Hópferðarbíll slítur þjóðvegi 10.000 sinnum meira en fólksbíll...!

 

 

 

 

Um helgina ók ég um uppsveitir sunnanlands. Hrikalegt var að sjá hvernig slitlag veganna er víða illa farið. Jafnvel nýir vegir sem voru gerðir sumarið 2015 eru farnir að molna upp og djúpar holur með skörpum brúnum víða.

Niðurbrot vega fylgir öxulþunganum í fjórða veldi samkvæmt "Fjórða veldis reglu" Evensen og Senstad. Það þýðir að jeppi með öxulþunganum 1 tonn skemmir veginn 10.000 (10 þúsund) sinnum minna en t.d. rúta með 10 tonna öxulþunga. Álag bílsins sem er 10 sinnum þyngri en fjölskyldujeppinn er því 10x10x10x10=10.000 sinnum meira!

Venjulegir fólksbílar, jeppar meðtaldir, eiga því hverfandi þátt í hrörnun vega. Ein rúta getur því valdið sömu skemmdum á veginum og 10.000 fólksbílar, sé hún 10 sinnum þyngri en fólksbíllinn.

Ein rúta eða eða þungaflutningabifreið getur því valdið sömu skemmdum og öll umferð fólksbíla eftir sama vegarkafla í nokkra daga, jafnvel marga daga.

Á vinsælum leiðum túrista, t.d. Gullna hringnum, er kannski ekki fjarri lagi að 100 rútur aki daglega. Nú er 100 x 10.000 sama og milljón. Umferð þessara þungu bíla á einum degi veldur því sama skaða og milljón fólksbíla !!!

Þetta er væntanlega svona því sem næst, en líklega ekki mjög fjarri lagi. Þeir sem þekkja burðarþolsfræði vega betur en ég mega gjarnan leiðrétta mig ef með þarf, eða taka undir það sem skrifað er hér... Öxulþungi hópferðabíls sem fullur er af túristum er heldur ekki nákvæmlega 10 sinnum meiri en öxulþungi jeppans sem er kannski um 2 tonn eða með 1 tonna öxulþunga, en Yaris er ekki nema 1 tonn án faþega, en fjórðaveldisreglan gildir eftir sem áður.

Til að útskýra fjórða veldis regluna aðeins betur: Ef öxulþunginn væri 5 tonn, eða 5 sinnum meiri en heimilsjeppans sem er með 1 tonna öxulþunga, þá er álagið á veginn 5x5x5x5=625 sinnum meira.
Ef við berum saman við Yaris með 500 kg öxulþunga, þá er álagið á veginn
10 x 10 x 10 x 10=10.000 sinum neira!    
Einnig má geta þess, til að útskýra hve hratt þessi neikvæðu áhrif fylgja þunganum, að niðurbrotsáhrif bifreiðar með 11,5 tonna öxulþunga er 75% meira en bifreiðar með 10 tonna öxulþunga (  N = 11,5 ⁴  /  10 ⁴  = 1,75  ).

 

 --- --- ---

Vegagerðin:  Vegirnir okkar

http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Vegirnir_okkar/$file/Vegirnir%20okkar.pdf

„Með vaxandi umferð hefur slit á vegum aukist til muna en þar vega þungt auknir vöruflutningar. Þungar bifreiðar slíta þjóðvegunum margfalt meira en léttar fólksbifreiðar því þungaumferðin brýtur niður burðarlög veganna smátt og smátt og veldur því að með tímanum minnkar burðarþol þeirra. Í grófum dráttum er talið að áhrif þyngdar hafi fjórða veldis áhrif á niðurbrot veganna. Þetta þýðir að öxull, sem er 10 tonn að þyngd, hefur 10 þúsund sinnum meiri áhrif á niðurbrot vegar en öxull sem er 1 tonn.“

 

  --- --- ---

 

Nú stendur jafnvel til að setja upp tollhlið á vegi umhverfis höfuðborgarsvæðið og rukka íbúa þar um vegatoll í því skyni að safna fé svo hægt sé að lagfæra skemmdir á vegum sem ljóst er að þungaflutningar, m.a. hópferðabílar fullir af ferðamönnum, valda. Hinn almenni heimilisbíll á nánast engan þátt í þessum skemmdum á þjóðvegakerfinu.

 

Mynd: Birkir Hrafn Jóakimsson: Hjólför í íslensku malbiki

Sjá einnig:  
Árni Snær Kristjánsson:
Áhrif þungatakmarkana á vegum - Kostnaðargreining helstu flutningaleiða  

 

--- --- ---

 

Þetta er ekki í fyrsta sinn sem Íslendingar freistast til að reyna að hafa fé af ferðamönnum. Grani bóndi á Stað reyndi það eitt sinn og fór illa fyrir honum:

"Á Stað á Ölduhrygg (Staðastað) bjó í gamla daga bóndi sá, er Grani hét; var hann bæði ágjarn og auðugur. Alfaravegurinn lá um landeign hans eptir endilaungum Ölduhrygg sem nú er kallað Staðarholt, og verður enn í dag að fara um þennan veg, er ferðast er vestur undir Jökul eða þaðan inn á Mýrar eða í Dali, enda er vegur sá mjög fjölfarinn, bæði til kauptúnanna Ólafsvíkur og Búða, og til skreiðarkaupa vestur i „pláss", sem kallað er, en það er Hjallasandur, Keflavík, Ólafsvik, og Brimilsvellir.

Grani bóndi þóttist nú geta náð miklu fé, ef hann tollaði veginn; byggði hann því afar mikinn torfgarð neðan frá sjó og upp í Langavatn (Staðarvatn). Hlið hafði hann á garðinum, þar sem vegurinn er, en veitti eingum fararleyfi, nema þeim, er greiddu Granatoll. Óljóst er með öllu, hve hár hann hefir verið, en illa undu menn tollgreiðslu þessari, enda launuðu þeir Grana bónda hana "því einhvern morgun fanst hann dauður hangandi við annan dyrastafinn í garðshliðinu.

Hefir sá vegur aldrei verið tollaður síðan. Það er auðséð á garðrúst þeirri, sem eptir er, að hann hefir verið ákaflega hár og þykkur, og leingd hans hér um bil 300-400 faðmar."

                                                                    Þjóðsögur og Munnmæli. Jón Þorkelsson. 1899.

 

 

 

 

Telja vegaskemmdir ógna öryggi sínu

Athugasemdir

[Sveinn R. Pálsson, 22.2.2017 kl. 20:42]

Formúlan í pistlinum á við um burðarlögin undir veginum. Þau brotna niður á löngum tíma, mörgum áratugum eða árhundruðum.

Slitlagið ofaná er flókið dæmi. Í skýrslu um endingu slitlaga, sem Efla gerði fyrir Vegagerðina, er enginn greinarmunur gerður á tegundum ökutækja (sýnist mér), eingöngu miðað við fjölda bíla á dag. Þó hlýtur þungi ökutækjanna að hafa eitthvað að segja, en ekki eins mikið og á burðarlögin.

http://www.vegagerdin.is/Vefur2.nsf/Files/Ending_malbikadra_slitlaga/$file/Ending%20malbika%C3%B0ra%20slitlaga.pdf

[Ágúst H Bjarnason, 22.2.2017 kl. 21:04]

 

 

                                                                               

Sæll Sveinn

Það er ágæt umfjöllun um niðurbrot undirlagsins hér:

Áhrif þungatakmarkana á vegum
Kostnaðargreining helstu flutningaleiða
Árni Snær Kristjánsson
http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/ahrif_thungatakmarkana_a_vegum-kostnadargreining_helstu_flutningaleida/$file/ahrif_thungatakmarkana_a_vegum-kostnadargreining_helstu_flutningaleida.pdf

Sjá t.d. bls. 22 þar sem m.a er fjallað um fjórðavelisregluna.

 

 --- --- ---

 

Hér er meira fjallað um yfirlagið:

Hjólför í íslensku malbiki
Slit og deigar formbreytingar
Birkir Hrafn Jóakimsson

http://www.vegagerdin.is/Vefur2.nsf/Files/Hjolfor_i_islensku_malbiki/$file/Hj%C3%B3lf%C3%B6r%20%C3%AD%20%C3%ADslensku%20malbiki.pdf

Um fjórðaveldisregluna er fjallað á bls. 81.

 

--- --- ---

 

Svo er það skýrsla Eflu sem þú vísaðir á:

Ending malbikaðra slitlaga, breyting á síðustu árum
http://www.vegagerdin.is/Vefur2.nsf/Files/Ending_malbikadra_slitlaga/$file/Ending%20malbika%C3%B0ra%20slitlaga.pdf

 

 

 

 

[Ágúst H Bjarnason, 22.2.2017 kl. 21:33]

Á blaðsíðu 13 í  skýrslunni um þungatakmarkanir er skýringarmynd ásamt texta sem útskýrir hvernig vatnsþrýstingur veldur broti í slitlagi, þannig að holur með skörpum brúnum myndast.

 

Ég ek oft Gullna hringinn og hef tekið eftir því hve þessar holur með skörpu brúnunum eru fljótar að myndast. Nú um helgina varð mér starsýnt á veg sem undirbyggður var og klæddur sumarið 2015. Þar voru furðu margar holur af þessari gerð farnar að myndst.  Það vakti athygli okkar sem voru í bílnum að slitið var mun meira á þeim vegarhelmingi sem ekið er  á áður en komið er að Geysi, en mun minna á þeim helmingi sem ekið er á til baka. Ég tel skýringuna vera þá að væntanlega er meiri umferð ávegarhelmingnum sem liggur frá Múla að Geysi, en frá Geysi að Múla, því margir ferðamenn sem aka um Geysi að Gullfossi aka Flúðaveginn um Brúarhlöð til baka frá Gullfossi. (Múli er bærinn sem er á vegamótunum 5 km sunnsn Geysis).  Gríðarleg umferð hópferðabíla með ferðamenn er á þessum vegi.

Áhrif þungatakmarkana á vegum
Kostnaðargreining helstu flutningaleiða
Árni Snær Kristjánsson
http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/ahrif_thungatakmarkana_a_vegum-kostnadargreining_helstu_flutningaleida/$file/ahrif_thungatakmarkana_a_vegum-kostnadargreining_helstu_flutningaleida.pdf

 

 

 

 

 

[Sveinn R. Pálsson, 22.2.2017 kl. 21:47]

Þarna getur verið að álag sé ekki alveg sama og slit. Við getum ímyndað okkur bita úr timbri. Ef sett er á hann álag, þá svignar hann, en ef hann er pússaður með sandpappír þá eyðist hann. Ef hann er pússaður nógu lengi þá skemmist hann, þó svo að þunginn sé lítill sem notaður er við að pússa.

Það skiptir því máli hvernig dekk eru notuð, t.d. ef það eru nagladekk. Einnig getur salt farið illa með malbikið. Og íslenska grjótið er mjög lélegt líka.

[Hörður Þormar (IP-tala skráð) 22.2.2017 kl. 22:34]

Hvað með þungaflutningabifreiðar? Hver er öxulþunginn á þeim?

[Guðmundur Jónsson, 23.2.2017 kl. 09:39]

Slitið á  veginum = heildarþungi farartækis deilt með rúmáli allra dekkja sinnum (loftþrýstingurinn í dekkjunum í fjórðaveldi)

það er að seigja. loftþrýstingurinn er eina breytan sem er í fjórðaveldi. þetta þýðir í reynd að trukkar sem ná að aka á loftþrýsting sem er um 2 bör slíta vegi línulega með þyngd í samanburði við fólksbíl með sama loftþrýsting í dekkjunum.

Vörubílar og rútur eru gjarnan  með um  7 bör í dekkjunum en litlir jeppar og fólsbílar um 2 bör  7 í 4 er 2400 og 2 í fjórða eru 16  2400/16= 150

Þumalputtareglan er þá þannig að rúta slítur veginum sem nemur 150 sinnum meira á hvert kíló.

[Marta B Helgadóttir, 23.2.2017 kl. 10:38]

Takk fyrir enn einn fróðlegan pistil Ágúst.

Við eigum svo fín íslensk orð í íslensku yfir svo margt, t d yfir þá sem ferðast, þeir eru kallaðir ferðamenn eða ferðalangar. Við þurfum ekki að nota enskuslettuna "túristi" sem mér finnst frekar niðrandi, en kannski er það sérviska í mér :) 

Eitthvað munar um alla þungaflutninga/ vöruflutninga á vegunum, strandsiglingar voru lagðar af og flutningar til og frá landsbyggðinni fara fram á þjóðvegunum. Flutningabílar keyra aðallega á nóttunni svo við verðum ekki svo ýkja mikið vör við þá.

Tekjur af ferðamennsku á Íslandi eru notaðar í annað en það sem að ferðamennsku snýr. Ekki er verið að byggja upp innviði sbr Kastljósþátt gærkvöldsins, svo við þurfum að spyrja okkur eða öllu heldur stjórnvöld; hvert fara allar þær gífurlegu tekjur sem af ferðaþjónustunni eru? Upphæðirnar hafa síðustu ár verið eru orðnar stærri en sjávarútvegurinn skilar til þjóðarbúsins. Jú, við vitum að endurreisn íslenska efnahagskerfisins frá hruni hefur að miklu leyti verið borguð upp með einmitt tekjum af ferðamnnsku. Skemmtiferðaskipin borga mikla peninga fyrir að fá að koma að landi, flugfélögin borga mikla peninga í lendingargjöld, dagleg neysla ferðamanna ber alla þá jaðarskatta sem neyslu á Íslandi fylgja og síðast en ekki síst, ferðaþjónustan er atvinnuskapandi fyrir gífurlega stóran hóp fólks sem borgar sína tekjuskatta og skyldur og sem sumir hverjir væru annars atvinnulausir. Í flestum löndum Evrópu hefur verið mikið atvinnuleysi þau ár sem liðin eru frá hruni, en ekki hér á Íslandi þar sem atvinnuleysi mælist varla.

Það erum við sjálf sem erum fíllinn í stofunni. Við erum ekki að standa okkur nógu vel, þurfum að þrýsta á stjórnvöld að hafa vegina í lagi, en að setja upp vegtolla og rukkunarskúra sem manna þarf nótt og dag, er dýr leið og fornfáleg. Ég er hlynnt komugjöldum þegar ferðamennskan á í hlut, vil hafa upphæðina lága hverju sinni, en að allir borgi sem ferðast til Íslands.

[Ágúst H Bjarnason, 23.2.2017 kl. 11:52]

Takk fyrir ábendinguna Marta. Búinn að breyta túristanum í ferðamann :-)

Takk einnig fyrir góð skrif.

[Brynjólfur Þorvarðsson, 23.2.2017 kl. 12:05]

Mér sýnist vera einhver misskilningur með hvað átt er við með "sliti á þjóðvegum", ég er væntanlega ekki einn um það. Flestir virðast sjá fyrir sér slit á yfirborði, svipað og sandpappír á fjöl, og þar hefur Guðmundur Jónsson hér að ofan sjálfsagt rétt fyrir sér - þannig slit breytist lítið milli bíltegunda. En ég hef velt þessu fyrir mér áður og lesið skýrslur Vegagerðarinnar og einnig þessar sem Ágúst vitnar í hér að ofan, og eftirfarandi er minn skilningur á því sem á sér stað.

Það sem á sér stað undir slitlaginu er mun alvarlegra en yfirborðsslit. Burðarlögin brotna niður vegna þunga og hreyfingar, og ég er alls ekki viss um að það taki áratugi eða árhundruð. Íslenskt grjót er ekki sérlega slitsterkt og mig grunar að með miklu álagi, t.d. á Geysisveginum sem Ágúst talar um, gerist þetta mun hraðar. Slitlagið á íslenskum þjóðvegum er næfurþunnt sem þýðir að þrýsingur og hreyfing í burðarlaginu nær niður í tiltölulega oddhvassan þríhyrning undir dekkinu, álagið er því á mjög litlu svæði hverju sinni. Malbik í þéttbýli er mun þykkara og dreifir þunganum talsvert betur, slit á burðarlagi er þar af leiðandi talsvert minna.

En hver ætli afleiðingar af því séu þegar burðarlögin molna vegna álags? Mölin sem er undir slitlaginu verður að vera laus við allan sand til að tryggja að vatn safnist ekki saman þar. Þau skipti sem ég hef komið nálægt efnisvinnslu fyrir vegagerð er þetta lykilatriði - efsta burðarlagið verður að vera vatns- og frostfrítt. Á móti er mjög lítil þjöppun (og samheldni) í þessu efsta burðarlagi, einkum ef steinastærðin er einsleit.

Þegar mölin molnar breytist hún smátt og smátt í sandblandaða möl, að lokum í hreinan sand, og vatnssöfnun eykst væntanlega einnig. Standi vatn undir slitlaginu getur það svo haft tvenn áhrif: Frosverkun getur sprengt burðarlagið upp, og þrýsingur þungra dekkja getur þrýst fljótandi vatni upp gegnum burðarlagið.

Hvorttveggja veldur sprungum og götum í slitlaginu, það byrjar að molna beint og afleiðingin er svo brúnhvassar holur sem síðan stækka vegna beins slits umferðar.

Slit á undirlagi vegna þunga bifreiða fer því talsvert verr með slitlagið en beint slit ofanfrá. Slit vegna nagladekkja má laga með nýlögn slitlags, en slit á undirlagi verður aðeins lagað með því að fjarlægja slitlagið og skipta um undirlag.

[Jón Valur Jensson, 23.2.2017 kl. 13:19]

Mjög athyglisverð grein, Ágúst, og umræðan líka.

Eins og sunnlenzku sveitarfélögin er ég andvígur almennum vegtollum á bíla úr Reykjavík á Suðurland, en hitt kæmi vel til greina, í þessu ljósi, að taka myndarlega vegtolla af þungum rútubifreiðum og öðrum þungaflutningum. Hvort það er gert með tollhliði eða öðrum hætti, breytir engu.

[Ágúst H Bjarnason, 23.2.2017 kl. 14:40]

Niðurbrot vega samkvæmt „fjórða veldis reglunni“ er vel þekkt.

Nokkur dæmi:

 

Wikipedia: Surface deterioration

„As pavement systems primarily fail due to fatigue (in a manner similar to metals), the damage done to pavement increases with the fourth power of the axle load of the vehicles traveling on it. According to the AASHO Road Test, heavily loaded trucks can do more than 10,000 times the damage done by a normal passenger car....“

https://en.wikipedia.org/wiki/Road_surface#Surface_deterioration

 

 

 

Wikipedia: AASHO Road Test

„...he AASHO road test introduced many concepts in pavement engineering, including the load equivalency factor. Unsurprisingly, the heavier vehicles reduced the serviceability in a much shorter time than light vehicles, and the oft-quoted figure, called the Generalized Fourth Power Law,^[2] that damage caused by vehicles is 'related to the 4th power of their axle weight,' is derived from this. The other direct result of the tests were new quality assurance standards for road construction in the US, which are still in use today....“

https://en.wikipedia.org/wiki/AASHO_Road_Test

 

 

 

Vegagerðin, Efnisrannsóknir og efniskröfur

http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Kafli2_Inngangur_2014/$file/Kafli%202%20Inngangur_2014.pdf

"...Í því sambandi má benda á þá þumalputtareglu að niðurbrot í burðarlagi getur til dæmis verið 10 þúsund sinnum meira af völdum þungs bíls en fólksbíls ef þyngdarmunur á bílunum er tífaldur...

...AASHO (American Association of State Highway Officials) Road Test 1961 setti þessar niðurstöður fram á grundvelli yfirgripsmikilla álagsmælinga á tilraunaköflum sem svokallaða fjórða veldis reglu til að lýsa áhrifum misþungra bíla á niðurbrot burðarlags (þyngd þungs bíls/þyngd fólksbíls)4 . Til dæmis (10 tonn/1 tonn)4 = 10.000 sinnum meira niðurbrot“.

 

 

 

Vegagerðin:  Vegirnir okkar

http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Vegirnir_okkar/$file/Vegirnir%20okkar.pdf

„Með vaxandi umferð hefur slit á vegum aukist til muna en þar vega þungt auknir vöruflutningar. Þungar bifreiðar slíta þjóðvegunum margfalt meira en léttar fólksbifreiðar því þungaumferðin brýtur niður burðarlög veganna smátt og smátt og veldur því að með tímanum minnkar burðarþol þeirra. Í grófum dráttum er talið að áhrif þyngdar hafi fjórða veldis áhrif á niðurbrot veganna. Þetta þýðir að öxull, sem er 10 tonn að þyngd, hefur 10 þúsund sinnum meiri áhrif á niðurbrot vegar en öxull sem er 1 tonn.“

 

 

Hagfræðistofnun Háskóla Íslands

Samanburður á beinni gjaldtöku og samfélagslegum kostnaði við flutninga
http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Gjaldt_og_kostn_v_flutn/$file/Gjaldt_og_kostn_v_flutn.pdf

Sjá bls. 44

[Ágúst H Bjarnason, 23.2.2017 kl. 15:19]

Ítarleg umfjöllun um „Fourth Power Law“ á vefsíðu Pavement Interactive:

"Equivalent Single Axle Load"

http://wiki.pavementinteractive.org/index.php?title=ESAL#Generalized_Fourth_Power_Law

[Ágúst H Bjarnason, 25.2.2017 kl. 09:06]

Verkfræðistofan Verkís vann ásamt Háskóla Íslands að rannsóknarverkefni árið 2009.

Þar kemur m.a. fram að rúturnar geti verið lúmskt slæmar, því þær hafa oft bara einn afturöxul, öfugt við flesta þungaflutningabíla sem hafa að jafnaði tví eða þríöxul. Fyrir áratug voru rúturnar um helmingurinn af þyngsta álaginu fyrir staka öxla, en nú hefur þeim á allra síðustu árum fjölgað gríðarlega á vinsælum ferðamannaleiðum.   Það þarf því ekki að koma á óvart að sjá verulega aukningu á niðurbroti vega á þessum leiðum.

 

"ÖXULRÓF METIÐ ÚT FRÁ GÖGNUM WIM UMFERÐARGREINIS"

http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Oxulrof_m_WIM_umferdargreini/$file/Oxulrof_m_WIM_umfer%C3%B0argreini.pdf

 

Höfundar:

Jóhannes Loftsson, Verkís
Sigurður Erlingsson, Háskóla Íslands

Skýrslan var unnin fyrir Vegagerðina.