Diagnostika vozovek. Diagnostika Diagnosis = dia + gnosis (osobitý, oddělený, hloubkový + poznání)

27.2.2013

Diagnostika vozovek SS3

Diagnostika Diagnosis = dia + gnosis (osobitý, oddělený, hloubkový + poznání) Diagnostika je poznávací proces, jehož cílem je o získat o objektu co nejkomplexnější poznatky.

POJEM DIAGNOSTIKA VOZOVKY

Diagnostika vozovky je soubor činností a objektivních metod potřebných k hodnocení stavu vozovek na síti pozemních komunikací nebo ke stanovení příčin poruch a návrhu opravy vozovky na vybraném úseku PK. Diagnostika vozovek se rozlišuje na: síťovou (network level) projektovou (project level) úroveň.

1

27.2.2013

Pojmy • neproměnné parametry - parametry pozemní komunikace, které se bez stavebního zásahu nemění:

Pojmy • proměnné parametry - parametry vozovky, které se mění působením dopravního zatížení, klimatickými vlivy a stárnutím materiálů

Pojmy • Spolehlivost vozovky je schopnost vozovky umožnit bezpečný, plynulý, rychlý, hospodárný a komfortní provoz silničních vozidel v požadovaném časovém úseku.

2

27.2.2013

Pojmy Základní charakteristikou spolehlivosti vozovky je její: • provozní způsobilost, • únosnost vozovky, • trvanlivost obrusné vrstvy, • udržovatelnost a opravitelnost vozovky.

Pojmy

• • • • •

Provozní způsobilost je vlastnost povrchu vozovky; je hodnocena zatříděním aktuálních parametrů: protismykových vlastností, podélné nerovnosti, příčné nerovnosti poruchy případně dopravního hluku při odvalování pneumatik.

Pojmy • Únosnost vozovky je schopnost konstrukce vozovky a podloží přenášet dopravní zatížení.

3

27.2.2013

Pojmy • Trvanlivost obrusné vrstvy je její schopnost odolávat vlivům dopravy a vlivům klimatickým.

PROCES DIAGNOSTIKY PK

• vypracování systému sběru dat, ukládání dat • disponování zařízeními pro hromadný sběr dat • silniční databanka • procesy vyhodnocování dat • klasifikace stavu PK • model řídících a rozhodovacích činností

Základní principy diagnostiky • Definice oboru systému tzn. kdy se diagnostika provádí • Definice kvantifikovaných parametrů • Popis metody - Způsob kvantifikace, případný převod při nepřímých měření - Stanovení korekčních součinitelů - Lokace a příprava měření - Četnost provádění

4

27.2.2013

DIAGNOSTIKA VOZOVKY

SÍŤOVÁ

PROJEKTOVÁ

(NETWORK LEVEL)

(PROJECT LEVEL)

Měření a hodnocení proměnných parametrů na síti Správa a hodnocení dat, systémy hospodaření s vozovkou Klasifikace vozovek pro plánování oprav a údržby

Vizuální prohlídka Posouzení únosnosti Sondáž a jádrové vývrty, odběr vzorků Laboratorní rozbory a zkoušky Stanovení příčin poruch a návrh opravy

Projektová diagnostika • Sondy ve vzdálenosti 150 – 250 m tj. v jízdním pruhu 300 – 500 m • V případě známé příčiny poruch je minimální četnost na 1 km – 1 kopaná sonda, 3 vývrty • Pro výpočet únosnosti vozovky a zbytkové životnosti je nutné znát: druh krytu, druh podkladních vrstev, stav ochranné vrstvy a její existence, tloušťky vrstev

Projektová diagnostika • Vývrty pro posouzení poruch v asfaltem stmelených vrstvách • tloušťka jednotlivých asfaltových vrstev vozovky, • spojení vrstev vozovky, • zrnitosti, • mezerovitost, obsah pojiva • případně vlastnosti kameniva a pojiva v posuzovaných vrstvách

5

27.2.2013

Síťová diagnostika • • • •

Provozní způsobilost Poruchy Únosnost Nehodovost

Síťová diagnostika • Provozní způsobilost • podélná nerovnost − mezinárodní index nerovnosti IRI, − míra nerovnosti povrchu vozovky C,

• příčná nerovností podle ČSN 73 6175 − hloubkou vyjetých kolejí R, - případně i hloubkou vody W.

• Protismykové vlastnosti podle ČSN 73 6177 - součinitel tření fp nebo fb - střední hloubka profilu povrchu vozovky (makrotextura) MPD, - součinitel tření povrchu vozovky zjištěným kyvadlem, u PK s dovolenou rychlostí 50 km/h a nižší - střední hloubkou textury povrchu vozovky zjištěné odměrnou metodou MTD (makrotextura), u PK s dovolenou rychlostí 50 km/h a nižší

Síťová diagnostika • Poruchy - záznam - Obrazový záznam

• Únosnost - Rázové zařízení

• Nehodovost - Databáze Policie ČR http://portal.dopravniinfo.cz/

6

27.2.2013

Klasifikační stupně provozní způsobilosti vozovky • • • • •

1 – Výborný 2 - Dobrý 3 - Vyhovující 4 - Nevyhovující 5 - Havarijní

Klasifikační stupně provozní způsobilosti vozovky • 1 nebo 2 jsou pro novou vozovku parametry kontrolní zkoušky pro převzetí • 2 nebo 3 parametry na konci záruční doby • 3 nebo 4 pro kontrolu stavu v průběhu užívání vrstvy vozovky, přičemž při hodnocení spodní meze klasifikačního stupně se připravuje zadání údržby nebo zadávací dokumentace stavby (opravy) • 4 nebo 5 PK nesplňuje požadavky provozní způsobilosti, je třeba provést údržbu nebo opravu

Klasifikační zatřídění proměnných parametrů vozovek

7

27.2.2013

Provedení diagnostiky • Manuelní • Mechanizované – jednoúčelová zařízení • Automatizovaná zařízení

Pojmy • Nerovnost povrchu pozemních komunikací je odchylka povrchu vozovky od filtrovaného skutečného rovného povrchu ve vlnovém rozsahu od 0,5 m do 50 m

8

27.2.2013

Principy měření a hodnocení DEFINICE ROVNOSTI NA ZÁKLADĚ GEOMETRICKÝCH PRVKŮ

DEFINICE ROVNOSTI NA ZÁKLADĚ CHARAKTERISTIK ODEZVY VOZIDLA PŘI JÍZDĚ

Měření nerovností PODÉLNÁ NEROVNOST

PŘÍČNÁ NEROVNOST

Lať 4 m nebo 3 m

Lať 2 m nebo 3 m

Nivelační souprava Profilometrické zařízení Bezkontaktní měření (laser, ultrazvuk) Odezvové přístroje a zařízení

Měření podélné nerovnosti pod latí 4 m lať

3 m lať

ČSN 73 6175: Měření a hodnocení nerovnosti povrchu vozovek

ČSN EN 13036 - 7: Měření jednotlivých nerovností povrchu vozovky – Zkouška latí

Délka latě: 4 m

Délka latě: 3 m

Tloušťka latě: max. 18 mm

Tloušťka latě: max. 25 mm

Šířka klínku: 30 mm

Šířka klínku: 25 mm

9

27.2.2013

Měření podélné nerovnosti pod latí

Hodnocení podélné nerovnosti Oprava u vydutých výškových oblouků s R ≤ 2000 m Oprava u směrových oblouků s R ≤ 160 m

Podélná nerovnost planograf (viagraf) 10 x koleček pevných (4) měřící kolečko Rozsah měření: 018 mm 0 – 40 mm Přesnost měření: 0,5 mm 1:600, 1:100 – 1:1 Rychlost max. 4 km.h-1

10

27.2.2013

Podélná nerovnost planograf (viagraf)

Oprava u vydutých výškových oblouků s R ≤ 2000 m Oprava u směrových oblouků s R ≤ 160 m

Podélná nerovnost nivelace Krok: 0,25 m Délka úseku: 500 m

Míra nerovnosti C Mezinárodní index nerovnosti IRI parametr stanovený ze simulované jízdy odezvového systému při rychlosti 80 km/h

Podélná nerovnost – odezvové zařízení: IRI • Podstata zkoušky spočívá ve snímání hodnot svislého zrychlení neodpružené hmoty měřící nápravy a hodnot svislého zrychlení odpružené hmoty karosérie vozidla, ze kterých se nezávisle na rychlosti pohybu měřícího zařízení stanový průběh podélných nerovností vyjádřených IRI.

odpružená hmota tlumič tuhost neodpružená hmota tuhost pneumatiky

11

27.2.2013

Podélná nerovnost – odezvové zařízení: IRI Rychlost 35 km.h-1 až 90 km.h-1 Vzorkování po 0,25 m Podélné nerovnosti se stanoví jako součet přemístění nápravy a reakce pneumatiky na nerovnosti, vyvolané odezvovými silami neodpružené a odpružené hmoty.

IRI

Příčná nerovnost • Měření pod 2 m latí • V příčných profilech 10 m nebo 20 m od sebe vzdálených

Příčná nerovnost - nivelací Vzdálenost měřících bodů po 10 cm Měřící profil po 10 m

12

27.2.2013

Příčná nerovnost – stacionární profilograf Měřící rám nebo lišta Grafické vynesení průběhu profilu Měření příčného sklonu Citlivost nerovností 0,5 mm Snímací zařízení se pohybuje na liště

Profilograf GE

Drsnost povrchu vozovky

• Fce geometrické drsnosti, kterou rozumíme uspořádání, velikost a tvar drobných prohlubinek a výstupků v povrchu tvořených jednotlivými zrny, • trvalá vlastnost krytu, která je dána použitím stavebních materiálů • Závisí na makrotextuře a mikrotextuře a míře spolupůsobení pneumatiky automobilu a povrchu vozovky

13

27.2.2013

Nerovnost amplituda profil

Drsnost povrchu vozovky PŘÍMÉ METODY

NEPŘÍMÉ METODY

Měří se přímo třecí síla nebo součinitel tření

Měří se charakteristiky povrchu pro odvození mezi těmito charakteristikami a součinitelem tření

Laboratorní a přenosná zařízení Dynamometrické přívěsy (podélné tření fp i s určitým prokluzem nebo boční tření fb) Automobil jako přístroj (součinitel fp z brzdné dráhy, součinitel fp ze zrychlení, součinitel fp nebo fb pomocí pátého kola)

Vysypání povrchu skleněnými kuličkami (hloubka makrotextury) Stereofotogrametrické měření povrchu Mechanické snímání povrchu Optické snímání povrchu Zjišťování drsnosti povrchu ultrazvukem nebo laserem Zjišťování drenážních vlastností povrchu

Drsnost povrchu vozovky – přímé metody

fp 

T N

fB 

B N

fp … součinitel podélného tření fb .. součinitel bočního tření T … tangenciální síla působící v místě dotyku proti pohybu pneumatiky v rovině vozovky B … boční síla působící v místě dotyku proti pohybu pneumatiky v rovině vozovky N … svislá síla působící na kolo

14

27.2.2013

Drsnost povrchu vozovky – tření • Povrch vozovky je silně heterogéní. Tření závisí na mnoha aspektech: - intenzita provozu, - dopravní zatížení, - teplota a její změny - zimní údržbě (chemické a posypové materiály) - voda (déšť, sníh)

Měření součinitele tření kyvadlem PTV • Zjišťuje se tření na povrchu vozovky • Součinitel tření se získá ztrátou kinetické energie (délka prokluzu, tlak patky na povrch, hmotnost patky, tloušťka vodního filmu, nulová poloha)

Měření součinitele podélného tření dynamometrickým přívěsem

• Zablokované kolo • Vrstva vody 0,6 mm • Radiální pneumatika s huštěním 1,7 MPa • zatížení na měřící kolo 3200 N • max. rychlost měření cca 100 – 120 km.h-1

15

27.2.2013

Měření součinitele podélného tření dynamometrickým přívěsem

• TRT (Tatra Runway Tester)

Měření součinitele podélného tření vozidlem SCRIM

Měření hloubky makrotextury povrchu vozovky odměrnou metodou • Zjistit hloubku makrotextury povrchu vozovky na základě měření průměrné hloubky prohlubinek a výstupků na povrchu krytu • Princip spočívá v rozprostření známého množství materiálu na čistý povrch vozovky a změří se vyplněná plocha

16

27.2.2013

Měření hloubky makrotextury povrchu vozovky odměrnou metodou - MTD

MTD … střední hloubka makrotextury V … objem materiálu D … aritmetický průměr změřených průměrů kruhové plochy vyplněné materiálem v mm.


Hodnoty hloubky makrotextury zjištěné měřením na asfaltových deskách.

[2]


Hodnoty hloubky makrotextury zjištěné měřením na povrchu vozovek.

[2]

17

27.2.2013

Měření hloubky makrotextury mikroprofilografem - hM • Měření průměrné hloubky makronerovností krytu přímo na vozovce • Stanovení pěti nejvyšších bodů a pěti nejnižších bodů

Měření hloubky makrotextury mikroprofilografem - hM • Měření průměrné hloubky makronerovností krytu přímo na vozovce • Stanovení pěti nejvyšších bodů a pěti nejnižších bodů

Poruchy vozovek • Pochůzky • Specielní vozidla

18

27.2.2013

Multifunkční zařízení

Multifunkční zařízení • • • • • • • • • • • •

Diagnostiku kvality povrchu vozovek. Diagnostiku kvality povrchu letištních ploch. Měření hloubky vyjetých kolejí. Měření rovinatosti v příčném směru a projektovaného příčného sklonu Měření podélného profilu vozovky s krokem 20 centimetrů. Měření makro-textury povrchu vozovky. Podrobné měření hloubky, tvaru i konfigurace zrn obrusné vrstvy. Pořízení kvalitního digitálního videozáznamu povrchu vozovky, stavu technického vybavení a rozhledových vzdáleností. Rozlišení trhlin, koroze, puchýřů, výtluků, hrbolů a dalších typů poruch. Přesné staničení všech měřených parametrů i poruch. Souběžné měření všech parametrů. Denní kapacita 100 kilometrů

Únosnost vozovek

• • • •

Mechanická účinnost konstrukce vozovky na základě měření průhybu bude závislá na: Pevnosti zeminy a únosnosti podloží Tloušťce jednotlivých vrstev vozovky Pevnosti a deformačních vlastností materiálů jednotlivých vrstev vozovky Skladby vozovky a míry spolupůsobení vrstev na jejich styku

19

27.2.2013

Únosnost vozovek • Statické zatěžovací zkoušky • Kvazistatické zatěžovací zkoušky • Dynamické (rázové) zatěžovací zkoušky

Únosnost vozovek – statická zatěžovací zkouška ČSN 73 6190

ČSN 72 1006

Statická zatěžovací zkouška podloží a podkladních vrstev vozovek

Kontrola zhutnění zeminy a sypanin

Malá deska: A=0,1 m2 d=357 mm Velká deska: A=0,5 m2 d=798 mm

Únosnost vozovek – statická zatěžovací zkouška Zatěžovací most hydraulický zvedák

Snímače deformace

Zatěžovací deska

20

27.2.2013



Zemina se zatěžuje po stupních (alespoň 5) Ustálená deformace zeminy, když po dobu 3 min změna 0,05 mm

Modul reakce k Statický modul deformace Eo Statický modul pružnosti E



Modul reakce k (MN/m3)



Statický modul deformace Eo (MPa)

21

27.2.2013



Statický modul pružnosti E (MPa)


Kontrola zhutnění zemin a sypanin

Modul přetvárnosti Edef (MPa) Zatěžovací cykus – 6 stupňů Odtížení – 3 stupně Zatěžovací cyklus – 6 stupňů


Kontrola zhutnění zemin a sypanin

Modul přetvárnosti Edef (MPa)

22

27.2.2013

Únosnost vozovek – statická zatěžovací zkouška Jemnozrnné zeminy – 2,0 Hrubozrnné – 2,5 Kamenité – 4,0

Únosnost vozovek – rázové zatěžovací zkoušky ČSN 73 6192

Rázové zatěžovací zkoušky vozovek a podloží

Rázová zkouška je nedestruktivní zkouška, při níž je povrch zkoušeného prostředí zatížen rázovým pulzem. Rázový pulz je vyvozen pádem závaží na kruhovou zatěžovací desku. Rázovou zkouškou se stanoví průhyb povrchu zkoušeného prostředí v závislosti na fyzikálně mechanických vlastnostech prostředí, velikosti pulzu a vzdálenosti od zkušebního místa.

Únosnost vozovek – rázové zatěžovací zkoušky ČSN 73 6192

Rázové zatěžovací zkoušky vozovek a podloží

Rázové zařízení skupiny A – zkoušky krytů tuhých i netuhých vozovek, zkoušky stmelených vrstev, i zkoušky nestmelených vrstev Rázové zařízení skupiny B – zkoušky nestmelených podkladních vrstev a podloží v aktivní hloubky a tam, kde lze použít zařízení C Rázové zařízení skupiny C – kontrola míry zhutnění hrubozrnných podložních zemin a sypanin, zemin zlepšených vápnem apod.

23

27.2.2013

LEHKÁ DYNAMICKÁ DESKA Er=(1-μ2)F/d.yr Rázový modul pružnosti … pružná deformace Mr=(1-μ2)F/d.yc Rázový modul deformace … celková deformace

Únosnost vozovek – deflektometr FWD: zařízení A

Vzdálenost snímačů do 1500 mm

Únosnost vozovek – deflektometr FWD Parametry průhybové čáry Centrální průhyb

d0

Celkový stav vozovky

Průhyb ve vzdálenosti r od středu zatěžovací desky

dr

Stav vrstvy v ekvivalentní hloubce r

Index křivosti krytu, SCI

d0- dr

Únava stmelených vrstev

Index křivosti podkladu, BCI dr- dn dn-1- dn

Stav podkladní podložní vrstvy, podloží

Index poškození podkladu, BDI

d1- dr

Stav horní podkladní vrstvy

Faktor zakřivení, CBF

(d0dr)/d0


Poměr průhybů, DR

d0/dr


24

27.2.2013

Únosnost vozovek – deflektometr FWD: zařízení A Vzdálenost měřících bodů •25 m při návrhu zesílení nebo opravě vozovek s konstrukčními poruchami při měření v nejvíce zatíženém pruhu vícepruhových komunikací nebo střídavě v obou pruzích dvoupruhových komunikací (kdy je vzdálenost mezi zkušebními místy 50 m v daném jízdním pruhu) • 100 m pro síťovou úroveň při posuzování vozovky pro rozhodnutí o provedení údržby nebo opravy • 250 m pro rozhodnutí o provedení údržby vozovky nebo opravy (pro síťovou úroveň) • na krátkých samostatných úsecích (minimálně 10 měření)

Únosnost vozovek – deflektograf: zařízení A • Pomalu jedoucí vozidlo • 100 kN náprava • zdvojené kolo 50 kN • huštění pneumatik 0,75 MPa • rychlost 2,9 km.h-1

Silniční databanka • Úsek výstavby ŘSD ČR, odbor silniční databanky se sídlem v Ostravě řeší a zabezpečuje provoz Informačního systému o silniční a dálniční síti České republiky (ISSDS ČR) na sledovaných komunikacích. Tyto komunikace tvoří síť dálnic, silnic I., II. a III. třídy

25

27.2.2013

Silniční databanka - Data Uzlový lokalizační systém Neproměnné parametry Proměnné parametry Registr stavební činnosti Dopravní inženýrství

Silniční databanka - Data Uzlový lokalizační systém - uzlové body - úseky - propojení dopravních směrů ve složitých křižovatkách - popis průběhu tahů komunikací Neproměnné parametry - pasportizační popis komunikací - šířkové uspořádání, počty pruhů, omezení rychlosti, záchytná bezpečnostní zařízení, stromořadí, ochranné zdi, vybavení komunikace (parkoviště, odpočívky, čerpací stanice, zastávky MHD, motoresty, ...) atd. - popis křižovatek - registr objektů - mosty, podjezdy, železniční přejezdy, přívozy, brody, tunely - podloží a konstrukční vrstvy vozovek - geometrické vedení trasy, souřadnice bodů (GPS), příčný sklon - ekologické údaje - chráněné krajinné oblasti, pásma hygienické ochrany vod - dálniční specifikace

Silniční databanka - Data Proměnné parametry - jsou měřeny diagnostickými zařízeními (únosnost, drsnost, podélná nerovnost IRI, příčná nerovnost, poruchy vozovek, makrotextura) Registr stavební činnosti - dokončené stavby na komunikacích - základní prostředky dotčené dokončenými stavbami - dokončené akce oprav nebo souvislé údržby komunikací Dopravní inženýrství - sčítání dopravy, výkonnost komunikací

26

27.2.2013

Silniční databanka - činnost - pořizování dat (vlastní i dodavatelsky) - zpracování dat - pravidelná aktualizace dat (2x ročně) - zpracování výstupních informací (tabulky a grafy, mapy) - poskytování dat - tvorba uživatelského software - rozvoj a inovace systému

Podklady [1] Vliv dopravního zatížení na protismykové vlastnosti vozovky, Jiří Kachtík, Studentská vědecká odborná činnost Akademický rok 2009/2010 [2] POROVNÁNÍ MĚŘENÍ MAKROTEXTURY ODMĚRNOU METODOU PODLE ČESKÉ A EVROPSKÉ NORMY A STANOVENÍ MAKROTEXTURY PŘI NÁVRHU ASFALTOVÉ SMĚSI, Antonín Vojtěšek, Ing., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemních komunikací

27

Diagnostika vozovek. Diagnostika Diagnosis = dia + gnosis (osobitý, oddělený, hloubkový + poznání)

Recommend Documents