Politechnika Białostocka

Zakład Inżynierii Drogowej

Projekt nr 3

Projekt konstrukcji nawierzchni podatnej

i połsztywnej

Wykonał:

Semestr VI

Rok Akad. 2012/2013

Białystok, 05.05.2013r

SPIS TREŚCI

1. Cel i zakres projektu.

Celem projektu jest zaprojektowanie konstrukcji nawierzchni podatnej i półsztywnej w czterech wariantach zależnych od rodzaju gruntu pod konstrukcją, umiejscowienia w nasypie lub wykopie w oparciu o Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych.

1. Wyznaczenie kategorii ruchu.

Kategorie ruchu wyznacza się na podstawie liczby osi obliczeniowych na dobę na pas obliczeniowych, w dwudziestym roku po oddaniu drogi do eksploatacji .

Liczba ta jest określana wg wzoru:

N₁₀₀ = f₁ •  f₂ • f₃ • (N_c • r_c • +N_c + p • r_c + p • +N_a • r_a • ) [osi/pas/dobe]

gdzie:

N₁₀₀- ruch projektowy czyli sumaryczna liczba równoważnych osi standardowych 100kN w całym okresie projektowym nawierzchni przypadająca na pas obliczeniowy

N_c-sumarychna liczba samochodów ciężąrowych bez przyczep(C) w całym okresie projektowym.

N_c+p- sumaryczna liczba samochodów ciężąrowych z przyczepami(C+P) w całym okresie projektowym.

N_A- sumaryczna liczba autobusów (A) w całym okresie projektowym

r_c,r_c+p,r_a, - współczynniki przeliczeniowe samochodów ciężarowych i autobusów na osie obliczeniowe, wg tablicy6.3 [1]

f₁-współczynnik obliczeniowego pasa ruchu, wg tablicy 6.4 [1]

f₂-współczynnik szerokości pasa ruchu, wg tablicy 6.5 [1]

f₃--współczynnik pochylenia niwelety, wg tablicy 6.6 [1]

1. Średni dobowy ruch samochodów w dwudziestym roku po oddaniu drogi do eksploatacji.

Dane z załącznika zostały podane w celu charakterystyki średniego dobowego ruchu samochodów w pierwszym roku po oddaniu drogi do eksploatacji. Dlatego też należy wyznaczyć średni dobowy ruch na dwudziesty rok zgodnie z współczynnikiem wzrostu ruchu.

N_i^* = N_i + 20 × 0, 046 × N_i

1. N_c – samochody ciężarowe bez przyczep:

N_c^* = N_c + 20 × 0, 046 × N_C = 2084 + 20 × 0, 046 × 2084 = 1177, 32  → 2688

1. N_c+p – samochody ciężarowe z przyczepami:

N_c + p^* = N_c + p + 20 × 0, 046 × N_c + p = 1266 + 20 × 0, 046 × 1266 = 1161, 50  → 1633

1. N_A – autobusy:

N_A^* = N_A + 20 × 0, 046 × N_A = 811 + 20 × 0, 046 × 811 = 648, 93  → 1046

1. Wyznaczenie liczby osi obliczeniowych i wyznaczenie kategorii ruchu.

Wartość współczynnika f₁ = 0,45 przyjęto dla dwujezdniowej drogi o 4 pasach ruchu w obu kierunkach. wg tabeli 6.4[1]

Wartość współczynnika f₂ = 1,06 przyjęto pasach ruchu o szerokości od 3m do 3.5m. wg tabeli 6.5[1]

Wartość współczynnika f3 = 1 przyjęto dla pochylenia niwelety <6%. wg tabeli 6.6[1]

Wartość współczynników r_i jest zależna od kategorii pojazdów, rodzaju drogi i dopuszczalnego obciążenia osi pojedynczej. Wartości zostały przyjęte z tabeli 6.3 [1]

• r ₁=0, 45

• r ₂  =  1, 70

• r ₃  =  1, 15

N₁₀₀ = f₁ •  f₂ • f₃ • (N_c • r_c • +N_c + p • r_c + p • +N_a • r_a • ) 

N₁₀₀ = 0, 45 •  1, 06 • 1 • (2688•0,45•+1633•1,70+1046•1,15) = 2474, 96[osi/pas/dobe]

2474, 96 • 365 • 20 = 18, 08 • 10⁶

Zgodnie z tablicą 6.1 [1] dla obciążenia osi 100 kN dla 18, 08 • 10⁶osi odczytano kategorię ruchu KR5.

1. Warunki gruntowo – wodne.

   1. Określenie warunków wodnych.

Warunki wodne są określane w zależności od poziomu zwierciadła wody gruntowej oraz charakterystyki korpusu drogowego.

Należy warunki wodne określić dwukrotnie, ponieważ mamy nasypy i wykopy o różnych poziomach zwierciadła wody gruntowej. W tym celu korzystano z tablicy 8.1katalogu [1]

• Nasyp:

Nasypy > 1 m (1,21 m) ,

PZWG 1-2 m (1,79 m),

pobocze nieutwardzone → warunki wodne: przeciętne

• Wykop:

Wykop>1 m (1,27 m) ,

PZWG 1-2 m (1,22 m),

pobocze nieutwardzone → warunki wodne: przeciętne

1. Określenie warunków gruntowych.

Według założeń projektowych mamy dwa rodzaje gruntów. Należy więc dwukrotnie wyznaczyć warunki gruntowe. Wg tablicy 8.2 określamy grupę gruntów pod względem wysadzinowości.

• Grunt 1 – mieszanka kruszyw naturalnych – grunt niewysadzinowy,

• Grunt 2 – pył – grunt bardzo wysadzinowy,

  1. Określenie grupy nośności podłoża.

Grupę nośności podłoża określa się w zależności od warunków wodnych i rodzaju grunty

w podłożu.

Wg tablicy 8.4 katalogu [1] określono:

1. Dla mieszanki Kruszyw Naturalnych:

Grunt niewysadzinowy, warunki wodne przeciętne → grupa nośności podłoża G1

1. Dla Pyłu:

Grunt bardzo wysadzinowy, warunki wodne przeciętne → grupa nośności podłoża G4

Dla gruntów wątpliwych i wysadzi nowych wg tablicy 8.3 katalogu [1] określamy

grupę nośności podłoża.

Wg. wskaźnika CBR dla Pyłu CBR = 7,62 % odpowiada on grupie

nośności podłoża G2.

Przyjęto niższą grupę nośności podłoża. G4

1. Projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnej i półsztywnej.

   1. Konstrukcje nawierzchni dla mieszanki kruszyw naturalnych.

W przypadku gdy mamy grunt niewysadzinowy nie sprawdzamy warunku mrozoodporności. Konstrukcje nawierzchni przyjmujemy z katalogu.

1. Konstrukcja nawierzchni dla wykopów.

Wybrano konstrukcję nawierzchni Typ A2 dla wykopów dla KR5.

Jako projektant zmieniłem grubość następujących warstw:

Grubość warstwa ścieralna została zmniejszona z 4 cm do 3 cm.

Grubość warstwa wiążąca została powiększona z 8 do 9cm

Grubość warstw podbudowy zasadniczej pozostała bez zmian.

1. Konstrukcja nawierzchni dla nasypów.

Wybrano konstrukcję nawierzchni Typ B dla nasypów dla KR5.

Jako projektant zmieniłem grubość następujących warstw:

Grubość warstwa ścieralna została zmniejszona z 4 cm do 3 cm.

Grubość warstwa wiążąca została powiększona z 8 do 9 cm.

Grubość warstwy podbudowy z betonu asfaltowego pozostała bez zmian.

4.2 Konstrukcje nawierzchni dla Pyłu.

W przypadku gruntów o grupie nośności G2-G4 należy sprawdzać warunek mrozoodporności

oraz należy wykonać wzmocnienie słabego podłoża.

4.2.1. Sprawdzenie warunku mrozoodporności

Zgodnie z tablicą 9.5 Katalogu [1],aby został spełniony warunek mrozoodporności należy sprawdzić, czy łączna grubość wszystkich warstw konstrukcji nie jest mniejsza niż: 0,80h_z
dla kategorii ruchu KR5 oraz grupy nośności podłoża G4

gdzie:

- h_z- głębokość przemarzania gruntu wg PN-81/B-03020 [2]- dla Kolno= 1,20m

0, 80 • 1, 20m = 0, 96m

4.2.2 Wybór metody wzmocnienia podłoża

Jako projektant zadecydowałem o zastosowaniu typowego rozwiązania dolnych warstw konstrukcji nawierzchni i warstw ulepszonego podłoża dla KR5 .TYP 4

Rozwiązanie to polega na wzmocnieniu podłoża rodzimego następującymi warstwami:

Podbudową pomocniczą z mieszanki niezwiązanej kruszyw o CBR>60% grubości 35 cm

Warstwą ulepszonego podłoża z kruszyw grubości 40 cm

Wyżej wymienione warstwy powinny być układane warstwowo oraz zostać zabezpieczone odpowiednim geosyntetykiem.

4.2.3 Konstrukcja nawierzchni dla wykopów.

Wybrano konstrukcję nawierzchni Typ A2 dla wykopów dla kategorii KR5 .

121cm>96cm - warunek mrozoodporności został spełniony.

Jako projektant zmieniłem grubość następujących warstw:

Grubość warstwa ścieralna została zmniejszona z 4 cm do 3 cm.

Grubość warstwa wiążąca została powiększona z 8 do 9cm

Grubość warstw podbudów zasadniczej, pomocniczej oraz warstwy ulepszonego podłoża pozostaje bez zmian.

4.2.4 Konstrukcje nawierzchni dla nasypów.

Wybrano konstrukcję nawierzchni Typ F dla wykopów dla kategorii KR5 .

105cm>96cm - warunek mrozoodporności został spełniony.

Jako projektant zmieniłem grubość następujących warstw:

Grubość warstwa ścieralna została zmniejszona z 4 cm do 3 cm.

Grubość warstwa wiążąca została powiększona z 8 do 9cm

Grubość warstw podbudów zasadniczej, pomocniczej oraz warstwy ulepszonego podłoża pozostaje bez zmian.

Wnioski:

Ostatecznie przyjęto konstrukcję nawierzchni:

-Dla wykopu w gruncie nr 1 typ A2 dla KR5

-Dla nasypu w gruncie nr 1 typ B dla KR5

-Dla wykopu w gruncie nr 2 typ A2 dla KR5 oraz dodatkowo wzmocnienie geosyntetykiem

-Dla nasypu w gruncie nr 2 typ B dla KR5 oraz dodatkowo wzmocnienie geosyntetykiem

Grubości poszczególnych warstw w konstrukcjach nawierzchni zostały zmienione .

Literatura:

[1] Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych; „Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych”; Gdańsk 2013

[2] J. Piłat, P. Radziszewski; „Nawierzchnie Asfaltowe”; Warszawa 2010