POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ

INSTYTUT DRÓG I MOSTÓW

INŻYNIERIA KOMUNIKACYJNA

Konstrukcja dróg samochodowych.

Wykonała:

Joanna Szutkiewicz

grupa 9 R.A.2001/2002

Przedmiotem opracowania jest projekt konstrukcji nawierzchni drogowej w oparciu o dane projektowe. Odcinek drogi znajduje się w Gnieźnie. Projektowana droga jest jednojezdniowa o dwóch pasach ruchu. Materiały, które zostały zastosowane w podbudowie to kruszywo naturalne stabilizowane mechanicznie lub beton asfaltowy. O zastosowaniu ich decydują najczęściej koszta.

Nawierzchnia drogowa jest to konstrukcja jezdni drogowej składająca się z warstwy jezdnej i podbudowy, ułożonych w obrębie jezdni, które służą do przejmowania i rozkładania obciążeń od pojazdów na podłoże gruntowe i zapewniają pojazdom dogodne warunki ruchu.

Konstruowanie nawierzchni zależy od prognozowanego natężenia ruchu. Najistotniejszy jest tu udział samochodów o nacisku 80 kN (aktualnie 100 kN ) na oś (dopuszcza się około 10 % samochodów ciężarowych, których nacisk na jedną oś jest równy 115 kN/oś), gdyż mają one nieporównywalnie większy wpływ na stan nawierzchni niż samochody osobowe (wpływ jednej osi samochodu ciężarowego odpowiada wpływowi około 160000 osi samochodów osobowych). Duże znaczenie mają również warunki wodne, głębokość przemarzania gruntu oraz przekrój geologiczny na terenie występowania drogi.

Gniezno znajduje się na obszarze gdzie głębokość przemarzania gruntu wynosi 0,8m - do znalezienia tej wartości posłużyła mi mapa - „Polska podział na strefy w zależności od głębokości przemarzania gruntu”. Przekrój geologiczny na tym terenie został pokazany na rysunku:

Aby znaleźć poziom wody gruntowej należy z całego terenu przeznaczonego pod drogę zdjąć pół metrową warstwę humusu, następnie ustalić na jakiej głębokość będą znajdowały się wykopy, dopiero teraz można określić poziom wody gruntowej który w tym przypadku wynosi 1,5 m.

Dane	Dane pośrednie	Wyniki
S.C. <= 80 kN/os 100 S.C. > 80 kN/os 70 Liczba pasów ruchu: 2	Dobowe obciążenie obliczeniowe: 125 pp 80 kN/os	Kategorie ruchu: R4
Pobocza utwardzone Nasypy: 1m Wykopy:1 m Pozbawienie wody gruntowej: <2 m	Warunki wodne: przeciętne	Grupa nośności: G4
Grunty bardzo wysadzinowe Przemarzanie gruntów: 0,8	Grupa nośności: G4 Kategoria ruchu: średni	Grubość konstrukcji: min 43-48 cm

Projektowanie nawierzchni przebiega następująco:

• na podstawie prognozy ruchu wyznacza się średnie dobowe natężenie ruchu w pojazdach, które przelicza się na pojazdy porównawcze (o nacisku poniżej lub powyżej 80 kN) na jeden pas najbardziej obciążony,

• na podstawie badań geotechnicznych i hydrologicznych ustala się rodzaj gruntu podłoża i warunki wodne oraz grupę nośności podłoża w przedziale G1 - G4,

• jeżeli w podłożu zalegają grunty wysadzinowe (które zawierają ponad 10%cząstek mniejszych od 0,02 i mają kapilarność bierną ponad 1,0m) lub wątpliwe to na podstawie położenia drogi na mapie Polski ustala się głębokość przemarzania (np. Gniezno - 0,8 m ),

• na podstawie dostępnych materiałów określa się rodzaj możliwej podbudowy.

Typy podbudowy:

Do jej wyznaczenia skorzystałam z programu komputerowego samodzielnie dostosowującego konstrukcję nawierzchni do istniejących warunków. Otrzymane propozycje konstrukcji przedstawione zostały poniżej:

Materiał zastosowany w podbudowie:

kruszywo naturalne stabilizowane mechanicznie

konstrukcja 1

4 cm - beton asfaltowy (warstwa ścieralna)

4 cm - beton asfaltowy (warstwa wiążąca)

26cm - kruszywo naturalne stabilizowane mechanicznie (warstwa podbudowy)

25cm- grunt stabilizowany spoiwem R_m =2,5MPa (dolna warstwa podbudowy)

razem- 59cm

konstrukcja 2

4 cm - mieszanka mineralno-bitumiczna wg BN-74/8934-06 (warstwa ścieralna)

4 cm - mieszanka mineralno-bitumiczna wg BN-74/8934-06 (warstwa wiążąca)

28 cm - kruszywo naturalne stabilizowane mechanicznie (warstwa podbudowy)

25 cm - grunt stabilizowany spoiwem R_m =2,5MPa (dolna warstwa podbudowy)

razem 61 cm

Materiał zastosowany w podbudowie:

beton asfaltowy

konstrukcja 1

4 cm - beton asfaltowy (warstwa ścieralna)

4 cm - beton asfaltowy (warstwa wiążąca)

10 cm - mieszanka mineralno-bitumiczna o zawartości kruszywa łamanego >75% (warstwa podbudowy)

25 cm - grunt stabilizowany spoiwem R_m =2,5MPa (dolna warstwa podbudowy)

razem 43 cm

konstrukcja 2

6 cm - beton asfaltowy (warstwa ścieralna)

13 cm - mieszanka mineralno-bitumiczna o zawartości kruszywa łamanego >75% (warstwa podbudowy)

25 cm - grunt stabilizowany spoiwem R_m =2,5MPa (dolna warstwa podbudowy)

razem 44 cm

konstrukcja 3

0 cm - powierzchniowe utrwalenie

18 cm - mieszanka mineralno-bitumiczna o zawartości kruszywa łamanego >75% (warstwa podbudowy)

25 cm - grunt stabilizowany spoiwem R_m =2,5MPa (dolna warstwa podbudowy)

razem 43 cm

Wnioski: Nawierzchnie bitumiczne, jako nawierzchnie podatne są pod względem zdolności przenoszenia obciążeń prawie całkowicie zależne od nośności podłoża i podbudowy. Są one mało wytrzymałe na działanie obciążeń pionowych i związanych z tym naprężeń zginających. Odporność tych nawierzchni na obciążenia pod działaniem ruchu jest szczególnie mała w okresie wczesnej wiosny i późnej jesieni wskutek nadmiernego nawilgocenia podłoża.

W przypadku szorstkości, jest ona korzystna przy znacznych prędkościach pojazdu(powyżej 80 km/h), gdyż powierzchnie makrochropowate z zagłębieniami między ziarnami rzędu kilku milimetrów zapewniają szybkie odwodnienie(drenaż) powierzchni kontaktu między oponą i nawierzchnią. `Drenaż' powierzchni zabezpiecza przed tzw. ślizgiem wodnym, zwanym `hydroplaning'. Jednak duża chropowatość powierzchni nie jest pożądana ze względu na mały kontakt opony z nawierzchnią.

Stabilizacja kruszywa naturalnego ma na celu zwiększenie w sposób trwały wytrzymałości na oddziaływanie ruchu i wpływ warunków atmosferycznych. Stabilizacja mechaniczna jest to korekta uziarnienia gruntu i jego odpowiednie zagęszczenie. Grunty zależnie od czynników atmosferycznych zmieniają swoje właściwości, dlatego też celem tej metody jest ustabilizowanie właściwości fizykochemicznych gruntów w różnych porach roku. Dokonuje się to przez uzupełnienie gruntu rodzimego brakującymi frakcjami potrzebnymi do wytworzenia mieszanki optymalnej.

Beton asfaltowy zastosowany w podbudowie sprawia, że konstrukcja nawierzchni jest plastyczna czyli podatna na odkształcenia (pracuje głównie w zakresie teorii sprężystości).

Nawierzchnia jezdni powinna zapewniać odpowiednią nośność, trwałość i szorstkość związaną z komfortem i bezpieczeństwem prowadzenia samochodu. Wymagania te spełniają wszystkie wyżej prezentowane konstrukcje. Przy wyborze typu nawierzchni lub typu podbudowy powinno się uwzględniać przewidywane warunki ruchu, możliwość wykorzystania materiałów miejscowych oraz rodzaj gruntu podłoża. Na obszarach województw centralnych (Gniezno) występują piaski drobnoziarniste i pylaste, a rzadziej piaski średnioziarniste oraz drobne pospółki. Najracjonalniejszym typem podbudowy jest grunt stabilizowany bitumami, czyli beton asfaltowy w podbudowie. Wybrałam konstrukcję nr 3 z zastosowaniem betonu asfaltowego w podbudowie. Uważam, że będzie ona najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem, ponieważ składa się tylko z dwóch warstw i ma grubość 43cm.

---