DOC ING JAN KUDRNA CSC DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT … · zovky (pípadn vrstvy vozovky a podloží)...

Funkce pozemních komunikací

- 1 (49) -

VYSOKÉ U�ENÍ TECHNICKÉ V BRN� FAKULTA STAVEBNÍ

DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC.

DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK

MODUL 03

ÚNOSNOST VOZOVEK


- 2 (49) -

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA


- 3 (49) -

© Jan Kudrna, Brno 2007


- 4 (49) -

OBSAH

1.� Úvod .................................................................................7�

1.1� Cíle ...................................................................................................... 7�1.2� Požadované znalosti ............................................................................ 7�1.3� Doba pot�ebná ke studiu ...................................................................... 7�1.4� Klí�ová slova ....................................................................................... 7�1.5� Metodický návod na práci s textem .................................................... 7�

2� Únosnost vozovek ............................................................8�2.1� Podklady pro posouzení únosnosti vozovek ........................................ 8�

2.1.1� Návrhová úrove� porušení vozovky ..................................... 9�2.1.2� Dopravní zatížení ................................................................ 10�2.1.3� Klimatické pom�ry .............................................................. 13�2.1.4� Vodní režim podloží ............................................................ 14�2.1.5� Charakteristiky podloží ....................................................... 14�

2.2� M��ení únosnosti vozovky ................................................................ 15�2.2.1� M��ení únosnosti ................................................................. 15�2.2.2� Výstupy z m��ení únosnosti ................................................ 15�2.2.3� Stanovení bod� pro m��ení únosnosti ................................. 15�

2.3� Vrtané a kopané sondy vozovek ........................................................ 15�2.3.1� Vzdálenosti mezi sondami nebo vývrty .............................. 16�2.3.2� Sondy a vývrty pro posouzení únosnosti vozovek .............. 16�2.3.3� Vývrty pro posouzení poruch asfaltových vrstev ................ 17�

2.4� Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky ................................... 17�2.4.1� Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z maximálního

nam��eného pr�hybu pákovým pr�hybom�rem .................. 17�2.4.2� Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z m��ené

pr�hybové �áry .................................................................... 18�2.5� Návrh zesílení vozovky ..................................................................... 20�

2.5.1� Stanovení zesílení vozovky z maximálního nam��eného pr�hybu pákovým pr�hybom�rem ...................................... 21�

2.5.2� Stanovení zesílení vozovky z m��ené pr�hybové �áry ....... 21�3� M��ení a vyhodnocení m��ení pákovým pr�hybom�rem 22�

3.1� Princip m��ení ................................................................................... 22�3.2� Princip vyhodnocení m��ení .............................................................. 23�3.3� Použití za�ízení v �R ......................................................................... 24�3.4� Vyhodnocení m��ení ......................................................................... 24�

3.4.1� Stanovení návrhového pr�hybu ........................................... 24�3.4.2� Stanovení zbytkové doby životnosti ................................... 25�3.4.3� Návrh tlouš�ky zesílení ....................................................... 25�

4� M��ení a vyhodnocení m��ení deflektografem ...........28�4.1� Výhody a nevýhody deflektograf� .................................................... 30�4.2� Vyhodnocení m��ení ......................................................................... 30�


- 5 (49) -

5� M��ení a vyhodnocení m��ení rázovým za�ízením .. 32�5.1� Princip m��ení ....................................................................................32�5.2� Vyhodnocování a výstupy z m��ení únosnosti ..................................33�

6� Jiné použití rázových zat�žovacích zkoušek .............. 35�6.1� Rázová za�ízení skupiny A .................................................................35�

6.1.1� Netuhé vozovky ...................................................................35�6.1.2� Cementobetonové vozovky ..................................................36�6.1.3� Shrnutí ..................................................................................37�

6.2� Rázová za�ízení skupiny B .................................................................37�6.3� Rázová za�ízení skupiny C .................................................................38�

7� Statická zat�žovací zkouška ......................................... 40�7.1.1� Pr�b�h a vyhodnocení zkoušky ...........................................40�7.1.2� Využití výsledk� zkoušky ....................................................41�7.1.3� Použití modul� p�etvárnosti p�i návrhu opravy ...................43�

8� Cvi�ení ........................................................................... 44�8.1� P�íklad 1 .............................................................................................45�8.2� P�íklad 2 .............................................................................................46�

9� Záv�r .............................................................................. 47�10� Použitá literatura .......................................................... 47�


- 6 (49) -


- 7 (49) -

1. Úvod

1.1 Cíle

Cílem modulu 03 této studijní opory je nau�it se:

− posuzovat únosnost vozovky pozemní komunikace (dále jen PK),

− využívat program LAYEPS pro navrhování a používání netuhých vozovek PK,

− seznámit se s funkcí Pavement Management systém� pro evidenci PK, zpracování dat o provozní zp�sobilosti a plánování údržby a oprav vozovek.

1.2 Požadované znalosti

Text modulu 03 navazuje na moduly 01 a 02, p�i�emž jednotlivé moduly:

− 01 - vysv�tlil základní pojmy provozní zp�sobilosti a jejich vliv na bez-pe�nost a další dopady silni�ního provozu,

− 02 – vysv�tlil m��ení rovností a dalších parametr� vozovek posuzujících stav PK v�etn� vlivu na životní prost�edí.

Problematika probíraná v tomto modulu vyžaduje znalosti o navrhování vozo-vek, které rozši�uje pro používání výpo�tového programu a výpo�tu odezvy na zatížení, z n�hož se odvozuje stav vrstev vozovek a stanovení další funkce vo-zovky. Rovn�ž se p�edpokládají základní informace o funkci po�íta��.

1.3 Doba pot�ebná ke studiu

Text modulu vyžaduje asi 8 h soust�ed�ného studia.

1.4 Klí�ová slova

pozemní komunikace, únosnost, m��ení, pákový pr�hybom�r, deflektograf, rázové za�ízení, pružný poloprostor, doba životnosti, Pavement Management.

1.5 Metodický návod na práci s textem

Text obsahuje vysv�tlení pojm� a p�ipravuje studenta k práci s výpo�tovým programem pro posuzování vozovek. Ve cvi�ení bude program používat, z nam��ené odezvy vozovky na m��eného zatížení stanoví charakteristiky vrs-tevnatého poloprostoru. Funkce Pavement Management Systému bude vysv�t-lena.


- 8 (49) -

2 Únosnost vozovek

Únosnost je schopnost vozovky p�enášet zatížení. Zat�žováním vozovky se porušuje konstrukce vozovky a toto porušení má odpovídat návrhové úrovni porušení (viz M 01 2.3.2 a obr. 2.4). Odvozuje se z charakteristik pr�hybu za definovaného zatížení nebo z charakteristik vrstev vozovky a podloží. Pro dané dopravní zatížení se nejobecn�ji vyjad�uje zbytkovou dobou životnosti vozov-ky jako dobou do pot�eby provést opravu nebo rekonstrukci vozovky.

Za kritéria únosnosti se v konstrukci vozovky považuje spln�ní podmínek spo-lehlivosti, kterými se omezuje porušení stmelených konstruk�ních vrstvy a podloží, jako je znázorn�no v M 01 obr. 2.3.

Posouzení únosnosti umož�ují m��ení odezvy konstrukce na zatížení modelují-cí ú�inek nápravy t�žkého nákladního vozidla. K tomu se používají tato za�íze-ní:

− pákový pr�hybom�r – p�enosný mechanický p�ístroj, kterým se m��í pr�hyb a p�í�inková �ára pr�hybu (pr�hybová �ára) na vozovce nebo na vrstvách vozovky p�i zatížení zdvojenými koly zadní nápravy nákladního automobilu,

− deflektograf – mobilní automatizovaný pákový pr�hybom�r k hromad-nému m��ení p�í�inkové �áry pr�hybu (pr�hybové �áry) vozovek s asfal-tovým krytem osazený na t�žkém nákladním automobilu s p�ípustnou hmotností hnané zadní nápravy,

− rázové za�ízení – za�ízení, které tlumeným rázem zat�žuje povrch vo-zovky (p�ípadn� vrstvy vozovky a podloží) zatížením odpovídajícím za-tížení nápravou jedoucího t�žkého nákladního automobilu a zárove� m��í tímto dynamickým zatížením zp�sobenou pr�hybovou �áru na zat�žova-ném povrchu.

Odezvou vozovky na zatížení je:

− pr�hyb vozovky jako svislý posun povrchu vozovky p�i zatížení,

− pr�hybová �ára – �ára spojující hodnoty m��eného pr�hybu povrchu vozovky nebo vrstev vozovky ve stanovených vzdálenostech od st�edu kruhové zat�žovací plochy,

− p�í�inková �ára pr�hybu – hodnoty pr�hybu v m��eném míst� v závis-losti na vzdálenosti od st�edu zdvojených kol zadní nápravy zat�žovacího vozidla, v tomto se považuje také za pr�hybovou �áru.

2.1 Podklady pro posouzení únosnosti vozovek

Pro technicky správné a podložené posouzení únosnosti a následný návrh oprav vozovky se vychází z návrhové úrovn� porušení, návrhového období, doprav-ního zatížení, klimatických pom�r� a z m��ení zat�žovacími zkouškami nebo z vlastností a tloušt�k vrstev vozovky a podloží.


- 9 (49) -

2.1.1 Návrhová úrove� porušení vozovky

Posouzení únosnosti a následný návrh údržby nebo oprav je založen na stano-vení významu pozemní komunikace. Vyjad�uje se návrhovou úrovní porušení vozovky pozemní komunikace. Podle návrhové úrovn� porušení se hodnotí výskyt poruch v r�zných význa�ných dobách po�ínaje od uvedení vozovky do provozu, na konci záru�ní doby, pro dobu, kdy je t�eba plánovat údržbu nebo opravu a kdy je t�eba údržbu nebo opravu provést. Na návrhovou úrove� poru-šení jsou vázány technologie údržby a oprav vozovek v�etn� kvalitativních požadavk� na materiály, stavební sm�si a provedení vrstev.

P�i volb� návrhové úrovn� porušení vozovky správce hodnotí: − r�zná hlediska politické, hospodá�ské a dopravní d�ležitosti komunika-

ce, funk�ní t�ídu, ekologické, estetické a jiné ovlivn�ní prost�edí, v�etn� budoucích zm�n d�ležitosti (mezinárodní, republikový, regionální a místní význam),

− charakteristiky silni�ního provozu (návrhová rychlost, požadovaná jízdní rychlost, intenzita dopravy, složení dopravního proudu, vytížení vozidel, dálkovost dopravy, riziko dopravní nehody apod.) a jejich o�ekávané zm�ny,

− budoucí zásahy do komunikace (novostavby, opravy inženýrských sítí, opravy objekt� a �ástí silnic),

− možnosti provád�ní údržby nebo opravy (omezení výškových úprav ze-silováním, stísn�né území, omezení životního prost�edí apod.).

Návrhová úrove� porušení byla TP 170 podstatn� zjednodušena (návrhová úrove� je vázána na vlastníky sít� PK) a se stanoví podle tab. 2.1 p�i navrho-vání údržby a oprav je ovšem t�eba chápat návrhové úrovn� podrobn�ji.

Tab. 2.1 – Návrhové úrovn� porušení v závislosti na dosavadním rozt�íd�ní PK

s o�ekávaným dopravním zatížením a p�ípustnou plochou výskytu konstruk�ních poruch na konci návrhového období

Návrhová úrove�

porušení vozovky

Dopravní význam pozemní komunikace

�SN 73 6101, �SN 73 6110

O�ekávaná t�í-da dopravního

zatížení �SN 73 6114

D0 Dálnice, rychlostní silnice, rychlostní místní

komunikace, silnice I. t�ídy S, I, II, III

D1 Silnice II. a III. t�ídy, sb�rné místní komunika-

ce, obslužné místní komunikace, odstavné a parkovací plochy

III, IV, V a VI

Obslužné místní komunikace, nemotoristické komunikace, odstavné a parkovací plochy

V, VI D2-

Do�asné komunikace a ú�elové komunikace IV až VI


- 10 (49) -

2.1.2 Dopravní zatížení

Dopravní zatížení pozemních komunikací použité v tab. 2.1 a používané p�i požadované kvalit� vrstev a jejich p�edpokládaných životností je rozd�leno do t�íd dopravního zatížení podle tabulky 7.2 (viz �SN 73 6114). Podkladem jsou výsledky s�ítání dopravy v �R, pr�m�rná denní intenzita t�žkých nákladních vozidel TNVo. Tu je možno upravit na charakteristickou hodnotu denní intenzi-ty dopravy TNVk uvážením pr�m�rného ro�ního r�stu dopravy v návrhovém období (podrobn�ji viz kapitola 2.4.3).

Tab. 2.2 – T�ídy dopravního zatížení podle �SN 73 6114

T�ída dopravního zatížení TNVk vozidel/den

S > 7 500

I 3501 - 7 500

II 1501 - 3 500

III 501 - 1 500

IV 101 - 500

V 15 - 100

VI < 15

Výpo�et dopravního zatížení pro stanovení únosnosti je podrobn� popsán v TP 170.

Vychází se ze s�ítání dopravy, kde je ur�ena pr�m�rná denní intenzita t�žkých nákladních vozidel TNVo.

Tuto intenzitu je možno upravit na charakteristickou hodnotu denní intenzity TNVk uvážením pr�m�rného ro�ního r�stu dopravy v návrhovém období.

TNKk = 0,5 (δz + δk ) TNV0 , (2.1) kde TNVk je charakteristická hodnota denní intenzity provozu TNV (t�žkých

nákladních vozidel) v (díl�ím) návrhovém období pro všechny jízdní pruhy v obou sm�rech, vozidel/den,

TNV0 je pr�m�rná denní intenzita provozu TNV v roce provedení do-pravn�inženýrského pr�zkumu (s�ítání dopravy), vozidel/den,

δz, δk jsou sou�initele r�stu intenzity TNV pro roky po�átku a konce návrhového období.

Návrhové období pro návrh oprav a rekonstrukcí vozovek stanovuje správce:

− pro sí� silnic a dálnic se obvykle volí 25 let, − je možné volit díl�í návrhové období odpovídající p�edpokládané dob�

životnosti krytu vozovky, p�edpokládaná doba životnosti kryt� je uvede-na v tab. 2.3,

− ve zd�vodn�ných p�ípadech se volí návrhové období odpovídající pot�e-bám užívání pozemních komunikací, dob� užívání komunikace (zesílení


- 11 (49) -

objíž�kových tras), dob� p�ed uvedením do provozu nové komunikace (nap�. dálnice) apod.,

− pro vozovky ú�elových komunikací se volí podle jejich ú�elu.

Sou�initele δz a δk stanovuje vlastník nebo správce PK na základ� p�edpoklá-daného vývoje intenzity TNV. Pro b�žný silni�ní provoz se sou�initele mohou stanovit podle vztahu:

δi = (1 + 0,01 m) t i , (2.2)

kde δi je sou�initel r�stu dopravy pro i-tý rok vzdálený o ti rok� od po-

sledního s�ítání dopravy, ti je po�et rok� mezi rokem i-tým a rokem s�ítání dopravy, roky,

m je meziro�ní nár�st intenzity provozu t�žkých nákladních vozidel, %.

P�i nedostatku p�esn�jších údaj� lze sou�initele m uvažovat v závislosti na dopravním významu komunikace takto: - dálnice, rychlostní silnice, rychlostní místní komunikace m = 5 %, - silnice I. t�ídy m = 1%, - ostatní komunikace m = 0 %.

Pro výpo�et zbytkové doby životnosti a návrhu zesílení podle r�zných vý-po�tových metod užívaných provozovateli m��icích za�ízení se dopravní zatí-žení vyjad�uje celkovým po�tem p�ejezd� návrhových náprav o hmotnosti 100 kN 1):

− v pr�m�rném roce návrhového období:

Nrd = 365 . TNVk . C1 . C2 . C3 . C4 . /γDi*

(2.3)

kde Nrd je po�et p�ejezd� návrhových náprav v pr�m�rném roce návr-

hového období, návrhových náprav/rok,

TNVk je charakteristická hodnota denní intenzity TNV, viz rovnici (2.1), vozidel/den,

C1 je sou�initel vyjad�ující podíl intenzity TNV v nejvíce zatíženém jízdním pruhu.

Pro b�žnou skladbu silni�ního provozu se sou�initel C1 uvažuje: - pro jednopruhové komunikace C1 = 1,00,

- pro obousm�rné komunikace s - jedním jízdním pruhem v jednom sm�ru C1 = 0,50, - dv�ma jízdními pruhy v jednom sm�ru C1 = 0,45, - t�emi a více jízdními pruhy v jednom sm�ru C1 = 0,40. 1) Zp�sob použití sou�initel� C1, C2, C3, C4 a díl�ího sou�initele spolehlivosti γDi

* je odlišný oproti TP 170, zde jsou použity na stran� vstupních charakteristik namísto v rovnicích pro posouzení vozovky. Více je patrno z poznámky v kapitole 2.4.2.


- 12 (49) -

Do po�tu jízdních pruh� se zapo�ítávají pruhy pro pomalá vozi-dla.

Speciálním dopravn� - inženýrským pr�zkumem lze stanovit p�ímo návrhovou intenzitu TNV v nejvíce zatíženém jízdním pruhu (C1 se klade rovno 1,00).

C2 je sou�initel vyjad�ující fluktuaci stop a je stanoven:

- pro návrhovou úrove� porušení D0, D1, t�ídu dopravního zatí-žení S, I a II C2 = 1,00,

- pro ostatní úrovn� porušení a t�ídy dopravního zatížení C2 = 0,70.

C3 je sou�initel spektra hmotnosti náprav TNV a stanovuje se pro:

- b�žné dopravní zatížení C3 = 0,50,

- nep�íznivé dopravní zatížení na komunikacích s 20% až 50 % podílem pln� naložených TNV (v blízkosti t�žby surovin a výroby stavebních hmot) C3 = 0,70,

- velmi nep�íznivé dopravní zatížení na komunikacích s p�evahou pln� naložených TNV (v blízkosti t�žby surovin a výroby stavebních hmot) C3 = 1,00.

C4 je sou�initel vyjad�ující vliv rychlosti pohybu TNV a v závislos-ti na návrhové nebo dovolené rychlosti a stanovuje se:

- p�i rychlosti nad 50 km/h C4 = 1,00, - p�i zastavování vozidel a rychlosti 50 km/h C4 = 2,00.

γDi*

je díl�í sou�initel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návrhové úrovni porušení a dosahuje hodnot: γD0* .= 0,60, γD1* = 1,00, γD2* = 2,80,

za celé návrhové období:

Ncd = Nrd . td = 365 . TNVk . C1 . C2 . C3 . C4 . td / γDi* (2.4)

kde Ncd je celkový po�et p�ejezd� návrhových náprav za návrhové ob-

dobí, návrhové nápravy,

td je (díl�í) návrhové období, roky

ostatní symboly jsou za rovnicí (2.3). Dopravní zatížení z celkového objemu p�epravených hmot se stanovuje po ur-�ení zp�sobu jejich p�epravy, stanovení druhu vozidel, jejich vytížení apod. Objem p�epravených hmot se pak p�evede na po�et TNV a dále se již postupu-je podle výše uvedeného textu kapitoly 2.1.2.


- 13 (49) -

Tab. 2.3 – P�edpokládané minimální doby životnosti údržby a oprav vozovek v závislosti na t�íd� dopravního zatížení

Doba životnosti pro TDZ Technologie údržby a opravy

VI.

V.

IV.

III.

II.

I.

S

1. B�žná údržba asfaltových kryt� 3 3 2 2 1 1 1

2. Nát�r jednovrstvový 6 4 3 2 - - -

3. Nát�r jednovrstvový – modif. asfalt - - 6 4 2 - -

4. Nát�r dvouvrstvový 8 6 4 2 - - -

5. Nát�r dvouvrstvový – modif. asfalt - - - 6 5 3 3

6. EKZU 8 6 4 3 - - -

7. EKZS - mikrokoberec - - (10) 8 6 5 4

8. Asfaltový koberec tenký 12 10 8 6 5 - -

9. Asfaltový koberec tenký -modifikovaný asfalt

- - - 12 10 8 7

10. Asfaltový beton l : 40 mm

- - 10 8 - - -

11. 50 mm - - 10 9 - - -

12. 60 mm - - 12 10 - - -

13. Asfaltový beton l s modif. asf.: 40 mm

- - - 12 10 8 7

14. 50 mm - - - 14 12 10 8

15. 60 mm - - - 14 12 10

16. Asfaltový beton II : 40 mm

12 10 8 (7) - - -

17. 50 mm 14 12 10 (8) - - -

18. 60 mm 16 13 14 - - -

19 AKM 40 mm - - - 15 - - -

20 AKM- modif. asf. 40 mm - - - 15 15 12 10

2.1.3 Klimatické pom�ry

Klimatické pom�ry ovliv�ují charakteristiky vrstev vozovky a podloží. Teplota výrazn� ovliv�uje chování asfaltových vrstev, promrznutí podloží zp�sobuje mrazové zdvihy a sníženou únosnost podloží p�i jarním tání a zm�ny vlhkosti ovliv�ují modul pružnosti podloží.

Podle TP 170 je možno p�i posuzování vozovek a návrhu oprav uvažovat cha-rakteristickou teplotu asfaltových vrstev 20o C. Na tuto teplotu se opravují m�-�ené maximální pr�hyby vozovek s asfaltovými vrstvami p�i m��ení pákovým


- 14 (49) -

pr�hybom�rem. Na tuto teplotu se opravují moduly pružnosti asfaltových vrs-tev p�i stanovení zbytkové doby životnosti a zesílení založené na m��ení pr�-hybové �áry pákovými pr�hybom�ry, deflektografy a rázovými za�ízeními.

P�i p�esn�jších analýzách únosnosti vozovek se doporu�uje použít všech teplot charakterizujících klimatická období podle �SN 73 6114 a TP 170.

Charakteristická hodnota indexu mrazu pro posouzení odolnosti vozovek z hlediska mrazu a tání se získá z obrázku B.1 nebo tabulky B.1 podle �SN 73 6114 a návrhová hodnota se stanovuje v závislosti na vystavení vozovky p�so-bení v�tr�, inverzním polohám a oboustranné zástavb� .

2.1.4 Vodní režim podloží Vodní režim se hodnotí jako kapilární (velmi nep�íznivý), pendulární (nep�íz-nivý) a difúzní (p�íznivý).

Pro návrh zesílení se posouzení podloží a odolnosti vozovky proti škodám mrazem a táním odvozuje ze známého chování stávající vozovky a hodnocení vodního režimu se m�že zjednodušit, jak je uvedeno v 2.1.5.

2.1.5 Charakteristiky podloží Podloží se hodnotí modulem pružnosti, sou�initelem p�í�ného p�etvo�ení zemi-ny (Poissonovo �íslo) a namrzavostí.

Pro stanovení charakteristik podloží se m�že p�ímo použít TP 170 s využitím odb�ru vzork� prost�ednictvím vrtaných nebo kopaných sond a laboratorních zkoušek pro zat�íd�ní zeminy a stanovení únosnosti CBR.

Pro stanovení modulu pružnosti a Poissonova �ísla se s výhodou použije m��e-ní únosnosti vozovek. Z hodnot nam��ené pr�hybové �áry se s použitím vý-po�tových metod založených na �ešení pružného poloprostoru stanoví moduly pružnosti podloží. P�i stanovení hodnot modulu pružnosti je t�eba brát ohled na období m��ení, nebo� stanovené moduly sezónn� kolísají v závislosti na obsa-hu vlhkosti zejména jemnozrnných (nebezpe�n� namrzavých) zemin. Zvýšená vlhkost se v podloží vyskytuje také p�i porušených asfaltových vrstvách trhli-nami a nerovnostmi a p�i nevyhovujícím povrchovém odvodn�ní. Obojí ovlivní stanovení modulu pružnosti podloží a p�itom se návrhem opravy odstraní. Tyto jevy musí diagnostik p�i výpo�tu únosnosti a návrhu opravy, recyklace nebo rekonstrukce provedené na základ� m��ení únosnosti odborn� zvážit.

Jestliže vozovka vykazuje v období mrazu mrazové zdvihy místními hrboly se sí�ovými trhlinami a v jarním období dochází k prohloubení místních a p�í�-ných pokles�, zv�tšení plošných deformací a k rozvoji sí�ových trhlin, vozovka nespl�uje požadavky ochrany p�ed poruchami mrazem a táním. Souvislou opravu nebo rekonstrukci je t�eba ješt� posoudit z hlediska ochrany vozovky p�ed promrzáním, p�i�emž toto podloží se považuje za nebezpe�n� namrzavé a za vodní režim kapilární (viz 2.1.5).

Pokud vozovka v dob� mrazu nevykazuje mrazové zdvihy a na vozovce se nevyskytují konstruk�ní poruchy ani na okrajích vozovek jízdních pruh� (p�i nezpevn�né krajnici), pak jsou požadavky odolnosti vozovek proti škodám mrazem a táním spln�ny.


- 15 (49) -

2.2 M��ení únosnosti vozovky

2.2.1 M��ení únosnosti

M��ení únosnosti lze provád�t za�ízeními uvedenými v úvodu kapitoly 2. Prin-cip m��ení a vyhodnocení jsou v kapitolách 3 až 5.

2.2.2 Výstupy z m��ení únosnosti

Výstupem z m��ení únosnosti jsou hodnoty pr�hybu v závislosti na vzdálenosti od st�edu zatížení (pr�hybová �ára) pod definovaným zatížením charakterizují-cím ú�inek zatížení t�žkými nákladními vozidly.

Nam��ený pr�hyb je veli�ina podléhající vliv�m teploty, vlhkosti a náhodným vliv�m vrstev vozovky a podloží. Vlivy teploty a vlhkosti je nutno p�ed vy-hodnocení m��ení zohlednit.

Charakteristikami hodnocení únosnosti jsou zbytkové doba životnosti posuzo-vané vozovky a podklady pro návrh opravy zesílením.

2.2.3 Stanovení bod� pro m��ení únosnosti M��ení se provádí v pravé jízdní stop� t�žkých nákladních vozidel, p�i m��ení deflektografem se m��í v obou stopách vozidel.

V návaznosti na ú�el m��ení je t�eba volit maximální vzdálenost mezi jednotli-vými m��eními. Maximální doporu�ená vzdálenost mezi m��eními pákovým pr�hybom�rem a rázovými za�ízeními na b�žných vozovkách je:

− p�i návrhu zesílení nebo oprav� vozovek s konstruk�ními poruchami 25 m p�i m��ení v nejvíce zatíženém pruhu vícepruhových komunikací ne-bo st�ídav� v obou pruzích dvoupruhových komunikací (pak je vzdále-nost mezi m��eními 50 m, uspo�ádání viz �SN 73 6192) nebo v jízdním pruhu dvoupruhových komunikací, který vykazuje v�tší rozsah poruch kvalitativn� významn�jších (poruchy konstrukce vozovky); m��ením musí být pokryty všechny poruchy, které mají vliv na únosnost a návrh opravy,

− p�i posuzování vozovky pro stanovení zbytkové doby životnosti (m��ení pro plánování opravy) po 100 m v nejvíce zatíženém jízdním pruhu nebo v pruhu, který vykazuje v�tší rozsah poruch kvalitativn� významn�jších,

− pro stanovení zbytkové doby životnosti vozovky bez poruch a v p�ípad� výsledk� m��ení bez výrazn�jších zm�n je možno m��it po vzdálenos-tech 250 m v nejvíce zatíženém jízdním pruhu.

2.3 Vrtané a kopané sondy vozovek

Zjišt�ním druhu a tloušt�k vrstev vozovky, druhu zeminy a vodního režimu v podloží je možno posoudit únosnost vozovky.

Odb�r vzork� vrstev vozovky umožní vysv�tlit poruchy vozovky, odhalit jejich p�í�iny a získat dopl�ující podklady pro návrh opravy. Posouzením odebraných


- 16 (49) -

krytových vrstev se stanovují p�í�iny jejich poruch, trvanlivost, odolnost proti vývoji trvalých deformací a vhodnost pro provedení recykláže.

Odb�r vzork� stmelených vrstev se provádí jádrovými vývrty, zjišt�ní stavu a odb�r vzork� u ostatních vrstev a podloží se provádí kopanou sondou.

Vyhodnocení odebraných vzork� vrstev vozovky, zejména kryt� a stmelených podkladních vrstev, má provést akreditovaná laborato�.

Rozhodovací postup a posuzování vrstev vozovek, stanovení p�í�in poruch a návrh technologie údržby a opravy dokumentují vývojové diagramy M 05.

2.3.1 Vzdálenosti mezi sondami nebo vývrty Vzdálenost mezi sondáží je závislá na zm�nách vlastností vozovky a podloží posuzovaného úseku, zm�ny se projevují druhem a rozsahem poruch vozovky. Vývrty a sondami musí být dokumentovány p�í�iny porušení vozovky všech druh� poruch tak, aby bylo prokázáno, že navrženou opravou se poruchy od-stra�ují. Podle TP 76 musí však být dodržena pr�m�rná vzdálenost sondáže nejvýše 150 m (u pozemní komunikace, kde byla zajišt�na relativn� v�tší ho-mogenita kvality vrstev je možno provést sondy nebo vývrty v pr�m�rných vzdálenostech 250 m). Obvykle se požadují nejmén� 3 vývrty a 1 kopaná son-da na 1 km opravované komunikace. P�i provád�ní sond a vývrt� musí být brán ohled na získání dostate�ného množství materiál� pro následné laboratorní zkoušky.

2.3.2 Sondy a vývrty pro posouzení únosnosti vozovek K posouzení únosnosti m��ením je t�eba vždy znát:

− druh krytu (asfaltová sm�s, penetra�ní makadam, nát�r, dlažba, št�rko-vý kryt),

− druh podkladní vrstvy (asfaltové sm�si - celoasfaltová vozovka, cemen-tem stmelené podklady a podklad z nestmeleného kameniva),

− existenci nebo neexistenci ochranné vrstvy (pro posouzení odolnosti proti ú�inku mrazu a tání a posouzení podloží podle kapitoly 2.1.5),

− tlouš�ky jednotlivých vrstev.

V p�ípad� plánování údržby a oprav (sí�ová úrove�) lze údaje získat ze zázna-m� u správce. V p�ípad� diagnostiky pro opravu se musí provád�t vždy vývrty a sondy.

�ím p�esn�jší má být vyhodnocení únosnosti (zbytkové doby životnosti a ná-vrhu opravy), tím p�esn�ji musí být známy tlouš�ky vrstev v rozd�lení nejmén� na vrstvy:

− asfaltové, − cementem stmelené, − z nestmeleného kameniva.

Z moderních nedestruktivních metod je nejvhodn�jší stanovení tloušt�k vrstev z m��ení GPR (Ground Penetrating Radar), viz M 02, 3.2.

P�i oprav� poruch je t�eba ješt� posoudit kvalitu jednotlivých vrstev vozovky, nebo� nevhodné vrstvy zp�sobující poruchy musí být odstran�ny.


- 17 (49) -

2.3.3 Vývrty pro posouzení poruch asfaltových vrstev Na odebraných vývrtech pro posouzení p�í�in nevyhovujících parametr� pro-vozní zp�sobilosti (nevyhovující protismykové vlastnosti, p�í�ná a podélná nerovnost) a poruch asfaltových kryt� (ztráta asfaltového tmelu, hloubková koroze, vyjeté koleje, podélné vlny, trhliny úzké, široké, rozv�tvené a mozai-kové) se v odborné laborato�i stanovuje:

− tlouš�ka jednotlivých asfaltových vrstev vozovky, − spojení vrstev vozovek, − �ára zrnitosti, mezerovitost, obsah a p�ípadn� druh pojiva v posuzova-

ných vrstvách.

Tlouš�ka vrstev na vývrtech se stanovuje m��ením na �ty�ech místech pravi-deln� rozložených po obvodu vzorku s p�esností na 0,5 mm (�SN EN 12697-36). Tlouš�ka vrstvy je pr�m�r m��ení.

Spojení asfaltových vrstev se stanoví zkouškou st�ihem na spoji vrstev podle TP 109. Spojení vrstev se považuje za dokonalé, pokud se vrstvy vývrtu od sebe odd�lí p�i zkoušce st�ihem ve spoji silou v�tší než 6,7 kN p�i vývrtu ∅ 100 mm a 15 kN p�i vývrtu ∅ 150 mm.

Složení asfaltové sm�si se posuzuje rozborem extrakcí podle �SN 73 6160.

Poruchy trvalými deformacemi krytu (nevyhovující charakteristika podélné a p�í�né nerovnosti, poruchy podélné vlny a vyjeté koleje) vyžadují provedení vývrt� a posouzení sm�sí do hloubky až 180 mm s ur�ením vrstev, které jsou p�í�inou trvalé deformace.

Posouzení vývrt� pro návrh recyklace krytu (technologií REMIX a REMIX-PLUS) se dopl�uje návrhem úpravy asfaltové sm�si (p�idáním obvykle hru-bozrnného asfaltového betonu, pojiva, zm�k�ovacího �inidla apod.).

2.4 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky

Zbytková doba životnosti vozovky se stanoví vyhodnocením m��ení únosnosti za�ízeními podle úvodu kapitoly 2. Princip m��ení a vyhodnocení je v kapito-lách 3 až 5.

2.4.1 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z maximální-ho nam��eného pr�hybu pákovým pr�hybom�rem Stanovení zbytkové doby životnosti z m��ení maximálního pr�hybu pákovým pr�hybom�rem je vhodné pro netuhé vozovky lehkého a st�edního typu (vo-zovky asfaltové s nestmelenými podklady s tlouš�kou asfaltových vrstev do 100 mm, nejvýše 150 mm, vozovky št�rkové a dlážd�né s nestmelenými pod-klady). M��ení, vyhodnocení m��ení a stanovení zbytkové doby životnosti je obsaženo v kapitole 3 tohoto modulu.


- 18 (49) -

2.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z m��ené pr�hybové �áry Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z m��ené pr�hybové �áry je vhodné pro všechny typy vozovek. Pro t�žké vozovky (vozovky s podklady zpevn�nými a stabilizovanými cementem, celoasfaltové vozovky a vozovky s nestmelenými podklady s tlouš�kou asfaltových vrstev nad 150 mm) je to jedi-né možné �ešení. O tomto vyhodnocování je zmínka v kapitole 4 tohoto modu-lu (vyhodnocení m��ení deflektografem), ale vyhodnocení se vztahuje pouze na m��ení rázovými za�ízeními.

M��ení pr�hybové �áry pod zatížením pomocí rázových za�ízení se vyhodno-cují použitím výpo�t� podle teorie vrstevnatého poloprostoru. Podmínkou vý-po�tu jsou známé tlouš�ky vrstev vozovky.

Itera�ní metodou výpo�tu se stanovují moduly pružnosti jednotlivých vrstev vozovky a podloží tak, aby rozdíl mezi vypo�tenou a nam��enou pr�hybovou �arou na jednotlivých po�adnicích pr�hybu nebyl v�tší než 2 %, výjime�n� ±5 %.

Vypo�tené moduly pružnosti asfaltových vrstev se opraví na návrhovou teplotu podle 2.1.3 (20oC). Zohlední se také vlivy vlhkosti na stanovený modul pruž-nosti podloží podle 2.1.5. Tlouš�ky vrstev a návrhové hodnoty modulu pružnosti vrstev vozovky a podloží pak slouží k výpo�tu p�etvo�ení vrstev vozovky a podloží. Z velikosti relativního protažení na spodním líci asfaltových vrstev a relativního stla�ení povrchu podloží se vypo�tou mezní po�ty p�ejezd� návrhových náprav:

Nlim = f (ει) (2.5)

kde Nlim je celkový mezní po�et p�ejezd� návrhových náprav, návrhové ná-

pravy, ει je relativní protažení asfaltových vrstev na jejich spodním líci nebo

relativní stla�ení povrchu podloží.

Zbytková doba životnosti se stanoví z vypo�teného nižšího Nlim stanoveného z posouzení asfaltových vrstev nebo podloží:

tz = Nlim / Nrd (2.6)

kde

tz je zbytková doba životnosti, roky,

Nlim je mezní po�et p�ejezd� návrhových náprav, návrhové nápravy,

Nrd je po�et p�ejezd� návrhových náprav v pr�m�rném roce návrhového období podle rovnice (2.3), návrhové nápravy/rok,

Pokud zbytková doba životnosti stanovená výpo�tem je vyšší než 25 let, v hodnocení se uvádí pouze 25 let. Tyto hodnoty pak vstupují do vyhodnocení pr�m�rné doby životnosti posuzovaného úseku vozovky. Na základ� stanovené zbytkové doby životnosti se vozovka zat�i�uje do klasifika�ního stupn� podle tab. 2.4. Pokud se oprava provede na návrhové období, p�izp�sobuje se dob�


- 19 (49) -

životnosti obrusné vrstvy, návrhové období se stanovuje na 10 let a zbytková doba životnosti se zat�i�uje podle druhého �ádku tab. 2.4.

Klasifika�ní stupn� zbytkové doby životnosti mají užití odpovídající tab. 2.5.

Poznámka:

Rovnice z TP 170 pro návrhovou nápravu a jedno návrhové období:

B

i.up

6.Di. u 4C . 2C . d�

610

lim ��

��

��

��

��

��====

εεεεγγγγ

εεεεγγγγγγγγN (2.7)

kde

Nlim je celkový mezní po�et p�ejezd� návrhových náprav, návrhové nápra-vy,

γd je díl�í sou�initel spolehlivosti výpo�tového modelu, Ci jsou sou�initelé vyjad�ující ú�inek p�ejezd� návrhové nápravy na po-

škození, C2 vyjad�uje fluktuaci stopy nápravy a C4 ú�inek pomalé a za-stavující dopravy,

γu je díl�í sou�initel spolehlivosti aplikace únavové zkoušky,

γDi je díl�í sou�initel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návr-hové úrovni porušení vozovky,

upγ díl�í sou�initel rozptylu únavové zkoušky

εi je maximální relativní p�etvo�ení spodního líce asfaltových vrstev nebo povrchu podloží,

ε6, B jsou charakteristiky únavy podle �SN EN 12697-24. V textu je rovnicí (2.3) a obdobn� rovnicí (2.4) v souladu s poznámkou k rovnici (2.3) stanoveno:

Nrd = 365 . TNVk . C1 . C2 . C3 . C4 . /γDi*

kde Nrd je po�et p�ejezd� návrhových náprav v pr�m�rném roce návrhového ob-

dobí, návrhové nápravy/rok,

γDi* je díl�í sou�initel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návrhové

úrovni porušení vozovky,

Znamená to, že v rovnici (2.6) t�chto TP došlo k p�esunu sou�initel� Ci a γDi z Nlim do

Nrd, p�i�emž díl�í sou�initel spolehlivosti v t�chto TP je oproti TP 170 vyjád�en jako:

γDi* = (γDi)B (2.8)

kde

B je podle TP 170 rovno 5,00 a hodnoty pro jednotlivé γDi* nabývají hodnot

uvedených za rovnicí (2.3).

Nlim z tohoto d�vodu m�žeme napsat:

B

iup

6u

d

6

lim . .

10 = N

��

�

�

��

�

�

εγεγ

γ (2.9)


- 20 (49) -

po zjednodušení

Nlim = A εi -B (2.11)

kde

A je experimentáln� zjišt�ná konstanta odvozená pro každé zkušební za�ízení (pákový pr�hybom�r, rázové za�ízení) pro srovnávací (návrhovou) teplo-tu a up�es�uje se po srovnávacích m��eních podle TP 163. Po vyhodno-cení srovnávacích m��ení se m�že také up�esnit díl�í sou�initel návrho-vého modulu pružnosti podloží a p�epo�ty návrhových modul� pružnosti asfaltových vrstev v závislosti na teplot� m��ení.

Tab. 2.4 - Klasifika�ní zat�íd�ní únosnosti vozovek

Klasifika�ní stupe� Zbytková doba životnosti

1 2 3 4 5

p�i návrhovém období 25 let > 25 15 – 25 10 – 15 5– 10 < 5

p�i návrhovém období 10 let > 10 8 – 10 5 – 8 3– 5 < 2

Tab. 2.5 – Požadovaná klasifikace únosnosti vozovek

Klasifika�ní stupe� 1 2 3 4 5

Zbytková doba životnosti v rocích

P�ejímka povrchu p�ed uvedením vozovky do provozu P�ejímka povrchu na konci záru�ní doby Plánování opat�ení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky Provedení opat�ení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky

2.5 Návrh zesílení vozovky

K návrhu zesílení se p�istupuje, je-li stanovená zbytková doba životnosti v kla-sifika�ním stupni 4 až 5 (viz tab. 2.4 a 2.5). K návrhu tlouš�ky zesílení se po-užívá vyhodnocení m��ení únosnosti, vývrt� a sond.

Návrh zesílení provádí obvykle provozovatel m��icího za�ízení na základ� podklad� podle kapitoly 2.1 a 2.3. Návrhovou úrove� porušení a dopravní zatí-žení musí stanovit objednatel (obvykle správce). Klimatické pom�ry a pom�ry v podloží m�že stanovit provozovatel m��icího za�ízení podle kapitoly 2.1.3 až 2.1.5.


- 21 (49) -

2.5.1 Stanovení zesílení vozovky z maximálního nam��eného pr�hybu pákovým pr�hybom�rem

P�i návrhu zesílení z m��ení maximálního pr�hybu pákovým pr�hybom�rem se postupuje podle kapitoly 3 použitím návrhového grafu. Pro ekonomický a de-tailní návrh opravy je využití tohoto za�ízení omezeno v 2.4.1.

2.5.2 Stanovení zesílení vozovky z m��ené pr�hybové �áry

P�i vyhodnocování m��ení únosnosti charakterizované pr�hybovou �arou se používá stejný model vrstevnatého poloprostoru a stejný postup jako p�i vy-hodnocení zbytkové doby životnosti. Po stanovení zbytkové doby životnosti podle rovnic (2.6 a 2.7) se op�t itera�ními výpo�ty vozovky postupn� p�idává tlouš�ka zesilovacích vrstev vozovky o známých p�etvárných charakteristikách tak, aby mezní po�et opakování p�ejezd� návrhových náprav byl v�tší nebo se rovnal celkovému po�tu p�ejezd� návrhových náprav za návrhové období:

Nlim ≥ Ncd (2.12)

kde

Nlim je celkový mezní po�et p�ejezd� návrhových náprav podle rovnice (2.6), návrhové nápravy,

Ncd je celkový po�et p�ejezd� návrhových náprav podle rovnice (2.4), návrhové nápravy.

Návrh zesílení z m��ené pr�hybové �áry se provede výpo�tovými programy v souladu s použitým m��icím za�ízením podle kapitoly 4 a 5. Provozovatelé m��icích za�ízení podle TP 163 vlastní oprávn�ní k m��ení únosnosti a navrho-vání zesílení vozovek pozemních komunikací.


- 22 (49) -

3 M��ení a vyhodnocení m��ení pákovým pr�hybom�rem

M��it únosnost pomocí odezvy na zatížení zp�sobené návrhovou nápravou nákladního vozidla byla zajímavá myšlenka a první za�ízení bylo zkonstruová-no v USA v roce 1953. Podle konstruktéra se za�ízení na celém sv�t� nazývá Benkelman beam (Benkelman�v m��icí nosník), p�i�emž u nás se nazývá podle p�evodu pákový pr�hybom�r (na Slovensku vahadlový), viz schéma na obr. 3.1. Pom�r ramen dvouramenné páky je obvykle 2 : 1.

Obr. 3.1 – Schéma pákového pr�hybom�ru

3.1 Princip m��ení

Jde o m��ení pr�hybu pod pomalu se pohybujícím automobilem s tím, že pr�-hyb povrchu vozovky se m��í v míst� nejvyššího pr�hybu mezi zdvojenými pneumatikami nákladního vozidla obvykle naloženého na p�ípustné nebo návr-hové zatížení a bezprost�edn� po vzdálení automobilu od m��eného bodu. Ve-likost pr�hybu signalizovala namáhání vrstev vozovky a podloží.

V p�vodním uspo�ádání se pr�hyb m��il indikátorovými hodinkám s p�esností na 0,01 mm. V nov�jších uspo�ádáních se používají elektronické sníma�e m�-�ení dráhy, nejd�íve se zapisova�em, v sou�asnosti se záznamem hodnot do


- 23 (49) -

po�íta�e. V tomto uspo�ádání se m��í i vzdálenost vozidla od m��eného bodu a získává se celá pr�hybová �ára (p�í�inková �ára, viz definici v úvodu 2. kapito-ly).

Aby se dosáhlo odpovídající p�esnosti m��ení, musí být ramena m��icí páky dostate�n� dlouhá tak, aby pr�hybová mísa od zatížení neovliv�ovala vlastní m��ení poklesem podpor pevné �ásti pr�hybom�ru. Snímáním pr�hybové �áry umož�uje provést korekci �áry s ohledem na pokles podpor, princip opravy dokumentuje obr. 3.2.

Obr. 3.2 – Schéma m��ení pr�hybu a jeho opravy o pokles podpor pevné �ásti pr�hy-

bom�ru v pr�hybové míse vozovky pod pohyblivým zatížením

3.2 Princip vyhodnocení m��ení

P�vodn� jednoduché za�ízení poskytovalo údaje o pr�hybu vozovek budova-ných v dob� po�átku rozvoje t�žké nákladní dopravy, obvykle to byly vozovky s podklady z nestmeleného kameniva s pom�rn� tenkými asfaltovými vrstvami.

Poklady pro využití m��ení se ov��ovaly p�i namáhání pokusných vozovek skute�nými t�žkými vozidly nebo na kruhových drahách nápravami vozidel. Ov��ovalo se, jak se dané vozovky (charakterizované druhem a tlouš�kami vrstev na dané charakteristice podloží) p�i stanoveném pr�hybu m�ní v závislosti na po�tu opakování zatížen (po�tu p�ejezd� t�žkých nákladních vozidel), jak se ovliv�uje provozní zp�sobilost a jakým zp�sobem je lze efek-tivn� udržovat a opravovat. První takový velkopokus, který na dlouho ovlivnil p�ístup k posuzování vozovek, byl AASHO Road Test v USA (1952 – 1956), po nich následovala �ada dalších test� i v dalších zemích v�etn� �eskosloven-ska, p�i nichž se pro r�zné vozovky odvozoval vztah mezi pr�hybem a mož-ným po�tem p�ejezd� návrhových náprav do opravy vozovky a následn� z m��ení pr�hybu se také stanovovala oprava vozovky zesílením v závislosti na budoucích po�tech p�ejezd� vozidel nebo návrhových náprav vozidel.

Tyto vztahy byly pro posouzení únosnosti vozovky a návrh zesílení vozovky pro nové dopravní zatížení docela spolehlivé pro daný a velkopokusy ov��ený typ vozovky.

Se zm�nou technologií výstavby vozovek, zavád�ním cementem stmelených poklad� a zásadn� vyšších tloušt�k asfaltových vrstev tento jednoduchý vztah


- 24 (49) -

mezi pr�hybem a možným po�tem zatížení p�estával platit, pr�hybová �ára se stávala plošší, zasahovala až do podpor m��icího nosníku a nevystihovala po-suzování namáhání jak vrstev, tak podloží.

Pr�hybové �áry následn� umožnily analýzu jak velikosti maximálního pr�hy-bu, tak polom�ru k�ivosti pr�hybové �áry. T�mito dv�ma charakteristikami se m�lo zohlednit namáhání stmelených vrstev (polom�r k�ivosti) a namáhání podloží. Je t�eba �íci, že se podobnou analýzu v �eskoslovensku nepoda�ilo spolehliv� uskute�nit.

3.3 Použití za�ízení v �R

TP 87 ješt� umož�ují použít m��ení pákovým pr�hybom�rem v t�chto dvou uspo�ádáních m��ení pr�hybové �áry podle postupu I a II:

I. Pohyblivé m��icí rameno s hrotem položeným na povrch vozovky se vsune mezi zdvojené pneumatiky do vzdálenosti 1 m p�ed osu nápravy a po ustálení pr�hybom�ru automobil odjede do vzdálenosti 6 m od hrotu. P�i odjezdu se zaznamenává pr�hybová �ára vratného pr�hybu povrchu vozovky po odjezdu zatížení. M��ená pr�hybová �ára p�i uplatn�ní p�edpokladu symetrie pr�hybové mísy umožní podle geometrického uspo�ádání podpor nosníku, délky m��icího ramene a druhého ramene páky s m��ením pr�hybu opravit nam��enou pr�hybovou o pokles obou podpor pr�hybom�ru, jak je v obr. 3.2 znázorn�no.

II. Podle postupu II se m��í ob� pr�hybové �áry p�i nájezdu i odjezdu vozi-dla. Pr�hybom�r se p�ipraví obr. 3.3 do správné polohy obr. 3.4 a auto-mobil najíždí na pr�hybom�r až do vzdálenosti osy nápravy 1 m za hrot a následn� se vrací na p�vodní místo p�ed m��ením. Pr�hybové �áry obou m��ených v�tví se opravují op�t o pokles podpor pr�hybom�ru.

Pro vyhodnocení m��ení podle postupu I se používá pouze maximální pr�hyb. Závislosti doby životnosti a zesílení byly stanoveny ješt� v 70letech, od té do-by se provedla menší úprava v návaznosti na m��ení rázovým zatížením.

Pr�hybovou �áru podle postupu II je možno použít ve spojení s podrobnou její analýzou se zp�tným výpo�tem charakteristik vrstev vozovek o známé jejich tlouš�ce. Vzhledem na komplikované a drahé takové m��ení (váže nejmén� t�i pracovníky s nákladním a dodávkovým vozidlem) a množství zm��ených bod� za den, nedosáhne se výkonu jiných za�ízení a nejsou takové postupy ov��ené.

3.4 Vyhodnocení m��ení

3.4.1 Stanovení návrhového pr�hybu

Pokud se m��í na asfaltových vozovkách, je omezení teploty rozmezím 5 °C až 30 °C. M��ený pr�hyb se opraví na teplotu m��ení s použitím odlišného sou�i-nitele podle tlouš�ky asfaltových vrstev do 100 mm a nad 100 mm. V poru-chách vozovek sí�ovými trhlinami a plošnou deformací se oprava na teplotu neprovádí (tyto porušení vrstvy mají na m��ený pr�hyb malý vliv a rozhodn� je neovlivní teplota vrstev).


- 25 (49) -

Z m��ených výsledk� pr�hybu se vyberou homogenní úseky vozovek. Nam�-�ené hodnoty opravené podle p�edešlého odstavce se statisticky vyhodnotí a stanoví se charakteristický pr�hyb homogenní sekce s tím, že tento pr�hyb od-povídá kvantilu 90 % (jen 10 % pr�hyb� na sekci je vyšších).

M��ené pr�hyby se také opravují s ohledem na vliv podloží, v dlouhodob� su-chém období se u vozovek bez ochranné vrstvy doporu�uje provést zvýšení pr�hybu o nejmén� 20 %. Tímto se charakteristický pr�hyb p�evede na návr-hový pr�hyb homogenní sekce.

3.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti

Zbytková doba životnosti se stanoví z rovnice:

rdN

dy

rdN

Nzt

log25,625,410lim

−−−−======== (3.1)

kde

tz je zbytková doba životnosti vozovky, roky,

Nlim je mezní po�et p�ejezd� návrhových náprav v souladu s rovnicí 2.5, návrhové nápravy,

Nrd je po�et p�ejezd� návrhových náprav v pr�m�rném roce návrho-vého období podle rovnice (2.3), návrhové nápravy/rok,

yd je návrhový pr�hyb, mm.

3.4.3 Návrh tloušky zesílení

Návrh tlouš�ky zesílení se provádí podle grafu v obr. 3.5. Ekvivalentní zesilo-vací tlouš�ka se p�evede na návrh vrstev vozovek takto:

hz = he.jz (3.2)

kde

hz je návrhová tlouš�ka zesílení vrstvou z asfaltové sm�si, mm,

he je ekvivalentní tlouš�ka zesílení, mm,

jz je sou�initel ekvivalence pro danou asfaltovou vrstvu pro AB je roven 0,75 a pro OK je 1,00.


- 26 (49) -

Obr. 3.3 – Pákový pr�hybom�r p�ed m��ením podle postupu II

Obr. 3.4 – Umíst�ní pákového pr�hybom�ru p�ed m��ením podle postupu II


- 27 (49) -

Obr. 3.5 – Návrhový graf pro stanovení zesílení ekvivalentní tlouš�kou

asfaltové vrstvy na základ� návrhového pr�hybu


- 28 (49) -

4 M��ení a vyhodnocení m��ení deflektografem

Deflektograf byl poprvé zkonstruován ke konci 60let ve Francii. Jedná se o zmechanizovaný pákový pr�hybom�r m��ící p�i pomalé plynulé jízd� t�žkého nákladního automobilu. V každém m��icím cyklu se m��icí nosník se dv�ma m��icími rameny p�ipraví k m��ení (viz obr. 4.1) a m��í až do nájezdu kol m�-�icího automobilu tak, že se osa nápravy dostává až za hroty pr�hybom�ru (viz obr. 4.2). �etnost m��ení se pohybovala u prvních deflektograf� po 3,3 m, protože celý cyklus byl ovládán mechanicky otá�ením kol, v dalších za�ízeních díky používání navijáku nebo jinak ovládaných posun� m��icího rámu je �et-nost volitelná na každých 5 m až 10 m.

Obr. 4.1 – Deflektograf s pr�hybom�rem na za�átku m��ení

Obr. 4.1 – Deflektograf s pr�hybom�rem na konci m��ení


- 29 (49) -

P�vodn� se velikost maximálního pr�hybu zaznamenávala optickou cestou na kinofilm, tj. na filmu byla znázorn�na pr�hybová �ára na každém m��eném bod�. Dnešní deflektografy již jsou pln� vybaveny po�íta�ovou technikou se záznamem pr�hybových �ar do pam�tí a jejich vyhodnocování. Schéma �es-kých za�ízení je na obr. 4.3 a schéma m��icího rámu je v obr. 4.4.

Obr. 4.3 – Schéma deflektografu s pr�hybom�rem na za�átku m��ení

Obr. 4.4 – Schéma m��icího rámu pr�hybom�ru deflektografu


- 30 (49) -

Obr. 4.5 – Pr�hybová �ára m��ená deflektografem

4.1 Výhody a nevýhody deflektograf�

Výhodou za�ízení je vysoká �etnost v podstat� automatického m��ení odezvy vozovek pod ob�ma koly m��icího vozila.

Nevýhodou je nízká p�esnost m��ení a jeho vyhodnocování:

− p�i nerovných a porušených vozovkách vznikají nespolehlivá m��ení ne-bo se rám automaticky z pod kol vytáhne, aby se zabránilo najetí pneu-matikami na pohyblivé rameno pr�hybom�ru,

− m��icí rám je krátký, pr�hyb podpor je ovliv�ován pr�hybovou mísou vznikající pod každým kolem vozidla a k oprav� pr�hybové �áry nelze dosp�t.

Je pravdou, že ve sv�t� byly postaveny i dlouhé m��icí deflektografy osazené na náv�su, ale jejich používání již bylo ukon�eno.

4.2 Vyhodnocení m��ení

Vyhodnocení m��ení se d�je statistickým zpracováním dat:

− vylou�ením neplatných nebo odlehlých hodnot,

− stanoví se rozhodující stopa m��ení, ta která vykazuje vyšší maximální pr�hyb,


- 31 (49) -

− vytvo�í se homogenní sekce a pro stanovenou homogenní sekci se stano-ví charakteristická pr�hybová �ára jako �ára pr�m�rná ze všech platných m��ení,

− zp�tným výpo�tem, jehož cílem je koincidence charakteristické pr�hy-bové �áry a výpo�tové �áry, se stanoví moduly pružnosti vrstev a podlo-ží (na matematickém modelu),

− stanoví se zbytková doba životnosti a zat�ídí se do klasifika�ního stupn� únosnosti,

− v p�ípad� hodnocení únosnosti v klasifika�ním stupni 4 nebo 5 se navr-huje zesílení v itera�ních krocích p�idávání materiálu plánovaného zesí-lení.

Za�ízení tedy slouží jako podklad k plánování opravy. Výstupem hodnocení je plánování druhu opravy a p�ibližné její ceny. Plánování opravy je sm��ováno na dobu s dosažením klasifikace 5.


- 32 (49) -

5 M��ení a vyhodnocení m��ení rázovým za�ízením

První rázová za�ízení modelující dynamické zat�žování povrch� vozovek vzni-kaly již v 60letech. Také v �eskoslovensku již v polovin� 60let pracovaly 2 za�ízení k zat�žování netuhých a tuhých vozovek. Bohužel došlo k celkovému zaostávání ve využívání elektronické a výpo�tové techniky a krok s vysp�lým sv�tem se dohán�l jen s pomocí za�ízení sv�tových výrobc� za�ízení.

5.1 Princip m��ení

Pro zatížení povrchu vozovky se používá hybnosti zatížení, voln� padající hmoty dopadá na tlumi�e, obvykle gumové, a postupné zpomalení hmoty vy-volá rázový pulz ve tvaru, který odpovídá zatížení p�i p�ejezdu vozidla. Tato za�ízení se také ozna�ují jako FWD (Falling Weight Deflectomerer). Obvykle se modeluje zat�žovací (rázový) pulz, odpovídající rychlosti p�ejezdu náklad-ního vozidla o rychlosti 30 km/h až 80 km/h. Velikost a pr�b�h rázového pulzu se m��í sníma�em síly a konstrukce za�ízení umož�uje široký rozsah zatížení (nap�. 20 kN až 200 kN) s malou možností úpravy doby zatížení. Velikost a dobu zatížení ovliv�uje také konstrukce vozovky a teploty gumových tlumi��.

Zatížení se na povrch vozovky p�enáší pomocí kruhové zat�žovací desky s odpruženým povrchem (profilovaná guma) p�ípadn� s d�lení na n�kolik vzá-jemn� se pohybujících se �ástí tak, aby se modelovalo rovnom�rné zatížení povrchu vozovky pod zat�žovací deskou.

Odezva vozovky na zatížení je vyjád�ena m��enou pr�hybovou �arou jako sta-novením poklesu povrchu vozovky pod zatížením v závislosti od st�edu zatíže-ní. M��ení se provádí pomocí p�esných geofon� (sníma�� zrychlení) a údaje o pr�hybu jsou m.

Schéma za�ízení a m��ení je v obr. 5.1, b�žn� se za�ízení osazuje na p�ív�s a na obr. 5.2 je fotografie soupravy.

Obr. 5.1 – Schéma rázového za�ízení skupiny A podle �SN 73 6192


- 33 (49) -

M��ení se provádí v souladu s �SN 73 6192. Stanovení po�tu a míst m��ení je uvedeno v 2.2.3.

5.2 Vyhodnocování a výstupy z m��ení únosnosti

Výstupem m��ení je nam��ená pr�hybová �ára v dokumentovaném bod�, pod stanoveným zatížení p�i stanovené teplot� v obrusné vrstv�. Všechna pot�ebná data jsou v p�íkladu záznamu m��ení v obr. 5.4.

Za�ízení m�že m��it p�i teplotním rozsahu asfaltové vrstvy 5 °C až 35 °C (tep-lota 40 mm pod povrchem vozovky), jiné vrstvy lze m��it p�i teplot� vzduchu vyšší než 5 °C.

Vyhodnocení m��ení je popsáno v 3.4. Vychází se z výpo�tu pr�hybové �áry podle lineárního vrstevnatého poloprostoru znázorn�ného v obr. 5.3. Výstupy z vyhodnocených m��ení jsou stanovené doby životnosti pot�ebná zesílení na jednotlivých m��ených bodech. P�íklad vyhodnocení m��ení je v obr. 5.5.

Obr. 5.2 - Rázové za�ízení pro m��ení únosnosti

Obr. 5.3 – Znázorn�ní zatížení a pr�hybové �áry lineárního vrstevnatého poloprostoru


- 34 (49) -

Obr. 5.4 - P�íklad záznamu m��ení únosnosti rázovým zatížením

Obr. 5.5 - P�íklad vyhodnocení m��ení únosnosti rázovým zatížením


- 35 (49) -

6 Jiné použití rázových zat�žovacích zkoušek

Rázové zkoušky jsou velmi praktické, jednoduché, nedestruktivní, rychlé, s nízkou pracností, je proto lákavé je použít i k jiným ú�el�m:

�SN 73 6192 jednak popisuje 3 skupiny rázových za�ízení:

A – používaná pro zkoušky netuhých i tuhých vozovek a jejich podkladních vrstev,

B – používaná obvykle pro zkoušky nestmelených podkladních vrstev a podlo-ží,

C – jako lehké dynamické desky používaná pro kontrolu míry zhutn�ní hru-bozrnných zemin a sypanin, zemin zlepšených vápnem apod.

Jsou to za�ízení na stejném principu, konstruovaná na m��ení odezvy m��eného vrstevnatého poloprostoru pod zat�žovací deskou opat�enou gumovou profilo-vanou podložkou a z výsledk� m��ení a vyhodnocení se usuzuje na nehomoge-nity, které mohou být zp�sobeny zm�nou:

− složení a tloušt�k vrstev,

− zhutn�ní vrstev s možností následného sedání vrstev,

− zvýšení vlhkosti u jemnozrnných zemin.

Jednoduše �e�eno, pokud reakce na zatížení má vztah ke složení, vlhkosti a zhutn�ní, lze podle reakce tyto vlastnosti posoudit.

6.1 Rázová za�ízení skupiny A

Jsou to univerzální za�ízení, obvykle umož�ují nastavit velikost p�sobící síly a �áste�n� také dobu p�sobení zat�žovacího pulzu a jsou proto použitelná pro m��ení na celé nebo nedokon�ené konstrukci vozovky až na zlepšeném podloží i pro m��ení na cementobetonových vozovkách. Schéma za�ízení a fotografie jsou v obr. 5.1 až 5.3

6.1.1 Netuhé vozovky

Krom� popsaného použití za�ízení pro stanovení zbytkové doby životnosti vo-zovky a návrh� opravy, zesílení nebo dobudování netuhých vozovek, se tato za�ízení s oblibou používají pro první posouzení jakéhokoliv problému vozov-ky nap�.:

− P�i vývoji nerovností objemovými zm�nami (sedáním, bobtnání), porov-nání m��ení na r�zných místech a sledování m��ení v �ase umožní usou-dit na ukon�ení nebo pokra�ování proces�.

− Objevení skrytých nehomogenit p�i výstavb�, jako je zabudování:

− pevn�jších hmot (nap�. zbytek r�zných konstrukcí, vyprázdn�ní beto-nu z domýchava�e apod.) ovliv�ujících rovnost nebo poruchy,


- 36 (49) -

− nekvalitních vrstev (nap�. št�rkopísku nebo št�rku místo št�rkodrti ne-bo št�rku bez prolití cementovou maltou),

− p�i výstavb� porušených nebo nespojených vrstev (nap�. porušení technologickou dopravou nebo neztvrdnutí cementové stabilizace ne-bo kameniva stmeleného cementem jak nekropením vrstev, tak po-kládkou a hutn�ním vrstev po za�átku tvrdnutí, zejména kameniva stmeleného cementem).

− Vliv mrazových zdvih� a následných pokles� p�i tání a porušování stme-lených vrstev.

M��í-li se na �ástech vozovky, které vykazují a nevykazují zm�nu svého cho-vání a provede-li se analýza citlivosti r�zných p�edpokládaných vliv� na m��e-nou pr�hybovou �áru (tj. m�ní se p�edpoklady tlouš�ky a kvality vrstev a pod-loží, spojení vrstev apod.) je možno navrhnout minimální provád�ní další dia-gnostiky k ov��ení p�edpoklad� na charakteristických místech vozovky.

6.1.2 Cementobetonové vozovky

Rázové zkoušky se používají i pro cementobetonové (dále CB) vozovky. Zkoušení je pon�kud problematické s ohledem na d�lení CB krytu na jednotli-vé desky a teplotní pohyby desky (viz podrobn�ji M 06). Teplotou a namáhá-ním nejsou desky �asto podep�eny podkladem a desky na spárách nespolup�-sobí, ve spá�e je umožn�n nezávislý pohyb obou p�ilehlých desek.

Stejn� jako u netuhých vozovek lze m��it a stanovit následn� použitím výpo�tu vrstevnatého poloprostoru (program LAYEPS) moduly pružnosti jednotlivých vrstev CB vozovky v p�ípad� zatížení desky uprost�ed p�i jejich plném pode-p�ení (není možno m��it p�i teplém dnu mezi 10. h a 22. h, kdy je deska teplo-tou nadzdvižena). Z t�chto m��ení lze, s menší p�esností než pro netuhé vozov-ky (vliv kone�ného rozm�ru desky), usoudit na stav vrstev, zejména podloží.

D�ležité je namáhání, jak je uvedeno v obr. 6.1, tj. umíst�ní zatížení na okraj desky s m��ením pr�hybové �áry i na vedlejší desce. Dva možné p�ípady vý-sledné pr�hybové �áry znázor�uje obr. 6.2:

1. deska není podkladem podep�ena, prohýbá se jako konzola a v pro-st�ední t�etin� dochází ke zvýšenému nap�tí v tahu; p�enosu namáhání nepomáhá ani vedlejší deska, nedochází k p�edpokládanému spolup�-sobení p�ilehlých desek; zatížením pak rychle dochází k poruchám zlomením a pumpováním desek s vývojem nerovností na povrchu (viz M 06, obr. 2.33),

2. deska je dob�e podep�ena, deska dob�e nebo mén� spolup�sobí s p�ileh-lou deskou; tento zp�sob pr�hybové �áry charakterizuje dobrou funkci CB vozovky s p�ípadným menším spolup�sobením desek.


- 37 (49) -

Obr. 6.1 – P�íklad možného umíst�ní rázového za�ízení

Obr. 6.2 – Typický tvar pr�hybové �áry v okolí spáry

6.1.3 Shrnutí

Jednoduše �e�eno – použití t�žkého rázového za�ízení je po vizuální prohlídce s definování druhu a �etnosti poruch vozovek nejvhodn�jší zkouškou pro další stanovování p�í�in a oprav vozovek. Na r�zná použití t�chto za�ízení ve spoji-tosti s výpo�tem vrstevnatého poloprostoru jsou také zam��ena cvi�ení na kon-ci tohoto modulu.

6.2 Rázová za�ízení skupiny B

Tato za�ízení se zatížením do 15 kN s m��ením pr�hybu nebo pr�hybové �áry znázorn�né schématem a obr. 6.3 se používají p�i výstavb� vozovek ke kontro-le vlastností, zejména zhutn�ní vrstev.

Za�ízení m��í jak velikost silového pulzu, tak pr�hyb nebo pr�hybovou �áru. Umož�ují stanovit ekvivalentní modul pružnosti zkoušeného vrstevnatého po-loprostoru nebo i posoudit moduly podkladní vrstvy a podloží. Zejména je sna-hou pomocí za�ízení stanovit míru zhutn�ní posuzované vrstvy.

P�i použití rázového za�ízení skupiny B pro kontrolu míry zhutn�ní u pozem-ních komunikací, doporu�uje se provést korelaci výsledk� rázové zkoušky s výsledky statické zat�žovací zkoušky (viz �SN 72 1006, p�íloha D) nebo s


- 38 (49) -

objemovou hmotností podle zkoušky Proctor-standard. Korela�ní koeficient rx,y (viz p�íklad výsledku znázorn�ného v obr. 6.4) musí mít vždy hodnotu nejmé-n� 0,8, není-li stanoveno jinak. Pro výpo�et se použijí metody matematické statistiky.

Obr. 6.3 - Schéma rázového za�ízení skupiny B podle �SN 73 6192

Obr. 6.4 – P�íklad korela�ního vztahu

6.3 Rázová za�ízení skupiny C

Nejb�žn�jší za�ízení �asto se objevují na stavbách zejména pro kontrolu zhut-n�ní. Za�ízení je dokumentováno obr. 6.5.


- 39 (49) -

Obr. 6.5 – Schéma rázového za�ízení skupiny C podle �SN 73 6192

Za�ízení nemá m��ení tvaru ani velikosti zat�žovacího silového pulzu, m��í se pouze velikost pr�hybu uprost�ed zat�žovací desky. Vychází se pouze z p�ed-pokladu, že hybnost padajícího závaží vyvolá tlumením relativn� konstantní sílu (princip rázových za�ízení vychází z rovnice hybnosti síly m . v = P . t, kde m je hmota padajícího závaží, p�i dané výšce pádu získá závaží rychlost v a tlumením se získá síla P o dob� trvání t). Bohužel velikost síly a �as závisí také na tlumení a pr�hybu celého poloprostoru, takže hodnota síly nem�že být kon-stantní (viz také výpis m��ení na vozovce v obr. 5.4). Neznamená to, že za�í-zení nem�že být použito, ale výsledky vyjád�ené rázovým modulem pružnosti stanovené za�ízením skupiny B a C nemohou dávat srovnatelné výsledky.

Za�ízení skupiny C se používá podle �SN 73 6192 jen pro kontrolu zhutn�ní mimo aktivní zónu podloží (kontrolují se tedy jen násypy a zásypy). Je také p�edepsán zhut�ovací pokus, kde je nutno p�edem stanovit korela�ní vztah me-zi modulem deformace Mvd a modulem p�etvárnosti Edef získaným statickou zat�žovací deskou podle �SN 73 1006 a mezi objemovou hmotností podle zkoušky Proctor-standard. V norm� je samoz�ejm� za tímto konstatováním uvedeno: není-li v projektové dokumentaci stavby, technických podmínkách pro kontrolu a p�ejímání prací nebo v jiném, pro stavbu závazném dokumentu stanoveno jinak.

Proto bude správné upozornit na jistou nespolehlivost této zkoušky. Na jisté stavb� se kontrovaly zemní práce lehkou dynamickou deskou, byly provedeny stovky m��ení a jen 0,5 % m��ení dokladovala špatné zhutn�ní, které bylo nut-no napravit. PK v dob� ukon�ení záru�ní doby vykazovala nerovnosti vyjád�e-né charakteristikou IRI mimo povolený rozsah (viz tab. 2.1 v M 02). Následn� bylo zjišt�no, že p�i stavb� vozovky docházelo k sedání zemních t�les, bylo nutno upravovat niveletu vozovky a zvyšovat tlouš�ky asfaltových vrstev. Ve vyhodnocení zhut�ovacího pokusu bylo uvedeno, že v projektové doku-mentaci požadovaný rázový modul byl dosažen po prvním p�ejezdu vibra�ního válce a další p�ejezdy nem�ly na rázový modul vliv (byly mírn� vyšší nebo nižší, povrch nesoudržného materiálu se vibrací „na�echrává“). I po t�chto zjiš-t�ních se tato zkouška používala pro kontrolu zhutn�ní a následek se pochopi-teln� projevil v celkové kvalit� díla.


- 40 (49) -

7 Statická zat�žovací zkouška

Statická zat�žovací zkouška se používá podle �SN 73 1006. Používá se jako nep�ímé metody pro kontrolu zhutn�ní a pro p�evzetí podloží a vrstev vozovky. Není to zkouška pro diagnostiku vozovek nebo pro navrhování vozovek, ale �asto se díky výsledné veli�in� modul p�etvárnosti ne�iní rozdíl mezi modulem pružnosti a používá se i pro posuzování vozovek a také oprav.

TP 170 v reakci nepochopení uvedeného rozdílu obsahuje následující text:

− Podloží musí být zhutn�no podle �SN 72 1006 (míra zhutn�ní 102 % u zeminy F5 a F6 a 100 % zhutn�ní pro ostatní zeminy). Krom� spln�ní hodnoty modulu p�etvárnosti musí být spln�n pom�r modul� Edef,2 / Edef,1

< 2,5 a pro kamenitou sypaninu se pom�r stanovuje zhut�ovací zkouš-kou.

− Vlhkost podloží se m�že vlivem zvýšených srážek p�i provád�ní vozov-ky zvýšit a p�evzetí podloží modulem p�etvárnosti m�že �init potíže. Pokud by z �asových d�vod� nebylo možné vy�kat zlepšení vlhkostních pom�r� v podloží, m�že být i z tohoto d�vodu výhodn�jší již v projektu zvolit úpravu podloží (i když by požadovaného modulu p�etvárnosti pro p�evzetí plán� bylo možné dosáhnout bez zlepšení) a zárove� zvolit ji-nou konstrukci vozovky odpovídající zlepšenému podloží, tj. zvýšenému návrhovému modulu pružnosti.

− Návrhový modul pružnosti pro výpo�et vozovky zastupuje chování pod-loží pod vozovkou za vlhkosti odpovídající návrhovému vodnímu reži-mu p�i krátkodobém zatížení p�ejezdem vozidla. Modul p�etvárnosti sta-novený podle �SN 72 1006 charakterizuje chování podloží vozovky pod statickým zatížením po dokon�ení podloží a p�edstavuje kontrolní (p�e-jímací) zkoušku dokumentující vhodnost použitého materiálu a jeho do-state�né zhutn�ní za vlhkosti p�i zpracování (v blízkosti vlhkosti opti-mální). Proto nem�že existovat obecný matematický vztah mezi takto definovanými moduly. Za stejných podmínek je modul pružnosti vždy vyšší než modul p�etvárnosti, který zahrnuje nepružnou složku p�etvá�e-ní.

7.1.1 Pr�b�h a vyhodnocení zkoušky

Zat�žování kruhové tuhé kovové desky (povrch p�ed m��ením musí být vyrov-nán) se d�je obvykle pomocí hydraulického pístu s protihmotou (nákladní auto nebo stavební stroj). Zat�žuje se ve stupních s ustálením zatla�ování na jednot-livých stupních. Zat�žuje se ve dvou cyklech. Pracovní diagram je obr. 7.1. Vyhodnocení se d�je náhradou �áry zatížení – zatla�ení regresní rovnicí (musí se použít po�íta�) a stanovením již zmín�ných modul� deformace a pom�ru modul� získaného z druhého a prvního cyklu zatížení. Nižší modul z prvního cyklu tak p�edstavuje možné dohutn�ní ú�inkem válce.


- 41 (49) -

0 .0

0 .1

0 .2

0 .3

0 .4

0 .5

0 .6

0 .7

0 .8

0 .9

1 .0

0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5K o n t a k t n í n a p � t í p [M P a ]

Zatla�en

í des

ky y

[mm

]

Obr. 7.1 - Pracovní diagram statické zat�žovací zkoušky pro PK

podle �SN 72 1006

7.1.2 Využití výsledk� zkoušky

TP 170 požaduje minimální moduly p�etvárnosti podloží p�ed pokládkou dal-ších vrstev podle tab. 7.1 a nestmelených vrstev podle tab. 7.2.

Tab. 7.1 – Požadované minimální moduly p�etvárnosti na pláni vozovky v závislosti na

druhu zeminy a zlepšení podloží vozovky (aktivní zón�)

Požadovaný modul p�etvárnosti, Edef,2, MPa

Charakteristika podloží, návrhová úrove� porušení a t�ída dopravního zatížení


- 42 (49) -

30 Jemnozrnné zeminy (F), pouze pro D1 v TDZ VI a pro D2

45

Jemnozrnné zeminy (F), zahlin�né pís�ité a št�rkovité zeminy (S2 až S5, G3 až G5) nebo zeminy zlepšené p�ím�sí drt� na CBR > 15 %, aktivní zóna v tlouš�kách podle tabulky 9 �SN 73 6133 ze zeminy o návrhové hodnot� CBR > 15 % nebo z jiného vhodného materiálu, upravené skalní podloží z hornin R5 a R6.

60

Pís�ité a št�rkovité zeminy (S2, G3 a G4) p�i návrhové hod-not� CBR > 15 %, aktivní zóna ze zlepšené zeminy p�ím�sí pojiv p�i dosažení CBRsat > 10 % nebo ze zeminy o návrhové hodnot� CBR > 25 % �i z jiného vhodného materiálu, upra-vené skalní podloží z hornin R4 až R6.

90 Kamenitá sypanina, upravené skalní podloží z hornin R1 až R3, zeminy G1 a G2, zlepšené zeminy p�ím�sí pojiva p�i do-sažení CBRsat > 47 %

Poznámka – Hodnoty modulu p�etvárnosti podloží ze zemin s p�ísadou pojiv jsou uvedeny pro stanovení po 3 dnech po dokon�ení v p�ípad� použití vápna a po 7 dnech v p�ípad� použití cementu.

Tab. 7.2 – Požadované minimální moduly p�etvárnosti podloží vozovky a nest-melených vrstev vozovky p�ed pokládkou následné konstruk�ní vrstvy vozovky

v závislosti na jejich tlouš�ce a modulu p�etvárnosti pod ní ležící vrstvy

a) Ochranná vrstva

Požadované moduly p�etvárnosti Edef,2 stanovené na povrchu ochranné vrstvy, MPa

MZ o tloušce vrstvy, mm ŠD o tloušce vrstvy, mm Podloží

150 200 250 150 200 250 30 1) 45 50 60 50 60 70 45 60 60 60 70 80 90 60 60 90 100 110 90 120

b) Podkladní vrstva

Požadované moduly p�etvárnosti Edef,2 stanovené na povrchu podkladní vrstvy, MPa

ŠD o tloušce vrstvy, mm MZK o tloušce vrst-vy, mm

Ochranná

vrstva 150 200 250 150 200 250

45 1) 70 80 90 50 1) 80 90 100 100 110 120 60 90 100 110 110 120 130 70 100 110 120 120 130 140 80 110 120 120 130 140 150


- 43 (49) -

90 120 120 140 150 150 100 120 150 150 120 150

Poznámka: 1) Platí pro vozovky a konstrukce v návrhové úrovni porušení D1 ve t�íd� dopravního zatížení VI a pro D2.

7.1.3 Použití modul� p�etvárnosti p�i návrhu opravy

Návrh opravy na základ� m��ení statickou deskou se skute�n� v minulosti pou-žíval. V sou�asnosti se použije maximáln� na drobných akcích p�i opravách a rekonstrukcích. Pokud se rozhoduje o rekonstrukci a zjistí se, že stávající vrst-vy mají vhodné složení a kvalitu vrstev a m��ení stanovené moduly p�etvárnos-ti spl�ují charakteristiky z tab. 7.2, je možno s pomocí katalogu vozovek v TP 170 snadno a rychle navrhnout opravu vozovky.


- 44 (49) -

8 Cvi�ení

Cvi�ení jsou zam��ena na zacházení s programem LAYEPS pro výpo�et p�e-míst�ní lineárn� pružného vrstevnatého poloprostoru a posouzení vozovky jak s návrhovými hodnotami, tak hodnotami odvozenými z m��ení únosnosti. Za-cházení s programem bude v t�chto krocích:

1. P�i posuzování vozovek se používá program pro zodpov�zení otázky, zda je vozovka navržena správn� pro r�zn� se m�nící tlouš�ky vrstev vozovek nebo pro m�nící se podloží. Používá se program typu III pro standardní materiály nebo IV pro materiály vrstev vybo�ující z p�edpokládaných vrs-tev (nižší moduly, nedokonalé spolup�sobení nad sebou ležících vrstev).

2. Typ výpo�tu I slouží k výpo�tu pr�hybové �áry povrchu vozovky. Pro zatížení se zadají charakteristiky kruhové zat�žovací desky a dotykový tlak na desce. Rázová za�ízení mají desku o polom�ru 150 mm. Zadají se vrst-vy svou tlouš�kou a p�edb�žnými charakteristikami vrstev (obvykle odpo-vídající návrhovým charakteristikám, v p�íkladech je uvedena nápov�da). Podloží se zadá tlouš�kou poslední vrstvy odpovídající hloubce do 3 m po-loprostoru. Podloží se zadá nedeformovatelné odpovídající modulu 10 000 MPa a Poissonovým �íslem 0,21.

Poznámka:

Toto opat�ení modeluje fakt, že pr�hyb se do poloprostoru ší�í rychlostí odpoví-dající modulu pružnosti a v podloží se ší�í rychlostí 90 m/s až 120 m/s. Je-li doba zatížení (doba pr�b�hu silového pulzu) 0,025 s, povrch vozovky m�že zachytit stla�ení poloprostoru po dobu zatížení a to je nejvýše 3 m. Výpo�et poloprostoru je statický a nedokáže modelovat dynamické procesy.

3. Za t�chto podmínek program v zadaných bodech od st�edu zat�žovací plo-chy vypo�te pr�hyb povrchu vozovky (na vrstv� 1). Tento se porovná s m��eným pr�hybem na m��ených bodech s uvedenou vzdáleností od st�edu desky. Pokud se vypo�tený pr�hyb ve vzdálenosti od st�edu 1,2 m až 1,5 m liší od nam��eného, upravují se vlastnosti podloží tak dlouho, až se tyto vypo�tené a nam��ené pr�hyby shodují (moduly s p�esností na 10 MPa). Následn� se postupuje tak, že se vykrývají body m��ené �áry modu-ly podkladních vrstev a naposledy krytu.

4. Získané moduly jednotlivých vrstev se zadají do výpo�tu IV. Zadá se také po�et o�ekávaných p�ejezd� t�žkých nákladních vozidel. Výsledkem vý-po�tu jsou stanovená relativní porušení asfaltových vrstev a podloží.

5. Pokud jsou ob� relativní porušení nižší než 1,0 vozovka je dob�e dimenzo-vaná, p�i menších hodnotách než 0,5 je p�edimenzovaná (pokud je nízké �íslo u asfaltových sm�sí, pak jsou tlusté asfaltové vrstvy, pokud podloží, pak podkladní vrstvy). Zbytková životnost se stanoví tak, že návrhové ob-dobí se d�lí vyšší hodnotou vypo�ítaného relativního porušení.

6. Pokud jsou relativní porušení vyšší než 1,0 je t�eba p�idat vrstvu zesílení na povrch poloprostoru, minimální tlouš�ky vrstev uvažujte 50 mm. Pokud vyjde sou�initel nižší než 1,00, je návrh zesílení ukon�en a využívá se jako podklad pro návrh opravy.


- 45 (49) -

7. Ve výpo�tech je jistá nelogi�nost zadávání vozovky s podložím, která vy-plývá pouze ze cvi�ení. V první kontrole se zadává podloží bez zlepšovací vrstvy, tj. bez informace, že podloží se zlepšovalo, je to cvi�ný výpo�et pro analýzu citlivosti výpo�t� na návrh vozovky). V druhém p�ípad� se zadává podloží v�etn� informace o násypu nebo zlepšení podloží a pak se itera�ními výpo�ty stanoví moduly t�chto vrstev. Zlepšení podloží u p�í-kladu 2 se spojuje s ochrannou vrstvou, je to stejný materiál.

8. Jsou zadány dva p�íklady výpo�tu s použitím programu LAYEPS.

8.1 P�íklad 1

Na málo únosné zemin� v podloží násypu byl z�ízen násyp z vhodných materi-ál� o výšce 0,5 až 1,5 m. Na dob�e zhutn�né podloží vozovky byla položena vrstva št�rkopísku zrnitosti 0/8 s kulatými a hladkými zrny t�ženými z vody (nízký obsah jemných zrn, žádný obsah prachovitých a jílových zrn, lze ozna�it jako plážový písek), tlouš�ka 200 mm. Na tuto vrstvu byla s obtížemi (auta vyjížd�la hluboké koleje) položena vrstva št�rku 32/63 s v�tším obsahem plo-chých zrn, místy s vyšším obsahem podsítného s tím, že se uvažovalo prosypá-vání frakcí 8/16 a 0/4 (s provedením vibrovaného št�rku), tlouš�ka 200 mm. Toto se neda�ilo, drobn�jší zrna kameniva se nevsypávala do št�rku, z�stávala na povrchu. Tato vrstva i p�i obtížném provedení byla p�ekryta obalovaným kamenivem (OK 100 mm). Jelikož nebyly spln�ny požadavky pro p�evzetí vrstev (nebyla provedena zkouška statickou zat�žovací deskou) a bylo pode-z�ení, že vrstvy se budou dohut�ovat, št�rkopísek bude vstupovat do mezer ve št�rku a podkladní vrstvy nesplní požadavky únosnosti, bylo na vrstv� OK pro-vedeno m��ení únosnosti rázovým zatížením.

Byly nam��eny tyto vybrané charakteristiky rázového zat�žování na v té dob� dobudované vozovce (viz výše) p�i teplot� 30°C zastupující celkem 52 m��ení zat�žovací deskou o pr�m�ru 300 mm, pr�hyb v m v uvedených vzdálenos-tech od st�edu zat�žovací plochy byl nam��en, jak následuje:

Stani�ení tlak (kPa) Násyp (m) y0 y200 y300 y600 y900 y1200

1359 721 1,5 777 574 408 137 80 65

1380 735 1,5 842 638 461 166 74 55

1860 699 0,5 649 491 373 162 93 71

1900 693 0,5 1 179 920 690 295 145 97

1919 679 0,5 1 339 1 041 798 343 158 101

2160 749 0,5 732 562 430 193 114 83

Postupujte v t�chto krocích:

1. Stanovte návrhy vozovky pro návrhovou úrove� porušení D0, dopravní zatížení v roce 1995 TNV =1248, návrhové období 20 let, koeficient r�stu dopravy 1%. Silnice dvoupruhová, C2=1,00, C3=0,7, C4 = 1,0 pro podloží o únosnosti 50, 80, 120 MPa a podkladní vrstvy jak jsou uvedeny (ŠP 200 mm, ŠD 200 mm) a dopo�ítejte pot�ebné vrstvy asfaltových sm�sí pro spl-


- 46 (49) -

n�ní požadavk� zatížení a podloží. Porovnejte výsledky vlivu podloží na celkový návrh vozovky.

2. Pokuste se stanovit pružnosti vrstev odpovídající nam��ené pr�hybové �á�e, tj. stanoví se, co bylo realizováno, s jakými charakteristikami.

3. Stanovte pot�ebnou tlouš�ku asfaltových vrstev vozovky v p�ípad�, že do modelu vozovky dosadíte vypo�tené moduly podloží, násypu a podklad-ních vrstev namísto návrhových modul�. Modul pružnosti OK zvyšte s ohledem na vysokou teplotu vrstvy p�i m��ení (30 °C, návrhová teplota je 15 °C) na dvojnásobek. Vozovka musí mít stejnou životnost a zvýšení doby životnosti díky sníženým modul�m spodních vrstev se dosáhne zvý-šenou tlouš�kou asfaltových vrstev.

4. Stanovené tlouš�ky vozovek na jednotlivých nam��ených bodech vzájem-n� porovnejte a komentujte.

Nápov�da:

Modul pružnosti OK 100 = 2500 až 3000 MPa, vibrovaného št�rku 35 až 150 MPa p�i návrhové hodnot� 400 MPa, št�rkopísku 40 až 120 MPa, násyp 120 až 200 MPa a podloží násypu 55 až 100 MPa. Využijte pro zápis jednotlivých krok� výpo�tu p�iloženou tab. 8.1.

8.2 P�íklad 2

Vozovka na stavb� Pražská radiála v Brn� po necelých 5ti letech užívání vyká-zala velmi vážná porušení – v jízdní stop� se po�aly vyvíjet trhliny a trvalé deformace (s trhlinami i bez trhlin) jako vyjetá kolej.

První up�es�ující informace je složení vozovky. Obrusná vrstva je AKM I 40 mm s modifikovaným asfaltem, ložní vrstva je ABH 50 mm s modifikovaným asfaltem, podkladní vrstva OKVH 100 mm. Spodní podklad tvo�í kamenivo prolévané cementopopílkovou suspenzí KAPS I 230 mm a ochranná vrstva je ze št�rkopísku v tl. 200 mm. Zlepšené podloží je ze št�rku s p�ím�sí jemnozrn-né zeminy 300 mm. Podloží je r�zné, od skály v tunelové rou�e až po plastický jíl.

Dopravní zatížení je podle s�ítání vozidel v roce 2000 vyjád�eno 1719 TNV, meziro�ní nár�st dopravy se p�edpokládá 2%. Silnice �ty�pruhová, C1= 0,45, C2=1,00, C3=0,7, C4 = 2,0

1. Stanovte dobu životnosti vozovky v p�ípad� dodržení parametr� vrstev vozovky na podloží o modulu pružnosti 50, 80, 120, 180, 800 MPa. Ná-sledn� optimalizujte návrh vozovky tak, že snižujete nebo zvyšujete tlouš�ky asfaltových vrstev (KAPS I 230, ŠP 200 z�stávají a zlepšené pod-loží zanedbejte). Stanovené doby životnosti a návrhy vozovek se v jednotlivých návrzích budou lišit a pomohou Vám se orientovat v p�í�in� porušení (analýza citlivosti).

2. Pokuste se stanovit moduly pružnosti vrstev v p�ípad� níže uvedených nam��ených pr�hybových �ár získaných rázovým zatížením. P�i výpo�tu programem LAYEPS modelujte dokonalé spojení vrstev u vyšších pr�hy-b� i nedokonalé spojení vložením �ísla 1,0. Zejména se v�nujte posledním


- 47 (49) -

bod�m. Po�adnice pr�hybu v jednotlivých vzdálenostech od st�edu zat�žo-vací plochy jsou v m:

Stani�ení Teplota

tlak (kPa)

y0 y210 y300 y600 y900 y1200 y1500 y1800 y2100

0 22 740 232 174 162 127 101 80 64 53 44

247 25 723 424 234 190 100 59 38 25 18 12

650 22 935 132 58 50 34 22 12 6 4 3

1067 24 776 637 432 360 173 108 79 61 46 40

967s 25 751 291 192 172 106 59 35 22 17 16

967o 25 738 440 298 258 137 69 38 24 20 20 s – m��eno ve stop� vozidel pravého pruhu, o - m��eno v nepojížd�ném odstavném pruhu

3. Uve�te o jaké místo vozovky se jedná, na jakém je podloží, v jakém stavu jsou jednotlivé vrstvy vozovky, p�edpokládáte prokluz mezi vrstvami OK a KAPS?

Nápov�da:

Modul pružnosti: asfaltových vrstev 2500 až 3000 MPa, KAPS 200 MPa až 3000 MPa p�i návrhové hodnot� 1200 MPa, št�rkopísku a zlepšeného podloží 100 až 300 MPa a podloží 90 MPa až 3000 MPa. Využijte pro zápis jednotli-vých krok� výpo�tu p�iloženou tab. 8.1.

Vyhodnocení této diagnostiky je v M 07 v p�íloze.

9 Záv�r

Text rozebral veškerou problematiku m��ení únosnosti vozovek, stanovení zbytkové doby životnosti a návrhu zesílení vozovek s použitím všech dostup-ných za�ízení. Je upozorn�no na �asté chyby p�i návrhu a realizaci opravy. K textu je p�i�azena i �ást týkající se použití malých rázových zat�žovacích zkoušek a statické zat�žovací zkoušky pro pozemní komunikace.

10 Použitá literatura

Kudrna J. a kol.: TP MD �R 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací, VUT FAST 2004, s. 106.

Kudrna J. a kol.: TP MD �R 82 Katalog poruch, VUT FAST, 1996, s. 106.

Kudrna J. a kol.: TP MD �R 87 Návrh údržby a oprav, VUT FAST, 1996, s. 174 a návrh 2007, s. 60.

48

- 48 (49) -

Tab . 8.1 - Výpo�et modul� pružnosti vrstev vozovky z pr�hybové �áry nam��ené zkouškou tlumeným rázem

Moduly pružnosti vrstev a jejich tlouš�ka, MPa/mm Pr�hyb v uvedené vzdálenosti od st�edu zatížení, 10-3 mm/mm Stani- �ení E1/h E2/h E3/h E4/h Ep/h

Dotyk. tlak kPa 0 200 300 600 900 1270 1500 1800 2100

P�íklad 5000/200 600/200 150/200 80/2400 10000/∝ 700 274 234 211 155 112 79

Záv�r

- 49 (49) -

Date post:	29-Nov-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	7 times
Download:	0 times

DOC ING JAN KUDRNA CSC DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT … · zovky (pípadn vrstvy vozovky a podloží)...

Documents