PROJEKT WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI

Transkrypt

1 Droga wojewódzka 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo (z wyłączeniem obrębu Fromborka) PROJEKT WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI Opracowano na zlecenie: Transprojekt Gdański Sp. z o.o. ul. Partyzantów 72A Gdańsk Autor: dr inż. Waldemar Cyske Rotmanka, kwiecień

2 Droga wojewódzka 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo (z wyłączeniem obrębu Fromborka) PROJEKT WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI SPIS TREŚCI 1. PODSTAWA OPRACOWANIA CEL I ZAKRES OPRACOWANIA MATERIAŁY WYJŚCIOWE ISTNIEJĄCA KONSTRUKCJA NAWIERZCHNI ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE METODA OBLICZEŃ RUCH PROJEKTOWY OBCIĄŻENIE TEMPERATURA PROJEKTOWA SCHEMAT OBLICZENIOWY KRYTERIA ZMĘCZENIOWE OBLICZANE SPOSOBY WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI OKREŚLENIE PARAMETRÓW TECHNICZNYCH KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI NIEZBĘDNYCH DO OBLICZENIA TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ PODŁOŻE GRUNTOWE WARSTWA PODBUDOWY POMOCNICZEJ Z MIESZANKI ZWIĄZANEJ SPOIWEM HYDRAULICZNYM WARSTWA PODBUDOWY ZASADNICZEJ Z MIESZANKI NIEZWIĄZANEJ WARSTWA PODBUDOWY ZASADNICZEJ Z MIESZANKI MCE NOWE WARSTWY ASFALTOWE ISTNIEJĄCE WARSTWY KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI POŁĄCZENIE MIĘDZYWARSTWOWE PROJEKTOWANE KONSTRUKCJE NAWIERZCHNI WNIOSKI Z OBLICZEŃ SPRAWDZENIE WARUNKU MROZOODPORNOŚCI PODSUMOWANIE

3 Droga wojewódzka 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo (z wyłączeniem obrębu Fromborka) PROJEKT WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI 1. Podstawa opracowania Opracowanie wykonano na podstawie umowy nr 02/147/03/2016 z firmą Transprojekt Gdański Sp z o.o. 2. Cel i zakres opracowania Celem opracowania jest wykonanie projektu wzmocnienia konstrukcji istniejącej nawierzchni podatnej dla drogi wojewódzkiej nr 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo (z wyłączeniem odcinka miejskiego we Fromborku) z zastosowaniem mieszanek mineralno-asfaltowych zgodnych z normami serii PN-EN oraz wymaganiami technicznymi do tych norm (WT-2). Dopuszczalny nacisk osi pojedynczej dla projektowanych konstrukcji nawierzchni wynosi 115 kn. Równoważna oś standardowa, tak zwana oś obliczeniowa wynosi 100 kn. Opracowanie zawiera następujące rozwiązania: Wzmocnienie istniejącej konstrukcji nawierzchni. Nowa konstrukcja nawierzchni z wykorzystaniem technologii MCE. Nowa konstrukcja nawierzchni na poszerzeniach z wykorzystaniem w podbudowie kruszywa niezwiązanego. Nowa konstrukcja nawierzchni na poszerzeniach z wykorzystaniem w podbudowie mieszanki MCE. 3

4 3. Materiały wyjściowe W opracowaniu projektu wykorzystano następujące materiały: [1] Program Funkcjonalno-Użytkowy dla zadania Wykonanie dokumentacji projektowej dla zadania: Rozbudowa drogi wojewódzkiej nr 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo. [2] SIWZ dla zadania Wykonanie dokumentacji projektowej dla zadania: Rozbudowa drogi wojewódzkiej nr 504 na odcinku Pogrodzie Braniewo. [3] Prognoza ruchu, przekazana przez Zleceniodawcę. [4] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r., w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne., DZ. U. nr 43, poz. 430 wraz z aktualizacją opublikowaną w dniu 10 marca 2015, poz [5] Załącznik do Zarządzenia nr 31 GDDKiA z , Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych. Politechnika Gdańska, [6] Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. IBDiM Warszawa [7] Wymagania Techniczne. Kruszywa do mieszanek mineralno-asfaltowych i powierzchniowych utrwaleń na drogach krajowych. WT [8] Wymagania Techniczne. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Mieszanki mineralno-asfaltowe, WT-2, część 1, [9] Wymagania Techniczne. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych. WT [10] Wymagania Techniczne. Mieszanki związane spoiwem hydraulicznym do dróg krajowych. WT [11] Judycki J., Jaskuła P., Pszczoła M., Ryś D., Jaczewski M., Alenowicz J., Dołżycki B., Stienss M.: Analizy i projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2014, ISBN [12] Instrukcja projektowania i wbudowywania mieszanek mineralno-cementowoemulsyjnych (MCE). Gdańsk Istniejąca konstrukcja nawierzchni W dniach od 19 do 21 marca 2016 wykonano 35 odwiertów w istniejącej konstrukcji nawierzchni i podłożu gruntowym. Odwiertów nie wykonano w miejscowości Frombork (na wyremontowanym odcinku). Wyniki odwiertów przedstawiono w tablicy 1 i na rysunku 1. 4

5 Tablica 1. Istniejąca konstrukcja nawierzchni Materiał Km Strona MMA MMS Podbudowa podbudowy Podsypka Grunt P 13,5 39 chb+mms+bruk PΠ 100 G L chb+mms+bruk PΠ 90 G L chb+tłuczeń PΠ 150 G P 9 44 chb+mms+tłuczeń Pr 100 G L chb+mms+tłuczeń Ps G P 8 8,5 27 Kruszywo Ps G L Kruszywo Pd G P 8 8,5 27 Kruszywo Pd G L 7,5 26 Kruszywo Pd G P Kruszywo Ps 50 G L Kruszywo Ps 50 G P Kruszywo PΠ 110 G L 7 19 Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G L chb+mms+kruszywo Pd G P Kruszywo Pd+Ps G L 7,5 25 Kruszywo Pd G P Kruszywo Ps 110 G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Ps G L Kruszywo PΠ 160 G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd 90 G P Kruszywo Pd 50 G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G L Kruszywo Pd G P Kruszywo Pd G1 W tablicy użyto następujących skrótów: MMA warstwy z mieszanek mineralno-asfaltowych MMS warstwy z mieszanek mineralno-smołowych i porowatych mieszanek asfaltowych chb chudy beton Kruszywo kruszywo niezwiązane 5

6 Rysunek 1. Górne warstwy istniejącej konstrukcji nawierzchni Kolor niebieski warstwy z MMA Kolor czerwony warstwy z MMS i porowate MMA Kolor zielony warstwy podbudowy (kruszywa, chydy beton, mma, mms, bruk) Istniejąca konstrukcja nawierzchni wykazuje wiele uszkodzeń w postaci spękań poprzecznych. Spękania te należy naprawić przed przystąpieniem do remontu całego ciągu drogowego a zwłaszcza jego wzmocnieniem. W przypadku wyboru wariantu z mieszanką MCE spękania można pozostawić bez naprawy. Ze względu na równość nawierzchni, brak deformacji (osiadań, kolein strukturalnych i lepko-plastycznych) przyjęto, że jakość warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych jest wystarczająca do przeniesienia prognozowanego ruchu jeżeli deformacje nie występują obecnie to nie wystąpią także po wzmocnieniu konstrukcji nawierzchni, gdy wzroście odporność nawierzchni na obciążenia od ruchu. 5. Założenia projektowe 5.1. Metoda obliczeń Projektowanie konstrukcji nawierzchni wykonano według metody mechanistycznoempirycznej, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. wraz z późniejszymi zmianami [4]. Trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni obliczono przy wykorzystaniu najnowocześniejszych kryteriów AASHTO 2004 (USA), stosowanych w Polsce od 2010 r. Procedura postępowania podczas obliczeń była następująca: 6

7 a) przyjęcie ruchu projektowego, b) przyjęcie miarodajnego przekroju istniejącej konstrukcji nawierzchni, c) przyjęcie grubości nowych warstw konstrukcji nawierzchni, d) przyjęcie stałych materiałowych warstw: modułów E i wsp. Poissona ν, e) obliczenie krytycznych naprężeń i odkształceń w konstrukcji nawierzchni, f) obliczenie trwałości zmęczeniowej nawierzchni (ilości obciążeń do osiągnięcia stanu krytycznego). Ze względu na dużą zmienność istniejącej konstrukcji nawierzchni obliczenia wykonano dla 9 przekrojów uznanych za najsłabsze na projektowanym odcinku Ruch projektowy Na podstawie przekazanej przez Zlecającego prognozy ruchu przyjęto ruch projektowy: Wniosek: obliczona sumaryczna ilość równoważnych osi standardowych 100 kn w okresie 20 lat równa 0,97mln osi obliczeniowych - wyznacza to kategorię ruchu KR3. Do obliczeń przyjęto ruch prognozowany z punktu (ul. Elbląska w Braniewie), który jest największy na projektowanym odcinku Obciążenie Przyjęto następujące obciążenie obliczeniowe: pojedyncza oś standardowa: 100 kn, koło pojedyncze o obciążeniu: 50 kn, ciśnienie kontaktowe pomiędzy kołem i nawierzchnią: 850 kpa, czas obciążenia nawierzchni przy prędkości pojazdu V = 60 km/h: 0.02 s Temperatura projektowa Przyjęto do projektowania nawierzchni podatnej jedną temperaturę ekwiwalentną równą +13 C zgodnie z najnowszymi analizami [4, 5, 11] Schemat obliczeniowy Obliczenia wykonano przy założeniu, że modelem konstrukcji nawierzchni jest wielowarstwowa półprzestrzeń sprężysta. Schemat modelu konstrukcji przyjętego do obliczeń przedstawiono na rysunku 2. 7

8 P=50 kn q = 850 kpa w Warstwy asfaltowe (z podziałem na poszczególne warstwy konstrukcyjne), E n, ν n εa Istniejące warstwy z mma i mms E 3, ν 3 εas Istniejąca podbudowa E 2, ν 2 Istniejąca podsypka E 1, ν 1 Podłoże gruntowe ulepszone Eo>120MPa E o, ν o εz Rysunek 2. Schemat konstrukcji nawierzchni przyjęty do obliczeń Oznaczenia wielkości pokazanych na rysunku 1 są następujące: w ugięcie, εa odkształcenie rozciągające na spodzie nowych warstw asfaltowych, εas odkształcenie rozciągające na spodzie istniejących warstw asfaltowych, εz odkształcenie ściskające w podłożu, Ei, νi stałe materiałowe poszczególnych warstw, P obciążenie koła, P=50 kn, q ciśnienie kontaktowe pomiędzy kołem i nawierzchnią, q = 850 kpa Kryteria zmęczeniowe Dla określenia trwałości zmęczeniowej warstw asfaltowych i trwałości ze względu na deformacje strukturalne nawierzchni zastosowano kryteria zmęczeniowe M-ENPDM AASHTO 2004 z USA, opisane w [10]. Jako moment zniszczenia nawierzchni w tej metodzie przyjmuje się wystąpienie spękań zmęczeniowych warstw asfaltowych na powierzchni 15% lub wystąpienie deformacji strukturalnej o głębokości 12,5 mm. W przypadku spękań zmęczeniowych jako główne kryteria zmęczeniowe stosowano kryteria: spękań z dołu do góry warstw asfaltowych z najnowszej metody AASHTO 2004 (patrz wzór 1, 2, 3 i 4), deformacji trwałych z metody Instytutu Asfaltowego 1982 (patrz wzór 5). 8

9 (1) gdzie: Nf liczba powtarzalnych obciążeń do wystąpienia spękań zmęczeniowych, na 50% całkowitej powierzchni pasa ruchu, k 1 parametr określony w procesie kalibracji, zależny od grubości warstwy asfaltowej (patrz wzór 3), εt odkształcenie rozciągające w krytycznym punkcie, w przekroju pionowym nawierzchni, liczba bezwymiarowa, E moduł sztywności najniższej warstwy asfaltowej, w MPa, C współczynnik zależny od właściwości objętościowych mieszanki mineralnoasfaltowej, określony zależnością C = 10 M. gdzie: Vb efektywna zawartość asfaltu, % objętościowo, Va zawartość wolnych przestrzeni, % objętościowo. (2) (3) gdzie: hac grubość pakietu warstw asfaltowych podana w calach. Obliczenie ilości obciążeń do wystąpienia 15% siatkowych spękań zmęczeniowych wykonano według wzoru (4). (4) gdzie: FCbottom ilość spękań siatkowych (aligatorowych) typu z dołu do góry, wyrażona w procentach w stosunku do całej powierzchni pasa ruchu, D szkoda zmęczeniowa wywołana na spodzie warstw asfaltowych (wstawiana do wzoru jako ułamek dziesiętny). 9

10 (5) gdzie: Np liczba powtarzalnych obciążeń do wystąpienia deformacji strukturalnej o głębokości 12,5 mm, εz odkształcenie ściskające w krytycznym punkcie, w przekroju pionowym nawierzchni, liczba bezwymiarowa. 6. Obliczane sposoby wzmocnienia konstrukcji nawierzchni Do obliczeń przyjęto następujące sposoby wzmocnienia istniejącej konstrukcji nawierzchni: 1. Wzmocnienie istniejącej konstrukcji nawierzchni nowymi warstwami z mieszanek mineralno-asfaltowych. 2. Przetworzenie istniejącej konstrukcji nawierzchni w mieszankę MCE i ułożenie nowych warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych. 3. Nowa konstrukcja nawierzchni na poszerzeniach i w miejscach korekty przebiegu drogi. W przypadku wzmocnienia istniejącej konstrukcji nawierzchni wzmocnienia podłoża nie występuje (zarówno w przypadku wzmocnienia tylko poprzez nowe warstwy asfaltowej jak i w przypadku recyklingu istniejącej nawierzchni na zimno). W przypadku nowej konstrukcji nawierzchni (występującej na poszerzeniach i korektach przebiegu drogi), że względu na mały zakres prac i uproszczenie technologii, przyjęto wykonanie podbudowy pomocniczej jednowarstwowej. Jednocześnie jej grubość dobrano do grubości istniejącej nawierzchni w celu ujednolicenia pracy nawierzchni w miejscu wzmacniania i poszerzania. Podbudowę pomocniczą i ulepszone podłoże przyjęto według następującego schematu: G1 20 cm mieszanki C 3/4, G2 25 cm mieszanki C 3/4, G3 35 cm mieszanki C 3/4, G4 25 cm mieszanki C 3/4 i 20 cm mieszanki C 0,4/0,5. Takie warstwy zapewnią przyszłej nawierzchni podobną pracę jak istniejącej jezdni po wzmocnienia a jednocześnie spełniony będzie warunek odporności na wysadziny mrozowe. 10

11 Obliczenia trwałości konstrukcji nawierzchni wykonano w punktach jakie uznano za najsłabsze (ze względu na występującą grubość istniejących warstw oraz nośność podłoża gruntowego). Obliczenia wykonano w następujących punktach: P L P P P L P L P Obliczenia nawierzchni z podbudową z mieszanki MCE wykonano tylko dla jednego przekroju, przy założeniu, że dolne warstwy konstrukcji nawierzchni pozostaną niezmienne. Obliczenia nowej konstrukcji nawierzchni wykonano tylko dla jednego przekroju, przy założeniu, że podłoże zostanie wzmocnione przez warstwy ulepszonego podłoża lub podbudowy pomocniczej. 7. Określenie parametrów technicznych konstrukcji nawierzchni niezbędnych do obliczenia trwałości zmęczeniowej 7.1. Podłoże gruntowe Do obliczeń przyjęto, że istniejąca konstrukcja nawierzchni spoczywa na dobrze zagęszczonym podłożu a podłoże w miejscu nowej konstrukcji nawierzchni zostanie odpowiednio wzmocnione. Do obliczeń przyjęto następujące stałe materiałowe: G1 - E = 80 MPa; ν = 0,3 (głównie piaski drobne), G2 - E = 50 MPa, ν = 0,3 (głównie piaski pylaste), G3 - E = 30 MPa; ν = 0,3 (nie występuje), G4 - E = 20 MPa; ν = 0,3 (głównie piaski gliniaste, gliny) Warstwa podbudowy pomocniczej z mieszanki związanej spoiwem hydraulicznym W konstrukcji nawierzchni przyjęto, że na podłożu będzie wbudowana podbudowa pomocnicza z mieszanki związanej spoiwem hydraulicznym C3/4 spełniająca wymagania norm z serii PN-EN i wymagań technicznych WT W obliczeniach przyjęto w uproszczeniu, że warstwa podbudowy pomocniczej będzie pracować podczas eksploatacji nawierzchni w II etapie pracy, już po częściowym spękaniu. Nośność ułożonej warstwy będzie większa niż istniejącej konstrukcji nawierzchni, przyjęto ją ze względów konstrukcyjnych. Przy takim założeniu przyjęto dla tej warstwy następujące parametry: 11

12 moduł sprężystości E=400 MPa (II etap pracy, po spękaniu) w przypadku C3/4, współczynnik Poissona podłoża ν = 0, Warstwa podbudowy zasadniczej z mieszanki niezwiązanej Przyjęto, że podbudowa zasadnicza na poszerzeniach zostanie wykonana z kruszywa C90/3, z mieszanki niezwiązanej wg WT o uziarnieniu 0/31,5 lub 0/45 lub 0/63 mm i CBR>80% przy Is=1,0. Dla podbudowy z mieszanki kruszywa niezwiązanego przyjęto moduł sprężystości E= 400 MPa, współczynnik Poissona ν=0, Warstwa podbudowy zasadniczej z mieszanki MCE Dla wersji przetworzenia istniejącej konstrukcji nawierzchni w recyklingu na zimno przyjęto, że mieszanka MCE będzie spełniała wymagania Instrukcji [12] a do obliczeń przyjęto zgodnie z Katalogiem [5] następujące parametry: moduł sprężystości E= 1500 MPa, współczynnik Poissona ν=0, Nowe warstwy asfaltowe Typy mieszanek Do obliczeń przyjęto mieszanki mineralno-asfaltowe zgodnie z normami serii PN-EN oraz spełniające wymagania techniczne do tych norm (WT ) [7]: warstwę ścieralną z mastyksu grysowego SMA11, z zastosowaniem asfaltu modyfikowanego polimerem PmB 45/ warstwę wiążącą z betonu asfaltowego AC 16W, z zastosowaniem asfaltu 35/50 lub 50/ Parametry asfaltu i mieszanek mineralno-asfaltowych W tablicy 2 przedstawiono parametry asfaltów przyjęte do obliczeń. W tablicy 3 przedstawiono stałe materiałowe mma przyjęte do obliczeń. Tablica 2. Parametry asfaltów przyjęte do określenia modułów sztywności L.p. Wyszczególnienie 35/50 PmB 45/80-55 Wyniki badań asfaltów 1. Pen25 po RTFOT PiK po RTFOT Moduły sztywności wg BANDS dla t = 0,02 s, [MPa] 3. T = +13 C 137 Nie dotyczy 12

13 Tablica 3. Cechy mieszanek mineralno asfaltowych i moduły sztywności wyznaczone według metody Shella i na podstawie wyników badań laboratoryjnych Warstwa ścieralna Warstwa wiążąca L.p. Cechy SMA 11 AC 16W Cechy przyjęte do obliczeń konstrukcji nawierzchni Zawartość wolnych przestrzeni 1. 3,0 6,0 - przyjęta do obliczeń Zawartość wagowa asfaltu 2. 6,6 4,6 - przyjęta do obliczeń 3. Rodzaj asfaltu PmB 45/ /50 Moduły mieszanki, dla czasu obciążenia t = 0,02 s, [MPa] 4. T = +13 C a) Współczynnik Poissona MMA 5. T = +13 C 0,30 UWAGI: a) dane przyjęte jak z zastosowaniem asfaltów drogowych 7.6. Istniejące warstwy konstrukcji nawierzchni W istniejącej nawierzchni występują mieszanki mineralno-asfaltowe oraz mineralnosmołowe. W dolnych warstwach można też zauważyć mieszanki z lepiszczem asfaltowym ale o bardzo porowatej strukturze, prawdopodobnie wykonane zgodnie ze starymi normami ZN. Do obliczeń przyjęto następujące stałe materiałowe istniejących warstw bitumicznych: Warstwy asfaltowe moduł sprężystości E= 5000 MPa, współczynnik Poissona ν=0,3. Warstwy asfaltowe porowate moduł sprężystości E= 1000 MPa, współczynnik Poissona ν=0,3. Warstwy smołowe moduł sprężystości E= 1000 MPa, współczynnik Poissona ν=0,3. Dla istniejących warstw asfaltowych w dobrym stanie przyjęto, zgodnie z normami obowiązującymi w czasie budowy tych warstw, że zawartość asfaltu w dolnej warstwie wynosi 4% a zawartość wolnych przestrzeni do 8% (jest to założenie bezpieczne). Chudy beton przyjęto, że pracuje w II fazie po spękaniu moduł sprężystości E= 500 MPa, współczynnik Poissona ν=0,3. Ze względu na stan nawierzchni przyjęto, że szkoda zmęczeniowa istniejącej nawierzchni wynosi 50%. 13

14 7.7. Połączenie międzywarstwowe Powierzchnię warstw asfaltowych oraz podbudowy zasadniczej należy skropić przed wykonaniem następnej warstwy kationową emulsją asfaltową modyfikowaną C60BP3 ZM zgodną z PN-EN i załącznika krajowego NA. Po wytrąceniu asfalt nie może być miększy niż 100 j.pen. W przypadku warstw asfaltowych zakłada się pełne połączenie warstw, bez którego nie zostaną osiągnięte trwałości przewidziane dla obliczonych konstrukcji nawierzchni. Pełna sczepność jest zapewniona, gdy wytrzymałość na ścinanie oznaczona w aparacie Leutnera, na próbkach o średnicy 150 mm w temperaturze +20 C przy obciążeniu z prędkością 50 mm/min, wynosi nie mniej niż: 1,0 MPa dla połączeń warstwa ścieralna warstwa wiążąca, 0,7 MPa dla połączeń warstwa wiążąca podbudowa asfaltowa. 8. Projektowane konstrukcje nawierzchni W tablicach 4, 5 oraz 6 podano projektowane konstrukcje nawierzchni. Obliczenia przeprowadzono przy następujących założeniach: Wymagana trwałość w przypadku jezdni głównej wynosi 0,97 mln osi 100 kn na pas ruchu, w całym okresie eksploatacji. Oś obliczeniowa 100 kn, ciśnienie kontaktowe 850 kpa. Zaprojektowane konstrukcje nawierzchni pokazano na rysunkach od 3 do 5. Tablica 4. Wzmocnienie poprzez nowe warstwy asfaltowe Warstwa Materiał Grubość [mm] Warstwa ścieralna Warstwa wiążąca SMA 11 mastyks grysowy wg WT-2 z asfaltem modyfikowanym polimerem AC 16W beton asfaltowy wg WT-2 z asfaltem drogowym Istniejąca konstrukcja nawierzchni zmienna Punkt obliczeniowy P L P P P L P L P Odkształcenie na spodzie warstw asfaltowych [-] 25,21 125,0 118,0 133,3 123,8 148,2 126,7 124,3 92,93 Odkształcenie na górze podłoża gruntowego [-] 157,5 362,8 200,6 123,2 398,8 417,3 394,7 399,9 301,9 Obliczona trwałość [mln osi 100kN] 151,0 2,75 3,46 2,14 2,34 1,41 2,45 2,31 8,16 14

15 Tablica 5. Projektowana konstrukcja nawierzchni z podbudową z mieszanki MCE Warstwa Materiał Grubość [mm] Warstwa ścieralna Warstwa wiążąca Podbudowa SMA 11 mastyks grysowy wg WT-2 z asfaltem modyfikowanym polimerem AC 16W beton asfaltowy wg WT-2 z asfaltem drogowym MCE wg Instrukcji [12] Istniejąca konstrukcja nawierzchni (dolne warstwy) o nośności 150 MPa Odkształcenie na spodzie warstw asfaltowych [-] Odkształcenie na górze podłoża gruntowego [-] zmienna Obliczona trwałość [mln osi 100kN] 84,47 385,2 2,74 Grubość warstw asfaltowych przyjęto ze względu na zmniejszenie ryzyka spękań niskotemperatorowych i lepsze parametry technologiczne warstwy wiążącej. Tablica 6. Projektowana konstrukcja nawierzchni na poszerzeniu i w miejscu korekty przebiegu drogi Warstwa Materiał Grubość [mm] Warstwa ścieralna Warstwa wiążąca Górna warstwa podbudowy zasadniczej Dolna warstwa podbudowy zasadniczej SMA 11 mastyks grysowy wg WT- 2 z asfaltem modyfikowanym polimerem AC 16W beton asfaltowy wg WT-2 z asfaltem drogowym AC 16P 16W beton asfaltowy wg WT-2 z asfaltem drogowym Kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie C90/3 0/31,5 lub 0/45 CBR 80%, zgodnie z WT-4 Ulepszone podłoże i podbudowa pomocnicza o nośności 150 MPa Odkształcenie na spodzie warstw asfaltowych [-] Odkształcenie na górze podłoża gruntowego [-] od 20 do 45 cm Obliczona trwałość [mln osi 100kN] 122,1 356,6 3,87 Grubości warstw asfaltowych przyjęto w celu ich ujednolicenia na całej szerokości. 15

16 0,04 0,08 Warstwa ścieralna - SMA 11S PmB 45/80-55, grubość 40 mm Warstwa wiążąca - AC 16W 35/50, grubość 40 mm Istniejąca konstrukcja nawierzchni po naprawie spękań Zmienne Rysunek 3. Projektowana konstrukcja nawierzchni DW 504, trwałość co najmniej 1,41 mln osi 100 kn/pas 0,04 0,10 Warstwa ścieralna - SMA 11S PmB 45/80-55, grubość 40 mm Warstwa wiążąca - AC 16W 35/50, grubość 60 mm Podbudowa zasadnicza z mieszanki MCE według Instrukcji [12], grubość 200 mm 0,30 Istniejące dolne warstwy konstrukcji nawierzchni Zmienne Rysunek 4. Projektowana konstrukcja nawierzchni DW 504, trwałość co najmniej 2,74 mln osi 100 kn/pas 16

17 0,04 0,08 0,14 0,34 Zmienne Warstwa ścieralna - SMA 11S PmB 45/80-55, grubość 40 mm Warstwa wiążąca - AC 16W 35/50, grubość 40 mm Górna warstwa podbudowy zasadniczej AC 16S 35/50, grubość 60 mm Dolna warstwa podbudowy zasadniczej mieszaka kruszywa 0/31,5 lub 0/45 z kruszywa C90/3, CBR 80% Grubość 200 mm Podbudowa pomocnicza i ulepszone podłoże: G1 200 mm mieszanki C3/4, G2 250 mm mieszanki C3/4, G3 350 mm mieszanki C3/4, G4 250 mm mieszanki C3/4 i 200 mm mieszanki C 0,4/0,5. Rysunek 5. Projektowana konstrukcja nawierzchni DW 504 na poszerzeniach, trwałość co najmniej 3,87 mln osi 100 kn/pas 9. Wnioski z obliczeń Wszystkie zaprojektowane konstrukcje spełniają wymagania dotyczące trwałości zmęczeniowej. Ze względu na koszty inwestycji i ograniczenia związane z technologią wykonania remontu zaleca się wykonanie wzmocnienia konstrukcji nawierzchni poprzez wzmocnienie istniejącej nawierzchni warstwami z mieszanek asfaltowych na całej długości i szerokości nawierzchni 4+4 cm, co ujednolici wygląd i pracę konstrukcji nawierzchni. W celu zapewnienia długiej trwałości konstrukcji nawierzchni istniejące uszkodzenia w postaci spękań poprzecznych muszą być naprawione zgodnie z Katalogiem wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. IBDiM Warszawa 2001 [6]. Należy stosować następujące techniki naprawy spękań: Pęknięcia wąskie do 2 mm według karty techniki 15, załącznik F do Katalogu. Pęknięcia średnie do 6 mm według karty techniki 18, załącznik F do Katalogu. Pęknięcia szerokie powyżej 6 mm według karty techniki 19, załącznik F do Katalogu. 17

18 10. Sprawdzenie warunku mrozoodporności Nowa konstrukcja nawierzchni projektowana na poszerzeniach i w miejscach korek przebiegu drogi spełnia warunek odporności na powstawanie wysadzin mrozowych określony w Katalogu [5]. W przypadku wzmocnienia istniejącej nawierzchni nie sprawdzano warunku mrzoodporności ze względu na brak uszkodzeń mrozowych na istniejącej nawierzchni, po jej wzmocnieniu odporność na wysadziny wzrośnie. 11. Podsumowanie Zaprojektowane podatne konstrukcje nawierzchni drogi wojewódzkiej nr 504 przeniosą przewidywane obciążenie ruchem w całym okresie eksploatacji pod warunkiem zachowania reżimów technologicznych oraz odpowiednich zabiegów utrzymaniowych. Dr inż. Waldemar Cyske 18