D��.�� G���� M��������ć
Novo Novo uput uputst stvo vo AASH AASHT TO za proj projek ekto tova vanj nje e kolo kolovo vozn znih ih konstrukcija ������������ ��������� �������� ���� ���� � ����� ����� � ���� ����� � I���������� ������ ������, 27.05.2010.
�������
I��������� ������ ������ AA�H�O
������ ���� ������
������ ������
������� ���������� ��������� EICM � E������� I������ I��������� ��� C������� M���� K������������� ����������
M����� ������� ������� � ���������� �������������� ��������� ��������� �����������
N�������� ������
D������������ ��������
I��������� ������ ������ AA�H�O
����� ��������� ������ � �AD ����č�� ����č� � �������� ��������� ���������� (���. I��������� H������ ������) � ������� 1920�1950 ��� ������������� ���� �� ����������� �� AA�HO ���� ����
AASHO Road Test
1958 - 1961
AASHO Road Test
I��������:
A����� 1956 � ��������� 1958
O����� �������:
O������ 1958 � N������� 1960
���������� �������:
�����ć� � ���� ����1961
Opitne deonice
Извор: Highway Research Board Special Report 61A-G
Opitne deonice
Извор: Highway Research Board Special Report 61A-G
Klimatske karakteristike lokacije
������� ����������� (J��)
�
°
24 C °
������ �������� ������ ��������
860 ��
������ ������ ���������� (�� ��������� ���)
700 ��
Karakteristike materijala u fleksibilnim kolovozima
Zastor
Asfalt�beton
85-100 pen bitumen Gornja podloga
Drobljeni krečnjak 10% prolaz na situ 0.075 mm Prosečni CBR = 107.7 %
Donja podloga
un ov to pes ov t mater a 6.5% prolaz na situ 0.075 mm CBR = 28 – 51 %
Posteljica
82% prolaz na situ 0.075 mm Prosečni CBR = 2.9 % Optimalni sadržaj vode wc = 13%
SRPSKI standardi
���� �.C4.012/1981 � �������� �� ����������� � ������ �� 1972. ����� ���� �.C4.014 � ���� �.C4.015/1994 � ��������� �� �������� �� 1993. ������
Razlozi za prelazak na novu metodologiju
O�����č���� �������ć� ������ � �������� �� ���� ����� �� ���������
O���� ��������� ����
J���� ����� ��� � ����������
1.1 ������ ����������� ������� N��� ����� ���������� � ����������� � ������ �� ����������� � ���� ������������
������ ��������� ������������ �� �������� ������ ��������� ���������
C��� ��������: ������ ����� �������� ���������� �� ���������� �������� �������� �� ����������ć� �������
MEPDG?
�������� �������� NCH�� 1�37A
����� ��� NCH�� 1�37 (1996) � Development of the 2002 or e es gn o ew an e a ae avemen u Structures NCH�� 1�37A ����� 1998
E�������� �����:
2002 G����
200� G����
20�� G����?
�����
Projektovanje kolovoznih konstrukcija ASHTO 93
Empirija
MEPDG
Mehanicistička analiza
Globalni pogled EICM
Klimatski podaci
Karakteristike materijala
Saobraćaj
Transfer Funkcije
Predviđanje ponašanja kolovoznih konstrukcija
Mehanicistička analiza Proračun uticaja u kolovoznoj konstrukciji
Empirijski deo MEPDG 100 a 90 d o l e p 80 k c h a 70 i l r a c c s 60 u b p a 50 l s i s t 40 t a n n e 30 e c r c e 20 o r P 10 0 0.001
0.01
0.1
1
Ošte zamora ćenja usled Fatigue damage
10
100
Namena uputstva
F���������� ��������� ������������
K����� (�������� ������� ����� �� 15 ��)
�F��� ������
O����� ��������� ���������
���������� ��������� ������������
K���� ��������� ������������
K����� �������� ��������� ������������ �� ���������� � J�C�
K���������� �������� �������� �������� � C�C�
O����� J�C� ��� C�C�
�������� �������� ��������
Postupak proračuna
3 ������� ����: Analiza ulaznih parametara Analiza – Proračun uticaja i predviđanje oštećenja kolovozne konstrukcije Izbor optimalnog rešenja na bazi e onoms te n kriterijuma
Nivoi projektovanja
N��� 1
N��� 2
������ �������� �� ����� �������� ������� ���������� � ������ �� ������� ��������� �� �� �� ������ ������ ������
N��� 3
������� ������� ��������� �� ������ ������� �� ��� ��� ��� ��� ��� ��� � ���
I faza - Analiza ulaznih parametara: NOVE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE
Analiza klimatskih i faktora okoline
Istražni radovi Materijali Projektni kriterijumi
Karakteristike materijala Saobraćajno opterećenje II faza - ANALIZA
REHABILITACIJA POSTOJEĆIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA Analiza stanja postojećih kk Materijali Projektni kriterijumi
Karakteristike materijala
�������� ����� �� �� ��� �������� � ���������� � ���������� ��������� ������������, ������� ��� ����� �������� �� ��� �������� �������, � ����� ���������� �� ������������ � ������� �� ���� ���������� ������.
Dodatni podaci o materijalima
��������� ������������ �� ����� ���� ��� ������ ��� � �� �������� ��� ���
č�����ć� �� ��������� ��������� �������
����������� ������� ���������� � �������
������������ ��������� � ��������� ��������� ������������ ���� ��� ��������� � ��������� ����
Nevezani materijali u posteljici i podlozi kolovozne konstrukcije AASHTO T307 ili NCHRP 1-28A
450
∆σ
y = 10.342 CBR
400 350
) 300 a P 250 M ( R 200 M 150
MR
y = 17.61 CBR0.64
50 0 0
10
20
CBR (%)
∆ε
30
40
Nevezani materijali– nivo 1 M r = k1 ⋅ pa ⋅
θ
pa
k2
τ oct ⋅ + 1
k 3
pa
Mr – povratni modul (MPa) Θ – prva invarijanta stanja napona
θ
=
σ1
+
σ
2 +
σ3
σ1, σ2, σ3 – glavni naponi
Pa – atmosferski pritisak oct – oktaedarski napon smicanja
τ
k1, k2, k3, - regresione konstante
τ oct
=
1 3
(σ 1 − σ 2 )
2
+
(σ 2 − σ 3 )
2
+
2
(σ 3 − σ 1 )
Nevezani materijali – nivo 1 (nast.)
I������� ��:
M��������� ����������� ���� O�������� ������� ���������
�������� ����
H�������� ������������� � ������� ������
��CC � ���� ����� C������������� C����
�� �� � �����
��� � M� �� �
� �� �� ��� �� ����� �
� ��� ����� �� ���������� �������� �����������
Nevezani materijali– nivoi 2 i 3
� ���������� �� AA�H�O ������������� ��� � ����� ���������� � ���������� ������������ ������� ������ I������� �� ����:
G��������������� ������ I����� ���������� G������ �����
���������� ��:
����������� ����
�������� ����
�������� ��:
H�������� ������������� (������� �� ����� � ����� ����������)
��CC � ���� ����� C������������ C����
Asfaltni materijali – dinamički modul E *
Simple Performance Tester - SPT φ
σ = σO SIN(ωt)
Žiroskopski nabijač
ε = ε Ο SIN(ωt-φ)
=
σ O ε O
Definiše karakteristike linearno ih viskoelasti čn materijala izloženih sinusouidalnom nju optere će
Asfaltni materijali – dinamički modul – konstruisanje master krive Princip superpozicije vreme - temperatura 1.0E+07
1.0E+07
1.0E+06
1.0E+06
S U L U D O M C I M A N Y D
12 F 40 F 70 F 100 F 130 F
12 F 40 F 70 F 100 F 130 F
1.0E+05
1.0E+05
1.0E+04 . -
S U L U D O M C I M A N Y D
1.0E+04 1.E-07
. -
. -
. TIME
. +
. +
. +
1.E-05
1.E-03
1.E-01 TIME
1.E+01
1.E+03
1.E+05
Asfaltni materijali – dinamički modul
N��� 1 �������� ������ �� �������� �������� D������ ����� �������� E* * N��� 2 I���������� �������� � ������� ����������� ������� �� ������� ����� M���� �������� �� ������� G* ����������� �������������� �������� �� ��� �������� � ������� ����������� ������� �� ������� ����� ��� �������� ����������� �������������� ��������
Uticaj klimatskih parametara
I���������� ��������� ����� (I��������� C������� M�����ICM) � ���������� ����������� ��������� ����� (E������� I��������� C������� M���� � EICM)
I� � ������� �� D������� M� � ID M� � , ����� A&M � ��� ��� ������� ������ �������� �� ������ ��������� � ��������� C��������M������������������� M���� (CM� M����), �������� �� ������������ I������, ���� �� ������� �� ������ ����������� � ��������� � ��������� ��������� ������������ � �������� �����������. C��EL �����, �������� � ��A C��EL (������ ������ A��� C��� ������ �������� ��� E���������� L���������) � ������� ������� ������� � � ��� � � � �� �� � ����� �� ��� � ������ ����� ��� � � � �� ������� �����.
EICM ����� ������đ� ����������� � �������� ������� �� ���� � ��� � �� ������ �� ����� �� �����č��� ��č��� ������� � �����č��� �������������� ���������� ����� ���������� ����
Rezultati proračuna EICM
������� M� � ���������� �� ������� ������� ��������� ����������� � ��������� ������������ ��������� ������������ ������ ������������� ����������� ������� ����������� �� ������ 25 �� �� ���� � ��� � ������ ��������� � �CC ������� ������ ������� ����� � ���������� � ��������� ������� ����� �� ������ ������ ����������� � ���������� � ��������� �������
Podaci o saobraćajnom opterećenju
Podaci o saobraćajnom optećenju
O��� ��������
F����� ����� ���������
��������� ������ �� �����
F����� ��������� �� ��
F����� ����� ���������� ��������
F������ ��������� ���������� ��������� �
� ��� �� �� � ��� �� � �
B��� ������� �� �������
K������������ �������
���������� �����
Privremeni brojači saobraćaja
Sezonske varijacije obima saobraćaja 1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
Urban Cars Rural Cars Rural Combination Trucks Rural Single Unit Trucks
Varijacije saobraćaja tokom dana 9.00% 8.00% 7.00% 6.00% 5.00% R ura l Ca rs
4.00%
Busine ss Da y T rucks
3.00% 2.00%
U rba n Ca rs
1.00% 0.00% H our of D a y
Klase vozila i distribucija saobra ćajnog toka
Merenje osovinskih opterećenja u pokretu - Weigh in Motion (WIM)
Spektri osovinskih optere ćenja Klasa vozila 9:
Raspodela opterećenja u poprečnom profilu
N� ���� ������ć� �� �����
Nivoi podataka za saobraćajno opterećenje
Nivo 1- klas Nivo klasififik ikac acijijaa vozi vozila la i podaci o opterećenu reprezen a vn za on re nu lokaciju Nivo 2 – Klas Nivo Klasififik ikac acijijaa voz vozililaa za lokaciju, podaci o opterećenju regionalni Nivo 3 – Obim saobraćaja za lokaciju, default podaci o osovinskim opterećenjima
II faz faza a – Pr Pror orač ačun un ut utic icaj aja ai predviđanje ošt oštećenja: ećenja: Modifikacija Modifikacija rešenja
pouzdanosti Proračun napona, dilatacija i ugiba
NE Projektni kriterijumi
Proračun inkrementalnog prirasta oštećenosti
DA Ravnost IRI Faza III
Početno rešenje kolovozne kons konstr truk ukci ci e
Prenosne funkcije: - kolo kolottrazi razi - denive denivelac lacija ija ploča - pukot pukotine ine usle usledd saobra saobraćaja - pukotine pukotine usled usled drugih drugih uticaj uticajaa
Proračun uticaja u kolovoznoj konstrukciji
K���� ��������
M����� ������ ��������� I�LAB2000
N�������� �����
F���������� ��������
���������� �������� ������� ����� J�LEA D���� � ������ ������ ��������� (�� ���������� � � � ���, �� �� � ��� �� �� ������� ���� �� � ��������� ����������)
Proračun uticaja – Podela kolovozne konstrukcije na podslojeve Tipičan poprečni presek fleksibilne kolovozne konstrukcije Podslojevi za starenje
Novi asfaltni slojevi (3 Max)
Vezni sloj Asfaltna posloga Nevezana ili stabilizovana
Podslojevi (vlaga)
Podloga
Podslojevi (vlaga)
Donja podloga (nevezana nevezana)) Posteljica1 Posteljica 1 (stabilizovana (stabilizovana)) Posteljica 1 Posteljica 2 Čvrsta stena
Modeliranje temperaturnih uticaja na karakteristike slojeva
�� ������ ������� �������������� �������� ��������� ������� ������ ����������� ������� �� ���� �� 5 �������� ����������
D������ ����� ������ ��������� �������� �� ���� �� ������ ������������ � ����� � ������ �������
����������� �� �� �� ��������� ��������� ������� � ���� ���������
�� ������ ������� �������� EICM ���� �������������� ���������� �� ������ �����
Modeliranje dejstva mraza- Node Diagram
Modeliranje dejstva mraza Minnesota 100
10 v n e F
TR
1
0.1 08/23/96
12/01/96
03/11/97 Time
06/19/97
09/27/97
Karakteristične lokacije za proračun uticaja
CL
y
Sx/2 B1
B2 B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
A1
A2 A3 A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
Sy Sy/2 x Sx
4 in 4 in
8 in
8 in
8 in
Proračun inkrementalnih promena stanja
����� � ����� ������� � �������� ���������� �� �������� ����������� � ���������
�������� ���������� ���������� �������
�������� ���������� � ���������� ��������� ���� �����
Prenosne (transfer) funkcije
E�������� ���������� �� �������� �������� ���������� ������ � �������� �� �������� ����� ��������� � ������� � � ������� � ������ ������ ����
Prenosne (transfer) funkcije
����������� ��������� ������������ � ������ ��������� ��������� ,
�������� ������� � ����������
������ �������� ������������� �������� ������� �������� �������� ����� ������ (���������� ���������), ������ �� ���� ������� �������� ����� ���������� ��������� ������������ �������� � ��������� ��������� ����� �������� ������������, ����������� ��� ������ ���������� ������������ ������� (I�I)
Prenosne (transfer) funkcije
C������� �������� �������� � ������ �������
���������� � ��č� � � � ������ J�C� ������� ���������� ���������� ������ć���� (L�E) � ���������� J�C� �����č�� �������� ����� ������ć����� ������ć���� � J�C� ���������� ��������� �������� (�����č��� � I�I �����)
���������� � ������ �������� ��� C�C�
����� ���� � C�C� ����������
������� (I�I)
Pukotine usled zamora – odozdo na gore FCBOTTOM
=
1
C4
⋅
60 1 + e
( C1 C1* ⋅
+
C2 ⋅C*2 ⋅log ( DIBOTTOM ⋅100 )
)
FCBOTTOM – površina zahvaćena pukotinama usled zamora, odozdo na gore (% površine saobraćajne trake) DIBOTTOM – kumulativni indeks oštećenosti (damage index) na donjoj površini asfaltnih slojeva C1,2,4 – regresione konstante za transfer funkciju C1 = 6.0, C2 = 1.0, C4 = 1.0 * 1 *
C2
− = −
⋅
* 2
2.40874 − 39.748 ⋅ (1 + HMA )
HMA - debljina asfaltnih slojeva (in)
2.856
−
Ravnost (IRI) za fleksibilne kolovoze IRI = IRIo
+
0.0150 ⋅ SF + 0.400 ⋅ FC total
IRI - rezultujuća vrednost ravnosti (in-mi) IRI – ravnost nakon izgradnje (in/mi) SF – faktor lokacije FCtotal – pukotine usled zamora t m TC – poprečne pukotine (ft/mi) RD – prosečna dubina kolotraga (in)
+
0.0080 ⋅ TC + 40.0 ⋅ RD
Projektni kriterijumi Tip kolovoza
Kriterijum
Mrežaste pukotine (odozdo na gore)
Fleksibilna kolovozna
konstrukcija i ojačanja asfaltnim slojevima
Dubina kolotraga (trajna deformacija u tragovima to čkova) Dužina poprečnih, termičkih pukotina Ravnost IRI Sr dn a vr dnost d niv laci spojnica (faulting)
Kruta kolovozna
konstrukcija i ojačanja betonskim slojevima
Procenat ploča sa poprečnim pukotinama Ravnost IRI
Maksimalna vrednost na kraju analiziranog perioda Autoputevi: 10 % površine saob. trake Primarni putevi: 20 % površine saob. trake Sekundarni putevi: 35 % površine saob. trake
Primarni putevi: 12.5 mm Sekundarni putevi (v < 72 km/h): 16.5 mm Autoputevi: 94 m/km Primarni putevi: 130 m/km Sekundarni putevi: 130 m/km Autoputevi: 2.5 m/km Primarni putevi: 3.2 m/km Sekundarni putevi: 3.2 m/km Autoputevi: 3.8 mm Sekundarni putevi: 6.4 mm Autoputevi: 10 % Primarni putevi: 15 % Sekundarni putevi: 20 % Autoputevi: 2.5 m/km Primarni putevi: 3.2 m/km Sekundarni putevi: 3.2 m/km
Nivo pouzdanosti Funkcionalna klasifikacija
Auto utevi Primarni putevi Sekundarni putevi Lokalni putevi
Nivo pouzdanosti (%) Gradske Vangradske soabraćajnice saobraćajnice
95 90
95 85
80
75
75
70
Ograničenja metode MEPDG
A�������������� ������ ������ �������� ME�DG �� ��� �ć��� �����đ�� � ������ ���� � � ������� ���� ����� ��������� ������ć��� J���������� ��� �������������� ���������� �������� � �������������� �������� � ����������� ��������� ������� ��������� ��� � ���������� ����� ������� �������
������� ������� � �������
G������� � ����� ���������� �� ������
Ograničenja metode MEPDG
���������� �������� ������� �������� ���������� �������� �
F���� ���������
����� ������ ��������� �� ���� �������������
A������� �������� �������� �� ���������� (J�C�)
���� ��������� ��������� �������� �� ������� �������� � ������ ��������
Nastavak razvoja uputstva
������ 2004. � 2010.
N�������� �������� �������� � �������� � ������
K�������� ��������� ������
�������� �� ������� ����������� �� ���� L��� ��������
I����������� ������ � ��������
2008. ������ ���������� �������� �� ������� �������
Implementacija uputstva
2004. �������� FH�A I������������� ���� 80%
80%
70%
60%
42%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
200342% Yes
200780% Yes
Softver
������� 1.1 D���� �� �� �� �� ���.���.�� �� � �� ���� �� ������� ����� ������������� ���� ����� ��������