Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Inżynierii Drogowej

Podobne dokumenty
WPŁYW RÓWNOŚCI NAWIERZCHNI I DYNAMICZNEGO ODDZIAŁYWANIA POJAZDÓW CIĘŻKICH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ NAWIERZCHNI PODATNYCH

Wydłużenie okresu trwałości nawierzchni dzięki utrzymaniu dobrej równości

OGÓLNA KONCEPCJA METODY UGIĘĆ

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

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

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

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

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

Książka dofinansowana przez Politechnikę Gdańską Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Pojazdy przeciążone zagrożeniem dla trwałości nawierzchni drogowych: metody przeciwdziałania

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

Analiza stref klimatycznych w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów drogowych

Ocena efektywności siatek stalowych w naprawach nawierzchni asfaltowych w Małopolsce. Dr inż. Piotr Zieliński

Projekt Badawczy start: zima 2016

PROJEKT WZMOCNIENIA NAWIERZCHNI W TECHNOLOGII BITUFOR

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

Dwa problemy związane z jakością dróg

PROJEKTOWANIE INDYWIDUALNE KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI A DOLNE WARSTWY KONSTRUKCJI

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

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

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

WPŁYW ZMIENNOŚCI DOBOWEJ NATĘŻEŃ RUCHU NA AUTOSTRADACH I DROGACH EKSPRESOWYCH NA POZIOM HAŁASU DROGOWEGO

Projektowanie indywidualne

viatoll rozszerzenie systemu Witamy w systemie viatoll_ 1

viatoll rozszerzenie systemu Witamy w systemie viatoll_ 1

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

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

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 07/2018. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 09/2018. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 10/2018. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 08/2018. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 05/2018. Witamy w systemie viatoll_ 1

ANALIZY RUCHU. 1. Wyniki pomiarów GPR na drogach krajowych i wojewódzkich w 2015 r.

Wyznaczenie kategorii ruchu KR

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 04/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 07/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 10/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Krajowy System Poboru Opłat

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 03/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Doświadczenia europejskie i krajowe w budowie nawierzchni betonowych

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 07/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 05/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 02/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat styczeń Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat marzec Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat październik Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat grudzień Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat listopad Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat wrzesień Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat maj Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat kwiecień Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat lipiec Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat marzec Witamy w systemie viatoll_ 1

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Zakład Budowy Dróg

Pojazdy przeciążone na polskich drogach

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat styczeń Witamy w systemie viatoll_ 1

EFEKTYWNE ROZWIĄZANIA W ZAKRESIE BUDOWY I UTRZYMANIA INFRASTRUKTURY DROGOWEJ

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat grudzień Witamy w systemie viatoll_ 1

LICZBA OBIEKTÓW PODLEGAJĄCYCH OBOWIĄZKOWEJ OCHRONIE

CELE I REZULTAT ZADANIA

Andrzej PLEWA. 1. Wprowadzenie

Analizy LCCA konstrukcji nawierzchni drogowych z asfaltami wysokomodyfikowanymi

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

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

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 11/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 04/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 02/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 03/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Strefy klimatyczne w Polsce z uwzględnieniem klasyfikacji funkcjonalnej asfaltów

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 12/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

PROJEKT KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 04/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 02/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 01/2017. Witamy w systemie viatoll_ 1

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat 08/2016. Witamy w systemie viatoll_ 1

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

Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych

Dobre miejsce do życia

BADANIA MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH W NISKICH TEMPERATURACH

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat maj Witamy w systemie viatoll_ 1

Konferencja naukowo - techniczna

RANKING MIAST IV EDYCJA


OBCIĄŻENIE DRÓG PRZEZ POJAZDY CIĘŻKIE I ICH WPŁYW NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI PODATNYCH I PÓŁSZTYWNYCH.

Witamy w systemie viatoll. Witamy w systemie viatoll_ 1

TEMATY DYPLOMÓW 2016/17

PROJEKT KONSTRUKCYJNO - BUDOWLANY

Funkcjonowanie i wdrażanie Krajowego Systemu Poboru Opłat luty Witamy w systemie viatoll_ 1

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

PROJEKT KONSTRUKCYJNO - BUDOWLANY

DOŚWIADCZENIA W REALIZACJI NAWIERZCHNI BETONOWYCH TOMASZ RUDNICKI

WYKORZYSTANIE WARSTW KRUSZYWA STABILIZOWANYCH GEORUSZTEM HEKSAGONALNYM W PROCESIE OPTYMALIZACJI NAWIERZCHNI

NAWIERZCHNIE BETONOWE MITY I FAKTY. Jan Deja Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Stowarzyszenie Producentów Cementu

Rządowy program Mieszkanie dla młodych Dane za IV kwartał 2014r.

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

Cenniki. Taryfa opłat dla linii Warszawa - Gda sk. Warszawa - Ostróda 45

Porównanie metod wyznaczania ruchu obliczeniowego do projektowania nawierzchni drogowych w wybranych krajach europejskich

RAPORT. Pomiary pól elektromagnetycznych (PEM) wytwarzanych przez stacje bazowe telefonii komórkowej Etap II pomiary na terenie całego kraju

LICZBA SPECJALISTYCZNYCH UZBROJONYCH FORMACJI OCHRONNYCH ORAZ LICZBA KONTROLI SUFO

Transkrypt:

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Inżynierii Drogowej WPŁYW POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ NAWIERZCHNI PODATNYCH ORAZ NA KOSZTY ICH UTRZYMANIA dr inż. Dawid Ryś prof. dr hab. inż. Józef Judycki dr inż. Piotr Jaskuła

Plan prezentacji 1. Wprowadzenie - przyczyny badań 2. Analiza danych z ważenia pojazdów w ruchu (WIM) 3. Ocena oddziaływania pojazdów ciężkich na nawierzchnie podatne współczynniki równoważności 4. Analiza wpływu ruchu pojazdów przeciążonych na trwałość zmęczeniową i na okres eksploatacji 5. Oszacowanie kosztów wynikających z ruchu pojazdów przeciążonych 6. Podsumowanie 2

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Łączna długość [km] 1. WPROWADZENIE 3000 Rozwój sieci dróg ekspresowych i autostrad w Polsce po roku 2000 2500 2000 1500 1000 500 0 Rok 3 3

Czynniki wpływające na trwałość zmęczeniową nawierzchni Ruch pojazdów ciężkich Warunki klimatyczne Technologia i materiały drogowe 4

Stacja ważenia pojazdów w ruchu (WIM) Kamery, czujniki optyczne Pętle indukcyjne rozpoznanie typu pojazdu, prędkości i długości Czujniki obciążenia osi 5

2. ANALIZA DANYCH Z WAŻENIA POJAZDÓW W RUCHU Dane zawierają informacje o: masie całkowitej obciążeniach poszczególnych osi odległościach między osiami prędkości rodzaju pojazdu 6

Dane wykorzystane w analizie Gdańsk S7 Przejazdowo Szczecin Zielona Góra Bydgoszcz Poznań A2 Emilia Olsztyn DK22 Nieżywięć DK1 Włocławek Warszawa Białystok 11 stacji WIM Okres pomiaru od roku do 3 lat Ponad 12 milionów pojazdów ciężkich DK94 Sucha Wrocław Opole Łódź Lublin DK11 Byczyna Kielce DK46 Grodziec Katowice DK7 Miechów DK79 Rudawa Kraków Rzeszów DK4 Wola Dębińska DK75 Tęgoborze 7

Udizał pojazdów przeciążonych Udział pojazdów przeciążonych w ruchu 25% 20% 15% 10% 5% 0% A2 (115) S7 (115) DK1 (115) DK4 (115) DK7 DK11 DK22 DK46 DK75 DK79 Stacja ważenia i dopuszczalne obciążenie osi DK94 Drogi o dopuszczalnym obciążeniu osi 115 kn Drogi o dopuszczalnym obciążeniu osi 100 kn Drogi o dopuszczalnym obciążeniu osi 100 kn, udział pojazdów 8

0-5 10-15 20-25 30-35 40-45 50-55 60-65 70-75 80-85 90-95 100-105 110-115 120-125 130-135 140-145 150-155 160-165 170-175 180-185 190-195 Udział osi [%] Rozkłady obciążenia osi 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0% Obciążenie osi osi [kn] [kn] Rozkład dyskretny Rozkład normalny 1 Rozkład normalny 2 Rozkład złożony 9

3. OCENA ODDZIAŁYWANIA POJAZDÓW CIĘŻKICH NA NAWIERZCHNIE PODATNE Liczba pojazdów lub osi Współczynnik x równoważności = obciążenia Liczba równoważnych osi standardowych F j = W ts W tj F j W ts W tj współczynnik równoważności obciążenia osi Liczba osi standardowych Q s w danym czasie t Liczba osi o obciążeniu Q j w danym czasie t 10

Metody określania współczynników równoważności obciążenia Empiryczna (np. wzór czwartej potęgi) F j = Mechanistyczno empiryczna (na podstawie analizy szkód zmęczeniowych d) Q j Q s n F j = d j d s 11

Metoda mechanistyczno - empiryczna Wielowarstwowa półprzestrzeń sprężysta Obliczenia naprężeń i odkształceń h 1 h 2 0 2a q E 1, ν 1 E 2, ν 2 y Wyznaczenie punktów krytycznych Obliczenia szkody zmęczeniowej kryterium spękań zmęczeniowych z dołu do góry MEPDG 2004 h i h n E n, ν n z E i, ν i ε yy ε xx ε zz ε zz ε xx ε yy Wyznaczenie współczynników równoważności obciążenia 12

Udział pojazdów w szkodzie zmęczeniowej Udział pojazdów przeciążonych w szkodzie zmęczeniowej 100% 80% 60% 40% 20% 0% A2 (115) S7 (115) DK1 (115) DK4 (115) DK7 DK11 DK22 DK46 DK75 DK79 DK94 Stacja WIM i dopuszczalne obciążenie osi Pojazdy przeciążone Pojazdy obciążone prawidłowo 13

Współczynnik równoważności obciążenia pojazdu F 4. ANALIZA WPŁYWU RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ Model regresji liniowej pomiędzy udziałem pojazdów (R 2 >0.69, błąd standardowy < 7.1%) Modele regresji opracowano dla każdej ze stacji 1,2 1 0,8 0,6 0,4 F = 2,63 UP + 0,33 R² = 0,836 0,2 0 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Udział pojazdów przeciążonych UP 14

0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 95-100 100-105 105-110 110-115 115-120 120-125 125-130 130-135 135-140 140-145 145-150 150-155 155-160 Udział osi [%] 4. ANALIZA WPŁYWU RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ Uogólniony model regresji (R 2 >0.82, błąd standardowy < 7.9%) Cztery parametry modelu: udział pojazdów przeciążonych UP i parametry rozkładów obciążenia osi X 1, X 2, X 3 12% F UP = a 1 X 1 + a 2 X 2 + a 3 X 3 + a 4 UP 10% 8% 6% 4% 2% 0% X 1 =9,0% X 2 =30,9% X 3 =46,5% X 4 =13,6% Obciążenie zastępcze osi [kn] 15

Spadek trwałości zmęczeniowej DFL [%] DFL [%] 4. ANALIZA WPŁYWU RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ Wzrost udziału pojazdów przeciążonych z 0% do 20% powoduje Wzrost współczynnika równoważności o 100% Spadek trwałości zmęczeniowej o połowę 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0% 5% 10% 15% 20% Udział pojazdów OV przeciążonych DK79 - max average średnia A2 - min 17

Okres trwałości T [lata] 4. ANALIZA WPŁYWU RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA OKRES EKSPLOATACJI 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 np. dla stacji S7 obecny UP=22%, dla UP=22% przyjęto T=20 lat 0% 5% 10% 15% 20% 25% Udział pojazdów przeciążonych UP [%] Stacja WIM A2 S7 DK4 DK7 DK11 DK22 DK46 DK75 DK79 DK94 18

Zmiana okresu ΔT [lata] 4. ANALIZA WPŁYWU RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH NA OKRES EKSPLOATACJI Skrócenie T Wydłużenie T 20 15 10 T0=10 lat 5 T0=15 lat 0 T0=20 lat -5-10 -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% Zmiana udziału pojazdów przeciążónych ΔUP [%] 19

5. OSZACOWANIE KOSZTÓW WYNIKAJĄCYCH Z RUCHU POJAZDÓW PRZECIĄŻONYCH Analiza kosztów życia nawierzchni Life Cycle Cost analysis Koszty administracji Koszty użytkowników Metody obliczeń Deterministyczne Probabilistyczne 20

Stan nawierzchni Okres trwałości nawierzchni a kalkulacja kosztów Budowa nowej drogi Wzmocnienie nawierzchni Granica stanu krytycznego 0 10 20 Okres projektowy nowej nawierzchni 30 40 Lata eksploatacji 40-letni okres analizy 21

Stan nawierzchni Wydłużenie okresu eksploatacji a utrzymanie drogi Granica stanu krytycznego 0 10 20 Lata eksploatacji 30 40-letni okres analizy 40 Alt A Obecny udział pojazdów przeciążonych Alt B Zredukowany udział pojazdów przeciążonych 22

Koszty utrzymania przykład obliczeniowy Droga krajowa jednojezdniowa, dwupasowa SDR = 8000, Ruch ciężki 20% (Kategoria ruchu KR4) Konstrukcja wg katalogu, typ A1 Okres analizy: 40 lat Strategii utrzymania dróg (alternatywy): 1. Przebudowa konstrukcji na pełną głębokość po osiągnięciu stanu krytycznego nawierzchni 2. Wzmocnienie frezowanie z nakładką (12 cm) (wariant droższy, dłuższy okres trwałości) 3. Wzmocnienie nakładka (8cm) (wariant tańszy, krótszy okres trwałości) 4. Przebudowa recykling na gorąco warstw asfaltowych 23

Koszty utrzymania przykład obliczeniowy Dwa warianty: A. Obecny udział pojazdów przeciążonych B. Udział pojazdów przeciążonych zredukowany o 12% Jednakowe koszty początkowe i koszty zabiegów utrzymaniowych dla wariantu A i B, Różne okresy trwałości dla wariantów A i B Ceny wg. opracowania IBDiM Stopa inflacji 2,5% 24

Oszacowanie całkowitych kosztów budowy i utrzymania w okresie 40 lat Strategia utrzymania 1 Przebudowa na pełną głębokość 2 Wzmocnienie nakładka 12 cm 3 Wzmocnienie nakładka 8 cm 4 Recykling na gorąco Koszty budowy i utrzymania ponoszony przez administrację drogową w okresie 40 lat mln PLN na 1 km drogi Wariant A (obecny udział pojazdów przeciążonych) Wariant B (udział pojazdów przeciążonych zredukowany o 12%) Różnica między A i B 6,3 mln zł 5,5 mln zł 0,8 mln zł 13% 6,1 mln zł 5,4 mln zł 0,7 mln zł 11% 6,0 mln zł 5,2 mln zł 0,8 mln zł 12% 5,9 mln zł 5,3 mln zł 0,6 mln zł 10% 25

6. WNIOSKI 1) Ruch pojazdów przeciążonych jest poważnym problemem w Polsce. Udział pojazdów przeciążonych w ruchu ciężkim wynosi od 14% do 23% 2) Pojazdy przeciążone wywołują od 35 do 70% całkowitej szkody zmęczeniowej nawierzchni 3) Wzrost udziału pojazdów przeciążonych z 0% do 20% powoduje wzrost współczynnika równoważności obciążenia średni o 100% i spadek trwałości o średnio połowę 4) Zmniejszenie udziału pojazdów przeciążonych spowoduje wydłużenie okresu trwałości 5) Dla rozpatrywanego przykładu zmniejszenie udziału pojazdów przeciążonych o 12% zredukuje całkowite koszty utrzymania o ok 12% 26