Megerősítési koncepciók Szélesítések kérdései Típus pályaszerkezetek lehetőségei

1. Pályaszerkezet méretezésfelújítási technológiákDr. Pethő LászlóBME Út és Vasútépítési Tanszék7. Útügyi Kutatási Nap2008.október 15.

2. Megerősítési koncepciók Szélesítések kérdései Típus pályaszerkezetek lehetőségei

3. A pályaszerkezet-erősítés angol gyakorlata • Design Manual for Roads and Bridges 7. fejezete a Pályaszerkezet-tervezés és –fenntartás • 3. szakasz (Pályaszerkezet-fenntartással kapcsolatos Állapotértékelés, Pavement Maintenance Assessment) • 2. rész (HD 29/94, Szerkezettel kapcsolatos Értékelési Módszerek, Structural Assessment Methods) és • 3. rész (HD30/99, Burkolatfenntartással összefüggő Értékelés, Pavement Maintenance Assessment)

4. A szerkezeti jellemzők mérési módszerei • High Speed Road Monitor (HRM, Nagy Sebességű Útvizsgáló Berendezés) • Vizuális állapotjellemzés (Visual condition survey) • Behajlásmérés deflektográffal (Deflection Testing) • Falling Weight Deflectometer (FWD, Ejtősúlyos Behajlásmérő Berendezés) • Radaros Útvizsgáló Berendezés (GPR, Ground Radar)

5. döntéshozatali folyamatot, amely a megfelelő felújítási technológia kiválasztására

6. Belga pályaszerkezet-erősítési gyakorlat • CRR – 1992 • az állapotvizsgálatokat indokolt először az úthasználók forgalom-biztonságára közvetlen hatással levő állapotparaméterek (csúszásellenállás, keréknyomvályú-mélység, hosszirányú felületi egyenetlenség) jellemzésével kezdeni, majd az itt nyert minőségi információk alapján az úthálózatot két részre – a beavatkozást igénylőkre azt és nem igénylőkre – osztani. • Az erősítés fő céljának a forgalomban levő útpályaszerkezet teherbírásának növelését tekintik újabb réteg(ek) építésével, vagy a meghibásodott pályaszerkezeti rétegek cseréje révén. • Hálózati és létesítményi szintű erősítési stratégiákat ismertet.

8. A következő nagy teljesítményű mérőberendezések működnek hálózatukon • SCRIM • Odoliográf • Nyomvályú mélység-mérő • APL – hosszirányú profilelemző • Lacroix-deflektográf

9. Az egyetlen projekt (létesítmény) erősítéstervezésének a folyamata a következő fő területeken tér el a hálózatétól: • a részletes vizsgálatra a vizuálisan jellemzett pályaállapot alapján kerül sor, • a hálózati szinten végzett állapotmérésekből csak a teherbírás jellemzésére szolgálókat veszi figyelembe, • lehetőség szerint feltárják a diagnosztizált meghibásodások okait is, • az erősítés költségeinek megtervezésére is sor kerül.

11. A helyszíni vizsgálat a következőkre terjed ki: • a helyazonosítás (szakaszhatárok, településen belüli vagy külsőségi stb.), • töltés-bevágás, jobb és bal oldalon, • víztelenítés módja (vízelvezető árok, csatornázás stb.), • szintbeli korlátozások (szegély, híd, csomópont stb.), • keresztmetszet (forgalmi sávok, leállósáv, padka, árok, kerékpárút, járda stb.), • burkolat és padka vizuálisan megítélhető hibái (repedés, deformáció, kátyú, kipergés, izzadás stb.), • környezet (növényzet, közeli vízfolyás stb.).

12. A következő fő beavatkozás-típusok közül kell választani: • a fenntartási tevékenység folytatása, • pályaszerkezet-erősítés, ill. részleges átépítés, • a pályaszerkezet teljes mértékű átépítése (pályaszerkezet-csere).

13. A lehetséges beavatkozások között van a burkolatszélesítéssel kombinált pályaszerkezet-erősítés, amire akkor lehet szükség, ha: • a következő 3-5 évben jelentős forgalomnövekedés várható, • a szóban forgó út nem biztosít a kategóriájának megfelelő vízszintes űrszelvény-méretet, • kerékpársávot, vagy leállósávot kívánnak létesíteni. • Még ha nincs is ilyenkor erősítési igény, a szélesített útpályát felületi bevonattal vagy 35-50 mm-es vastagságú aszfalt anyagú kopóréteggel le kell zárni.

14. Teljes pályaszerkezet-csere (átépítés) mellett kell dönteni a következő esetekben: • a régi pályaszerkezet teherbírása rendkívül gyenge, • a vizuális burkolatállapot elfogadhatatlanul, • a pályaszerkezet komoly olvadási károkat szenvedett, • erősen aláméretezett pályaszerkezet (mély nyomvályú repedésekkel, ezenkívül is deformációk és repedések), • a pályaszint nem emelhető, pedig a pályaszerkezet erősítésre vagy részbeni átépítésre szorul.

15. A forgalom keresztirányú mozgásából származó többlet figyelembe vétele • Nc a nehéz járművek az útszakasz egy forgalmi sávján a vizsgálat időpontjáig áthaladt száma, • N’c a nehéz járműveknek az útszakasz egy forgalmi sávján, a tervezéshez felvett jövőbeni időszakra előrebecsült száma, • k’= 1,0 és k”=1,0 a 3,0 m-esnél nem szélesebb forgalmi sávok esetében, • k’= 0,4 és k”=0,4 a 3,0 m-esnél szélesebb forgalmi sávok esetében, • k’ = 1,0 és k”=0,4 a szélesítésre szánt, 3,0 m-esnél nem szélesebb forgalmi sávok esetében. • Az előírással elérni kívánt élettartam-meghosszabbításra a következőket ajánlják: 5 év megelőző erősítésnél, 10 év reaktív típusú erősítés esetében, 15 év részleges átépítésnél.

16. A dc mértékadó pályaszerkezet-behajlás A 127 kN-os tengelyterhelés hatása alatt mért mértékadó behajlásokat a következő teherbírási osztályokba osztják: • D1 osztály dc=0,20-0,40 mm, • D2 osztály dc=0,40-0,60 mm, • D3 osztály dc=0,60-0,80 mm, • D4 osztály dc=0,80-1,00 mm, • D5 osztály dc=1,00-1,25 mm, • D6 osztály dc=1,25-1,50 mm, • D7 osztály dc=1,50-1,75 mm, • D8 osztály dc=1,75-2,00 mm, • D9 osztály dc=2,00-2,50 mm, • D10 osztály dc=>2,50 mm.

17. A régi pályaszerkezet egyenérték-vastagságának (he) a meghatározásához a következő képletet alkalmazzák: he = ai hi , ahol • he a régi pályaszerkezet egyenérték-vastagsága (cm), • hi az erősítés után is a szerkezet részét képező réteg vastagsága (cm), • ai a pályaszerkezeti réteg egyenérték-tényezője

19. A döntéskor a következőket célszerű figyelembe venni: • a pályaszint-emelési korlátok esetén az erősítés nehezen megoldható és költséges, • a burkolatalap cseréjével járó részleges pályaszerkezet-csere, illetve a teljes pályaszerkezet-csere viszonylag hosszú ideig zavarja az úthasználókat (sebesség-csökkentés, megnövekedett balesetveszély, elterelés stb.), • a földalatti közművezetékek zavarhatják a pályaszerkezet egész mélységét érintő beavatkozásokat, • a rövid szakaszok erősítése, a nagy értékű berendezések odaszállításának igénye miatt, gazdaságtalan.

20. A francia pályaszerkezet-erősítési gyakorlat • 1978, a SETRA kiadásában • 1988-ban a SETRA és az LCPC aktualizálta • Nem csupán állami, hanem megyei és önkormányzati kezelésű utakra is alkalmazhatóknak tekintik. • Az útmutató kitér a kis forgalmú utak esetére, ahol a többieknél alacsonyabb szolgáltatási szint biztosítása is elfogadható.

22. A Ti forgalmi osztályt, a nagyobb terhelésű forgalmi sávra vonatkozólag, a nehéz járművek napi átlagos számából kiindulva határozzák meg • Nehéz járműnek azt tekintik, amelynek legalább 5 tonna a hasznos terhelése • A nehéz forgalom évi 7%-os növekedésével számolnak. • T0 750-2000 nehéz jármű/nap/sáv, • T1 300-750 nehéz jármű/nap/sáv, • T2 150-300 nehéz jármű/nap/sáv, • T3 50-150 nehéz jármű/nap/sáv.

23. A régi pályaszerkezet minőségi osztályozására a Cj tényező szolgál. Ennek meghatározásakor az alábbiakat veszik tekintetbe: • a régi pályaszerkezet egyes rétegeinek típusa és vastagsága, a földmű szilárdságát és a víztelenítés hatékonyságát is figyelembe véve, • a szakaszon korábban végzett kisebb vagy nagyobb fenntartási-felújítási tevékenységek fajtája és időpontja, • a szakasz gyalogos bejárással meghatározott, vizuális felületállapota, • a pályaszerkezet mechanikai viselkedésének a dc mértékadó behajlásértékkel történő jellemzése.

24. Hidraulikus kötőanyagú szemcsés anyagból készült alapréteggel (GH) és aszfaltbetonnal (BB) történő erősítés tervezése (a fagy hatásának figyelembe-vétele nélkül)

25. összegzés • Mindhárom vizsgált országban alacsonyabb szintű szabályozás (általában útmutató) foglalkozik a pályaszerkezetek erősítésével • A vizuális állapotnak nagy szerepet szánnak, de a teherbírás és – néhol – a felületi egyenetlenség mérési eredményei még inkább fontosak ezen a téren.

26. Útpálya szélesítések

30. Ansys, bemenő adatok • az adott vizsgálat jele, • az aszfalt vastagsága, • a meglévő burkolatalap vastagsága, • az új burkolatalap vastagsága, • a jobb oldali kerékteher távolsága a szimmetriatengelytől mérve, • az aszfalt rugalmassági modulusa, • a meglévő burkolatalap vastagsága, • az új burkolatalap vastagsága, • az altalaj vastagsága.

31. A definiált pályaszerkezetek az ÚT 2-1.202 jelű ÚME által meghatározott „D”, „E”, „K” forgalmi terhelési osztályokhoz tartozó pályaszerkezetek, 150 és 200 mm vastag CKt alaprétegen, mint a szélesítés új pályaszerkezetei, az alábbiak voltak: I. „D” forgalmi terhelési osztály, 150 mm vastag CKt alaprétegen II. „D” forgalmi terhelési osztály, 200 mm vastag CKt alaprétegen III. „E” forgalmi terhelési osztály, 150 mm vastag CKt alaprétegen IV. „E” forgalmi terhelési osztály, 200 mm vastag CKt alaprétegen V. „K” forgalmi terhelési osztály, 150 mm vastag CKt alaprétegen VI. „K” forgalmi terhelési osztály, 200 mm vastag CKt alaprétegen

32. A meglévő pályaszerkezetet négyféle csoportba sorolhattuk („a”... „d’”): „a”: Meglévő CKt alapréteg, a vastagsága megegyezik a szélesítésbe épített alapréteg vastagságával; „b”: Meglévő szemcsés alapréteg, a vastagsága megegyezik a szélesítésbe épített alapréteg vastagságával; „c”: Meglévő szemcsés alapréteg, a vastagsága nagyobb, mint a szélesítésbe épített alapréteg (vastagsága 300 mm); „d”: Meglévő szemcsés alapréteg, a vastagsága kisebb, mint a szélesítésbe épített alapréteg (vastagsága 100 mm);

33. Függőleges irányúelmozdulások [mm] Kontakt elemekviselkedése

34. Vízszintesnyúlások [mm/mm] Függőlegesnyúlások [mm/mm]

35. A modell eredményei közül az alábbi eredményeket • gyűjtöttük ki az egyes vizsgálatokból: • Maximális megnyúlás az aszfalt alsó szélső szálában [mm/mm], • Az előző helye x irányban a szimmetria tengelytől [mm] • Maximális húzófeszültség a meglévő burkolatalapban [N/mm2] • Az előző helye x és y irányban [mm] • Maximális húzófeszültség az új burkolatalapban [N/mm2] • Az előző helye x és y irányban [mm] • Maximális összenyomódás a meglévő burkolatalap alattiágyazatban [mm] • Az előző helye x irányban [mm] • Maximális összenyomódás az új burkolatalap alattiágyazatban [mm] • Az előző helye x irányban [mm]

36. Az aszfalt alsó szélső szálában keletkező maximálismegnyúlás a legnagyobb mértékben az aszfalt merevségétől függ. A kisebb merevség tartományában ez a függés markánsabban jelentkezik, mint a nagyobb merevség tartományában. Ehhez képest a teher helyzetétől sokkal kisebb mértékben függ, a teher középső (az alapréteg csatlakozási hézaga feletti) helyzeténél 5-10%-kal haladja meg a teher két szélső helyzeténél tapasztalt értéket. A földműtükör teherbírási modulusának csökkenése (E=80 MN/m2-ről E=40 MN/m2-re) kb. 25-30%-ban növeli meg az aszfalt alsó szélső szálában keletkező megnyúlást. A növekedés mértéke kvázi független az aszfalt merevségétől, természetesen ezért nagyobb aszfalt merevségi tartományban a növekedés abszolút értéke kisebb.

37. A maximális húzófeszültség a meglévő burkolatalapban főként a pályaszerkezet rétegrendjétől, illetve az aszfalt merevségi modulusától függ. A földműtükör teherbírási modulusa, illetve a teher helyzete csak kisebb mértékben befolyásolja, az általunk vizsgált tartományban. Az új burkolatalapban ébredő maximális húzófeszültség főként nagyobb mértékben a teher helyzetétől, kisebb mértékben a földműtükör teherbírásától függ. A teher középső helyzetében kisebb mértékben, szélső helyzeteiben nagyobb mértékben függ az aszfaltréteg merevségétől.

38. A meglévő ágyazatban fellépő maximális összenyomódás egyértelműen a teher helyzetétől függ. A földműtükör teherbírási modulusának csökkenése kb. 10%-os igénybevétel-növekedést idéz elő az általunk vizsgált értelmezési tartományban. Az aszfalt merevségének csökkenése kb. 20-25%-ban növeli ezt az igénybevételt. Az új ágyazatban tapasztalható maximális összenyomódás értéke abban az esetben, ha a régi alapréteg CKt, szinte megegyezik a meglévő ágyazatban tapasztalható maximális összenyomódással. Amennyiben a meglévő burkolatalap szemcsés, úgy ez az egyezés már nem áll fent, az eltérés azonban így is 10%-on belül található, a teher középső (az alapréteg csatlakozási hézaga feletti) helyzeténél még ennél is kisebb.

41. A típus pályaszerkezetekkülönbségei