MECHANISTYCZNE METODY WYMIAROWANIA
Metody mechanistyczne-
teoretyczne polegają na przyjęciu:
-modelu obliczeniowego nawierzchni (opisujący własności mechaniczne i kinematyczne poszczególnych warstw), obciążeniu tego modelu oraz przyjęciu parametrów SGN i SGU
-kryteria wymiarowania
-ocena parametrów modelu
metody:
OSŻD: stosowane dla nawierzchni podatnych dla okresu najniekorzystniejszego-wiosna.
model obliczeniowy:
wielowarstwowy układ sprężysty, położony na półprzestrzeni sprężystej sprowadzony do równoważnego układu dwuwarstwowego, obciążony naciskiem od kół pojazdów
kryteria:
-maksymalne ugięcie sprężyste w osi obciążenia „s”
równoważny moduł sprężystości
Er=q*D/sr
sr- ugięcie maksymalne w osi obciążenia układu
wymagany moduł sprężystości:
Ewym=q*D/sdop
Warunki dla dobrze zaprojektowanej konstr.:
sdop>sr , Er>Ewym
ugięcie nie do końca mówi o wytężeniu konstr.
CZESKO-SŁOWACKA:
Przyjęto 3 kryteria
I. dop. naprężenia rozciągające w warstwach z materiałów spójnych
II. dop. obciążenia podłoża
III. sprawdzenie odporności konstr. jezdni na przemarzanie
ad1
0.2(siA*RiA)/sA+0.5(siB*RiB)/sB+0.3(siC*RiC)/sC>1
Ri- wytrzymałość materiału przy jednokrotnym obciążeniu w okresie zimowym
si- współczynnik zmęczeniowy w okresie zimowym
Rzm=Ri*si
założenia:
konstr. w różnych porach roku ma różne charakterystyki materiałowe
-zima t=0C, czas trwania 0.2- A
-w.j. t=11C, cz. trwania 0.5- B
-lato t=27C , cz. trwania 0.3- C
ad.2
szdop=0.0034*Ep/(1+0.7logN)
Ep- moduł sprężystości podłoża,
N- całkowita liczba powtarzalnych obc w okresie eksploatacji konstrukcji jezdni
sz<szdop
ad.3
Oc>Ocw
Oc- opór cieplny konstrukcji
Oc=Shi/li
hi- grubość warstw
li- współ przewodności cieplnej
Ocw- wymagany opór cieplny
Ocw=(0.178If0.8/lo)-hzdop/lz
If- wskaźnik mrozowy (jest to od początku zimy suma temp ujemnych dobowych)
lo- współ przewodnosci podłoża
hzdop- dopuszczalna grubosć zamarzania tej warstwy gruntu
lz- współ przewodności materiału zastępczego warstw konstrukcji (przyjmowana dla tłucznia)
SHELL`a:
sprężysty układ trzywarstwowy naciskiem równomiernie rozłożonym pochodzących od koła bliźniaczego
kryteria
I. dopuszczalne jednostkowe obc podłoża lub warstwy z materiałów niezwiązanych
II. dopuszczalne odkształcenie rozciągające masy bitumicznej
III. koleiny
W metodzie tej podane są nomogramy do zamiany pojazdów o różnym obc koła na obliczeniowy. Podano zależność jednostkowego odkształcenia względnego rozciągającego oraz jednostk odkształcenia względnego od liczby powtarzających się obciążeń.
Sprawdzenie poszczególnych kryteriów:
ad.1
edop=f(N,T,t,A),gdzie A-zawartość asfaltu
N- całkowita liczba obc w okresie eksploatacji
Nz- l. obc powodująca zniszczenie materiałów dla warunków zimowych
Nwj- wiosną i jesienią
Nl- latem
koleiny (Dh)
Dh=cm*hi*sśr/smix
sśr- średnie naprężenia pionowe w w-wie bitumicznej
cm.- współ uwzględniający efekty dynamiczne (1-2)
hi- gr w-wy bitumicznej
smix- moduł sztywności
Dhidop- w zależności od klasy drogi
w prawidłowo zaprojektowanej konstr jezdni napr rozciągające w nawierzchni oraz obciążenia podłoża nie powinny być większe od dopuszczalnych określonych dla przewidywanej liczby obc w czasie okresu eksploatacji
BELGIJSKA:
I. dopuszczalne odkształcenia w-w podłoża i w-w nawierzchni
II. odkształcenia poziome w-w z lepiszczem bitumicznym lub spoiwem cementowym
METODY WYMIAROWANIA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI Z BETONU CEMENTOWEGO
1.metoda naprężeń dopuszczalnych (OSŻD)
płyta o skończonych wymiarach, obciążona naciskiem równomiernie rozłożonym w trzech położeniach- w środku, narożu i na krawędzi. Płyta spoczywa na podłożu Winklera (model Westergaarda)
maksymalne naprężenie:
smax=asr+bst
sr- naprężenia od obc rzeczywistych w płycie betonowej
st- naprężenia od temperatury
a- współ przenoszenia sił z jednej płyty na drugą
0,8-dla płyt dyblowanych
1.0- dla płyt niedyblowanych
b- współ uwzględniający zmniejszenie napr termicznych na skutek paczenia płyty
0.8-dla nawierzchni ze szczelinami w rozstawie mniejszej niż 80m.
0.7-bez szczelin
warunek: smax<sdop
sdop=Rzg/x
Rzg- wytrzymałość betonu płyty na zginanie po 28 dniach twardnienia
x- współ bezpieczeństwa (wartość przyjmuje się z nomogramu w zależności od liczby powtarzalnych obciążeń i nośności podłoża) xmax=2.0
w metodzie tej podano sposób oceny współ reakcji podłoża, modułów sprężystości płyty oraz wytrzymałości na rozciąganie podczas zginania
2.metoda nośności granicznej
polega na tym, ażeby max naprężenia powstające w płycie od obc zewnętrznych (z uwzględnieniem odciążenia)
były mniejsze od od najmniejszej wytrzymałości betonu, z uwzględnieniem zmian wytrzymałości betonu w czasie eksploatacji,
warunek:
kdnMobl<mkbRrzw
kd-współ dynamiczny (zależny od prędkosci samochodu i stanu płyt- oddziaływanie dynamiczne pojazdu)
n-współ przeciążenia (jeżeli wartość=1 tzn. że konstrukcja jezdni obl na pełne obciążenie pojazdu obliczeniowego
Mobl- obliczeniowy moment w płycie betonowej
m.- współ warunków pracy nawierzchni
m.=m1m2m3 m.=0.8
m1- współ zmęczeniowy betonu
m2-współ uwzględniający przyrost wytrzymałości betonu po czasie n>28 dni
m3-współ uwzględniający wpływ temperatury
kb- współ jednorodności betonu
kb=0.7
Rrz- wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu,
w-wskaźnik zginania (h2/6, h- grubość płyty)
TYPIZACJA KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI:
Polega na ujednoliceniu typów oraz wymiarów poszczególnych warstw. Celem jest:
-ujednolicenie typów konstrukcji jezdni przeznaczonych do określonych natężeń ruchu drogowego i jakości podłoża
-uniknięcia dowolnej nieekonomicznej budowy warstw o przypadkowej nieracjonalnej konstrukcji
-ułatwienia projektantom, inwestorom i wykonawcom projektowania oraz wstępnego planowania zapotrzebowania na materiały i sprzęt
-pomoc w wyborze konstrukcji jezdni pod względem możliwości wykorzystania sprzętu i miejscowych materiałów,
-zwiększenie i ułatwienie pełnej mechanizacji robót przez ujednolicenie sprzętu w związku ze zmniejszeniem liczby typów budowanych konstrukcji
wskaźnik przydatności nawierzchni PSI-opracowany na podst. badań przeprowadzonych w USA w ramach AASHO Road Test:
PSI=5.03-1.91log(1+SV)-0.00214RD2-0.01C+P.
SV- nierówności w kierunku podłużnym
RD- średnia głębokość kolein
C+P.- udział powierzchni pęknięć i łat [%]
Uproszczona forma:
PSI=5.01-1.91log(1+SV)
KANADA- wskaźnik kondycji nawierzchni:
PCI= c -f(Sgi (Ti, si),n)
c=100 (dla nawierzchni w stanie idealnym)
Ti- natężenie nawierzchni
si- udział powierzchni uszkodzonych
n- liczba typów nawierzchni
USA- ARIZONA:
wskaźnik priorytetu
PS=40log(Cracing)+100/Mays-Meter+Dynaflect+1000/Mu-Meter+AGE+ADT/500
Craicing- udział powierzchni pokrytej rysami i spękanej
Mays-Meter- wyniki pomiaru równości
Dynaflect- w.p.ugięć
Mu-Meter-w.p.szorstkości
AGE- wiek nawierzchni liczony od ostatniej odnowy
ADT- średnioroczne dobowe obciążenia ruchem
POLSKA:
SOSN- system oceny stanu nawierzchni. Cel:
-ujednolicenie stanu technicznego nawierzchni
-uzyskanie danych do kształtowania polityki utrzymania dróg
-uzyskanie kryteriów technicznych do podziłu środków finansowych na remonty dróg
-uzyskanie danych do planowania remontu
-stworzenie podstawy do kompleksowego systemu utrzymania nawierzchni
stan naw określają param:
-nośność, -stan powierzchni
P.=a(x/b)cf
P.-punkty za uszkodzenia przy określonym stopniu szkodliwości w zakresie występowania,
x- zakres uszkodzenia dla danego stopnia szkodliwości
a- max liczba punktów dla danego rodzaju uszkodzenia i jego stopnia szkodliwości
b- maksymalny przyjęty dla celów punktacji zakres uszkodzeń
c- parametr kształtu krzywej zależnej od rodzaju uszkodzeń
f - współ uwzględniający wpływ natężenia ruchu
stan nawierzchni określa wskaźnik powierzchni:
p.=1-P/100
1.pomiar ugięć konstrukcji nawierzchni:
a. badanie płytami
b. belką Benkelmana
c. ugięcie dynamiczne
ad. a.
Umożliwia punktowy pomiar ugięć jezdni pod wpływem obc przekazywanrgo za pośrednictwem okrągłej stalowej płyty. Płyty naciskowe (stalowe, kołowe o D=30-76cm)
Polega na określeniu tzw modułu odkształcenia ogólnego, przez pomiar całkowitego przemieszczenia stalowej płyty pomiarowej, lub modułu sprężystości przez pomiar przemieszczenia sprężystego
Płyty są obciążone siłą (za pośrednikiem siłownika hydraulicznego obc od skrzyni samochodu ciężarowego),ugięcia rejestrowane są przez czujniki umieszczone na obrzeżu płyty
Moduł równoważny: Er=qD/s
s- pomierzone przemieszczenie
D-średnica płyty [m.]
q- obciążenie jednostkowe
wielkości wymagane (min wartości modułu):
-dla podłoża:
Polska Er=100-120MPa
...
agentpl