DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK

Transkript

1 VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC. DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK MODUL 01 SPOLEHLIVOST VOZOVEK A BEZPENOST SILNINÍHO PROVOZU

2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

3 Jan Kudrna, Brno 2007

4 Obsah OBSAH 1 Úvod Cíle Požadované znalosti Doba potebná ke studiu Klíová slova Metodický návod na práci s textem Funkce pozemních komunikací Pyramida požadavk na PK Funkní požadavky Spolehlivost konstrukcí vozovek Provozní zpsobilost Únosnost vozovek Poruchy vozovek Navrhování vozovek Literatura Cviení Protismykové vlastnosti povrch vozovek Pro jsou nevyhovující protismykové vlastnosti povrchu vozovky nebezpené? Jak vznikají a psobí nedostatené protismykové vlastnosti povrchu vozovky? Vlivy protismykových vlastností na nehodovost Dopravní nehody a protismykové vlastnosti v R Porovnání závislosti nehodovosti v R, ve Velké Británii a v Nmecku Mení protismykových vlastností povrch pozemních komunikací Mení mikrotextury Mení makrotextury Mení protismykových vlastností dynamickými pístroji Požadované protismykové vlastnosti Trvanlivost protismykových vlastností Program na identifikaci nehodových úsek a realizaci opatení pro snížení nehodovosti Opatení pro vyšší protismykové vlastnosti Závr k protismykovým vlastnostem Literatura Cviení (47) -

5 Funkce pozemních komunikací 1 Úvod 1.1 Cíle Cílem pedmtu je nauit se: posuzovat funkci pozemní komunikace (dále jen PK), definovat nevyhovující funkce, poškození a porušení stavby PK a navrhovat údržbu, opravu, recyklaci a pípadn rekonstrukci stavby PK k odstranní mechanism porušování a obnovení nebo zlepšení funkcí PK. Jedná se o širokou a náronou innost, nebo stavby PK byly a jsou: stavny na rozsáhlých územích v rznorodém prostedí daném územím (geologické, geotechnické, hydrologické a klimatické vlivy) s rznými vlivy prostedí na stavbu, stavny z materiál, které se nacházejí v míst výstavby (z místních a odpadních materiál) a spotebovávají se vysoké objemy tchto materiál, financovány z veejných prostedk získaných výbrem daní, stavny pro splnní požadavk té spolenosti, která je staví, stavny s nejasnou pedstavou o budoucích objemech a zpsobech pepravy, pitom obvykle slouží svému úelu po dlouhou dobu mimo pedstavy stavitel o zmnách zatížení vozidel a objem pepravy, konstrukce, které nehrozí zícením (lapidárn eeno nemají kam spadnout), konstrukce, na nichž závisí život a existence spolenosti ze všech hledisek (ekonomický, sociální, zdravotní, správní, vojenský apod.) a toto byly a jsou dvody k rozdílnému a mnohotvárnému zhoršování funkcí, poškozování a porušování spoleensky nákladných staveb budovaných s nízkou spolehlivostí a je v zájmu rozvoje funkce každé spolenosti veškeré PK udržovat a opravovat. V souasném stavu západní civilizace je tato innost stát, zemí, kraj, obcí a dalších vlastník sítí PK jejich jednou z nejnákladnjší inností (v EU stavební práce spojené s PK tvoí 2,5 % hrubého národního produktu, což je kolem asi 10 % rozpotových náklad). V R a v ostatních nov pistoupivších zemí EU k této innosti navíc patí dobudování kapacitních PK (dálnic a rychlostních silnic a místních komunikací), takže se údržba a opravy zanedbávají nebo zanedbávaly. Pochopení mechanism porušování, vývoje poruch a jejich píin neslouží jen pro návrh a realizaci údržby, oprav a recyklací, ale pomže také se vyhnout takovým realizacím staveb, které k poruchám vedou. Bude tedy zdrazováno použití materiál, jejich zpracování a zabudování do stavby PK, kontrola materiál a prací tak, aby se poruchy nevyskytovaly v krátké dob po uvedení do provozu (v záruní dob nebo po jejím skonení). - 5 (47) -

6 Funkce pozemních komunikací Vzhledem k tomu, že PK zabírají více než 1 % povrchu eských zemí a stav všech tchto PK by ml odpovídat souasným požadavkm, budou pedstaveny soustavné innosti pro sledování stavu sítí pozemních komunikací, plánování a realizace údržby a oprav s cílem optimalizovat tyto innosti s dosažením minimálních celkových náklad za dlouhé období funkce staveb (nazývané jako Whole Life Costs - WLC). Jsou to innosti oznaované jako Pavement Management System, esky se mu nepíliš výstižn íká systém pro hospodaení s vozovkami. Toto je cíl a smysl pedmtu nazvaného Diagnostika a management vozovek. Cílem modulu stujní opory M 01 je: vysvtlit požadavky na PK, pevést je na pojmy spolehlivosti a použitelnosti (provozní zpsobilosti), vyjádit provozní zpsobilost mitelnými charakteristikami, vymezit pojem únosnosti a navrhování vozovek, seznámit s vlivem protismykových vlastností a jejich údržby na bezpenost silniního provozu. 1.2 Požadované znalosti Pi studiu látky pedmtu je teba mít základní schopnosti uplatnit: inteligenci, pedstavivost, koncentraci a vlastní aktivitu, fyziku, zejména mechaniku pohybu, stavební mechaniku, mechaniku zemin a stavební látky projektování PK, navrhování a stavbu zemních tles a vozovek. Uební text pímo navazuje na Pozemní komunikace II, modul 04 Navrhování vozovek, zejména se pedpokládá znalost názvosloví a principy navrhování vozovek. 1.3 Doba potebná ke studiu Pedmt je založen na pedešlém porozumní studijní látky týkající se navrhování a funkcí konstrukcí, znalostí vlastností stavebních materiál a stavebních smsí a uplatnní konstrukních zásad pro stavbu, zejména pak pro stavbu PK. Student, který pedmtm studia na stavební fakult rozumí, projevoval zájem o PK, jak z hlediska uživatele, tak i jejich realizátora, si veškeré získané znalosti pouze uspoádá. Za tchto podmínek studium pednášek si vyžádá 30 h studia. Cviení jsou naplánována jako samostatné ešení zadaných píklad a vyžádají rovnž 30 h. Studium modulu 01 je nároné na porozumní díve používaných pojm spolehlivosti. Kapitola o protismykových vlastnostech obsahuje nové poznatky z výzkumu a je probrána ucelen z hledisek mení, vyhodnocování a opatení. Celkov potebnou dobu lze odhadnout na 6 h. - 6 (47) -

7 Funkce pozemních komunikací 1.4 Klíová slova pozemní komunikace, stavba, navrhování, funkní vlastnosti, posuzování, použitelnost, vrstvy vozovek, dopravní zatížení, podloží, konstrukní požadavky, údržba, oprava, recyklace, rekonstrukce, plánování, celkové náklady, management vozovek 1.5 Metodický návod na práci s textem Metodicky je studijní opora pedmtu rozdlena do 7 modul, které na sebe navazují. V jednotlivých modulech je látka soustedna na problém v daném modulu a v jiných modulech je odkaz na látku probranou díve. Postupuje se od obecných pojm a požadavk na PK a požadavky se pevádí na mitelné technické charakteristiky vozovky. Definují se poruchy, jejich píiny a odstra- ování, vetn technologií údržby a oprav. - 7 (47) -

8 Funkce pozemních komunikací 2 Funkce pozemních komunikací Pozemní komunikace slouží k peprav osob, materiál a zboží pomocí osobních a nákladní automobil, autobus a trolejbus pohybujících se po povrchu vozovek. PK poskytují význanou službu lidské spolenosti a jsou na mi kladeny spoleenské požadavky, které musí být pevedeny na požadavky technické, týkající se vlastností vozovek, materiál a kvality prací. 2.1 Pyramida požadavk na PK Požadavky na PK a jejich základní charakteristiky lze znázornit v úrovních podle pyramidy. Požadavky uživatel na zajištní bezpeného, rychlého, plynulého, hospodárného, pohodlného a ekologicky pijatelného silniního provozu po dlouhé asové období. Funkní požadavky na povrch vozovky: odolný proti smyku, rovný, homogenní, bez poruch, relativn bezhluný. Požadavky na spolehlivost vozovky: únosnost, trvanlivost, opravitelnost, udržovatelnost konstrukce v návrhovém a celkovém (analyzovaném) období života vozovky. Požadavky na konstrukní vrstvy v dob výroby a užívání jako je zhutnitelnost, odolnosti vi únav, vod, mrazu, solím, trvalým deformacím, ztrát protismykových vlastností apod.). Materiálové požadavky jako stanovení materiál, (odolnosti kameniv, vlastnosti pojiv), složení smsí kameniv, obsah pojiv a požadovaných vlastností (pevnosti a u asfaltových smsí mezerovitost apod.). Požadavky uživatel jsou definovány pomrn vágn, proklamativn, neurit. Funkní požadavky již nabízí možnost vlastnosti vozovek mit, objektivizovat a posuzovat. Požadavky spolehlivosti jsou technickým ešením zajišování funkcí konstrukcí. Jsou ešeny navrhováním a posuzováním konstrukcí. Konstrukní a materiálové požadavky doplují navrhování konstrukcí. Pi výuce se obvykle postupuje od jednoduššího ke složitjšímu. Navrhování vozovek, konstrukní a materiálové požadavky jsou probrány v pedmtu Pozemní komunikace II (Navrhování a stavba pozemních komunikací). V tomto uebním textu budeme postupovat podle znázornné pyramidy od shora dol. - 8 (47) -

9 Funkce pozemních komunikací 2.2 Funkní požadavky Má-li PK plnit požadavky uživatel, je teba nalézt takové vlastnosti, na kterých bezpenost, rychlost, plynulost, hospodárnost, pohodlí a ekologie silniního provozu závisejí nebo jsou jimi ovlivovány. Bezpenost silniního provozu lze spolehliv vyjádit vyhodnocení nehodovosti. Nehodovost závisí na interakci PK vozidlo idi. Podíl nehod vlivem vzájemné interakce vyjaduje následující schéma v obr Obr. 2.1 Silniní nehodovost ovlivují idi, vozidlo a PK; je uvedeno zastoupení jednotlivých vliv v procentech všech nehod. Podle policejních statistik se sice v naprosté vtšin nehod uvádí jako viník idi, protože nepizpsobil svou jízdu stavu PK nebo silninímu provozu. Jist idi sleduje PK a z viditelných charakteristik odvozuje zpsob jízdy. Existuje však vlastnost povrchu, která není viditelná, nebo zejmá z viditelných charakteristik odolnost proti smyku. Z toho dvodu se protismykové vlastnosti povrchu vozovek PK uvádjí vždy na prvním míst z hlediska bezpenosti silniního provozu. Také rovnost povrchu vozovky, jak vlny v podélném smru (ve smru jízdy vozidel), tak píné vlny (koleje ve stopách vozidel) se adí mezi vlastnosti ovlivující bezpenost provozu. Hlunost povrchu není jen nepíjemná, ovlivuje pohodlí a únavu idie a obtžuje okolí PK. Je to škodlivina, psobí jako stresor na lidský organismus a ovlivuje zdraví a chování osob. Protismykové vlastnosti, ob rovnosti a také hlunost povrchu je možné mit a vyjadovat v charakteristikách, které lze rozdlit do klasifikaních stup podobn jako znalosti žák nebo student stedních škol. Jiné vyjádení plnní funkních vlastností je možné pomocí definovaných poruch, jejich kvality a rozsahu. I tímto zpsobem lze klasifikovat plnní funkních požadavk PK. - 9 (47) -

10 Stanovení klasifikaních stup jednotlivých funkních vlastností se stanovují analýzou sociálních, technických a ekonomických dopad rzných hodnot m- ených vlastností vozovek. Hodnoty se stanovují na základ ztrát (sociálních a ekonomických) a odpovídají technickým a ekonomickým možnostem dané spolenosti. Klasifikaní stupn odráží úrove spolenosti (sociální, ekonomickou a technologickou) a vývojem spolenosti se požadavky obvykle zvyšují. Stanovení klasifikaních stup je tak velmi dležité [3], klasifikaní stupe: 1 - vyjaduje cílovou hodnotu, požadovanou pi dokonení stavby, 2 - se požaduje na konci záruní doby, 3 charakterizuje bžné užívání PK, 4 vyjaduje stav, kdy je teba tuto vlastnost mit v astjších intervalech a naplánovat údržbu nebo opravy PK, 5 - je nepípustný, havarijní stav ovlivující vážným zpsobem bezpenost a ekonomické ztráty silniního provozu (silniní provoz není rychlý, plynulý a hospodárný), ped dosažením tohoto stavu je teba provést údržbu nebo opravy PK. Odlišné hodnoty klasifikaních stup jsou voleny pro rzné PK, nebo pro rzné PK se volí jiné klasifikaní stupn (eší se to vynecháním klasifikaního stupn 3). Písnjší požadavky na rovnost a hlunost i na kvalitu a rozsah poruch jsou pro dálnice a rychlostní silnice a rychlostní místní komunikace, naopak nižší mohou být pro komunikace místního významu. Tato jednoduchá zásada neplatí pro protismykové vlastnosti, ale podrobnji až v kapitole 3. Jelikož veškeré budované konstrukce vetn stavebních se navrhují a posuzují podle jejich spolehlivosti, funkní vlastnosti se stávají souástí spolehlivosti konstrukcí PK. Funkce pozemních komunikací 2.3 Spolehlivost konstrukcí vozovek Spolehlivost je technickým ešením zajišování funkcí konstrukcí PK. Jsou ešeny navrhováním a posuzováním konstrukcí. Veškeré pojmy spolehlivosti, provozní funkce vozovky, provozní zpsobilost vozovky, únosnost vozovky, trvanlivost, doba životnosti, udržovatelnost povrchu vozovky a opravitelnost vozovky, návrhová úrove vozovky, povrchové a konstrukní poruchy jsou definovány v uebním textu PK II [1]. Dležité je pochopit, že konstrukce PK byly a jsou vždy budovány v podmínkách, jak je uvedeno v 1.1. Pi navrhování a posuzování konstrukcí vozovek podle spolehlivosti konstrukcí se stávají dležitými mezní stavy použitelnosti. Použitelnost konstrukce se vyjaduje plnním funkních vlastností a pro dležitou složku použitelnosti se vžil pojem provozní zpsobilost (provozuschopnost) vozovek. Není ovšem zanedbáván mezní stav únosnosti vozovek jako porušení konstrukce, které ovšem ve svém dsledku omezí použitelnost konstrukce a její udržovatelnost a opravitelnost (47) -

11 Funkce pozemních komunikací Provozní zpsobilost Požadavky uživatel a funkní vlastnosti (viz 2.1 a 2.2) povrch vozovek se vyjadují mitelnými charakteristikami provozní zpsobilosti: odolností proti smyku (protismykovými vlastnostmi) povrch vozovek, rovností povrchu vozovek, vliv na životní prostedí. Protismykové vlastnosti a rovnost pispívají k bezpenosti silniního provozu. Vlivy na životní prostedí, ke kterým pispívá PK, jsou hlunost a vibrace, což jsou škodliviny ovlivující pohodlí jízdy (idi a cestujících) a obtžující široké okolí. Všechny charakteristiky provozní zpsobilosti jsou závislé na délce vln nerovností (vzdálenosti po sob následujících vrchol), jak dokumentuje obr Teoreticky existují vlastnosti povrchu vozovky, které by v pípad objektivního mení umožnilo stanovit jejich klasifikaci a požadavky pro pedávané stavební dílo, kontrolu v záruce, pro plánování údržby a oprav až provedení opravy. Na druhé stran lze mit vlastnost z jejich úink ve spojení se silniním provozem. Lze mit: Protismykové vlastnosti zaízeními modelující nepíznivý stav na PK (mokrá vozovka) a vlastnosti vozidla (brzdní nebo zatáení vozidla a definovanou pneumatiku). Rovnost na zaízeních, která modelují vlastnosti vozidla. Hlunost opt na zaízení modelujícím ást vozidla nebo mením ve skuteném silniním provozu. Obr. 2.2 Schématické znázornní vlivu délky vlny nerovností (vzdálenosti po sob následujících vrchol) na charakteristiky jízdy automobil - 11 (47) -

12 Charakteristiky nerovností povrchu vozovky a jejího úinku vyjádené charakteristikami provozní zpsobilosti musí být ve vzájemném vztahu v souasné dob pinejmenším s tmito charakteristikami: Nerovnosti typu mikrotextura a makrotextura s protismykovými vlastnostmi. Makrotextura a megatextura s hluností. Megatextura a podélné nerovnosti s pohodlím a bezpeností jízdy a silniního provozu. Skutenost je ovšem taková, že se daí mit a spojit jen megatexturu a podélné nerovnosti s mením odezvy vozidla na nerovnosti a vyjádit ob mení jednou charakteristikou. Ostatní charakteristiky nelze mit v obou veliinách (nap. nedokáže se stanovit mením nerovnost typu mikrotextura) nebo vzájemný vztah uruje více parametr. Také pežívají jednoduchá mení pvodn stanovená pro pejímku provedeného díla, jejichž výsledky lze s obtížemi použít pro charakteristiku provozní zpsobilosti (nap. mení rovnosti latí) Únosnost vozovek Mezní stav únosnosti se vyjaduje potem zatžovacích cykl, tj. celkovým potem zatížení návrhovou nápravou do dosažení konstrukních poruch. Konstrukní poruchy jsou spojeny jednak se stabilitou zemních tles (což je zajištnou výukou v pedmtu Zemní konstrukce) a kumulací poškození opakovaným zatžováním spojených se dvma zásadními jevy (viz obr. 2.3): Porušením trhlinami pi opakovaném tahu (jev únavy) ve stmelených vrstvách (síové trhliny v asfaltových vrstvách ve stopách a vedle stop vozidel a podélné a píné trhliny ve stední tetin cementobetonové desky). Porušením trvalou (nepružnou, viskózní a plastickou) deformací pi opakovaném tlaku na podloží vozovky s vytvoením prohlubn pod stopou vozidel, která zpsobí ztrátu odvodnní zemní plán v pípad jemnozrnných zemin, zvýší se vlhkost, sníží únosnost podloží (rozbednutím zeminy) a vyvine se neopravitelné porušení trvalými deformace mi vozovky až prolomení vozovky. Trhliny v konstrukních vrstvách mohou být zpsobeny nižší tlouškou stmelených vrstev (tj. poddimenzováním), ale asto jsou zpsobeny nekvalitním provedením. Trhliny lze opravit výmnou nebo recyklací vrstev. Porucha podloží mže být zpsobena celkovým poddimenzováním vozovky nap. podstatn vyšším dopravním zatížením a jeho úinky. Pokud se provede oprava vas, zesílením nebo recyklací, prodlouží se bžné užívání konstrukce vozovky a PK. Pokud se nechá vyvinout porušení podloží, je nutno provést rekonstrukci celé konstrukce vetn sanace podloží. Omezení vlivu porušování je cílem navrhování vozovek, zajišování funkce PK po dlouhou dobu života (setrvalé funkce) je cílem posuzování konstrukcí, navrhování údržby a oprav (tj. diagnostiky vozovek) a jejich provádní. Funkce pozemních komunikací - 12 (47) -

13 Funkce pozemních komunikací vozovka zatížení p 0 zatížení p 0 stmelené vrstvy nestmelené vrstvy p 1 p 1 podloží Neodvodnná plá v pípad nepípustné trvalé deformace podloží Vznik únavových trhlin Obr. 2.3 Schématické znázornní namáhání konstrukce vozovky a podloží vozovky a vývoj porušení tlak tah Omezení vlivu porušování je cílem navrhování vozovek, zajišování funkce PK po dlouhou dobu života (setrvalé funkce) je cílem posuzování konstrukcí, navrhování údržby a oprav (tj. diagnostiky vozovek) a jejich provádní. Porušování vozovek je navrhováním omezeno tak, aby po nijak neomezovanou dobu bylo zajišováno jejich budoucí používání díky dležité vlastnosti konstrukcí udržovatelnosti a opravitelnosti. Poškozování a porušování vozovek závisí na návrhu vozovek, na volb použitých materiál a technologií zpracování. Výbr návrhu vozovky je navázán na minimalizaci celkových náklad v dlouhé dob užívání konstrukcí. Období budoucího života vozovky se rozdluje: na období návrhové, které je pi navrhování konstrukcí vozovek stanoveno na 25 rok a je to doba do závažné opravy konstrukce - zesílením, recyklací nebo rekonstrukcí ásti vozovky, na období analyzované, obvykle delší než 40 rok, ve kterém se zvažují rzné varianty výstavby, údržby, oprav recyklací nebo rekonstrukcí s tím, že je snahou dosáhnout minimalizace celkových náklad po toto analyzované období. V dosavadních pedpisech (v TP 170 [2]) je konstatováno, že do doby než budou v R zvládnuty procesy: pro zhodnocení celkových náklad na výstavbu, údržbu a opravy PK, zhodnocení náklad uživatel PK z dvodu ztrát asu, pohonných hmot, opotebení vozidel a náklad na zvýšenou nehodovost (ztrátu sice zaplatí uživatelé, ale je to negativní celospoleenský produkt), - 13 (47) -

14 eší se problém navrhování pomocí zavedení návrhových úrovní porušení. Úrove porušení zavádí pedpokládaný vývoj porušování, který je pi navrhování vyjáden pípustnou plochou výskytu konstrukních poruch na konci návrhového období (nebo pesnji vyjaduje pravdpodobnost porušení konstrukce nebo spolehlivostí konstrukce). Za úrovní porušení je zatím skryta minimalizace náklad na výstavbu, údržbu a opravu a ztrát uživatel v silniním provozu. Tyto náklady jsou schematicky znázornny v obr. 2.4, který dokladuje odvození spolehlivosti návrhu vozovky. Vyšší spolehlivost návrhu je vyjádena použitím kvalitnjších materiál, vyššími kvalitativními požadavky pro zabudované materiály do vozovky a podloží a vyšší tlouškou vrstev vozovek. Následn bez ohledu na vyšší úinek zatížení a prostedí dochází k nižšímu poškozování a porušování vozovky, nižším nákladm na údržbu a opravy. Lepším stavem povrchu a krátce trvající údržbou a pípadn opravou se omezí ztráty uživatel PK. Naopak pi nižší spolehlivosti návrhu se použijí levnjší materiály a technologie v nižších tlouškách s celkov nižšími náklady na výstavbu, s nižšími charakteristikami provozní zpsobilosti, s rychlejším poškozováním a porušováním, astjší a levnjší údržbou a opravou a díky nízkému potu vozidel ztráty uživatel nedosáhnou rozhodujícího vlivu na celkové náklady spojené s výstavbou a dlouhodobou funkcí PK. Schematické znázornní náklad ve tech úrovních pedstavuje rozdlení návrh vozovek a hodnocení spolehlivosti vozovek do návrhových úrovní porušení D0, D1 a D2. Každé úrovni odpovídá spolehlivost návrhu vozovky a vývoj poškozování a porušování vozovek. Každá návrhová úrove porušení vozovky poskytuje odlišné služby uživatelm z hlediska provozní zpsobilosti povrchu vozovky a poteby údržby a oprav. Navrhování vozovek v rzných návrhových úrovních podle katalogu vozovek je pedstaveno v [1]. V této studijní opoe se navrhování zamí na detailní navrhování a posuzování pomocí návrhové metody TP 170 [2], která zárove umožní ádný rozbor posouzení únosnosti a nalezení chyb v konstrukci vozovek, které ovlivují její používání. Zárove umožní rozbor mení únosnosti a návrh opatení opravy, recyklace a ástené rekonstrukce Poruchy vozovek Užíváním PK dochází k poškozování a porušování vozovek. Nejprve se projevují poškození a porušení povrchu vozovky, následn se vyvíjí porušování nosných ástí vozovky (stmelené podkladní vrstvy) a poté se šíí do celé konstrukce vozovky vetn do zemních tles. S poruchami se zárove mní charakteristiky provozní zpsobilosti a únosnosti. Plnní provozní zpsobilosti a únosnosti vozovky je možno také vyjádit kvalitativním a kvantitativním záznamem a vyhodnocením poruch PK. Pi diagnostice vozovky je nutno: zaznamenat každou poruchu, stanovit píinu každé poruchy, odstranit poruchu vetn píiny poruchy. Funkce pozemních komunikací - 14 (47) -

15 Rozdlení, vývoj a mechanismus poruch je velmi dležitý a bude jim vnován v textu studijní opory patiný rozsah. Funkce pozemních komunikací Spolehlivost = 1 pravdpodobnost porušení [%] Obr. 2.4 Odvození spolehlivosti navrhování vozovek z náklad na výstavbu, údržbu a opravu vozovek a ze ztrát uživatel PK 2.4 Navrhování vozovek Navrhováním se zajišuje, jak bylo uvedeno výše, návrh konstrukce, který bude plnit požadavky po v podstat nespecifikovanou dobu životnosti. (Myslíte si, že tuto otázku vážn ešili ímané a mli njakou pedstavu o souasném užívání jimi vybudovaných silnic dnes?). Návrh se eší na délku návrhové období, v nmž se neprovádí podstatné zásahy do konstrukce, tj. provádí se pouze údržba a nejvýše opravy. Navrhování s uvážením celkových náklad s rozdlením na: poátení náklady (realizaci stavby), údržbu a opravy, - 15 (47) -

16 ztráty uživatel je v souasné dob obvykle ešeno v pípad rozhodování, zda postavit asfaltovou vozovku nebo vozovku cementobetonovou nebo použít stmelené nebo nestmelené vrstvy v podkladu vozovky. Rozhoduje se tedy o vozovkách s rozdílnou udržovatelností a opravitelností vozovky nebo vrstev vozovky. Navržená vozovka v tchto požadavcích se koncentruje na návrh vozovky, který závisí na: podkladech, které má povinnost definovat majitel nebo správce komunikace (požadovaná návrhová úrove porušení, pedpokládané dopravní zatížení a jeho vývoj v ase), obstarání podklad o prostedí (z geologického, geotechnického a hydrogeologického przkumu a údaj o klimatickém prostedí), vyhodnocení podklad, návrhu a posouzení konstrukce. Pedávaná projektová dokumentace pro zadání stavby obsahuje návrh vozovky vycházející z osvdených typ konstrukcí vozovek pro zadané užití v daném prostedí. Obvykle je návrh ešen pomocí Katalogu vozovek, který je v ásti A TP 170 [2] a obsahem modulu 04 PK II [1]. V realizaní dokumentací vybraného dodavatele stavby mže být návrh vozovky zmnn. Novým a podrobným návrhem vozovky nesmí dojít k nižšímu plnní požadavk funkních vlastností PK. Dodavatel stavby si pouze vytváí píznivjší podmínky pro realizaci stavby v podmínkách detailnjších znalostí prostedí, materiálových zdroj a svých technologií. Zamuje se na technologie, s nimiž má dlouhodobé zkušenosti nebo oekává úspory provádcích náklad použitím místních zdroj a zejména odpadních materiál nebo naopak použitím úpravy podloží a vrstev vozovky s vyšší kvalitou, která sníží náklady na realizaci stavby. K tomuto podrobnému návrhu se používá ást B TP 170 Návrhová metoda. Návrhová metoda používá jak standardní úpravy podloží a materiály pro stavbu vozovek, tak umožuje použít materiály nové a to jak kvalitnjší, tak mén kvalitní jako jsou místní a odpadní materiály s jejich úpravou. K využití nových materiál nebo s vyšší pidanou hodnotou materiál se pistupuje na základ funkních zkoušek, které charakterizují vlastnosti za podmínek jejich užívání ve vozovce daných: zatížením, tj. pi zatížení krátkodobém i dlouhodobém s malým i velkým potem opakování zatížení, prostedím, tj. za teplotních a vlhkostních podmínek, kterým bude vrstva ve vozovce zatížena, úinkem vody, mrazu a rozmrazování a dalších úink (solí proti náledí na betonové konstrukce a kyslíku, záení a teplot na asfaltové materiály). Toto navrhování umožují návrhové metody oznaované jako Performance Pavement Design a i TP 170 tuto možnost umožuje. V souasném pístupu ke stavb není odbratel ani dodavatel k novým možnostem využití materiál a vývoje nových hmot motivován. Je možné, že se tento pístup prosadí Funkce pozemních komunikací - 16 (47) -

17 v pípad stavby vozovek v režimu Public Private Partnership (PPP), což v eštin se dobe vystihuje oznaení Projektuj - Postav Provozuj. Znamená to, že dodavatel ve vlastní režii stavbu navrhne a provede, následn ji bude udržovat a opravovat a uživatelé (prostednictvím mýta a splátek státu) budou za tuto stavbu a službu platit. Je to sice rizikové financování pro stavební podniky, ale mže být i výnosné, zvlášt v pípad použití kvalitních hmot, které sníží nebo nesníží náklady na stavbu, ale sníží náklady na údržbu a opravu. V souasné organizaci stavby PK odbratele, který v dob stavby zastupuje všechny budoucí uživatele, by však mlo zajímat budoucí plnní funkcí PK jak provozní zpsobilosti tak i únosnosti konstrukce vozovky. V TP 170 je konstatováno, že pokud užíváním vozovky vznikají pedasné poruchy, píiny spoívají v: nedodržení konstrukních a technologických požadavk (nedodržení požadované jakosti vrstev vozovky a jejich tlouštk, nedodržení pracovních teplot, podmínek pokládky a zhutnní asfaltových smsí, nespojení asfaltových vrstev, opoždném vytvoení a neutsnní smršovacích spár, neodvodnní vrstev nad nepropustnou nebo mén propustnou vrstvou, nedodržení jakosti podloží násypu i vlastního násypu apod.), nedostatené bžné údržb (spár a trhlin, povrchových poruch, odvodnní apod.), užívání, které neodpovídá pedpokladm návrhu (vyšší dopravní zatížení, vyšší nápravový tlak apod.), podhodnocení vlivu prostedí a dopravního zatížení, kombinaci uvedených vliv, chybném dimenzování. Znamená to, že o spolehlivosti konstrukce vozovky daleko více rozhoduje vlastní provedení vozovky a zemního tlesa než práce projektanta, ale chyby projektanta, pokud nejsou na stranu spolehlivosti konstrukce (konstrukce je pak nehospodárná), vždy vedou ke ztrát spolehlivosti, tedy k poruchám. Toto konstatování je známo ze všech stavebních konstrukcí, potvrzují je analýzy všech kolaps stavebních konstrukcí. Rozdíl mezi vozovkou a stavební konstrukcí je jen ten, že vozovka se porušuje postupn, ztrátou provozní zpsobilosti až únosnosti a nenastane nenadálý kolaps konstrukce, zícení s následky na životech a ovlivnní životního prostedí (nap. atomových elektráren nebo velkých vodních staveb). Lapidárn se o vozovce íká, že nemá kam spadnout. Jelikož však PK jsou pro každou spolenost a jedince: nepostradatelné, ovlivují jejich život (jako takový vetn spokojenosti až zdraví), zaujímají pomrn velkou plochu každého území a jejich výstavba, údržba a oprava bez následk dopravních nehod spotebují až 10 % rozpotových výdaj (to je daní vybraných od obyvatelstva a podnik), je dležitý také tento pedmt výuky. Funkce pozemních komunikací - 17 (47) -

18 Funkce pozemních komunikací 2.5 Literatura 1. KUDRNA, J.: Navrhování vozovek, uební text Pozemní komunikace II, modul 04, VUT FAST, KUDRNA, J. a kol.: TP MD R 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací, VUT FAST, KUDRNA, J. a kol.: TP MD R 87 Navrhování údržby a oprav netuhých vozovek, VUT FAST, Kontrolní otázky Poi te si soubor pojm, které se v kapitole vyskytují a ovte si, že jim rozumíte. 2.6 Cviení Analyzujte následující záznamy zrychlení namených 3D snímai zrychlení umístnými na podlaze osobního automobilu. Je teba odpovdt, na jaké PK se auto pohybovalo (pímá, oblouky, stoupání klesání, zrychlování, brzdní a rzné druhy nerovností) (47) -

19 - 19 (47) - Funkce pozemních komunikací

20 Funkce pozemních komunikací 3 Protismykové vlastnosti povrch vozovek Snižování nehodovosti se stalo významným cílem Evropské unie [1] a R [2]. Pro dosažení tohoto cíle jsou nezbytná úinná opatení zamená na: problematiku lidského initele, zvýšení bezpenosti vozidel, dopravní infrastrukturu. Stavebnictví se týkají (a tedy výuky na stavební fakult) vlastnosti dopravní infrastruktury. Strategie zmiuje konkrétní opatení a pod písmenem F1 uvádí systematické zjišování a odstraování píin nehodovosti v místech astých dopravních nehod. Problém ovlivnní nehodovosti vlastní PK závisí na množství píležitostí k dopravní situaci vedoucí k riziku dopravní nehody. Nejmén píležitostí k dopravní nehod je na smrov dlených PK s mimoúrovovými kižovatkami (D, R), u silnic pak podle smrového a výškového vedení a nebezpené jsou zejména kižovatky. Mírou nehodovosti je obvykle poet nehod na poet vozidel projetých posuzovanou PK, jednotkou je poet nehod/10 8 vozokilometr. Relativní vývoj nehodovosti vykazuje statistika nehod v R podle druhu kategorizace silnic, viz obr Tyto poznatky lze uplatnit jen pi projektování, výstavb a pestavb PK. Obr 3.1 Relativní nehodovost na rzných pozemních komunikacích Bílá kniha [1] se zamila na snížení potu zemelých následkem dopravní nehody (cílem je do roku 2010 snížit poet na polovinu stavu 2001) a její vyhodnocení v roce 2004 uvedlo následující hodnocení potu zemených na milion obyvatel ve státech EU znázornných v obr Na stávajících komunikacích, na nichž se neprovádí stavební úpravy, se za velmi dležitou píinu nehod považuje stav povrchu vozovek silniní sít a zejména nevyhovující protismykové vlastnosti povrchu (47) -

21 Závr Obr. 3.2 Relativní nehodovost ve státech EU v roce 2001 a Státy s erným puntíkem namísto snižování nehodovosti v souladu s Bílou knihou vykázaly zvýšení nehodovosti 3.1 Pro jsou nevyhovující protismykové vlastnosti povrchu vozovky nebezpené? Za viníka dopravní nehody je obvykle oznaován idi. V protokolech Policie R je uvádna píina nezavinná idiem podle rzných silnic pouze v 1 % až 16 % nehod. Dalo by se íci, pro hledat píinu dopravní nehody v souvislosti s vozovkou, když idi musí pizpsobit svou jízdu stavu povrchu vozovky. Bohužel kluzké povrchy nesignalizují idim, že takovými jsou. Pokud je povrch hladký, bez vynívajících jednotlivých zrn kameniva a navíc v asfaltových vrstvách dochází k tvorb vyjetých kolejí a nerovností, pak z takového vzhledu vozovky lze pedpokládat, že povrch je kluzký, s nevyhovujícími až havarijními protismykovými vlastnostmi. To však nemusí být pravda, nebo pokud vlastní zrna kameniva v povrchu vrstvy nejsou ohlazená, jsou povrchov drsná, pak povrch je relativn bezpený. Stejn vyhlížející povrchy tedy mohou, ale nemusí být kluzké, viz obr Nejvíce zrádné jsou však povrchy s vynívajícími zrny kameniva, mající výraznou makrotexturu povrchu, které i za mokra mají dobré povrchové odvodnní a nevytváí se na nich souvislý vodní film. Kluzkost takového povrchu lze zjistit jen orientan pohlazením povrchu rukou nebo pesn mením protismykových vlastností. Snad jen v pípad vhodného protisvtla mže zkušený idi usoudit, že povrch mže mít nevyhovující až havarijní protismykové vlastnosti, protože vystupující zrna jsou ohlazením lesklá, ale vlhký a mokrý povrch tento vizuální odhad neumožní, viz obr Zrádný je také povrch nov provedené obrusné asfaltové vrstvy. Jakkoliv je viditelná dobrá makrotextura povrchu a lze pedpokládat, že kamenivo je erstv nadrcené s ostrými výstupky a povrchov drsnými plochami, pesto díky asfaltovému filmu na povrchu zrn kameniva jsou protismykové vlastnosti relativn nižší. Asfaltový film se silniním provozem a povtrnostními vlivy - 21 (47) -

22 Funkce pozemních komunikací Obr. 3.3 Povrch dálnice s vyjetými kolejemi, povrchová zrna jsou zaoblená, ale nejsou lesklá Obr. 3.4 Povrch dálnice s vyjetými kolejemi a povrchov lesklými zrny kameniva v povrchu vozovky - 22 (47) -

23 Závr postupn odstrauje, takže s pizpsobováním barvy povrchu vozovky barv kameniva se protismykové vlastnosti stanou odpovídajícími makrotextue povrchu vozovky a mikrotextue (drsnosti) povrchu zrn. Tentýž jev ovšem postupn vede ke zmnám protismykových vlastností povrch vozovek vlivem ohlazování (vyleštní) vlastních zrn kameniva. Na protismykové vlastnosti má vliv výskyt vody na povrchu. Jakékoliv zvlhení povrchu má za následek snížení souinitele tení, tedy zhoršení protismykových vlastností. Pokud se protismykové vlastnosti povrchu vozovky mí a vyjadují souinitelem tení, který pedstavuje odolnost proti smyku pi brzdní (podélné tení) nebo pi zmn smru (boní tení), vždy jsou to hodnoty mené na stanovené tloušce vodního filmu na povrchu vozovky. V pípad výskytu vtší hloubky vody na povrchu a pi vyšších rychlostech (za dešt v nerovnostech) mohou být protismykové vlastnosti nulové (aquaplaning), protože nedojde ke styku pneumatiky s povrchem vozovky. 3.2 Jak vznikají a psobí nedostatené protismykové vlastnosti povrchu vozovky? Povrch vozovky úinkem namáhání projíždjícími vozidly postupn mní makrotexturu povrchu (dochází k zatlaování zrn do povrchu nebo vystoupení asfaltového pojiva nebo asfaltového tmelu k povrchu obrusné vrstvy) a mikrotexturu povrchu zrn kameniva jeho ohlazením. Tyto zmny samozejm závisí na velikosti, smru a etnosti zatížení. Pi každém pejezdu pneumatiky po povrchu vozovky dochází k deformaci gumy bhounu pneumatiky a tím na povrch vozovky psobí tecí síly projevující se jako valivé tení. Mnohem vtší síly však vznikají v místech penosu vodorovných sil vyplývajících z kinematiky pohybu vozidel, tj. pi zrychlení, zpomalování a zmn smru pohybu vozidel. V takovém pípad se již pneumatika voln neodvaluje po povrchu vozovky (dochází také k prokluzu a k smýkání pneumatiky) a vznikající vlené tení závisí pevážn na opotebovávání obou povrch. Pneumatika je mkí, tudíž se opotebovává více, ale na místech pravidelného zrychlování a zpomalování a zmn smru vozidel je také podstatn vyšší opotebení povrchu vozovky. Protismykové vlastnosti povrchu vozovek se tak snižují pi užívání silniním provozem v místech, kde je po nich pravidelná zvýšená poptávka (kižovatky, pechody pro chodce, železniní pejezdy, smrové oblouky o malém polomru apod.). To mže objasnit následující schéma v obr. 3.5 prezentovaném v [3]. 3.3 Vlivy protismykových vlastností na nehodovost Kapitola obsahuje výsledky zjišování vliv protismykových vlastností na nehodovost v R [4], ve Velké Británii [5] a SRN [6] Dopravní nehody a protismykové vlastnosti v R Dopravní nehody získané z databáze Policie R, která je každoron pedávána SD R, byly zaneseny do programu RoSy PMS [7], který byl v r (47) -

24 Funkce pozemních komunikací zaveden v R jako Systém hospodaení s vozovkou (PMS) pro správy a údržby silnic na úrovni okres, pozdji kraj. PMS bude pedstaven v samostatné kapitole v tomto textu. Systém RoSy PMS je modulov koncipován se sadou vzájemn propojených registr, v nichž jsou požadované parametry ukládány a aktualizovány. Po pevedení dat byla v rámci modulu MAP systému RoSy vygenerována vrstva Nehody pro zobrazení v digitální map v systému ESRI (ArcGIS). Prvními výstupy bylo zobrazení rozmístní nehod, druhým pak souhrn nehod v jednotlivých lokalitách, respektive v krátkých úsecích, viz obr Obr Grafické znázornní vlivu odstedivých sil na snižování protismykových vlastností (nabídka) a poteby protismykových vlastností pro bezpenou jízdu (poptávka). Po jistém ase užívání povrchu vzniká deficit protismykových vlastností s rizikem dopravní nehody [3]. Z vyhodnocení mení protismykových vlastností povrchu vozovky v mapových podkladech vyšlo jasn najevo, že snížené hodnocení klasifikaními stupni je na místech vtšího zatížení povrchu vodorovnými silami, což už bylo objasnno v kapitole 3.2. Práv na tchto místech je žádoucí, aby povrch vozovky umožnil korekci pípadného chybného manévru idie (špatn odhadnuté vzdálenosti, rychlosti vozidel, polomru smrového oblouku, klopení, špatn vyhodnocené situace v silniním provozu apod.). Tím, že protismykové vlastnosti povrchu vozovky jsou na tchto zatížených místech naopak nižší než v místech, kde se tyto manévry bžn nevyžadují, vzniká vyšší riziko nehod, což se v koneném dsledku projeví vyšší nehodovostí. Protismykové vlastnosti povrchu vozovky a nehody v mapových podkladech umožnily statistická vyhodnocení. Za rok 2005 byl zpracován vzorek nehod na silnicích I. tídy v celém Jihomoravském kraji. Byly vyloueny 4pruhové komunikace (vyšší bezpenost provozu) a byly zahrnuty úseky s podstatn nižší intenzitou dopravy (relativní nehodovost stejná nebo vyšší, ale celkový poet nehod nižší). Na silnicích o délce 305 km došlo celkem k nehodám, piemž 10,3 % délky silnic bylo z hlediska protismykových vlastností hodnoceno klasifikaním stupnm 4, 5 % - 24 (47) -

25 Závr délky bylo klasifikováno stupnm 5 a na tchto délkách úsek došlo celkem k 27 % nehod. Obr. 3.6 Znázornní nehod na silnicích v map okolí msta Rosice Další analýzy byly provedeny po zavedení dalších parametr vozovek do systému protismykových vlastností povrchu vozovky, smrového a výškového vedení silnic a vyznaení druh kižovatek, viz obr Obr. 3.7 Znázornní protismykových vlastností v map okolí Rosice - 25 (47) -

26 Funkce pozemních komunikací Nárst nehod na 1 km silnice (v obou smrech) v závislosti na hodnocení protismykových vlastností povrchu vozovky je v podstat lineární; z 2,4 nehod na km silnice stoupá postupn podle hodnocení klasifikaními stupni na 4,1, 6,1, 8,1 až na 10,6 nehod na km silnice a nárst nehod mezi hodnocením klasifikaním stupnm 1 a 5 je 4,4násobný, viz obr Obr Grafické znázornní prmrného potu silniních nehod na kilometr silnice I. tídy v JM kraji v roce 2005 v závislosti na hodnocení protismykových vlastností povrchu Celkov bylo zjištno, že na sledovaných úsecích v délce 305 km pejede za rok celkem tis. vozidel. Pi celkovém potu nehod za rok je pak výsledná relativní nehodovost 178 nehod/10 8 vozokilometr. Jelikož stejné íslo platí pro poet nehod na silnicích I. tídy pro celou R [8], je možno tento vzorek silnic považovat za dostaten reprezentativní. Obvykle se také uvádí mezi vlivy na nehodovost intenzita silniního provozu. Její závislost z výše uvedeného hodnocení je znázornna v obr Poet nehod na kilometr v závislosti na intenzit všech vozidel nejprve klesá, pak stoupá a po dosažení maxima prmrnou hodnotou intenzity všech vozidel prmrn za den zane celková nehodovost klesat a klesá i celkové množství nehod na km silnice. Znamená to, že pi dosažení kapacity dvoupruhových PK klesá rychlost vozidel a zárove nehodovost. Obr Grafické znázornní potu nehod na kilometr ve vztahu k dopravnímu zatížení - 26 (47) -

27 Závr Porovnání závislosti nehodovosti v R, ve Velké Británii a v Nmecku Z výsledk rozsáhlého výzkumu ve Velké Británii [5] zahrnujícího osobních dopravních nehod (nehod se zranním nebo úmrtím) bez rozlišení, zda se nehoda stala za sucha (s pomrn vyššími než namenými protismykovými vlastnostmi) nebo za mokra, bylo stanoveno, že zvýšená relativní nehodovost v závislosti na hodnocení protismykových vlastností byla: na obousmrných silnicích (pi nevyhovujících protismykových vlastnostech byla nehodovost tém dvojnásobná v porovnání s výbornými protismykovými vlastnostmi, viz obr. 3.10), na malých úrovových kižovatkách (pi nevyhovujících protismykových vlastnostech stoupla nehodovost na šestinásobek, viz obr. 3.11), v malých smrových obloucích (o polomru menším než 250 m stoupla nehodovost pi nevyhovujících protismykových vlastnostech na 2,5násobek, viz obr. 3.12). Naopak relativní nehodovost na dálnicích a velkých kižovatkách nebyla protismykovými vlastnostmi ovlivována. Vliv podélných sklon na nehodovost pro nedostatek takových úsek nebyl vyhodnocen. Samozejm nehodovost je závislá na dalších vlivech, které zvyšují nebo snižují nehodovost. Všechny uvedené závislosti jsou prmrné hodnoty, obr dokumentuje rozptyl závislosti pi statistickém vyhodnocení, je uvedena prmrná závislost ze všech sledovaných úsek a také závislost úsek v 5% kvantilu výskytu. Obr Relativní nehodovost na D a R a obousmrných silnicích bez kižovatek v závislosti na protismykových vlastnostech povrch vozovek Výsledkem uvedených zjištní jsou rozdílné požadované protismykové vlastnosti povrchu vozovky pro plánování údržby nebo opravy podle úsek: - 27 (47) -

28 Funkce pozemních komunikací nejnižší pípustné protismykové vlastnosti povrchu vozovky jsou na dálnicích a rychlostních smrov rozdlených komunikacích, stední protismykové vlastnosti povrchu vozovky jsou na ostatních silnicích, nejvyšší požadované protismykové vlastnosti povrchu vozovky jsou ped kižovatkami, ped pechody pro chodce a železniními pejezdy, v malých smrových obloucích menších než 500 m a v podélných sklonech vyšších než 5 %. Obr Relativní nehodovost na kižovatkách, nebezpené jsou malé kižovatky na obousmrných silnicích Relativní nehodovost 10 8 vozokm Souinitel tení Polomr oblouku (m) Obr Relativní nehodovost ve smrových obloucích v závislosti na protismykových vlastnostech povrch vozovek - 28 (47) -

29 Závr Obr Prmrná relativní nehodovost a nehodovost v 5% kvantilu nehodových úsek v závislosti na protismykových vlastnostech povrch Dležité je zdraznit, že mení protismykových vlastností povrchu vozovky vede ke zmn chování správc pozemních komunikací, jak dokumentují obr a Obr Bžné užívání znaek nebezpeí smyku Prof. Huschek [6] dokumentoval na zjištných datech v SRN, že: v hodnocení klasifikaním stupnm 4 se nachází 10 % povrch vozovek dálnic a spolkových silnic a klasifikaním stupnm 5 (mla být provedena oprava) se nachází 5 % povrch, tedy stejný rozsah sít, který jsme stanovili na vzorku silnic JM kraje, podíl nehod v podmínkách za mokra stoupá s klesajícím souinitelem podélného tení (viz obr. 3.16); v hodnocení protismykových vlastností klasifikaními stupni 3 a lepším je podíl nehod za mokra do 35 % a pi nižších klasifikaních stupních 4 a 5 podíl nehod podstatn vzrstá a tudíž vzrstá také celkový poet nehod. Pokud vzroste pomr nehod - 29 (47) -

30 Funkce pozemních komunikací z 35 % na 63 %, znamená to za pedpokladu stejného množství nehod za sucha zvýšení nehod za mokra na 3násobek a celkový poet nehod vzroste o 75 %. Pi zjištné nehodovosti uvedené v obr. 3.8 v hodnocení klasifikaním stupnm 3 (6,1 nehody/km) a zvýšení nehod v hodnocení klasifikaním stupnm 5 (10,6 nehody/km), vykazuje poet nehod nárst o 74 %. Obr Provádné protismykové úpravy povrchu vozovky ped kižovatkou a jinými nebezpenými místy 3.4 Mení protismykových vlastností povrch pozemních komunikací Chceme-li posuzovat protismykové vlastnosti povrch pozemních komunikací, je teba tyto odpovídajícím zpsobem mit a zmené výsledky pak správn vyhodnotit. Podle obr. 2.2 mají na protismykové vlastnosti vliv nerovnosti povrchu velikosti do 0,5 mm a tyto nerovnosti se nazývají mikrotextura a nerovnosti od 0,5 mm do 20 mm oznaované jako makrotextura. Mikrotextura ovlivuje protismykové vlastnosti, tedy schopnost umožující vozidlu zastavit nebo mnit smr jízdy a makrotextura vytváí závislost protismykových vlastností na rychlosti vozidla pi brzdní a zmn smru jízdy. Vlastní protismykové vlastnosti vyjaduje souinitel tení za stanovených podmínek zkoušky, který je závislý na rychlosti pohybu vozidla, rychlosti - 30 (47) -

31 Závr skluzu pneumatiky, tloušce vodního filmu, teplot povrchu a mikrotextue a makrotextue povrchu vozovky. Obr Relativní podíl nehod v podmínkách za mokra A N souvisí se stanoveným souinitelem podélného tení pi rychlosti 80 km/h [6] Mení mikrotextury Mikrotextura se mí kyvadlem TRRL (TRRL znaí konstruktéra kyvadla, kterým je Transport and Roads Research Laboratory), pomocí stanovení ztráty kinetické energie tením pryžového segmentu o mokrý povrch. Namená veli- ina se podle SN EN [9] po oprav na referenní teplotu nazývá Hodnota mení kyvadlem a znaí se PTV (anglicky Pendulum Test Value). Mení kyvadlem TRRL (obr. 3.17)poskytuje pouze hrubou pedstavu o protismykových vlastnostech povrchu vozovky a to zejména pro rychlosti do 50 km/h, protože nepostihuje velikost makrotextury. Udává se, že pomrn dobré výsledky dává kyvadlo TRRL pi mení protismykových vlastností vodorovného dopravního znaení. Naopak tato zkouška je nevhodná na místa s hrubší makrotexturou, protože na tchto místech dává rozkolísané výsledky vlivem psobení vystouplých vtších zrn Mení makrotextury Mení makrotextury poskytuje informaci o její velikosti Mení volumetrickou metodou Princip této metody je takový, že se daný objem média (sklenné kuliky) rozproste pedepsaným zpsobem na povrchu vozovky do tvaru kruhu. Po zm- ení prmru kruhu, ze známého objemu micího média a ze vzorce pro výpo- et objemu válce se vypote Stední (prmrná) hloubka textury, která se znaí MTD (anglicky Mean Texture Depth). Mení se provádí podle SN EN [10] (47) -

32 Funkce pozemních komunikací Tato metoda je tak jako mení kyvadlem statická, což ji peduruje pouze pro mení lokálních míst. Výhody této metody lze spatit pedevším v jednoduchosti, dostupnosti micích pomcek a nízké cen. Nevýhodou je pak menší pesnost. Rozsah platnosti vyjádený hodnotami stední hloubky profilu MPD (viz dále) je 0,25 5 mm. Obr Kyvadlo TRRL pro mení mikrotextury Mení laserovými systémy Profil makrotextury je snímán pomocí laserových systém a získaná data jsou použita s cílem stanovit tzv. Stední hloubku profilu, která se znaí MPD (Mean Profile Depth). V obr je znázornno, jakým zpsobem se MPD stanovuje. Vysvtlení: Laserové mení hloubky profilu ve stanovených vzdálenostech (frekvence mení se mní v závislosti na rychlosti micího vozidla) dovolí po elektronickém zpracování vzdálenosti vyhodnotit pímo charakteristiku níže znázornného profilu. Obr Princip výpotu stední hloubky profilu (MPD) - 32 (47) -

33 Závr Mení drenážních schopností makrotextury Principy mení spoívá v tom, že se sklenný válec s oteveným dnem, na nmž je osazena pryžová podložka s kruhovým výezem, postaví na vozovku. Do válce se nalije pedepsané množství vody a mí se as, za který voda z válce odtee skrze otevené dno. Pryžová podložka brání tomu, aby nedocházelo k úbytku vody na kontaktu válce s povrchem vozovky Mení protismykových vlastností dynamickými pístroji Mení dynamickými pístroji dává nejlepší pedstavu o protismykových vlastnostech vozovky, protože postihuje jak mikrotexturu, tak makrotexturu a pi mení se projeví také drenážní schopnosti povrchu vozovky a pi opakovaném mení se projeví i trvanlivost protismykových vlastností. Dynamické pístroje navíc umožují získat grafy závislosti souinitele tení na rychlosti, tloušce vodního filmu, velikosti pomru skluzu atd Princip mení dynamických pístroj Mení dynamickými pístroji je založeno na tom principu, že se na micím kole, jež je brzdno nebo odklonno od smru pojezdu vozidla, viz obr. 3.19, (ímž vzniká smyk kola), snímá horizontální a vertikální síla. Z pomru tchto dvou sil se pak stanoví souinitel tení. Obr Schéma zaízení s micím kolem rovnobžným se smrem pojezdu (vlevo) a s odklonným micím kolem od smru pojezdu o úhel γ Micí kolo bývá bu pipevnno jako páté kolo u micího vozidla nebo je souástí pívsného vozíku, jenž je vozidlem tažen. Stopa ped micím kolem se kropí tak, aby byla zajištna teoretická tlouška vodního filmu, což je hodnota vodního filmu, která by byla dosažena na rovném, hladkém a vodonepropustném povrchu. Pro mení se zpravidla používá teoretická tlouška vodního filmu od 0,25 do 1 mm, dle typu zaízení i požadavk objednatele Základní rozdlení dynamických pístroj Micích dynamických systém je jen v Evrop celá ada, protože tém každá zem si vyvinula své vlastní micí zaízení a dále existují komerní firmy, které se zabývají výrobou tchto zaízení. Proto je úelné si jednotlivá zaízení alespo hrub rozdlit. Z hlediska smru micího kola vzhledem ke smru pojezdu vozidla lze dynamické pístroje rozdlit na ty, jež mají micí kolo rovnobžné se smrem pojezdu micího vozidla a na ty, jež mají micí kolo odklonné od smru pojezdu vozidla zpravidla o hodnotu 20. Oba pípady jsou znázornny na obr (47) -

34 Funkce pozemních komunikací Pi mení zaízením s micím kolem rovnobžným se smrem pojezdu vozidla nazýváme získanou veliinu dle SN [11] souinitel podélného tení a znaíme ji f p, v anglicky Bracking Force Coefficient (BFC), což znaí spíše souinitel tení pi brzdní. Vtšina zaízení je založena práv na tomto principu. V pípad odklonu micího kola od smru pojezdu se získaná veliina nazývá dle SN souinitel boního tení a znaí se f b. V anglicky psané literatue se uvádí výraz Sideway Force Coefficient (SFC), což odpovídá eskému ekvivalentu. Typickým pedstavitelem tohoto zpsobu mení je zaízení SCRIM, viz obr Dynamické pístroje lze dále dlit podle toho, zda je micí aparát souástí micího vozu, nap. zaízení TRT (obr. 3.22) a SCRIM (obr. 3.25), nebo zda je micí zaízení taženo jako pívsný vozík, nap. zaízení GripTester (obr. 3.23) nebo Skiddometer (obr. 3.24). Dalším kritériem rozdlení je použitý typ micí pneumatiky. Nkterá zaízení používají hladkou pneumatiku bez vzorku, jiná zase pneumatiku se vzorkem. Pneumatiky se dále liší prmrem, šíkou, výškou, požadovaným huštním a vlastnostmi pryže, ze které jsou zhotoveny. Zaízení, mící souinitel podélného tení lze dále rozdlit podle velikosti pomru skluzu micího kola. Pomr skluzu je rychlost skluzu dlená provozní rychlostí, piemž rychlost skluzu je relativní rychlost mezi micím kolem a pojíždným povrchem na kontaktní ploše. Protože je micí kolo brzdno, jede pomaleji než je provozní rychlost mení. Pomr skluzu se asto udává v procentech. U jednotlivých zaízení se pohybuje pibližn od 14 % do 100 %. Hodnota 100 % znamená, že je micí kolo zcela zablokované. Vtšina zaízení má pomr skluzu v rozmezí od 15 % do 25 %, což odpovídá pibližn hodnotám, pi kterých brzdí zaízení ABS v automobilech. Pi tchto hodnotách pomru skluzu jsou hodnoty souinitele tení maximální, viz obr Rychlost mení km/h Skluz kola Obr Prbh souinitele tení v závislosti na rychlosti a skluzu kola Dležitou vlastností je závislost souinitele tení na rychlosti mení. Píklad závislosti je uveden v obr z návrhu revize SN Tato závislost - 34 (47) -