OGÓLNA KONCEPCJA METODY UGIĘĆ

Transkrypt

1 1

2 OGÓLNA KONCEPCJA METODY UGIĘĆ modyfikacja metody ugięć zastosowanej w Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych z 1983 roku, założenie - trwałość nawierzchni jest zależna od maksymalnego ugięcia sprężystego występującego bezpośrednio pod punktem obciążenia, im większe tym mniejsza trwałość zmęczeniowa ugięcia dopuszczalne 2

3 OGRANICZENIA METODY UGIĘĆ maksymalne ugięcie sprężyste nie daje obrazu o kształcie czaszy ugięcia nawierzchni, złożoność procesu zmian ugięć nawierzchni w miarę eksploatacji, wpływ czynników lokalnych, inny charakter ugięć nawierzchni podatnych i półsztywnych, stosuje się dla dróg o kategorii ruchu od KR-1 do KR-4. 3

4 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (1) Ugięcie obliczeniowe jest to ugięcie sprężyste nawierzchni przyjęte do projektowania grubości nakładki na danym odcinku jednorodnym drogi. U obl = U m f T f S f P 4

5 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (2) Odcinek jednorodny jest to odcinek drogi jednorodny pod względem konstrukcji nawierzchni, natężenia ruchu i wielkości ugięć oraz ewentualnie innych cech istotnych z punktu widzenia projektanta. Metody podziału drogi na odcinki jednorodne: statystyczne, sum skumulowanych. 5

6 272, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,400 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (3) Metoda sum skumulowanych S S S 1 2 i x x i x i 2 x x S x S 1 i ul.nawojki, odcinek Al.A.Mickiewicza-ul.Piastowska U [mm] [m] S gdzie: S i suma skumulowana w punkcie i x i wartość ugięcia w punkcie i x średnie ugięcie dla odcinka obliczeniowego

7 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (4) U obl = U m f T f S f P U m = U śred + 2S u Ugięcie miarodajne obliczane jest przy poziomie ufności 98%. Oznacza to, że prawdopodobieństwo wystąpienia ugięć większych niż miarodajne wynosi 2%. 7

8 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (5) U obl = U m f T f S f P f T = 1 + 0,02 (20 - T) T - temperatura warstw asfaltowych, w której wykonano badanie, C Współczynnik temperaturowy (f T ) sprowadza wyniki pomiarów ugięć do temperatury odniesienia 20 C (średniej temperatury warstw asfaltowych w okresie wiosennym). 8

9 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (6) U obl = U m f T f S f P f S - współczynnik sezonowości f S = 1,0 - pomiar w okresie wiosennym, f S > 1,0 - pomiar poza okresem krytycznym f s = 1,15 (V, VI, VII, VIII, IX) f s = 1,25 (X, XI, XII?) Drogi i Mosty 1-2/2008 9

10 UGIĘCIE OBLICZENIOWE (7) U obl = U m f T f S f P f P - współczynnik podbudowy f P = 1,0 - nawierzchnia podatna, f P = 1,0 1,4 - nawierzchni półsztywna. 10

11 GRUBOŚĆ ZASTĘPCZA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ Dane niezbędne do wyznaczenia grubości zastępczej nakładki wzmacniającej: ugięcie obliczeniowe U obl, całkowity ruch w okresie obliczeniowym N całk, wyrażony liczbą osi standardowych na obliczeniowy pas ruchu. 11

12 RUCH CAŁKOWITY W OKRESIE OBLICZENIOWYM Metody obliczeń (Załącznik A KWiRNPiP): N całk = 365 f 1 SDR100 i t i N całk = 365 f 1 SDR100 śred t obl N całk = 365 f 1 SDR100 0 C C = [(1 + p) tobl - 1] / p 12

13 ruch całkowity, osie 100 kn/pas GRUBOŚĆ ZASTĘPCZA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ ugięcie obliczeniowe U obl 13

14 RZECZYWISTA KONSTRUKCJA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ (1) Układ warstw wzmacniających powinien być projektowany według następujących zasad: H zast.proj. H zast.wzm., H zast.proj. = a 1 h 1 + a 2 h a n h n. a 1,..., a n - współczynniki materiałowe warstw, h 1,..., h n - grubości warstw. 14

15 RZECZYWISTA KONSTRUKCJA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ (3) Współczynniki materiałowe warstw nakładki L.p Materiał Współczynnik materiałowy a i 1 Beton asfaltowy 2,0 2 SMA 2,0 3 MNU 2,0 4 Kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie 1,0 5 Tłuczeń klinowany 1,0 6 Chudy beton 1,50-1,55 7 Kruszywo stabilizowane cementem R m = 5MPa 1,35-1,45 8 Kruszywo stabilizowane mechanicznie i ulepszane cementem 1,50-1,55 16

16 RZECZYWISTA KONSTRUKCJA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ (4) Nakładka może być wykonana jako: tylko warstwy (warstwa) asfaltowe, warstwy asfaltowe ułożone na warstwie pośredniej. 17

17 RZECZYWISTA KONSTRUKCJA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ (5) Minimalna grubość pakietu warstw asfaltowych ułożonych na warstwie pośredniej L.p Kategoria ruchu Minimalna grubość pakietu warstw asfaltowych [cm] 1 KR1 8 2 KR KR KR

18 RZECZYWISTA KONSTRUKCJA NAKŁADKI WZMACNIAJĄCEJ (6) Zalecane grubości warstw nawierzchni Warstwa Typ i wymiar mieszanki Grubość zagęszczonej warstwy technologiczn ej, cm Podbudowa AC 16 P 5,0 14,0 AC 22 P 8,0 14,0 AC WMS 11 6,0 12,0 AC WMS 16 8,0 14,0 Wiążąca AC 11 W 4,0 10,0 AC 16 W 6,0 10,0 AC 22 W 7,0 10,0 AC WMS 11 6,0 10,0 AC WMS 16 8,0 10,0 MA 8 W 2,5 3,5 MA 11 W 3,5 4,0 PA 16 6,0 10,0 Ścieralna AC 5 S 2,0 4,0 AC 8 S 2,0 4,0 AC 11 S 3,0 5,0 SMA 5 2,0 4,0 SMA 8 2,5 5,0 SMA 11 3,5 5,0 BBTM 8 1,0 3,0 BBTM 11 1,5 3,5 PA 8 4,0 5,0 PA 11 5,0 6,0 MA 5 2,0 3,0 MA 8 2,5 3,5 MA 11 3,5 4,

19 PRZYKŁAD 1 DANE PROJEKTOWE (1) jezdnia jednoprzestrzenna 2 X 2 pasy, SDR 0 = 6000 pojazdów, struktura ruchu pojazdów ciężkich: o ciężarowe bez przyczep 8%, o ciężarowe z przyczepą 5%, o autobusy 2%, okres obliczeniowy t obl = 20 lat, roczny wzrost ruchu p = 5%, ugięcie średnie na odcinku jednorodnym U śred = 1,30 mm, 20

20 PRZYKŁAD 1 DANE PROJEKTOWE (2) odchylenie standardowe ugięć na odcinku jednorodnym S u = 0,17 mm, temperatura warstw asfaltowych w czasie pomiaru ugięć T = 10 C, pomiar wykonano wiosną, podbudowa istniejącej nawierzchni: stabilizacja cementem, bardzo spękana. 21

21 PRZYKŁAD 1 RUCH CAŁKOWITY SDR100 0 = N 1 r 1 + N 2 r 2 + N 3 r 3 = = 0, , , , , ,594 = = 52, ,5 + 71,3 = 497,1 osi 100 kn/dobę C = [(1 + p) t obl - 1] / p =[(1 + 0,05) 20-1] / 0,05 = 33,06 N całk = 365 f 1 SDR100 0 C = 365 0,45 497,1 33,06 = 2,7 mln. osi 100 kn Kategoria ruchu KR-4 22

22 PRZYKŁAD 1 UGIĘCIE OBLICZENIOWE U m = U śred + 2 S u = 1, ,17 = 1,64 mm f T = 1 + 0,02(20 - T) = 1 + 0,02(20-10) = 1,20 f S = 1,00 f P = 1,10 U obl = U m f T f S f P = 1,64 1,20 1,00 1,10 = 2,16 mm 23

23 PRZYKŁAD 1 GRUBOŚĆ ZASTĘPCZA NAKŁADKI 2,16 mm 2,7 mln H z = 54 cm 24

24 PRZYKŁAD 1 UKŁAD WARSTW KONSTRUKCYJNYCH 2 cm 8 cm Wariant 1 Warstwa ścieralna mieszanka SMA 8 Warstwa wiążąca BA cm Warstwa podbudowy BA cm Warstwa pośrednia kruszywo łamane stabilizowane mechan. H zast.proj. = = 54 cm 25

25 PRZYKŁAD 1 UKŁAD WARSTW KONSTRUKCYJNYCH Wariant 2 5 cm 8 cm Warstwa ścieralna mieszanka SMA 11 Warstwa wiążąca BA cm Warstwa podbudowy BA 22 H zast.proj. = = 54 cm 26

26 PRZYKŁAD 2 DANE PROJEKTOWE jezdnia jednoprzestrzenna 2 X 1 pas, SDR100 śred = 210 osi 100 kn/dobę, okres obliczeniowy t obl = 20 lat, ugięcie średnie na odcinku jednorodnym U śred = 0,53 mm, odchylenie standardowe ugięć na odcinku jednorodnym S u = 0,06 mm, temperatura warstw asfaltowych w czasie pomiaru ugięć T = 16 C, pomiar wykonano jesienią, podbudowa istniejącej nawierzchni: podatna 27

27 PRZYKŁAD 2 RUCH CAŁKOWITY I UGIĘCIE OBLICZENIOWE N całk = 365 f 1 SDR100 śred t obl = 365 0, = 766,5 tys. osi 100 kn Kategoria ruchu KR-3 U m = U śred + 2 S u = 0, ,06 = 0,65 mm f T = 1 + 0,02(20 - T) = 1 + 0,02(20-16) = 1,08 f S = 1,15 f P = 1,00 U obl = U m f T f S f P = 0,65 1,08 1,15 1,00 = 0,81 mm 28

28 PRZYKŁAD 2 GRUBOŚĆ ZASTĘPCZA NAKŁADKI 0,81 mm 766,5 tys. H z = 10 cm 29

29 PRZYKŁAD 2 UKŁAD WARSTW KONSTRUKCYJNYCH 5 cm Warstwa ścieralna BA 11 7 cm - głębokość ew. frezowania Istniejąca konstrukcja H zast.proj. = 2 5 = 10 cm 30

30 31