STUDIA INŻYNIERSKIEE
KIERUNEK: BUDOWNICTWO
Przedmiot:
NAWIERZCHNIE DROGOWE I TECHNOLOGIA ROBÓT DROGOWYCH
Temat: Definicje, klasyfikacja, cechy eksploatacyjne
dr inż. Piotr Zieliński
Politechnika Krakowska
Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu
Rok akademicki 2011/2012
Elementy składowe budowli drogowej
DEFINICJE
w� Budowla drogowa - obiekt budowlany, nie będący budynkiem,
stanowiący całość techniczno-użytkową (droga) albo jego część
stanowiącą odrębny element konstrukcyjny lub technologiczny (obiekt
mostowy, korpus ziemny, węzeł).
w� Pas drogowy - wydzielony liniami granicznymi pas terenu
przeznaczony do umieszczania w nim drogi i związanych z nią urządzeń
oraz drzew i krzewów. Pas drogowy może również obejmować teren
przewidziany do rozbudowy drogi i budowy urządzeń chroniących ludzi
i środowisko przed uciążliwościami powodowanymi przez ruch na
drodze.
w� Droga - wydzielony pas terenu przeznaczony do ruchu lub postoju
pojazdów oraz ruchu pieszych wraz z wszelkimi urządzeniami
technicznymi związanymi z prowadzeniem i zabezpieczeniem ruchu.
DEFINICJE
w� Korpus drogowy - nasyp lub ta część wykopu, która jest ograniczona
koroną drogi i skarpami rowów.
w� Korona drogi - jezdnia (jezdnie) z poboczami lub chodnikami,
zatokami, pasami awaryjnego postoju i pasami dzielącymi jezdnie.
w� Jezdnia - część korony drogi przeznaczona do ruchu pojazdów.
w� Pobocze - część korony drogi przeznaczona do chwilowego postoju
pojazdów, umieszczenia urządzeń organizacji i bezpieczeństwa ruchu
oraz do ruchu pieszych, służąca jednocześnie do bocznego oparcia
konstrukcji nawierzchni.
w� Koryto - element uformowany w korpusie drogowym w celu ułożenia w
nim konstrukcji nawierzchni.
DEFINICJE
w� Konstrukcja nawierzchni - układ warstw nawierzchni wraz ze sposobem ich
połączenia.
w� Nawierzchnia - warstwa lub zespół warstw służących do przejmowania i
rozkładania obciążeń od ruchu na podłoże gruntowe i zapewniających dogodne
warunki dla ruchu, zazwyczaj zawiera następujące warstwy:
w� Warstwa ścieralna - górna warstwa nawierzchni poddana bezpośrednio
oddziaływaniu ruchu i czynników atmosferycznych.
w� Warstwa wiążąca - warstwa znajdująca się między warstwą ścieralną a
podbudową, zapewniająca lepsze rozłożenie naprężeń w nawierzchni i
przekazywanie ich na podbudowę.
w� Warstwa wyrównawcza (nie musi zawsze występować) - warstwa służąca do
wyrównania nierówności podbudowy lub profilu istniejącej nawierzchni.
w� Podbudowa - dolna część nawierzchni służąca do przenoszenia obciążeń od
ruchu na podłoże. Podbudowa może składać się z podbudowy zasadniczej i
podbudowy pomocniczej.
DEFINICJE
w� Podłoże nawierzchni - grunt rodzimy lub nasypowy, leżący pod
nawierzchnią do głębokości przemarzania.
w� Podłoże ulepszone nawierzchni - górna warstwa podłoża, leżąca
bezpośrednio pod nawierzchnią, ulepszona w celu umożliwienia
przejęcia ruchu budowlanego i właściwego wykonania nawierzchni
Warstwy dodatkowe ulepszonego podłoża:
w� Warstwa mrozoochronna - warstwa, której głównym zadaniem jest
ochrona nawierzchni przed skutkami działania mrozu.
w� Warstwa odcinająca - warstwa stosowana w celu uniemożliwienia
przenikania cząstek drobnych gruntu do warstwy nawierzchni leżącej
powyżej.
w� Warstwa odsączająca - warstwa służąca do odprowadzenia wody
przedostającej się do nawierzchni.
KLASYFIKACJA NAWIERZCHNI
1. KRYTERIUM ODKSZTAACALNOŚCI:
w� A. Nawierzchnie podatne: Nawierzchnie, w których
wszystkie warstwy w zależności od temperatury
i wielkości obciążeń pracują (przenoszą obciążenia)
w zakresie odkształceń sprężystych natychmiastowych,
sprężystych opóznionych (lepko-sprężystych),
plastycznych i lepkich.
Przykłady: nawierzchnie asfaltowe na podbudowie
z kruszywa, nawierzchnie nie ulepszone tj. tłuczniowe,
żwirowe, nawierzchnie brukowane na podbudowie
z kruszywa.
w� B. Nawierzchnie sztywne: Nawierzchnie które pracują
w zakresie odkształceń sprężystych oraz niewielkich
plastycznych.
Przykłady: nawierzchnie w których górna warstwa
wykonana jest z betonu cementowego, na podbudowie
z mieszanek związanych spoiwem ew. lepiszczem,
(chude betony, stabilizacje cementem, betony asfaltowe)
lub podbudowie z kruszywa, nawierzchnie brukowane na
podbudowie sztywnej, z wypełnieniem spoin zaprawą
cementowo-piaskową.
w� C. Nawierzchnie półsztywne: Nawierzchnie w których
w podbudowie znajduje się warstwa związana cementem
(chudy beton, stabilizacja kruszywa cementem).
Przykłady: nawierzchnia asfaltowa na podbudowie
pomocniczej z chudego betonu lub kruszywa
stabilizowanego cementem.
WPAYW SZTYWNOŚCI KONSTRUKCJI
NAWIERZCHNI NA JEJ ODKSZTAACALNOŚĆ
(CZASZ UGICIA)
2. KRYTERIUM RODZAJU KONSTRUKCJI
I PRZYDATNOŚCI DO RUCHU
A. Nawierzchnie twarde
w� nieulepszone: tłuczniowe, z brukowca z kostki
nieregularnej
w� ulepszone: przydatne do szybkiego ruchu
samochodowego, równe i bezpylne
B. Nawierzchnie gruntowe ulepszone (stabilizowane
spoiwami, żwirowe)
3. KRYTERIUM WG KATEGORII RUCHU
4. KRYTERIUM SPOSOBU WYKONANIA
w� Konstrukcje jezdni monolityczne, wykonane bezpośrednio na
drodze i ewentualnie podzielone szczelinami ze względu na
konieczność redukcji wpływów termicznych i skurczu
w� Konstrukcję prefabrykowane, wykonane z elementów gotowych
(płyt prefabrykowanych)
w� Makadamowe, wykonane z kruszywa o wąskich frakcjach
uziarnienia, zagęszczonych w odrębnych warstwach wzajemnie się
klinujących
w� Brukowe, układane sposobem brukarskim, tzn. ręcznie z
elementów szczelnie układanych obok siebie
5. KRYTERIUM PRZEPUSZCZALNOŚCI
w� NAWIERZCHNIE NIEPRZEPUSZCZALNE
Np. asfaltowe (poza porowatymi), z betonu cementowego, z
elementów drobnowymiarowych układanych na podsypce
związanej i z wypełnieniem szczelin szczelnym, z żywic
(chodniki na mostach, ścieżki rowerowe)
w� NAWIERZCHNIE PRZEPUSZCZALNE
Np. z elementów drobnowymiarowych układanych na
podsypce piaskowej lub żwirkowej bez spoiwa i wypełnieniem
szczelin piaskiem, z asfaltu porowatego
1. NAWIERZCHNIA ASFALTOWA
2. NAWIERZCHNIA Z BETONU CEMENTOWEGO
WYMAGANIA DLA PODAOŻA ULEPSZONEGO
POD KONSTRUKCJ NAWIERZCHNI
KR1�2 KR3�6
��Wskaznik zagęszczenia IS e" 1.00 1.03
��Wskaznik odkształcenia I0 d" 2,2 2,2
��Wtórny moduł odkształcenia E2 e" 100 MPa 120 MPa
OKRESY EKSPLOATACJI NAWIERZCHNI
(D.U. NR 43/1999)
CECHY EKSPLOATACYJNE NAWIERZCHNI
1. Nośność Load bearing capacity
2. Tekstura i właściwości przeciwpoślizgowe Friction
3. Równość podłużna Evenness
4. Odwodnienie powierzchniowe Profile and drainage of surface water
5. Równość poprzeczna (koleiny) Rutting
6. Inne deformacje trwałe (fałdy, wgnioty) Instability
7. Trwałość (złuszczenia, nieciągłości, spękania, ubytki
i wyboje Durability (ravelling, joints, cracking, potholes)
8. Odbicie światła Light reflection
9. Emisja hałasu Noise emission
10. Warstwa ścieralna nieprzepuszczalna lub porowata
Impermeability or Porous asphalt
CZYNNIKI ODDZIAAYWUJCE NA
NAWIERZCHNI:
1. Obciążenia od kół pojazdów (obciążenia statyczne
i dynamiczne, pionowe oraz poziome
2. Czynniki środowiskowe (temperatura, woda gruntowa,
opady, tlen, promienie ultrafioletowe)
3. Środki chemiczne w utrzymaniu zimowym (solanki) oraz
zanieczyszczenia powierzchni (pyły, błoto, lokalne
zaglinienia, cząstki startej gumy, materiały
uszarstniające)
DOPUSZCZALNE OBCIŻENIA NAWIERZCHNI
1)
Dopuszcza się przy przebudowie albo remoncie drogi.
2)
Stanowiska postojowe przeznaczone dla pojazdów o ciężarze całkowitym nie
większym niż 2500 kG.
ODDZIAAYWANIE KÓA POJAZDÓW
1. Obciążenia pionowe statyczne
2. Obciążenia pionowe dynamiczne wywoływane
nierównościami jezdni i drganiami układu zawieszenia
pojazdu
3. Siły poziome powstające od siły tarcia, wzrastające
zmianie momentu obrotowego na kolach napędowych,
tj. przy hamowaniu i przyspieszaniu
4. Siły ssące, wywołane przez podciśnienie, powstające za
obracającymi się kołami pojazdu
ODDZIAAYWANIA POMIDZY POJAZDAMI A
NAWIERZCHNI
WPAYW OTOCZENIA NA RELACJE
POJAZD - NAWIERZCHNIA
Rodzaje uszkodzeń nawierzchni asfaltowej
Spękania zmęczeniowe
powierzchniowe
Deformacja trwała
P-obciążenie koła
q-ciśnienie kontaktowe
Spękanie termiczne
Warstwy
Spękanie odbite
Spękania zmęczeniowe
asfaltowe
w spodzie
warstw asfaltowych
Podbudowa
niezwiązana
Deformacja trwała
(związana)
Spękania zmęczeniowe
Podłoże
Deformacja trwała
w spodzie
gruntowe
podbudowy związanej
PRZYCZYNY USZKODZEC NAWIERZCHNI
ASFALTOWYCH
Przyczyna
Rodzaj uszkodzenia
Czynniki Ruch Materiał
klimatyczne pojazdów
Deformacje Lepkoplastyczne ��
trwałe
Strukturalne �� ��
Spękania Zmęczeniowe ��
Zmęczeniowe ��
termiczne
Termiczne ��
Odbite ��
26
Przyczyna c.d.
Rodzaj uszkodzenia
Czynniki Ruch Materiał
c.d.
klimatyczne pojazdów
Ubytki lepiszcza ��
Ubytki ziaren �� �� ��
kruszywa
Ubytki warstwy �� ��
ścieralnej
Uszkodze-
Wypolerowanie �� ��
nia
ziaren kruszywa
powierzch-
niowe
Wypływ (plamy) �� ��
lepiszcza
27
I. NOŚNOŚĆ NAWIERZCHNI
1. NAWIERZCHNIE PODATNE I PÓASZTYWNE
w� Kryterium spękań zmęczeniowych warstw asfaltowych
w� Kryterium spękań zmęczeniowych podbudowy związanej
spoiwem (nawierzchnie półsztywne)
w� Kryterium deformacji trwałych podłoża gruntowego
2. NAWIERZCHNIE SZTYWNE
w� Kryterium spękań płyty betonowej, spowodowanych kombinacją
naprężeń od obciążeń ruchu oraz wpływu temperatury
28
Spękania zmęczeniowe warstw asfaltowych
" przy krawędzi jezdni
" w śladzie koła pojazdu
" dół warstw asfaltowych
" przy powierzchni
Obciążenie
Konstrukcja
R
R
nawierzchni
Podłoże
Ściskanie Rozciąganie
Spękania powierzchniowe
OBCIŻENIE KOAOWE
Spękanie
(z warstwy ścieralnej)
Wpływ wybranych parametrów na trwałość
zmęczeniową mieszanek mineralno-asfaltowych
Rodzaj zmiany Trwałość
Parametr
parametru zmęczeniowa
Lepkość asfaltu
wzrost wzrost
Zawartość asfaltu
wzrost wzrost
Uziarnienie stosu
gruboziarniste do
wzrost
okruchowego
drobnoziarnistego
Zawartość wolnych
zmniejszenie wzrost
przestrzeni
Temperatura
zmniejszenie zmniejszenie
Zależność trwałości zmęczeniowej mieszanek mineralno-
asfaltowych od zawartości wolnych przestrzeni
Trwałość zmęczeniowa N
Wpływ zawartości asfaltu na trwałość zmęczeniową
(badania zmęczeniowe przy stałej amplitudzie naprężenia)
5
Trwałość
zmęczeniowa N
Wpływ rodzaju asfaltu na trwałości zmęczeniową
1E+06
Miał gumowy gruby
1E+05
50/70
SBS
Miał gumowy
1E+04
EVA
drobny
1E+03
1000
100
Amplituda odkształcenia [�m/m]
Trwałość zmęczeniowa [cykle]
Spękania siatkowe zmęczeniowe
Spękania siatkowe zmęczeniowe na całej
powierzchni jezdni
Aaty ze spękaniami zmęczeniowymi
Koleiny strukturalne
Koleina strukturalna spękania
Spękania siatkowe
Spękania w koleinie
w miejscu łaty, w koleinie
II. RÓWNOŚĆ PODAUŻNA
w� Równość podłużna cecha eksploatacyjna określająca zdolność nawierzchni
jezdni do nie wzbudzania wstrząsów i drgań poruszającego się pojazdu.
w� Profilometryczne urządzenie urządzenie pomiarowe przystosowane do
rejestracji rzędnych profilu podłużnego nawierzchni jezdni z błędem nie
większym niż 1 mm w równoodległych punktach, nie rzadziej niż co 0,25 m.
w� Pomiar równości podłużnej ustalony sposób pomiaru na pasie ruchu
pojazdów profilu podłużnego nawierzchni jezdni o charakterystycznych
długościach nierówności z przedziału od 0,5 m do 50 m, umożliwiający
wyznaczenie wskaznika IRI (International Roughness Index).
w� Wskaznik IRI, wyrażany w mm/m lub m/km, międzynarodowy wskaznik
równości charakteryzuje pracę zawieszenia w umownie przyjętym modelu
obliczeniowym pojazdu, który porusza się ze stałą prędkością 80 km/h po
zarejestrowanym profilu nawierzchni jezdni na odcinku drogi o określonej
długości. W systemie SOSN przyjmuje się, że odcinek ten ma długość 50 m.
Metody oceny równości podłużnej
Wg D.U. nr 43/1999 do oceny równości podłużnej warstw
nawierzchni drogi klasy Z i dróg wyższych klas należy stosować
jedną z następujących metod:
1) metodę profilometryczną pomiaru, umożliwiającą obliczanie
wskaznika równości IRI,
2) metodę pomiaru równoważną użyciu łaty i klina, określonych w
Polskiej Normie,
3) metodę z wykorzystaniem łaty i klina, określonych w Polskiej
Normie.
Nawierzchnia o nierównym profilu
Wymagana równość podłużna
Wg metody profilometrycznej
Wg metody łaty i klina
III. RÓWNOŚĆ POPRZECZNA (KOLEINY)
" Koleina trwałe odkształcenie przekroju poprzecznego nawierzchni,
powstałe wzdłuż drogi w miejscu oddziaływania kół pojazdów w ruchu.
" Głębokość koleiny (h) wielkość największego odkształcenia nawierzchni
określona w milimetrach według metody dwumetrowej łaty i klina.
" Metoda dwumetrowej łaty i klina - ustalony sposób pomiaru głębokości
koleiny, polegający na znalezieniu największego prześwitu w śladzie kół
pod swobodnie położoną na nawierzchni w kierunku poprzecznym do osi
drogi dwumetrową łatą (prostoliniową listwą), który mierzy się klinem
mierniczym z dokładnością nie mniejszą niż 1,0 mm pomiędzy punktami
określającymi szerokość koleiny (L), gdzie 0,8 m d" L d" 2,0 m, rysunek 1.
Koleiny
a)
b)
Głębokość
koleiny
Deformacja
Deformacja
lepkoplastyczna
strukturalna
Koleina lepkoplastyczna
Koleiny
akumulacja deformacji trwałych
1)
2)
Odkształcenie
odwracalne
Czas
Czas
3)
Odkształcenie
odwracalne
Deformacja trwała
Czas
obciążenie
odkształcenie
odkształcenie
Czynniki wpływające na koleinowanie
mieszanek mineralno-asfaltowych
Tekstura powierzchni ziarn
Uziarnienie mieszanki mineralnej
Kruszywo
Kształt ziaren
Wielkość uziarnienia
Moduł sztywności
Lepiszcze
Zawartość lepiszcza
Zawartość wolnych przestrzeni w
Mieszanka
mieszance mineralno-asfaltowej
mineralno-asfaltowa
Zawartość wolnych przestrzeni w
mieszance mineralnej
Temperatura
Warunki obciążenia
Naprężenia działające na nawierzchnię
warstw
Częstotliwość obciążeń
nawierzchniowych
Wilgotność nawierzchni
Koleiny lepkoplastyczne
Wymagana równość poprzeczna wg metody łaty i klina
IV. WAAŚCIWOŚCI PRZECIWPOŚLIZGOWE
" Właściwości przeciwpoślizgowe - zdolność do wytwarzania sił tarcia
między nawierzchnią drogi a kołami pojazdów w warunkach wzajemnego
poślizgu.
" Współczynnik tarcia ź - stosunek wypadkowej sił tarcia wytwarzanych
między hamowanym kołem urządzenia pomiarowego a nawierzchnią drogi
do nacisku koła na drogę.
" Urządzenie pomiarowe (zestaw pomiarowy) - urządzenie
dynamometryczne o określonych cechach kinematycznych,
konstrukcyjnych i funkcjonalnych, umożliwiające pomiar współczynnika
tarcia podłużnego nawierzchni w warunkach 100 % poślizgu koła
pomiarowego, z zastosowaniem określonego typu opony testowej.
V. POZIOM GENEROWANEGO HAAASU
Hałas drogowy przyczyny:
1) Interakcja opona-nawierzchnia
2) Dzwięki pojazdu
" Silnik
" System napędowy
" System wydechowy
Kontakt opony z nawierzchnią jest głównym zródłem hałasu:
" większości samochodów przy prędkości powyżej 55 km/h
" samochodów ciężarowych przy prędkości powyżej 70 km/h
Metody zmniejszania hałasu drogowego
1) Zmniejszenie natężenia ruchu
2) Ograniczenie prędkości ruchu
" Graniczna prędkość 55 km/h, samochody
3) Ściany dzwiękochłonne
4) Ciche nawierzchnie
" Beton asfaltowy porowaty
" Dwuwarstwowe nawierzchnie porowate
" Drobnoziarnista mieszanka o nieciągłym uziarnieniu (SMA,
BBTM MNU)
" Mieszanka z dodatkiem gumy i włókien GUFI
Wpływ rodzaju nawierzchni na hałas
wg IBDiM
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
311[15] Z4 02 Klasyfikowanie systemów eksploatacji złóżND TRD kruszywaND TRD roboty ziemne 2013ND TRD nawierzchnie z kostkiND TRD nawierzchnie betonowe2 ND TRD kruszywadefinicje i klasyfikacja zw nieorganicznychND TRD proj MMA 2013CHRAPEK,podstawy robotyki, Definicje i klasyfikacja robotów przemysłowychND TRD naw z kostki 2015ND TRD podbudowyND TRD podbudowy01 wprowadzenie do teorii eksploatacji statkow powietrznych podstawowe pojecia i definicjeid)90MAPA JAKO DOKUMENT NAUKOWY DEFINICJA KRYTERIA KLASYFIKACJI MAP WG F UHORCZAKAwięcej podobnych podstron