KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA PODOBNOSTI, UTICAJI, STRUKTURA I DEBLJINA KO-KO SAOBRAĆAJNE PODOBNOSTI KO-KO 1. Ravnost kolovoza 2. Otpornost na klizanje (hvatljivost) 3. Bočni potisak u pravoj 4. Čistoća kolovoza 5. Boja kolovoza 6. Ponašanje kolovoza na kiši
ATMOSFERSKI I DRUGI UTICAJI 1. Sunčevi zraci 2. Promene temperature 3. Niske temperature 4. Uticaj zemljanog trupa 5. Stabilnost i postojanost ko-ko
GRAĐEVINSKE PODOBNOSTI KO-KO 1. Uticaj od vozila kojima je izložena ko-ko (vertikalan pritisak po točku, površina naleganja, rasprostiranje pritiska kroz ko-ko). 2. Tangencijalne sile (smičuće dejstvo, habajuće dejstvo). 3. Isisavajuće dejstvo. 4. Vibracione sile i udari. 5. Zamor materijala
POTREBNA DEBLJINA KO-KO 1. Statička (dinamička) debljina ko-ko 2. Debljina obzirom na dejstvo mraza
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA STRUKTURE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE
KOMADNA STRUKTURA Nema rasprostiranja pritisaka već se oni direktno prenose na podlogu. Debljinu ovakvog sloja ne bi trebalo uvrštavati u statičku debljinu ko-ko.
MAKADAMSKA STRUKTURA Najmanje dva a najviše tri zrna ispunjavaju sloj po visini. Postoji rasprostiranje pritisaka, a osim toga zrna su usled valjanja veoma čvrsto uklještena. Sloj sa tucaničkom strukturom se može smatrati statički povoljnim.
BETONSKA STRUKTURA Zapreminu sloja ispunjavaju zrna različite veličine do najsitnijih šupljina. Procenat šupljina je minimalno moguć. Uz dodatak spojnog sredstva zrna će biti međusobno povezana ne samo silom trenja već i adhezijom veziva. Sloj ima najpovoljniji način prenošenja naprezanja.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA OSNOVNI TIPOVI KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA Osnovni elementi ko-ko su zastor i podloga.
Posteljica predstavlja temelj kolovozne konstrukcije. Osnovna -
uloga posteljice je: da omogući pravilnu izgradnju slojeva iznad nje, zaštiti trup puta do momenta građenja narednih slojeva, da pruži ujednačenu nosivost. Ukoliko ne poseduje dovoljnu nosivost ona se može popraviti mehanički ili hemijski. Zaštita od dejstva mraza se može postići spuštanjem nivoa podzemne vode ili izolacionim prevlakama. Više se isplati ulaganje u poboljšanje nosivosti posteljice, od povećanja debljine ili kvaliteta slojeva iznad nje. Dubina sabijanja tla u posteljici se kreće od 15 do 30 cm.
Donja podloga - donji noseći sloj se sastoji od jednog ili više
slojeva prirodnog ili mehanički i hemijski stabilizovanog tla, drobljenog agregata, šljunkovito peskovitog agregata ili otpadnog materijala. Osnovni zadatak je da pruži ujednačenu nosivost, da poveća nosivost, smanji ili spreči dejstvo mraza i pumpanja. Praktično da poveća debljinu ko-ko na najekonomičniji način. Kod nas se najčešće radi od šljunkovito-peskovitog ili drobljenog agregata. U zavisnosti od saobraćajnog opterećenja, dejstva mraza i kvaliteta materijala, debljina donje podloge se kreće od 15 do 50 cm.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA OSNOVNI TIPOVI KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA Gornja podloga – gornji noseći sloj predstavlja jedan ili više slojeva koji leže odmah ispod zastora. Kod fleksibilnih ko-ko uloga gornje podloge je da poveća nosivost kolovoza, poboljša odvodnjavanje i spreči dejstvo mraza. Najpoznatije vrste gornjih podloga su makadamske (suvo vezani, vodom vezani i penetrisani), betonske (mršavi beton) i od cementom ili bitumenom vezanih materijala (stabilizacije). Debljina gornje podloge u praksi se kreće od 10 do 60 cm.
Stabilizacija materijala, predstavlja obradu tla ili
materijala u podlozi radi značajnijeg poboljšanja njihove čvrstoće i nosivosti, a smanjenja osetljivosti na vodu i promenu zapremine u toku cikličnog vlaženja i sušenja. Najčešće primenjivane stabilizacije su mehanička, cementna, bitumenska i krečna. Mehanička stabilizacija se dobija dodavajem šljunka, drobljenog agregata, drobljenog peska ili šljake u usitnjeni osnovni materijal i njegovim zbijanjem. Cementna stabilizacija se dobija kada se usitnjeno tlo, Vezni sloj ima zadatak da poveže habajući sloj sa podlogom. Takođe on povećava nosivost, otpornost na šljunkovit, peskovit ili bilo koji drugi materijal meša, pri optimalnoj vlažnosti sa cementom. U principu sva tla trajne deformacije, čini postepenijom promenu kvaliteta materijala od habajućeg sloja naniže i pruža mogu da se stabilizuju cementom. uslove za kvalitetniju izradu habajućeg sloja. Kada se Stabilizacija bitumenom se danas primenjuje za lako opterećene puteve u sredinama sa malo padavina. Za primenjuje debljina sloja se kreće od 5 do 10 cm. stabilizator se koriste razređeni bitumeni, bitumenske emulzije i putni katrani. Zastor (habajući sloj), podnosi direktne uticaje od saobraćajnog opterećenja i faktora sredine, tj. dejstvo Stabilizacija krečom se koristi kao alternativa pneumatika (vertikalno i tangencijalno) i habanje, a sa cementnoj stabilizaciji. U Evropi je primena ograničena zbog male razlike u ceni u odnosu na cement. Može se druge strane dejstvo temperature, sunčevih zraka i koristiti za lako opterećene puteve. Kod nas se vode. Ovaj sloj se uobičajeno gradi od bitumenom eventualno može koristiti za stabilizaciju tla u posteljici. vezanih materijala, bilo u obliku debljih slojeva ili površinskih obrada.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA OSNOVNI TIPOVI KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA KLASIČNE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE
SAVREMENE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA SAVREMENE TIPSKE FLEKSIBILNE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA KRUTE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE Betonske kolovozne konstrukcije spadaju u grupu krutih kolovoznih konstrukcija. Sastoje se od cementno betonske nearmirane ili armirane ploče direktno položene preko posteljice ili donje podloge. Zbog svoje krutosti i velikog modula elastičnosti, opterećenje prenose na veliku površinu podloge. Promene u čvrstoći donje podloge ili posteljice imaju mali uticaj na nosivost kolovoza. Osnovni elementi krutih kolovoznih konstrukcija su: posteljica, donja podloga i betonska ploča. ploča
Posteljica kod betonskih kolovoza treba da ima ujednačenu nosivost, od manjeg značaja je koliko ona iznosi. Klasifikuju se na slabe, normalne i vrlo čvrste. Nosivost se najčešće izražava vrednošću kalifornijskog indeksa nosivosti (CBR).
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA KRUTE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE Donja podloga-tampon, tampon kod krutih ko-ko, prvenstveno treba da pruži ujednačenu nosivost i zaštitu od mraza, poboljša odvodnjavanje i spreči pumpanje tla kroz spojnice, pukotine i ivice krutih ploča. Kod nearmiranih betonskih ko-ko stavlja se membrana (prevlaka) da bi se smanjilo trenje između betonske ploče i donje podloge.
Potrebne debljine donje podloge u zavisnosti od nosivosti posteljice posteljice
Betonska ploča predstavlja i gornji noseći sloj i zastor. Najvažnije potrebne osobine su čvrstoća i trajnost. trajnost Beton mora da prihvati napone na zatezanje koji se javljaju usled promene temperature i delovanja opterećenja od točkova. Mora da bude otporan na dejstvo mraza, sredstava za otapanje i opterećenja od pneumatika.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA KRUTE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE SPOJNICE (RAZDELNICE), se rade da bi bilo kontrolisano lomljenje i sprečeno izvijanje ploča pod uticajem promene temperature i vlažnosti. Dva osnovna tipa spojnica su poprečne i podužne. Postoje četiri osnovna tipa poprečnih spojnica:
1. 2. 3. 4.
Ekspanzione (dilatacione) spojnice Kontrakcione (prividne) spojnice Vitoperne spojnice Radne spojnice
Ekspanzione spojnice treba da omoguće širenje betonskih ploča kada se temperatura podigne iznad one pri ugrađivanju. Takođe omogućavaju obavljanje funkcija svih ostalih tipova spojnica. Moždanici imaju namenu da spreče vertikalno pomeranje krajeva ploča, ali ne i horizontalno.
Kontrakcione spojnice imaju zadatak da omoguće skupljanje betonskih ploča i spreče ili kontrolišu nastajanje pukotina. Na mestu razdela se slabi debljina ploče za 1/3 do 1/4 izradom žljeba odozgo i stavljanjem podmetača. Žljebovi se formiraju u svežem betonu ili seku.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA KRUTE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE Vitoperne spojnice imaju namenu da omoguće mala ugaona pomeranj između ploča i na taj način sprečavaju pojavu većih napona. Mogu da zamene kontrakcione spojnice. Primenjuju se kao podužne spojnice.
Radne spojnice nastaju kada smo pri građenju prinuđeni da pravimo prekide u radu. Na liniji prekida se radi spojnica, koja je najčešće konstrukciona ili ekspanziona. Ona ne može biti vitoperna.
Podužne spojnice služe da u podužnom pravcu spreče pojavu nepravilnih podužnih pukotina i omoguće građenje kolovoza projektovanih širina. Najčešće se koriste vitoperne ili radne konstrukcione spojnice.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA MATERIJALI ZA IZRADU KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA Dele se na: - KAMENE MATERIJALE - VEZIVA KAMENI MATERIJALI Prema načinu dobijanja: - PRIRODNI - VEŠTAČKI Prema nastanku stene se dele na: - ERUPTIVNE (MAGMATSKE)
-
Dubinske (intruzivne), izlivne-površinske (vulkanite-efuzivne) i žične (hipabisalne). Dele se još prema kiselosti na: Kisele (više od 62% SiO2 i primarnog kvarca) Neutralne (50-62% SiO2 i vrlo malo kvarca) Bazne (manje od 50% SiO2 i bez kvarca).
-
METAMORFNE Eruptivne, sedimentne, pa i postojeće metamorfne.
-
SEDIMENTNE Mehanički (klastični), hemijski, biogeni.
Kameni materijali moraju da zadovolje u pogledu:
1. Minerološko – petrografskog sastava 2. Mehaničkih osobina 3. Oblika i krupnoće zrna Minerološko petrografsko ispitivanje: -
Postojanost materijala na atmosferilije Struktura Prionljivost – lepljivost Rapavost Čistoća
Mehaničke osobine: -
Pritisak Habanje Udar.
Krupnoća, oblik i površina zrna su od uticaja na: -
Nosivost kolovozne konstrukcije Uslove prenošenja opterećnja Pogodnost materijala za ugrađivanje Stabilnost mešavine Rapavost kolovoza, itd.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA MATERIJALI ZA IZRADU KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA
Lomljeni kamen
Maksimalna krupnoća zrna
Tucanik za ugljovodonične makadame se klasira u krupnoće:
Krupnoća se određuje pomoću sita i rešeta. Oblik zrna može biti kubičast, pločast i igličast. Površina može biti hrapava i glatka.
15 – 25 cm za podlogu 15 – 25 cm za kaldrmu i konkrelit
30 – 40, 40 – 50, 50 – 60, 60 – 70 mm.
Krečnjačka kamena sitnež
3/7/15, 15/25 mm
Krečnjački spojni materijal
0 – 3,0, 0 – 7,0 mm
VRSTE KAMENOG MATERIJALA
Pesak fini srednje fini grub
Eruptivna kamena sitnež 0,09 – 0,20 mm 0,20 – 0,60 mm 0,60 – 2,00 mm
fina (split) : 3-7, 7-10, 10-15 mm gruba (grus) : 15–20, 20–30 mm
Kameno brašno
Šljunak 3,00 – 60,0 (70,0) mm Peskoviti šljunak ( i za tamponski sloj, stabilizacije). Sitna i krupna kamena kocka i prizme.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA SPOJNA SREDSTVA SILIKATNA SPOJNA SREDSTVA
UGLJOVODONIČNA SPOJNA SREDSTVA
CEMENT, CEMENT upotrebljava se za izradu cement betonske konstrukcije, cementnog makadama, za stabilizaciju peskovitog šljunka, za stabilizaciju tla i cement betonsku podlogu. Marka 35 (25). Osnovni uslovi koje mora da zadovolji su što manje skupljanje pri vezivanju, dobra obradljivost i otpornost na hemijske i atmosferske uticaje.
-
KREČ, se upotrebljava za stabilizaciju posteljice. Zbog male razlike u ceni a velike u efektu, u Evropi se uglavnom koristi cement. Kreč najbolje efekte postiže pri visokim temperaturama (30° C), pa se često koristi u južnim državama SAD i u Africi, za izradu slabo opterećenih puteva. VODENO STAKLO, je ranije korišćeno za zaštitu betona, drveta i kamena, kao i konstrukcija od ovih materijala. Isporučuje se u vidu tečnosti ili belog praha rastvorljivog u tečnosti. Po svom hemijskom sastavu je NaSiO3 ili KSiO3, koji se pri dodiru sa vazduhom raspada na natrijum odnosno kalijum karbonat i silicijum dioksid SiO2.
BITUMEN KATRAN PRIRODNI ASFALT
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA SPOJNA SREDSTVA BITUMEN, BITUMEN pedstavlja krajnji derivat frakcione POTREBNE OSOBINE: Lepljivost, Lepljivost zasniva se na kohezivnim i adhezivnim
silama, tj. kohezivna lepljivost i prionljivost spojnog sredstva za kameni materijal. Kisele eruptivne stene ne pokazuju dobru lepljivost, bez obzira na kvalitet spojnog sredstva.
Plastičnost je osobina da i pri ekstremnim
temperaturama zadrži svoja osnovna svojstva. Za krajeve sa umereno-kontinentalnom klimom stepen plastičnosti mora da iznosi 70-80° C. Posebno važna odlika je rastegljivost pri niskim temperaturama.
Postojanost spojnog sredstva zavisi od sadržaja ulja na kojima se zasniva plastičnost i od isparljivosti tih ulja.
destilacije nafte. Za ko-ko se koriste mekše vrste bitumena, čija tačka razmekšavanja po PK iznosi 30° C < PK < 73° C. U zavisnosti od vrste i kvaliteta nafte dobijaju se i različiti kvaliteti bitumena. Prisustvo parafina veće od 2,5% smanjuje dobre osobine bitumena. Ispituju se:
Tvrdoća, Tvrdoća podobnost bitumena za pojedine slojeve
ko-ko u odgovarajućim podnebljima utvrđuje se određivanjem: Tačke razmekšavanja po PK u ºC i Penetracije na 25º C Na osnovu ove dve karakteristike svrstani su u 8 grupa: BIT 35/300..... ... .... BIT 70/15.
Elastičnost i plastičnost se određuje ispitivanjem: -
Tačke kidanja po Frasu u ºC Rastegljivosti na 25º C (cm)
Postojanost se utvrđuje na uzorku koji je u toku 5 časova zagrevan na temperaturi od 163º C, nakon čega ne sme da pokazuje veći gubitak težine od propisanog kao i vrednost PK.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA SPOJNA SREDSTVA KATRAN, KATRAN se dobija suvom destilacijom kamenog uglja u procesu dobijanja koksa. Kvalitet zavisi od kvaliteta i vrste uglja. Koristi se dosta u Engleskoj i Nemačkoj. U našoj zemlji nema primenu. Svojstva su mu lošija nego kod bitumena.
PRIRODNI ASFALT predstavlja prirodnu mešavinu bitumena i mineralnih materijala, u kojoj može biti i do 80% bitumena (Trinidad, Bermudi, Selenica). Predstavlja odlično spojno sredstvo. Pošto se u prirodi nalazi u čvrstom stanju vrši se tzv. fluksiranje, razmekšavanje dodatkom određenih vrsta ulja. Bitumen se u prirodi nalazi još infiltriran u krečnjaku ili škriljcima (do 30% bitumena) i takve stene se nazivaju bituminoznim.Ekonomična je eksploatacija ako ima više od 10% bitumena.
MEŠAVINA KATRANA I BITUMENA je moguća pošto su istog hemijskog sastava. Mešavine sa 30-60% bitumena zadovoljavaju u pogledu plastičnosti, rastegljivosti i viskoznosti. Izrada se vrši industrijskim putem.
PROIZVODI OD BITUMENA RAZREĐENI BITUMEN je proizvod koji se dobija industrijskim putem dodavanjem bitumenu isparljivih ulja, koja privremeno snižavaju viskoznost bitumena i koja posle ugrađivanja ispare (lako, srednje i sporo isparljivi razređeni bitumen). Prema viskozosti dele se u 5 vrsta: vrlo tečan, tečan, poluviskozan, viskozan i vrlo viskozan. Mora se zagrevati i razređeni bitumen (osim vrlo tečnog) i agregat.
EMULZIJE predstavljaju proizvod izrađen od 5060% bitumena i 50-40% vode, sa 1% emulgatora. Bitumen se na određenoj temperaturi raspršava u vodi, čestice su veličine 0,1-1 mikrona. Pri dodiru sa vazduhom dolazi do raspadanja emulzije i izdvajanja čistog bitumena koji obavija zrna agregata. Koristi se za izradu asfaltnih slojeva u hladnom stanju, pa i sa vlažnim agregatima.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE Dve osnovne grupe metoda za dimenzionisanje fleksibilnih kolovoza su:
•
EMPIRIJSKE I POLUEMPIRIJSKE, koje se zasnivaju na stečenim iskustvima, a mogu uključiti i rezultate opita na terenu ili laboratoriji. Iz ove grupe najpoznatije su:
– – – –
Engleska (Road Note 29) Kalifornijskog indeksa nosivosti (California Bearing Ratio)-CBR Francuska (katalog konstrukcija) Zapadno Nemačka (katalog konstrukcija)
Praktično, empirijske i poluempirijske metode zadovoljavaju toliko dobro, koliko osobine materijala i uslovi opterećenja odgovaraju predviđenim analizama i ne podležu promenama u budućnosti.
•
ANALITIČKE ILI TEORIJSKE, koje se zasnivaju na analizi napona i deformacija u slojevima konstrukcije u zavisnosti od opterećenja. Najpoznatije su:
– – –
Američkog udruženja za javne puteve transport (AASHTO) Instituta za asfalt SAD SHELL-a
Najvažniji koraci u analitičkim modelima su izbor elastičnog ili viskoelastičnog modela koji treba da predstavlja kolovoznu konstrukciju, izbor mehaničkih osobina u slojevima pod odgovarajućim uslovima delovanja klime i opterećenja kao i rešavanje jednačina napona i deformacija u modelu. Osnovna prednost analitičkih metoda ogleda se u mogućnosti poređenja rezultata i sveobuhvatnijoj analizi faktora koji deluju na konstrukciju.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE Sa gledišta dimenzionisanja postoje dva osnovna tipa fleksibilnih kolovoznih konstrukcija:
• •
Fleksibilni kolovozi sa podlogom od nevezanog materijala Fleksibilni kolovozi kod kojih se svi slojevi iznad posteljice rade od bitumenom vezanih materijala (FULL-DEPTH).
Faktori koji utiču na dimenzionisanje su:
-
Nosivost posteljice, Relativna nosivost slojeva Veličina i broj ponavljanja opterećenja Klima i prirodna sredina Osobine materijala Nivo usluge bezbednost i ekonomičnoat
Nosivost posteljice se određuje empirijskim metodama. Najpoznatija terenska
istraživanja su sondažne jame, sondažna bušenja, penetracijski opiti, ispitivanja kružnom pločom. Laboratorijska ispitivanja obuhvataju analize granulometrijskog sastava tla, poroznosti, vlažnosti, zapreminske mase, stišljivosti, smicanja, kalifornijskog indeksa nosivosti i povratnog modula elastičnosti.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE
Veličina i broj ponavljanja opterećenja predstavljaju jedan od osnovnih uzroka propadanja Fleksibilnih kolovoza. Dozvoljeno osovinsko opterećenje u većini zemalja se kreće od 80 kN do 130 kN. Ekvivalentno opterećenje se dobija množenjem bilo kog opterećenja koeficijentom ekvivalencije "fe“. Uticaj lakih vozila, kao što su putnički automobili, se zanemaruje sa gledišta dimenzionisanja.
Faktori sredine, kao što su vlažnost i nivo podzemne vode, direktno utiču na nosivost posteljice, a temperatura na osobine bitumenom vezanih materijala.
Osobine materijala, koje se uzimaju pri dimenzionisanju fleksibilnih kolovoza su modul krutosti, Poasonov koeficijent, zamor i trajne deformacije.
Nivo upotrebljivosti novosagrađenih kolovoza u toku vremena opada. Najmanji dozvoljeni nivo indeksa upotrebljivosti "p“, koji se kreće od 0 do 5, za glavne putne pravce iznosi 2,5 (za sporedne 2,0). Pravilnim održavanjem ili ojačavanjem, potreban nivo se može održati ili povećati u toku projektnog perioda.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE
INDEKS UPOTREBLJIVOSTI
1 2
p = 5,03 − 1,91 ⋅ log(1 + SV ) − 0,01(C + P ) − 8,90( RD) 2 p – indeks upotrebljivosti, označava stanje kolovoznog zastora, SV – promena nagiba, srednja vrednost promene podužnih nagiba kolovoza za oba kolotraga od točkova.
n
1 n 2 2 X − (∑ X i ) ∑ n i =1 SV = i =1 n −1 2 i
Xi – i - to merenje nagiba, n–
ukupan broj merenja,
C+P – prsline i popravke, ukupna površina na kojoj se javljaju prsline tipa krokodilske kože, ogoljene površine sa iščupanim i odnetim delovima kolovoza i površine na kojima su izvršene popravke, u odnosu na posmatranih 100m2.
RD – veličina dubine kolotraga (prosečno čitanje strele ispod letve dužine 1,20m, koja se
postavlja na svakih 7,50m, poprečno na osovinu puta, iznad podužnih kolotraga) tj. trajnih deformacija, (cm).
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE
METODE DIMENZIONISANJA Prva objavljena metoda Komisije za puteve Masačusetsa 1901. godine.
t = 0,5
P q
gde je:
t – debljina kolovoza (m) P – opterećenje od točka (MN) q – nosivost posteljice (MN/m2), kasnije je proširen:
t = 0,564
P −a q
gde je: a – radijus kruga kontaktne površine pneumatika (m).
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE METODA PO JUS U.C4.012 Proizašla je iz primene rezultata AASHO-Road-Test-a. Osnova su uputstva za dimenzionisanje fleksibilnih kolovoznih konstrukcija u SAD (AASHO Interim Guide). Merodavni parametri za dimenzionisanje:
Merodavni parametri za dimenzionisanje: – – – – –
Projektni period Vozna sposobnost kolovoza na kraju projektnog perioda Klimatsko - hidrološki uslovi Nosivost tla posteljice Kvalitet primenjenih materijala u kolovoznoj konstrukciji
Saobraćajno opterećenje: Standardno osovinsko opterećenje je opterećenje po jednostrukoj osovini od 80 kN.
Koeficijenti ekvivalencije: –
Za jednostruke osovine:
– Za dvostruke osovine: Gde su:
f e = 2,441 ⋅ 10 −8 ⋅ L14 f e = 1,975 ⋅ 10 −9 ⋅ L42
L1 – opterećenje jednostruke osovine vozila u kN L2 – opterećenje dvostruke osovine vozila u kN
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE SAOBRAĆAJNO OPTEREĆENJE
Usvojena prosečna raspodela saobraćajnog opterećenja teških teretnih vozila po voznim trakama
Kod analize saobraćajnog opterećenja uzimaju se u obzir sledeći parametri: Prosečni godišnji dnevni broj teretnih vozila u početnoj godini eksploatacije. Prosečna godišnja stopa rasta broja teretnih vozila u projektnom periodu koko-ko. Osovinsko opterećenje reprezentativnih vozila. Prosečno iskorišćenje nosivosti teretnih vozila. Raspodela saobraćajnog opterećenja po trakama.
Ukupni broj standardih osovina za pojedine reprezentativne vrste teretnih vozila Fe dobija se sumiranjem koeficijenata ekvivalencije za sve osovine vozila, prema izrazu: k
Fe = ∑ f i i =1
gde je fi - koeficijent ekvivalencije za pojedine osovine teretnih vozila.
i
Td = ∑ Fe ⋅ ni i =1
gde je ni - prosečni godišnji dnevni broj pojedinih vrsta teretnih vozila u početnoj godini eksploatacije na voznoj traci koja se dimenzionira.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE Ukupno ekvivalentno saobraćajno opterećenje teretnih vozila u početnoj godini eksploatacije iznosi: Faktor rasta saobraćaja (q) u projektnom periodu dimenzioniranja kolovozne konstrukcije iznosi: gde je: p – projektni period dimenzioniranja kolovozne konstrukcije (godina). i – 1,2,3,4,..., p (godina) r – prosečna godišnja stopa rasta broja teretnih vozila (%) Izraz za ukupno ekvivalentno saobraćajno opterećenje teretnih vozila u projektnom periodu Tu ( brutobruto-tonski ekvivalent saobraćajnog opterećenja) glasi:
Tg = Td ⋅ 365 p
q = ∑ (1 + i =1
r i ) 100
Tu = Tg ⋅ q
Grupe saobraćajnog opterećenja koriste se kod izbora vrste i kvaliteta materijala za pojedine slojeve u sastavu nove ili pojačanja postojeće asfaltne kolovozne konstrukcije.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE KLIMATSKO-HIDROLOŠKI USLOVI Uzimaju se u obzir primenom faktora sredine R, koji je definisan u okviru AASHO –Road Test-a, i uključuje uticaj klime na stanje tla u posteljici tokom karakterističnog jednogodišnjeg ciklusa. Vrednost faktora sredine kreće se u granicama od 0,5 do 5,0, za prilike u srednje evropskim područjima 1,0 do 2,0, pri čemu veće vrednosti odražavaju nepovoljnije klimatsko-hidrološke uslove.U standardu JUS U.C4.012 usvojena je veličina faktora sredine R = 2,0.
NOSIVOST TLA U POSTELJICI Nosivost tla u posteljici izražava se pomoću vrednosti kalifornijskog indeksa nosivosti CBR, na osnovu koga se određuje indeks nosivosti tla korelacijskim odnosom: S = 4,308 log CBR + 1,673
KVALITET PRIMENJENIH MATERIJALA U KO – KO U postupku dimenzionisanja koeficijenti zamene materijala određuju se s obzirom na propisana svojstva primenjenih materijala prema važećim jugoslovenskim standardima.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE
Koeficijenti zamene materijala za noseći sloj od zrnastog kamenog materijala
Varijantna rešenja fleksibilnih kolovoznih konstrukcija
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE Osnovni izraz koji je korišćen u razradi metode dimenzionisanja fleksibilnih ko-ko, proistekao je iz funkcionalnih odnosa utvrđenih AASHO opitom, u kojima je data zavisnost između broja prelaza ekvivalentnih osovina i veličine indeksa debljine ko-ko, faktora sredine, indeksa nosivosti tla posteljice i faktora vozne sposobnosti površine kolovoza.
SN pot
(
)
3,67 ⋅ Wt ⋅ R 0,1068 80 = G 10 0,1710⋅log CBR −0,527+ 0,1068⋅ β Za L1 = 18 i L2 = 1
− 2,54cm
β = 0,40 +
0,081 ⋅ ( L1 + L2 ) 3, 23 β = 0,40 + ( SN + 1) 5,19 ⋅ L32, 23 1094 ( SN + 1) 5,19
Prvo su uspostavljeni izrazi za određivanjeukupne potrebne debljine bitumenom vezanih slojeva (da) u funkciji ukupnog ekvivalentnog saobraćajnog opterećenja (Tu), a s obzirom na usvojeni tip ko-ko: -
za tip kolovozne konstrukcije 1:
log da = 0,219 · logTu – 0,265 log da = 0,219 · logTu – 0,357
za tip kolovozne konstrukcije 2: Debljina pojedinih bitumenom vezanih slojeva, s obzirom na vrstu i kvalitet odabrane mešavine može se izračunati iz vrednosti indeksa debljine bitumenom vezanih slojeva (SN1) na osnovu odnosa:
SN1 = ar · da < a11 · d11 + a12 · d12 + a13 · d13
gde je
ar -
računski koeficijent zamene materijala za bitumensku mešavinu sa prosečnim kvalitetom, koji se nalazi između standardne asfaltne betonske mešavine i mešavine od bituminiziranig drobljenog kamenog materijala (BNS), usvojeno ar = 0,38. 0,38
da - ukupna debljina bitumenom vezanih slojeva usvojenog prosečnog kvaliteta, (cm). a11 ... a13 - koeficijenti zamene za pojedine odabrane vrste bitumenskih mešavina. d11 ... d13 - debljina pojedinih bitumenom vezanih slojeva (cm).
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE Ukupna debljina nosećih slojeva ispod bitumenom vezanih slojeva (od nevezanog zrnastog materijala, stabilizovanog zrnastog kamenog materijala pogodnom vrstom veziva ili od kombinacije ovih materijala) dobija se preračunavanjem iz razlike potrebne vrednosti indeksa debljine za celu kolovoznu konstrukciju (SNpot) i vrednosti indeksa debljine bitumenom vezanih slojeva (SN1) prema izrazu:
ai · di > Snpot – SN1 ai di -
gde su:
koeficijenti zamene primenjenih materijala debljina nosećih slojeva ispod bitumenom vezanih slojeva (cm)
Pri izradi standarda, iz praktičnih razloga su sprovedena određna pojednostavljenja koja se odnose na usvojene konstante za R = 2,0 i pk = 2,5. Korišćenjem računara izrađeni su dijagrami za dimenzionisanje, i to za tip 1 i tip 2. Fleksibilne kolovozne konstrukcije tipa 3 dimenzionišu se kao i tip 2 uz odgovarajuće preračunavanje dobijenih dimenzija pomoću koeficijenata zamene materijala.
KOLOVOZNA KONSTRUKCIJA DIMENZIONISANJE