Spis treści

Projektowanie mechanistyczno-empiryczneWykonanie nawierzchni drogowych stanowi często nawet 70% kosztów całej inwestycji. W związku z tym projekt wzmocnienia lub budowy nawierzchni jest bardzo ważnym elementem dokumentacji projektowej. Projektant obarczony jest ogromną odpowiedzialnością przyjmując rozwiązania uzasadnione pod względem ekonomicznym, jak i technologii wykonania, przy zachowaniu zakładanej trwałości i nośności.

Każdy kto zajmuje się technologią materiałów i nawierzchni drogowych, spotyka się często z problemami techniczno–formalnymi. Szczególnie obecnie,  ponieważ powszechnie stosowana norma PN-S-96025  Drogi samochodowe i lotniskowe. Nawierzchnie asfaltowe.

Wymagania. została wycofana decyzją Polskiego Komitetu Normalizacyjnego z dniem 30 maja 2008 r. Niestety Polskie Normy przenoszące europejskie normy zharmonizowane z serii PN-EN 13108-x wciąż nie doczekały się dokumentu aplikacyjnego dostosowującego wymagania do warunków krajowych. Jednak wciąż do projektowania konstrukcji nawierzchni pozostają nam takie dokumenty jak: Warunki Techniczne [1], katalogi [2], [3], [4] oraz liczne zeszyty wydawane przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Ogólne Specyfikacje Techniczne, a także inne podręczniki i artykuły w prasie fachowej. Jednak i te opracowania bywają niewystarczające do indywidualnego zaprojektowania nawierzchni wg technologii i materiałów nieprzewidzianych w powyższych dokumentach.

Artykuł ten prezentuje wnioski autora z analizy typowej konstrukcji dla kategorii obciążenia ruchem KR3, w układzie warstw jak na rysunku 1. W tym celu wykorzystano możliwości programów komputerowych do projektowania nawierzchni metodą mechanistyczno-empiryczną, jakie opracowała firma Shell, o nazwie: BISAR 3.0 oraz BANDS 2.0. Metoda ta umożliwia analizę naprężeń i odkształceń w poszczególnych warstwach, w celeu określenia trwałości i nośności nawierzchni (rys. 1).

Rysunek 1. Konstrukcja nawierzchni poddana analizie

W pierwszej kolejności wyznaczono moduły sztywności asfaltu za pomocą programu BANDS 2.0, który opiera się na nomogramie Van der Poel’a. Niestety stosowanie nomogramu jest ograniczonie tylko dla asfaltów zwykłych (typ S wg BTDC), nie ma możliwości oceny asfaltów modyfikowanych i parafinowych.  Przeanalizowano dwa rodzaje asfaltów 35/50 do warstwy wiążącej i podbudowy oraz 50/70 do warstwy ścieralnej. Wartości modułów sztywności asfaltu przedstawiają tabele 1 i 2. Warto zwrócić uwagę jak zmienia się wartość modułu przyróżnej wartości penetracji oraz temperatury mięknienia. Na przykład asfalt oznaczony symbolem 35/50 może mieć zmienną sztywność w zakresie od 65,8 MPa do 509 MPa. Do dalszych obliczeń przyjęto wartość modułów stanowiącą kwantyl 85%, to jest 15%wyników ma moduł mniejszy od przyjętego, i tak: dla asfaltu 35/50 – 101,9 MPa, a dla asfaltu 50/70 – 67,2 MPa (tab. 1 i tab. 2).

Tablica 1. Moduły sztywności asfaltu 35/50

 
Tablica 2. Moduły sztywności asfaltu 50/70

 Kolejnym krokiem jest wyznaczenie modułu sztywności mieszanki mineralno–asfaltowej. W tym celu do programu BANDS wprowadzamy następujące dane: moduł sztywności asfaltu, zawartość objętościowa asfaltu oraz wolnych przestrzeni w MMA. W tym celu posłużyły ramowe wartości zalecane przez nieobowiązującą już normę PN-S-96025. W warstwie ścieralnej rozpatrywano zawartość asfaltu od 11,8% (v/v)do 13,6% (v/v) oraz zawartość próżni 3, 4 i 5%. Warstwa wiążąca była analizowana przy zawartości asfaltu od 9,8% (v/v) do 13,4% (v/v) przy zawartości próżni 4–9%. W  warstwie podbudowy rozważane były mieszanki o zawartości asfaltu 7,4–11,2% (v/v) przy zawartości próżni 5–9%. Nie podano wszystkich wartości ze względu na bardzo dużą ilość wyników. W dalszej analizie wykorzystano maksymalne i minimalne wartości ze wszystkich modułów wyznaczonych dla poszczególnych mieszanek MMA zestawionych w tablicy 3.

Tablica 3. Parametry MMA przyjęte do dalszych obliczeń

Analizując wartości modułów sztywności zauważono zależność: zmniejszając zawartość asfaltu w MMA i/lub wolnych przestrzeni w mieszance mineralnej uzyskujemy wyższy moduł sztywności MMA. Na przykład zmniejszenie wolnych przestrzeni w warstwie podbudowy z 9 do 5% spowoduje zwiększenie modułu sztywności co najmniej o 45%. Moduł sztywności może być bardzo różny w zależności od tego jaką mieszankę mineralno–asfaltową wyprodukowano stosując konkretną mieszankę mineralną oraz konkretny asfalt.

Komentarze  
Gość
0 #1 Gość 2009-11-25 11:36
moim zdaniem powinna być ona oś/pas/okres obliczeniowy (w latach) lub oś/pas
podawanie wartości milion osi na dobę jest abstrakcją
Cytować | Zgłoś administratorowi
Gość
0 #2 Gość 2011-01-21 02:51
proszę zwrócić uwagę autorze ze zakładasz pewne moduły sztywności szczególnie dla podłoża i podbudowy z kruszywa pierwszy 100 drugi 400MPa czy ktoś z was łącznie z autorem widział na budowie sprawdzenie tych wartości podczas wykonawstwa i czy te badania dawały właśnie założone wartości? na 100% nie więc co ma projektowanie kiedy na budowie nikt nie wie czy uzyskał załozone parametry przyjęte do obliczeń
polska rzeczywistość to 100 lub 120 MPa moduł odkształcenia od drugiego obciążenia czyli po wstępnym dogęszczeniu podłoża tylko w miescu badania a rozciagnięcie wyników na miejsca nie obciązone pierwotnym obciążeniem jak podczas badania
no i nie mniej jak 200MPa dla podbudowy z kruszyw też osiagane dopiero w drugim obciążeniu identycznie jak dla podłoża
więc gdzie autorze twoje 100MPa dla podłoża przy module sztywności i 400MPa dla podbudowy kto z was widział na budowie takie wartości proszę o adres tej budowy sam jestem ciekawy takich wartości
Cytować | Zgłoś administratorowi
Gość
0 #3 Gość 2011-08-28 16:55
Drogi kolego badanie wtórnego modułu odkształcenia jest właśnie sprawdzeniem założonych parametrów. Istnieje prosta zależność pomiędzy modułem odkształcenia, a modułem sprężystości branym pod uwagę w metodach mechanistycznych. Zgadzam się, że wartość modułu spręzystości 100MPa dla podłoża gruntowego to wartość mocno wygórowana, ale podejrzewam, że wartość ta jest zaczerpnięta przez autora z "Warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne...".
Cytować | Zgłoś administratorowi
Dodaj komentarz
Komentarze do artykułów może dodać każdy użytkownik Internetu. Administrator portalu nie opublikuje jednak komentarzy łamiących prawo oraz niemerytorycznych, tj. nieodnoszących się bezpośrednio do treści zawartych w artykule. Nie będą również publikowane komentarze godzące w dobre imię osób czy podmiotów, rasistowskie, wyznaniowe czy uwłaczające grupom etnicznym, oraz zawierają treści nieetyczne albo niemoralne, pornograficzne oraz wulgarne. Z komentarzy zostaną usunięte: reklamy towarów, usług, komercyjnych serwisów internetowych, a także linki do stron konkurencyjnych.