Politechnika Krakowska

Wydział Inżynierii Lądowej

Rok: drugi

Projekt z przedmiotu

NAWIERZCHNIE DROGOWE

Dawid Wójcik

Sebastian Smoła

WIL Budownictwo gr.10

1. Dane projektowe:

• droga dwujezdniowa, cztery pasy ruchu, z nieutwardzonym poboczem

• średni dobowy ruch pojazdów w przekroju drogi w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji wynosi:

• pojazdy lekkie: 23540 P/24h

• samochody ciężarowe bez przyczep: 1050 P/24h

• samochody ciężarowe z przyczepami: 1150 P/24h (założono 16% udział pojazdów o obciążeniu osi 115 kN)

• autobusy: 500 P/24h

• przebieg trasy: wykop 2,6 m + 1 m = 3,6m

• poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej: -2,2m

• rodzaj gruntu podłoża: Ił pylasty o wskaźniku nośności CBR = 4%

• głębokość przemarzania gruntu wg PN-81/B-03020 dla Limanowej: 1,2 m

1. Ustalenie obciążenia ruchem drogi i wyznaczenie jej kategorii ruchu:

• Przeliczenie pojazdów ciężkich na osie obliczeniowe 100 kN na pas obliczeniowy na dobę, z założeniem 16% udziału pojazdów o obciążeniu osi 115 kN wśród pojazdów ciężarowych z przyczepami:

• pojazdy ciężarowe bez przyczep: 1050 • 0, 109 = 114, 45

• pojazdy ciężarowe z przyczepami: 1150 • 1, 950 = 2242, 5

• autobusy: 500 • 0, 594 = 297

współczynnik f₁ wynosi 0,45

suma osi obliczeniowych 100 kN na pas obliczeniowy na dobę:

$$L = \left( 114,45 + 2242,5 + 297 \right) \bullet 0,45 = 1194\ \left\lbrack \text{osi\ obl.}\frac{100kN}{\text{pas}}obl. \slash dobe \right\rbrack$$

Wyznaczona ze wzoru liczba osi obliczeniowych 100 kN na pas obliczeniowy na dobę odpowiada kategorii ruchu: KR5 wg tablicy 1 KTKNPP

• Obliczenie trwałości zmęczeniowej:

$$L \bullet 20\ \left\lbrack \text{lat} \right\rbrack \bullet 365\ \left\lbrack \text{dni} \right\rbrack = 1194 \bullet 20 \bullet 365 = 716200\ \left\lbrack \text{osi\ obl.}\frac{100kN}{\text{pas}}obl./20\ lat \right\rbrack\ $$

Wartość ta mieści się w przedziale trwałości zmęczeniowej dla kategorii ruchu KR5

1. Ustalenie warunków gruntowo-wodnych:

• Warunki wodne: złe

• Grunt podłoża pod względem wysadzinowości: ił pylasty (mało wysadzinowy)

• Grupa nośności podłoża: G3 wg tablicy 6 i G4 wg tablicy 7 KTKNPP

Do projektowania wybrano grupę nośności podłoża G4.

1. Wybór metody wzmocnienia podłoża

Ze względu na konieczność wzmocnienia podłoża, zdecydowano wymienić grunt podłoża G4 na warstwę z materiału niewysadzinowego, w postaci pospółki o wskaźniku CBR = 20%. Grubość wymienianej warstwy powinna wynosić 75 cm. Ponieważ zastosowano wzmocnienie podłoża geosyntetykiem (Geokompozyt TenCate Polyfelt Rock PEC - igłowana polipropylenowa geowłóknina z włókien ciągłych + włókna poliestrowe o wysokiej wytrzymałości) o wytrzymałości na rozciąganie 58 kN/m, to grubość wymienianej warstwy została zmniejszona do 57 cm. Przyjęto więc wymienienie 60 cm gruntu.

1. Wymagana grubość konstrukcji nawierzchni ze względu na mrozoodporność

• W zależności od:

• kategorii ruchu: KR5

• grupy nośności podłoża: G4

współczynnik przez jaki przemnażamy głębokość przemarzania gruntu wynosi h_z=0,80

• Głębokość przemarzania gruntu: 1,0 m

• Wymagana grubość konstrukcji nawierzchni i ulepszonego podłoża ze względu na mrozoodporność wynosi:

1, 0 • 0, 80 = 0, 80 [m]

1. Zapewnienie warunków odwodnienia konstrukcji

Ze względu, iż grunt pod konstrukcja nawierzchni jest gruntem nieprzepuszczalnym, należy zastosować warstwę odsączającą. Rolę tej warstwy spełnia wymieniona warstwa podłoża o grubości 60 cm (pospółka).

1. Przyjęcie typowej konstrukcji nawierzchni dla kategorii ruchu KR5 zgodnie z KTKNPP

Dla wyznaczonej kategorii ruchu KR5 wybrano konstrukcję, która po uwzględnieniu założonych warunków technologicznych i materiałowych oraz warunków gruntowo-wodnych przedstawia się nastepująco:

Sprawdzenie warunku mrozoodporności:

Łączna rzeczywista grubość warstw zaprojektowanej konstrukcji wraz z ulepszonym podłożem wynosi: 5+8+20+60+15=108 cm i jest większa niż wymagana grubość dla gruntu G4 i głębokości przemarzania 1,0 m: 0,80 ∙ 1,0 = 0,80 m. Warunek mrozoodporności konstrukcji jest zatem spełniony.

Wykonanie warstw podłoża ulepszonego oraz warstwy odsączającej:

Na warstwę geosyntetyku wysypujemy 15 cm pospółki, którą zagęszczamy walcem statycznym gładkim. Liczba przejść walca wynosi od 4 do 8 razy. Czynności te powtarzamy aż do uzyskania założonej grubości wymienianej warstwy podłoża.

1. Wyznaczenie kategorii ruchu dla zatoki autobusowej i wybór typowej konstrukcji nawierzchni

L = N₃ • r₃ • f₁

$$L = 500 \bullet 0,594 \bullet 0,45 = 134\ \left\lbrack \text{osi\ obl.}\frac{100kN}{\text{pas}}obl. \slash dobe \right\rbrack$$

Wg tablicy 1 KTKNPP odpowiada to kategorii ruchu KR3, lecz do dalszego projektowania przyjmujemy kategorię ruchu KR4 (dla zatoki autobusowej przyjmujemy o stopień wyższą).

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.4.1)

Ponieważ warstwa ścieralna wykonana będzie z betonu cementowego należy wykonać w niej szczeliny skurczowe wg PN-75 S-96015, które zapobiegają destrukcji nawierzchni podczas skurczu betonu.

Poprzeczne szczeliny skurczowe można wykonać wstawiając w masę betonową wkładkę falistą twardą azbestowo-cementową lub z blachy falistej o wysokości mniejszej niż 4-5 cm od grubości płyty nawierzchni. Nad wkładką należy wykonać rowek o szerokości 0,3-0,4 cm i głębokości 2-3 cm. Szczeliny skurczowe pozorne należy wykonać przez nacięcie rowka o szerokości 0,3-0,4 cm na głębokość 5 cm. Odstępy pomiędzy poprzecznymi szczelinami skurczowymi nie powinny być większe niż 6 cm. Nacinanie szczelin należy wykonać w ciągu 12-24 godz. po zabetonowaniu płyty.

Sprawdzenie warunku mrozoodporności

Łączna rzeczywista grubość warstw zaprojektowanej konstrukcji wraz z ulepszonym podłożem wynosi: 22 + 15 + 60+15 = 112 cm i jest większa niż wymagana grubość dla gruntu G4 i głębokości przemarzania 1,0 m: 0,80 ∙ 1,0 = 0,80 m. Warunek mrozoodporności konstrukcji jest zatem spełniony.

1. Konstrukcja nawierzchni parkingu dla samochodów ciężarowych

L = (N₁•r₁+N₂•r₂) • f₁

$$L = \left( 1050 \bullet 0,109 + 1150 \bullet 1,950 \right) \bullet 0,45 = 1061\ \left\lbrack \text{osi\ obl.}\frac{100kN}{\text{pas}}obl. \slash dobe \right\rbrack$$

Wg tablicy 1 KTKNPP odpowiada to kategorii ruchu KR5

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.6.2)

Sprawdzenie warunku mrozoodporności dla przyjętej nawierzchni nie jest wymagane

1. Konstrukcja nawierzchni parkingu dla samochodów osobowych

Zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP przy projektowaniu nawierzchni parkingu dla samochodów osobowych pomija się kategorie pojazdów: motocykle, sam. osobowe, sam. dostawcze oraz ciągniki rolnicze. Przyjęto kategorię ruchu KR5

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.6.1)

Sprawdzenie warunku mrozoodporności dla przyjętej nawierzchni nie jest wymagane

1. Konstrukcja nawierzchni wjazdu indywidualnego

Zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP przy projektowaniu nawierzchni wjazdu indywidualnego pomija się kategorie pojazdów: motocykle, sam. osobowe, sam. dostawcze oraz ciągniki rolnicze.

Na tej podstawie przyjęto nawierzchnię wjazdu indywidualnego jako nawierzchnię obciążoną kategorią ruchu KR1.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.6.1)

Sprawdzenie warunku mrozoodporności dla przyjętej nawierzchni nie jest wymagane

1. Konstrukcja nawierzchni chodnika

Zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP przy projektowaniu nawierzchni chodnika pomija się kategorie pojazdów: motocykle, sam. osobowe, sam. dostawcze oraz ciągniki rolnicze.

Na tej podstawie przyjęto nawierzchnię chodnika jako nawierzchnię obciążoną kategorią ruchu KR1.

Przyjęto konstrukcję nawierzchni dopuszczającą postój samochodów o ciężarze całkowitym nie większym niż 2500 kg.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.7.2)

Sprawdzenie warunku mrozoodporności dla przyjętej nawierzchni nie jest wymagane

1. Konstrukcja nawierzchni ścieżki rowerowej

Zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP przy projektowaniu nawierzchni ścieżki rowerowej pomija się kategorie pojazdów: motocykle, sam. osobowe, sam. dostawcze oraz ciągniki rolnicze.

Na tej podstawie przyjęto nawierzchnię ścieżki rowerowej jako nawierzchnię obciążoną kategorią ruchu KR1.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni (wg Dz. U. Nr 43, poz. 430 - załącznik nr 5, pkt. 5.7.1)

Sprawdzenie warunku mrozoodporności dla przyjętej nawierzchni nie jest wymagane

1. Związanie między warstwowe

Bez względu na kategorię ruchu musi być stosowane wiązanie pomiędzy warstwami asfaltowymi oraz pomiędzy warstwami podbudowy niezwiązanej lub związanej spoiwem hydraulicznym a warstwą asfaltową. Wiązanie warstw nawierzchni uzyskuje się skrapianiem lepiszczem asfaltowym podłoża pod wykonywaną warstwę. Jako lepiszcze asfaltowe należy stosować emulsję asfaltową lub asfalt upłynniony rozpuszczalnikiem organicznym. Właściwości lepiszcza asfaltowego do skrapiania powinny być dostosowane do warunków stosowania (typ i porowatość podłoża i wykonywanej warstwy, temperatura otoczenia, wilgotność). Skropienie powinno być wykonywane sprzętem mechanicznym zapewniającym równomierność skropienia.

Warstwa	Ilość lepiszcza do skropienia
Asfaltowa warstwa ścieralna Asfaltowa warstwa wiążąca	0,1 – 0,3 kg/m^2
Asfaltowa warstwa wiążąca Podbudowa asfaltowa	0,3 – 0,5 kg/m^2
Podbudowa z kruszywa stabilizowanego mechanicznie	0,5 – 0,7 kg/m^2

1. Uwagi ogólne

Konstrukcje nawierzchni zostały zaprojektowane na podstawie „Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych” oraz Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. (Dziennik Ustaw RP nr 43) w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. Stosowane do budowy nawierzchni materiały składowe mieszanek i gotowe mieszanki muszą spełniać wymagania aktualnie obowiązujących norm przedmiotowych, zatwierdzonych lub zalecanych administracyjnie przepisów technicznych lub być dopuszczone na podstawie świadectw lub aprobat technicznych wydanych przez uprawnione do tego instytucje.