Strona8

SflMrcf/inif drogowe ; betonu cementowego

Szkoda zmęczeniowa dla poszczególnych osi jest stosunkiem dopuszczalnej liczby obciążeń z rys. 5.13 do rzeczywistej liczby obciążeń. Po obliczeniu dla każdej wartości obciążenia osi szkody erozyjnej sumuje się szkody dla wszystkich osi. Suma nic może być większa od 1.

55. Metoda AASHTO

Badania na trzech wielkich poligonach nawierzchni betonowych, przeprowadzone przez Amerykanów (Arlington, Maryland Road Test, AASHO Road Test), dały podstawę do opracowania metody wymiarowania nawierzchni betonowych. W 1986 roku pojawiła się publikacja „AASHTO Guide for Pavement Structures", w której podano wytyczne wymiarowania nawierzchni betonowych (i bitumicznych). W 1987 roku w ramach programu SHRP (Strategie Highway Performance Program) rozpoczęło się zadanie LTPP (Long Term Pavement Performance Program). Wyniki z pierwszych pięciu lat tego programu pozwoliły na modyfikację wytycznych i w 1993 roku ukazała się nowa wersja wytycznych [5.1]. Jest to ok. 400-stroni-cowa instrukcja wymiarowania nowych i wzmacniania istniejących nawierzchni betonowych i bitumicznych.

W1998 roku został opublikowany suplement, w którym zamieszczono wytyczne wymiarowania nawierzchni betonowych [5.2]. Różnica w stosunku do wersji z roku 1993 polega na wprowadzeniu dalszych doświadczeń zdobytych w programie SHRP - LTPP. Najważniejsza zmiana dotyczy wprowadzenia wpływu zmian termicznych oraz opadów na nawierzchnię betonową. Poniżej podane zostaną informacje bazujące na instrukcji z 1998 roku. Wprawdzie była zapowiadana nowa wersja instrukcji w 2002 roku, ale jak dotychczas nie ukazała się.

Założenia metody

W metodzie podano zasady wymiarowania następujących rodzajów nawierzchni:

-    płyty betonowe ze szczelinami dyblowanymi,

-    płyty betonowe zbrojone siatką z prętów stalowych i szczelinami dyblowanymi,

-    płyty betonowe o zbrojeniu ciągłym.

Płyty mogą być ułożone na podbudowie sztywnej (kruszywo lub grunt stabilizowany cementem, chudy beton) lub podbudowie podatnej (kruszywo). Metoda wykorzystuje pojęcia wskaźnika używalności nawierzchni PSI, który po raz pierwszy został wprowadzony w badaniach AASHO i określa stan nawierzchni po wybudowaniu oraz po pewnym okresie eksploatacji. Wartość wskaźnika PSI = 23 oznacza konieczność odnowy nawierzchni. Nowa nawierzchnia ma wskaźnik PSI = 4,5 do 5j0.

Model obliczeniowy

Modelem obliczeniowym w metodzie jest płyta o skończonych wymiarach w planie. ułożona na podbudowie lub podłożu. Płyta charakteryzowana jest przez moduł

IOH

sprężystości (£,) oraz współczynnik Poissona (ij). Podłoże charakteryzowane jest przez współczynnik reakcji podłoża K. Faktycznie jest to model Westergaarda.

Obciążenie kołem oraz wpływ intensywności ruchu

W metodzie jako obciążenie przyjmuje się pojedynczą obliczeniową oś o obciążeniu 80 kN. Zamieszczono współczynniki pozwalające na przeliczenie osi pojedynczej o różnym obciążeniu, osi tandemowej i potrójnej na oś obliczeniową 80 kN. Współczynniki te są funkcją min. grubości płyty. W metodzie uwzględnia się sumaryczną liczbę osi obliczeniowych, jaka będzie przyłożona do nawierzchni w okresie eksploatacji, tj. 30-50 lat.

Parametry płyty

Moduł sprężystości płyty betonowej wynosi 29 000 MPa. Wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu trójpunktowym po 28 dniach przyjmuje się 475 MPa. Współczynnik Poissona płyty równy 0,2.

Parametry podłoża

Podłoże charakteryzowane jest przez współczynnik reakcji podłoża K. Warstwy podbudowy z kruszywa oraz stabilizowanej cementem charakteryzowane są przez moduły E_b. Na przykład: piasek E_b = 60 - 170 MPa, glina E_b = 20 - 140 MPa, kruszywo E_b = 100 - 300 MPa. kruszywo stabilizowane asfaltem £j, = 2100 -4200 MPa, chudy beton E_b = 7 000 -10 500 MPa.

Wymiaroipcinie

Sumaryczną liczbę obciążeń, jaką przeniesie nawierzchnia betonowa, opisuje poniższa zależność (wzory cytowane są z oryginału z jednostkami amerykańskimi) [52]:

(522)

logW= logW + (5,065 - 0.03295P2²-*

gdzie:

W - sumaryczna liczba osi 80 kN w okresie eksploatacji na pasie ruchu.

(523)

log/? = 5,85 + 7,351og(D + l) - 4,62 log (Ł1 + L2 I + 3,28 logL2    (524)

(525)

gdzie:

D - grubość płyty [cale].

(526)