Efektywność zastosowania siatek stalowych w naprawach nawierzchni asfaltowych. Dr inż. Piotr Zieliński Politechnika Krakowska

Transkrypt

1 Efektywność zastosowania siatek stalowych w naprawach nawierzchni asfaltowych Dr inż. Piotr Zieliński Politechnika Krakowska

2 Cel i istota pracy: Ocena wpływu siatki stalowej ułożonej w nawierzchni asfaltowej na nośność konstrukcji nawierzchni. Nośność nawierzchni jest wyrażona jako ugięcie pod centralnym geofonem FWD przed i po wzmocnieniu wraz z porównaniem z ugięciami oszacowanymi metodą analityczną z wykorzystaniem programu BISAR.

3 Efektywność warstw pośrednich wg badań belgijskich (Vanelstraete A., Francken L)

4 Charakterystyka analizowanych odcinków: Niewystarczająca nośność, liczne uszkodzenia: pojedyncze i siatkowe spękania podłużne, spękania poprzeczne (odbite), nierówności podłużne, koleiny lepkoplastyczne i strukturalne, łaty; Kategoria ruchu: KR4-6 (5,0-17,3 mln osi 100 kn /pas w okresie 20 lat); Ograniczone możliwości podniesienia niwelety wzmacnianych nawierzchni.

5 Model konstrukcji nawierzchni przed przebudową odcinek kilometraż Warstwy asfaltowe DK 94, jezdnia prawa Km DK 94, jezdnia Km lewa DK 94 Km DK 44 Km H=28 cm E=4111 MPa H=25 cm E=6594 MPa H=21 cm E=2661 MPa H=17 cm E=1500 MPa podbudowa H=17 cm E=165 MPa H=47 cm E=240 MPa H=29 cm E=281 MPa H=40 cm E=200 MPa podłoże H = E=92 MPa H = E=132 MPa H = E=57 MPa H = E=50 MPa

6 odcinek Projektowane konstrukcje wzmocnienia Głębokość frezowania Warstwa wyrównawcza cm - Warstwa pośrednia Warstwy asfaltowe na siatce 8 9 cm AC WMS + 4cm SMA cm 4 cm - - Siatka stalowa +slurry seal 8cm AC WMS + 4cm SMA 8cm AC WMS + 4cm SMA 4 5 cm 3 cm AC 8 8cm AC WMS + 4cm SMA

7 odcinek 1 i 2 DK 94, widok przed przebudową (2005)

8 Odcinek 1 i 2 DK 94, 9 lat po przebudowie (2016)

9 Odcinek 3 DK 94, widok przed przebudową (2005)

10 Odcinek 3 DK 94, 9 lat po przebudowie (2016)

11 Odcinek 4 DK 44, widok przed przebudową (2011)

12 Odcinek 4 DK 44, 5 lat po przebudowie (2016)

13 deflection [mm] Porównanie ugięć FWD przed i po przebudowie odcinek 1 DK 94, jezdnia prawa before reconstruction after reconstruction localization - km

14 Deflection [mm] Porównanie ugięć FWD przed i po przebudowie odcinek 2 DK 94, jezdnia lewa before reconstruction 0.20 after reconstruction Localization - km

15 Porównanie ugięć FWD przed i po przebudowie odcinek 3 DK 94,

16 Porównanie ugięć FWD przed i po przebudowie odcinek 4 DK before reconstruction after reconstruction Deflection [mm] Lokalization - km

17 Analiza istotności różnic dla ugięć FWD przed i po przebudowie (1) Czas pomiaru średnia Odchylenie standardowe Wskaźnik zmienności różnica DK 94, km , jezdnia prawa (odc.1) Przed ,6 przebudową Po przebudowie ,6 DK 94, km , jezdnia lewa (odcinek 2) Przed ,4 przebudową Po przebudowie ,9 * Różnica istotna statystycznie granica istotności (95%) 70* 38 67* 38

18 Analiza istotności różnic dla ugięć FWD przed i po przebudowie (2) Czas pomiaru średnia Odchylenie standardowe Wskaźnik zmienności DK 94, km (odcinek 3) Przed ,0 przebudową Po przebudowie ,7 DK 44, km (odcinek 4) Przed ,8 przebudową Po przebudowie ,1 * Różnica istotna statystycznie różnica granica istotności (95%) 222* * 45

19 Ocena nośności nawierzchni wg DSN

20 Ocena wpływu siatki stalowej na nośność przebudowanej nawierzchni Przeliczenie centralnych ugięć FWD przebudowanej konstrukcji do temperatury referencyjnej (20 C) Przeliczenie ugięć dynamicznych na statyczne (wg wzorów podanych w pracy doktorskiej B. Krawczyka) Obliczenie ugięć sprężystych od pojedynczego obciążenia kołem o nacisku 50 kn dla modeli nawierzchni wg projektu wzmocnienia (bez uwzględnienia siatki stalowej), w programie BISAR Porównanie skorygowanych ugięć pomierzonych i ugięć obliczonych w programie BISAR

21 Analiza istotności różnic dla ugięć FWD pomierzonych i obliczonych (1) ugięcia [µm] średnia Odchylenie standardowe Wskaźnik zmienności różnica DK 94, km , jezdnia prawa (odcinek 1) obliczone ,1 pomierzone ,2 Granica istotności 95% 90% DK 94, km , jezdnia lewa (odcinek 2) obliczone ,1 pomierzone ,

22 Analiza istotności różnic dla ugięć FWD pomierzonych i obliczonych(2) ugięcia [µm] średnia Odchylenie standardowe Wskaźnik zmienności różnica DK 94, km (odcinek 3) Calculated ,3 Measured ,7 DK 44, km (odcinek 4) Calculated ,3 Measured ,1 Granica istotności 95% 90% 146* * *różnica istotna statystycznie

23 Wnioski (1) Stan nawierzchni wszystkich analizowanych odcinków dróg wzmocnionych siatką stalową i nakładką bitumiczną po kilku latach eksploatacji jest bardzo dobry. Brak uszkodzeń potwierdza efektywność zastosowanych rozwiązań. Nośność nawierzchni na analizowanych odcinkach dróg klasyfikowana zgodnie z DSN mieści się w klasie A, co oznacza trwałość zmęczeniową jak dla nawierzchni nowej (minimum 20 lat).

24 Wnioski (2) Wzrost nośności przebudowanych nawierzchni oszacowany na podstawie pomiarów FWD jest bardzo istotny. Wartości ugięć pomierzonych na wzmocnionych odcinkach są mniejsze od ugięć wyznaczonych programem BISAR dla modelu nawierzchni bez siatki. Różnice tych ugięć są istotne dla 2 z analizowanych 4 odcinków (dla obu przyjętych poziomów istotności tj. 95% i 90 %).

25 Wnioski (3) Najlepszą efektywność siatki stalowej zaobserwowano dla odcinków, gdzie nośność nawierzchni przed przebudową była najniższa i gdzie wobec tego siatka została zlokalizowana w strefie rozciąganej. Przedmiotowe odcinki będą poddane obserwacji w dłuższym czasie eksploatacji co pozwoli na pełniejszą ocenę efektywności zastosowanych technologii zarówno w zakresie spękań zmęczeniowych jak i spękań odbitych.

26 Dziękuje za uwagę Dziękuję za uwagę