Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

KLIMATICKÉ VLIVY A TEPLOTECHNICKÉ VLASTNOSTI CESTNÍCH STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ Klimatické vlivy lze charakterizovat: -teplotou -tlakem -vlhkostí vzduchu Teplotechnické.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "KLIMATICKÉ VLIVY A TEPLOTECHNICKÉ VLASTNOSTI CESTNÍCH STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ Klimatické vlivy lze charakterizovat: -teplotou -tlakem -vlhkostí vzduchu Teplotechnické."— Transkript prezentace:

1 KLIMATICKÉ VLIVY A TEPLOTECHNICKÉ VLASTNOSTI CESTNÍCH STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ Klimatické vlivy lze charakterizovat: -teplotou -tlakem -vlhkostí vzduchu Teplotechnické vlastnosti lze charakterizovat: -součinitelem tepelné vodivosti -měrným teplem -tepelnou roztažností

2 Střední teplota vzduchu a její charakteristiky T 7 … teplota měřená v 7 hodin 2 m nad terénem T 14 … teplota měřená ve 14 hodin 2 m nad terénem T 21 … teplota měřená v 21 hodin 2 m nad terénem Grafickým zobrazením střední denní teploty v průběhu celého roku dostáváme sinusoidu.

3 Charakteristiky ročního průběhu teplot: Tm – střední roční teplota A- výchylka od střední roční teploty Im - index mrazu Ts měsíce v roce A Střední roční teplota Tm 0 °C T=1 rok Plocha představuje index mrazu

4 Klimatické charakteristiky zimního období Mrazivý den – den, v jehož průběhu klesla teplota vzduchu pod –0.1 °C Ledový den – den, v jehož průběhu nevystoupila teplota vzduchu nad –0.1 °C (celý den byla teplota pod nulou) Index mrazu – nejčastěji používaná charakteristika, je dána maximální hodnotou postupného součtu středních záporných denních teplot vzduchu v průběhu zimního období

5 Faktory ovlivňující index mrazu: -nadmořská výška -čistota vzduchu -proudění tepla -členitost území -vegetace Návrhová hodnota indexu mrazu: I m,n je stanovená s určitou periodicitou n z dlouhodobých pozorování

6 Teplotechnické vlastnosti cestních materiálů Součinitel tepelné vodivosti: Určuje množství tepla, které projde tělesem jednotkové tloušťky a plochy za jednotku času při jednotkovém tepelném gradientu Je důležitý především z hlediska ochrany vozovek před nepříznivými účinky mrazu. Na změnu součinitele tepelné vodivosti mají vliv: -objemová hmotnost -vlhkost -pórovitost

7 Materiály s větší pórovitostí, nižší objemovou hmotností a nižší vlhkostí mají nižší hodnoty součinitele tepelné vodivosti. Materiály s vysokou objemovou hmotností a malou pórovitostí (např. beton) mají vyšší hodnoty tohoto součinitele.

8 Pro navrhování vozovek se tedy používají návrhové hodnoty součinitelů tepelné vodivosti, které odpovídají nejnepříznivějším podmínkám vlhkosti v podloží a v konstrukci vozovky.

9 Návrh a posouzení vozovky z hlediska ochrany před účinky mrazu Negativní faktory ovlivňující poruchy vozovek: -nepříznivé klimatické podmínky -namrzavá zemina -nepříznivé hydrogeologické poměry -dopravní zatížení V zimním období může docházet ke zdvihu vozovek, na jaře ke snižování únosnosti a deformaci vlivem dopravního zatížení - je nutno chránit vozovku proti těmto vlivům. Teplotní režim – cyklus změn teplot v konstrukci vozovky v průběhu dne

10 Nestmelené vrstvy Živičné vrstvy 10 °50 ° teplota Podloží Teplota ve 13 h. Teplota ve 4 hod. hloubka Rozsah denní změny teploty Teplotní režim ve vozovce v průběhu horkého letního dne

11 Konstrukce vozovky h pr Rozdělení teploty v zimě -30° 50° -°C +°C Rozdělení teploty v létě Roční změna teploty na pláni Roční změna teploty v konstrukci vozovky a v podloží Rozsah roční změny teploty na povrchu

12 Teplota vrstev ovlivňuje rovněž deformační parametry materiálu vrstev vozovky. Pro návrh vozovek se používají průměrné teploty živičných vozovek: -zimní období T=0°C (doba trvání 20 % dní v roce) -střední období (jaro, podzim) T=11 °C (doba trvání 50 % dní v roce) - letní období T=27°C (doba trvání 30 % dní v roce) Teplotní režim v zimním období se při návrhu charakterizuje hloubkou promrzání.

13 Výpočet hloubky promrzání vozovek Hloubka promrzání je ovlivňována: -klimatickými podmínkami území - teplotechnickými vlastnostmi cestních stavebních materiálů - druhem a stavem zemin v podloží Zjednodušený vztah:  p … koeficient charakterizující klima a druh konstrukce t … doba působení mrazu

14 Nulová izoterma Období poklesu teploty Období identické teploty oteplení odtávání Sledovaná vozovka Průběh promrzání vozovky

15 Přesnější vztah: C … součinitel závislý na teplotechnických vlastnostech vozovky(pro živičné vozovky c=5) Im … index mrazu

16 Další výpočetní vztah: Živičné vozovky: Betonové vozovky:

17 Nejpřesnější vztah (zahrnuje index mrazu, teplotechnické charakteristiky vozovky, druh zeminy v podloží): H v … tloušťka vozovky z … koeficient tepelné vodivosti zeminy v podloží R v … tepelný odpor vozovky

18 Tepelný odpor vozovky a jeho regulace Tepelný odpor i-té vrstvy h i.. tloušťka i-té vrstvy i … koeficient tepelné vodivosti i-té vrstvy

19 Tepelný odpor celé vozovky složené z n vrstev: Zásada návrhu: Vrstvy by měly klást přestupu mrazu co největší odpor,měly by co nejlépe izolovat. Tepelný odpor lze zvyšovat pomocí tepelně-izolačních vrstev.

20 Zdvih vozovky Vznikají nerovnosti v příčném i podélném směru, může dojít k prolomení vozovky, snižuje se životnost vozovky. Ve středu je zdvih větší než na krajnicích, rovněž v podélném směru je zdvih nerovnoměrný (závisí na druhu zeminy v podloží, na vodním režimu).

21 h pr -hloubka promrzání H v -tloušťka vozovky K-součinitel citlivosti zeminy na mráz, závisí na druhu zeminy, vlhkosti a objemové hmotnosti obvykle K=80 Zápis pomocí hloubky h z promrznuté zeminy v podloží:

22 Dovolený zdvih vozovky závisí na skupině dopravního zatížení (pohybuje se v rozmezí 20 – 40 mm). Dovolená tloušťka vrstvy promrzlé zeminy v podloží na: - typu vodního režimu, -stupni namrzavosti zeminy v podloží -skupině dopravního zatížení Pohybuje se v rozmezí 0.5 m-0.9m.

23 Snížení únosnosti podloží v době jarního tání Počet dní Modul pružnosti podloží mráz konsolidacetání Schématické znázornění průběhu únosnosti podloží

24 Průběh má tři typické znaky: 1)Vysoká únosnost v době mrazu 2) Náhlý pokles únosnosti v době jarního tání 3)Postupné zvyšování únosnosti (konsolidace) Snížení únosnosti v době tání se vyjadřuje pomocí redukčního součinitele u, který závisí: -druhu zeminy a její namrzavosti -vodním režimu v podloží -poměru tloušťky vozovky a hloubky promrzání Pohybuje se v rozmezí

25 Metody ochrany vozovek před nepříznivými účinky mrazu -vozovka musí mít dostatečnou tloušťku m, tj. přibližně 40-65% hloubky promrzání -nejdůležitější a nejsilnější vrstvou je štěrkopísková podsypná vrstva, která má charakter ochranné vrstvy - aplikace tepelně-izolační vrstvy Chráněná vozovka: Při dostatečné tloušťce konstrukce vozovky dochází k tání ledových čoček v podloží pozvolně, odspodu, voda může vsakovat do podloží, podloží může pomalu konsolidovat.Tlaky na podloží od dopravního zatížení jsou menší než u nechráněné.

26 U nechráněné vozovky dochází k prudkému tání ledových čoček v podloží, obvykle od povrchu, spodní vrstvy jsou ještě zmrzlé, voda nemá kam vsakovat, dochází ke ztrátě únosnosti.Tlaky od dopravního zatížení na podloží jsou navíc větší.

27 Pro vozovku, která vyhovuje z hlediska ochrany před nepříznivými účinky mrazu musí platit: R v – tepelný odpor navržené vozovky R v,p - potřebný tepelný odpor

28 I m,n - návrhová hodnota indexu mrazu z – součinitel tepelné vodivosti zeminy (Wm -1 K -1 ) h z,dov - dovolené promrznutí zeminy (dle tabulky) závisí na typu vodního režimu, třídě dopravního zatížení a na stupni namrzavosti zeminy v podloží Způsob ochrany vozovek před účinky mrazu -zvýšení nivelety nad hladinu podzemní vody na bezpečnou vzdálenost (viz vodní režimy) -regulace vodního režimu účinnými odvodňovacími zařízeními( těsnící membrány, clony, fólie) -zřizování vrstev z nenamrzavých materiálů(ochranné vrstvy)

29 -regulace teplotního režimu (tepelně-izolační vrstvy) - zlepšování podložních zemin, a to jak z hlediska namrzavosti, tak i únosnosti Ochranné vrstvy ze štěrkopísků (podsypy) a)Brání pronikání zeminy podloží do podkladových vrstev (filtrační účinek) b) Odvádí vodu z cestní konstrukce a z povrchu podloží (drenážní účinek)

30 c) Omezuje vzlínání vody do vrstev vozovky (přerušovací účinek) d) Zvětšuje tloušťku konstrukce z nenamrzavých materiálů e) Přispívá ke zvýšení únosnosti vozovky Nevýhoda: Vytváří prostředí, v němž se koncentruje voda. Minimální tloušťka štěrkopískové vrstvy je 0.15 m.


Stáhnout ppt "KLIMATICKÉ VLIVY A TEPLOTECHNICKÉ VLASTNOSTI CESTNÍCH STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ Klimatické vlivy lze charakterizovat: -teplotou -tlakem -vlhkostí vzduchu Teplotechnické."

Podobné prezentace


Reklamy Google