Książka dofinansowana przez Politechnikę Gdańską Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Transkrypt

1

2

3 Autorzy: Józef Judycki Piotr Jaskuła Marek Pszczoła Dawid Ryś Mariusz Jaczewski Jacek Alenowicz Bohdan Dołżycki Marcin Stienss Okładkę projektował: Dariusz Litwiniec Redaktor merytoryczny: Jolanta Horeczy Redaktor techniczny: Ewa Kęsicka Korekta: zespół Analityczne opracowanie wyjaśniające zasady weryfikacji i aktualizacji obliczeń zawartych w nowym katalogu typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych z 2013 roku dostosowanym do współczesnych technologii i materiałów, zwiększonego obciążenia dróg przez ruch drogowy, zmienionych sposobów wzmacniania podłoża, recyklingu materiałów drogowych, ujednoliconego nazewnictwa warstw konstrukcji nawierzchni oraz nowych metod obliczeń konstrukcji nawierzchni. Zawiera również porównanie katalogów typowych nawierzchni z Austrii, Francji, Niemiec i Wielkiej Brytanii z katalogiem polskim. Odbiorcy: inżynierowie-projektanci dróg, pracownicy służb utrzymania dróg oraz studenci wydziałów inżynierii lądowej wyższych uczelni o specjalności budowa i utrzymanie dróg. Książka dofinansowana przez Politechnikę Gdańską Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska ISBN Copyright by Wydawnictwa Komunikacji i Łączności sp. z o.o., Warszawa Utwór ani w całości, ani we fragmentach nie może być skanowany, kserowany, powielany bądź rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczany ani rozpowszechniany w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności sp. z o.o. ul. Kazimierzowska 52, Warszawa tel ; fax Dział handlowy tel./fax tel w. 555 Prowadzimy sprzedaż wysyłkową książek Księgarnia firmowa w siedzibie wydawnictwa tel , czynna pon. pt. w godz wkl@wkl.com.pl Pełna oferta WKŁ w INTERNECIE Wydanie 1. Warszawa Skład i łamanie: Grafini, Brwinów Druk i oprawa: Mazowieckie Centrum Poligrafii ul. Duża 1, Marki

4 Spis treści Zespół autorski Przedmowa Wprowadzenie Wstęp Przegląd historyczny polskich katalogów konstrukcji nawierzchni Schemat i terminologia warstw konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz ulepszonego podłoża Nieład i brak spójności w polskiej terminologii nawierzchni podatnych i półsztywnych Propozycja zmian terminologii drogowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz jej zastosowanie w nowym katalogu Podsumowanie Bibliografia do rozdziału Porównanie wybranych europejskich katalogów typowych nawierzchni podatnych i półsztywnych Wprowadzenie Dane ogólne o katalogach Nawierzchnie wybrane do porównania Różnice występujące w nawierzchniach katalogowych Porównanie konstrukcji nawierzchni o podbudowach zasadniczych z kruszywa łamanego niezwiązanego Porównanie konstrukcji nawierzchni o podbudowach asfalowych ułożonych bezpośrednio na wzmocnionym podłożu Porównanie konstrukcji nawierzchni o podbudowach zasadniczych z chudego betonu i związanych spoiwem hydraulicznym Porównanie konstrukcji nawierzchni na podbudowie z kruszywa stabilizowanego cementem lub innym spoiwem hydraulicznym Wnioski Bibliografia do rozdziału Ruch projektowy Wprowadzenie Przegląd metod określania ruchu projektowego w Polsce i w innych krajach Podstawowe założenia dotyczące metody obliczania ruchu projektowego Analiza wyników pomiarów obciążenia nawierzchni ze stacji automatycznego ważenia pojazdów ruchu

5 Spis treści Określenie współczynników przeliczeniowych pojazdów ciężkich Określenie metody obliczania ruchu projektowego do wymiarowania nawierzchni podatnych i półsztywnych Porównanie przyjętej metody określania ruchu projektowego w Polsce z metodami w innych krajach Podsumowanie Bibliografia do rozdziału Ulepszone podłoże gruntowe i dolne warstwy konstrukcji nawierzchni Wprowadzenie Wzmocnienie podłoża gruntowego nawierzchni wg katalogu z 1997 roku Projektowanie wzmocnienia podłoża gruntowego nawierzchni wg zasad obowiązujących w Niemczech Projektowanie wzmocnienia podłoża gruntowego nawierzchni wg zasad obowiązujących w Wielkiej Brytanii Projektowanie wzmocnienia podłoża gruntowego nawierzchni wg zasad obowiązujących we Francji Projektowanie wzmocnienia podłoża gruntowego wg zasad obowiązujących w Hiszpanii Opracowanie zasad projektowania warstwy ulepszonego podłoża gruntowego i dolnych warstw konstrukcji nawierzchni do nowego katalogu Bibliografia do rozdziału Analiza kryteriów zmęczeniowych do opracowania nowego katalogu konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych Wprowadzenie Opis kryteriów użytych w nowej mechanistyczno-empirycznej metodzie projektowania nawierzchni AASHTO Opis kryteriów użytych we francuskiej metodzie projektowania konstrukcji nawierzchni Podsumowanie Bibliografia do rozdziału Określenie temperatury ekwiwalentnej do projektowania konstrukcji nawierzchni w Polsce Cel przeprowadzonej analizy Zebranie i analiza danych meteorologicznych Zastosowane procedury obliczania temperatury ekwiwalentnej Wyniki obliczeń temperatury ekwiwalentnej z wykorzystaniem kryteriów zmęczeniowych Instytutu Asfaltowego Obliczanie temperatury ekwiwalentnej wg metody Shella Obliczanie temperatury ekwiwalentnej wg metody francuskiej Wyniki obliczeń temperatury równoważnej ze względu na zmęczenie wykonane przez IBDiM Wyniki obliczeń temperatury równoważnej ze względu na deformacje trwałe wykonane przez IBDiM Podsumowanie analiz dotyczących temperatury ekwiwalentnej Bibliografia do rozdziału Materiały stosowane w Polsce w konstrukcjach nawierzchni podatnych i półsztywnych Wprowadzenie Mieszanki mineralno-asfaltowe Lepiszcza asfaltowe Mieszanki mineralno-asfaltowe wybrane do katalogu z 2012 roku Warstwy z materiałów niezwiązanych Mieszanki związane spoiwami hydraulicznymi Mieszanki w technologii recyklingu na zimno Bibliografia do rozdziału

6 Spis treści 9. Metody zapobiegania powstawaniu spękań odbitych Przyczyny powstawania i czynniki wpływające na spękania odbite w nawierzchniach drogowych Przyczyny powstawania i czynniki wpływające na spękania poprzeczne w podbudowach związanych spoiwem Wpływ technologii wykonania na powstawanie spękań w podbudowach związanych spoiwem Celowa inicjacja spękań w podbudowach związanych cementem Warstwy pośrednie Podsumowanie Bibliografia do rozdziału Obliczenia górnych warstw konstrukcji nawierzchni Metodyka obliczeniowa Założenia projektowe Analiza tolerancji wykonawczych i zapas bezpieczeństwa Stałe materiałowe górnych warstw konstrukcji nawierzchni Wyniki obliczeń i analiza Porównanie założeń przyjętych w obliczeniach do nowego katalogu i do katalogu z 1997 roku Ostateczne konstrukcje górnych warstw nawierzchni przyjęte do nowego katalogu Bibliografia do rozdziału Indywidualne projektowanie nawierzchni Wstęp Projektowanie indywidualne Wskazania do projektowania indywidualnego nawierzchni Podsumowanie Bibliografia do rozdziału

7 Zespół autorski Redakcja naukowa Józef Judycki Autorzy rozdziałów Przedmowa Józef Judycki 1. Wprowadzenie Józef Judycki, Mariusz Jaczewski 2. Schemat i terminologia warstw konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz ulepszonego podłoża 3. Porównanie wybranych europejskich katalogów typowych nawierzchni podatnych i półsztywnych Józef Judycki, Piotr Jaskuła, Marek Pszczoła, Jacek Alenowicz, Bohdan Dołżycki Józef Judycki 4. Ruch projektowy Dawid Ryś, Józef Judycki, Piotr Jaskuła 5. Ulepszone podłoże gruntowe i dolne warstwy konstrukcji nawierzchni 6. Analiza kryteriów zmęczeniowych do opracowania nowego katalogu konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych 7. Określenie temperatury ekwiwalentnej do projektowania konstrukcji nawierzchni w Polsce 8. Materiały stosowane w Polsce w konstrukcjach nawierzchni podatnych i półsztywnych Marek Pszczoła, Jacek Alenowicz, Mariusz Jaczewski, Marcin Stienss, Józef Judycki Józef Judycki, Mariusz Jaczewski Marek Pszczoła, Dawid Ryś, Józef Judycki, Mariusz Jaczewski Bohdan Dołżycki, Piotr Jaskuła 9. Metody zapobiegania powstawaniu spękań odbitych Jacek Alenowicz 10. Obliczenia górnych warstw konstrukcji nawierzchni Piotr Jaskuła, Józef Judycki 11. Indywidualne projektowanie nawierzchni Bohdan Dołżycki, Józef Judycki, Piotr Jaskuła

8 Przedmowa Niniejsza książka przedstawia studia, analizy i proces projektowania nawierzchni podatnych i półsztywnych przeprowadzone podczas przygotowywania nowego katalogu konstrukcji typowych, opracowanego w 2013 r. na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad. Poprzedni katalog został wprowadzony do stosowania w 1997 r. Od tego czasu nastąpił duży postęp technologiczny w budowie dróg, wprowadzono nowe normy i wymagania techniczne dostosowane do normalizacji europejskiej. Zmienione zostały wymagania dotyczące materiałów drogowych. Do stosowania w nawierzchniach wprowadzono nowe materiały. Nastąpił duży wzrost natężenia ruchu pojazdów oraz wzrost ich ciężarów i obciążeń osi. Zwiększony został dopuszczalny ciężar pojazdów ciężarowych oraz naciski osi pojedynczych i wielokrotnych, zgodnie z przepisami Unii Europejskiej. Rozpoczęto ważenie pojazdów w ruchu na rosnącej liczbie stacji pomiarowych. Równolegle nastąpił rozwój metod projektowania i badań konstrukcji nawierzchni oraz materiałów drogowych. Wprowadzono nowe kryteria zmęczeniowe do metod mechanistyczno-empirycznych projektowania nawierzchni. Znacznie większą wagę przywiązuje się obecnie do zrównoważonego rozwoju, ochrony środowiska i zmniejszenia zużycia energii. Ze względów proekologicznych i ekonomicznych szczególnie preferowany jest recykling materiałów odzyskanych ze starych nawierzchni oraz maksymalne wykorzystanie materiałów miejscowych. Do grupy technologii preferowanych należą wszelkie metody wykorzystujące stabilizacje gruntów rodzimych oraz zastosowanie geosyntetyków. Nastąpił postęp w zakresie przeciwdziałania spękaniom odbitym nawierzchni, które są charakterystyczną cechą nawierzchni półsztywnych. Książka uwzględnia nowe uwarunkowania w projektowaniu konstrukcji nawierzchni. Przedstawia wyniki intensywnych prac badawczych przeprowadzonych przez autorów podczas opracowywania nowego katalogu, w zakresie analizy ruchu projektowego, określenia nowych kryteriów zmęczeniowych oraz temperatur ekwiwalentnych do projektowania nawierzchni. Zawiera zweryfikowaną terminologię warstw nawierzchni, opisy katalogów typowych konstrukcji nawierzchni oraz metod projektowania ulepszonego podłoża i dolnych warstw nawierzchni w różnych krajach. Omawia charakterystykę materiałów drogowych, z uwzględnieniem nowych materiałów i technologii, niedawno wprowadzonych w Polsce. Przedstawia szczegółowe obliczenia konstrukcji nawierzchni i metody zapobiegania spękaniom odbitym w nawierzchniach półsztywnych. Autorami książki są pracownicy naukowi Katedry Inżynierii Drogowej, Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechniki Gdańskiej, którzy są również autorami nowej wersji katalogu. W Katedrze tej wprowadzono po raz pierwszy w Polsce, około 20 lat temu metody mechanistyczno-empiryczne projektowania konstrukcji nawierzchni i zastosowano je w praktyce do obliczeń konstrukcji nawierzchni w poprzednim katalogu z 1997 r, a także do opracowania wielu projektów konstrukcji nawierzchni dróg, 7

9 Przedmowa ulic i autostrad. W opracowaniu nowego katalogu pomogło duże doświadczenie zespołu nie tylko w projektowaniu nawierzchni, ale także w badaniach i pracach wdrożeniowych w zakresie materiałów, technologii i nawierzchni drogowych. Autorzy wyrażają podziękowanie wielu opiniodawcom nowego katalogu, których uwagi bez wątpienia poprawiły jego jakość. Można wyrazić przekonanie, że prezentowana książka będzie przydatna inżynierom drogowym oraz studentom inżynierii lądowej i pozwoli im lepiej poznać projektowanie konstrukcji nawierzchni oraz zrozumieć nowy katalog typowych konstrukcji. Prof. dr hab. inż. Józef Judycki Gdańsk, marzec 2014 r.

10