Közlekedési pályák. Útburkolatok tervezés, méretezés, szerkezetek, gazdálkodás

Közlekedési pályák Útburkolatok – tervezés, méretezés, szerkezetek, gazdálkodás

Pályaszerkezetek • Hajlékony - aszfalt • Félmerev - cement stabilizációs alapon fekvő 10 cm-nél vastagabb aszfaltrétegek • Merev - beton -

Közlekedési pályák - útburkolatok

2

Történelmi háttér • A rómaiak a hidraulikus habarcsaikat vulkáni tufák vagy téglapor felhasználásával készítették. • A hidraulikus meszet agyagos mészkőből (márga) állítottak elő. • Ezek az épített utak habarccsal erősített kőrétegű szerkezetek. Közlekedési pályák - útburkolatok

3

A hajlékony pályaszerkezet általános felépítése


4

A betonburkolatú pályaszerkezet felépítése


5

Beton – kontra aszfalt burkolatok Előnyök: • a terhelést jobban szétosztják a szilárdságuk miatt, az alsóbb rétegekben kisebb igénybevétel keletkezik, • magas élettartam (≥30 év), • olcsóbb élettartamköltség (élettartam alatti összköltség, elemei az építési költség, a fenntartási, az üzemeltetési, a baleseti és a környezetvédelmi költségek), • védőrétegre (közvetlenül talajra) építhető (teherelosztó hatása miatt), • minimális maradó alakváltozás, • nem igényel sűrű javítást, • oldószereknek ellenáll (kenőanyag, üzemanyag), • tartós érdesség, • világos szín (esőben, sötétben előnyt jelent), • fényvisszaverő hatás (15-20%-os arányban verődik vissza ezzel a globális felmelegedés mértéke csökkenthető). Közlekedési pályák - útburkolatok

6

Beton – kontra aszfalt burkolatok Hátrányok: • hézagok kedvezőtlen utazáskényelmi hatása, • rendszeres fenntartást igénylő hézagok, • téli sózás kártételei, • költséges javítás, felújítás, • külön üzemeltetési/fenntartási technológia, • használt beton újrafeldolgozása körülményesebb, mint az aszfalt esetében. Közlekedési pályák - útburkolatok

7

GYORSFORGALMI ÚTHÁLÓZATOK BURKOLATTÍPUS SZERINTI MEGOSZLÁSA

USA Ausztria Belgium Franciaország Németország Magyarország

Aszfalt 50% 40% 30% 80% 50%


Beton 50% 60% 70% 20% 50% < 3%

8 8

ROMLÁSTÍPUSOK – ÁLLAPOTPARAMÉTEREK Romlási forma

Jellemzett állapot paramétere

Aszfalt

Hullámosodás

felületi egyenletesség

X

Táblalépcső

felületi egyenletesség

Nyomvályú képződés

keresztprofil mérése

X

Elsíkosodás

csúszásellenállás

X

X

Kiálló zúzalékszemek elkopása

makroérdesség

X

X

Felületi hibák képződése

felületállapot

X

X

Szilárdságvesztés

teherbírásmérés

X

X

burkolatszélesség X mérése Közlekedési pályák - útburkolatok

X

Burkolatszél letöredezése

Burkolattípus Beton

X

9

Útalapok Sovány cementbeton: • homokos kavics, 350-es cement, 150 kg/m3, 0,15-0,25 cm, finisherrel, könnyű hengerrel, utókezelés, locsolás, filmbevonat, 7 napos szilárdulás, felső rétegek,


10

Stabilizációs alapok • Bitumenes: HB 5-6 tömeg %, 14-16 kg/m2 15 cmenként, helyi anyagok, homok, homokos kavics, iszapos homok, • Cementes: 15-18 cm, 100-200 kg/m3 cement adagolás, iszapos homok, iszapos kavics, homokos kavics, homok, • Meszes: 4% adagolás, agyag, agyagos kavics, iszapos kavics, 15-18 cm, laposodó Proctor görbe, • Mechanikai: szemcsés anyagokból, folytonos szemeloszlással, Közlekedési pályák - útburkolatok

11

Stabilizációs alapok, technológia • • • •

Talaj lazítás, porítás, opt. víztartalom beállítás, Kötőanyag bekeverés, tömörítés, utókezelés, Keverőtelepen, Helyszínen, a földműben, pl. 20 cm letolása, az altalaj tömörítése, majd a letolt talaj stabilizálása,


12

Stabilizációs eljárások alkalmazhatósága, egyes talajokon


13

Aszfalt rétegek tervezése • ÚT 2.3.302 Út-pálya szerkezeti aszfalt rétegek ÚME előírás • Igénybevételi kategóriák: • Forgalmi terhelési osztályok, A, B, C, D, E, K és R • Forgalom lefolyás: Normál és Fokozott igénybevételi kategóriák,


14

Igénybevételi kategóriák A forgalom lefolyás jellege

Forgalomterhelési osztály (ÚT 2.1.202) A

Szabad forgalmi áramlású út, útszakasz • csatornázottan közlekedőforgalommal járt utak, • kapaszkodósávok, • szintbeli csomópontok jármű-osztályozói, • körforgalmú csomópontok, • belterületi főutak, • autóbusz-és trolibuszsávok.

B

C

Normál N

D

E

K

R

Fokozott F

Normál N Fokozott F


15

Méretezés - a tervezési forgalom számítása összevont járműkategóriák alapján Az összevont járműkategóriák a következők: autóbuszok (szóló és csuklós), egyes nehéz tehergépkocsik (össztömegük nagyobb, mint 70 tonna), pótkocsis tehergépkocsi szerelvények és nyerges tehergépkocsi szerelvények. Ezek alapján a tervezési forgalom: TF=1,25.365.t.r.s.(fa .ANFa.ea + fn. ANFn.en + fp.ANFp .ep + fny .ANFny .eny) vagy TF =1,25.365.t.ÁNET ÁNET= r.s.(fa..ÁNFa .ea + fn,.ANFn .en + fp.ANFp .ep + fny .ANFny .eny) ahol: TF a tervezési forgalom, Fl00 egységtengely [darab], ÁNET az egységtengelyek átlagos napi áthaladási száma egy sávban(a mértékadó sávban), egy irányban [egységtengely/nap], ÁNFa a (szóló és csuklós) autóbuszok [J/nap], ÁNFn a nehéz tehergépkocsik [J/nap], ÁNFp a pótkocsis tehergépkocsi szerelvények [J/nap], ÁNFny a nyerges, tehergépkocsi szerelvények átlagos napi forgalma, két irányban [J/nap ], 1,25 biztonsági tényező [-], t tervezési élettartam [év],


16

Méretezés - a tervezési forgalom számítása összevont járműkategóriák alapján r

irányszorzó, amelynek segítségével, a két irányban adott keresztmetszeti forgalomból az egyik irányú forgalmat számítjuk ki [-], Értéke: r = 1,0 az 5,0 méter, vagy annál kisebb burkolatszélességű, egy forgalmi sávos utakon, r = 0,5 két vagy több forgalmi sávos utakon, vagy egy forgalmi sávos úton, ha a burkolatszélesség nagyobb 5,0 méternél, ha a nehéz járművek irány szerinti megoszlása 50-50%, illetve r = 0,5-1,0 akkor, ha a nehéz járművek irány szerinti megoszlása 50-50 %-tól eltér. Értéke az irány szerinti megoszlással arányosan 0,5 és 1,0 között veendő fel. Az irány szerinti eltérő forgalommegoszlást a megbízó köteles a tervező számára megadni, s

sávszorzó, amely az egyik irányba vezető forgalmi sávok számától függ [-]. Értéke: s = 1,0 egy forgalmi sávos úton, valamint két irányú forgalmi úton, ha irányonként csak egy forgalmi sáv vezet, s = 1,0 egy irányban két sáv esetén, s = 0,9 egy irányban legalább három sáv esetén, fa a (szóló és csuklós) autóbuszok forgalomfejlődési szorzója [-], fn a nehéz tehergépkocsik forgalomfejlődési szorzója [-], fp a pótkocsis tehergépkocsi szerelvények forgalomfejlődési szorzója fny a nyerges tehergépkocsi szerelvények forgalomfejlődési szorzója A használatos jármű-átszámítási szorzók: ea= 1,1 en= 0,6 ep= 1,5 eny= 1,4 Közlekedési pályák - útburkolatok

17

A forgalmi terhelési osztályok megállapítása a tervezési forgalom alapján A tervezési forgalom, (TF) nagysága alapján a forgalmi terhelési osztályokat e táblázatbók kell venni. Ezeket a forgalmi terhelési osztályokat kell alapul venni az útpálya szerkezetek méretezésénél a típus pályaszerkezetek megválasztásához, valamint a meglévő pályaszerkezetek megerősítésénél és szélesítésénél is.


18

Típus pályaszerkezetek lehetőségei


19

Típus pályaszerkezetek lehetőségei


20

Útburkolatok • Tömör aszfalt beton: Adalékok a frakciókból, szalagmérleg, gyűjtő szalag, szárító dob, 170200 Co, porelszívás, • Meleg elevátor, rosták, meleg bunkerek, mérlegelés, keverőteknő, + filler, és bitumen, • 40-60 sec. keverés, tároló bunker, • Szállítás, ponyvázott teherautó 30-40 km • Beépítés finisher 100 Co felett, acélhenger, 810 menet/cm, 1/3-os átfedéssel, Közlekedési pályák - útburkolatok

21

Útburkolatok • Szabvány: ÚT 2.3.301, Kőszabvány: 2.3.601, aszfalt elnevezések 2.3. 302, • Alaprétegek: AC 16, 22, 32, • Kötőrétegek: AC 11, 22 • Kopórétegek: AC 11, 16, SMA 8, 11, MA 8, 11


22

Öntött aszfalt • Kemény bitumen, 3-4 cm, 8-9% bitumen, 2025% filler, hézagtartalom mentes, terítés, zúzalékkal érdesítés, • Masztikátoros előállítás, 8-10 óra, 210-240 Co, keverőtelepi keverés 10 perc körül, – MA 8-12 kg/m2 KZ 4/8, KZ 8/11, impregnált, – MA 4 járda, dmax 4 mm, B 8,5-10 %, – MA 8, 11 burkolat, dmax 8-10 mm, B 8-9,5 % Közlekedési pályák - útburkolatok

23

Aszfaltbeton, vékony aszfalt • BBTM, 12-16% hézagtartalom, 2-3 cm érdesítő, zajcsökkentő, zúzott anyag, modifikált bitumen min. 5% • Modifikált bitumenek, • BBTM 5, 8 , 11,


24

Zúzalékvázas masztixaszfalt - SMA • Magas zúzalék tartalom, csak zúzott anyag, aszfalt habarcs kitöltés, stabil váz, nehéz, igen nehéz forgalom, • Higított bitumenes vékony záró rétegek, 1,5-2 cm, aszfalt makadámra, kevert záróréteg, közepes forgalom,


25

Útburkolatok • Kevert, bitumenes útalapok, • 70/100, 50/70, 45/80-60 bitumenek, • AC 16, 22, 32, alap, 40%-ban 2 mm-en felüli résszel, zúzott anyag tartalom, • AC 32 alap javított útalap, 100%-ban zúzott anyaggal, nagyobb igénybevételre, • Kötőrétegek: AC 11 60%-ban zúzott, AC 16 (NM)100%-ban zúzott, AC 22 60%-ban zúzott a homok tartományban, AC 22 (F) 100%-ban zúzott, AC22 (NM) 100%-ban zúzott Közlekedési pályák - útburkolatok

26

Beton pályaburkolat szerkezeti kialakítása Betonburkolatok fajtái és alkalmazási területeik • Hézagolt betonburkolat • Folyamatosan vasalt betonburkolat • Vékony burkolatok • - betonburkolat újraburkolása vékony betonburkolattal • - aszfaltburkolat újraburkolása vékony betonburkolattal • Feszített betonburkolatok • Körforgalmú csomópontoknál alkalmazott betonburkolat • Hengereltbeton burkolatok Közlekedési pályák - útburkolatok

27

Hézagolt betonburkolatok Tábla lépcső kialakulás veszélye

A betonburkolatok hézagai működésük és kialakításuk szerint lehetnek kereszt-irányú vakhézagok (burkolat tengelyére merőleges vagy közel merőleges), hossz-hézagok (burkolat hossztengelyével párhuzamos, összekötő- vagy teherátadó vasalással), szoros hézagok (építési sávok között, teljes vastagságban, dilatációs mozgást nem teszi lehetővé), elválasztó hézagok (más szerkezettől való elválasztás), munkahézagok (napi munka befejezés illetve másfél órát meghaladó szünet esetén), terjeszkedési hézagok (dilatációs mozgást biztosítja). Közlekedési pályák - útburkolatok

28

Betonburkolatok - hézagkiosztás


29

Folyamatosan vasalt betonburkolatok • Ahol nagy a forgalmi terhelés, de a hézagokból eredő nehézségeket szeretnék kiküszöbölni, ott folytonosan elhelyezett acélbetétet (hálót) alkalmaznak, mely korlátozza a kereszthézag nélküli lemez repedéseinek túlzott megnyílását. • Az acélbetétek feladata nem a vasbetonszerkezeteknél megszokottan a húzóerők felvétele, hanem a beton megszilárdulása során kialakuló zsugorodási repedések megnyílásának korlátozása. • A burkolatban a hosszhézagokat a szokott módom alakítják ki. Mivel nincs kereszthézag, ezért a hegesztett sínekhez hasonlóan a burkolat végén alakul ki a „lélegző” szakasz. Ennek megakadályozására lehorgonyzó fogakkal kell a táblavégeket rögzíteni a hosszirányú mozgások megakadályozására. Közlekedési pályák - útburkolatok

30

Vasalt betonburkolatok

Horgonyzás A folyamatosan vasalt betonburkolat építési költsége a hézagolt betonburkolatét mintegy 15%-kal meghaladja. Ez a tervezésének komoly szakértelméből, a kivitelezési gondosságból, a vasalat szükségességéből adódóan következik. Közlekedési pályák - útburkolatok

31

Útgazdálkodás – az útrongálás mértéke

1db 40 tonnás tgk. = 300 000 db szgk. Közlekedési pályák - útburkolatok

32

Az útpályaszerkezet méretezési alapelvei

Alkalmazott anyagok tulajdonsága

Működési környezet, klimatikus hatások

Igénybevétel, terhelés

Méretezés


33

Tengelyterhelések

=


34

Nehézgépjármű-forgalom (2013)


35

Burkolat igénybevétele F = (T / 100)

5

ahol 100kN (10t) az egységtengely

Tengelysúly (tonna)

igénybevétel

9,5

0,77

10

1

11,5

2,01

12

2,49

13

3,71


36

Az útfenntartás költségei Forgalmi teljesítmény arányok

Fenntartás + üzemeltetés arányok

Burkolat-megerősítési igény arányok

Túlsúlyos nehéz járművek

8%

23%

33%

Nem túlsúlyos nehéz járművek

92%

77%

67%

Összesen

100%

100%

100%


37

Kitekintés Fenntarthatósági törekvések a burkolat tervezésben és technológiában Útügyi napok, 2014.

Az aszfalt-pályaszerkezet igénybevételei A fejlett európai országok forgalmát az 1990-es évek elejétől az alábbiak jellemzik: • a közúti nehézforgalom jelentős növekedése, • megnövekedett tengelysúlyok (10 tonnáról 11,5 tonnára) és

nagyobb (40-44 tonna) összsúlyok, • elterjedtté vált az 1+1+3 elrendezésű öttengelyes nyerges vontató, amelynek „super single” típusú, nagy nyomású abroncsa az

aszfaltburkolatra agresszívebb hatással van. 1970 óta a nyári hőmérsékletek monoton növekvő jelleggel növekednek. Az aszfaltok plasztikus alakváltozási ellenállása a korábbiaknál jóval fontosabbá vált. Közlekedési pályák - útburkolatok

39

A járulékos hatások figyelembevétele az aszfaltok anyagtervezési előírásaiban A viszkoelasztikus aszfaltok alakváltozására a hőmérséklet mellett a terhelő feszültségnek és terhelési időnek (sebességnek) van szerepe. Ezt az aszfaltok tervezési előírásaiban figyelembe kell venni. A hőmérséklet adottság, a terhelést a vastagsággal méretezés veszi figyelembe. A terhelési időt a forgalom lefolyási jellegével – mint „járulékos terheléssel” – vesszük figyelembe. (lassú forgalom, fékezési-gyorsulási kényszerek, geometriai kialakítások, stb.)

Svájc; az SN 640431b szabványuk szerint: „L” könnyű, „N” (normál) „S”nehéz és „H” Hochbelastet = erősen terhelt) járulékos igénybevételekre alkalmazható aszfaltkeverékeket specifikál. Németország; korábban N és S, 2007.-től „L” leichte, „N” normale és „S” besondere igénybevételekre alkalmas aszfaltokat ír elő. Ausztria; a 2010.-ben kiadott, 2012.-ben kiegészített RVS 08.07.05. előírásában célorientáltan is meglehetősen bonyolult, újszerű szabályozási elemeket vezetett be. Közlekedési pályák - útburkolatok

40

A tervezett összetétel befolyása az aszfaltok teljesítményére A korábbiaknál nagyobb teljesítményű aszfaltok kialakítását elősegítő előírásokat Európában folyamatosan fejlesztik. Hazánkban ez a munka 1997-ben indult be. Számunkra

a legnagyobb figyelmet a hasonló

klimatikus adottságú országok (Franciaország, Svájc, Németország, Ausztria) fejlesztései, specifikációik korszerűsítései jelentik, ezeket kell figyeljük. A teljesítményt befolyásoló főbb elemek; • a kőanyag-keverék szemszerkezeti és szemmegoszlási minősége, • a bitumen minőségének kérdése, • az aszfalt hézagtartalmának szerepe


41

A kőanyag-keverék belső súrlódásának növelése érdekében az intenzív forgalmat viselő aszfaltok (kopó és kötőrétegek) esetében mind a 0,063-2,0 mm közötti homoktartományban, mind pedig a 2,0 mm feletti szemcsés kőanyag részben kizárólagosság vált a zúzott kőanyag alkalmazása.

A szemmegoszlási előírásokat tekintve Európa majd minden országában szűkült a szemeloszlások tartománya. Az 1990 –es években az intenzívebb forgalmú utakra épített aszfaltok gyártásához már közép-kemény bitumeneket használtak, sőt az előírásokban megjelentek a polimerrel modifikált bitumenek is. (A magyar gyakorlat 1995-ig szinte kizárólagosan 90-es penetrációjú bitument használt. Ez alól az ÉHA és a modifikált vékonyaszfaltok jelentettek csak kivételt.) Napjainkban intenzív igénybevételekre meghatározóan mindenütt PmB kötőanyagokat használnak.


42

Az AB-12 és az AB-12/F típusú aszfaltkeverékek szemeloszlási határ-görbéi az ÚT 2-3.301:1997 szerint


43

Háttér anyagok: • Útügyi napok: http://www.ktenet.hu/esemenynaptar.php?view =detail&id=70 • Somfai András honlapja: http://www.somfai.sze.hu/andras/ • Útügyi műszaki előírások: – http://www.epito.bme.hu/uvt/oktatas/feltoltesek/BM EEOUVASE1/ut_2-1.202_(2005)_aszf_pszerk.pdf – http://www.epito.bme.hu/uvt/oktatas/feltoltesek/BM EEOUV-SN1/ut_2-3.301.pdf Közlekedési pályák - útburkolatok

44

Közlekedési pályák. Útburkolatok tervezés, méretezés, szerkezetek, gazdálkodás

Recommend Documents