Rozkład naprężeń w konstrukcji nawierzchni podatnej a trwałość podbudowy recyklowanej z dodatkami

Podobne dokumenty
Wykorzystanie modeli krzywych wiodących modułu sztywności w projektowaniu konstrukcji podatnej nawierzchni drogowej

BADANIA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH W NISKICH TEMPERATURACH

Projektowanie indywidualne

PROJEKTOWANIE INDYWIDUALNE KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI A DOLNE WARSTWY KONSTRUKCJI

Przedmiotem opracowania jest określenie technologii wykonania nawierzchni dla drogi powiatowej nr 1496N na odcinku od km do km

OCENA NOŚNOŚCI ISTNIEJĄCEJ KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI DW 213 NA ODCINKU OD KM DO KM ORAZ OPRACOWANIE WARIANTÓW WZMOCNIEŃ NAWIERZCHNI

Recykling na zimno w przebudowie dróg o mniejszym obciążeniu ruchem Dr inż. Bohdan Dołżycki

Problematyka projektowania nawierzchni asfaltowych na przykładzie budowy drogi ekspresowej S-6 Goleniów-Koszalin

Nawierzchnie asfaltowe.

Wyznaczenie kategorii ruchu KR

dr inż. Wojciech Bańkowski

Odporność na zmęczenie

TEMATY DYPLOMÓW 2016/17

Indywidualne projektowanie konstrukcji nawierzchni dzięki metodzie mechanistyczno - empirycznej Dawid Siemieński Pracownia InŜynierska KLOTOIDA

PROJEKT WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI

NAWIERZCHNIE DŁUGOWIECZNE KOLEJNY POZIOM EWOLUCJI W ROZWOJU DROGOWNICTWA

PROJEKT WZMOCNIENIA NAWIERZCHNI W TECHNOLOGII BITUFOR

Optymalny jakościowo i ekonomicznie dobór materiałów budowlanych Łukasz Marcinkiewicz Tomasz Rudnicki

Przygotowanie dokumentów kontraktowych wobec nawierzchni z asfaltem wysokomodyfikowanym HiMA

Recykling głęboki nawierzchni asfaltowych z asfaltem spienionym

Badania i analizy kosztów budowy i utrzymania nawierzchni betonowych i asfaltowych. Prof. Antoni Szydło

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Inżynierii Drogowej

TEMATY DYPLOMÓW 2017/18 STUDIA STACJONARNE MAGISTERSKIE II STOPNIA

PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA MIEASZANEK SMA16 JENA DO NAWIERZNI JEDNO I DWUWARSTWOWYCH

OGÓLNA KONCEPCJA METODY UGIĘĆ

POLAND Beton wałowany jako efektywne rozwiązanie dla dróg samorządowych

NAWIERZCHNIE DŁUGOWIECZNE W TECHNOLOGII BETONU CEMENTOWEGO. Prof. Antoni Szydło

Charakterystyka asfaltów o właściwościach funkcjonalnych odpowiadających warunkom klimatycznym Polski

Zastosowanie w warunkach polskich francuskiej metody projektowania nawierzchni asfaltowych o podbudowach związanych spoiwami hydraulicznymi

Wybrane innowacje ORLEN Asfalt

recyklowanej mieszanki na etapie projektowania w odniesieniu do standardowych mieszanki. Budownictwo i Architektura 13(4) (2014)

Przyszłość - nawierzchnie długowieczne

Mieszanki mineralno-asfaltowe wg norm serii PN-EN x a Wymagania Techniczne WT-2

Projektowanie konstrukcji nawierzchni wg Katalogu Typowych Konstrukcji Podatnych i Półsztywnych

REDUKCJA GRUBOŚCI I WYDŁUŻENIE OKRESU EKSPLOATACJI NAWIERZCHNI DZIĘKI STABILIZACJI PODBUDOWY GEORUSZTEM TRÓJOSIOWYM

Książka dofinansowana przez Politechnikę Gdańską Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

WPŁYW WŁÓKIEN ARAMIDOWYCH FORTA-FI NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH

WŁAŚCIWOŚCI NISKOTEMPERATUROWE MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH. Część 1. Naprężenia termiczne nawierzchni jako skutek działania niskich temperatur

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

Wpływ stosowanych w Polsce dodatków na właściwości lepiszczy asfaltowych w aspekcie technologii spieniania

Andrzej PLEWA. 1. Wprowadzenie

TEMATY DYPLOMÓW 2014/15 STUDIA STACJONARNE MAGISTERSKIE II STOPNIA

Nawierzchnia na obiektach mostowych ciągle brak ideału

Nowa instrukcja badania sczepności międzywarstwowej w nawierzchniach asfaltowych. dr inż. Piotr JASKUŁA

MODBIT HiMA ASFALTY NOWEJ GENERACJI

MIESZANKI MINERALNO-EMULSYJNE JAKO WARSTWY KONSTRUKCYJNE I UTRZYMANIOWE DLA DRÓG LOKALNYCH

NISKO- I WYSOKOTEMPERATUROWE WŁAŚCIWOŚCI LEPISZCZY ASFALTOWYCH A WYMAGANIA KLIMATYCZNE POLSKI

WYKORZYSTANIE WARSTW KRUSZYWA STABILIZOWANYCH GEORUSZTEM HEKSAGONALNYM W PROCESIE OPTYMALIZACJI NAWIERZCHNI

Wzmocnienie podłoża jako jeden ze sposobów zwiększenia trwałości zmęczeniowej nawierzchni bitumicznej

Najważniejsze wnioski wynikające z podsumowania projektu RID I/6 Wykorzystanie materiałów z recyklingu

Zasady klasyfikacji kationowych emulsji asfaltowych

Projekt Badawczy start: zima 2016

Diagnostyka nawierzchni z betonu cementowego. Prof. Antoni Szydło, Politechnika Wrocławska

Ograniczenia w stosowaniu granulatu asfaltowego w mieszankach mineralno- asfaltowych produkowanych na gorąco

Mieszanki SMA-MA do izolacji i warstw ochronnych nawierzchni mostowych

Prace obliczeniowe trwałości różnych wariantów nawierzchni asfaltowych według Wytycznych Technicznych Zarządu Dróg Wojewódzkich w Katowicach

CHARAKTERYSTYKA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH PRODUKOWANYCH W TECHNOLOGII NA CIEPŁO (WMA)

Doc. dr inż. Jacek Alenowicz

Sztywne nawierzchnie drogowe - wybrane aspekty techniczno-technologiczne

Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych

Badania modułu sztywności mieszanek mce w aparacie NAT

PYTANIA NA EGZAMIN DYPLOMOWY II STOPNIA SPECJALNOSĆ: DROGI I MOSTY

Dwa problemy związane z jakością dróg

Katedra Inż ynierii Drogowej ANALIZA DEFORMACJI TRWAŁYCH NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH NA PODSTAWIE BADAŃ TERENOWYCH I LABORATORYJNYCH

Badania laboratoryjne mieszanek dla nawierzchni cienkowarstwowej typu PCC. mgr inż. Magdalena Słoboda Zakład Dróg i Mostów Politechnika Rzeszowska

Strefy klimatyczne w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów

BADANIA CECH REOLOGICZNYCH MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH PODCZAS PEŁZANIA PRZY ZGINANIU W NISKICH TEMPERATURACH

DOBÓR RODZAJU LEPISZCZY ASFALTOWYCH STOSOWANYCH DO BUDOWY NAWIERZCHNI DRÓG KRAJOWYCH I SAMORZĄDOWYCH W POLSCE. prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski

Ocena trwałości zmęczeniowej recyklowanej podbudowy jako czynnik wpływający na poprawę infrastruktury drogowej

PROJEKT WYKONAWCZY (KARTA TECHNOLOGICZNA) Droga dojazdowa w km 0+0, ,00 Gmina Kobiele Wielkie. obręb Zrąbiec działka nr 967.

WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

OPIS SPOSOBU PRZEBUDOWY DROGI POWIATOWEJ NR 4328W STRACHÓWKA-OSĘKA-RUDA W GM. STRACHÓWKA (DZ. NR EWID. 194 OBRĘB OSĘKA)

Obowiązujące Normy i Przepisy w budownictwie drogowym. Magdalena Bardan. Radom, r.

Podbudowy z gruntów i kruszyw stabilizowanych spoiwami w budownictwie drogowym. dr inż. Cezary Kraszewski Zakład Geotechniki i Fundamentowania

Kolokwium z mechaniki gruntów

Mieszanki CBGM wg WT5 na drogach krajowych

Ugięcia nawierzchni asfaltowych przy zastosowaniu belki Benkelmana w świetle katalogów wzmocnień i remontów oraz technologii ZiSPON

MODBIT HIMA, właściwości i najciekawsze zastosowania

Konferencja naukowo - techniczna

Analizy LCCA konstrukcji nawierzchni drogowych z asfaltami wysokomodyfikowanymi

Przykład analizy nawierzchni jezdni asfaltowej w zakresie sprężystym. Marek Klimczak

KOSZTORYS OFERTOWY Klasyfikacja robót wg. Wspólnego Słownika Zamówień Roboty budowlane w zakresie dróg dojazdowych

30+ czyli doświadczenia krajowe w recyklingu na gorąco

Wpływ zmienności natężeń ruchu pojazdów ciężkich oraz temperatur na trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni drogowej

Projekt konstrukcji nawierzchni autostrady A1, Gdańsk-Toruń. prof. Józef JUDYCKI, dr Piotr JASKUŁA, dr Bohdan DOŁŻYCKI, dr Marek PSZCZOŁA

Ocena właściwości niskotemperaturowych betonów asfaltowych o wysokim module sztywności (AC WMS)

CHARAKTERYSTYKA TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ RECYKLOWANEJ PODBUDOWY

Konieczność wzmacniania asfaltowych nawierzchni drogowych. Prof. dr hab. inż. Dariusz Sybilski

NOWA INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA I WBUDOWYWANIA MIESZANEK MINERALNO-CEMENTOWO- EMULSYJNYCH (MCE)

PROJEKT WYKONAWCZY DROGOWA

PROJEKT BUDOWLANY BUDOWA DRUGIEJ JEZDNI DROGI EKSPRESOWEJ S3 SULECHÓW-NOWA SÓL ODCINEK II: OD KM DO KM

Wymagania nośności wzmocnionego podłoża gruntowego nawierzchni Konsekwencje braku spójności Katalogu i Normy PLAN PREZENTACJI

LOTOS Asfalt sp. z o. o. Właściwości reologiczne asfaltu w ocenie zgodności. Kierunki zmian w wymaganiach lepiszczy asfaltowych w Europie

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. EN :2004

Katedra Dróg i Lotnisk NOWY KATALOG TYPOWYCH KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI SZTYWNYCH. Prof.dr hab. inż. Antoni SZYDŁO

Stabilizacja gruntów spoistych w technologii InfraCrete. Przegląd wybranych realizacji wykonanych w ramach ZDW Katowice

NAWIERZCHNIE DROGOWE

ZAŁOŻENIA DO KALKULACJI JEDNOSTKOWYCH:

SCZEPNOŚĆ WARSTW ASFALTOWYCH W WIELOWARSTWOWYCH UKŁADACH NAWIERZCHNI DROGOWYCH

Transkrypt:

Rozkład naprężeń w konstrukcji nawierzchni podatnej a trwałość podbudowy recyklowanej z dodatkami dr inż. Grzegorz Mazurek dr inż. Przemysław Buczyński prof. dr hab. inż. Marek Iwański

PLAN PREZENTACJI: 1. Zjawisko zmęczenia warstw konstrukcji 2. Projektowanie konstrukcji nawierzchni drogowej wg metody mechanistycznej 3. Określenie postaci krzywych wiodących modułu sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych oraz recyklowanych 4. Stan naprężeń i odkształceń konstrukcji nawierzchni z podbudową wykonaną w technologii recyklingu na zimno z asfaltem spienionym 5. Analiza wyników badań do oszacowania trwałości zmęczeniowej podbudowy recyklowanej ze spoiwem mieszanym 6. Wnioski

KLASYCZNY MECHANIZM POWSTAWANIA USZKODZEŃ ZMĘCZENIOWYCH E*, ε xx E o ε kryt =2ε o E kryt =50% E o ε xx ε xx MCAS ε o Deformacje lepko-plastyczne N (cykle)

Projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych wg metody mechanistycznej P=100kN (50kN) Q=850 kpa Warstwa ścieralna E 1 ; μ 1 Warstwa wiążąca Warstwa podbudowy Ɛ 1 E 2 ; μ 2 E 3 ; μ 3 Warstwy z mieszanek mineralno-asfaltowych Ɛ 2 б 2 E 4 ; μ 4 Warstwy z mieszanek związanych Ɛ z E 5 ; μ 5 Podłoże gruntowe

Tabela 1. Moduły sztywności wybranych mma [KTKPiP 2014] Lp Rodzaj mieszanki Moduł sztywności S przy czasie obciążenia 0,02s i temperaturze: +13 O C +15 O C 1 Mastyks grysowy do warstwy ścieralnej, KR3-7 7 300 6 000 2 Beton asfaltowy do warstwy ścieralnej, KR3-4 9 300 6 000 3 Beton asfaltowy do warstwy wiążącej, KR3-4 10 300 7 700 4 Beton asfaltowy do warstwy podbudowy, KR3-4 9 800 8 900 Wartość współczynnika Poissona μ w temperaturze +13 O C i +15 O C przyjęto wartość μ=0,3 Założenia do określenia wartości modułu sztywności: temperatura ekwiwalentna +13 O C i +15 O C czas oddziaływani obciążenia 0,02 s (50km/h)

Określenie wartości modułu sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych wg PN-EN 12697-26 IT CY oraz CIT CY DTC CY

IT CY Częstotliwość obciążenia: 0.124±0.004s (3s) Temperatura: dowolna CIT CY Częstotliwość: 10 Hz; 5 Hz; 1 Hz; 0,1 Hz Temperatura: dowolna [PN-EN 12697-26 zał. G] Rys 1. Badanie modułu sztywności w teście pośredniego rozciągania

DTC CY Częstotliwość: 0,1Hz; 0,3Hz; 1Hz; 3 Hz; 10 Hz i 20 Hz Temperatura: dowolna Rys 2. Badanie modułu sztywności w teście bezpośredniego ściskania i rozciągania

Model matematycznej funkcji sigmoidalnej format MEPDG Symetryczna funkcja sigmoidalna (Verhulst, 1938) Uogólniona funkcja sigmoidalna (Richards model, 1959) MEPDG opracowanie NCHRP Projekt A-37A Przewodnik Mechanistyczno - Empirycznego Projektowania Nawierzchni Drogowych

Log E*, MPa Model matematycznej funkcji sigmoidalnej format MEPDG γ (wzrasta) δ+α β (ujemne) Modyfikacja punktu przegięcia (Inflection point) wywołane parametrem λ δ β (dodatnie) δ δ+α β,γ, λ -(β/γ) dolna asymptota górna asymptota parametry krzywizny częstotliwość punktu przegięcia Log Częstotliwość zredukowana, Hz

Uogólniony model Maxwella Inne modele mechaniczne Uogólniony model 2S2P1D Uogólniony model Burgersa

Porównanie dopasowania modeli krzywych wiodących Rys. 3. Porównanie modeli krzywych wiodących (25 st.c)

Log at Log E*, MPa Algorytm powstania krzywej wiodącej Zakres typowej częstotliwości pomiaru PN-EN 12697-26 np.: od 0.1 Hz do 20Hz T 1 at 1 T 2 at 2 lub T 3 at 3 at 4 at 6 at 5 T 4 T 5 T 6 T 1 T 2 T 3 T4 T5 T 6 Log Częstotliwość zredukowana, Hz Temperatura

Rys 4. Przebieg zmian temperatur na grubości warstw asfaltowych w sytuacji gdy temperatura przy powierzchni wynosi 40 O C [Judycki J. et al. (2013) Badanie wpływu zastosowania warstw betonu asfaltowego na wysoki moduł... GDDKiA. Gdańsk 2013]

Rodzaj mieszanki Ilość asfaltu spienianego Ilość cementu MCAS (60%RAP/40%VA) 2,5 % 2,0% Rys 5a. Izochromy krzywych wiodących w funkcji częstotliwości obciążenia w temperaturze referencyjnej 40st.C oraz skład referencyjnej mieszanki MCAS Rodzaj warstwy Parametry dopasowania do modelu krzywej wiodącej Jakość dopasowania α β γ δ λ A o A 1 R 2 AC11S 2,278 0.362-0.443 2.278 0.143 2,01-0,048 0,97 AC16W 2,177 0,299-0,492 2,177 0,21 2,24-0,047 0,95 AC16P 2,083 0,35-0,4 2,083 0,3 2,32-0,034 0,97 MCAS 2,149 1,035-0,224 2,149 0,1 2,572-0,014 0,98

środek w-wy [m] temp. [ O C] Moduł (E*) 0,1Hz Moduł (E*)1,0 Hz Moduł (E*) 10 Hz środek w-wy [m] temp. [ O C] Moduł (E*) 0,1Hz Moduł (E*)1,0 Hz Moduł (E*) 10 Hz 0,015 37,5 962 2127 4465 0,06 33,0 1538 3302 6128 0,16 30,0 2708 3709 4898 podłoże E o =80 MPa 0,020 37,0 962 2127 4465 0,08 32,0 1538 3302 6128 0,22 31,0 2708 3709 4898 podłoże E o =100 MPa środek w-wy [m] temp. [ O C] Moduł (E*) 0,1Hz Moduł (E*)1,0 Hz Moduł (E*) 10 Hz 0,020 37,0 962 2127 4465 0,08 30,0 1538 3302 6128 0,20 31,0 2708 3709 4898 podłoże E o =80 MPa środek w-wy [m] temp. [ O C] Moduł (E*) 0,1Hz Moduł (E*)1,0 Hz Moduł (E*) 10 Hz 0,020 37,0 1000 1876 3833 0,07 32,0 1538 3302 6128 0,13 30,0 2378 3847 5627 0,26 31,0 2708 3709 4898 podłoże E o =100 MPa

Stan graniczny Odkształcenie plastyczne ε pl:y-y 3,97E-04 (pionowe) Odkształcenie plastyczne ε pl:y-y 2,04E-04 (pionowe) Odkształcenie plastyczne ε pl:y-y 9,80E-05 (pionowe) Odkształcenie plastyczne ε pl:y-y 3,83E-05 (pionowe)

Rys 6. Wymagania w odniesieiu do próbke MCE (źródłó: INSTRUKCJA PROJEKTOWANIA I WBUDOWYWANIA MIESZANEK MINERALNO-CEMENTOWO-EMULSYJNYCH (MCE)) Zanik odkształceń plastycznych Temp = 30 o C Freq. = 10 Hz Naprężenie poziome, kpa (σ xx ) Odkształcenie poziome sprężyste, (ε xx-sp ) Odkształcenie poziome całkowite, (ε xx ) Odkształcenie pionowe plastyczne, (ε yy-pl ) Ugięcie konstrukcji nawierzchni, m (U yy ) Kąt tarcia wewnętrznego φ, o Spójność c,(kpa) KR1 KR2 KR3 KR4 1124 879 655 543 6,09e-05 1,64e-04 1,29e-04 9,55e-05 7,93e-05 3,97e-04 2,04e-04 9,8e-05 3,83e-05 3,95e-04 3,39e-04 2,9e-04 2,62e-04 33 o 420 kpa (30 o C)

Mieszanki mineralno-asfaltowe P=100kN (50kN) Q=850 kpa Ɛ =??? Ɛ = 130 μɛ Ɛ 1 E 1 ; μ 1 Podbudowa MCAS Podłoże Ɛ 2 б 2 Ɛ z E 2 ; μ 2 E 3 ; μ 3 б =??? б = 500 kpa

SIŁA KONTROLOWANA POZIOMEM NAPRĘŻENIA б 1 = 250 kpa б 2 = 400 kpa б 3 = 500 kpa t 1 = 0,1s t 2 = 0,4s t 2 t 1 Rys. 7. Schemat badania ITT

Rys. 8. Charakterystyki zmęczeniowe recyklowanej podbudowy przy kontrolowanym trybie naprężenia w temperaturze 20 O C

Wnioski: W konstrukcjach KR1 oraz KR2, w warstwie MCAS, w sezonie wysokich temperatur otoczenia (40oC) istnieje wysokie prawdopodobieństwo przekroczenia granicznego stanu naprężenia i powstanie w niej dużych odkształceń plastycznych, Należy zwrócić uwagę na relację pomiędzy kohezją mieszanki MCAS oraz parametrem ITS w wysokich temperaturach otoczenia, Możliwe jest wykorzystanie modułu zespolonego (wartość zbadana) w indywidualnym projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych z mieszanką recyklowanej podbudowy MCAS pod warunkiem zapewnienia na etapie projektowania jej optymalnego składu w aspekcie trwałości, Wpływ poziomu naprężenia wynikającego z grubości warstw z mieszanek mineralno-asfaltowych występujących nad warstwą podbudowy recyklowanej wpływa na jej trwałość zmęczeniową.

Dziękujemy Państwu za uwagę!!! dr inż. Grzegorz Mazurek gmazurek@tu.kielce.pl tel: 508-149-808 dr inż. Przemysław Buczyński p.buczynski@tu.kielce.pl tel: 509-470-553