Konstrukcja jezdni - zespół warstw ułożonych na naturalnym podłożu gruntowym. Służy do przejmowania i przenoszenia na podłoże gruntowe obciążeń pochodzących od pojazdów i innych wpływów zewn., w sposób zapewniający jej trwałość. Powinna też zapewniać określony poziom wygody i bezpieczeństwa ruchu (szorstkość i równość jej zewnętrznej nawierzchni) oraz możliwie najniższe koszty ruchu.

W konstrukcji jezdni wyróżnia się warstwy: ścieralną (nawierzchnia; bezpośrednio przejmująca działanie ruchu i wpływy atmosferyczne), wiążącą (warstwa pośrednia położona między warstwą ścieralną i podbudową, służąca jako przejście z nieszczelnej podbudowy do szczelnej warstwy ścieralnej; często układ warstw ścieralna+wiążąca jest rozpatrywany łącznie z powodu zbliżonych cech mechanicznych materiałów użytych do budowy), podbudowę (składającą się z górnej i dolnej warstwy, której głównym zadaniem jest rozkład na podłoże nacisków pochodzących od kół pojazdów), wyrównawczą (podłoże sztuczne, czyli warstwa materiału ułożona między gruntem i podbudową, której zadaniem jest podniesienie niwelety ze względu na przemarzanie gruntu, odsunięcie spodu warstwy podbudowy od zbyt płytkiego zalegania wód gruntowych, wyrównanie braków w niestarannym wykonawstwie robót ziemnych, odprowadzenie wód gruntowych-warstwa odsączająca, zabezpieczenie przed przenikaniem nawodnionego gruntu podłoża do warstw konstrukcyjnych-warstwa odcinająca), podłoże gruntowe składające się z warstwy gruntu, tzw. strefy czynnej korpusu ziemnego, której odkształcalność i związana z nią nośność decydują o potrzebnej grubości warstw konstrukcji jezdni; przy małej nośności podłoża stabilizuje się je np. cementem i wtedy nie stosuje się już warstwy wyrównawczej).

Rodzaje konstrukcji nawierzchni drogowych:

a).podział ze względu na odkształcalność:

-konstrukcje sztywne, które odkształcają się sprężyście pod działaniem obciążeń (nawierzchnie z betonu cem.);

-konstrukcje podatne, które mogą odkształcać się plastycznie i wykazywać pod działaniem obciążeń odkształcenia trwałe (nawierzchnie tłuczniowe, brukowce i bitumiczne na podbudowach cementowych);

-konstrukcje półsztywne, mające bitumiczną warstwę nawierzchni na podbudowie sztywnej (nawierzchnie bitumiczne o podbudowie betonowej i z gruntu stabilizowanego cementem).

b).podział ze względu na sposób wykonania:

-konstrukcje monolityczne, wykonywane bezpośrednio na drodze i ewentualnie podzielone szczelinami;

-prefabrykowane, wykonywane z gotowych płyt;

-makadamowe, wykonywane z kruszywa o wąskich frakcjach uziarnienia, zagęszczonych w odrębnych warstwach wzajemnie się klinujących;

-betonowe, zawierające kruszywo o ciągłym uziarnieniu i odpowiednim składzie;

-brukowe układane sposobem brukarskim.

c).podział ze względu na zdolność przenoszenia obciążeń: wyróżnia się konstrukcje jezdni o typie: bardzo lekkim, lekkim, lekko-średnim, średnim, ciężkim, bardzo ciężkim.

d).podział ze względu na wygodę jazdy: twarde (ulepszone i nieulepszone), gruntowe ulepszone.

e).podział ze względu na cechy nawierzchni: równe, nierówne, szorstkie, śliskie.

f).podział ze względu na rodzaj warstwy górnej: rozróżnia się typy:

z betonu cementowego, kostkowe, klinkierowe, bitumiczne, tłuczniowe, brukowcowe, żwirowe, z płyt kamienno-betonowych, z płyt betonowych.

Czynniki zewnętrzne działające na konstrukcję jezdni:

a).obciążenia wywierane na powierzchnię jezdni przez koła pojazdów oraz ich powtarzalność;

b).temp. działająca na poszczególne warstwy i podłoże gruntowe;

c).wpływ wody powierzchniowej i gruntowej;

d).inne oddziaływania (starzenie się materiału, wpływ środków zimowego utrzymania).

Na konstrukcję jezdni w wyniku ruchu koła działają następujące obciążenia:

styczne (od siły U), rozłożone na powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią i pionowe (od siły P), działające prostopadle do powierzchni jezdni: P=Z+G_k+m_k*z, gdzie Z-oddziaływanie nadwozia, G_k-ciężar koła, m_k-masa koła, z-przyspieszenie koła w kierunku osi z, m_k*z-masowa siła dynamiczna. Z=Z_stat+Z_dyn (pierwsza składowa pochodzi od ciężaru nadwozia wraz z ładunkiem, druga składowa wynika z oddziaływania przyspieszenia na masę nadwozia). Obciążenie jezdni wynosi:

P=P_stat+P_dyn gdzie P_stat=Z_stat+G_{k i} P_dyn=Z_dyn+m_k*z. Obciążenie statyczne wywołane jest siłami ciężkości nadwozia i ładunku oraz ciężarem koła z częścią podwozia pojazdu. Składowa dynamiczna powstaje na skutek oddziaływania na pojazd przyspieszeń lub opóźnień, skierowanych zgodnie z osią podłużną samochodu oraz przyspieszeń pionowych w następstwie wymuszeń przez nierówności drogi.

Modele kół pojazdu: m₁,c₁,k₁-masa, sprężystość, tłumienie koła, m₂,c₂,k₂- masa, sprężystość, tłumienie nadwozia;

typ A typB(nie resorowany)

Nacisk koła P rozkłada się na powierzchni śladu F. W miejscu styku opony z jezdnią powstaje powierzchnia stykowa: F=0,9*l*b, gdzie l-dłuższy bok powierzchni, który jest około1,5 raza większy od krótszego b. Pow. styku opony z jezdnią i wielkość ciśnienia stykowego zależą od: ciśn. powietrza w oponie, konstrukcji opony, twardości gumy, zarysu i kształtu bieżnika, szybkości jazdy, temp. powietrza i gumy. Rozkład nacisków normalnych na szerokości śladu ma kształt siodła.

W metodach wymiarowania przyjmuje się, że naciski pionowe są równomiernie rozłożone na powierzchni śladu i ciśnienie stykowe określa się: P_s=p+p_d=P/F, gdzie P_s-ciśnienie stykowe, p-ciśn. w oponie, p_d -ciśn. dodatkowe 10%P_s, P-obc. całkowite koła, F-pow. śladu (F=Πa²=P/P_s). Oprócz nacisków pionowych na koło działają również siły poziome (max naprężenia styczne są przy hamowaniu) jednak żadna z metod ich nie uwzględnia.

Wpływ temp. na konstrukcję jezdni:

Zmiana temp. w roku i ciągu doby. Rozpiętość temp. warstwy nawierzchni i górnej warstwy podbudowy w jezdniach bitumicznych wynosi w ciągu roku od -15 do+55^oC, w dolnych warstwach podbudowy od -5 do +25^oC. Przy takich zmianach temp. moduły sprężystości materiałów zawierających lepiszcze bitumiczne zmieniają się od 2 do 50 razy. W projektowaniu stosuje się uproszczenia -zamiast stale zmieniającej się temp. wprowadza się zsumowany wpływ średnich temp. Zmiana właściwości odkształceniowych materiałów pod wpływem temp. powoduje również zmianę stanu naprężeń i odkształceń w konstrukcjach jezdni.

Wpływ warunków wodnych: działanie wody wiąże się z położeniem korony drogi w stosunku do terenu. Największym wpływom wodnym podlega podłoże gruntowe. Gdy droga położona jest na poziomie terenu, to podłoże gruntowe jest zawilgocone przez kapilarne podciąganie płytko położonych wód gruntowych lub przez wody przesiąkające z rowów. Gdy niweleta drogi jest położona w wykopie, to zawilgocenie następuje na skutek wysokiego stanu wód gruntowych i podciągania kapilarnego oraz na skutek działania wód powierzchniowych spływających po skarpach rowów. Gdy niweleta leży w nasypie, to woda (przeważnie z opadów) przedostaje się do podłoża poprzez pobocza i ewentualnie pod nawierzchnią.

Wpływ powtarzalności obciążeń: częstotliwość obc. zależy od intensywności i prędkości ruchu. Pod wpłuwem powtarzających się obciążeń powstają w konstrukcji jezdni zjawiska zmęczeniowe. Trwałość konstrukcji jezdni to przede wszystkim odporność materiałów wchodzących w jej skład na niszczący wpływ ruchu drogowego oraz działanie czynników klimatycznych i środków chem. zimowego utrzymania. Przeważający udział w trwałości konstrukcji jezdni ma wytrzymałość zmęczeniowa. Zmęczenie materiału polega na jego stopniowym niszczeniu pod wpływem wielokrotnych, okresowo zmiennych, obciążeń. Jeżeli naprężenia zmienne są mniejsze od wytrzymałości zmęczeniowej, to materiał nie podlega niszczeniu zmęczeniowemu. Do określenia łącznego wpływu różnych obciążeń wykorzystuje się hipotezę zmęczeniową Minera: konstrukcja poddana działaniu naprężeń σ₁,σ₂,..., σ_m

i odpowiadającej im liczbie cykli obciążeń n₁,n₁,...,n_m ulega zniszczeniu, gdy
gdzie N₁-dopuszczalna liczba obciążeń, jaką może przejąć materiał przy obciążeniu σ_i. Powtarzalność obciążeń bierze się pod uwagę, wprowadzając do wytrzymałości statycznej współczynnik bezpieczeństwa, uwzględniający liczbę powtarzalnych obciążeń.

Metody wymiarowania konstrukcji nawierzchni: empiryczne (powstały na podstawie obserwacji istniejących konstrukcji; podają wzory lub wykresy do bezpośredniego obliczania całkowitej grubości konstrukcji jezdni; wykorzystują głównie umowne badania nośności lub klasyfikacji gruntów podłoża) i mechanistyczne (teoretyczne; przyjmuje się model obliczeniowy konstrukcji, opisuje się jego parametry, przyjmuje się obciążenia, oblicza się stan naprężeń i odkształceń i porównuje się ten stan z wartościami dopuszczalnymi).

Metody empiryczne:

Metoda CBR-w 1928 r. stwierdzono, że zniszczenia konstrukcji jezdni powstają na skutek stanu granicznego w podłożu gruntowym. Opracowano metodę oceny nośności podłoża za pomocą CBR (określa on nośność gruntu w stosunku do materiału standardowego-tłucznia). Grubość konstrukcji jezdni: P-obc. koła w tonach, CBR-nośność podłoża w % h=(100+150
) /(CBR+5).

Wadą metody opartej na CBR jest brak zróżnicowania ze względu na różne materiały zastosowane w konstrukcji jezdni.

Badania AASHO - wprowadzono wskaźnik przydatności użytkowej jezdni (Present Serviceability Index) oraz wskaźnik grubości konstrukcji jezdni (Thickness Index-D):

PSI=5,03-1,91log(1+SV)-0,01
-

-1,38RD² gdzie: SV-wariancja równości nawierzchni mierzona po śladach kół samochodów za pomocą profilometru; RD-głębokość kolein mierzona po śladach kół za pomocą łaty; C+P-pęknięcia i łaty w nawierzchni w st²/1000st². PSI=0-5 (nawierzchnia idealna), gdy PSI=2,5 to nawierzchnia wymaga odnowy, a jeśli PSI=1,5 to konieczna jest przebudowa całej konstrukcji.

Metoda Shooka i Finna-wykorzystuje badania AASHO. Ustala wskaźnik grubości konstrukcji jezdni T (grubość konstrukcji w przeliczeniu na tłuczeń): T=2D₁+D₂+0,75D₃ gdzie D_i-odpowiednie grubości nawierzchni oraz górnej i dolnej warstwy podbudowy, 2i 0,75 wsp. przeliczeniowe asfaltobetonu i pospółki na tłuczeń. Po analizie statystycznej ustalono: T=(-52,07+14,04logW+3,74L₁)(2,5/CBR)^0,4

gdzie W-liczba obciążeń osi L­₁ aż do uzyskania PSI=2,5, CBR-nośność podłoża %, L₁-obciążenie osi.

Metoda PJ-IBD-grubość konstrukcji jezdni wynosi: h=h₁+h₂+h₃+h₄=3ab₁+15ab₂od₁+10ab₃ *cd₂e +5b₄d₂, gdzie h₁ - grubość nawierzchni, h₂,h₃-grubość górnej i dolnej warstwy podbudowy, h₄-grubość warstwy odcinającej, a-wsp. zależny od przewidywanego ruchu na drodze, b₁,b₂,b₃,b₄-wsp. zależne od materiałów, c-wsp. zależny od wart. max dopuszczalnego obciążenia koła samochodu, d₁,d₂-wsp. zależne od rodzaju i stanu gruntu podłoża, e-wsp. klimatyczny, 3,15,10,5-minimalne grubości (w cm) poszczególnych warstw dla ruchu lekkiego. Są podane wykresy i tablice, które umożliwiają ustalenie wartości wymienionych czynników. Grubość podbudowy projektuje się na ruch w 10 roku po oddaniu jej do użytku, czyli obliczeniowy okres (trwałość) wynosi 20 lat, grubość warstw nawierzchni projektuje się na ruch w 5 roku po oddaniu jej do użytku, czyli okres obliczeniowy wynosi 10 lat.

Mechanistyczne metody wymiarowania

Model obliczeniowy konstrukcji jezdni opisuje własności mechaniczne i kinetyczne poszczególnych warstw i musi pod obciążeniem zachowywać się tak jak rzeczywiste warstwy. Metoda musi pozwalać na ocenę wielkości odkształceniowych i wytrzymałościowych opisujących dany model oraz ocenę kryteriów wymiarowania (dopuszczalnych wielkości stanów naprężeń i odkształceń, uwzględniających rozwój zjawisk zmęczeniowych). w tych metodach można uwzględniać wpływy klimatyczne i inne zmiany zachodzące w poszczególnych warstwach.

Teoretyczne modele konstrukcji jezdni drogowych: wykorzystujące teorię sprężystości, wykorzystujące teorię pełzania (lepkosprężyste), dynamiczne.

Metoda OSŻD-modelem jest wielowarstwowy układ sprężysty, położony na półprzestrzeni sprężystej, sprowadzony do równoważnego układu dwuwarstwowego.

E_śr=(E₄h₄+E₃h₃+E₂h₂)/(h₄+h₃+h₂)

V_śr=(V₄h₄+V₃h₃+V₂h₂)/(h₄+h₃+h₂).

Ruch samochodowy jest zamieniany na pojazdy porównawcze o obc. osi 100 lub 80 kN. Kryterium jest max ugięcie sprężyste „s” w okresie wiosennym w osi obciążenia, pod kołem samochodu. Czasami przyjmuje się za kryterium wymagany moduł sprężystości związany z ugięciem zależnością: E_wym=qD/s_dop. Określa się też równoważny moduł sprężystości E_r=f(H/D,E₁/E_śr). Prawidłowo zaproj. konstrukcja jezdni spełnia warunek:

E_wym≥E_r lub s≤s_dop. Powtarzalność obciążeń ujęta jest w kryterium, tj. wielkości dopuszczalnych ugięć. Kryterium ugięć nie jest najlepsze-nie jest dostatecznym i jednoznacznym kryterium oceny nośności.

Metoda Shella (holenderska firma naftowa)-modelem obliczeniowym jest sprężysty układ trzywarstwowy, obciążany naciskiem równomiernie rozłożonym, pochodzącym od kół pojazdów. Kryteria: dopuszczalne naprężenie rozciągające w warstwie bitumicznej (nawierzchni) i odpowiadające jednostkowe odkształcenie względne rozciągające:

a).ε_r^dop=(0,856V_B+1,08)(E)^-0,36N^-0,2 gdzie: V_B-zawart. obj. asfaltu w %, E-moduł masy bitumicznej, N-liczba przyłożonych obciążeń;

b).dopuszczalne obciążenie pionowe podłoża lub jednostkowe odkształcenie względne na ściskanie: ε_p=K(1/N)^m.

Metoda belgijska- kryteria:

-dopuszczalne odkształcenia w warstwach bitumicznych:

logε _r(N)=log(1,6*10^-2)-0,21logN, co sprawdza się dla 4 pór roku

0,25N/N_z+0,5N/N_wj+0,25N/N_l≤1

N-całkowita liczba obc. w okresie eksploatacji, N_z-liczba obc. powodująca zniszczenie materiału dla warunków zimowych (+2^oC), N_wj- -II- dla wiosny i jesieni (+12^oC), N_l-dla lata (+25^oC);

-dop. odkształcenia podłoża:

logε _z(N)=log(1,1*10^-2)-0,23logN;

-sprawdzenie głębokości kolein: Δz=h*(4,49ΔσN^0,25)/E, Δz/Δl=0,02(0,03)-głęb. koleiny/połowa szerokości koleiny.

Metoda Czesko-Słowacka-modelem podobnie jak u Shella jest sprężysty układ trzywarstwowy. Kryteria:

-dopuszczalne obc. podłoża:

σ_zdop=(0,00346E_p)/(1+0,7 logN_c), gdzie E_p-moduł sprężystości podłoża, N_c-całkowita liczba powtarzalnych obciążeń w okresie eksploatacji konstrukcji jezdni;

-dop. naprężenie rozciągające w warstwach związanych: 0,2S_i^A* *R_i^A/σ_r^A+0,5S_i^BR_i^B/σ_r^B+0,3S_i^C R_i^C/σ_r^C≥1

0,2, 0,5, 0,3-czasokres trwania pór roku

S­_i^A,B,C -wsp. zmęczeniowy odpowiadający liczbie obc. w danym czasokresie; R_i^A,B,C-wytrzymałość materiału przy jednokrotnym obc. w danym czasokresie; σ_r^A,B,C -obliczeniowe napr. rozciągające w danym czasokresie;

-opór cieplny: O_c(opór cieplny konstrukcji) > O_cw (wymagany opór cieplny): O_c=
gdzie λ_i-wsp. przewodności cieplnej materiału warstwy, h_i-grubość warstwy, n-ilość warstw; O_cw=0,178J_f^0,3/λ_o-h_z^dop/λ_z, gdzie h_z^dop-dopuszczalna grubość zamarzania warstwy gruntu, λ₀-wsp. przewodności cieplnej podłoża, λ_z-dla materiału rozdrobnionego, I_f-wskaźnik mrozowy.

Wymiarowanie naw. betonowych:

a).metoda naprężeń dopuszczalnych (metoda OSŻD)-modelem (model Westergarda1926) obliczeniowym jest płyta o skończonych wymiarach, spoczywająca na podłożu Winklera, obciążona naciskiem równomiernie rozłożonym w trzech położeniach, tzn. w narożniku i na krawędzi: σ_max=ασ_r+βσ_t≤σ_dop=R_zg/ξ, gdzie: α-wsp. przenoszenia sił z jednej płyty na drugą, σ_r-naprężenia od obc. zewn. dla krawędzi: σ_r=0,529(1+0,54υ)P/h²[4logl/b+0,359], dla środka: σ=0,275 (1+υ) P/h²* *[4log(l/b)+1,069] i dla naroża:

σ_r=3P/h²[1-a
^0,6/l],

β-wsp. uwzględniający zmniejszenie się naprężeń dzięki zmniejszeniu się paczenia płyt w wyniku wstępnego naprężenia podłużnego,

σ_t-naprężenia od temp.,

R_zg-wytrzymałość przy jednokierunkowym obc.,

ξ-wsp. bezpieczeństwa zależny od liczby powt. obciążeń;

naprężenia od temp.: σ_T^k=E_tαΔTc_x/2

σ_T^ś=E_tαΔT/2*(c_x+νc_y)(1-ν²)

σ_Tⁿ=E_tαΔT/3(1-ν)*(a2^0,5/l)^0,5, gdzie E_t=(0,75-0,85)E_B moduł spreżystości betonu od zmiany temp., α-wsp. rozszerzalności liniowej, ΔT-różnicz temp. między dołem i górą płyty;

b).metoda stanów granicznych: max naprężenia powstające w płycie od obc. zewn. muszą być mniejsze od najmniejszej wytrzymałości betonu z uwzględnieniem zmian wytrzymałości betonu w czasie eksploatacji. Dobrze zaprojektowana konstrukcja powinna spełniać warunek: K^dnM^obl ≤ mK_bR_rzW

gdzie: K^d-wsp. dynamiczny, zależny od pręd. auta i stanu płyt (max wart. 1,2 dla koła znajdującego się nad szczeliną między płytami), n- wsp. przeciążenia (gdy =1 to znaczy, że konstrukcja jezdni obliczona jest na pełne obc. pojazdu obliczeniowego), M^obl-obliczeniowy moment zginający, obliczony dowolną metodą, m=0,8-wsp. warunków pracy nawierzchni m=m₁+m₂+m₃,m₁-wsp. uwzględniający zmęczenie betonu, m₂-wsp. uwzględniający przyrost wytrzymałości po czasie n>28 dni, m₃-wsp. uwzględniający wpływ temp., K_b-wsp. jednorodności betonu=0,7, R_rz-wytrzymałość betonu na rozciąganie podczas zginania, W-wskaźnik zginania h²/6 (h-grubość płyty).

Ocena nośności konstrukcji jezdni drogowych:

Nośność konstrukcji jest to zdolność do przenoszenia obciążeń bez powstawania nadmiernych uszkodzeń, które utrudniałyby normalną eksploatację. Metody oceny nośności:

a).empiryczne, wykorzystujące doświadczenia zebrane podczas eksploatacji, wiążące ze sobą stan zużycia warstw konstrukcji z liczbą dopuszczalnych obciążeń:

-model P_v-Holandia, służy do prognozowania uszkodzeń strukturalnych wg równania: P_v=1-

-[N/N_i]^b, gdzie P-wskaźnik wizualnego przeglądu stanu nawierzchni z przedziału (1-brak uszkodzeń, 0-końcowy akceptowany poziom), N-całkowita liczba przykładanych obc., N_i-liczba obciążeń, przy których P_v zmienia wartość od 1 do 0, b-parametr dopasowania określający stopień krzywizny krzywej opisującej stan nawierzchni; P_v=(S-S_t)/(S_o-S_t), gdzie S_o -stan początkowy, S-stan po określonej liczbie obciążeń, S_t -stan graniczny, poziom uszkodzeń, przy którym należy zastosować główne zabiegi utrzymaniowe. Model P_v jest przystosowany do prognozowania spękań uwidoczniających się na powierzchni jezdni;

-model PCR-określa się stan nawierzchni na podstawie przeglądu wizualnego.

b).oparte na badaniach diagnostycznych jezdni polegające na pomiarze ugięć konstrukcji jezdni pod wpływem obciążenia:

- ugięciomierz typu Lacroix (ugięcia rejestrowane są pod dwoma kołami; oprócz max ugięć mierzy promień krzywizny czaszy ugięcia);

-ugięciomierz belkowy - belka Benkelmana (ugięcie pod bliźniaczym kołem obciążonego auta ciężarowego; dwie wersje pomiaru: najechanie kołem na dany punkt, dokonanie odczytu i zjechanie lub uzyskuje się czaszę ugięć-linii wpływowej ugięcia; badany odcinek ze względu na rozkład wartości ugięć sprężystych może być jednorodny (gdy na całej jego długości granice zmian wartości pomierzonych ugięć sprężystych pozostają mniej więcej takie same) lub niejednorodny; dla odcinka jednorodnego (rozkład wart. ugięć na odcinku jest normalny) oblicza się S-ugięcie średnie, σ_s-odchylenie standardowe, S_m-ugięcie miarodajne: S_m=S+t_ασ_s, gdzie t_α-wsp. zależny od poziomu istotności=2 dla dróg głównych i s_m porównujemy z ugięciem dop. s_m≤s_dop jeżeli nie to trzeba wzmocnić nawierzchnię);

-płyta naciskowa VSS (umożliwia punktowy pomiar ugięć pod obc. za pomocą okrągłej płyty o D=16-30 cm, która leży na jezdni i działa na nią stopniowo zwiększający obc. siłownik hydrauliczny; trzy czujniki na obrzeżu płyty rejestrują ugięcia; baża pomiarową jest jezdnia w miejscu, gdzie nie sięga wpływ obc.; oblicza się moduł odkształcenia ogólnego (lub sprężystego) M_E=Δp/ΔS*D, gdzie Δp -przyrost obciążenia jednostkowego, ΔS- przyrost przemieszczenia odpowiadającego przyjętemu zakresowi obciążeń, D-średnica płyty; jeśli do wzoru wstawi się przemieszczenia całkowite to mamy moduł odkształcenia ogólnego M_E, a jeśli przemieszczenia sprężyste to mamy moduł sprężystości E; n a podstawie wart. modułu można określić nośność nawierzchni);

-ugięciomierz dynamiczny FWD -Fulling Weight Deflectometer: metoda udarowa polega na wywoływaniu krótkotrwałych impulsów siłowych i przekazywaniu ich przez płytę naciskową na powierzchnię badanej konstrukcji. Podczas badania rejestrowana jest zmienność siły w czasie oraz zmienność ugięć powstających na powierzchni jezdni. Potem można określić czaszę ugięć i wskaźniki opisujące mechaniczne właściwości badanej konstrukcji: określa się moduły warstw, dalej można obliczyć stan naprężeń (odkształceń) i określić żywotność konstrukcji.

Metody wymiarowania wzmocnień:

1.z wykorzystaniem ugięcia miarodajnego lub modułów równoważnych

np. stosuje się metodę mechanistyczną OSŻD traktując istniejącą nawierzchnię jako podłoże o znanym module;

2.metody wykorzystujące ugięcie:

Niemcy, Czechy, Słowacja, Instytut Asfaltowy(USA); wykorzystując wyniki pomiarów czaszy ugięć, które służą do identyfikacji warstw modelu obliczeniowego badanej konstrukcji, można zaprojektować jej wzmocnienie, jeżeli została wyczerpana nośność. w tym celu na zidentyfikowany układ warstw nakłada się projektowaną grubość wzmacniającej warstwy o znanym module i sprawdza się stan naprężeń oraz odkształceń w nałożonej warstwie w ten sposób, ażeby była spełniona nierówność: δ_r≤δ_rdop ε_r≤ε_rdop, gdzie δ_r, ε_r, -naprężenie i odkształcenie w warstwie o projektowanej grubości i znanych modułach, δ_rdop, ε_rdop -dopuszczalne wart. naprężeń i odkształceń materiału warstwy wzmacniającej, zależne od liczby przyłożonych obciążeń.

Empiryczne metody wymiarowania wzmocnień na podstawie stanu zużycia istniejących nawierzchni:

-metoda FAA-stos. na lotniskach, grubość warstw wzmacniających z betonu cementowego określa się dla trzech przypadków: gdy nowa warstwa z betonu cem. jest położona na starej nawierzchni betonowej; gdy między dwiema warstwami betonowymi układa się technologiczną warstwę bitumiczną; gdy nową warstwę łączy się bezpośrednio ze starą nawierzchnią. Można określić też grubość w przypadku wzmocnienia warstwą bitumiczną.

-metoda PJ-IBD: oblicza się wzorcową grubość:

h_wz^o=3a+15acd₁+10acd₂+5d₂; oblicza się zastępczą grubość istniejącej konstrukcji:

h_zast^istn=h₁*1/b₁*1/b₂+Σh₂*1/b₂+ +Σh3*1/b₃, gdzie h_i-średnie grubości warstw istniejącej konstrukcji, 1/b_i-wsp. zależne od stopnia zużycia materiałów warstw; porównuje się grubość wzorcową i zastępczą, jeżeli:

h_wz^o ≤ h_zast^istn to nie wzmacniamy; projektowanie wzmocnienia:

h_wz^o-h_zast^istn≤h₁^pr*2/b₁+ h₂^pr+h₃ ^pr*1/b₃, gdzie h_i^pr-projektowane grub. warstw, 1/b_i-wsp. zależne od rodzaju materiałów użytych do wbudowania warstw. Grubość wzmocnienia proj. się na ruch w 5 roku po oddaniu drogi do eksploatacji, czyli okres obliczeniowy wynosi 10 lat;

-metoda CBR-ustala się zastępczą grubość istniejącą; zastępcza projektowana grub. potrzebnego wzmocnienia stanowi różnicę grubości zastępczej wymaganej i grubości zastępczej istniejącej;

-metoda ugięć-grubość zastępczą wzmocnienia oblicza się na podstawie ugięcia miarodajnego i kategorii ruchu i na jej podstawie z katalogu określa się grubość warstw wzmacniających.

Typizacja konstrukcji nawierzchni drogowych: polega na ujednoliceniu typów oraz wymiarów poszczególnych warstw. Jej celem jest: ujednolicenie konstrukcji jezdni przeznaczonych do określonych natężeń ruchu drogowego i jakości podłoża, uniknięcia dowolnej i nieekonomicznej budowy warstw o przypadkowej i nieracjonalnej konstrukcji, ułatwienie projektantom, inwestorom i wykonawcom projektowania oraz wstępnego planowania zapotrzebowania na materiały i sprzęt, pomoc w wyborze konstrukcji jezdni pod względem możliwości wykorzystania sprzętu i miejscowych materiałów, zwiększenie i ułatwienie pełnej mechanizacji robót przez ujednolicenie sprzętu w związku ze zmniejszaniem liczby typów budowanych konstrukcji. Obowiązujący katalog zawiera różne typowe konstrukcje w zależności od ruchu i materiałów podbudowy. Projektowanie wg katalogu: na podstawie prognozy ruchu wyznacza się średnie dobowe natężenie ruchu w pojazdach rzeczywistych w 10 roku po oddaniu drogi do ruchu, które przelicza się na pojazdy porównawcze, na jednym pasie ruchu najbardziej obciążonym. W zależności od natężenia ustala się kategorię ruchu. Ustala się rodzaj gruntu i jego grupę nośności. Określa się rodzaj podbudowy. Wybiera się odpowiednią konstrukcję. Jeżeli nośność podłoża jest mała, to konstrukcję jezdni pogrubiamy przez ulepszenie podłoża. Na gruntach wysadzinowych i wątpliwych sprawdza się mrozoodporność.

---