Obiekty inżynieryjne

Do obiektów inŜynierskich zalicza się:

- Obiekty mostowe,

- Tunele

- Przepusty

- Konstrukcje oporowe

- Ruchomy obiekt mostowy

Obiekt mostowy - rozumie się jako budowlę przeznaczoną do przeprowadzenia drogi,

samodzielnego ciągu pieszego

lub pieszo-rowerowego, szlaku wędrówek zwierząt dziko Ŝyjących lub innego rodzaju komunikacji

gospodarczej nad przeszkodą terenową,

a w szczególności: most, wiadukt, estakadę, kładkę,

tunel - rozumie się przez to budowlę przeznaczoną do przeprowadzenia drogi, samodzielnego ciągu pieszego lub

pieszo-rowerowego, szlaku wędrówek zwierząt dziko Ŝyjących lub innego rodzaju komunikacji gospodarczej przez

lub pod przeszkodą terenową, a w szczególności: tunel, przejście podziemne,

przepust - rozumie się przez to budowlę o przekroju poprzecznym zamkniętym, przeznaczoną do przeprowadzenia cieków, szlaków wędrówek zwierząt dziko Ŝyjących lub

urządzeń technicznych przez korpus drogi,

konstrukcja oporowa - rozumie się przez to budowlę przeznaczoną do utrzymywania w stanie stateczności

uskoku naziomu gruntów rodzimych lub nasypowych,

ruchomy obiekt mostowy - rozumie się przez to obiekt mostowy, zawierający co najmniej jedno przęsło obracane, podnoszone lub przesuwane,

Podział mostów:

- ze względu na konstrukcję:

− wiszący

− wantowy

− belkowy

− kratownicowy

− łukowy

- ze względu na materiał ustroju nośnego:

− stalowy

− betonowy

Ze względu na rodzaj drogi prowadzonej po moście dzielone

są one następująco:

drogowe - przez most prowadzony jest ruch komunikacji

samochodowej

kolejowe - przez most prowadzona jest trasa kolejowa

wodne (akwedukty) - przez most prowadzony jest kanał

wodny, bądź prowadzony jest grawitacyjnie strumień wody

kładki piesze - dla ruchu pieszego.

Most obrotowy - najciekawszymi przykładami są: most

drogowy w GiŜycku z 1889 lub wąskotorowy most w Rybinie

na szlaku śuławskiej Kolei Dojazdowej - oba o przęsłach obracanych ręcznie (przez jednego człowieka) w poziomie.

W Szczecinie nad Regalicą (Odrą Wschodnią) znajduje się jedyny w Polsce czynny kolejowy most zwodzony.

Most zwodzony - rodzaj mostu ruchomego, w którym

przynajmniej jedno przęsło jest podnoszone, umoŜliwiając

udroŜnienie drogi wodnej dla łodzi i innych jednostek pływających.

Podnoszenie przęsła jest ułatwione z reguły przez zastosowanie

mechanizmu przeciwwagi. Mosty zwodzone mogą być jedno- lub

dwuskrzydłowe. Na ogół mosty zwodzone są mostami

drogowymi, do wyjątków naleŜą mosty kolejowe, jak na przykład kolejowy most zwodzony nad Regalicą i most w Trondheim.

Wiadukt - pierwotnie tym terminem była określana droga rzymska przeprowadzona nad wąwozem, na konstrukcji opartej na arkadach. Obecnie jest to przeprawa pozwalająca na pokonanie kaŜdej przeszkody typu: dolina, wąwóz, inna droga kołowa, tory kolejowe, ale poza przeszkodą wodną

(do pokonania przeszkód wodnych słuŜą mosty z tym, Ŝe jeśli na dnie wąwozu lub doliny znajduje się rzeka lub

potok, to uŜywa się nazwy wiadukt). Wiadukty budowane są podobnie jak mosty, z wykorzystaniem podobnych

rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych.

Estakada - droga transportowa (np. na terenie fabryki pomiędzy halami produkcyjnymi, placami składowymi itp., na terenie fortu lub pomiędzy fortami itd.) prowadzona ponad terenem na specjalnie pobudowanej w tym celu konstrukcji wsporczej (na słupach połączonych pomostami). Estakady mają znaczną długość i buduje się je, gdy nie moŜna wybudowac nasypu.

Tunel - budowla komunikacyjna w postaci długiego korytarza - podziemna lub podwodna, wykonana metodą odkrywkową lub drąŜenia. SłuŜy do omijania przeszkód terenowych. Tunele to najczęściej budowle geotechniczne mające swoje wyloty na powierzchni ziemi. Ze względu na przeznaczenie moŜna je podzielić na:

 tunele kolejowe

 tunele drogowe

 tunele kanałowe

 przejścia podziemne

Międzynarodowa klasyfikacja rozróŜnia trzy grupy węzłów

drogowych:

Grupę A - węzły autostrad, dróg ekspresowych lub dróg

ogólnodostępnych, na których nie mogą występować punkty

kolizji,

Grupę B - węzły dróg głównych, krzyŜujących się z innymi drogami

mające punkty kolizji,

Grupę C - węzły dróg ogólnodostępnych z drogami ekspresowymi

lub ogólnodostępnymi, gdzie punkty kolizji mogą występować

na kaŜdej z krzyŜujących się dróg.

Transport samochodowy

Sieć dróg kołowych jest dobrze dostosowana do rozmieszczenia

miejsc produkcji i osadnictwa, a jej przestrzenne usytuowanie

charakteryzuje największa spośród wszystkich gałęzi transportu

spójność i gęstość (na przykład we Francji na 100 km2 przypada

147 km dróg, w Polsce 109 km.). Zaletą transportu

samochodowego jest bardzo dobra dostępność eksploatacyjna i

zadawalająca prędkość /just in time/, jak równieŜ moŜliwość

przewozów w relacji dom - dom /door to door/ bez potrzeby

wykonywania czasochłonnych oraz pośrednich operacji

ładunkowych.

Charakterystyczne dla transportu samochodowego są przewozy na

bliskie

i średnie odległości (przy odległościach ponad 200 km bardziej

opłacalne mogą okazać się przewozy kolejowe).

Jako charakterystyczne wymienia się następujące cechy transportu

samochodowego:

- bardzo dobrą dostępność umoŜliwiającą podstawienie taboru w

dowolne miejsce,

- dyspozycyjność względem duŜej liczby środków transportu,

- łatwość przystosowania się do zróŜnicowanych potrzeb

klientów,

- terminowość i punktualność wykonania usługi,

- dość duŜa prędkość przewozu na krótkich i średnich

odległościach.

Wady transportu samochodowego wynikają z ograniczonej zdolności

przewozowej, duŜych kosztów przewozu na większe odległości, jak

równieŜ szkodliwego oddziaływania na środowisko. RównieŜ poziom

bezpieczeństwa jest mniejszy niŜ w przypadku innych gałęzi transportu.

Zwiększenia bezpieczeństwa jazdy, poszukuje się w biernych formach

ochrony (pasy, poduszki powietrzne, systemy przeciwpoślizgowe itp.), co

jednak zwiększa koszty eksploatacji.

MoŜna oczekiwać, Ŝe w XXI wieku nastąpi nasycenie i stabilizacja

transportu samochodowego przy jednoczesnym rozwoju transportu

szynowego nowej generacji, charakteryzującego się duŜymi

prędkościami i multimodalnymi technologiami przewozu.

Zadaniem nawierzchni drogowej jest zapewnienie

pojazdom odpowiedniej prędkości, bezpieczeństwa i

wygody ruchu.

Warunek ten moŜe być spełniony jeŜeli

nawierzchnia jest równa, odporna na wpływy

atmosferyczne o kaŜdej porze roku i przenosi naciski

kół pojazdów poruszających się po niej. Deformacje

nawierzchni mogą się pojawić tylko w górnych

warstwach (ścieralnej i wiąŜącej) - przystanki

autobusowe.

Technicznymi parametrami określającymi przejezdność drogi

jest jej nośność oraz stan powierzchni jezdni. Uszkodzenia

powierzchniowe mają wpływ na przydatność eksploatacyjną

drogi i bezpieczeństwo oraz komfort jazdy.

Nośnością konstrukcji jezdni drogowych nazywa się jej

zdolność do przenoszenia obciąŜeń bez powstawania

nadmiernych uszkodzeń utrudniających normalną

eksploatację.

Cechami warstwy jezdnej drogi związanymi z

bezpieczeństwem ruchu są: szorstkość, tekstura i równość w

kierunku podłuŜnym i poprzecznym.

Komfort określają takie zjawiska jak: drgania

pionowe i poziome, warunki klimatyzacji

(temperatura, ciśnienie, zapylenie, wilgotność), hałas

i inne czynniki wywołujące stres u uŜytkowników

pojazdów drogowych (natęŜenie ruchu, prędkość

jazdy, układ geometryczny drogi).

Nawierzchnią drogową nazywamy konstrukcję składająca się

z warstwy jezdnej i podbudowy. W skład warstwy jezdnej

moŜe wchodzić warstwa ścieralna, wiąŜąca i wyrównawcza

Podbudowa jest dolną częścią nawierzchni słuŜącą do

przeniesienia obciąŜeń na podłoŜe gruntowe. MoŜe być

jedno- lub wielowarstwowa. SłuŜy do przyjmowania i

przenoszenia na podłoŜe gruntowe obciąŜeń od kół pojazdów

oraz innych oddziaływań zewnętrznych

PodłoŜe gruntowe jest to grunt rodzimy lub nasypowy

tworzący tzw. strefę czynną korpusu ziemnego, którego

odkształcalność decyduje o potrzebnej grubości warstw

konstrukcji nawierzchni.

Konstrukcja nawierzchni lotniskowych podobna jest

do konstrukcji dróg samochodowych. Wynika to z ze

zbliŜonego sposobu obciąŜania nawierzchni i jej

posadowienia na podłoŜu naturalnym.

WyróŜniamy grupy dróg po których poruszają się

samoloty w obrębie portu lotniczego:

- drogi startowe - podstawowy element wyposaŜenia

portu,

- płyty lotniskowe - obsługa handlowa i techniczna

statków,

- drogi kołowania - łączą drogi startowe i płyty

Lotniskowe

Klasyfikacja nawierzchni lotniskowych

mają one swoją specyfikę odróŜniającą je od nawierzchni

drogowej m.in.:

- wyŜsza nośność,

- wysoka równość powierzchni,

- właściwa widoczność,

- większa szerokość,

- wysoki współczynnik przyczepności,

Inaczej są teŜ kształtowane krzywizny pionowe i poziome niŜ

w drogach samochodowych (pochylenie poprzeczne 0,5-1,5

%; podłuŜne 1,0-2,0%) łuki pionowe 15 000 - 30000 m)

Grupy nawierzchni lotniskowych:

- nawierzchnie naturalne (nawierzchnie gruntowe, trawiaste i

darniowe);

- nawierzchnie sztuczne (sztywne - z betonu cementowego,

podatne - spoiwo bitumiczne, mieszane - o konstrukcji

mieszanej

Nawierzchnie lotniskowe projektuje się zawsze jako

rozwiązanie indywidualne. Spowodowane to jest

koniecznością uwzględnienia większych obciąŜeń innego

sposobu ich przyłoŜenia do nawierzchni i ich rozkładu.

Istotnym elementem jest odpowiedni dobór warstw

stanowiących warstwę nawierzchni i ich grubość. Musi to

zapewnić bezpieczne przeniesienie obciąŜenia na podłoŜe

gruntowe.

Nośność nawierzchni określają ponadto:

- własności techniczne materiałów, z których

zbudowana ma być nawierzchnia,

- grubość i ułoŜenie poszczególnych warstw w

konstrukcji,

- sposób eksploatacji i utrzymanie nawierzchni

DIAGNOSTYKA NAWIERZCHNI

DROGOWYCH I LOTNISKOWYCH

Nawierzchnia drogowa charakteryzuje się specyficznymi

warunkami pracy i zuŜywania się, dlatego teŜ jej diagnostyka

posługuje się równie specyficznymi metodami i środkami.

W tym przypadku jej zadania obejmują:

- diagnozę - określenie bieŜącego stanu,

- genezę - określenie przyczyn powstawania aktualnego

stanu,

- prognozę - określenie czasu przyszłej zmiany stanu

Nawierzchni

Dla celów diagnostyki wydziela się pojęcia: diagnostyki całej

konstrukcji nawierzchni oraz nawierzchni górnej warstwy

nawierzchni naraŜonej bezpośrednio na oddziaływania kół

pojazdów.

Celem diagnostyki jest określenie stanu technicznego warstw

powierzchniowych nawierzchni za pomocą obiektywnych

metod oraz ustalenie środków podwyŜszających trwałość,

efektywność i niezawodność uŜytkową.

Do podstawowych badań diagnostycznych nawierzchni

drogowej zaliczamy:

Pomiar ugięć nawierzchni, czyli zdolność nawierzchni do

przenoszenia obciąŜeń od pojazdów. Obecnie ma to

szczególne znaczenie, gdyŜ jesteśmy w trakcie procesu

dostosowywania głównych ciągów tranzytowych

(ok. 3000 km dróg) do wymagań unijnych w tym zakresie.

A te wymagania nakładają na Polskę zobowiązanie

dostosowania do roku 2010 nośności tych dróg do

przenoszenia obciąŜenia równowaŜnego 115 kN na oś

pojazdu.

Do podstawowych badań diagnostycznych nawierzchni drogowej

zaliczamy:

• Badanie współczynnika tarcia koła pojazdu samochodowego z

powierzchnią nawierzchni. Badania takie wykonywane są co roku na

głównych drogach krajowych.

• Badanie cech geometrycznych nawierzchni takich jak równość podłuŜna

i poprzeczna (głębokość kolein) nawierzchni. Cecha bardzo istotna w

ocenie stanu nawierzchni, a często najwaŜniejsza przy podjęciu decyzji o

remoncie.

• Badanie grubości konstrukcji nawierzchni i jej stanu. Układy

konstrukcyjne na naszych drogach, i jest to pewna zaszłość historyczna, są

często nietypowe. Dlatego teŜ bardzo istotne jest rozpoznanie rzeczywistej

konstrukcji przed podjęciem decyzji np. o zakresie jej remontu.

Pomiar ugięć nawierzchni drogowych i lotniskowych

Pomiar ugięć nawierzchni ugięciomierzem dynamicznym jest

najwaŜniejszym badaniem słuŜącym do projektowania wzmocnienia

nawierzchni drogowych. Pozwala ono na określenie pozostałej trwałości

konstrukcji drogowej, która jest przewidziana do modernizacji.

Na tej podstawie oraz w oparciu o prognozowaną wielkość ruchu

drogowego określa się wielkość (grubość) wzmocnienia oraz technologi

jego wykonania. W większości krajów ugięciomierz dynamiczny FWD

(Falling Weight Deflectometer) staje się lub jest najbardziej powszechnie

stosowanym urządzeniem do oceny nośności.

Oceniane są zarówno w trakcie budowy, jak i po wykonaniu, róŜne typy

nawierzchni, najczęściej dróg i lotnisk, a takŜe duŜych powierzchni

przemysłowych

Stosuje się róŜne metody pomiarów ugięć, które zaliczane są do grupy tzw. badań

nieniszczących NDT (Non Destructive Testing). Wykorzystywane w tych metodach

urządzenia moŜna podzielić na sześć kategorii:

• pomiar ugięć od obciąŜeń statycznych - Belka Benkelmana,

• pomiar ugięć za pomocą belki zautomatyzowanej - Lacroix,

• pomiar ugięć od obciąŜeń dynamicznych - Curviameter,

• pomiar ugięć od obciąŜeń harmonicznych - Road Rater,

• pomiar ugięć od obciąŜeń udarowych - FWD (Falling Weight

Deflectometer), HWD (Heavy Weight Deflectometer).

• pomiar propagacji fali - SPA (Seismic Pavement Analizer).

Ugięciomierze udarowe to w ostatnich latach urządzenia

najczęściej stosowane w ocenie nośności nawierzchni.

Aparaty wykorzystywane są w pomiarach na róŜnych

typach nawierzchni, najczęściej dróg i lotnisk oraz do oceny

duŜych powierzchni przemysłowych.

Urządzenia te moŜna podzielić na dwie grupy: FWD -

symulujące nacisk do 120 kN i stosowane głównie na

drogach oraz HWD (Heavy Weight Deflectometer) - „nieco”

cięŜsza odmiana zwykłych ugięciomierzy, symulujące

nacisk nawet do 250 kN stosowane są jedynie do oceny

nawierzchni lotnisk.

Metody radarowe oceny konstrukcji nawierzchni

Radar przypowierzchniowy i podpowierzchniowy wysyła falę

elektromagnetyczną w głąb konstrukcji nawierzchni za

pomocą anteny zainstalowanej na pojeździe badawczym lub

przenośnym. Wyemitowane promieniowanie odbijane jest z

powrotem do anteny.

Do metod symulacyjnych moŜna równieŜ zaliczyć

penetroradar ARC. System generuje impulsy fali

elektromegnetycznej emitowane przez antenę, która

jednocześnie odbiera sygnały odbite od granic między

warstwami o róŜnych właściwościach elektromagnetycznych.

Dane przekazywane są do zespołu kontroli radaru i

wyświetlane na monitorze komputera w formie wykresu

kolejnych sygnałów, w zaleŜności od przebytego dystansu

System ARC daje ciągłą informację o rodzaju konstrukcji

nawierzchni, grubościach poszczególnych warstw, odcinkach

jednorodnych oraz o występujących zmiennościach

i anomaliach.

GPR jest waŜnym uzupełnieniem klasycznych metod

rozpoznania konstrukcji nawierzchni, co więcej, pozwala na

uzyskanie dodatkowych informacji o drodze i jej stanie. Równie

waŜne jest stwierdzenie, Ŝe zastosowanie GPR nie powinno

wykluczać wykonania odwiertów - technologie te powinny się

uzupełniać.

Podstawowe zalety GPR:

- ciągłość pomiaru na całym odcinku

- szybkość pomiaru

- bezpieczeństwo wykonywania pomiaru

- dodatkowe informacje o stanie nawierzchni

Penetroradar - wspomaganie zarządzania

siecią drogową

Dane na poziomie zarządzanej sieci drogowej

zawierają zwykle informacje z:

- wizualnej oceny stanu,

- równości poprzecznej,

- równości podłuŜnej,

- współczynnika tarcia,

- ugięć

Wykorzystywane są do planowania budŜetów,

ustalania kolejności remontowania (wyboru

odcinków).

Na podstawie zebranych informacji

zarządzający jest w stanie określić strategię

utrzymania sieci na najbliŜszy okres oraz plan

wieloletni.

Badanie cech geometrycznych nawierzchni

Obecnie powszechnie na całym świecie stosuje się do pomiarów cech

geometrycznych drogi urządzenia oparte na wykorzystaniu laserów zwane

profilografami laserowymi.

Profilograf laserowy jest urządzeniem umoŜliwiającym dokonywanie pomiarów

podstawowych parametrów dróg, takich jak:

• równość podłuŜna nawierzchni (określana zazwyczaj wskaźnikiem

IRI - International Roughness Index),

• równość poprzeczna nawierzchni (określana jako głębokość kolein),

• hipotetyczna głębokość filmu wodnego w koleinie,

• spadki podłuŜne drogi,

• spadki poprzeczne,

• promienie łuków poziomych drogi,

• tekstura nawierzchni.

Metoda sklerometryczna (młotek Schmidta)

Metoda ta słuŜy do oceny cech mechanicznych materiału na

podstawie twardości powierzchniowej. Młotek Schmidta

określa twardość powierzchniową na podstawie pomiaru

odskoku od badanej powierzchni cięŜaru uderzającego z

określoną siłą. Uderzenie jest wywoływane układem

spręŜynowym młotka

---