OPTIMALIZACE NÁVRHU TUHÉ VOZOVKY

Presentation on theme: "OPTIMALIZACE NÁVRHU TUHÉ VOZOVKY"— Presentation transcript:

1 OPTIMALIZACE NÁVRHU TUHÉ VOZOVKY
ZÁVĚRY: a) vliv únosnosti podloží na provozní výkonnost vozovky závisí na modulu pružnosti ochranné vrstvy vozovky, čím je tento modul větší, tím je vliv únosnosti podloží menší b) vliv modulu pružnosti ochranné vrstvy na provozní výkonnost jednotlivých vrstev vozovky je tím větší, čím je vzdálenost dané vrstvy od ochranné vrstvy menší; největší vliv má na vlastní provozní výkonnost dolní podkladové vrstvy, menší na prov. výkonnost horní podkladové vrstvy

2 c) při malé únosnosti podloží je vliv tloušťky ochranné
vrstvy větší než při velké únosnosti podloží d) modul pružnosti spodní podkladové vrstvy z nestmeleného kameniva má výrazný vliv na provozní výkonnost horní podkladové vrstvy z obalovaného kameniva, vliv tloušťky spodní podkladové vrstvy je menší, výraznější je pro spodní podkladovou vrstvu s větším modulem pružnosti e) modul pružnosti spodní podkladové vrstvy z materiálu stmeleného cementem má na provozní výkonnost vozovky značný vliv, největší vliv má na vlastní provozní výkonnost, zřetelný je i na provozní kameniva

3 f) tloušťka cementem stmelené vrstvy má:
- velký vliv na provozní výkonnost stmelených ochranných vrstev - značný vliv na vlastní provozní výkonnost - zřetelný vliv na provozní výkonnost horní podkladové vrstvy z obalovaného kameniva tyto účinky vzrůstají se zvyšováním hodnoty modulu pružnosti cementem stmelené podkladové vrstvy g) vliv horní stmelené podkladové vrstvy na provozní výkonnost jednotlivých vrstev vozovky závisí na skladbě vozovky: - pro nestmelenou spodní podkladovou vrstvu je značný

4 - pro cementem stmelenou podkladovou vrstvu je:
I) velký na provozní výkonnost stmelené ochranné vrstvy II) značný na provozní výkonnost vrstvy stmelené cementem III) malý na vlastní provozní výkonnost h) vliv vrstvy krytu z asfaltového betonu na provozní výkonnost vozovky je stejný jako vliv horní podkladové vrstvy, čím je modul pružnosti podkladových vrstev větší, tím je vliv krytu menší Z uvedených závěrů vyplývá, že v konstrukci vozovky je nejdůležitější spodní podkladová vrstva, jestliže má dostatečnou hodnotu modulu pružnosti, příznivě ovlivňuje namáhání vrstev vozovky pod ní i nad ní. Příznivý vliv na namáhání spodní podkladové vrstvy má jak její tloušťka, tak i vyšší hodnota modulu pružnosti ochranné vrstvy.

5 Obvykle se tedy při optimalizaci vozovky upravuje především
tloušťka stmelené podkladové vrstvy, což bezprostředně souvisí s úpravou ochranné vrstvy(štěrkopísek, mechanická stabilizace, zemina zpevněná cementem) KATALOG NETUHÝCH VOZOVEK Hlavním cílem katalogu je: a) vytvoření souboru optimalizovaných vozovek, odpovídající určitým podmínkám dopravního zatížení, prostředí a podloží b) uplatnění progresivních cestních stavebních materiálů c) využití místních materiálů

6 d) omezení spotřeby nedostatkových materiálů
e) umožnění výběru takové skladby vozovky, která vyhovuje realizačním možnostem dodavatele f) zabezpečení úspory stavebních materiálů STRUKTURA KATALOGOVÉHO LISTU Na každém listu je na přední straně v hlavičce uvedená skladba konstrukčních vrstev vozovky, u níž kryt, příp. horní podkladová vrstvy mají neměnné tloušťky a dolní podkladová vrstva a ochranná vrstva mají tloušťky proměnlivé. Na každém katalogovém listě je možný výběr ze tří typů ochranných vrstev (štěrkopísek, mechanická stabilizace, zemina zpevněná cementem).

7 Dále je možno vybrat návrh konstrukčního uspořádání
odpovídající třem různým hodnotám požadovaného tepelného odporu a třem hodnotám modulu pružnosti podloží. Pro každou kombinaci těchto vstupních údajů je v katalogovém listě uvedená: - skladba vozovky - tloušťky vrstev - celková tloušťka vozovky - skutečná hodnota tepelného odporu - hodnoty součinitelů účinnosti - poměrné využití dovoleného namáhání

8 Na zadní straně katalogového listu jsou uvedeny doplňující
údaje (např. spotřeba materiálu, energetická náročnost) V případě, že v konkrétním případě požadujeme vyšší hodnotu tepelného odporu než jaká je uvedena v katalogovém listu, může se buď zvýšit tloušťka ochranné vrstvy stejným materiálem, nebo přidat výkonný tepelněizolační materiál. Doplňková tloušťka se počítá dle vztahu: li- součinitel tepelné vodivosti doplňkového materiálu

9 NAVRHOVÁNÍ A POSOUZENÍ TUHÝCH VOZOVEK
Jedná se hlavně o vozovky s cementobetonovým krytem. Cementobetonový kryt představuje vlastně tuhou desku položenou na podkladě, který může být z různých materiálů. V krytu dochází k mnohem většímu roznášení zatížení na nižší podkladní vrstvy než u netuhých vozovek. Z tohoto faktu plynou menší nároky na únosnost podkladu cemen- tobetonových desek. Na druhé straně je ale nutno zajistit rovnoměrnou únosnost, protože tuhá deska nemůže kopírovat deformace podkladu.

10 Při překročení meze pevnosti může docházet ke vzniku trhlin.
Dimenzování cementonové vozovky je založené na: a) výpočtu napětí v desce od zatížení motorovým vozidlem b) výpočtu napětí od tepelného namáhání

11 Návrh konstrukce cementobetonové vozovky od účinků
dopravního zatížení se skládá: - návrh podkladových vrstev a návrh tloušťky cementobetonové desky - posouzení zvolené tlouušťky cementobetonové desky s ohledem na jednorázové zatížení a s ohledem na životnost vozovky (odpovídá stavu, kdy trhliny v betonové desce snižují provozní způsobilost) Celá konstrukce musí mít přitom dostatečný tepelný odpor.

12 Při návrhu vozovky se vychází z:
- dopravního zatížení - návrhové únosnosti podloží - charakteristiky cementobetonového krytu

13 ZÁSADY NÁVRHU SKLADBY TUHÉ VOZOVKY
a) tloušťka cementobetonového krytu by měla být v rozsahu cm, nad tuto hranici je pak vhodnější místo zvyšování tloušťky desky zvětšovat únosnost celého podkladového systému b) minimální návrhová pevnost v tahu za ohybu cementobetonu v závislosti na typu dopravního zatížení ( MPa) c) dodržení předepsaného obsahu vzduchu v čerstvé betonové směsi (5%-6%)

14 d) vozovkový beton musí mít odolnost proti účinkům
rozmrazovacích prostředků e) šířka betonové desky nemá být větší než 4.25 m f) délka betonové desky by měla být 25 (výjimečně 30) násobek tloušťky desky g) požadovaná minimální návrhová únosnost celého podkladového systému (v závislosti na typu dopravního zatížení) Podélná spára m Max m Příčná spára cca 200 m

15 Nejvhodnější podkladové vrstvy jsou:
- cementová stabilizace - štěrkopísek zpevněný cementem - vibrovaný štěrk(u nižších skupin dopravního zatížení) Nejvhodnější ochranné vrstvy: - zeminy zpevněné cementem nebo vápnem - mechanicky zpevněná zemina - štěrkopísek

16 Pod cementobetonový kryt a na horní vrstvu podkladu
(pokud je stmelená cementem) ,se doporučuje vložit mezivrstvu, která má následující funkce: - vyrovnává povrch cementem stmeleného podkladu - vytváří kluznou vrstvu pro kryt vozovky Touto vrstvou je obvykle asfaltový koberec- tloušťka by měla být co nejmenší (obvykle 3-4 cm).

17 Z hlediska namáhání cementobetonové desky od
teploty je rozhodující šířka a délka desky. U vozovky šířky větší než 4.25 m je třeba při výrobě desky zřídit podélnou spáru. Délka desky (vzdálenost mezi dvěma příčnými spárami) závisí na součiniteli tření desky na podkladě (vliv roztažnosti hotového betonu od teplotních rozdílů ovzduší), na době betonování, ošetřování cementového betonu v prvních dnech a na teplotě během roku. V našich podmínkách: se doporučuje délka (h je tloušťka desky):

18 Při tloušťce 0.18-0.26 m je délka desky 4.5-6.5 m.
Nejčastěji se užívá tloušťka 24 cm. Pro desky s tloušťkou větší než 0.26 cm se délka desky již nezvětšuje. Vstupní charakteristiky vozovkového betonu: - návrhová pevnost v tahu za ohybu R i,n - variační součinitel v - modul pružnosti při napětí od zatížení Eb - modul přetvárnosti při napětí od teplotního gradientu ET - Poissonovo číslo (m=0.2) - koeficient tepelné roztažnosti(pro beton a= )

19 Návrhová pevnost cementobetonu v tahu za ohybu
používá se 90-ti denní pevnost, počítá se z 28 denní pevnosti v tahu za ohybu: R i,k- kontrolní pevnost v tahu za ohybu

20 NÁVRH VOZOVKY S CEMENTOBETONOVÝM KRYTEM
Cíl návrhu: - stanovení tlouštěk jednotlivých vrstev - návrh betonu pro desku - návrh materiálu podkladu s ohledem na únosnost podloží Konstrukce cementobetonové vozovky tj. podkladu a samotné betonové desky musí unést součet napětí vyvozené vozidlem v poloze s největším účinkem( ve většině případů na volné podélné hraně desky) a napětí od rozdílu teplot. Součet těchto napětí nesmí překročit dovolené namáhání, které závisí na intenzitě dopravy.

21 Pro výpočet se uvažují jen těžká motorová vozidla.
Maximální tlak poloosy na vozovku je stanovený hodnotou 50 kN - toto zatížení se na vozovku přenáší dotykovou plochou pneumatik. Pro zatížení kola vozidla menší než 30 kN je vliv na životnost vozovky zanedbatelný. Návrhové dopravní zatížení se rozdělí na četnost dopravy v příčném směru, přejezdy vozidel se v jednom pruhu neopakují v jedné stopě, ale jsou rozdělené po celé šířce jízdního pruhu.

22 NÁVRHOVÁ ÚNOSNOST PODLOŽÍ
Návrhová únosnost podloží (vyjadřená modulem pružnosti) se uvažuje za středních podmínek. NÁVRHOVÁ ÚNOSNOST PODKLADU Slouží k roznášení tlaků kol motorových vozidel z cementobetonového krytu vozovky na pláň zemního tělesa. Ve srovnání s netuhými vozovkami nevyžaduje sice tak velkou únosnost, ale tato únosnost by měla být rovnoměrná (v opačném případě mohou vznikat trhliny). Vrstvy podkladu se posuzují na návrhovou únosnost a potřebný tepelný odpor.

23 Návrhová únosnost podkladu pod cementobetonovou
deskou se vyjadřuje ekvivalentním modulem reakce ke (pohybuje se v rozmezí MN/m3).Ekvivalentní modul reakce se počítá pomocí ekvivalentního modulu pružnosti Ee.Postup je analogický jako u netuhých vozovek (převedení na trojvrstvý systém). Takto vypočtená hodnota ke musí být větší nebo rovna než požadovaná minimální návrhová únosnost (v opačném případě je nutno zvětšit tloušťku vrstev nebo použít materiál s vyšším modulem pružnosti).

24