Wegconstructies met starre verhardingen van beton zijn ook gebruikelijk, maar komen in Nederland niet veel voor. Bij ze constructies zijn de asfalt onder- en tussenlaag vervangen door een betonplaat. Enkel in gebieden die zeettingsongevoelig zijn worden dit type wegen gebouwd.

Statisch en dynamisch

In de praktijk houden wegenbouwkundigen zich bezig met de wegconstructie (asfalt + fundering) en geotechnisch ingenieurs met de onderbouw (ophoging). Een wegenbouwkundige rekent met de cyclische, kortdurende (dynamische) belastingen uit het wegverkeer, uitgedrukt in equivalente standard aslasten (ESAL). Een geotechnisch ingenieurs rekent met langdurende en kortdurende statische belastingen. Voor een stabiliteit- of zettingsberekening van de aardebaan wordt de belasting uit het verkeer vaak versimpelt tot een statische belasting uitgedrukt in kracht per vierkante meter. Dit werkt uitstekend om randstabiliteit en externe invloeden te beoordelen. Echter, een wegconstructie wordt in Nederland enkel uitgerekend met dynamische lasten, uitgedrukt in ESAL.

Ontwerpen wegconstructies

Wereldwijd zijn enkele modellen beschikbaar om wegconstructies te ontwerpen. Omdat onderzoek naar wegconstructies op schaal veel tijd en zeer hoge investeringen vergt, zijn veel huidige ontwerpmethodes eerder gebaseerd op ervaringen uit het verleden dan wetenschappelijk onderzoek. De gebruikelijke ontwerpmethodieken kan men verdelen in viertal groepen:

  • Tabellen en grafieken
  • Analytisch (empirisch)
  • Mechanistisch Empirisch
  • Eindige Elementen methode

De eerste modellen waren enkel gebaseerd op ervaringen uit het verleden, opgenomen in tabellenboeken en grafieken. Veel landen, zoals Duitsland en België, maken gebruiken van tabellen verdeeld in belastingklassen. Deze methodiek houdt geen rekening met ontwikkelingen in materialen, zwaardere verkeerslasten en vele andere veranderlijke factoren. Andere landen leunen op het grootschalig onderzoek van de AASHTO in de Verenigde Staten uit 1957-1961. Deze onderzoeken dienden als basis voor een ontwerpmethode die analytisch-empirisch genoemd kan worden. DE AASHTO methode is voor de Nederlandse markt toepasbaar. Echter, het Mechanistisch Empirisch computerprogramma Care van het KOAC-NPC is de norm geworden voor het ontwerpen van wegconstructies in Nederland. Hierin word het asfalthoudend gedeelte van de weg Mechanistisch berekend. De fundering wordt versimpeld in het model gevoegd. Het eindige elementen model CAPA 3D van de TU Delft is in staat om met dynamische lasten te rekenen. Dit model wordt tot heden enkel voor academisch onderzoek ingezet.

Geologics heeft de beschikking tot kennis en software die het effect van geokunststoffen en geogrids kan doorrekenen. De ingenieurs van Geologcis kunnen u een optimale wegconstructie adviseren op basis van de AASHTO methode of een Mechanisch Empirische aanpak die ook de fundering mechanistisch beschouwd.

Geokunststoffen in wegconstructies

Geokunststoffen of geogrids kunnen op meerdere manieren positief bijdragen in een wegconstructie. Daarbij dient eerst het onderscheid gemaakt worden tussen funderingswapening en asfaltwapening

Funderingswapening

Door het toepassen van een funderingswapening onder de funderingslaag zal deze combinatie van wapening en fundering zich stijver gedragen. Dit kan uitgedrukt worden in een verbeterde elasticiteitsmodulus. Door een verharding te dimensioneren met in acht neming van de verbeterde modulus, kan een besparing gerealiseerd worden in de funderingslaag of de asfaltlaag en hiermee in de aanlegkosten van de weg. Een andere mogelijkheid is de oorspronkelijke constructiedikte te behouden, waarbij de levensduur van de verharding aanzienlijk verhoogd wordt. Afhankelijk van het gebruikte model kan de winst oplopen tot een factor 2 meer toelaatbare ESAL’s. Hiermee wordt het volgende onderhoudsmoment of reconstructie effectief met een flink aantal jaren naar de toekomst verplaatst. Deze aanpak wordt ook wel “Pavement Optimisation” genoemd.

Asfaltwapening

Meestal wordt aan asfaltwapening gedacht als de bestaande weg scheuren vertoont. Omdat de hele weg vervangen duur is, kiest men regelmatig voor een overlaging in combinatie met asfaltwapening. Het uitstellen van scheuren kan uitgedrukt worden in een langere levensduur in de vorm van meer toelaatbare ESAL’s. Asfaltwapening kan ook direct bij de aanleg van een wegconstructie worden toegepast. Afhankelijk van het toegepaste product is besparing van de asfaltdeklaag of verlenging van de levensduur mogelijk. De verwachte optimalisatie is zeer projectafhankelijk.

Geologics kan u de beste oplossing adviseren, afgestemd op de specifieke randvoorwaarden van het project en de wensen van de klant.