11. Predavanje - KK2 2018.pdf

УНИВЕРЗИТЕТ У НОВОМ САДУ ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА У НОВОМ САДУ ДЕПАРТМАН ЗА ГРАЂЕВИНАРСТВО ГРАЂЕВИНАРСТВО И ГЕОДЕЗИЈУ ГЕОДЕЗИЈУ ДЕПАРТМАН ЗА САОБР САОБРАЋАЈ АЋАЈ

ПУТЕВИ И САОБРАЋАЈНИЦЕ

ДРУМСКЕ ДРУМСКЕ И ГРАДСКЕ ГРАДСКЕ САОБР САОБРАЋА АЋАЈНИЦ ЈНИЦЕ Е И ЧВОРИШТ ЧВОРИШТА А

Предавање Предавање 11: 11: КОЛОВ КОЛОВОЗНЕ ОЗНЕ КОНСТР КОНСТРУКЦИЈЕ УКЦИЈЕ

Предметни наставник: наставник: в. в.проф. проф. др Матић Бојан, Бојан, диг 1

в.проф. др Бојан Матић, диг

ФТН, 2018. 201 8.

Пројектни Пројектни параме параметри три – постељ постељица ица (1) (1) Особине постељице

које се 1. Носивост. Постељица мора да издржи оптерећење које преноси преко преко слојева коловозне конструкције. Носивост зависи од степена збијености постељице, влажности и врсте тла. Добром постељицом се сматра она, која може да поднесе велики број понављања оптерећења, без значајних деформација. 2. Влажност тла. Влажност утиче на носивост постељице,

бубрење бубрење и скупљање. На влажност утичу фактори као што су: дренажа, ниво подземних вода или водопропустљивост водопропустљивост коловоза (услед оштећености). Прекомерно влажна постељица ће се с е брже деформисати под оптерећењем. 2


ФТН, 2018. 201 8.

Пројектни Пројектни параме параметри три – постељ постељица ица (1) (1) Особине постељице

које се 1. Носивост. Постељица мора да издржи оптерећење које преноси преко преко слојева коловозне конструкције. Носивост зависи од степена збијености постељице, влажности и врсте тла. Добром постељицом се сматра она, која може да поднесе велики број понављања оптерећења, без значајних деформација. 2. Влажност тла. Влажност утиче на носивост постељице,

бубрење бубрење и скупљање. На влажност утичу фактори као што су: дренажа, ниво подземних вода или водопропустљивост водопропустљивост коловоза (услед оштећености). Прекомерно влажна постељица ће се с е брже деформисати под оптерећењем. 2


ФТН, 2018. 201 8.

Прој Пројек ект тни пара параме мет три – пост постељ ељиц ица а (2) (2) Особине постељице

3.

3

Скупљање и/или бубрење код неких тла се јавља услед промене влажности материјала. материјала. Поред тога, тога, ситнозрна (кохерентна) кохерентна) тла могу бити осетљива на смрзавање. смрзавање. Скупљање, Скупљање, ширење и мржњење тла могу изазвати изазвати деформације и појаву пукотина у коловозној конструкцији. конструкцији .


ФТН, 2018. 201 8.

Пројектни параметри – постељица (3) Могућности побољшања постељице 







4

Замена лошег материјала квалитетнијим. Зависно од врсте материјала, посебно од његове пластичности и садржаја органских примеса, најчешће се замена материјала врши до дубине од 0,5м до 2,0 м Стабилизација постељице хидрауличким или битуменским везивом (креч, асфалтна емулзија, портланд цемент). На овај начин се тло стабилизује углавном до дубине 0,3 до 0,5 метара. Изградња додатног (помоћног) слоја од невезаног материјала Геосинтетика


ФТН, 2018.

Projektni parametri – posteljica (4) Могућности побољшања постељице

Препоручљиве дебљине помоћног слоја и доње подлоге:

5


ФТН, 2018.

Terminologija i klasifikacija materijala tla (1)

6

Примери гранулометријског састава основних врста тла

ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (2)

7


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (3)

8


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (4) Поступак идентификације и класификације тла и утврђивање физичко механичких карактеристика Основна лабораторијска исптивања која су од значаја за пројектовање коловозне конструкције, код нас се врше према постојећим стандардима : - Узимање узорака

СРПС У. Б1. 010 СРПС У. Б1. 012 - Одређивање природне влажности СРПС У. Б1. 014 - Одређивање специфичне масе тла - Одређивање запреминске масе тла СРПС У. Б1. 016 - Одређивање гранулометријског састава СРПС У. Б1. 018 - Одређивање границе течења и ваљања СРПС У. Б1. 020 - Одређивање односа влажности и суве запреминске масе тла (Процтор) СРПС У. Б1. 038 - Одређивање Калифорнијског индекса носивости СРПС У. Б1. 042 9


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (5) Гранулометријски састав материјала тла

10



Сејање – фракције крупније од 0,06 мм



Ареометрисање – фракције ситније од 0,06 мм


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (5) Гранулометријски састав материјала тла

Према прописима Републике Србије максималне и минималне величине зрна за поједине врсте материјала су:

• • • •

11

шљунак (G) – зрна између 60 и 2 мм песак (S) – зрна између 2 и 0.06 мм прашина(М) – зрна између 0.06 и 0.002 мм глина (C) – сва зрна мања од 0.002 мм


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (6) Одређивање конзистенције тла – Атербергове границе

Граница течења (Wl)

12


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (7) Граница пластичности (Wp)

На узорку кохерентнoг тла oдreђујe сe садржa ј воdе при ко jем ваљaк прeчниk а од 3 мm прилiком ваљaњa пoчинје да добијa пукотiне. Испитанi садржa ј воде јe грaницa пластичностi ( W p ) .

13


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (8) Испитивање носивости / отпорности тла 



14

Материјали у постељици се углавном карактеришу преко њихове отпорности на деформације под оптерећењем , што се може одредити мерењем њихове чврстоће (напон потребан да доведе до лома материјала) или крутости и еластичности (веза измедју напона и деформације у еластичном опсегу, односно колико је материјал у стању да поврати свој почетни облик и величину после дејства оптерећења).

Ове карактеристике често уопштено називамо ’’носивост постељице’’.


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (9) Испитивање носивости / отпорности тла





Што је већа отпорност постељице на деформације, могуће је нанети веће оптерећење до достизања критичне деформације. Данас се користи више различитих метода за карактеризацију носивости постељице:  

R - вредност (Модул отпорности тла),



модул еластичности,

 

15

Калифорнијски индекс носивости (ЦБР),

резилиентни модул, модул стишљивостии сл.


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (10) Одређивање односа влажности и суве запреминске масе тла (Прокторов опит)

’’Прокторов опит’’ – опит којим се испитује максимална збијеност и оптимална влажност за збијање уз примену одређене енергије.



Енергија потребна за збијање материјала је Е=600 kN/m3 (стандардна енергија) или Е=2750 kN/m3 (модификована), па на основу тога опит за одређивање односа влажности и суве запреминске масе добија назив стандардни или модификовани опит.



16


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (11) Одређивање односа влажности и суве запреминске масе тла (Прокторов опит)

17


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (12) Калифорнијски индекс носивости - ЦБР 



18

Калифорнијски индекс носивости ’’ЦБР’’ (%) је једноставан тест пенетрације на основу које се одређује квалитет материјала у односу на носивост збијеног, добро гранулисаног дробљеног камена (чији је ЦБР=100%). Материјал се збија у стандардном цилиндру при оптималној влажности до максималне збијемости по Проктору, формирајући узорак пречника 152,4 мм (6 инча) и висине 177,8 мм (7 инча).


ФТН, 2018.

Терминологија и класификација материјала тла (13) Калифорнијски индекс носивости - ЦБР





19

Опит се састоји од наношења оптерећења на мали клип (пречника 49,6 мм (1,95 инча), који продире у материјал брзином 1.3 мм/мин (0.05 инча/мин). Бележењем оптерећења при продирању клипа почевши од 0.64мм (0.025ин) до 7.62мм (0.300ин) формира се дијаграм који на абсциси показује утискивање клипа (мм), а на ординати притисак (МПа)


ФТН, 2018.


20


ФТН, 2018.


21


ФТН, 2018.


22


ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Камени материјали (1)

23


ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Камени материјали (2) Према начину настанка или производње, материјали се разврставају на природне, дробљене и млевене. 



24

Природно уситњени материјали добијају се из речних корита, спрудишта или из позајмишта (песак и шљунак), а користе се непрерађени - у природном стању, или се просејавањем одвајају на фракције жељене величине (песак, шљунак, камен или облутак, итд.), које се опет - према прописаном гранулометријском саставу - могу компоновати у одређеној размери. Зрна су најчешће са заобљеним ивицама лоптастог или елипсоидног облика.

Делимично дробљени материјали производе се пропуштањем кроз дробилишна постројења природног материјала из кога је претходним одсејавањем одвојен песак. Издробљени део се раздваја на фракције које се депонују у одговарајуће силосе или преграде, према величини пречника зрна.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Камени материјали (3) - Дробљени материјали се производе дробљењем крупних зрна

издвојених из шљунковитих материјала или каменог материјала из каменолома. Делимо их на: Дробљени материјали континуалног гранулометријског састава; из њих се могу просејавањем или прањем издвојити ситне прашинасте или глиновите фракције и зрна чија је величина већа од максимално дозвољеног (Д); испоручује се Д – од најситнијег као мешавина са змима 0/Дмм ( или као д / зрна пречника д ( мм ) до најкрупнијег , пречника Д ( мм )). 



25

Дробљени материјали дисконтинуалне гранулације, са утврђеном линијом гранулометријског састава, добијеном просејавањем кроз сита одређене величине (при чему се добијају фракције: песак, камена ситнеж, туцаник, итд.) и накнадним компоновањем линије гранулометријског састава да би се добила захтевана гранулација у опсегу д/Д ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Камени материјали (4)

Млевени материјали, добијају се ситњењем или млевењем дробљеног каменог материјала у специјалним постројењима и млиновима, да би се добила одговарајућа гранулација и финоћа млива:

26



камено брашно,



финозрни песак и сл.)


ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Агрегат (1) 





27

Под агрегатом се подразумјевају минерални материјали као што су песак, дробљени камен и шљунак, који заједно са везивима улазе у састав мешавина као што су асфалт или цементни бетон. Као везиво се користе различити материјали, а најчешћи су портланд цемент, битумен, креч и вода. Запремински, агрегат заузима око 92 до 96% простора у асфалтним мешавинама по врућем поступку, а око 70 до 80% у цементном бетону. Камени агрегат има велику примену и као невезан материјал, добро збијен уз присуство воде често чини доњи, па и горњи носећи слој код флексибилних и крутих коловозних конструкција. в.проф. др Бојан Матић, диг

ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Агрегат (2) 

Агрегати могу бити природни или вештачки. 



28

Природни агрегати се експлоатишу из великих стенских формација у каменоломима. Извађени материјал се механичким путем помоћу машина уситњава на потребну величину зависно од примене. Прерађени индустријски агрегати су најчешће секундарни производи или отпадни материјали у некој индустриској преради (најчешће се у изградњи путева користи шљака из високих пећи)


ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Агрегат (3) Физичка својства најјасније дефинишу карактеристике агрегата и имају највећи утицај на његово понашање. Најчесће одређивана физичка својства су:  

величина зрна и гранулометријски састав жилавост и отпорност на хабање (Лос Анђелес, полирност)



трајност и постојаност



облик зрна и текстура површине



чистоћа и оштећеност материјала



запреминска маса

То нису једина физичка својства агрегата, наведена својства која се 29

в.проф. др Бојан Матић, диг најчешће испитују и то углавном емпиријским опитима.

ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Агрегат (4) Величина зрна и гранулометријски састав 

30

Гранулометријски састав има примаран значај и за бетон и за асфалтне мешавине, па се обавезно прописују граничне линије гранулометријског састава за различите врсте мешавина у складу са траженим особинама.

ФТН, 2018.

Пројектни параметри - Агрегат (5) Тест на хабање (Лос Ангелес) 





31

Опитом ’’ Лос Анђелес’’ се испитује жилавост и отпорност на хабање каменог агрегата. За овај тест се користе фракције из узорка агрегата које су се задржали на ’’ситу 12’’ величине отвора 1.70 мм. Такав узорак се ставља у бубањ заједно са челичним куглама и затим се окреће 500 пута при брзини од 30 – 33 окретаја у минути.


ФТН, 2018.

Пројект Пројектни ни параме парамет три ри - Агрегат (6) Тест на хабање (Лос Ангелес) Ангелес) 







32

врши сејање сејање и раздвајање раздвајање материјала који После тога се врши пролази кроз сито 12 (1.70мм (1.70мм)) од оног дела који се задржава на ситу. ситу.

Тежина Тежина материјала који који се задржао на ситу упоређује са првобитном тежином, тежином, односно њихова њихова тежина пре и после по сле бубња. бубња. Добијена разлика у тежини се се изражава као процентуални губитак. губитак. Наш стандард за асфалт бетоне захтева захтева отпорност на хабање по Лос Анђелесу (за све градације), градације), као на слици % (м (м/м):


ФТН, 2018. 201 8.

Пројект Пројектни ни параме парамет три ри - Агрегат (7) Тест на хабање (Los (Los Angele Angeles) s)

33


ФТН, 2018. 201 8.

Пројект Пројектни ни параме парамет три ри - Агрегат (8) Закључак о агрегату агрегату 

Агрегати су или природни или произведени у каменоломома, каменоломома, а карактеришу се њиховим њиховим физичким својствима, својствима, од којих су најчешће у примени: примени:   

Жилавост и отпорност на хабање Трајност и постојаност



Облик Облик зрна и текстура текстура површине зрна



Запреминска маса маса



Чистоћа и присуство штетних материја

 

34

Гранулација и величина максималног зрна

Упијање воде и влажност Минералошко Минералошко петрографски састав


ФТН, 2018. 201 8.

Битумен (1) Хемијска својства 



35

Битуменска везива се могу карактерисати њиховим хемијским саставом, или се то ретко чини за примену код асфалтних мешавина. Хемијска својства одређују физичке карактеристике битумена, па познавањем хемијског састава можемо протумачити понашање битумена под различитим утицајима.


ФТН, 2018.

Битумен (2) Физичка својства

Битуменска везива најбоље описују њихова физичка својства. То одређује како ће се уграђивати на коловоз (врућу асфалтну мешавину). Овде је дуго значајну улогу имао тест за пенетрацију који се користио веома успешно у 20 веку.

36


ФТН, 2018.

Битумен (3) Физичка својства 



37

Каснији тестови као што су тестови за вискозност имали су улогу да боље објасне физичка својства битуменског везива. Касније 80` и 90` развијени су ’’superпavе’’ тестови са циљем да боље одреде специфична физичка својства асфалтних везива који су директно везани за широки спектар инжењерских потреба. Ови тестови су сложени али су напредни и дају резултата.


ФТН, 2018.

Битумен (4) Реологија







38

Реологија проучава деформације и ток материја. Деформације и ток асфалтног везива су важни при одређивању карактеристика коловоза. Реолошка својства асфалтног везива варирају с променом температуре. .


ФТН, 2018.

Битумен (5) Реологија Ту постоје два кључна разматрања: 



39

за упоређивање различитих асфалтних везива њихова реолошка својства морају се мерити на истим темпертурама.

за потпуно окарактерисано асфалтно везиво његова реолошка својства морају бити испитана у температурном интервалу које сусреће током трајања коловозне конструкције.


ФТН, 2018.

Битумен (6) Опит пенетрације 



Пенетрациони тест је најстарији опит за асфалт.

Основни принцип пенетрације је да одреди колики ће бити продор оптерећене игле у асфалтном узорку при неком оптерецењу, времену и температури. 



Узорак битумена се истопи загревањем, угради у посуду и затим охлади и темперира на 25 оЦ Мери се подирање стандардне игле у везиво под следећим условима: Оптерeћeњe = 100 g Темпeратуra = 25 oC (77 oF)

40

Времe = 5 sec

ФТН, 2018.

Битумен (7) Опит пенетрације

41


ФТН, 2018.

Битумен (8) Тачка размекшавања ПК 





42

Тачка размекшваања је дефинисана као температуре на којој битуменски узорак не може да подржава тежину челичне куглице.

Битумен се угради у у месингани прстен који се током опита загрева у воденом купатилу. Тачка размекшавања је температура при којој ће битумен толико омекшати да лоптица потоне до дубине 25 мм.


ФТН, 2018.

Битумен (9) Тачка размекшавања ПК

43


ФТН, 2018.

Битумен (10) Дуктилност 





44

Дуктилитет је дужина изразена у цм, до које се узорак битумена одређеног облика и при одређеним условима може растегнути, док се настала нит не прекине.

Мерење дуктилности - узорак се улије се у калуп, хлади на собној температури и добијени обликовани узорак - епрувета битумена се ставља у водено купатило са температуром испитивања од +25 ‘Ц. После темперирања, епрувета се растеже брзином од 5 цм/мин док се настала нит не прекине.


ФТН, 2018.

Битумен (11) Дуктилност

45


ФТН, 2018.

Битумен (12) Одређивање тачке лома по Фрасу 







46

Тачка лома по Фрасу је температура на којој слој битуменског везива одређене дебљине (мање од 1 мм) пукне ако се хлади и савија под тачно одређеним условима.

На савитљиву плочицу се излије танак фим битумена по тачно прописаном поступку. Плочица са узорком се постави у апарат и затим се почне са хлађењем таквом брзином да температура ваздуха у унутрашњој епрувети пада брзином од 1 °Ц у минути. У моменту када се на филму везива појави прва пукотина, очита се температура на термометру са тачношћу 0,5 °Ц.


ФТН, 2018.

Битумен (13) Битумен (13)

47


ФТН, 2018. 201 8.

Други облици битуменског битуменског везива(1) везива(1) 



48

Битуменска емулзија је суспензија малих честица битумена у води, која је формирана уз присуство емулгатора (као на пример: сапуница). Емулзије Емулзије имају нижи вискозитет од коришћеног битумена па се с е могу примењивати примењивати при ниским температурама.

После уграђивања уг рађивања мешавине са емулзијом, емулзијом, вода вода испарава, а остаје оста је битумен као везиво. Битуменске Битуменске емулзије имају широку примену у грађевинарству а за коловозне конструкције се користе и код новоградње и у одржавању коловоза.


ФТН, 2018.

Други облици битуменског битуменског везива (2) везива (2) 





49

Разређени битумен за коловозе (Cutback аsphаlт). аsphаlт). То је битумен за коловозе код кога је вискозност привремено снижена додатком подесних средстава за разређивање.

Средства за разређивање су су деривати нафте. Као Као и емулзије, разређени битумен се због ниже вискозности вискозности може користити на н а нижим температурама. Током примене разређеног битумена долази до испаравања разређивача разређивача тако тако да остаје ост аје чисто везиво.


ФТН, 2018.

Други облици битуменског везива (3) 



50

Разређени битумени се данас све мање користе зато што су нафтини деривати као разређивачи све скупљи и неповољнији по околину у односу на воду. У данашњој пракси, примена разређених битумена се често ограничава на поправке у зимским условима. Типична примена разређених битумена је за разна прскања површина, за површинске обраде и за обавијање камене ситнежи хладним или топлим поступком, зависно од врсте везива. Веома разређени битумени се користе и за импрегнацију земљаних материјала.


ФТН, 2018.

Други облици битуменског везива (4.1) 



51

Пенушави битумен (Foamed аsphаlt). Пенушави битумен се добија убризгавањем мале количине хладне воде (н.пр. око 2%) у врели битумен пенетрације од 80 до 200 1/10мм, који је загрејан на температуру 170 до 1800Ц.

Приликом тог процеса долази до стварања пене и наглог ширења запремине битумена за више од 15 до 20 пута.


ФТН, 2018.

Други облици битуменског везива (4)





52

Пенушави битумен се може користити као стабилизујући адитив за различите врсте материјала почев од квалитетног дробљеног агрегата различитог порекла и минералошко-петрографског састава, старог фрезованог асфалта, па до песковито шљунковитих материјала, чак и када имају повећан садржај земљаног материјала. Његова примена је посебно погодна код поступка дубоке хладне рециклаже старог коловоза.


ФТН, 2018.

Други облици битуменског битуменског везива (5) везива (5) 



53

На пример, обично се за хладну рециклажу рециклажу додаје од од 1.5 до 4.5% пенушавог битумена и од 1 до 2% цемента. Преко овако стабилизованог носећег слоја, може се уградити површинска обрада или танак асфалтни застор, или, код код тешког саобраћајног оптерећења, битуминизирани носећи слој и асфалтни застор. У овом поступку је посебна погодност велика велика запремина пенушавог битумена у којој чист битумен заузима око 1/15 до 1/20 простора, па то омогућује да се с е тежински врло прецизно дозирају мале количине битумена и при томе се добро измешају са великом количином материјала (чист битумен се у количини од 2 до 3% у односу на масу агрегата не може у теренским условима добро измешати са агрегатом). агрегатом). ФТН, 2018.

Шем Шематск атски и прик приказ аз доби добија јања ња пену пенуша шав вог биту битуме мен на у екс експан панзион зионој ој комори (6) ри (6)

54


ФТН, 2018. 201 8.

Асфа Ас фалт лтна на ме меша шавин вина а (1) Пројектовање Пројектовање асфалтних мешавина по Маршаловој методи методи Пројектована асфалтна асфалтна мешавина треба да задовољи следеће услове квалитета : 





55

Отпорност на деформације деформације при дејству оптерећења. Ова отпорност у највећој мери зависи од гранулометријск гранулометријског ог састава агрегата, агрегата, површине зрна и њихове отпорности на хабање, хабање, садржаја битумена и његове његове вискозности вискозности при високим температурама. температурама. Отпорност на замор. Асфалт треба да буде отпоран на појаву пукотина пукотина при дејству поновљеног оптерећења. оптерећења. Отпорност је зависна (пре свега) свега) од садржаја везива и крутости. крутости. Отпорност на пукотине пукотине при ниским температурама температурама. При ниским температурама у асфалтним слојевима не би требало да се појаве пукотине. пукотине. Отпорност на овакве пукотине пукотине везана је углавном углавном за крутост везива на ниским температурама. температурама. ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (2) Пројектовање асфалтних мешавина по Маршаловој методи Пројектована асфалтна мешавина треба да задовољи следеће услове квалитета: Трајност. Асфалтне мешавине које се производе и уграђују по врућем поступку, не треба брзо да показују знаке старења током припреме, уграђивања и експлоатационог периода. Трајност оваквих мешавина је повезана са количином шупљина испуњених ваздухом и за дебљину битуменског филма који је везан за сваку честицу агрегата. Отпорност на утицај влаге. Асфалтне мешавине не би требале да се осетно деградирају приликом продора влаге у уграђени слој. Осетљивост на влагу је везана углавном за шупљине испуњене ваздухом и за минерални и хемијски састав агрегата. ФТН, 2018. 



56

Асфалтна мешавина (3) Пројектовање асфалтних мешавина по Маршаловој методи Пројектована асфалтна мешавина треба да задовољи следеће услове квалитета : Отпорност на клизање. Асфалтна мешавина која се користи за хабајући слој мора да обезбеди довољан коефицијент трења између површине коловоза и пнеуматика. (Низак 

коефицијент трења је углавном последица неодговарајућих карактеристика агрегата или превеликог садржаја битумена.) 

Уградљивост . Асфалтна мешавина која се производи и уграђује по врућем поступку треба да омогући разастирање и збијање применом разумне енергије. (Уградљивост је пре свега зависна од агрегата, односно његове текстуре, облика и величине зрна и гранулације, али и од садржаја везива и његове вискозности на температурама при којима се врши мешање и уграђивање.)

57


ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (4) Основне поставке методе Marshall 





58

Полазећи од оптималног гранулометријског састава за усвојено максимално зрно и тип мешавине, одређује се проценат учешћа појединих фракција агрегата и филера у мешавини. Затим се прелази на израду узорака: загревањем, мешањем са битуменом и сабијањем у стандардни цилиндар помоћу стандардног ’’Маршаловог’’ набијача. Узорци се раде са различитим садржајем битумена и затим следи њихово испитивање под прописаним условима.


ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (5) Основне поставке методе Marshall У основи Маршалова метода пројектовања мешавина обухвата 6 корака: 

Селекција агрегата



Избор биуменског везива





Испитивање стабилности и течења у Маршаловој преси



Одређивање густине и садржаја шупљина



59

Припрема узорка (укључујући збијање постандардној процедури)

Одређивање оптималног садржаја битумена (на основу резултата добијених на серијама узорака са различитим садржајем битумена)


ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (6) Основне поставке методе Marshall





Маршалова метода је код нас дефинисана стандардом СРПС У.М8.090. Опитима се одређују следећа својства асфалтне мешавине: 





60

стабилност (чврстоћа на притисак испитана у Маршаловој преси), течење (деформација узорка при лому у Маршаловој преси), запреминска маса,



шупљине у минералној мешавини



шупљине у асфалтном узорку



шупљине испуњене битуменом


ФТН, 2018.








61

Стабилност (по Маршалу) је максимално оптерећење (у KPa) које се постиже у моменту лома узорка.

Течење је деформација узорка (у мм) у моменту лома.

Мерењем тежине и димензије узорака после израде одређује се запреминска тежина, а преко запреминске тежине срачунава се проценат шупљина испуњених везивом и проценат заосталих шупљина у мешавини.


ФТН, 2018.


62

•

Узорак, који је пре испитивања 30 минута био потопљен у воду са температуром 60 ОЦ се ставља у чељусти пресе, загрејане такође на 60 оЦ.

•

Испитивање се врши посебном пресом, са брзином наношења оптерећења којим се постиже деформација од 0.846 мм/с (2 инча у минути).

•

Оптерећење се наноси све док расте, а у тренутку лома, почиње нагло да опада. То је крај опита, који траје до 30 секунди.


ФТН, 2018.


63


ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (10) Резултати Маршалове методе

На основу података испитивањем напред изнетих карактеристика потребно је конструисати следеће дијаграме: 









64

дијаграм промене стабилности у зависности од садржаја везива (слика 1), дијаграм промене запреминске тежине у зависности од садржаја везива (слика 2), дијаграм промене заосталих шупљина у зависности од садржаја везива (слика 3), дијаграм промене испуњених шупљина у зависности од садржаја везива (слика 4), дијаграм промене течења у зависности од садржја везива ФТН, 2018. (слика 5).

Асфалтна мешавина (11) Резултати Маршалове методе

65

ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (12) Одређивање оптималне садржине везива по Маршаловој методи

Оптимални саџај везива по Маршалу, одређује се као средња вредност на основу следећих појединачних резултата добијених из претходно конструисаних дијаграма: Садржај везива код максималне гусине асфалтног узорка



Садржај везива код максималне стабилности



Садржај везива код средње вредности критеријума садржаја шупљина (за дату врсту асфалтне мешавине) у асфалтном узорку. 

Садржај везива код средње вредности критеријума шупљина испуњених везивом. 

66


ФТН, 2018.

Асфалтна мешавина (13) Критеријуми квалитета за израду хабајућег слоја од асфалтног бретона према СРПС - ЈУС У . Е 4.014

67

ФТН, 2018.

Геосинтетички материјали (1) Геосинтетички материјали, најчешће у виду тканина, мрежа, мембрана или њихове комбинације, производе се од полимерских материјала и успешно се користе код геотехничких радова и код коловозних конструкција као део конструктивног решења. Примена 

Код градње путева и нарочито код коловозних конструкција, главна примена геосинтетике је у вези са следећим случајевима: 

68

Појачање површинског слоја коловоза – ради се углавном код уградње новог асфалтног слоја појачања и поправки коловоза ради спречавања рефлектовања оштећења старог коловоза кроз нове слојеве.


ФТН, 2018.

Геосинтетички материјали (2) Примена 



69

Геотехничко појачање – примењује се за ојачање доњих носећих слојева, постељице и подтла. Геотекстил и геомреже служе да земљишту побољшају чврстоћу на затезање и деформабилност. Геомреже могу да се користе и да би се премостиле шупљине које се могу појавити испод носећег слоја код путева и железница. Ојачање земљишта омогућава да се изграде насипи и преко меке и слабо носиве подлоге или да се косина насипа изгради под стрмим углом што се не би могло урадити код неојачаног земљишта.


ФТН, 2018.

Геосинтетички материјали (3) Примена Дренажа и смањење продора влаге – немају функцију појачања, али посредно утичу на трајност конснструкције смањењем утицаја влаге. Сепарација - геосинтетика служи да раздвоји два слоја земље који имају различиту гранулацију. Нпр. геотекстил се користи да спречи материјал коловоза да продре у мекани подслој пута и на тај начин се одржава пројектована дебљина коловоза. Сепаратор такође спречава да се фине честице подтла пута подигну у основни пропусни зрнасти слој коловоза.

70


ФТН, 2018.

Основне примене геосинтетичких производа у коловозним конструкцијама (1)

71


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (1) Карактеристике оптерећења 

Оптерећене од пнеуматика



Распоред осовина и точкова;



Понављање оптерећења ;





72

Дистрибуција саобраћајног оптерећења у попречном профилу; Брзина возила.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (2) Различите конфигурације осовина тешких возила

73


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (3) Еквивалентно оптерећење од једноструке стандардне осовине (ЕСО)

74


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (4) Утицај распореда оптерећења по осовинама - замор коловоза је повећан за 50% без икаквих побољшања у транспорту.

75


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (5)

76


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (6) Одређивање укупног еквивалентног саобраћајног оптерећења за димензионисање асфалтних коловозних конструкција, према стандарду ЈУС У.Ц4.010 из 1981. године У анализи саобраћајног оптерећења узимају се у обзир следећипараметри: Просечни годишњи дневни (24-часовни) број тешких тертетних возила (са процентуалним учешћем поједних категорија) у почетној години експлоатације пута. Одређује се првенствено бројањем саобраћаја и прогнозама. Просечна годишња стопа раста броја тешких теретних возила у пројектном периоду, која се одређује на основу података о почетној години уз примену дугорочних прогноза саобраћајних токова. 



77


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (7) 





78

Осовинска оптерећења репрезентативних врста возила (возила које репрезентују сваку категорију, као на пример: средње тежак камион, тежак камион, камион са приколицом, аутобус, тегљач са полуприколицом). Просечна искоришћеност носивости тешких теретних возила (ако не постоје прецизни подаци, препоручује се искоришћеност од 70%). Расподела саобраћајног оптерећења по возним тракама.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (8) Расподела саобраћајног оптерећења по возним тракама СРПС У.Ц4.010)

79


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење (9) Фактори еквиваленције :

За једноструке осовине:

За двоструке осовине: 9

80


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – саобраћајно оптерећење – кораци при прорачуну (10) 







Укупан број стандардних осовина за поједине врсте тешких теретних возила (фи – фактор еквиваленције за поједине осовине тешких теретних возила) Укупно еквивалентно дневно саобраћајно оптерећење тешких теретних возила у почетној години експлоатације (Фе – укупни број стандардних осовина за поједине врсте тешких теретних возила ; ни – просечни годишњи дневни број појединих тешких теретних возила у почетној години експлоатације на најоптерећенијој саобраћајној траци). Укупно еквивалентно саобраћајно оптерећење тешких теретних возила у почетној години експлоатације Укупно еквивалентно саобраћајно оптерећење тешких теретних возила у пројектном периоду димензионисања (q – фактор раста, п – пројектни период димензионисања коловозне конструкције изражен у годинама и – 1,2,3.....п (година)

р – просечна годишња стопа раста броја тешких теретних возила) 81


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај окружења (1) Постоји неколико основних чинилаца окружења који врше најважнији, главни утицај. Ове варијабле (које се разматрају у већини прописаних поступака за пројектовање коловозних конструкција) су:

82



Температурне варијације



Утицај мраза



Влажност


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај окружења (1) 



83

Екстремне промене у температури могу да проузрокују велика оштећења коловозне конструкције, услед ширења, скупљања и (у случају крутих коловозних конструкција) увијања бетонских плоча. Додатно, реолошке особине асфалтних везива варирају са температуром. Због тога се приликом пројектовања коловозне конструкције морају узети у разматрање процењени температурни екстреми и њихови утицаји. За флексибилне коловозне конструкције, стари систем градације битуменских везива није био директно везан за утицај температуре и зато су се користили различити емпиријски приступи и развијана су правила заснована на пракси и искуству којима су узимани у обзир утицаји температура. ‘’ ПГ градација’’ везива по СУПЕРПАВЕ систему исправља овај недостатак вршећи градацију битуменских везива засновану на њиховим

Увијање бетонске плоче под дејством температурног градијента (случај када је температура површине виша од температуре дна плоче)

ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (1) Утицај мраза може бити веома штетан за коловозне конструкције и односи се на два различита, али повезана процеса: 1. Издизање површине коловоза услед мраза 



84

Издизање постељице као резултат бубрења услед формирања ледених сочива у влажном земљишту изложеном смрзавању. Овде није у питању само повећање запремине воде приликом смрзавања, већи утицај има раст кристала леда који почињу да се формирају у порама материјала постељице (када је материјал такав да има поре величине која одговара процесу кристализације) и затим дејство моћних кристализационих сила привлачи влагу одоздо ка зони фронта смрзавања хранећи кристале леда водом, што доводи до формирања ледених сочива у зони смрзавања. ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (2) Утицај мраза може бити веома штетан за коловозне конструкције и односи се на два различита, али повезана процеса: 1. Издизање површине коловоза услед мраза 

Количина леда који ће се формирати, највише зависи од карактеристика материјала тла и дужине трајања температуре смрзавања у постељици или подтлу.

.

85


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (3)

2. Слабљење слоја постељице услед отапања леда 



86

Слабљење слоја постељице може бити катастрофално, када се при порасту температура тло натапа водом из отопљеног леда. Посебно је неповољна ситуација када замрзнути слој почиње да се крави одозго, при чему се формира велика количина воде (блата) која не може да се дренира кроз још увек смрзнут доњи слој.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (4) Издизање површине коловоза услед мраза

87


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (5) Неопходна су три основна елемента да би се створили кристали леда и да би дошло до уздизања коловозне конструкције: 1. Тло осетљиво на лед (значајан садржај финих фракција) 2. Температуре испод нивоа замрзавања (температуре замрзавања – ’’изотерма 0’’ морају продрети у тло и уопштено, дебљина ледених кристала биће већа што је спорији процес замрзавања, односно што дуже ’’изотерма 0’’ делује на приближно истој дубини постељице или подтла) 3. Вода или влага (мора бити доступна из нивоа поземних вода, инфилтрацијом, из неког подземног водоносног слоја или из шупљина фино-гранулисаног тла). до пуцања и грубих пукотина на коловозној конструкцији. 88

ФТН, 2018.






89

Отклањањем било ког од ова три горња услова, ефекат замрзавања ће бити елиминисан или бар умањем.

Ако се ова три услова појављују уједначено, бубрење коловозне конструкције биће уједначено; у супротном, различити нивои издизања коловозне конструкције довешће до пуцања и грубих пукотина на коловозној конструкцији.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (7) Слабљење слоја постељице услед отапања леда

90

ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (8) Индекс мраза 



91

Период мраза који изазива смрзавање у коловозној конструкцији и подтлу се обично карактерише ’’индексом мраза’’. Овај индекс представља ’’количину хладноће’’ која делује на површину коловоза током мразног периода и изражава се у ‘C x дани према:


ФТН, 2018.


92


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (10) Ублажавање утицаја мраза 



93

Ограничавање дубине смрзавања у материјалу постељице . Типичан начин за ово јесте одређивање дебљине коловозне конструкције као неки процентуални минимум у односу на дубину смрзавања. Повећањем дебљине коловозне конструкције тако да она добрим делом покрије дубину смрзавања редукује се дебљина постељице (осетљиве на мраз) која ће бити изложена смрзавању. Предпоставка је да ће редукована (смањена) дубина тла које је изложено утицају мраза довести до значајно мањих оштећења.

Замена материјала постељице који је осетљив на мраз. Идеално, материјал у постељици који је осетљив на мраз, замениће се материјалом неосетљивим на смрзавање до дубине продирања мраза. Отклањањем слоја тла који је осетљив на смрзавање отклања се и утицај мраза.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (11) Ублажавање утицаја мраза





94

Димензионисање коловозне конструкције засновано на редукованој носивости постељице. Овај метод једноставно подрзумева повећање дебљине коловозне структуре узимајући у обзир могућа оштећења услед губитка носивости постељице проузрокованог деловањем мраза. Формирање капиларне бране. Пресецањем капиларних токова, утицај мраза ће бити мање штетан, јер је бубрење при смрзавању условљено привлачењем знатно веће количине воде него што природно постоји у порама материјала тла.


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (12) Процена опасности од мраза у пракси Измерене максималне дубине смрзавања на Климатски услови у одређеној територији Р. Србије околини могу да се одреде на основу дубине смрзавања х м, или индекса мраза Им. У циљу мерења дубине продирања мраза могуће је усвојити следеће методе: сондом са мерним епруветама (стакленим флашицама), сондом са индикатором дубине мраза, и електричном сондом.   







95


ФТН, 2018.

Пројектни параметри – утицај мраза на кк (13) Карта дубина смрзавања

96


hм

ФТН, 2018.

Димензионисање кк (1) 







97

Коловозне конструкције се уобичајено пројектују за одређени „пројектни век“. Пројектни век (или ’’животни век’’ или „пројектни период“) представља време од завршетка изградње до крајњег стања које се сматра као неприхватљиво за даље функционисање коловозне конструкције.

То значи да се пројектовање коловозне конструкције изводи тако да она буде способна да поднесе саобраћајно оптерећење током њеног пројектног века. Подразумева се да могу бити предвиђени повремени радови одржавања и рехабилитације за очување квалитета површине коловоза и да би се осигурало да конструкција издржи пројектни период. в.проф. др Бојан Матић, диг

ФТН, 2018.

Димензионисање кк (2) Емпиријски и теоријски приступ 





98

За флексибилне коловозе, пројектовање коловозне конструкције је оријентисано на утврђивање потребне дебљине слојева и њиховог састава.

Прорачуни се углавном усмеравају на анализу напона и деформација који настају услед дејства саобраћајног оптерећења, а остали утицаји, нарочито они који потичу из амбијенталних услова (као што су температуре) узимају се у обзир при избору врсте асфалтних мешавина и битумена. Метода за пројектовање флексибилних коловоза које се данас примењују, деле се на две главне групе: емпиријске и механистичко-емпиријске.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (3) Емпиријски и теоријски приступ 





99

За круте коловозе, димензионисање је углавном усмерено на одређивање потребне дебљине бетонских плоча на основу саобраћајног оптерећења и карактеристика подлоге и затим на прорачун спојница.

То се врши путем прорачуна напона који делују на круту коловозну плочу, а потичу од: оптерећења од точка, температурних промена, скупљања и промене влажности при везивању. Као и код флексибилних коловоза и овде се примењују две главне групе метода: емпиријске и механистичко-емпиријске.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (4) Емпиријски приступ 



100

Типична и најобимнија истраживања ове врсте су урађена у оквиру AАSHO опита (American Associatиon оf Stатe Hиghwаy Ofфициаlс)1. Истраживања су обављена у периоду 1957 до 1961. године, на 240 деоница са флексибилном коловозном конструкцијом, 271 деоници са крутим коловозом и петнаест деоница са стабилизованим носећим слојем.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (5) Емпиријски приступ

Током опита, свака од ових деоница је била изложена оптерећењу од око милион покретних точкова и најважнији резултати су: Утврђене су законитости еквиваленције за различито оптерећене осовине возила; Статистичком анализом је упостављена корелација између структуре коловозне конструкције и величине дефлексија; Дефинисан је индекс квалитета услуге коловозне конструкције и проучаване су његове промене у зависности од саобраћаја и састава коловозне конструкције. 





101


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (5) Теоријски приступ (1)





102

Теоријски приступ се заснива на анализи механичког понашања коловозне конструкције, користећи принципе механике континуалних средина, што је довело до формирања ’’Механике коловоза’’ као специфичне дисциплине Током протекле три деценије, теоријски приступ има велику подршку у развоју рачунара и софтверских решења за срачунавање напона и деформација у појединим слојевима коловозне конструкције и подтлу, на основу успостављеног математичког модела коловозне конструкције.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (6) Теоријски приступ (2) 



Могуће је моделирати и различите диспозиције оптерећења, као и утицаје различитих амбијенталних услова. Тиме се добија основа за анализу понашања различитих материјала у појединим слојевима коловозне конструкције, што се у највећој мери остварује кроз анализу замора. Као последица замора се углавном посматрају: лом изражен као појава пукотина које настају услед савијања у доњој зони везаних слојева и шире се ка површини и 



103

појава неравности на површини коловоза (подужна неравност и попречна – колотрази), услед акумулације трајних деформација под дејством поновљеног оптерећења.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (7) Критеријуми лома и теорија замора 





104

Главни емпиријски део механичко-емпиријског пројектног процеса су једначине које се користе за израчунавање броја циклуса оптерећења до лома . То су емпиријске једначине, изведене посматрањем промена перформанси коловоза током експлоатације. Добијају се успостављањем законитости између врсте и интензитета посматраног оштећења које је дефинисано као лом (са једне стране) и узрока - деформација које настају под различитим оптерећењима (са друге стране).


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (8) Критеријуми лома и теорија замора

Данас су опште прихваћена два критеријума лома : 

настајање пукотина од замора услед савијања,



појава колотрага иницираних деформацијама постељице.

Трећи критеријум, заснован на дефлексијама се користи за специфичне намене, као што су процена преосталог века коловоза или потребне дебљине појачања.

Треба имати у виду да су критеријуми лома утврђени емпиријски, па се зато морају калибрисати према специфичним локалним условима. 105


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (9) Велерова крива замора (Wohler) 





106

Основно питање које се поставља о понашању материјала при замору од поновљеног оптерећења, је утврђивање броја понављања који доводи до лома. То се испитује на епрувети изложеној поновљеном, идентичном оптерећењу ради утврђивања броја понављања који доводи до лома Број циклуса (N) који доводи до лома услед поновљеног оптерећења одређене величине, често се назива ’’животни век’’.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (10) Велерова крива замора (Wohler)

Облик криве је најчешће: = A×N-y (Велерова крива има облик праве у логаритамској размери)

107

= a - b×logN (Велерова крива има облик праве у семив.проф. др Бојан Матић, диг логаритамској размери) ФТН, 2018.

Димензионисање кк (11) Акумулација замора – Минеров закон 



Код Велерове криве се подразумева понављање оптерећења исте величине до лома, а тај случај се у пракси не дешава.

Ако посматрамо случај са два нивоа оптерећења која се примењују током два периода, имаћемо следеће: 



108

n1 - број понављања оптерећења 1 , које доводи до лома после Н1 понављања (при томе је n1 < N1) n2 - број понављања оптерећења 2 , које доводи до лома после Н2 понављања (при томе је n2 < N2)


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (12) Акумулација замора – Минеров закон

Количник : n1/N1 представља део ’’утрошене’’ отпорности на замор услед n1 понављања оптерећења 1. Ако би било n1 = N1, тада би било: n1/N1 = 1, тј. дошло би до лома.

Минеров закон дефинише акумулацију замора услед дејства различитих оптерећења, па би за случај два различита оптерећења, услов да не дође до лома био: n1/N1 + n2/N2 < 1 109


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (13) Акумулација замора – Минеров закон

Или уопштено, при дејству више различитих нивоа оптерећења, имаћемо лом ако је задовољено:

У суштини, примена фактора еквиваленције осовинског оптерећења за свођење реалног саобраћајног оптерећења на еквивалентан број стандардних осовина, заснива се на Минеровом закону. 110


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (14) Критеријум лома услед замора 

111

Опити на материјалима коловоза стабилизованим хидрауличким или битуменским везивима (ако је оптерећење динамичко, испитује се отпорност на замор)


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (15) Лом услед замора





112

За процену броја понављања оптерећења до лома услед замора за густе асфалтне мешавине, (асфалт бетон, БНС) развијене су бројне емпиријске једначине. Већина њих успоставља везу хоризонталних деформација од затезања на дну асфалтног слоја (т), са модулом еластичности асфалта.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (16) Лом услед замора 



113

Често се користи критеријум Фина-а (Finн et al. 1977.):

Приказана једначина дефинише лом као појаву пукотина услед замора на 10% од површине колотрага.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (17) 



114

Слика показује везу између деформације од затезања у дну слоја асфалт бетона и броја циклуса до лома за две величине модула еластичности асфалт бетона. Претпоставља се да пукотина настаје на дну слоја и шири се ка врху.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (18) Критеријум лома услед појаве колотрага 





115

Колотрази могу бити иницирани у било ком слоју конструкције, што их чини теже предвидљивим од пукотина услед замора. Најчешће коришћени критеријуми лома за колотраге односе се углавном на акумулацију трајних деформација постељице , што је типично за слабе коловозе. Типичан израз за везу деформације услед вертикалног оптерећења постељице (ев) и броја понављања до лома је:


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (19) Критеријум лома услед појаве колотрага 

116

Горња једначина дефинише лом као улегнуће дубине 12.5 мм (0.5-инча) у колотрагу – тј. на делу површине коловоза по којој се најчешће крећу точкови тешких возила.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (20) Критеријум лома од дефлексије







117

У последњих пола века, развијен је велики број релација које повезују дефлексију, величину и број понављања оптерећења. Овде се приказују критеријуми из AASHO Testa i ’’Roads and Transportation Associаtion оf Cаnаdа (RTAC)’’. Оба критеријума су развијана на основу дефлексија измерених у пролећно време ( у периоду после крављења , када је носивост постељице најмања ).


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (21) Критеријум лома од дефлексије 

118

Табела показује граничне вредности дефлексија добијене из оба наведена критеријума:


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (22) Димензионисање флексибилних коловозних конструкција у пракси Југославије и Србије 



119

У Југославији није постојала јединствена усвојена метода за димензионисање коловозних конструкција све до доношења стандарда: ’’ЈУС У.Ц4.012 - Димензионисање асфалтних коловозних конструкција’’, (Београд 1981). До тада су углавном коришћене иностране емпиријске или полуемпиријске методе, засноване на ЦБР методи или резултатима ААСХО теста (1) а као основа су често служила типска каталошка решења, као што су дата у ЈУС У.С4.050, ’’Типови коловозних конструкција за лак и средњи саобраћај’’, и ЈУС У.С4.051, ’’Типови коловозних конструкција за тежак саобраћај’’, оба издата 1964. године.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (23) Димензионисање флексибилних коловозних конструкција у пракси Југославије и Србије

Током осамдесетих и деведесетих година прошлог века, донет је одређен број стандарда и прописа о методама, материјалима, техничким стандардима и упутствима (3) а у погледу метода димензионисања коловозних конструкција, посебно се могу истаћи стандарди ЈУС из 1994 године, са данашњим ознакама: ИЦС број 93.080.10, СРПС У.Ц4.014 (1994), Пројектовање и грађење путева – Димензионисање нових цементнобетонских неармираних коловозних конструкција 



120

ИЦС број 93.080.10, СРПС У.Ц4.015 (1994), Пројектовање и грађење путева - Димензионисање нових флексибилних коловозних конструкција


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (24) Димензионисање флексибилних коловозних конструкција у пракси Југославије и Србије 



Најчешће биле заступљене метода SHELЛ-а са софтвером ’’Бисар’’ и метода Асфалтног Института САД са програмом ’’ДАМА’’.

При томе и ’’Бисар’’ и ’’ДАМА’’ рачунају напоне и деформације у коловозу под стандардним оптерећењем према Бурмистер-овој теорији вишеслојног система на бесконачном полупростору и затим срачунате напоне и деформације у критичним тачкама в.проф. др Бојан са Матић, диг ФТН, 2018. упоређују дозвољеним вредностима



121

Поред поменутих метода, у пракси се код нас, почевши од осамдесетих година, користи и више савремених метода које су примењиване широм света, углавном са одговарајућом софтверском подршком.

Димензионисање кк (25) • Димензионисање нових асфалтних коловозних конструкција према стандарду ЈУС У.Ц4.012 (нова ознака: ИЦС број 93.080.10, СРПС У.Ц4.012) из 1981. године Метода димензионисања коловозних конструкција дата у овом стандарду заснована је на упутствима за димензионисање асфалтних коловозних конструкција у САД – AАSHTO Interim Guиdе из 1972. године уз извесна поједностављења и прилагођења локалним условима

122


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (26) Меродавни параметри за димензионисање

У поступку димензионисања узимају се у обзир следећи параметри: пројектни период (углавном 20 до 25 година) возна способност површине коловозног застора на крају пројектног периода (п=0 за потпуно нов коловоз, п=0 за уништен, узима се 2.5 као крај употребљивости КК) саобраћајно оптерећење (укупан број еквивалентиних осовина од 82 кН климатско-хидролошки услови (Регионални фактор од 0.5 до 5.0, усвојен код нас 2.0) носивост материјала постељице (изражена вредношћу ЦБР) квалитет примењених материјала у коловозној ФТН, 2018. конструкцији (коефицијенти замене)  









123

Димензионисање кк (27) Просечни коефицијенти замене појединих врста материјала

124


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (28) Основни састав асфалтних коловозних конструкција

125


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (29) Поступак димензионисања

Поступак димензионисања обухвата:  

126

одређивање меродавних параметара за димензионисање; одређивање састава и дебљине појединих слојева коловозне конструкције.


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (30) Поступак димензионисања Димензионисање се обавља помоћу дијаграма који су дати за два случаја: 1.

Флексибилна коловозна конструкција са асфалтним застором и асфалтним носећим слојем и са доњим носећим слојем од невезаног каменог материја (тип 1)

2.

Полукрута коловозна конструкција са асфалтним горњим слојевима и са носећим слојем стабилизованим цементом. (тип 2) 

127

Асфалтне коловозне конструкције које се састоје од асфалтних слојева и носивих слојева од цементом стабилизованог зрнастог каменог материјала и невезаног зрнастог каменог матерлијала (тип 3) димензионишу се према конструкцији – тип 2, уз одговарајуће прерачунавање добијених мера помоћу коефлцијената замене материјала.


ФТН, 2018.

128


ФТН, 2018.

Димензионисање кк (31) Димензионисање крутих коловоза Главни фактори који утичу на димензионисање бетонских коловозних конструкција су: Саобраћај (величина и број понављања оптерећења) Климатски услови (температура и влажност) Подлога (тип и носивост) Тип бетонске коловозне конструкције (неармирана, армирана, непрекидно армирана и преднапрегнута) Спојнице (тип и растојање) Очекивани квалитет приликом изградње коловозне конструкције и одржавања. Димензионисање бетонских коловозних конструкција се састоји од: Одређивања дебљине бетонске плоче и подлоге Димензионисања спојница    

 



129



ФТН, 2018.

Димензионисање кк (32) Димензионисање крутих коловоза

Основни напони које треба анализирати у бетонским коловозним конструкцијама су: 







130

Напони при извијању плоче настали због разлике у температурама на површини и дну бетонске плоче (температурни градијент) и напони при витоперењу настали због влажности; Напони при трењу између плоче и подлоге, настали услед ширења и скупљања бетонских плоча;

Притајени напони настали услед испуњавања спојница недозвољеним материјалима или ’’пумпања’’ воде и материјала испод плоче; Напони од оптерећења возила.


ФТН, 2018.


Напони услед саобраћајног оптерећења - Вестергардова метода Основне поставке су: 

 

 

131

Бетонска плоча се понаша као хомогено, изотропно и еластично тело у равнотежи. Реакција постељице је вертикална и пропорционална угибу плоче. Реакција постељице по јединици површине у било којој тачки је једнака производу константе “К” (модул реакције подлоге [MN/m]) и угиба у одговарајућој тачки, независно од угиба и положаја. Дебљина плоче је непроменљива. Оптерећење се преноси равномерно преко кружне (по новијој верзији и елиптичне или квадратне) површине када је оптерећење унутар или у углу плоче, а када је оптерећење на ивици плоче преко полукружне (полуелиптичне) површине .


ФТН, 2018.


Три основна положаја оптерећења су: 





132

Оптерећење делује у унутрашњости плоче довољно далеко од ивица; Оптерећење делује уз ивицу плоче довољно далеко од углова; Оптерећење делује у углу плоче.


ФТН, 2018.

133


ФТН, 2018.

134


ФТН, 2018.

Испитивање кк (1) Четири основна индикатора стања коловоза: 



Равност (подужна – IRI и колотрази – дубина цм);



Храпавост / отпор трењу површине коловоза;



135

Оштећеност површине коловоза (изражено обично као проценат површиене захваћене оштећењима у односу на укупну површину посматраног – хомогеног одсека;

Дефлексије (носивост) мерена као вертикални угиб испод стандардно оптерећеног точка (осовина од 82 kN).


ФТН, 2018.

Испитивање кк (2) Оштећеност површине коловоза 



136

‘’Укупна оштећена површина’’ је индикатор који се изражава као проценат од укупне површине и представља суму површина које су захваћене алигаторским пукотинама, попречним пукотинама и подужним пукотинама.

Тај индикатор је такође користан за стручњаке, јер пукотине обично проузрокују развој тежих оштећења, као што су ударне рупе, продирање воде и оштећења ивица коловоза.


ФТН, 2018.

Испитивање кк (3) Оштећеност површине коловоза 5 5 0

5 0 0

6

6 0 0

7 0 0

R R R

M

km 126+ 500

R

R

D

R

R

R

M

R

S

O V

127+000

m

R

M

M

m

V S

m

~

=

C

R NAPOMENA

R R M

D R

m

U

m

~

m ~

m m

m

m m

m M

M

R

~

m

M M M M

M

M

M M

6 0 0

5 5 0

5 0 0

6 5 0

7 5 0

7 0 0

R

km 126+ 500 R

R

R R

R

R

POS

R

R M

R

M

OP S O E EN A KO OVO A

POS

R

POS

R

R

R

R

M

M

R

M

R

R

M

M

M

R

R

M

POS POS POS POS

M M

M

M

M

M

M

M

investitor:

KONZORCIJUM "RAST"D.O.O proj. organizacija:

d.d."ZAVODZA PUTEVE,MOSTOVEI ISAOBRA] AJVOJVODINE" Jovana \or| evi}a 2, NoviSad

137

saglasnost:

o bjekat:

AUTOPUT E-75 deon ica: NO VI SAD-BEOGRAD


glavni i odgovorni projektant:

mr Branislava Jakovljevi} , dipl.gra|.in `. tehni~ka kontrola:

Slobodan Jova{evi}, dipl.gra| .in`.

m m

R

207

m

R

60

m

M

174

m

M

666

m

K

0

m

K

0

m

mm

odgovorni projektant:

saradnici:

Ljiljana Vukosav, dipl.gra| .in`.

ED MERE

98

M

Sr| en Jovanovi}, dipl.gra|.in`.

NA

114

M

POS

KO

mm

mm

POS

RA

mm

mm

R

M

127+000

R

mm m

m

knjiga:

faza projekta:

KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA crte`:

GLAVNI br. knjige:

O[ TE] ENJA KOLOVOZA KM 126+ 500 - KM 127+000 razmera:

4

br. crte`a:

15

datum:

1:100/1000

Juli 2000.

ФТН, 2018.

Испитивање кк (4) Подужна равност ( I R I ) и колотрази (cm) 





138

међународни индекс равности (IRИ – Internatioнal Roughнess Iнdеx) се изражава у м/км (или ин/миљи), а представља суму амплитуда - укупних вертикалних померања возила (у цм) по 1 км пута;

рефлектује различите дефекте који доводе до разарања пута, као што су ударне рупе и пукотине; равност утиче на трошкове корисника путева кроз време путовања, повећане трошкове возила, безбедност.


ФТН, 2018.

Испитивање кк (5) Подужна равност ( I R I ) и колотрази (cm)

139


ФТН, 2018.

Испитивање кк (6) Колотрази

140


ФТН, 2018.

Испитивање кк (7) Карактеристичан профил колотрага услед недовољне збијености

141


ФТН, 2018.

Испитивање кк (8) Видео снимци возила ИМС општи снимак и детаљан снимак коловоза

142


ФТН, 2018.

Испитивање кк (9) Отпор трењу – храпавост –текстура површине

143


ФТН, 2018.

Испитивање кк (10) Мерења текстуре

Makrotekstura

Микротекстура – храпавост површине зрна

144


ФТН, 2018.

Испитивање кк (11) Дефлексије Мерење вертикалнг угиба испод стандардно оптерећеног точка (осовина од 82 кН)

145


ФТН, 2018.

Испитивање кк (12) Дефлектометри

Приколица са FWD

146


Возило са FWD

Портабл

ФТН, 2018.

Испитивање кк (13) Граничне вредности дефлексија за одређени број понављања оптерећења ( AASH O i RTAC – K anada)

147


ФТН, 2018.

Испитивање кк (14) Аутоматска аквизиција података о стању пута помоћу специјално опремљеног возила

148


ФТН, 2018.

11. Predavanje - KK2 2018.pdf

Recommend Documents