RODOS ROZVOJ DOPRAVNÍCH STAVEB, 162 00 Praha 6 Tel. 235 361 220, 608 111 271 ZPRÁVA č. 14/2011 o expertním stanovení únosnosti, zbytkové životnosti a zesílení Komunikace Kaštanka - Jílové Zpracováno pro DEXPLON spol. s r.o. Výtisk č. 30. března 2011
Zadavatel: DEXPLON spol. s r.o. Střelskohoštická Lhota 48 387 15 Střelské Hoštice IČO 25982851 DIČ CZ2598285 Zhotovitel: Ing. Pavel Herrmann - RODOS Sídlo firmy: Od Vysoké 275, 150 00 Praha 5 IČO 64896765 DIČ CZ511210162 Provozovna:, 162 00 Praha 6 (Adresa pro doručení) tel.: 233 561 220, 608 111 271 Zodpovědný zástupce: Zpracoval: Kontroloval: Ing. Pavel Herrmann Pavel Šmejkal Ing. Pavel Herrmann Systém jakosti a oprávnění zhotovitele: Certifikát č. 3009/109-06/SMJ podle ČSN EN ISO 9001:2001 na činnost Provádění průzkumných a diagnostických prací souvisejících s výstavbou, opravami, údržbou a správou pozemních komunikací a letištních ploch. Oprávnění k provádění průzkumných a diagnostických prací souvisejících s výstavbou, opravami, údržbou a správou pozemních komunikací č. 57/2000 vydané MDČR č.j. 19145/00-120 Oprávnění k měření průhybů vozovek pozemních komunikací č. 4/2005 pro zařízení FWD/HWD RODOS 10001 vydané MDČR č.j. 554/2005-120-RS/1 Použité technické předpisy: ČSN 73 61 00 ČSN 73 61 14 ČSN 73 61 60 ČSN 73 61 92 TP 82 TP 87 TP 162 TP 170 Názvosloví silničních komunikací Vozovky pozemních komunikací. Základní ustanovení pro navrhování. Zkoušení silničních živičných směsí Rázové zatěžovací zkoušky vozovek a podloží Katalog poruch netuhých vozovek Navrhování údržby a oprav netuhých vozovek Recyklace konstrukčních vrstev netuhých vozovek za studena na místě s použitím asfaltových pojiv a cementu Navrhování vozovek pozemních komunikací Ing. Pavel Herrmann RODOS Zpráva č. 14/2011, 162 00 Praha 6 Akce: Kaštanka Stránka 2 z 14
Měřené úseky: Hodnocené úseky MK Lokalizace úseků Datum měření Teplota krytu vozovky Konstrukce vozovky Kaštanka Začátek: Konec komunikace Konec: Začátek kom. - závora 22.3.2011 8 C Upravená vrstva 20 cm Dopravní zatížení úseku: neznámé proveden výpočet zatížitelnosti Konstrukce vozovky: Skladba konstrukce vozovky byla sdělena zadavatelem. I. Měření průhybu vozovek Měření bylo provedeno rázovým zatěžovacím zařízením RODOS 10001, zatížením jehož hodnota je přibližně ekvivalentní s dotykovým tlakem návrhové nápravy (tzn. 0,65 Mpa). Průhyby jsou zaznamenány na sedmi snímačích, jejichž umístění je ve vzdálenostech 0, 300, 600, 900, 1200, 1500 a 2100 mm od středu zatěžovací desky. Zjištěné hodnoty: Naměřené hodnoty průhybů na všech snímačích jsou uvedeny v tabulce č. 1.1. Ve sloupci číslo podúseků tabulky je uvedeno číslo podúseků na, které je úsek rozdělen a to v závislosti na velikosti naměřené hodnoty max. průhybu (sloupec D1 - KRYT VOZOVKY) tak, aby hodnoty průhybů jednotlivých podúseků byly statisticky srovnatelné a nedošlo ke zkreslení výsledků. Průběh průhybů zaznamenaných na všech sedmi snímačích sledovaném úseku je pro ilustraci znázorněn v grafické podobě v grafu č. 1. V grafu č. 2 jsou vykresleny průběhy průhybu d 1 - charakterizujícího mechanickou účinnost krytu vozovky, rozdíl průhybů d 1 a d 4 - charakterizující mechanickou účinnost podkladních vrstev a průhyb d 6 charakterizujícího mechanickou účinnost podloží. Vynesení výše zmíněných průhybů na celém sledovaném úseku lze identifikovat místa, která vykazují srovnatelné průhyby a rozdělit sledovaný úsek na podúseky. Dále lze usuzovat, ve které konstrukční vrstvě se realizují největší průhyby. Z grafu č. 2 je zřejmé, že jak průhyby d 6 charakterizující chování podloží, tak průhyby d 1 charakterizující chování krytových vrstev na celém sledovaném úseku vykazují homogenitu Ing. Pavel Herrmann RODOS Zpráva č. 14/2011, 162 00 Praha 6 Akce: Kaštanka Stránka 3 z 14
svého průběhu a tudíž je neúčelné rozdělit úsek na další podúseky. Z hlediska dopravního zatížení jsou úseky homogenní. II. Výpočet rázových modulů pružnosti Z naměřených hodnot průhybů se vypočítávají pomocí zpětného výpočtu rázové moduly pružnosti jednotlivých konstrukčních vrstev vozovky v teplotních podmínkách zjištěných při měření. Tyto hodnoty jsou uvedeny v tabulce č. 1.2. III. Stanovení zbytkové životnosti a návrh zesílení Vypočtené hodnoty rázových modulů pružnosti na každém úseku nebo podúseku jsou dále vstupními veličinami analytického návrhu konstrukce vozovky. U asfaltem tmelených vrstev jsou moduly tuhosti opraveny na návrhovou teplotu dle TP 87 Navrhování údržby a oprav netuhých vozovek. Analytickou návrhovou metodou jsou vypočteny deformační charakteristiky: poměrné přetvoření na spodním líci asfaltem tmelených vrstev ε t poměrné stlačení na povrchu podloží ε z Výstupem je počet maximálního počtu přejezdů návrhových náprav N MAX odpovídající vypočteným deformačním charakteristikám, ze kterého se při znalosti současného dopravního zatížení (TNV/24 hod) určí hledaná životnost v letech. Veškeré použité hodnoty jsou uvedeny v tabulce č. 2. V případě výpočtu zatížitelnosti se stanoví počet TNV na stanovenou dobu životnosti, které vozovka unese. Ing. Pavel Herrmann RODOS Zpráva č. 14/2011, 162 00 Praha 6 Akce: Kaštanka Stránka 4 z 14
IV. Shrnutí výsledků: Číslo úseku nebo podúseku Název úseku nebo podúseku Staničení Začátku a konce (km) Délka úseku (km) Dopravní zatížení (TNV) Tloušťka zesílení (mm) 1 Kaštanka 0,000 0,250 0,250 2 0 1 Kaštanka 0,000 0,250 0,250 5 50 Vozovka hodnoceného úseku vykazuje zatížitelnost cca 2 TNV/24 hod po dobu 20 let, resp. celkový počet pojezdů 2 980 TNV do vyčerpání životnosti. Při zesílení vozovky 50 mm asfaltového betonu dojde ke zvýšení zatížitelnosti na cca 5 TNV/24 hod resp. Ke zvýšení celkového počtu pojezdů TNV na 11 300 do vyčerpání životnosti. Praha 30.3. 2011 Ing. Pavel Herrmann RODOS Ing. Pavel Herrmann RODOS Zpráva č. 14/2011, 162 00 Praha 6 Akce: Kaštanka Stránka 5 z 14
Příloha č. 1 Měřené průhyby a jejich vyhodnocení Ing. Pavel Herrmann RODOS Zpráva č. 14/2011, 162 00 Praha 6 Akce: Kaštanka Stránka 6 z 14
Komunikace Kaštanka - Jílové Poloměr zat. desky [mm] = 150 Poloha snímače [mm] 0 300 600 900 1200 1500 2100 Měřeno při teplotě 8 C Naměřené průhyby na jednotlivých snímačích (µm) : Staničení Číslo Kontaktní D1 -KRYT D2 D3 D4 D5 D6 D7 D1-D4 D1-D2 D2-D4 [m] podúseku napětí VOZOVKY PODLOŽÍ PODKLAD [MN/m2] 0 1 0,707 370 264 181 115 78 56 43 254 106 149 25 1 0,707 509 379 256 157 96 60 40 352 130 222 50 1 0,707 381 293 205 132 89 62 38 249 88 161 75 1 0,707 301 231 177 123 85 61 36 178 69 109 100 1 0,707 560 284 204 117 73 52 32 443 276 167 125 1 0,707 487 238 124 73 47 32 21 414 249 165 150 1 0,707 527 254 141 83 52 38 22 444 273 171 175 1 0,707 387 225 148 94 67 49 31 293 163 130 200 1 0,707 196 161 129 94 68 50 29 102 36 67 225 1 0,707 296 230 168 114 78 57 30 182 66 116 250 1 0,707 414 286 210 142 107 79 40 272 127 144 Statistické zpracování : Průměr : 1 0,707 403 259 177 113 76 54 33 289 144 146 Maximum : 1 0,707 560 379 256 157 107 79 43 444 276 222 Minimum : 1 0,707 196 161 124 73 47 32 21 102 36 67 Sm. odchylka 1 0,000 107 52 38 24 17 12 7 108 82 38 85 % kvantil : 1 0,707 518 290 208 137 93 62 40 429 261 169 50 % kvantil : 1 0,707 387 254 177 115 78 56 32 272 127 149 16200 Praha 6 Tabulka 1.1 Stránka 7 z 14
Komunikace Kaštanka - Jílové Staničení [m] 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Statistické zpracování Průměr : Maximum : Minimum : Sm. odchylka 85 % kvantil : 50 % kvantil : Rázové moduly pružností Napětí a přetvoření (2-vrstvý zpětný výpočet) Zpevněná v. PODLOŽÍ Přehled chyb Tahové Svislé Nelineární Nelineární Zpevněné Podloží Podloží Podloží Podloží Podloží přetvoř. přetvoř. parametry parametry vrstvy hloubka hloubka hloubka hloubka hloubka spod.líc na povrchu Číslo 20 cm 0 cm 60 cm 160 cm 260 cm 460cm zpev. v. pláně A B Průměr Max-Prů Průměr Max-Prů podúseku [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [1] [1] [%] [%] [µm] [µm] 20 C 1 3901 113 137 161 192 243 1,84E-04-6,43E-04 131,8 0,1516 5,16 17,37 5,2 5,8 1 3466 52 97 159 262 499 2,47E-04-9,20E-04 95 0,3856 6,83 33,06 4,73 13,57 1 5087 76 113 154 210 311 1,69E-04-6,28E-04 108,2 0,2364 3,68 14,2 2,69 4,61 1 7890 90 124 160 209 291 1,16E-04-4,44E-04 118 0,2022 2,64 8,51 2,87 10,83 1 1605 87 125 164 213 293 3,65E-04-1,22E-03 127 0,1874 5,67 20,69 12,83 69,67 1 1018 153 201 243 291 359 3,68E-04-1,17E-03 209,2 0,1244 3,07 5,11 3,26 9,34 1 1029 132 178 220 268 339 3,95E-04-1,26E-03 185,6 0,1394 3,67 6,36 6,14 25,86 1 2116 159 169 176 183 193 2,44E-04-7,98E-04 169 0,0285 4,85 13 5,03 20,17 1 16964 104 152 209 290 445 6,12E-05-2,54E-04 136,2 0,2648 2,67 8,73 1,8 4,8 1 7308 95 134 176 231 327 1,21E-04-4,59E-04 128,7 0,2093 2,04 4,66 1,94 4,96 1 3403 117 117 117 117 118 2,01E-04-6,90E-04 117 0,001 7,69 32,31 7,11 16,69 1 4890 107 141 176 224 311 2,25E-04-7,71E-04 138,70 0,18 4,36 14,91 4,87 16,94 1 16964 159 201 243 291 499 3,95E-04-2,54E-04 209,20 0,39 7,69 33,06 12,83 69,67 1 1018 52 97 117 117 118 6,12E-05-1,26E-03 95,00 0,00 2,04 4,66 1,80 4,61 1 4414 31 30 34 50 101 1,06E-04 3,22E-04 33,19 0,10 1,75 9,67 3,01 17,95 1 1317 82 115 157 188 218 3,67E-04-1,20E-03 177,30 0,08 6,25 26,50 6,63 23,02 1 3466 104 134 164 213 311 2,01E-04-6,90E-04 128,70 0,19 3,68 13,00 4,73 10,83 16200 Praha 6 Tabulka 1.2 Stránka 8 z 14
Průběh průhybů na snímačích D1 - D7 Komunikace Kaštanka - Jílové 1000 900 800 700 Průhyby [ µm ] 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 Staničení [ m ] D1 -KRYT VOZOVKY D2 D3 D4 D5 D6 PODLOŽÍ D7 162 00 Praha 6 Graf 1 Stránka 9 z 14
1000 Průběh průhybů krytu, podkladu a podloží Komunikace Kaštanka - Jílové 900 800 700 Průhyby [ µm ] 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 200 250 Staničení [ m ] D1 -KRYT VOZOVKY D6 PODLOŽÍ D1-D4 PODKLAD 162 00 Praha 6 Graf 2 Stránka 10 z 14
Průběh rázových modulů pružnosti zpevněné vrstvy Komunikace Kaštanka - Jílové 18000 16000 14000 Rázové moduly pružnosti (MPa) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Staničení (m) Modul pružnosti zpevněné vrstvy 162 00 Praha 6 Graf 3 Stránka 11 z 14
Průběh rázových modulů pružnosti podloží na pláni Komunikace Kaštanka - Jílové 180 160 140 Rázové moduly pružnosti (MPa) 120 100 80 60 40 20 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Staničení (m) Modul pružnosti podloží 162 00 Praha 6 Graf 4 Stránka 12 z 14
Výpočet životnosti netuhých vozovek Kriterium poměrného protažení na spodním líci asfaltem tmelených vrstev - ε t Vlastnosti asfaltem tmelených vrstev - zadání Specifická hmotnost asfaltu Objemová hmotnost kameniva 1025 kg/m3 2500 kg/m3 Obsah Asfaltu "A" 6,5 % vah. Mezerovitost "M" 4,5 % Obsah Kameniva "q" 89 % vah. Penetrace asfaltu 80 p.j. Poč. bod měknutí "KK" 48,25 Objemové procento asfaltu "VB" 14,44 Identifikace úseku ε t Součinitel Součinitel N max TNV/24h N Životnost Zesílení Název + (staničeni) [1. 10E-06] A B [mil] [mil/rok] [roky] [mm] Komunikace Kaštanka - Jílové NENÍ ######## ######## #HODNOTA! 0,0000000 ######## 0 Komunikace Kaštanka - Jílové 76,5-11,577-13,374 62,631006 5 0,0005064 >20 50 162 00 Praha 6 Tabulka 2 Stránka 13 z 14
Výpočet životnosti netuhých vozovek - kriterium svislého poměrného přetvoření na povrchu podloží ( trvalá deformace - ε z ) Odolnost živičné směsi proti vyjíždění kolejí - koeficient F r Litý asfalt s klutáží Fr= 1 Hutný asfaltový beton Fr= 1,56 Litý asfaltový beton modifikovaný Fr= 1,37 Asfaltový beton modifikovaný Fr= 1,52 Identifikace úseku ε z F r N max TNV/24h N Životnost Zesílení Název + (staničeni) [1. 10E-06] [mil] [mil/rok] [roky] [mm] Komunikace Kaštanka - Jílové 1210 1 0,002982 2 0,0002026 14,7 0 Komunikace Kaštanka - Jílové 844 1 0,011307 5 0,0005064 >20 50 162 00 Praha 6 Tabulka 3 Stránka 14 z 14