Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

BM Ta E rtó S sze zilá rke rdsá zet gta -re n kon i és stru Tar kci tósz erk ós Sza eze km ti T érn an öki szé Ké k pzé s

2013. 05. 02.

ÚTÉPÍTÉS

5/2/2013

Dr. Tóth Csaba BME Út és Va s ú t é p í t é s i Ta n s z é k

TARTÓSZERKEZET-REKONSTRUKCIÓS SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS

1

TEMATIKA

05.02. (Cs.) Útpályaszerkezetek I.:

Történelmi útpályaszerkezetek Útpályaszerkezetek méretezési eljárásainak fejlődés

05.03. (P.) Útpályaszerkezetek II.:

Analitikus méretezés, típus-pályaszerkezetek katalógus rendszere, Meglévő útpályaszerkezetek megerősítése Aszfalttechnológiai alapok

05.23.(Cs.) Útpályaszerkezetek III.:

Útburkolatok strukturális és funkcionális követelményei Útpályaszerkezet-típusok, burkolatfajták

05.24. (P.) Speciális ter vezési kérdések

Az útépítési tervek tervfázisai Az útépítési engedélyezési eljárás folyamata Parkolási létesítmények geometriai tervezése, Üldözőgörbe szerkesztés Zárthelyi dolgozat

5/2/2013


2

TÖRTÉNELMI PÁLYASZERKEZETEK

5/2/2013


3

1


2013. 05. 02.

ÁTTEKINTÉS

Itt: „kiépített és burkolattal ellátott, tehát emberi építőmunkával létesített pálya” De:„burkolat nélküli közlekedési vonalak vagy különleges áruk szállítására szolgáló kereskedelmi irányok geográfiai megjelölése” Ókori utak

K í n a - Pe rz si a - Eg y i p tom - G örög orsz á g R óm a

Tör ténelmi pályaszerkezetek G a u t i e r - Tre sa g u e t Me t c a l f - Te l f ord - Mc Ad a m

Forrás: Hermann Schreiber: Merc ha nt, Pilgrims and Hi ghwa ymen. A History of Roads Through the Ages. New York, 1961

„Fekete” burkolatok 5/2/2013


4

TERMÉSZETES KERESKEDELMI ÚTVONALAK ÉS ÉPÍTETT UTAK

Borostyánkő utak (i.e. 2000 – i.u. 400) Selyemút (i.e. 115-től) Tea útvonalak Zarándok útvonalak Egyéb fontos termékek előállítási helyéhez vezető utak (pl. Damaszkusz)

hídépítés kerék / ősi szekér / harci kocsi

Babilóniai és Asszíria Egyiptom: i.e. 3000 – Cheops Kína: i.e 2300 – Shan dinasztia Perzsia: i.e. 500 – I. Dareiosz Görögor szág – föníciaiak

5/2/2013

F orrá s: Herm a n n Sc h rei b er: M erc h a n t, Pi l gri m s a n d Hi ghwa ymen. A Hi story of Roa d s Throu gh the Ages. New York, 1961


5

BABILON, KRÉTA

Forrás: Hermann Schreiber: Merchant, Pilgrims and Highwaymen. A History of Roads Through the Ages. New York, 1961

5/2/2013


6

2


2013. 05. 02.

ÚTÉPÍTÉS A RÓMAI BIRODALOMBAN

Forrás: Borhy László (s ze rk ): Ró mai t ö rt é ne l e m. Szöveggyűjtemény. Osiris Kiadó, 2003

5/2/2013


7

RÓMAI PÁLYASZERKEZET

Forrás: 1. Ábrahám K.: A közúti közlekedés kézikönyve, 1978 2. He rmann S chre i b e r: Me rchant , Pi l gri ms and Hi ghw ay me n. A Hi s t o ry o f Ro ad s T hro ugh t he Ages. New York, 1961 3. J e an- Pi e rre Ad am: Ro man b u i l d i ng. Mat e ri al s and Techniques. 1999

5/2/2013


8

RÓMAI UTAK

5/2/2013


9

3


2013. 05. 02.

RÓMAI TÖRVÉNYEK

Viae publicae: közhasználatú utak

V ia m ilit a res/c on su la res: h a d i u t a k K öz ön ség es or sz á g u t a k

Viae privatae: magánutak

Viae legkisebb pályaszélesség: 8 római láb (2,5 m), később akár 7 m A kocsik keréktávolsága általábban 3 láb Actus: 4 láb széles, egy kocsiszél. épített út (1 ,2 m) Iter: 3 láb széles lovagló és gyalogos út (1 m) Semita: gyalogút, 0,3 m 5/2/2013


10

TECHNIKAI ÚJDONSÁGOK

Forrás: And ai P. : A mé rnö k i al k o t ás t ö rt é ne t e , 1959

5/2/2013


11

A RÓMAI KÖZLEKEDÉS

•Cursus publicus •Hadrianus (117-138) •Codex Theodosianus

súlykorlátozás kocsi típusonként „ vonóállat és útkímélés”

•Forgalomkorlátozás

„az utazók az itáliai városokon csak gyalogosan, hordszéken vagy gyaloghinton haladhatnak át” (Claudius) 5/2/2013


12

4


2013. 05. 02.

KORAI KÖZÉPKOR

• Népvándorlás • Nagy Károly (800 körül) frank birodalma: kísérlet a helyreállításra • „missi domini”: utak őrizete, utak, hidak fenntar tása a bir tokosok (ezáltal a jobbágyok) feladata • Sötét középkor

• a tudás és tapasztalat veszendőbe megy • katonai szempontok nem igénylik • az utak és hidak fenntartására van törvény, csak nem tartják be • „grundrührrecht”

• keresztes háborúk „jótékony hatása” (Svájc, Itália, stb.) 5/2/2013


13

FRANCIAORSZÁG I.

• A jó közúthálózat gazdasági, politikai és katonai előnyei • XVI közepe nagyszabású útépítések • 1556 Párizs – Orleáns (256km, 4,87m széles) • IV Henrik (1589-1610) kinevezi a legfőbb útinspektor t • Colber t: 1663 mérnökök tanulmányozzák és ter vezik a hálózatot, megalakul a Francia Építési Akadémia –( „szakmai titkok” ) • 171 2: Gautier (híd és útépítési munkák felügyelője) könyve megjelenik • 1747: Ecole des ingénieur s des ponts et chaussees • Napóleon (építésekre fordított költség 30%-a út/híd-ra) „Kár, hogy nem maradtak itt több ideig” (I. Ferenc, osztrák császár) 5/2/2013


14

FRANCIAORSZÁG II.

1775: J. Trésaquet : nem falazatszerűen alapozott zúzottkő burkolati rendszer „Ezen egész eljárás tehát azon a feltevésen alapszik , hogy miután a természetes talaj nem képes a járművek súlyának ellentállani, arra egy réteg nagy kő rakandó le, hogy ez a czélnak megfeleljen.”

Csúcsos végükkel felfelé álló kőalap (15-20 cm) Szegélykő Kiékelés 10-15 cm vastagságban kisebb kövekkel

5/2/2013


15

5


2013. 05. 02.

ANGLIA I.

• Községi feladat • 1663-as tör vény, az utak javítására vámbevételt kell fordítani • 1706: Turnpike tör vény • 1825: már 1000 tár saság 25000 mér földnyi utat „üzemeltet” • Korrupció

H y d e P a r k Tu r n p i k e

• Jön a vasút • 1888-as tör vény, megyei tanácsi kezelésbe adás

vak Jack Metcalfe


5/2/2013

16

ANGLIA II.

Th om a s Telford

1200 híd!, 1200 km út „Colossus of Road” Írói munkásság Institution of Civil Engineers

J oh n Lou d on M c Ad a m

Nincs külön kőalap Kb. 25 (jó altalajra 15) cm vastag két vagy három rétegben terített 5-7 cm átmérőjű szögletes zúzottkő A zúzottkő szállítójárművek illetve a forgalom tömöríti Szennyezetlen, átszitált kő Gömbölyű bánya vagy folyami kavics nem használható OLCSÓ szorgalmazta a:

j ó u t a k at, a m e l yeket a g a z d aság n e m n é l k ü löz het j ó ú t é p ítő a ny a g okat, a m e l yek a g a z d a ságos ú t é p ítés a l a p jai

5/2/2013


17

MAKADÁM BURKOLATOK

E kkor érjü k u tol a róm a ia k g yor s köz leked ését „ Na p oleon u g ya n olya n la ssa n köz leked ik , m in t J u liu s Ca esa r” (Pa u l Va ler y )

1 8 3 0 : Polon c ea u á lt a l h a sz n á lt ló v on t a t t a h en g erek kőp á lya -felsz a g g a t ó esz köz ök: olc só felú jít á s 1 8 8 5 : a z első g őz h en g er

Fo rrás : B rau d e l : Any agi k u l t ú ra, gazd as ág é s k ap i t al i zmu s a X V – XVIII. században. 2004

Forrás: Vásárhelyi B.: Útépítéstan, 1963

5/2/2013


18

6


2013. 05. 02.

MAKADÁM PÁLYÁK MEGHIBÁSODÁSA I. • Sablon megoldás:

• 1,5 cm hengerelt zúzalék • 10 cm hengerelt zúzott kavics • 15 cm alapkőréteg

• Altalajra tekintet nélkül… • Ha tükör víztelenítése nem megfelelő… • Ha többletvíz keletkezik a hengerlés során • Utóterítés, szélvastagítás • Ausztria, Svájc: 30-35 cm

1900-as évek makadám pályáinak méretezése: Mi chigan - képlet

• Vasabroncs • Altalaj megengedhető feszültsége?


5/2/2013

19

ÚJ IGÉNYEK

A kerékpár jelentősége

A kerékpár feltalálása (1887) és a légabroncs alkalmazása 1890-95 között kerékpározási divat kialakulása egyik legjelentősebb tényező volt az utak fejlesztésnek újraéledésében. A kerékpáros lobby elérte, hogy 1896-ban, Angliában visszavonták az 1864-es „Vörös Zászló” törvényt

Gépkocsi megjelenése

Nem megfelelő vonalvezetés Szívóhatás – pormentes burkolat

Új burkolatok megjelenése Aszfalt Beton Kockakő

f o r r á s : h t t p : / / h u . w i k i p e di a . o rg/ w ik i /Ga l a mb _ J ó zs e f


5/2/2013

20

FEKETE BURKOLATOK

Felületi kezelés • Meleg eljárás

Felületi kátrányozás Felületi kezelés bitumennel ill. híg bitumennel

• Hideg eljárás

Felületi kezelés emulzióval

Átitató (penetrációs) eljárás

Burkolat, ahol a ragasztóanyag a kőanyaggal előre összevan kever ve Makadám rendszerű burkolat Beton rendszerű burkolat 5/2/2013


21

7


2013. 05. 02.

ÚJ IRÁNYOK

• fakocka 1827 Bécs, 1841 London (beton alapon), Budapesten a Clark Ádam téren 1871 (1884-ben csere) • Gravenhor st 1885 kiskockakő (áttérés a mészkőről a keményebb kövekre) • De Smedt (holland kémikus) homokaszfalt (Sheet) burkolat • Hollandia: téglaburkolatok • kerámiaburkolat (1881 budapesti Egyetem utca) • gumiburkolat • öntöttvas és acél felhasználása • cementmakadam burkolat • betonburkolatok Fo rrás : Z ámb o k i Mi k l ó s :

Mit koptatunk Budapesten? internet

5/2/2013


22

AJÁNLOTT HAZAI IRODALOM

5/2/2013


23

AJÁNLOTT IRODALOM

5/2/2013


24

8


2013. 05. 02.

ÖSSZEGZÉS: NINCS ÚJ A NAP ALATT?

„ A mi volt, ugyanaz, a mi ezután is lesz, és a mi történt, ugyanaz, a mi ezután is történik; és semmi nincs új dolog a nap alatt” (Préd. 1,9)

G r acchus -ok vs . mai ké pvis e lő válas ztás közé pkor vs . ke le ti blokk tur npike vs . PPP vs „value for money” for g alom kor látozás az ókor i R ómában vs a mai Bé cs be n

… műszaki szempontok mellett • közigazgatási / politikai • gazdasági • katonai

prioritások az ókor tól napjainkig dominánsan megjelennek az útépítésben, sőt sokkal inkább formálják, esetenként determinálják a fejlődésének irányát és intenzitását mint maga a szakma… 5/2/2013


25

EMPIRIKUS MÉRETEZÉSI MÓDSZEREK

26

5/2/2013

ÁTTEKINTÉS

Empirikus módszerek

Csoportindexes módszer CBR módszer különböző változatai Wyoming-módszer …stb az AASHO útkísérletek jelentősége és eredményei Asphalt Institute módszere

Elméleti módszerek Boussinesque Burmister Odemark

HUMU : korabeli magyar gyakorlat 5/2/2013


27

9


2013. 05. 02.

HRB TALAJOSZTÁLYOZÁS

5/2/2013


28

CSOPORTINDEXES MÓDSZER I.

A csopor tindexes módszer a talajok teherbíróképességét az alábbi jellemzőktől tette függővé: folyási határ, plasztikus határ a 74 mikronos szitán átesett szemcsék súlyszázaléka

5/2/2013


29

CSOPORTINDEXES MÓDSZER II.

A csopor tindex (Csi) ismeretében már meghatározható az ágyazat vastagsága, amely: 0 cm, ha a földmunka jó (azaz a Csi = 0-1) 10 cm, ha a földmunka közepes (azaz a Csi = 2-4) 20 cm, ha a földmunka gyenge (azaz a Csi = 5-9) 30 cm, ha a földmunka rossz azaz a Csi = 10-20)

Az eljárás szerint alap- és koptatóréteg (burkolat) együttes vastagsága a forgalom függvényében az alábbiak szerint alakul: 15 cm, ha a forgalom könnyű (napi 50 tehergépkocsi alatt) 22,5 cm, ha a forgalom közepes (napi 50-300 tehergépkocsi között) 30 cm, ha a forgalom nehéz (napi 300 tehergépkocsi felett) 5/2/2013


30

10


2013. 05. 02.

CSOPORTINDEXES MÓDSZER III.


5/2/2013

31

CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO)

1930-as évek, Por ter tapasztalati összefüggés a talaj várható legkisebb teherbírása, a zúzottkő pályaszerkezet vastagsága és a kerékterhelés között

gyenge: 2 – 4 % közepes: 5 – 7 % jó földmű: 8 – 1 2 %


5/2/2013

32

SZÜKSÉGES ZÚZOTTKŐ VASTAGSÁG

Fergus, 1950

H = a zúzottkő réteg szükséges vastagsága k = állandó CBR = a talaj teherbírása

Átszámolhatóság

5/2/2013


33

11


2013. 05. 02.

CBR ALAPÚ MÉRETEZÉSI MÓDSZEREK

Kerékterhelés Burkolatszélesség, Forgalom Abroncsnyomás, terhelési felület Terhelés-ismétlődés (Kerkhoven-Dormon)

5/2/2013

Ma is: p l . B o e i n g 747 A i r c r a f t


34

AZ 50-ES ÉVEK MÉRETEZÉSI ELJÁRÁSAI

Wyom in g -m éretez ési eljá rá s

5/2/2013

Asp h a lt In st it u te eljá rá s (5 0 -es év ek)


35

KORABELI HAZAI GYAKORLAT

5/2/2013


36

12


2013. 05. 02.

„ÚTKÍSÉRLETEK”

191 2 - ben T EDDINGTON készített kísérleti berendezést London külvárosában az útpályaszerkezetek vizsgálatához. A Bure au of P ublic Roads vezetésével 1925 építették meg ez első kültéri köralakú tesztpályát az USA-ban

Forrás: h t t p : / / w ww .s c i e n c e p h ot o. c o m/ me d i a / 36 3 0 6 5 /e n l a r ge

K ÉZDY ÁRPÁD 1951 - ben végzett körjáró géppel kísérleteket a cement talaj utak vizsgálata és méretezése szempontjából. Forrás:

ht t p : / / e fe l t. e mk . nyme . hu/p ri mus zp/ p u b l i ca t i o n s / p r e s e n ta t i o ns / a _h a z a i _ u t p a l y a s z e r k e z e te k _me r e t e ze s e .p d f

5/2/2013


37

AASHO KÍSÉRLETEK

1956 – 1960 6 kísérleti pálya ~ 20 km egyenletesen gyenge földmű 2 éves terhelés ~1,2 millió tengelyáthaladás

Cél: nehéz tehergépkocsik útvám-tételeinek úthasználat arányos vizsgálata Er edmény: p á lyaszerkezet mér etezése 5/2/2013


38

HASZNÁLHATÓSÁGI INDEX MEGALKOTÁSA

PSI = 2,5 „még éppen kielégítő” állapot

PSI = 1,5 „rossz pálya veszélyes állapota”

5/2/2013


39

13


2013. 05. 02.

FORGALOMNAK ALÁVETETT KÍSÉRLETI SZAKASZOK KIÉRTÉKELÉSE A rongálódások a külső keréknyomban erősebbek A rongálódások nagysága és a teherismétlődések között logaritmikus összefüggés áll fenn Az aszfaltburkolat teherbírása mintegy 4-5-szöröse az alapréteg / mechanikai stabilizáció teherbírásának A fenntar tási költségek a tengelyterhelés növelésével hatványozottan nőnek Az első olyan méretezési eljárás, amely lehetőséget ad a három fő pályaszerkezeti réteg vastagságának és anyagának variálására. 5/2/2013

D (vastagság index) = 0,44*d1 + 0,14d2 + 0,11*d3 d 1: a szf a l t b urkol at, d2: alapréteg, d3: alsó alapréteg vastagsága (inch)


40

ASPHALT INSTITUTE ELJÁRÁS (1963-64)

5/2/2013


41

KÍSÉRLETI SZAKASZOK- MA

5/2/2013


42

14


2013. 05. 02.

HAJLÉKONY ÚTBURKOLATOK MÉRETEZÉSI UTASÍTÁSA

(1963)

 2,5  H e [ ecm] = ( −14,50 + 14, 00 ⋅ log F100 ) ⋅    CBR  5/2/2013

0,4


43

HUMU: HAJLÉKONY ÚTBURKOLATOK MÉRETEZÉSI UTASÍTÁSA

a különböző pályaszerkezeti rétegek merevségüktől függően vesznek részt a teljes szerkezet teherviselésében, ez a részesedés az egyenér ték-tényezőkkel fejezhető ki H e,szerk = Σ h i *e i ≥ H e

5/2/2013


44

TÍPUS-PÁLYASZERKEZETEK, 1991

5/2/2013


45

15


2013. 05. 02.

ELMÉLETI MÓDSZEREK

46

5/2/2013

ELMÉLETI MEGKÖZELÍTÉSEK

Mechanikai modellek lineárisan rugalmas (viszkoelasztikus) anyagtulajdonságok feltételezésével

A számítások eredményei a mér tékadó feszültségek , amelyeket a megengedhető igénybevételekkel vetnek össze. Végtelen féltér elmélet Boussinesq Lemez elmélet Westergaard, Hogg Többrétegű elmélet Ivanov (1943), Burmister (1943), Odemark (1949) 5/2/2013

V a l en ti n J osep h B ou ssi n esq (1842 – 1929)


H a r a l d Ma l c ol m W ester g a a r d (1888-1950)

47

A MEREV ÉS A HAJLÉKONY SZERKEZETEK

5/2/2013


48

16


2013. 05. 02.

VÉGTELEN FÉLTÉR ELMÉLET

A koncentrált erővel terhelt Boussinesq-féle rugalmas féltér


5/2/2013

49

KONCENTRÁLT ERŐVEL TERHELT RUGALMAS FÉLTÉR


5/2/2013

50

EGYENLETESEN MEGOSZLÓ TEHER

Terhelő felület

5/2/2013


51

17


2013. 05. 02.

IGÉNYBEVÉTELEK MEGHATÁROZÁSA


5/2/2013

52

FESZÜLTSÉGELOSZLÁS KÉTRÉTEGŰ RENDSZERBEN

Burmister, 1943

5/2/2013


53

FESZÜLTSÉGELOSZLÁS KÉTRÉTEGŰ RENDSZERBEN

5/2/2013


54

18


2013. 05. 02.

FESZÜLTSÉGELOSZLÁS HÁROMRÉTEGŰ RENDSZERBEN


5/2/2013

55

ODEMARK TRANSZFORMÁCIÓ

Egyenér tékű rétegvastagság:

a szabadon fekvő lemez rugalmassági modulusát az altalaj rugalmassági modulusára redukálják, ezzel a felső réteg vastagságát olyan egyenértékű vastagsággal fejezik ki, melynél a behajlás ugyanakkora, mint az eredeti esetben.

Ideális feszültségeloszlás

he

h1

5/2/2013

hei = hi × 3

Ei (1 − µi2+1) × Ei +1 (1 − µ i2 )


56

ANYAGVIZSGÁLATOK FEJLŐDÉSE I.

5/2/2013


57

19


2013. 05. 02.

ANYAGVIZSGÁLATOK FEJLŐDÉSE II.

5/2/2013


58

PÁLYASZERKEZET-MÉRETEZÉSI SZOFTVEREK I.

5/2/2013


59

PÁLYASZERKEZET-MÉRETEZÉSI SZOFTVEREK: SHELL PAVEMENT DESIGN

5/2/2013


60

20


2013. 05. 02.

PÁLYASZERKEZET-MÉRETEZÉSI SZOFT VEREK: EVERSERIES PAVEMENT PROGRAMS

5/2/2013


61

„PERPETUAL PAVEMENT DESIGN”

Forrás: http://asphaltroads.org /PerpetualPavement

5/2/2013


62

JELENLEGI MAGYAR SZABÁLYOZÁS: ÚT 2-1.202:2005

5/2/2013


63

21


2013. 05. 02.

NAPJAINK NEMZETKÖZI GYAKORLATA

Em p i ri ku s m ód sz e re k - AAS H TO ( Ame r i can Associ at i on of St ate H i gh w ay and Tr anspor t at i on O f f i ci al s) ( 2002) • Klasszikus tesztszakaszok (PSI, SN) - Bri t ( D M R B, D e si gn M anual f or R oads and Br i dge s) ( 2004) • Teszt útszakaszok kiértékelésén alapul • A „standardtól” eltérő esetekre nem alkalmazható (pl. új anyag) • Klimatikus sajátosságok • 80 kN egységtengely, min 15% CBR An a l i t i ku s m ód sz e re k: - S h e l l ( SP D M , Sh e l l P av e me nt D e si gn M e t h od 3. 01 ) • Burmister modell • alapadat bevitel: Bands, Bisar - Fra n c i a ( C o nce pt i o n e t di me nsi onne me nt de s st r uct ur e s de ch aussé e s) • egységtengely: 13 t • kiterjedt laboratóriumvizsgálati igény • katalógusrendszer is egyben • hozzáértő használat 5/2/2013


64

AJÁNLOTT IRODALOM

5/2/2013


65

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET

to t h @ u v t . b m e . h u

5/2/2013

66

22

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Recommend Documents