uos - primer 2bns 22sa 7 cm donja podloga od dka 0/63 i 0/31 cm 40 cm posteljica kolovozne...

Upravljanje održavanjem saobraćajnica - PRIMER 2

1

Upravljanje održavanjem saobraćajnica Šk. 2020/21 PRIMER 2 – Model propadanja fleksibilne kolovozne konstrukcije

Dvotračni put od mesta A do mesta B je izgradjen 2010. godine. Podaci o putu i saobraćajnom opterećenju su dati dalje u tekstu.

Saobraćajno opterećenje

Saobraćajno opterećenje na deonici puta od A do B na bazi brojanja u 2010. godini je dato u sledećoj tabeli, sa odgovarajućim faktorima ekvivalencije za standardnu osovinu od 80 kN, sračunatim na osnovu pravila 4. stepena:

Kategorija vozila Broj vozila na dan Faktor

ekvivalencije

Putnička vozila 2550 -

Autobusi 60 1.368

Laka teretna vozila 30 0.011

Srednja teretna vozila 30 0.205

Teška teretna vozila 120 1.857

Teška teretna vozila sa (polu)prikolicom 210 3.360

PGDS 3000

Projektovana stopa rasta saobraćaja je 3%.

Istorijat, struktura i stanje postojeće kolovozne konstrukcije

Kolovozna konstrukicja se sastoji iz sledećih slojeva:

Zastor od asfalt betona AB 11s 4 cm BNS 22sA 7 cm Donja podloga od DKA 0/63 i 0/31 cm 40 cm

Posteljica kolovozne konstrukcije ima nosivost CBR = 7%.

Uticaj okoline

Kategorija u pogledu vlažnosti: polu-vlažno

Kategorija u pogledu temperature: umereno hladna

Potrebno je modelirati promenu ravnosti primenom pojednostavljenog HDM-4 modela i predvideti rehabilitaciju kolovozne konstrukcije u godini u kojoj ravnost dostigne 4.5 m/km.

Efektivnu nosivost kolovozne konstrukcije u trenutku ojačanja proceniti na osnovu stanja površine kolovoza:

Mrežaste pukotine niskog intenziteta 12% Mrežaste pukotine srednjeg intenziteta 5% Mrežaste pukotine visokog intenziteta 0% Termičke pukotine niskog intenziteta 8% Termičke pukotine srednjeg intenziteta 5% Termičke pukotine visokog intenziteta 2%


2

Na površini kolovoza nisu uočeni znaci ispumpavanja sitnih čestica, dok je na osnovu laboratorijskog ispitivanja materijala iz donje podloge kolovozne konstrukcije zaključeno da nema povećanog sadržaja sitnih čestica.

Potrebnu debljinu ojačanja sračunati primenom metode AASHTO/1993 (SRPS U.C4.015) za projektni period od 20 godina.

REŠENJE:

Analiza saobraćajnog opterećenja

Analiza saobraćajnog opterećenja je sprovedena za period od 30 godina.

Proračun dnevnog saobraćajnog opterećenja u 2010. godini je dat u tabeli 1.

Tabela 1. Dnevno saobraćajno opterećenje u 2010 godini

Kategorija vozila N - Broj vozila Fe N x Fe

Putnička vozila 2550 -

Autobusi 60 1.368 82.1

Laka teretna vozila 30 0.011 0.3

Srednja teretna vozila 30 0.205 6.2

Teška teretna vozila 120 1.857 222.8

Teška teretna vozila sa (polu)prikolicom

210 3.36 705.6

Ukupno 3000

1017

Proračun ekvivalentnog saobraćajnog opterećenja u projektnoj traci tokom perioda od 40 godina je dat u tabeli 2.

Tabela 2. Ekvivalentno standardno opterećenje u toku perioda od 40 godina )standardnih osovina od 80 kN)

Godina ESO (st.os. od 80 kN)

2010 185602.5

2011 191171

2012 196906

2013 202813

2014 208897

2015 215164

2016 221619

2017 228268

2018 235116

2019 242169

2020 249434

2021 256917

2022 264625


3

Godina ESO (st.os. od 80 kN)

2023 272564

2024 280740

2025 289163

2026 297838

2027 306773

2028 315976

2029 325455

2030 335219

2031 345275

2032 355634

2033 366303

2034 377292

2035 388610

2036 400269

2037 412277

2038 424645

2039 437384

2040 450506

2041 464021

2042 477942

2043 492280

2044 507048

2045 522260

2046 537928

2047 554066

2048 570688

2049 587808

Proračun modifikovanog strukturnog broja kolovozne konstrukcije

U modelu propadanja se koristi strukturni broj nove kolovozne konstrukcije modifikovan za doprinos posteljice.

Proračun strukturnog broja na osnovu strukture kolovozne konstrukcije i koeficijenata zamene je dat izrazom:

�� = 0.039440 ∙ 0.44 + 70 ∙ 0.42 + 400 ∙ 0.14 ∙ 1.0� = 4.06

�� = 3.51 ∙ ��7 − 0.85 ∙ ��7�� − 1.43 = 0.93

Modifikovani strukturni broj kolovozne konstrukcije za prvi period pre ojačanja je:

�� = 4.56 + 0.93 = 4.98 !


4

Uticaj okoline

Na bazi klimatskih faktora, temperature i vlažnosti, definisana je vrednost faktora okoline od m = 0.04.

Proračun promene ravnosti u prvom periodu pre rehabilitacije kolovozne konstrukcije

Proračun promene ravnosti je sproveden na osnovu modela prikazanog u Prilogu 1. Rezultati proračuna su prikazani u tabeli 3.

Tabela 3. Modeliranje promene ravnosti tokom prvog perioda analize pre ojačanja

AGE3 IRIa YE4 SNP dIRI IRIb

2010 0

0.1856 4.984

1.5

2011 1 1.50 0.1912 4.984 0.07 1.57

2012 2 1.57 0.1969 4.984 0.08 1.66

2013 3 1.66 0.2028 4.984 0.09 1.75

2014 4 1.75 0.2089 4.984 0.10 1.85

2015 5 1.85 0.2152 4.984 0.11 1.97

2016 6 1.97 0.2216 4.984 0.12 2.09

2017 7 2.09 0.2283 4.984 0.13 2.22

2018 8 2.22 0.2351 4.984 0.15 2.37

2019 9 2.37 0.2422 4.984 0.16 2.53

2020 10 2.53 0.2494 4.984 0.17 2.70

2021 11 2.70 0.2569 4.984 0.19 2.89

2022 12 2.89 0.2646 4.984 0.20 3.09

2023 13 3.09 0.2726 4.984 0.21 3.30

2024 14 3.30 0.2807 4.984 0.23 3.53

2025 15 3.53 0.2892 4.984 0.25 3.78

2026 16 3.78 0.2978 4.984 0.26 4.04

2027 17 4.04 0.3068 4.984 0.28 4.32

2028 18 4.32 0.3160 4.984 0.30 4.62

Rehabilitaciju je potrebno sprovesti u 2024. godini.

Proračun ojačanja metodom AASHTO/93

Efektivni strukturni broj se računa na osnovu procene koeficijenata slojeva u funkciji od oštećenosti površine kolovozne konstrukcije.

Procenjeni koeficijenti slojeva su dati u tabeli 4.


5

Tabela 4. Procenjeni koeficijenti zamene slojeva

Sloj Stanje Procenjeni koeficijent

zamene

AB Mrežaste pukotine niskog intenziteta 12% Mrežaste pukotine srednjeg intenziteta 5% Mrežaste pukotine visokog intenziteta 0% Termičke pukotine niskog intenziteta 8% Termičke pukotine srednjeg intenziteta 5% Termičke pukotine visokog intenziteta 2%

0.25 BNS

0.17

DKA Nema degradacije 0.12

Efektivni strukturni broj kolovozne konstrukcije u 2024. godini iznosi:

��"## = 4 ∙ 0.25 + 7 ∙ 0.17 + 40 ∙ 0.12 ∙ 1.0 = 6.99$%

Ulazni podaci za dimenzionisanje potrebne nosivosti kolovozne konstrukcije za period od 2029. do 2048. godine su:

Saobraćajno opterećenje: 8.75 x 106 standardnih osovina od 80 kN

Povratni modul posteljice Mr:

&' = 17.61 ∙ 7�.() = 60&�* Nivo pouzdanosti: 90%

Standardno odstupanje: 0.4

Po;etni indeks upotrebljivosti: 4.2

Krajnji indeks upotrebljivosti: 2.5

Proračunom po metodi AASHTO/93 dobija se potrebna nosivost nove kolovozne konstrukcije od:

��+,- = 11.41$% Potrebna debljina ojačanja iznosi:

.,/ =11.41 − 7.58

0.44 = 8.7$%

Pretpostavlja se izrada ojačanja od 90 mm u 2028. godini.

Proračun modifikovanog strukturnog broja kolovozne konstrukcije nakon ojačanja

Proračun strukturnog broja na osnovu strukture kolovozne konstrukcije i koeficijenata zamene je dat izrazom:

�� = 0.0394 ∙ 90 ∙ 0.44 + 40 ∙ 0.25 + 70 ∙ 0.17 + 400 ∙ 0.12 ∙ 1.0� = 4.31

�� = 3.51 ∙ ��7 − 0.85 ∙ ��7�� − 1.43 = 0.93


6

Modifikovani strukturni broj kolovozne konstrukcije za period posle ojačanja je:

�� = 4.31 + 0.93 = 5.24 !

Vrednost IRI posle ojačanja je data izrazom:

01023 = 1.5 + 0.01 ∙ %*40,4.5 − 1.5� ∙ %*460, 80 − 90�7 = 1.5%/9%

Proračun promene ravnosti nakon rehabilitacije je dat u tabeli 5.

Tabela 5. Modeliranje promene ravnosti nakon rehabilitacije

AGE3 IRIa YE4 SNP dIRI IRIb

2029 1 1.50 0.3255 5.240 0.08 1.58

2030 2 1.58 0.3352 5.240 0.09 1.66

2031 3 1.66 0.3453 5.240 0.10 1.76

2032 4 1.76 0.3556 5.240 0.11 1.87

2033 5 1.87 0.3663 5.240 0.11 1.98

2034 6 1.98 0.3773 5.240 0.12 2.10

2035 7 2.10 0.3886 5.240 0.13 2.24

2036 8 2.24 0.4003 5.240 0.15 2.38

2037 9 2.38 0.4123 5.240 0.16 2.54

2038 10 2.54 0.4246 5.240 0.17 2.71

2039 11 2.71 0.4374 5.240 0.18 2.89

2040 12 2.89 0.4505 5.240 0.19 3.09

2041 13 3.09 0.4640 5.240 0.21 3.29

2042 14 3.29 0.4779 5.240 0.22 3.52

2043 15 3.52 0.4923 5.240 0.24 3.76

2044 16 3.76 0.5070 5.240 0.25 4.01

2045 17 4.01 0.5223 5.240 0.27 4.28

2046 18 4.28 0.5379 5.240 0.29 4.57

2047 19 4.57 0.5541 5.240 0.30 4.87

2048 20 4.87 0.5707 5.240 0.32 5.19

Na slici 1 dat je dijagram promene ravnosti u toku perioda od 2010. do 2048. godine.


7

Slika 1. Dijagram promene ravnosti u periodu od 2010. do 2048. godine na deonici od A do B

0

1

2

3

4

5

6

20

10

20

12

20

14

20

16

20

18

20

20

20

22

20

24

20

26

20

28

20

30

20

32

20

34

20

36

20

38

20

40

20

42

20

44

20

46

20

48

IRI (

m/k

m)

Godina


8

Prilog 1 – Pojednostavljen model porasta neravnosti prema HDM-4 (RONET) Pojednostavljen inkrementalni model porasta neravnosti je dat sledećom jednačinom:

:;?@ ∙ 6AB ∙ C>?D∙D∙EFGH ∙ I + JKL ∙ AI�MN ∙ OGP= + AQ ∙ EFGH7+ >?D ∙ D ∙ ;


9

Prilog 2 - Uticaj klimatskih faktora u HDM-4 modelu popadanja kolovoza Tabela 2.1 - Klasifikacija u pogledu temperature

Klasifikacija u pogledu

temperature Opis

Raspon temperature (oC)

Tropska Visoke temperature, mali raspon 20 – 35

Suptropska topla

Visoke dnevne i niske noćne temperature, topla i hladna sezona

-5 – 45

Suptropska hladna

Umerene dnevne temperature, hladne zime -10 – 30

Umerena hladna

Topla leta, umereno smrzavanje tokom zime -20 – 25

Umerena sa smrzavanjem

Hladna leta, vrlo niske temperature tokom zime -40 – 20

Tabela 2.2 - Klasifikacija u pogledu vlažnosti

Klasifikacija u pogledu vlažnosti

Opis Thorntwaite

index vlažnosti

Količina padavina u toku godine (mm)

Suvo Vrlo malo padavina, veliko isparavanje

-100 do -61 100 >3000

Tabela 2.3 – Vrednosti koeficijenta uticaja okoline m

Klasifikacija vlažnosti

Klasifikacija temperature

Tropska Suptropska

topla Suptropska

hladna Umereno

hladna

Umerena sa smrzavanje

m

Suvo 0.005 0.010 0.015 0.020 0.030

Polu-suvo 0.010 0.015 0.020 0.030 0.040

Polu-vlažno 0.020 0.025 0.030 0.040 0.050

Vlažno 0.025 0.030 0.040 0.050 0.060

Vrlo vlažno 0.030 0.040 0.050


10

Prilog 3 - Procena efektivne nosivosti fleksibilnih kolovoznih konstrukcija u funkciji od stanja površine prema AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, 1993 Efektivna nosivost postojeće kolovozne konstrukcije se procenjuje iz izraza:

JKC^^ = AI ∙ YI + AQ ∙ YQ ∙ DQ + AH ∙ YH ∙ DH gde su: ai - koeficijenti slojeva (u funkciji od stanja površine – vidi tabelu 3.1) hi - debljine slojeva (cm) mi – koeficijenti odvodnjavanja (vidi tabelu 3.2) Vrednosti koeficijenata slojeva su u najvećem broju slučajeva manje od vrednosti koje bi bile dodeljene istim materijalima za novu kolovoznu konstrukciju. Izuzetak je jedino nevezani agregat u donjoj podlozi u slučaju kada nema njegove degradacije.

Tabela 3.1 - Procena koeficijenata slojeva postojećih fleksibilnih kolovoznih konstrukcija u funkciji od oštećenosti

Materijal/sloj Stanje površine Koeficijent sloja

Asfaltni slojevi Malo ili bez mrežastih pukotina i/ili samo poprečne pukotine niskog intenziteta 0.35 – 0.40

10% mrežastih pukotina srednjeg intenziteta i/ili 10% poprečnih pukotina srednjeg i visokog intenziteta

0.14 – 0.20

>10% mrežastih pukotina visokog intenziteta i/ili >10% poprečnih pukotina visokog intenziteta 0.08 – 0.15

Stabilizovana podloga

Malo ili bez mrežastih pukotina i/ili samo poprečne pukotine niskog intenziteta 0.20 – 0.35

10% mrežastih pukotina srednjeg intenziteta i/ili 0.10 – 0.20


11

Materijal/sloj Stanje površine Koeficijent sloja

10% poprečnih pukotina srednjeg i visokog intenziteta

>10% mrežastih pukotina visokog intenziteta i/ili >10% poprečnih pukotina visokog intenziteta 0.08 – 0.15

Nevezana gornja ili donja podloga

Nema pumpanja, degradacije ili kontaminacije sa sitnim česticama

0.10 – 0.14

Postoje znaci pumpanja, degradacije ili kontaminacije sa sitnim česticama

0.00 – 0.10

Tabela 3.2 - Koeficijenti odvodnjavanja

Kvalitet odvodnjavanja

Procenat vremena u toku godine kada je kolovozna konstrukcija izložena nivou vlažnosti bliskom zasićenju

< 1 % 1 – 5 % 5 – 25 % > 25 %

Odličan 1.40 – 1.35 1.35 – 1.30 1.30 – 1.20 1.20

Dobar 1.35 – 1.25 1.25 – 1.15 1.15 – 1.00 1.00

Srednji 1.20 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00 – 0.80 0.80

Slab 1.15 – 1.05 1.05 – 0.80 0.80 – 0.60 0.60

Vrlo slab 1.05 – 0.95 0.95 – 0.75 0.75 – 0.40 0.40


12

Prilog 4 – Efekti radova održavanja Ravnost kolovozne konstrukcije posle ojačanja je data izrazom:

;


13

Prilog 5 – Dijagram AASHTO za odre]ivanje potrebne nosivosti kolovozne konstrukcije

uos - primer 2bns 22sa 7 cm donja podloga od dka 0/63 i 0/31 cm 40 cm posteljica kolovozne...

Documents