Skal vi ta hensyn til vekten på fremtidige kampsystemer?

Moderne militære kampsystemer øker i vekt, og behovet for infrastruktur som tåler vekten av materiellet øker i hele det europeiske teateret. Utnyttelse av eksisterende veg- og jernbanenettverk er avgjørende for hastigheten på militær respons med landstryker. Denne artikkelen vil ikke kommentere hvilke fremtidige kampsystemer man bør ha i Norge, men redegjøre for de realitetene vi må ta innover oss knyttet til infrastrukturens begrensninger.

For å øke forståelsen knyttet til veginfrastrukturen vil artikkelen ta for seg veg- og brokonstruksjoner, bruksklasser og deretter hvordan dette kan påvirke militære forflytninger. Basert på sivile- og militære data, overgår dagens kampsystemer majoriteten av kapasiteten til veginfrastrukturen i Europa. Realiteten er at dagens veginfrastruktur i liten grad er dimensjonert for større militære forflytninger, og det ekstraordinære volumet av tungtrafikk de representerer.

Vegkonstruksjoner

For å forstå utfordringene knyttet til stadig tyngre materiell må man få en grunnleggende forståelse av vegen og betrakte den som en konstruksjon. Vegkonstruksjonen består av vegfundament og vegdekke. Disse utgjør den totale konstruksjonen også kalt overbygning.

Overbygningen skal fordele laster fra trafikken til undergrunnen slik at det ikke oppstår skadelige eller uakseptable deformasjoner. Overbygningen skal bestå av vegdekke, bærelag og forsterkningslag. Det kan også være behov for frostsikringslag, og overbygningen skal ha tilstrekkelig bæreevne hele året. Det er de tyngste kjøretøyene som bryter ned vegoverbygningen. Personbiler og lette lastebiler påvirker overbygningen i liten grad. Det er en av grunnene til at Norge dimensjonerer vegene for en levetid på 20 år, og for 10 tonns aksellast. Det medføre at vi har en forventning om at forsterkningslaget i overbygningen er utslitt eller ødelagt etter 20 år.

De viktigste parametere for å dimensjonere en veg er: årsdøgntrafikk (ÅDT), utførte grunnundersøkelser, og vurdering av aktuelle materialer for overbygningen. Ved valg av konstruksjonstype og materialer i overbygningen skal det tas hensyn til mengden tunge kjøretøy. Dimensjonerende trafikkbelastning er summen av ekvivalente 10 tonns aksler per veg-retning/felt på årsbasis (ÅDT). I praksis vil det si at overbygningen/vegkroppen er forskjellig dimensjonert i områder med lav og høy ÅDT.

Hovedfaktorene som påvirker vegoverbygningens bæreevne er trafikale- og klimatiske påkjenninger. Eksempler på trafikale påkjenninger er aksellast, ringtrykk, hastighet, dekktemperatur og vridningskrefter for å nevne noen. De klimatiske påkjenningene er eksempelvis nedbør, lufttemperatur, materialkvalitet og frostmengde.

Disse faktorene gjør at det vil være stor variasjon i vegens bæreevne i løpet av året.  Studier fra Statens vegvesen konkluderer med at bæreevnen kan reduseres med over 50% i vårløsningen hvis undergrunnen er en vannømfintlig jordart (for eksempel leire) (Figur 2). Da er ikke de trafikale påvirkningene medregnet.

Brokonstruksjoner

Brokonstruksjonene er ikke like generelle som vegkonstruksjonene. Broene i Norge er primært laget av stål, armert betong, trevirke, stein, og aluminium. Definisjonen på en bro er en bærende konstruksjon med spennvidde større enn eller lik 2,5 meter og som skal bære trafikklaster. Med bro menes også nedfylte konstruksjoner som kulverter og rør med spennvidde eller diameter på 2,5 meter eller mer. Hovedfaktorene som påvirker broens bæreevne er trafikale- og klimatiske påkjenninger. Felles for alle konstruksjonene er at de skal prosjekteres for 100-års brukstid, og dimensjoneres for:

• Permanente laster er laster som kan anses som konstante: tyngde av konstruksjonen (egenlast), ytre vanntrykk, jordtrykk.
• Variable laster er laster som varierer i tid, og omfatter: trafikklaster, naturlaster, laster påført konstruksjonen i midlertidige faser som fabrikasjon, installering, etc.
• Deformasjonlaster er laster som er knyttet til påførte deformasjoner eller konstruksjonsmaterialets egenskaper slik som: oppspenning av konstruksjonen, setninger, deformasjoner påført konstruksjonen som resultat av fabrikasjons- eller byggemetode.
• Ulykkeslaster er laster som konstruksjonen kan bli utsatt for som resultat av uriktig operasjon, ulykkestilfelle eller unormal hendelse slik som: påkjøringslaster fra kjøretøy, påseilingslaster fra skip, påkjøringslaster fra jernbanetrafikk, last fra fallende gjenstander, eksplosjon med mulig påfølgende brann, brann med påfølgende eksplosjon, laster forårsaket av skred.

Bruksklasser (BK)

Vegmyndighetene i Norge har lagt noen klare restriksjoner (bruksklasser) for å skåne vegnettet. Den største tillatte aksellast på offentlige veier med bruksklasse 10 (BK10) er 10 tonn på enkelt aksel, bortsett fra at drivaksel kan ha 11,5 tonn. Til hver av bruksklassene hører et eget aksellast- og totalvektsystem beregnet på spesialtransporter som tilfredsstiller visse funksjonskrav, for eksempel mobilkraner og kjøretøy som frakter udelelig last. Bruksklasse 10 er dimensjonert slik at største tiltatte spesialtransport er 100 tonn ved dispensasjon.

Tabellen under viser tillatt totalvekt for forskjellige vogntog uten dispensasjon, på de forskjellige veg-bruksklassene (BK). Den tillatte totalvekten gjelder året rundt for de forskjellige bruksklassene (BK6, BK8, BK8T og BK10)

Forflytning av kampsystemer

Fra det tidligere avsnittet har vi med oss at vegoverbygningen og broer er egne konstruksjoner, som har noen helt klare begrensninger knyttet til trafikale- og klimatiske påkjenninger.

Forsvaret benytter seg i dag av trekkvogner med tre aksler og slep med 6 aksler på 10 tonn for transport av artilleriskyts, stormpanservogner og stridsvogner (Figur 5). Disse vognene ble anskaffet på 1980- og 90-tallet og er identiske med konstruksjonsdimensjoneringen og materiellet som var da. Ifølge lovverket, er tillatt totalvekt på BK10 veg, 50 tonn ved en slik transport. Det gjør at Forsvaret i dag må søke om dispensasjon for å forflytte sitt tyngste materiell.

En Leopard 2 stridsvogn veier omkring 54 tonn og Forsvarets semitrailer med slep veier i overkant av 31 tonn. Eksempelvis vil totalvekten for frakt av Leopard 2 stridsvogn (Figur 5) veie omlag 85 tonn. Totalvekten vil da være over 35 tonn mer en lovlig, og Forsvaret får i dag innvilget dispensasjoner for slik frakt på noen distanser. Forutsetningen er at slike transporter kun er mulig med sakte, sentrisk passering over bruer med eskortering og sperring for øvrig trafikk. Med andre ord tillater vegmyndighetene ikke så tunge transporter i to retninger samtidig.

Hva har vel det å si? Det er et betimelig spørsmål som mange stiller seg. Fysikken og geoteknikken svar er tydelig – tunge hjullaster medfører økt nedbrytning!

De trafikale påkjenningene kan skrives som funksjonen:

$$E = \frac{(Aksellast)^4}{(Dimensjonert Bruksklasse)}$$

Det vil si at hvis man øker vekten fra 10 tonn på en enkeltaksel til 14 tonn, så vil nedbrytningseffekten (E) av veien være 384% større. Som man vet er vegoverbygningene i Norge dimensjonert for å holde i minimum 20 år. Hvis man følger funksjonen for trafikale påkjenninger ved å permanent øke aksellasten fra 10 tonn til 14 tonn vil vegen holde i litt over 5 år før den er utbrukt med varige ødeleggelser.

Hva om man da øker frekvensen av slike transporter på steder hvor det vanligvis ikke er mye trafikk? Hva om et alliert korps med stridsvogner eksempelvis blir landsatt på et slikt sted i Norge? Korpset vil være helt avhengige av å ha strategisk mobilitet langs landeveien.

Eksempelvis vil et alliert armekorps kunne bestå av tre divisjoner, som igjen er ni brigadesystemer med logistikk- og støtteressurser. Disse er helt avhengige av hjuloppsatt logistikk (tungtrafikk) for å fremføre og etterforsyne styrkene. Et kjapt overslag på den totale vekten til et slikt korps er godt over 200.000 tonn, noe som utgjør en betydelig ekstrabelastning på veg og broer.

Som nevnt tidligere, så er vegstrekningene dimensjonert etter den årlige trafikkbelastningen. Det betyr at man kan risikere at vegnettet som den allierte styrken må bruke er dimensjonert for 500.000 aksellaster og ikke 10.000.000 aksellaster som er tilfellet i sentrale strøk av Norge.

I Norge og Europa er det kun delstrekninger på riks- og europaveger som er dimensjonert for store volum av tungtrafikk.  Hvis forflytningene i tillegg skjer under vårløsningen vil risikoen for permanente ødeleggelser og skader øke betraktelig.

En annen stor utfordring er den fysiske kapasiteten til broene. Svært få norske broer på det ordinære vegnettet er dimensjonert for mer enn 100 tonns vogntog (spesialtransport). For å kunne kjøre spesialtransport over broer kreves det enveispassering som er saktekjørende og sentrisk passering. Man må også ta hensyn til lastgeometrien. Siden et vogntog fordeler lasten over en større lengde, gjør det at lasten blir mindre per meter. Dette betyr også at broenes bæreevne vil være mindre for enkeltkjøretøy, siden disse forenklet sett kan sees på som en punktlast, siden vekten fordeles over et mindre område enn hvis kjøretøyet fraktes på vogntog. De norske broene er i utgangspunktet ikke dimensjonert for enkeltkjøretøy som er over 60 tonn. De få broene vi har som er dimensjonert for enkeltkjøretøy over 60 tonn finner vi i tilknytning til Hærens skyte- og øvingsfelt, og nær storbyene.

Broene er sårbare med de begrensningene de har, og det vil være meget viktig at de er operative for å sikre en hurtig fremføring av landstyrker.  I Norge forvalter Statens vegvesen ca. 18.000 broer, mange av disse erstatter tidligere fergestrekninger over sund og fjorder. Langs E6 er det over ti broer som har en lengde på over 400 meter. Hvis disse blir ødelagt eller svekket så har man en betydelig utfordring med å forflytte militære landstyrker. Man har meget begrensede militære ressurser som bro- og fergesystemer som kan frakte styrker over så store gap.

En studie fra Polen viser at ca. 60% av stat- og fylkesveiene, og ca. 20% av kommunalvegene har kapasitet til å bære amerikanske stridsvogner (70 tonn). Ifølge U.S Army Europa er disse tallene representative for store deler av Europa.

Man kan anta at situasjonen er tilnærmet lik i Norge, med bakgrunn i at de færreste broene er dimensjonert for over 100 tonn spesialtransport og 60 tonn for enkeltkjøretøy. Dimensjoneringsgrunnlaget i Norge er også lavere enn i EU. Konsekvensene av situasjonen er at man har svært få valgmuligheter om hvilke mobilitetskorridorer som har høy nok kapasitet til å fremføre og etterforsyne styrkene.

Vi har flere eksempler på broer som har kollapset grunnet for store påkjenninger, dårlig vedlikehold og uforutsette laster på konstruksjonene. Den kanskje mest kjente i Europa er kollapsen av en 200 meter lang seksjon av Morandi-broen på motorveien i utkanten av Genova i Italia i 2018. I Norge er de mest kjente kollapsene Skjeggestadbrua ved Holmestrand i 2015, og limtrebrua Perkolo-bru ved Sjoa i 2016. I kjølvannet av skaden på Skjeggestadbrua i 2015 uttalte avdelingsdirektør Børre Stensvold i Statens vegvesen til Dagens Næringsliv at om lag ti broer kollapser hvert år i Norge.

Ved å øke vekten på materiellet og ikke oppgradere infrastrukturen vil vi øke risikoen betraktelig for at vegnettet blir ødelagt og dermed reduserer fremrykningshastigheten. Det vil også bli et stort behov for nytt militært bro- og fergemateriell med høyere kapasitet, som kan opprettholde den strategiske mobiliteten om kritiske broer er ødelagt.

Hvordan vil fremtiden bli?

Stridsvogner, logistikk, og annet tungt materiell har behov for å bli transportert langs landeveien til stridsfeltet, noe man har betydelige utfordringer med i dag. Amerikanske styrker i Europa opplever nesten daglig utfordringer med kvaliteten på vegnettet. Ifølge sjefingeniøren i U.S Army Europe er det eksempelvis 30% av broene på det tyske «autobahn-nettverket» som tåler dagens semitrailere lastet med stridsvogner. Et midlertidig tiltak iverksatt av den tidligere sjefen for U.S Army i Europa, generalløytnant Ben Hodges, var å lease 18 lette semitrailere for å kunne frakte amerikanske stridsvogner og annet tungt materiell lovlig i Europa.

Det er signalisert fra allierte at man ser for seg at fremtidens stridsvogner kanskje blir tyngre enn dagens stridsvogner. I dag er flere stridsvogner nærmere 80 tonn, noe som infrastrukturen i Norge og Europa ikke er dimensjonert for.

Kan vi oppgradere det vegnettet vi allerede har i Norge for å møte utfordringene? I 2013 ble det i Nasjonal transportplan kalkulert at det i en 20-års periode er behov for mellom 400 og 500 milliarder kroner for å sørge for at dagens vegnett holder seg innenfor de kravene som allerede er satt i dagens vegnormal. Hva vil prislappen bli ved å oppgradere det ytterligere, og dimensjonere vegnettet til eksempelvis 14 tonns aksellast? Den kostnaden vil antakelig bli meget høy for samfunnet, og det vil antakelig ta lang tid for å realisere oppgraderingen.  Per i dag er det ingen signaler på at man vil dimensjonere vegnettet for høyere klassifisering enn bruksklasse 10 i Norge. Man kan nok heller ikke forutsette at infrastrukturen har ytelser utover disse kravene. I statsforvaltningen er det ofte den tilbyder med den laveste garanterte sikkerhetsmarginen som vinner anbudet på jobben.

I Norge må man se på disse utfordringene i rammen av totalforsvaret. Ved å bevege seg mot 60-100 tonn på hovedmateriellet, må militært materiell som kampstøttebroer, reservebroer, ferger, og lastevogner utvikles og kjøpes. Det sivile samfunnet må kunne understøtte Forsvaret med eksempelvis jernbaneramper, reservebroer, ferger og tungtransport som har tilstrekkelig kapasitet. Forsvaret og ingeniøroffiserer bør involveres når veginfrastruktur skal bygges eller oppgraderes, slik at veger og broer understøtter totalforsvarets planer. Det er nok ikke hensiktsmessig at alle vegstrekninger i Norge er dimensjonert etter årsdøgntrafikk (ÅDT).

Vi må sørge for at fremtidens kampsystemer ikke blir geografisk bundet, grunnet de fysiske begrensningene til eksiterende infrastruktur. Uten strategisk mobilitet kan vi risikere at kampsystemene blir lite relevante og kanskje ikke kommer seg til stridsfeltet. Vi må sørge for at vi tar valg som sikrer oss den den mobiliteten og kampkraften vi ønsker!

Foto: Svensk Strv 122 (Leo2A5) på Øvelse Cold Response 2016 (Torbjørn Kjosvold / Forsvaret)

Artikkelen er først publisert i NMT 1/2019