infrastruktura drogowa

Projektowanie konstrukcji nawierzchni Elementy brane pod uwagę

◼ Czynniki niszczące nawierzchnię. ◼ Podłoże gruntowe. ◼ Odwodnienie dróg. ◼ Materiały stosowane w nawierzchni.

czynniki niszczące nawierzchnię

◼ Obciążenie – ruch, ◼ Woda, ◼ Temperatura, ◼ Mróz.

ruch

◼Tylko pojazdy ciężkie (powyżej 3,5 t), ◼Nawierzchnie podatne i półsztywne projektuje się na 20 lub na 30 lat, sztywne na 30 lat, ◼Do projektowanie dane o ruchu z całego okresu eksploatacji, ◼Pojazdy przeliczamy na osie obliczeniowe,

osie porównawcze (obliczeń)

100 kN

osie dopuszczalne (dopuszczalny nacisk na oś)

115 kN

źródło wody w nawierzchni

◼ Rów ◼ Podciąganie ◼ Przez nawierzchnię ◼ Z topniejącego śniegu

woda

◼Osłabia nośność podłoża, ◼Osłabia nośność materiałów niezwiązanych, ◼Przyspiesza degradację materiałów związanych, ◼Osłabia strukturę mieszanek mineralno-asfaltowych poprzez wymywanie asfaltu

temperatura

◼ Zmiany temperatury – naprężenia termiczne ◼ Wysoka – starzenie się warstw asfaltowych ◼ Niska – spękania termiczne

paczenie się nawierzchni

zjawisko polegające na trwałym odkształceniu, wygięciu lub skręceniu drewna (lub materiałów drewnopochodnych), wynikające z nierównomiernego wysychania, nawilżania lub zmian temperatury

uszkodzenia nawierzchni podatnej

koleiny, pocenia się, starzenia nawierzchnii

uszkodzenia nawierzchni przez temperatury

spękania i wysadziny

wysadzina

zjawisko polegające na podnoszeniu się powierzchni gruntu (nawet o kilkadziesiąt cm) podczas mrozów, spowodowane zamarzaniem wody kapilarnie podciąganie z głębszych warstw. prowadząc do deformacji fundamentów, spękań dróg i uszkodzeń konstrukcji.

Parametry opisujące podłoże gruntowe

◼Nośność określana modułem lub CBR gruntu, ◼Wysadzinowowść gruntu, ◼Parametry geotechniczne – kat tarcia wewnętrznego i kohezja

PODBUDOWA Z KRUSZYW

◼Pospółka, ◼Kruszywo naturalne, ◼Kruszywo łamane, ◼Mieszanki niezwiązane,

czy podbudowa z kruszyw przenosi rozciąganie?

NIE

fazy pracy nawierzchni

FAZA 1 do spękania warstw podbudowy, FAZA 2 po spękaniu warstw podbudowy.

MODUŁ SZTYWNOŚCI ASFALTU Zależy od

◼Czasu obciążenia (Częstotliwość, Długość odciążenia,), Temperatury(temperatura ekwiwalentna nawierzchni) nawierzchni (asfaltu), ◼Rodzaju asfaltu.

MODUŁ SZTYWNOŚCI ASFALTU Problemy

◼Określenie temperatury nawierzchni, ◼Określenie czasu obciążenia.

PODZIAŁ METOD PROJEKTOWANIA KONSTRUKCJI

◼EMPIRYCZNE ◼MECHANISTYCZNE ◼KATALOGI

metody empiryczne

◼Doświadczenia z eksploatowanych dróg, z odcinków doświadczalnych i torów próbnych

metody mechanistyczna

◼analiza konstrukcji nawierzchni ◼trwałość zmęczeniowa ◼mechaniczne właściwości materiałów i podłoża (moduły sprężystości lub sztywności), współczynnik Poisona).

KRYTERIA ZMĘCZENIOWE Wg Instytutu Asfaltowego

◼ Kryterium warstw asfaltowych: Spękania zmęczeniowe na 20% powierzchni warstw asfaltowych. ◼ Kryterium deformacji podłożą: Koleina strukturalna o głębokości 12,5 mm (1/2 cala), mierzone łatą o długości 1,2 m.

KRYTERIA ZMĘCZENIOWE Wg SHEL:

◼ Kryterium warstw asfaltowych: Zmniejszenie się wartości modułu sztywności do 50% wartości początkowej. ◼ Kryterium deformacji podłożą: PSI = 2,5

KRYTERIA ZMĘCZENIOWE Oparte o:

Odkształcenia początkowe przy zginaniu, ◼ Wskaźnik odkształcenia ◼ Wskaźnik naprężenia, ◼ Stan składowych naprężeń głównych.

TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA NAWIERZCHNI PODATNYCH Sprawdzenie trwałości ze względu na:

➢ Trwałość zmęczeniową warstw asfaltowych ➢ Trwałość podłoża gruntowego

TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA NAWIERZCHNI PÓŁSZTYWNYCH: Dwa etapy pracy nawierzchni:

Dwa etapy pracy nawierzchni: ◼Do spękania – jak nawierzchni półsztywna ◼ Trwałość warstw związanych cementem ◼Po spękaniu – jak nawierzchnia podatna. ◼ Trwałość zmęczeniową warstw asfaltowych ◼ Trwałość podłoża gruntowego

OGRANICZENIA METOD MECHANISTYCZNYCH

1Dają dobre wyniki dla przyjętych założeń. 2Problem z oszacowaniem prognozowanego ruchu. 3 Problem z określeniem warunków temperaturowych. 4 Problem z określeniem stałych materiałowych poszczególnych materiałów. 5Konieczność weryfikacji przyjętych założeń