Politechnika Krakowska Studia inżynierskie

Wydział Inżynierii Lądowej Rok akademicki

Instytut Inżynierii Drogowej i Kolejowej 2009/2010

Ćwiczenie projektowe

Z przedmiotu:

„Nawierzchnie Drogowe

i

Technologia Robót Drogowych”

Projekt konsultował: Projekt wykonały:

Marta Łukasiewicz

Agata Wesołowska

rok II/ grupa 2

1. Dane projektowe

1. Średni dobowy ruch pojazdów w przekroju drogi w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji (struktura ruchu pojazdów ciężkich) [ciężkich/dobę]:

• pojazdy lekkie N= 9900

• samochody ciężarowe bez przyczep N₁= 380

• samochody ciężarowe z przyczepami N₂= 900

• autobusy N₃= 180

2. Udział pojazdów o obciążeniu osi 115 [kN] w grupie pojazdów ciężkich z przyczepami wynosi 19%

3. Droga jedno-jezdniowa, po dwóch pasach w każdym kierunku z poboczem utwardzonym.

4. Charakterystyka korpusu drogowego:

• pobocza utwardzone

• niweleta w wykopie o głębokości 1,8 [m]

• głębokość poniżej spodu konstrukcji nawierzchni na której występuje poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej wynosi 1,0 [m]

1. Warunku gruntowe:

• głębokość przemarzania gruntu w zależności od lokalizacji wynosi 1,0 [m]

• rodzaj gruntu to iły (I) o wskaźniku nośności CBR= 3%

2. Wyznaczenie kategorii ruchu na podstawie liczby osi obliczeniowych 100 kN na dobę na pas obliczeniowy w dziesiątym roku po oddaniu drogi do eksploatacji.

Obliczenie osi obliczeniowych na podstawie wzoru:

L=(N₁∙ r₁+ N₂∙ r₂ + N₃∙ r₃) ∙ f ₁ [osi obliczeniowych/pas/na dobę]

N₁=380 [P/dobę] -samochody ciężarowe bez przyczep

N₂=900 [P/dobę] -samochody ciężarowe z przyczepami

N₃=180 [P/dobę] -autobusy

Współczynniki przeliczeniowe na osie 100 kN:

r₁=0,109

r₂=1,950

r₃=0,594

Współczynnik obliczeniowego pasa ruchu:

f ₁=0,5

L=(380∙ 0,109+ 900·1,950 + 180∙ 0,594) ∙ 0,5= 952 [osi obl./pas/dobę]

Na podstawie obliczonej wielkości L odczytuje z tablicy kategorie ruchu KR4.

L∙ 20(lat) ∙ 365(dni)= 952∙20∙365= 6 949 600 [osi obl.100 kN/pas obl./20 lat]

Wartość ta mieści się w przedziale trwałości zmęczeniowej dla kategorii ruchu KR4.

3. Wyznaczanie warunków wodno- gruntowych i określenie grupy nośności podłoża.

• Niweleta znajduje się w wykopie o głębokości 1,8[m].

• Pobocza są utwardzone.

• Poziom zwierciadła wody gruntowej występuje na głębokości poniżej spodu konstrukcji nawierzchni- 1,0 [m]

• Głębokość przemarzania gruntu - 1,0 [m]

• Na podstawie tablicy nr 4 z „Katalogu typowych konstrukcji nawierzchni” odczytano, że są to warunki wodne przeciętne.

• Podłoże po konstrukcją nawierzchni: Ił - grunt mało wysadzinowy

• Grupa nośności podłoża na podstawie nawierzchni w zależności od warunków wodnych G3

• Grupa nośności podłoża nawierzchni na podstawie wskaźnika nośności CBR=3% -G3

Przyjęto grupę nośności podłoża nawierzchni G3.

4. Wybór metody wzmocnienia słabego podłoża.

Ponieważ podłoże zostało zaklasyfikowane jako G3 trzeba je doprowadzić do grupy nośności G1, dla kategorii ruchu KR3 charakteryzuje się ono następującymi wartościami;

- wskaźnika zagęszczenia I_s≥1,03

- wtórnego modułu sprężystości E₂≥120 [MPa]

W przyjętym rozwiązaniu podłoże zostanie wymienione na grunt niewysadzinowy.

4.1. Wymiana warstwy gruntu podłoża nawierzchni

Ze względu na konieczność wzmocnienia podłoża G3 na warstwę z materiału niewysadzinowego, w postaci pospółki o wskaźniku nośności CBR=20%.

Wg tablicy 8 grubość wymienionej warstwy powinna wynosić 50 cm. Podłoże wzmocniono geosyntetykiem o wytrzymałości na rozciąganie minimum 50 kN/m, dzięki czemu można zmniejszyć grubość wymienionej warstwy do 40 cm (łącznie z 10 cm warstwy wzmacniającej).

5. Zapewnienie warunków odwodnienia konstrukcji.

Zastosowana warstwa kruszywa stabilizowanego mechanicznie pełni jednocześnie rolę warstwy odsączającej, dlatego też materiał ten powinien być mrozoodporny o współczynniku filtracji k ≥8 m/dobę i powinien spełniać warunek szczelności warstw:

D15 /d85 ≤5

Gdzie: D15-wymiar sita, przez które przechodzi 15% ziaren warstwy odsączającej

d85-wymiar sita, przez które przechodzi 85% ziaren gruntu podłoża

Warstwa odsączająca występuję przed warstwą pośrednią z geowłókniny.

6. Wymagana grubość konstrukcji nawierzchni ze względu na mrozoodporność.

1. W zależności od:

• kategorii ruchu (KR4)

• grupy nośności podłoża z gruntów wątpliwych i wysadzinowych (G3) wg tablicy KTKNPP współczynnik przez jaki przemnożymy głębokość przemarzania gruntu wynosi hz=0,65

1. Głębokość przemarzania gruntu wynosi 1,0 [m]

2. Wymagana grubość konstrukcji:

1,0∙0,65=0,65 [m]

7.Przyjęcie typowej konstrukcji nawierzchni.

Z katalogu dla kategorii ruchu KR4 wybrano następującą konstrukcję





7.1. Zapewnienie warunków odwodnienia konstrukcji

Pod warstwą ulepszonego podłoża należy ułożyć warstwę 15cm żwiru o współczynniku filtracji k>=8m/dobę, natomiast pod nią zastosować geowłóknine separującą

7.2. Sprawdzenie warunku mrozoodporności zaprojektowanej nawierzchni

∑=5cm+6cm+10cm+20cm+40cm = 81cm ≥ 0,65·100cm=65 cm

Warunek mrozoodporności konstrukcji został spełniony.

8. Konstrukcja nawierzchni parkingu dla samochodów osobowych.

Przyjęto nawierzchnię stanowiska postojowego dla samochodów o ciężarze nie większym niż 2,5 tony, zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP, jako nawierzchnię obciążoną kategorią ruchu KR1. Podłoże na którym wykonany będzie parking jest kategorii G3.Na warstwę ścieralną przyjęto kostkę betonową na podsypce piaskowo-cementowej. Całość wykonano na warstwie wymienionej z pospółki.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni:




Sprawdzenie warunku mrozoodporności zaprojektowanej nawierzchni:

∑=8cm+3cm+15cm+40cm = 66cm ≥ 0,65x100 cm=65 cm

Warunek mrozoodporności konstrukcji został spełniony.

9. Konstrukcja nawierzchni parkingu dla samochodów ciężarowych.

Wyznaczanie kategorii ruchu dla samochodów ciężarowych:

L=(N₁∙ r₁+ N₂∙ r₂) ∙ f ₁ [osi obliczeniowych/pas/na dobę]

L=(380∙0,109+900∙1,950) ∙0,5=898,21

Obliczona wielkość L odpowiada wg katalogu kategorii ruchu KR4

Podłoże na którym wykonany będzie parking jest kategorii G3.Na warstwę ścieralną przyjęto kostkę betonową na podsypce piaskowej. Całość wykonano na warstwie wymienionej z pospółki.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni:




Sprawdzenie warunku mrozoodporności zaprojektowanej nawierzchni:

∑=8cm+3cm+25cm+40cm = 76cm ≥ 0,65·100 cm=65 cm

Warunek mrozoodporności konstrukcji został spełniony.

10. Przyjęcie konstrukcji nawierzchni zatoki autobusowej.

Wyznaczanie kategorii ruchu dla zatoki autobusowej:

L= N₃∙ r₃∙ f ₁ N₃= 180

r₃=0,594

f ₁=0,5

L=180∙0,594∙0,5=53,46 [psi obl.100kN/pas obl./dobę]

Obliczona wielkość L odpowiada wg katalogu kategorii ruchu KR2, lecz do dalszego projektowania przyjmujemy kategorię ruchu KR3

Przyjęcie konstrukcji nawierzchni zatoki autobusowej:




Sprawdzenie warunków mrozoodporności:

Łączna rzeczywista grubość zaprojektowanej konstrukcji nawierzchni wraz z ulepszonym podłożem wynosi:

22+16+40=78 [cm] ≥ 52 [cm]

Warunek mrozoodporności jest spełniony.

11. Konstrukcja nawierzchni wjazdu indywidualnego.

Podłoże na którym wykonana ma być nawierzchnia jest klasy G3, kategoria ruchu KR1. Jako wzmocnienie podłoża wymieniono 35 cm gruntu na grunt niewysadzinowy o CBR=20%.

Warstwę ścieralną zaprojektowano z kostki betonowej ułożonej na podsypce piaskowej.




Sprawdzenie warunku mrozoodporności zaprojektowanej nawierzchni:

∑=8cm+3cm+10cm+40cm=61cm ≥ 0,65x100 cm =65 cm

Warunek mrozoodporności jest spełniony.

12. Konstrukcja nawierzchni chodnika.

12.1. Konstrukcja nawierzchni chodnika z dopuszczeniem postoju pojazdów o ciężarze całkowitym nie większym niż 2500kg.

Chodnik wykonany na podłożu G3. W celu wzmocnienia podłoża należy wymienić 15 cm gruntu na kruszywo łamane o CBR=20%.Na warstwę ścieralną zastosowano kostkę betonową ułożoną na podsypce piaskowej. Podbudowę wykonano z kruszywa łamanego.




12.2. Konstrukcja nawierzchni chodnika przeznaczonego wyłącznie dla ruchu pieszych

Chodnik wykonany na podłożu G3. W celu wzmocnienia podłoża należy wymienić 10 cm gruntu na pospółkę o CBR=20%. Warstwę ścieralną stanowią płyty chodnikowe betonowe gr. 7cm ułożone na podsypce z piasku drobnoziarnistego o gr. 5cm.




13. Konstrukcja nawierzchni ścieżki rowerowej.

Przyjęto nawierzchnię ścieżki rowerowej zgodnie z pkt. 3.1 KTKNPP jako nawierzchnię obciążoną kategorią ruchu KR1.

Przyjęta konstrukcja nawierzchni:




14. Zalecenia technologiczne.

Zalecenia szczegółowe wobec betonu asfaltowego do podbudowy:

• moduł sztywności pełzania MPa ≥16,0

• stabilność wg Marshalla KN ≥11.0

• odkształcenie wg Marshalla mm 1.5-3.0

• wolna przestrzeń % 5.0-10.0

• wypełnienie asfaltem

wolnej przestrzeni % ≤72

Zalecenia szczegółowe wobec betonu asfaltowego do warstwy wiążącej:

• moduł sztywności pełzania MPa ≥16.0

• stabilność wg Marshalla KN ≥11.0

• odkształcenie wg Marshalla mm 2.0-4.0

• wolna przestrzeń % 4.5-8.0

• wypełnienie asfaltem

wolnej przestrzeni % ≤75

Zalecenia szczegółowe wobec betonu asfaltowego do warstwy ścieralnej:

• moduł sztywności pełzania MPa ≥14.0

• stabilność wg Marshalla KN ≥10.0

• odkształcenie wg Marshalla mm 2.5-4.0

• wolna przestrzeń % 2.0-4.0

• wypełnienie asfaltem

wolnej przestrzeni % 78-86

Związanie międzywarstwowe:

Pomiędzy warstwami asfaltowymi oraz pomiędzy warstwami podbudowy niezwiązanej lub związanej spoiwem hydraulicznym a warstwą asfaltową musi być stosowane wiązanie. Wiązanie warstw nawierzchni uzyskuje się skrapianiem lepiszczy asfaltowych podłoża pod wykonywaną warstwą. 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	0.1 - 0.3 kg/m^2
Asfaltowa warstwa wiążąca	0.1 - 0.3 kg/m^2
Podbudowa asfaltowa	0.3 - 0.5 kg/m^2
Podbudowa z kruszywa stabilizowanego mechanicznie	0.5 - 0.7 kg/m^2

---