DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK

VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC. DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK MODUL 03 ÚNOSNOST VOZOVEK - 1 (49) -

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Funkce pozemních komunikací - 2 (49) -

Jan Kudrna, Brno 2007-3 (49) -

OBSAH 1. Úvod...7 1.1 Cíle... 7 1.2 Požadované znalosti... 7 1.3 Doba potebná ke studiu... 7 1.4 Klíová slova... 7 1.5 Metodický návod na práci s textem... 7 2 Únosnost vozovek...8 2.1 Podklady pro posouzení únosnosti vozovek... 8 2.1.1 Návrhová úrove porušení vozovky... 9 2.1.2 Dopravní zatížení... 10 2.1.3 Klimatické pomry... 13 2.1.4 Vodní režim podloží... 14 2.1.5 Charakteristiky podloží... 14 2.2 Mení únosnosti vozovky... 15 2.2.1 Mení únosnosti... 15 2.2.2 Výstupy z mení únosnosti... 15 2.2.3 Stanovení bod pro mení únosnosti... 15 2.3 Vrtané a kopané sondy vozovek... 15 2.3.1 Vzdálenosti mezi sondami nebo vývrty... 16 2.3.2 Sondy a vývrty pro posouzení únosnosti vozovek... 16 2.3.3 Vývrty pro posouzení poruch asfaltových vrstev... 17 2.4 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky... 17 2.4.1 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z maximálního nameného prhybu pákovým prhybomrem... 17 2.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z mené prhybové áry... 18 2.5 Návrh zesílení vozovky... 20 2.5.1 Stanovení zesílení vozovky z maximálního nameného prhybu pákovým prhybomrem... 21 2.5.2 Stanovení zesílení vozovky z mené prhybové áry... 21 3 Mení a vyhodnocení mení pákovým prhybomrem 22 3.1 Princip mení... 22 3.2 Princip vyhodnocení mení... 23 3.3 Použití zaízení v R... 24 3.4 Vyhodnocení mení... 24 3.4.1 Stanovení návrhového prhybu... 24 3.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti... 25 3.4.3 Návrh tloušky zesílení... 25 4 Mení a vyhodnocení mení deflektografem...28 4.1 Výhody a nevýhody deflektograf... 30 4.2 Vyhodnocení mení... 30-4 (49) -

5 Mení a vyhodnocení mení rázovým zaízením.. 32 5.1 Princip mení...32 5.2 Vyhodnocování a výstupy z mení únosnosti...33 6 Jiné použití rázových zatžovacích zkoušek... 35 6.1 Rázová zaízení skupiny A...35 6.1.1 Netuhé vozovky...35 6.1.2 Cementobetonové vozovky...36 6.1.3 Shrnutí...37 6.2 Rázová zaízení skupiny B...37 6.3 Rázová zaízení skupiny C...38 7 Statická zatžovací zkouška... 40 7.1.1 Prbh a vyhodnocení zkoušky...40 7.1.2 Využití výsledk zkoušky...41 7.1.3 Použití modul petvárnosti pi návrhu opravy...43 8 Cviení... 44 8.1 Píklad 1...45 8.2 Píklad 2...46 9 Závr... 47 10 Použitá literatura... 47 Funkce pozemních komunikací - 5 (49) -

- 6 (49) - Funkce pozemních komunikací

1. Úvod 1.1 Cíle Cílem modulu 03 této studijní opory je nauit se: posuzovat únosnost vozovky pozemní komunikace (dále jen PK), využívat program LAYEPS pro navrhování a používání netuhých vozovek PK, seznámit se s funkcí Pavement Management systém pro evidenci PK, zpracování dat o provozní zpsobilosti a plánování údržby a oprav vozovek. 1.2 Požadované znalosti Text modulu 03 navazuje na moduly 01 a 02, piemž jednotlivé moduly: 01 - vysvtlil základní pojmy provozní zpsobilosti a jejich vliv na bezpenost a další dopady silniního provozu, 02 vysvtlil mení rovností a dalších parametr vozovek posuzujících stav PK vetn vlivu na životní prostedí. Problematika probíraná v tomto modulu vyžaduje znalosti o navrhování vozovek, které rozšiuje pro používání výpotového programu a výpotu odezvy na zatížení, z nhož se odvozuje stav vrstev vozovek a stanovení další funkce vozovky. Rovnž se pedpokládají základní informace o funkci poíta. 1.3 Doba potebná ke studiu Text modulu vyžaduje asi 8 h soustedného studia. 1.4 Klíová slova pozemní komunikace, únosnost, mení, pákový prhybomr, deflektograf, rázové zaízení, pružný poloprostor, doba životnosti, Pavement Management. 1.5 Metodický návod na práci s textem Text obsahuje vysvtlení pojm a pipravuje studenta k práci s výpotovým programem pro posuzování vozovek. Ve cviení bude program používat, z namené odezvy vozovky na meného zatížení stanoví charakteristiky vrstevnatého poloprostoru. Funkce Pavement Management Systému bude vysvtlena. - 7 (49) -

2 Únosnost vozovek Únosnost je schopnost vozovky penášet zatížení. Zatžováním vozovky se porušuje konstrukce vozovky a toto porušení má odpovídat návrhové úrovni porušení (viz M 01 2.3.2 a obr. 2.4). Odvozuje se z charakteristik prhybu za definovaného zatížení nebo z charakteristik vrstev vozovky a podloží. Pro dané dopravní zatížení se nejobecnji vyjaduje zbytkovou dobou životnosti vozovky jako dobou do poteby provést opravu nebo rekonstrukci vozovky. Za kritéria únosnosti se v konstrukci vozovky považuje splnní podmínek spolehlivosti, kterými se omezuje porušení stmelených konstrukních vrstvy a podloží, jako je znázornno v M 01 obr. 2.3. Posouzení únosnosti umožují mení odezvy konstrukce na zatížení modelující úinek nápravy tžkého nákladního vozidla. K tomu se používají tato zaízení: pákový prhybomr penosný mechanický pístroj, kterým se mí prhyb a píinková ára prhybu (prhybová ára) na vozovce nebo na vrstvách vozovky pi zatížení zdvojenými koly zadní nápravy nákladního automobilu, deflektograf mobilní automatizovaný pákový prhybomr k hromadnému mení píinkové áry prhybu (prhybové áry) vozovek s asfaltovým krytem osazený na tžkém nákladním automobilu s pípustnou hmotností hnané zadní nápravy, rázové zaízení zaízení, které tlumeným rázem zatžuje povrch vozovky (pípadn vrstvy vozovky a podloží) zatížením odpovídajícím zatížení nápravou jedoucího tžkého nákladního automobilu a zárove mí tímto dynamickým zatížením zpsobenou prhybovou áru na zatžovaném povrchu. Odezvou vozovky na zatížení je: prhyb vozovky jako svislý posun povrchu vozovky pi zatížení, prhybová ára ára spojující hodnoty meného prhybu povrchu vozovky nebo vrstev vozovky ve stanovených vzdálenostech od stedu kruhové zatžovací plochy, píinková ára prhybu hodnoty prhybu v meném míst v závislosti na vzdálenosti od stedu zdvojených kol zadní nápravy zatžovacího vozidla, v tomto se považuje také za prhybovou áru. 2.1 Podklady pro posouzení únosnosti vozovek Pro technicky správné a podložené posouzení únosnosti a následný návrh oprav vozovky se vychází z návrhové úrovn porušení, návrhového období, dopravního zatížení, klimatických pomr a z mení zatžovacími zkouškami nebo z vlastností a tlouštk vrstev vozovky a podloží. - 8 (49) -

2.1.1 Návrhová úrove porušení vozovky Posouzení únosnosti a následný návrh údržby nebo oprav je založen na stanovení významu pozemní komunikace. Vyjaduje se návrhovou úrovní porušení vozovky pozemní komunikace. Podle návrhové úrovn porušení se hodnotí výskyt poruch v rzných význaných dobách poínaje od uvedení vozovky do provozu, na konci záruní doby, pro dobu, kdy je teba plánovat údržbu nebo opravu a kdy je teba údržbu nebo opravu provést. Na návrhovou úrove porušení jsou vázány technologie údržby a oprav vozovek vetn kvalitativních požadavk na materiály, stavební smsi a provedení vrstev. Pi volb návrhové úrovn porušení vozovky správce hodnotí: rzná hlediska politické, hospodáské a dopravní dležitosti komunikace, funkní tídu, ekologické, estetické a jiné ovlivnní prostedí, vetn budoucích zmn dležitosti (mezinárodní, republikový, regionální a místní význam), charakteristiky silniního provozu (návrhová rychlost, požadovaná jízdní rychlost, intenzita dopravy, složení dopravního proudu, vytížení vozidel, dálkovost dopravy, riziko dopravní nehody apod.) a jejich oekávané zmny, budoucí zásahy do komunikace (novostavby, opravy inženýrských sítí, opravy objekt a ástí silnic), možnosti provádní údržby nebo opravy (omezení výškových úprav zesilováním, stísnné území, omezení životního prostedí apod.). Návrhová úrove porušení byla TP 170 podstatn zjednodušena (návrhová úrove je vázána na vlastníky sít PK) a se stanoví podle tab. 2.1 pi navrhování údržby a oprav je ovšem teba chápat návrhové úrovn podrobnji. Tab. 2.1 Návrhové úrovn porušení v závislosti na dosavadním roztídní PK s oekávaným dopravním zatížením a pípustnou plochou výskytu konstrukních poruch na konci návrhového období Návrhová úrove porušení vozovky D0 D1 Dopravní význam pozemní komunikace SN 73 6101, SN 73 6110 Dálnice, rychlostní silnice, rychlostní místní komunikace, silnice I. tídy Silnice II. a III. tídy, sbrné místní komunikace, obslužné místní komunikace, odstavné a parkovací plochy Oekávaná tída dopravního zatížení SN 73 6114 S, I, II, III III, IV, V a VI D2 - Obslužné místní komunikace, nemotoristické komunikace, odstavné a parkovací plochy V, VI Doasné komunikace a úelové komunikace IV až VI - 9 (49) -

2.1.2 Dopravní zatížení Dopravní zatížení pozemních komunikací použité v tab. 2.1 a používané pi požadované kvalit vrstev a jejich pedpokládaných životností je rozdleno do tíd dopravního zatížení podle tabulky 7.2 (viz SN 73 6114). Podkladem jsou výsledky sítání dopravy v R, prmrná denní intenzita tžkých nákladních vozidel TNV o. Tu je možno upravit na charakteristickou hodnotu denní intenzity dopravy TNV k uvážením prmrného roního rstu dopravy v návrhovém období (podrobnji viz kapitola 2.4.3). Tab. 2.2 Tídy dopravního zatížení podle SN 73 6114 Tída dopravního zatížení TNV k vozidel/den S > 7 500 I 3501-7 500 II 1501-3 500 III 501-1 500 IV 101-500 V 15-100 VI < 15 Výpoet dopravního zatížení pro stanovení únosnosti je podrobn popsán v TP 170. Vychází se ze sítání dopravy, kde je urena prmrná denní intenzita tžkých nákladních vozidel TNV o. Tuto intenzitu je možno upravit na charakteristickou hodnotu denní intenzity TNV k uvážením prmrného roního rstu dopravy v návrhovém období. TNK k = 0,5 (δ z + δ k ) TNV 0, (2.1) kde TNV k je charakteristická hodnota denní intenzity provozu TNV (tžkých nákladních vozidel) v (dílím) návrhovém období pro všechny jízdní pruhy v obou smrech, vozidel/den, TNV 0 je prmrná denní intenzita provozu TNV v roce provedení dopravninženýrského przkumu (sítání dopravy), vozidel/den, δ z, δ k jsou souinitele rstu intenzity TNV pro roky poátku a konce návrhového období. Návrhové období pro návrh oprav a rekonstrukcí vozovek stanovuje správce: pro sí silnic a dálnic se obvykle volí 25 let, je možné volit dílí návrhové období odpovídající pedpokládané dob životnosti krytu vozovky, pedpokládaná doba životnosti kryt je uvedena v tab. 2.3, ve zdvodnných pípadech se volí návrhové období odpovídající potebám užívání pozemních komunikací, dob užívání komunikace (zesílení - 10 (49) -

objížkových tras), dob ped uvedením do provozu nové komunikace (nap. dálnice) apod., pro vozovky úelových komunikací se volí podle jejich úelu. Souinitele δ z a δ k stanovuje vlastník nebo správce PK na základ pedpokládaného vývoje intenzity TNV. Pro bžný silniní provoz se souinitele mohou stanovit podle vztahu: kde δ i = (1 + 0,01 m) t i, (2.2) δ i je souinitel rstu dopravy pro i-tý rok vzdálený o ti rok od posledního sítání dopravy, ti je poet rok mezi rokem i-tým a rokem sítání dopravy, roky, m je mezironí nárst intenzity provozu tžkých nákladních vozidel, %. Pi nedostatku pesnjších údaj lze souinitele m uvažovat v závislosti na dopravním významu komunikace takto: - dálnice, rychlostní silnice, rychlostní místní komunikace m = 5 %, - silnice I. tídy m = 1%, - ostatní komunikace m = 0 %. Pro výpoet zbytkové doby životnosti a návrhu zesílení podle rzných výpotových metod užívaných provozovateli micích zaízení se dopravní zatížení vyjaduje celkovým potem pejezd návrhových náprav o hmotnosti 100 kn 1) : v prmrném roce návrhového období: kde N rd = 365. TNV k. C 1. C 2. C 3. C 4. /γ Di * N rd (2.3) je poet pejezd návrhových náprav v prmrném roce návrhového období, návrhových náprav/rok, TNV k je charakteristická hodnota denní intenzity TNV, viz rovnici (2.1), vozidel/den, C 1 je souinitel vyjadující podíl intenzity TNV v nejvíce zatíženém jízdním pruhu. Pro bžnou skladbu silniního provozu se souinitel C 1 uvažuje: - pro jednopruhové komunikace C 1 = 1,00, - pro obousmrné komunikace s - jedním jízdním pruhem v jednom smru C 1 = 0,50, - dvma jízdními pruhy v jednom smru C = 0,45, 1 - temi a více jízdními pruhy v jednom smru C 1 = 0,40. 1) Zpsob použití souinitel C 1, C 2, C 3, C 4 a dílího souinitele spolehlivosti γ Di * je odlišný oproti TP 170, zde jsou použity na stran vstupních charakteristik namísto v rovnicích pro posouzení vozovky. Více je patrno z poznámky v kapitole 2.4.2. - 11 (49) -

Do potu jízdních pruh se zapoítávají pruhy pro pomalá vozidla. Speciálním dopravn - inženýrským przkumem lze stanovit pímo návrhovou intenzitu TNV v nejvíce zatíženém jízdním pruhu (C 1 se klade rovno 1,00). C 2 C 3 je souinitel vyjadující fluktuaci stop a je stanoven: - pro návrhovou úrove porušení D0, D1, tídu dopravního zatížení S, I a II C 2 = 1,00, - pro ostatní úrovn porušení a tídy dopravního zatížení C 2 = 0,70. je souinitel spektra hmotnosti náprav TNV a stanovuje se pro: - bžné dopravní zatížení C 3 = 0,50, - nepíznivé dopravní zatížení na komunikacích s 20% až 50 % podílem pln naložených TNV (v blízkosti tžby surovin a výroby stavebních hmot) C 3 = 0,70, - velmi nepíznivé dopravní zatížení na komunikacích s pevahou pln naložených TNV (v blízkosti tžby surovin a výroby stavebních hmot) C 3 = 1,00. C 4 γ Di * je souinitel vyjadující vliv rychlosti pohybu TNV a v závislosti na návrhové nebo dovolené rychlosti a stanovuje se: - pi rychlosti nad 50 km/h C = 1,00, 4 - pi zastavování vozidel a rychlosti 50 km/h C = 2,00. 4 je dílí souinitel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návrhové úrovni porušení a dosahuje hodnot: γ D0 *. = 0,60, γ D1 * = 1,00, γ D2 * = 2,80, za celé návrhové období: kde N cd t d N cd = N rd. t d = 365. TNV k. C 1. C 2. C 3. C 4. t d / γ Di * (2.4) je celkový poet pejezd návrhových náprav za návrhové období, návrhové nápravy, je (dílí) návrhové období, roky ostatní symboly jsou za rovnicí (2.3). Dopravní zatížení z celkového objemu pepravených hmot se stanovuje po ur- ení zpsobu jejich pepravy, stanovení druhu vozidel, jejich vytížení apod. Objem pepravených hmot se pak pevede na poet TNV a dále se již postupuje podle výše uvedeného textu kapitoly 2.1.2. - 12 (49) -

Tab. 2.3 Pedpokládané minimální doby životnosti údržby a oprav vozovek v závislosti na tíd dopravního zatížení Technologie údržby a opravy Doba životnosti pro TDZ VI. V. IV. III. II. I. S 1. Bžná údržba asfaltových kryt 3 3 2 2 1 1 1 2. Nátr jednovrstvový 6 4 3 2 - - - 3. Nátr jednovrstvový modif. asfalt - - 6 4 2 - - 4. Nátr dvouvrstvový 8 6 4 2 - - - 5. Nátr dvouvrstvový modif. asfalt - - - 6 5 3 3 6. EKZU 8 6 4 3 - - - 7. EKZS - mikrokoberec - - (10) 8 6 5 4 8. Asfaltový koberec tenký 12 10 8 6 5 - - 9. Asfaltový koberec tenký - modifikovaný asfalt - - - 12 10 8 7 10. Asfaltový beton l : 40 mm - - 10 8 - - - 11. 50 mm - - 10 9 - - - 12. 60 mm - - 12 10 - - - 13. Asfaltový beton l s modif. asf.: 40 mm - - - 12 10 8 7 14. 50 mm - - - 14 12 10 8 15. 60 mm - - - 14 12 10 16. Asfaltový beton II : 40 mm 12 10 8 (7) - - - 17. 50 mm 14 12 10 (8) - - - 18. 60 mm 16 13 14 - - - 19 AKM 40 mm - - - 15 - - - 20 AKM- modif. asf. 40 mm - - - 15 15 12 10 2.1.3 Klimatické pomry Klimatické pomry ovlivují charakteristiky vrstev vozovky a podloží. Teplota výrazn ovlivuje chování asfaltových vrstev, promrznutí podloží zpsobuje mrazové zdvihy a sníženou únosnost podloží pi jarním tání a zmny vlhkosti ovlivují modul pružnosti podloží. Podle TP 170 je možno pi posuzování vozovek a návrhu oprav uvažovat charakteristickou teplotu asfaltových vrstev 20 o C. Na tuto teplotu se opravují m- ené maximální prhyby vozovek s asfaltovými vrstvami pi mení pákovým - 13 (49) -

prhybomrem. Na tuto teplotu se opravují moduly pružnosti asfaltových vrstev pi stanovení zbytkové doby životnosti a zesílení založené na mení prhybové áry pákovými prhybomry, deflektografy a rázovými zaízeními. Pi pesnjších analýzách únosnosti vozovek se doporuuje použít všech teplot charakterizujících klimatická období podle SN 73 6114 a TP 170. Charakteristická hodnota indexu mrazu pro posouzení odolnosti vozovek z hlediska mrazu a tání se získá z obrázku B.1 nebo tabulky B.1 podle SN 73 6114 a návrhová hodnota se stanovuje v závislosti na vystavení vozovky psobení vtr, inverzním polohám a oboustranné zástavb. 2.1.4 Vodní režim podloží Vodní režim se hodnotí jako kapilární (velmi nepíznivý), pendulární (nepíznivý) a difúzní (píznivý). Pro návrh zesílení se posouzení podloží a odolnosti vozovky proti škodám mrazem a táním odvozuje ze známého chování stávající vozovky a hodnocení vodního režimu se mže zjednodušit, jak je uvedeno v 2.1.5. 2.1.5 Charakteristiky podloží Podloží se hodnotí modulem pružnosti, souinitelem píného petvoení zeminy (Poissonovo íslo) a namrzavostí. Pro stanovení charakteristik podloží se mže pímo použít TP 170 s využitím odbru vzork prostednictvím vrtaných nebo kopaných sond a laboratorních zkoušek pro zatídní zeminy a stanovení únosnosti CBR. Pro stanovení modulu pružnosti a Poissonova ísla se s výhodou použije mení únosnosti vozovek. Z hodnot namené prhybové áry se s použitím výpotových metod založených na ešení pružného poloprostoru stanoví moduly pružnosti podloží. Pi stanovení hodnot modulu pružnosti je teba brát ohled na období mení, nebo stanovené moduly sezónn kolísají v závislosti na obsahu vlhkosti zejména jemnozrnných (nebezpen namrzavých) zemin. Zvýšená vlhkost se v podloží vyskytuje také pi porušených asfaltových vrstvách trhlinami a nerovnostmi a pi nevyhovujícím povrchovém odvodnní. Obojí ovlivní stanovení modulu pružnosti podloží a pitom se návrhem opravy odstraní. Tyto jevy musí diagnostik pi výpotu únosnosti a návrhu opravy, recyklace nebo rekonstrukce provedené na základ mení únosnosti odborn zvážit. Jestliže vozovka vykazuje v období mrazu mrazové zdvihy místními hrboly se síovými trhlinami a v jarním období dochází k prohloubení místních a píných pokles, zvtšení plošných deformací a k rozvoji síových trhlin, vozovka nespluje požadavky ochrany ped poruchami mrazem a táním. Souvislou opravu nebo rekonstrukci je teba ješt posoudit z hlediska ochrany vozovky ped promrzáním, piemž toto podloží se považuje za nebezpen namrzavé a za vodní režim kapilární (viz 2.1.5). Pokud vozovka v dob mrazu nevykazuje mrazové zdvihy a na vozovce se nevyskytují konstrukní poruchy ani na okrajích vozovek jízdních pruh (pi nezpevnné krajnici), pak jsou požadavky odolnosti vozovek proti škodám mrazem a táním splnny. - 14 (49) -

2.2 Mení únosnosti vozovky 2.2.1 Mení únosnosti Mení únosnosti lze provádt zaízeními uvedenými v úvodu kapitoly 2. Princip mení a vyhodnocení jsou v kapitolách 3 až 5. 2.2.2 Výstupy z mení únosnosti Výstupem z mení únosnosti jsou hodnoty prhybu v závislosti na vzdálenosti od stedu zatížení (prhybová ára) pod definovaným zatížením charakterizujícím úinek zatížení tžkými nákladními vozidly. Namený prhyb je veliina podléhající vlivm teploty, vlhkosti a náhodným vlivm vrstev vozovky a podloží. Vlivy teploty a vlhkosti je nutno ped vyhodnocení mení zohlednit. Charakteristikami hodnocení únosnosti jsou zbytkové doba životnosti posuzované vozovky a podklady pro návrh opravy zesílením. 2.2.3 Stanovení bod pro mení únosnosti Mení se provádí v pravé jízdní stop tžkých nákladních vozidel, pi mení deflektografem se mí v obou stopách vozidel. V návaznosti na úel mení je teba volit maximální vzdálenost mezi jednotlivými meními. Maximální doporuená vzdálenost mezi meními pákovým prhybomrem a rázovými zaízeními na bžných vozovkách je: pi návrhu zesílení nebo oprav vozovek s konstrukními poruchami 25 m pi mení v nejvíce zatíženém pruhu vícepruhových komunikací nebo stídav v obou pruzích dvoupruhových komunikací (pak je vzdálenost mezi meními 50 m, uspoádání viz SN 73 6192) nebo v jízdním pruhu dvoupruhových komunikací, který vykazuje vtší rozsah poruch kvalitativn významnjších (poruchy konstrukce vozovky); mením musí být pokryty všechny poruchy, které mají vliv na únosnost a návrh opravy, pi posuzování vozovky pro stanovení zbytkové doby životnosti (mení pro plánování opravy) po 100 m v nejvíce zatíženém jízdním pruhu nebo v pruhu, který vykazuje vtší rozsah poruch kvalitativn významnjších, pro stanovení zbytkové doby životnosti vozovky bez poruch a v pípad výsledk mení bez výraznjších zmn je možno mit po vzdálenostech 250 m v nejvíce zatíženém jízdním pruhu. 2.3 Vrtané a kopané sondy vozovek Zjištním druhu a tlouštk vrstev vozovky, druhu zeminy a vodního režimu v podloží je možno posoudit únosnost vozovky. Odbr vzork vrstev vozovky umožní vysvtlit poruchy vozovky, odhalit jejich píiny a získat doplující podklady pro návrh opravy. Posouzením odebraných - 15 (49) -

krytových vrstev se stanovují píiny jejich poruch, trvanlivost, odolnost proti vývoji trvalých deformací a vhodnost pro provedení recykláže. Odbr vzork stmelených vrstev se provádí jádrovými vývrty, zjištní stavu a odbr vzork u ostatních vrstev a podloží se provádí kopanou sondou. Vyhodnocení odebraných vzork vrstev vozovky, zejména kryt a stmelených podkladních vrstev, má provést akreditovaná laborato. Rozhodovací postup a posuzování vrstev vozovek, stanovení píin poruch a návrh technologie údržby a opravy dokumentují vývojové diagramy M 05. 2.3.1 Vzdálenosti mezi sondami nebo vývrty Vzdálenost mezi sondáží je závislá na zmnách vlastností vozovky a podloží posuzovaného úseku, zmny se projevují druhem a rozsahem poruch vozovky. Vývrty a sondami musí být dokumentovány píiny porušení vozovky všech druh poruch tak, aby bylo prokázáno, že navrženou opravou se poruchy odstraují. Podle TP 76 musí však být dodržena prmrná vzdálenost sondáže nejvýše 150 m (u pozemní komunikace, kde byla zajištna relativn vtší homogenita kvality vrstev je možno provést sondy nebo vývrty v prmrných vzdálenostech 250 m). Obvykle se požadují nejmén 3 vývrty a 1 kopaná sonda na 1 km opravované komunikace. Pi provádní sond a vývrt musí být brán ohled na získání dostateného množství materiál pro následné laboratorní zkoušky. 2.3.2 Sondy a vývrty pro posouzení únosnosti vozovek K posouzení únosnosti mením je teba vždy znát: druh krytu (asfaltová sms, penetraní makadam, nátr, dlažba, štrkový kryt), druh podkladní vrstvy (asfaltové smsi - celoasfaltová vozovka, cementem stmelené podklady a podklad z nestmeleného kameniva), existenci nebo neexistenci ochranné vrstvy (pro posouzení odolnosti proti úinku mrazu a tání a posouzení podloží podle kapitoly 2.1.5), tloušky jednotlivých vrstev. V pípad plánování údržby a oprav (síová úrove) lze údaje získat ze záznam u správce. V pípad diagnostiky pro opravu se musí provádt vždy vývrty a sondy. ím pesnjší má být vyhodnocení únosnosti (zbytkové doby životnosti a návrhu opravy), tím pesnji musí být známy tloušky vrstev v rozdlení nejmén na vrstvy: asfaltové, cementem stmelené, z nestmeleného kameniva. Z moderních nedestruktivních metod je nejvhodnjší stanovení tlouštk vrstev z mení GPR (Ground Penetrating Radar), viz M 02, 3.2. Pi oprav poruch je teba ješt posoudit kvalitu jednotlivých vrstev vozovky, nebo nevhodné vrstvy zpsobující poruchy musí být odstranny. - 16 (49) -

2.3.3 Vývrty pro posouzení poruch asfaltových vrstev Na odebraných vývrtech pro posouzení píin nevyhovujících parametr provozní zpsobilosti (nevyhovující protismykové vlastnosti, píná a podélná nerovnost) a poruch asfaltových kryt (ztráta asfaltového tmelu, hloubková koroze, vyjeté koleje, podélné vlny, trhliny úzké, široké, rozvtvené a mozaikové) se v odborné laboratoi stanovuje: tlouška jednotlivých asfaltových vrstev vozovky, spojení vrstev vozovek, ára zrnitosti, mezerovitost, obsah a pípadn druh pojiva v posuzovaných vrstvách. Tlouška vrstev na vývrtech se stanovuje mením na tyech místech pravideln rozložených po obvodu vzorku s pesností na 0,5 mm (SN EN 12697-36). Tlouška vrstvy je prmr mení. Spojení asfaltových vrstev se stanoví zkouškou stihem na spoji vrstev podle TP 109. Spojení vrstev se považuje za dokonalé, pokud se vrstvy vývrtu od sebe oddlí pi zkoušce stihem ve spoji silou vtší než 6,7 kn pi vývrtu 100 mm a 15 kn pi vývrtu 150 mm. Složení asfaltové smsi se posuzuje rozborem extrakcí podle SN 73 6160. Poruchy trvalými deformacemi krytu (nevyhovující charakteristika podélné a píné nerovnosti, poruchy podélné vlny a vyjeté koleje) vyžadují provedení vývrt a posouzení smsí do hloubky až 180 mm s urením vrstev, které jsou píinou trvalé deformace. Posouzení vývrt pro návrh recyklace krytu (technologií REMIX a REMIX- PLUS) se dopluje návrhem úpravy asfaltové smsi (pidáním obvykle hrubozrnného asfaltového betonu, pojiva, zmkovacího inidla apod.). 2.4 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky Zbytková doba životnosti vozovky se stanoví vyhodnocením mení únosnosti zaízeními podle úvodu kapitoly 2. Princip mení a vyhodnocení je v kapitolách 3 až 5. 2.4.1 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z maximálního nameného prhybu pákovým prhybomrem Stanovení zbytkové doby životnosti z mení maximálního prhybu pákovým prhybomrem je vhodné pro netuhé vozovky lehkého a stedního typu (vozovky asfaltové s nestmelenými podklady s tlouškou asfaltových vrstev do 100 mm, nejvýše 150 mm, vozovky štrkové a dláždné s nestmelenými podklady). Mení, vyhodnocení mení a stanovení zbytkové doby životnosti je obsaženo v kapitole 3 tohoto modulu. - 17 (49) -

2.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z mené prhybové áry Stanovení zbytkové doby životnosti vozovky z mené prhybové áry je vhodné pro všechny typy vozovek. Pro tžké vozovky (vozovky s podklady zpevnnými a stabilizovanými cementem, celoasfaltové vozovky a vozovky s nestmelenými podklady s tlouškou asfaltových vrstev nad 150 mm) je to jediné možné ešení. O tomto vyhodnocování je zmínka v kapitole 4 tohoto modulu (vyhodnocení mení deflektografem), ale vyhodnocení se vztahuje pouze na mení rázovými zaízeními. Mení prhybové áry pod zatížením pomocí rázových zaízení se vyhodnocují použitím výpot podle teorie vrstevnatého poloprostoru. Podmínkou výpotu jsou známé tloušky vrstev vozovky. Iteraní metodou výpotu se stanovují moduly pružnosti jednotlivých vrstev vozovky a podloží tak, aby rozdíl mezi vypotenou a namenou prhybovou arou na jednotlivých poadnicích prhybu nebyl vtší než 2 %, výjimen ±5 %. Vypotené moduly pružnosti asfaltových vrstev se opraví na návrhovou teplotu podle 2.1.3 (20 o C). Zohlední se také vlivy vlhkosti na stanovený modul pružnosti podloží podle 2.1.5. Tloušky vrstev a návrhové hodnoty modulu pružnosti vrstev vozovky a podloží pak slouží k výpotu petvoení vrstev vozovky a podloží. Z velikosti relativního protažení na spodním líci asfaltových vrstev a relativního stlaení povrchu podloží se vypotou mezní poty pejezd návrhových náprav: kde N lim = f (ε ι ) (2.5) N lim ε ι je celkový mezní poet pejezd návrhových náprav, návrhové nápravy, je relativní protažení asfaltových vrstev na jejich spodním líci nebo relativní stlaení povrchu podloží. Zbytková doba životnosti se stanoví z vypoteného nižšího N lim stanoveného z posouzení asfaltových vrstev nebo podloží: kde t z = N lim / N rd (2.6) t z je zbytková doba životnosti, roky, N lim je mezní poet pejezd návrhových náprav, návrhové nápravy, N rd je poet pejezd návrhových náprav v prmrném roce návrhového období podle rovnice (2.3), návrhové nápravy/rok, Pokud zbytková doba životnosti stanovená výpotem je vyšší než 25 let, v hodnocení se uvádí pouze 25 let. Tyto hodnoty pak vstupují do vyhodnocení prmrné doby životnosti posuzovaného úseku vozovky. Na základ stanovené zbytkové doby životnosti se vozovka zatiuje do klasifikaního stupn podle tab. 2.4. Pokud se oprava provede na návrhové období, pizpsobuje se dob - 18 (49) -

životnosti obrusné vrstvy, návrhové období se stanovuje na 10 let a zbytková doba životnosti se zatiuje podle druhého ádku tab. 2.4. Klasifikaní stupn zbytkové doby životnosti mají užití odpovídající tab. 2.5. Poznámka: Rovnice z TP 170 pro návrhovou nápravu a jedno návrhové období: B 6 10 γ. γ. ε u Di 6 lim. C. C. = γ ε d 2 4 up i N (2.7) je celkový mezní poet pejezd návrhových náprav, návrhové nápravy, kde N lim γ d C i γ u je dílí souinitel spolehlivosti výpotového modelu, jsou souinitelé vyjadující úinek pejezd návrhové nápravy na poškození, C 2 vyjaduje fluktuaci stopy nápravy a C 4 úinek pomalé a zastavující dopravy, je dílí souinitel spolehlivosti aplikace únavové zkoušky, γ Di je dílí souinitel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návrhové úrovni porušení vozovky, γ dílí souinitel rozptylu únavové zkoušky up ε i je maximální relativní petvoení spodního líce asfaltových vrstev nebo povrchu podloží, ε 6, B jsou charakteristiky únavy podle SN EN 12697-24. V textu je rovnicí (2.3) a obdobn rovnicí (2.4) v souladu s poznámkou k rovnici (2.3) stanoveno: kde N rd γ Di * N rd = 365. TNV k. C 1. C 2. C 3. C 4. /γ Di * je poet pejezd návrhových náprav v prmrném roce návrhového období, návrhové nápravy/rok, je dílí souinitel spolehlivosti porušení vozovky v závislosti na návrhové úrovni porušení vozovky, Znamená to, že v rovnici (2.6) tchto TP došlo k pesunu souinitel C i a γ Di z N lim do N rd, piemž dílí souinitel spolehlivosti v tchto TP je oproti TP 170 vyjáden jako: γ Di * = (γ Di ) B (2.8) kde B je podle TP 170 rovno 5,00 a hodnoty pro jednotlivé γ Di * nabývají hodnot uvedených za rovnicí (2.3). N lim z tohoto dvodu mžeme napsat: N lim 10 = γ d 6 u 6. γ ε γ up. εi B (2.9) - 19 (49) -

po zjednodušení N lim = A ε i -B (2.11) kde A je experimentáln zjištná konstanta odvozená pro každé zkušební zaízení (pákový prhybomr, rázové zaízení) pro srovnávací (návrhovou) teplotu a upesuje se po srovnávacích meních podle TP 163. Po vyhodnocení srovnávacích mení se mže také upesnit dílí souinitel návrhového modulu pružnosti podloží a pepoty návrhových modul pružnosti asfaltových vrstev v závislosti na teplot mení. Tab. 2.4 - Klasifikaní zatídní únosnosti vozovek Klasifikaní stupe Zbytková doba životnosti 1 2 3 4 5 pi návrhovém období 25 let > 25 15 25 10 15 5 10 < 5 pi návrhovém období 10 let > 10 8 10 5 8 3 5 < 2 Tab. 2.5 Požadovaná klasifikace únosnosti vozovek Klasifikaní stupe 1 2 3 4 5 Zbytková doba životnosti v rocích Pejímka povrchu ped uvedením vozovky do provozu Pejímka povrchu na konci záruní doby Plánování opatení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky Provedení opatení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky 2.5 Návrh zesílení vozovky K návrhu zesílení se pistupuje, je-li stanovená zbytková doba životnosti v klasifikaním stupni 4 až 5 (viz tab. 2.4 a 2.5). K návrhu tloušky zesílení se používá vyhodnocení mení únosnosti, vývrt a sond. Návrh zesílení provádí obvykle provozovatel micího zaízení na základ podklad podle kapitoly 2.1 a 2.3. Návrhovou úrove porušení a dopravní zatížení musí stanovit objednatel (obvykle správce). Klimatické pomry a pomry v podloží mže stanovit provozovatel micího zaízení podle kapitoly 2.1.3 až 2.1.5. - 20 (49) -

2.5.1 Stanovení zesílení vozovky z maximálního nameného prhybu pákovým prhybomrem Pi návrhu zesílení z mení maximálního prhybu pákovým prhybomrem se postupuje podle kapitoly 3 použitím návrhového grafu. Pro ekonomický a detailní návrh opravy je využití tohoto zaízení omezeno v 2.4.1. 2.5.2 Stanovení zesílení vozovky z mené prhybové áry Pi vyhodnocování mení únosnosti charakterizované prhybovou arou se používá stejný model vrstevnatého poloprostoru a stejný postup jako pi vyhodnocení zbytkové doby životnosti. Po stanovení zbytkové doby životnosti podle rovnic (2.6 a 2.7) se opt iteraními výpoty vozovky postupn pidává tlouška zesilovacích vrstev vozovky o známých petvárných charakteristikách tak, aby mezní poet opakování pejezd návrhových náprav byl vtší nebo se rovnal celkovému potu pejezd návrhových náprav za návrhové období: kde N lim N cd (2.12) N lim je celkový mezní poet pejezd návrhových náprav podle rovnice (2.6), návrhové nápravy, N cd je celkový poet pejezd návrhových náprav podle rovnice (2.4), návrhové nápravy. Návrh zesílení z mené prhybové áry se provede výpotovými programy v souladu s použitým micím zaízením podle kapitoly 4 a 5. Provozovatelé micích zaízení podle TP 163 vlastní oprávnní k mení únosnosti a navrhování zesílení vozovek pozemních komunikací. - 21 (49) -

3 Mení a vyhodnocení mení pákovým prhybomrem Mit únosnost pomocí odezvy na zatížení zpsobené návrhovou nápravou nákladního vozidla byla zajímavá myšlenka a první zaízení bylo zkonstruováno v USA v roce 1953. Podle konstruktéra se zaízení na celém svt nazývá Benkelman beam (Benkelmanv micí nosník), piemž u nás se nazývá podle pevodu pákový prhybomr (na Slovensku vahadlový), viz schéma na obr. 3.1. Pomr ramen dvouramenné páky je obvykle 2 : 1. Obr. 3.1 Schéma pákového prhybomru 3.1 Princip mení Jde o mení prhybu pod pomalu se pohybujícím automobilem s tím, že prhyb povrchu vozovky se mí v míst nejvyššího prhybu mezi zdvojenými pneumatikami nákladního vozidla obvykle naloženého na pípustné nebo návrhové zatížení a bezprostedn po vzdálení automobilu od meného bodu. Velikost prhybu signalizovala namáhání vrstev vozovky a podloží. V pvodním uspoádání se prhyb mil indikátorovými hodinkám s pesností na 0,01 mm. V novjších uspoádáních se používají elektronické snímae m- ení dráhy, nejdíve se zapisovaem, v souasnosti se záznamem hodnot do - 22 (49) -

poítae. V tomto uspoádání se mí i vzdálenost vozidla od meného bodu a získává se celá prhybová ára (píinková ára, viz definici v úvodu 2. kapitoly). Aby se dosáhlo odpovídající pesnosti mení, musí být ramena micí páky dostaten dlouhá tak, aby prhybová mísa od zatížení neovlivovala vlastní mení poklesem podpor pevné ásti prhybomru. Snímáním prhybové áry umožuje provést korekci áry s ohledem na pokles podpor, princip opravy dokumentuje obr. 3.2. Obr. 3.2 Schéma mení prhybu a jeho opravy o pokles podpor pevné ásti prhybomru v prhybové míse vozovky pod pohyblivým zatížením 3.2 Princip vyhodnocení mení Pvodn jednoduché zaízení poskytovalo údaje o prhybu vozovek budovaných v dob poátku rozvoje tžké nákladní dopravy, obvykle to byly vozovky s podklady z nestmeleného kameniva s pomrn tenkými asfaltovými vrstvami. Poklady pro využití mení se ovovaly pi namáhání pokusných vozovek skutenými tžkými vozidly nebo na kruhových drahách nápravami vozidel. Ovovalo se, jak se dané vozovky (charakterizované druhem a tlouškami vrstev na dané charakteristice podloží) pi stanoveném prhybu mní v závislosti na potu opakování zatížen (potu pejezd tžkých nákladních vozidel), jak se ovlivuje provozní zpsobilost a jakým zpsobem je lze efektivn udržovat a opravovat. První takový velkopokus, který na dlouho ovlivnil pístup k posuzování vozovek, byl AASHO Road Test v USA (1952 1956), po nich následovala ada dalších test i v dalších zemích vetn eskoslovenska, pi nichž se pro rzné vozovky odvozoval vztah mezi prhybem a možným potem pejezd návrhových náprav do opravy vozovky a následn z mení prhybu se také stanovovala oprava vozovky zesílením v závislosti na budoucích potech pejezd vozidel nebo návrhových náprav vozidel. Tyto vztahy byly pro posouzení únosnosti vozovky a návrh zesílení vozovky pro nové dopravní zatížení docela spolehlivé pro daný a velkopokusy ovený typ vozovky. Se zmnou technologií výstavby vozovek, zavádním cementem stmelených poklad a zásadn vyšších tlouštk asfaltových vrstev tento jednoduchý vztah - 23 (49) -

mezi prhybem a možným potem zatížení pestával platit, prhybová ára se stávala plošší, zasahovala až do podpor micího nosníku a nevystihovala posuzování namáhání jak vrstev, tak podloží. Prhybové áry následn umožnily analýzu jak velikosti maximálního prhybu, tak polomru kivosti prhybové áry. Tmito dvma charakteristikami se mlo zohlednit namáhání stmelených vrstev (polomr kivosti) a namáhání podloží. Je teba íci, že se podobnou analýzu v eskoslovensku nepodailo spolehliv uskutenit. 3.3 Použití zaízení v R TP 87 ješt umožují použít mení pákovým prhybomrem v tchto dvou uspoádáních mení prhybové áry podle postupu I a II: I. Pohyblivé micí rameno s hrotem položeným na povrch vozovky se vsune mezi zdvojené pneumatiky do vzdálenosti 1 m ped osu nápravy a po ustálení prhybomru automobil odjede do vzdálenosti 6 m od hrotu. Pi odjezdu se zaznamenává prhybová ára vratného prhybu povrchu vozovky po odjezdu zatížení. Mená prhybová ára pi uplatnní pedpokladu symetrie prhybové mísy umožní podle geometrického uspoádání podpor nosníku, délky micího ramene a druhého ramene páky s mením prhybu opravit namenou prhybovou o pokles obou podpor prhybomru, jak je v obr. 3.2 znázornno. II. Podle postupu II se mí ob prhybové áry pi nájezdu i odjezdu vozidla. Prhybomr se pipraví obr. 3.3 do správné polohy obr. 3.4 a automobil najíždí na prhybomr až do vzdálenosti osy nápravy 1 m za hrot a následn se vrací na pvodní místo ped mením. Prhybové áry obou mených vtví se opravují opt o pokles podpor prhybomru. Pro vyhodnocení mení podle postupu I se používá pouze maximální prhyb. Závislosti doby životnosti a zesílení byly stanoveny ješt v 70letech, od té doby se provedla menší úprava v návaznosti na mení rázovým zatížením. Prhybovou áru podle postupu II je možno použít ve spojení s podrobnou její analýzou se zptným výpotem charakteristik vrstev vozovek o známé jejich tloušce. Vzhledem na komplikované a drahé takové mení (váže nejmén ti pracovníky s nákladním a dodávkovým vozidlem) a množství zmených bod za den, nedosáhne se výkonu jiných zaízení a nejsou takové postupy ovené. 3.4 Vyhodnocení mení 3.4.1 Stanovení návrhového prhybu Pokud se mí na asfaltových vozovkách, je omezení teploty rozmezím 5 C až 30 C. Mený prhyb se opraví na teplotu mení s použitím odlišného souinitele podle tloušky asfaltových vrstev do 100 mm a nad 100 mm. V poruchách vozovek síovými trhlinami a plošnou deformací se oprava na teplotu neprovádí (tyto porušení vrstvy mají na mený prhyb malý vliv a rozhodn je neovlivní teplota vrstev). - 24 (49) -

Z mených výsledk prhybu se vyberou homogenní úseky vozovek. Nam- ené hodnoty opravené podle pedešlého odstavce se statisticky vyhodnotí a stanoví se charakteristický prhyb homogenní sekce s tím, že tento prhyb odpovídá kvantilu 90 % (jen 10 % prhyb na sekci je vyšších). Mené prhyby se také opravují s ohledem na vliv podloží, v dlouhodob suchém období se u vozovek bez ochranné vrstvy doporuuje provést zvýšení prhybu o nejmén 20 %. Tímto se charakteristický prhyb pevede na návrhový prhyb homogenní sekce. 3.4.2 Stanovení zbytkové doby životnosti Zbytková doba životnosti se stanoví z rovnice: kde t z t z N lim N rd y d N lim N rd 4,25 6,25 log 10 = N rd y d = (3.1) je zbytková doba životnosti vozovky, roky, je mezní poet pejezd návrhových náprav v souladu s rovnicí 2.5, návrhové nápravy, je poet pejezd návrhových náprav v prmrném roce návrhového období podle rovnice (2.3), návrhové nápravy/rok, je návrhový prhyb, mm. 3.4.3 Návrh tlouš ky zesílení Návrh tloušky zesílení se provádí podle grafu v obr. 3.5. Ekvivalentní zesilovací tlouška se pevede na návrh vrstev vozovek takto: kde h z = h e.j z (3.2) h z h e j z je návrhová tlouška zesílení vrstvou z asfaltové smsi, mm, je ekvivalentní tlouška zesílení, mm, je souinitel ekvivalence pro danou asfaltovou vrstvu pro AB je roven 0,75 a pro OK je 1,00. - 25 (49) -

Obr. 3.3 Pákový prhybomr ped mením podle postupu II Obr. 3.4 Umístní pákového prhybomru ped mením podle postupu II - 26 (49) -

Obr. 3.5 Návrhový graf pro stanovení zesílení ekvivalentní tlouškou asfaltové vrstvy na základ návrhového prhybu - 27 (49) -

4 Mení a vyhodnocení mení deflektografem Deflektograf byl poprvé zkonstruován ke konci 60let ve Francii. Jedná se o zmechanizovaný pákový prhybomr mící pi pomalé plynulé jízd tžkého nákladního automobilu. V každém micím cyklu se micí nosník se dvma micími rameny pipraví k mení (viz obr. 4.1) a mí až do nájezdu kol m- icího automobilu tak, že se osa nápravy dostává až za hroty prhybomru (viz obr. 4.2). etnost mení se pohybovala u prvních deflektograf po 3,3 m, protože celý cyklus byl ovládán mechanicky otáením kol, v dalších zaízeních díky používání navijáku nebo jinak ovládaných posun micího rámu je etnost volitelná na každých 5 m až 10 m. Obr. 4.1 Deflektograf s prhybomrem na zaátku mení Obr. 4.1 Deflektograf s prhybomrem na konci mení - 28 (49) -

Pvodn se velikost maximálního prhybu zaznamenávala optickou cestou na kinofilm, tj. na filmu byla znázornna prhybová ára na každém meném bod. Dnešní deflektografy již jsou pln vybaveny poítaovou technikou se záznamem prhybových ar do pamtí a jejich vyhodnocování. Schéma eských zaízení je na obr. 4.3 a schéma micího rámu je v obr. 4.4. Obr. 4.3 Schéma deflektografu s prhybomrem na zaátku mení Obr. 4.4 Schéma micího rámu prhybomru deflektografu - 29 (49) -

Obr. 4.5 Prhybová ára mená deflektografem 4.1 Výhody a nevýhody deflektograf Výhodou zaízení je vysoká etnost v podstat automatického mení odezvy vozovek pod obma koly micího vozila. Nevýhodou je nízká pesnost mení a jeho vyhodnocování: pi nerovných a porušených vozovkách vznikají nespolehlivá mení nebo se rám automaticky z pod kol vytáhne, aby se zabránilo najetí pneumatikami na pohyblivé rameno prhybomru, micí rám je krátký, prhyb podpor je ovlivován prhybovou mísou vznikající pod každým kolem vozidla a k oprav prhybové áry nelze dospt. Je pravdou, že ve svt byly postaveny i dlouhé micí deflektografy osazené na návsu, ale jejich používání již bylo ukoneno. 4.2 Vyhodnocení mení Vyhodnocení mení se dje statistickým zpracováním dat: vylouením neplatných nebo odlehlých hodnot, stanoví se rozhodující stopa mení, ta která vykazuje vyšší maximální prhyb, - 30 (49) -

vytvoí se homogenní sekce a pro stanovenou homogenní sekci se stanoví charakteristická prhybová ára jako ára prmrná ze všech platných mení, zptným výpotem, jehož cílem je koincidence charakteristické prhybové áry a výpotové áry, se stanoví moduly pružnosti vrstev a podloží (na matematickém modelu), stanoví se zbytková doba životnosti a zatídí se do klasifikaního stupn únosnosti, v pípad hodnocení únosnosti v klasifikaním stupni 4 nebo 5 se navrhuje zesílení v iteraních krocích pidávání materiálu plánovaného zesílení. Zaízení tedy slouží jako podklad k plánování opravy. Výstupem hodnocení je plánování druhu opravy a pibližné její ceny. Plánování opravy je smováno na dobu s dosažením klasifikace 5. - 31 (49) -

5 Mení a vyhodnocení mení rázovým zaízením První rázová zaízení modelující dynamické zatžování povrch vozovek vznikaly již v 60letech. Také v eskoslovensku již v polovin 60let pracovaly 2 zaízení k zatžování netuhých a tuhých vozovek. Bohužel došlo k celkovému zaostávání ve využívání elektronické a výpotové techniky a krok s vysplým svtem se dohánl jen s pomocí zaízení svtových výrobc zaízení. 5.1 Princip mení Pro zatížení povrchu vozovky se používá hybnosti zatížení, voln padající hmoty dopadá na tlumie, obvykle gumové, a postupné zpomalení hmoty vyvolá rázový pulz ve tvaru, který odpovídá zatížení pi pejezdu vozidla. Tato zaízení se také oznaují jako FWD (Falling Weight Deflectomerer). Obvykle se modeluje zatžovací (rázový) pulz, odpovídající rychlosti pejezdu nákladního vozidla o rychlosti 30 km/h až 80 km/h. Velikost a prbh rázového pulzu se mí snímaem síly a konstrukce zaízení umožuje široký rozsah zatížení (nap. 20 kn až 200 kn) s malou možností úpravy doby zatížení. Velikost a dobu zatížení ovlivuje také konstrukce vozovky a teploty gumových tlumi. Zatížení se na povrch vozovky penáší pomocí kruhové zatžovací desky s odpruženým povrchem (profilovaná guma) pípadn s dlení na nkolik vzájemn se pohybujících se ástí tak, aby se modelovalo rovnomrné zatížení povrchu vozovky pod zatžovací deskou. Odezva vozovky na zatížení je vyjádena menou prhybovou arou jako stanovením poklesu povrchu vozovky pod zatížením v závislosti od stedu zatížení. Mení se provádí pomocí pesných geofon (sníma zrychlení) a údaje o prhybu jsou m. Schéma zaízení a mení je v obr. 5.1, bžn se zaízení osazuje na pívs a na obr. 5.2 je fotografie soupravy. Obr. 5.1 Schéma rázového zaízení skupiny A podle SN 73 6192-32 (49) -

Mení se provádí v souladu s SN 73 6192. Stanovení potu a míst mení je uvedeno v 2.2.3. 5.2 Vyhodnocování a výstupy z mení únosnosti Výstupem mení je namená prhybová ára v dokumentovaném bod, pod stanoveným zatížení pi stanovené teplot v obrusné vrstv. Všechna potebná data jsou v píkladu záznamu mení v obr. 5.4. Zaízení mže mit pi teplotním rozsahu asfaltové vrstvy 5 C až 35 C (teplota 40 mm pod povrchem vozovky), jiné vrstvy lze mit pi teplot vzduchu vyšší než 5 C. Vyhodnocení mení je popsáno v 3.4. Vychází se z výpotu prhybové áry podle lineárního vrstevnatého poloprostoru znázornného v obr. 5.3. Výstupy z vyhodnocených mení jsou stanovené doby životnosti potebná zesílení na jednotlivých mených bodech. Píklad vyhodnocení mení je v obr. 5.5. Obr. 5.2 - Rázové zaízení pro mení únosnosti Obr. 5.3 Znázornní zatížení a prhybové áry lineárního vrstevnatého poloprostoru - 33 (49) -

Obr. 5.4 - Píklad záznamu mení únosnosti rázovým zatížením Obr. 5.5 - Píklad vyhodnocení mení únosnosti rázovým zatížením - 34 (49) -

6 Jiné použití rázových zatžovacích zkoušek Rázové zkoušky jsou velmi praktické, jednoduché, nedestruktivní, rychlé, s nízkou pracností, je proto lákavé je použít i k jiným úelm: SN 73 6192 jednak popisuje 3 skupiny rázových zaízení: A používaná pro zkoušky netuhých i tuhých vozovek a jejich podkladních vrstev, B používaná obvykle pro zkoušky nestmelených podkladních vrstev a podloží, C jako lehké dynamické desky používaná pro kontrolu míry zhutnní hrubozrnných zemin a sypanin, zemin zlepšených vápnem apod. Jsou to zaízení na stejném principu, konstruovaná na mení odezvy meného vrstevnatého poloprostoru pod zatžovací deskou opatenou gumovou profilovanou podložkou a z výsledk mení a vyhodnocení se usuzuje na nehomogenity, které mohou být zpsobeny zmnou: složení a tlouštk vrstev, zhutnní vrstev s možností následného sedání vrstev, zvýšení vlhkosti u jemnozrnných zemin. Jednoduše eeno, pokud reakce na zatížení má vztah ke složení, vlhkosti a zhutnní, lze podle reakce tyto vlastnosti posoudit. 6.1 Rázová zaízení skupiny A Jsou to univerzální zaízení, obvykle umožují nastavit velikost psobící síly a ásten také dobu psobení zatžovacího pulzu a jsou proto použitelná pro mení na celé nebo nedokonené konstrukci vozovky až na zlepšeném podloží i pro mení na cementobetonových vozovkách. Schéma zaízení a fotografie jsou v obr. 5.1 až 5.3 6.1.1 Netuhé vozovky Krom popsaného použití zaízení pro stanovení zbytkové doby životnosti vozovky a návrh opravy, zesílení nebo dobudování netuhých vozovek, se tato zaízení s oblibou používají pro první posouzení jakéhokoliv problému vozovky nap.: Pi vývoji nerovností objemovými zmnami (sedáním, bobtnání), porovnání mení na rzných místech a sledování mení v ase umožní usoudit na ukonení nebo pokraování proces. Objevení skrytých nehomogenit pi výstavb, jako je zabudování: pevnjších hmot (nap. zbytek rzných konstrukcí, vyprázdnní betonu z domýchavae apod.) ovlivujících rovnost nebo poruchy, - 35 (49) -

nekvalitních vrstev (nap. štrkopísku nebo štrku místo štrkodrti nebo štrku bez prolití cementovou maltou), pi výstavb porušených nebo nespojených vrstev (nap. porušení technologickou dopravou nebo neztvrdnutí cementové stabilizace nebo kameniva stmeleného cementem jak nekropením vrstev, tak pokládkou a hutnním vrstev po zaátku tvrdnutí, zejména kameniva stmeleného cementem). Vliv mrazových zdvih a následných pokles pi tání a porušování stmelených vrstev. Mí-li se na ástech vozovky, které vykazují a nevykazují zmnu svého chování a provede-li se analýza citlivosti rzných pedpokládaných vliv na menou prhybovou áru (tj. mní se pedpoklady tloušky a kvality vrstev a podloží, spojení vrstev apod.) je možno navrhnout minimální provádní další diagnostiky k ovení pedpoklad na charakteristických místech vozovky. 6.1.2 Cementobetonové vozovky Rázové zkoušky se používají i pro cementobetonové (dále CB) vozovky. Zkoušení je ponkud problematické s ohledem na dlení CB krytu na jednotlivé desky a teplotní pohyby desky (viz podrobnji M 06). Teplotou a namáháním nejsou desky asto podepeny podkladem a desky na spárách nespolupsobí, ve spáe je umožnn nezávislý pohyb obou pilehlých desek. Stejn jako u netuhých vozovek lze mit a stanovit následn použitím výpotu vrstevnatého poloprostoru (program LAYEPS) moduly pružnosti jednotlivých vrstev CB vozovky v pípad zatížení desky uprosted pi jejich plném podepení (není možno mit pi teplém dnu mezi 10. h a 22. h, kdy je deska teplotou nadzdvižena). Z tchto mení lze, s menší pesností než pro netuhé vozovky (vliv koneného rozmru desky), usoudit na stav vrstev, zejména podloží. Dležité je namáhání, jak je uvedeno v obr. 6.1, tj. umístní zatížení na okraj desky s mením prhybové áry i na vedlejší desce. Dva možné pípady výsledné prhybové áry znázoruje obr. 6.2: 1. deska není podkladem podepena, prohýbá se jako konzola a v prostední tetin dochází ke zvýšenému naptí v tahu; penosu namáhání nepomáhá ani vedlejší deska, nedochází k pedpokládanému spolupsobení pilehlých desek; zatížením pak rychle dochází k poruchám zlomením a pumpováním desek s vývojem nerovností na povrchu (viz M 06, obr. 2.33), 2. deska je dobe podepena, deska dobe nebo mén spolupsobí s pilehlou deskou; tento zpsob prhybové áry charakterizuje dobrou funkci CB vozovky s pípadným menším spolupsobením desek. - 36 (49) -

Obr. 6.1 Píklad možného umístní rázového zaízení Obr. 6.2 Typický tvar prhybové áry v okolí spáry 6.1.3 Shrnutí Jednoduše eeno použití tžkého rázového zaízení je po vizuální prohlídce s definování druhu a etnosti poruch vozovek nejvhodnjší zkouškou pro další stanovování píin a oprav vozovek. Na rzná použití tchto zaízení ve spojitosti s výpotem vrstevnatého poloprostoru jsou také zamena cviení na konci tohoto modulu. 6.2 Rázová zaízení skupiny B Tato zaízení se zatížením do 15 kn s mením prhybu nebo prhybové áry znázornné schématem a obr. 6.3 se používají pi výstavb vozovek ke kontrole vlastností, zejména zhutnní vrstev. Zaízení mí jak velikost silového pulzu, tak prhyb nebo prhybovou áru. Umožují stanovit ekvivalentní modul pružnosti zkoušeného vrstevnatého poloprostoru nebo i posoudit moduly podkladní vrstvy a podloží. Zejména je snahou pomocí zaízení stanovit míru zhutnní posuzované vrstvy. Pi použití rázového zaízení skupiny B pro kontrolu míry zhutnní u pozemních komunikací, doporuuje se provést korelaci výsledk rázové zkoušky s výsledky statické zatžovací zkoušky (viz SN 72 1006, píloha D) nebo s - 37 (49) -

objemovou hmotností podle zkoušky Proctor-standard. Korelaní koeficient r x,y (viz píklad výsledku znázornného v obr. 6.4) musí mít vždy hodnotu nejmén 0,8, není-li stanoveno jinak. Pro výpoet se použijí metody matematické statistiky. Obr. 6.3 - Schéma rázového zaízení skupiny B podle SN 73 6192 Obr. 6.4 Píklad korelaního vztahu 6.3 Rázová zaízení skupiny C Nejbžnjší zaízení asto se objevují na stavbách zejména pro kontrolu zhutnní. Zaízení je dokumentováno obr. 6.5. - 38 (49) -