πτυχιακη ∆ιατριβη: κατασκευη
πτυχιακη ∆ιατριβη: κατασκευη
πτυχιακη ∆ιατριβη: κατασκευη
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ∆ΙΑΤΡΙΒΗ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Ο∆ΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ<br />
ΜΕΛΕΤΗ: ΣΥΝΘΕΣΗ ΑΣΦΑΛΟΜΙΓΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ∆ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ Ο∆ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ<br />
Εισηγητής : ∆ρ. Αναστάσιος ∆ . Μανιάτης<br />
Αγρονόµος Τοπογράφος Μηχανικός<br />
Σπουδάστριες : Κάρτα Πετρούλα<br />
Παπαθωµά ∆ήµητρα<br />
1<br />
ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2007
• Το οδόστρωµα αποτελείται από ένα σύνολο διαφόρων<br />
στρώσεων οι οποίες τοποθετούνται πάνω από το φυσικό έδαφος<br />
για τη δηµιουργία της οδού.<br />
Σκοπός του είναι να παραλαµβάνει τα φορτία της κυκλοφορίας<br />
και να τα κατανείµει στο υπέδαφος .<br />
Το εύκαµπτο οδόστρωµα στο οποίο θα αναφερθούµε διακρίνεται<br />
κατασκευαστικά σε τρεις οµάδες στρώσεως την επιφανειακή<br />
στρώση (ή στρώσεις ), τη βάση και τη υπόβαση.<br />
• Πρόκειται να κατασκευαστεί αυτοκινητόδροµος του οποίου ο<br />
κύριος σκοπός της µελέτης είναι να προσδιορισθούν οι συνθέσεις<br />
των αδρανών υλικών από τα οποία θα κατασκευαστούν οι<br />
στρώσεις, να προσδιορισθεί το βέλτιστο ποσοστό της ασφάλτου<br />
σε ασφαλτόµιγµα που θα χρησιµοποιηθεί και να προσδιορισθούν<br />
τα πάχη των διακεκριµένων στρώσεων, δηλαδή της<br />
αντιολισθηρής στρώσης, της ασφαλτικής βάσης και της βάσης /<br />
υπόβασης.<br />
2
Για τη διαστασιολόγηση του οδοστρώµατος θα<br />
χρησιµοποιήσουµε τις παρακάτω µεθόδους.<br />
i. Η αναλυτική µέθοδος διαστασιολόγησης χρησιµοποιώντας<br />
την ελαστική θεωρία πολυστρωµατικών συστηµάτων.<br />
ii.<br />
Η µέθοδος της Εγνατίας οδού.<br />
iii.<br />
Η µέθοδος Asphalt institute.<br />
iv. Η Βρετανική µέθοδος.<br />
iv.<br />
3
Σχήµα 2.1 : Τυπική κατασκευαστική διατοµή ευκάµπτου οδοστρώµατος<br />
4
• Αρχικά µελετάµε τη σύνθεση της ηµερήσιας συνολικής κυκλοφορίας<br />
του αυτοκινητοδρόµου, που θα κατασκευάσουµε.<br />
• Η στρώση έδρασης αποτελείται από αµµοαργιλώδες υλικό.<br />
• Η βάση / υπόβαση του οδοστρώµατος θα κατασκευαστεί µε<br />
ασβεστολιθικά θραύσµατα ενώ οι ασφαλτικές στρώσεις θα<br />
κατασκευαστούν συµφωνά µε το σχέδιο της ελληνικής τεχνικής<br />
προδιαγραφής Α-100<br />
• Στη συνέχεια δίνονται κάποια τεχνικά στοιχεία της ασφάλτου καθώς<br />
και συµπληρωτικά δεδοµένα για τον υπολογισµό της<br />
διαστασιολόγησης και της παραµένουσας παραµόρφωσης.<br />
Ακολουθούν<br />
ούν πίνακες µε τα εργαστηριακά αποτελέσµατα του CBR µε<br />
τα από υδρεµποτισµό τω αµµοαργιλικών υλικών, τα αποτελέσµατα<br />
της δοκιµής συµπύκνωσης κατά Proctor, της κοκκοµετρικής<br />
ανάλυσης των αδρανών υλικών για την βάση/ υπόβαση των<br />
αδρανών υλικών για την ασφαλτική βάση και για τη συνδετική<br />
στρώση.<br />
Αµέσως µετά την δοκιµή Marshall των δοκιµίων της ασφάλτου, τα<br />
αποτελέσµατα της συνδετικής στρώσης και τα και τα αποτελέσµατα<br />
της παραµένουσας παραµόρφωσης.<br />
5
Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΙΣΟ∆ΥΝΑΜΟΥ ΤΥΠΙΟΥ ΑΞΟΝΑ<br />
Ασχολείται µε την διερεύνηση της καταστρεπτικής<br />
επίδρασης των<br />
εµπορικών οχηµάτων σε σχέση µε τα αξονικά φορτηγά. Για το<br />
σκοπό αυτό χρησιµοποιηθήκαν συµβατικά εµπορικά οχήµατα µε<br />
διαφορικά αξονικά φορτία και πειραµατικά αντιπροσωπευτικά<br />
οδοστρώµατα. Παράλληλα οριστικά ένας άξονας µε διδύµους<br />
τροχούς. Για τον άξονα αυτό θεωρήθηκε ότι µε µια διέλευση του<br />
επέρχεται καταστροφή του οδοστρώµατος ίση µε µια µονάδα. Ο<br />
άξονας αυτός ονοµάστ<br />
στηκε ισοδύναµος τυπικός άξονας. Η<br />
χρησιµότητα της έκφρασης του κυκλοφοριακού φορτίου σε Ι.Τ.Α.<br />
είναι ότι απλοποιεί<br />
λοποιείται<br />
η κυκλοφορία της έκφρασης της<br />
καταστρεπτικής επίδρασης της κυκλοφορίας στο οδόστρωµα.<br />
Σήµερα σχεδόν όλες οι σύγχρο<br />
ρονες<br />
µέθοδοι διαστασιολόγησης<br />
οδοστρώµατος χρησιµοποιούν τον ΙΤΑ ως µια από τις θεµελιώδες<br />
παραµέτρους για τη διαδικασία υπολογισµού του πάχους των<br />
στρώσεων του οδοστρώµατος.<br />
6
Α∆ΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ<br />
Κοκκοµετρική ανάλυση είναι ο καθορισµός επί τοις<br />
εκατό, της κατανοµής των µεγεθών των κόκκων που<br />
εµπεριέχοντα στο έδαφος. Εµείς µελετάµε τη διαδικασία<br />
που περιλαµβάνει την ανάλυση µε κόσκινα.<br />
<br />
Για τον προσδιορισµό της κοκκοµετρικής ανάλυσης<br />
χρησιµοποιούνται δυο µέθοδοι.<br />
I. Η µέθοδος διαδοχικών προσεγγίσεων.<br />
II.<br />
Η µέθοδος των γραµµικών εξισώσεων.<br />
7
ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ Α∆ΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ<br />
Αρχικά για την συνδετική στρώση, έχουµε δείγµα τριών<br />
αδρανών. Αφού γίνουν οι απαραίτητοι υπολογισµοί και οι<br />
αντίστοι<br />
στοιχες<br />
κοκκοµετρικές καµπύλες εφαρµόζουµε τη<br />
µέθοδο των γραµµικών εξισώσεων. Από τα αποτελέσµατα<br />
παρατηρούµε ότι η καµπύλη βγαίνει εκτός τον ορίων των<br />
προδιαγραφών που µας δίνονται οπότε αναγκαζόµαστε να<br />
αλλάξουµε τα ποσοστά.<br />
Όµοια κάνουµε την κοκκοµετρική καµπύλη της ασφαλτικής<br />
βάσης κ της βάση/ υπόβασης.<br />
8
ΕΛΕΓΧΟΣ ∆ΟΚOΙΜΗΣ<br />
ΣΕ ΕΥΣΤAΘΕΙΑ<br />
ΚΑΙ<br />
ΠΑΡΑΜΡΦΩΣΗ Marshall<br />
Για τον προσδιορισµό της βέλτιστης περιεκτικότητας της<br />
ασφάλτου στο ασφαλτόµιγµα είναι απαραίτητο εκτός από<br />
την ευστάθεια και την παραµόρφωση του µίγµατος να<br />
υπολογιστούν και οι παρακάτω ιδιότητες του µίγµατος.<br />
Gφµ: το φαινόµενο ειδικό βάρος<br />
Vα: το ποσοστό των κενών αέρος<br />
VMA: το ποσοστό των κενών στο ¨σκελετό¨ των αδρανών του<br />
συµπυκνωµένου µίγµατος<br />
VFA: το ποσοστό των κενών που πληρώθηκαν µε άσφαλτο<br />
9
Με τον καθορισµό της ευστάθειας διασφαλίζεται ότι το<br />
ασφαλτόµιγµα έχει την απαιτούµενη αντοχή, ενώ µε τον<br />
καθορισµό της παραµόρφωσης διασφαλίζεται ότι το<br />
ασφαλτόµιγµα δεν να παραµορφωθεί αρκετά.<br />
Στην περίπτωση που το ασφαλτόσκυρόδεµα κατά τη<br />
σύνθεση έχει κενά αέρος µικρότερα αυτών που<br />
επιτρέπον<br />
ονται<br />
είναι σίγουρα ότι αυτό θα παραµορφωθεί<br />
πρόωρα παρουσιάζοντας έντονη τροχοαυλάκωση<br />
Με τα VMA διασφαλίζεται ο διαθέσιµος χώρος µεταξύ των<br />
αδρανών που είναι επαρκής για να παραλάβει την<br />
ποσότητα της ασφάλτου ,ενώ<br />
µε το VFA διασφαλίζεται ο<br />
επαρκής αριθµός των κενών που πληρώθηκαν µε άσφαλτο.<br />
10
ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι∆ΙΟΤΗΤΕΣ ΑΣΦΑΛΤΟΥ<br />
Η συµπεριφορά της ασφάλτου δεν είναι όµοια µε πολλά<br />
παραδοσιακά δοµικά υλικά, αντίθετα, υπό την επίδραση της<br />
φόρτισης και της θερµοκρασίας, µεταβάλλεται από<br />
ελαστική σε ιξώδη. Όταν η επιβολή της τάσης είναι για<br />
πολύ σύντοµο χρονικό διάστηµα και ταυτόχρονα η<br />
θερµοκρασία είναι πολύ χαµηλή, η άσφαλτος<br />
συµπεριφέρεται καθαρά ως ελαστικό υλικό (ψαθυρό).<br />
Αντίθετα όταν η τάση επιβάλλεται για µεγάλο χρονικό<br />
διάστηµα και η θερµοκρασία είναι υψηλή η συµπεριφορά<br />
της ασφάλτου είναι ιξώδης<br />
Μεταξύ των παραπάνω δύο ακραίων καταστάσεων, η<br />
συµπεριφορά της ασφάλτου είναι ιξωδοελαστική.<br />
11
ΜΕΤΡΟ ∆ΥΣΚΑΜΨΙΑΣ<br />
Το µέτρο δυσκαµψίας παρουσιάστηκε ως θεµελιώδης<br />
παράµετρος για την περιγραφή των µηχανικών ιδιοτήτων<br />
των ασφάλτων, κάτι ανάλογα µε το µέτρο ελαστικότητα<br />
των στερεών.<br />
Το µέτρο δυσκαµψίας της ασφάλτου (S bit ) ή (S b ) κατά<br />
αναλογία του µέτρου ελαστικότητας, είναι ο λόγος της<br />
τάσης (σ) προς την ανηγµένη παραµόρφωση (ε).<br />
Το<br />
µέγεθος του µέτρου δυσκαµψίας εξαρτάται από τη<br />
θερµοκρασία (Τ) και το χρόνο φόρτισης (t) t).<br />
(S bit ) t,T = (σ/t)<br />
t,T<br />
12
∆ΕΙΚΤΗΣ ΜΑΛΘΩΣΗΣ – ∆ΕΙΚΤΗΣ<br />
∆ΙΕΙΣ∆ΥΤΙΚΟΤΗΤΑΣ<br />
Η συνοχή της ασφάλτου µπορεί να καθοριστεί και<br />
από τη δοκιµή µάλθωσης, η οποία χρησιµοποιείται<br />
και για την ταξινόµηση και τον καθορισµό του<br />
τύπου των οξειδωµένων ασφάλτων.<br />
Η άσφαλτος ως ιξωδοελαστικό υλικό δεν έχει<br />
συγκεκριµένο σηµείο µαλακώνει και να γίνεται<br />
περισσότερο ρευστή.<br />
13
∆ΕΙΚΤΗΣ ∆ΙΕΙΣ∆ΥΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (Ρ.Ι.).)<br />
Η θερµοκρασιακή επιδεκτικότητα της ασφάλτου, δηλαδή το<br />
πόσο εύκολα µαλακώνει µε την αύξηση της θερµοκρασίας<br />
και το πόσο σκληραίνει µε την πτώση της, δεν µπορεί να<br />
προσδιοριστεί από το σηµείο µάλθωσης, γι’ αυτό ορίζεται ο<br />
δείκτης διεισδυτικότητας.<br />
Η κάθε άσφαλτος έχει το δικό της δείκτη διεισδυτικότητας.<br />
14
∆ΟΚΙΜΗ Proctor<br />
Η δοκιµή Proctor έχει σκοπό να προσδιορίσει τη<br />
σχέση µεταξύ της πυκνότητας και της<br />
περιεχόµενης υγρασίας του εδαφικού υλικού και<br />
από την βέλτιστη υγρασία τη µέγιστη πυκνότητα.<br />
15
CBR-ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ<br />
<br />
∆ιαδικασία δοκιµή :<br />
I. Συµπύκνωση δοκιµίων<br />
II.<br />
Υδρεµποτισµός<br />
III.<br />
Επιβολή φορτίου – µέτρηση διείσδυσης<br />
IV.<br />
Υπολογισµός CBR<br />
V. Καθορισµός CBR µελέτης<br />
16
ΕΠΙΛΟΓΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΣΤΡΩΣΗΣ<br />
Η επιφανειακή στρώση ή στρώση κυκλοφορίας είναι η<br />
κατώτερη ασφαλτική στρώση του οδοστρώµατος, η οποία<br />
έρχεται σε άµεση επαφή µε τους τροχούς των οχηµάτων<br />
και πρέπει να παρέχει άριστη και ασφαλή επιφάνεια<br />
κύλισης. Ειδικότερα θα πρέπει: να είναι ανθεκτική στην<br />
καταστροφική δράση της κυκλοφορίας και των καιρικών<br />
συνθηκών, να µην παραµορφώνεται εύκολα από την<br />
κυκλοφορία, να µη ρηγµατώνεται εύκολα από την<br />
επίδραση θερµοκρασιακών µεταβολών και εφελκυστικών<br />
τάσεων, να παρέχει καλή αντιολισθηρή επιφάνεια κύλισης,<br />
να παρέχει καλή επιπεδότητα για υψηλής ποιότητας και<br />
ασφάλειας οδήγηση, να παρέχει επιφάνεια κύλισης µε όσο<br />
το δυνατόν χαµηλότερο επίπεδο θορύβου, να συνεισφέρει<br />
στην αντοχή του οδοστρώµατος, να είναι σχεδόν<br />
αδιαπέραστη από το νερό, ώστε να µην επιτρέπεται η<br />
διείσδυσή του στις υποκείµενες στρώσεις.<br />
17
Το κάθε ασφαλτόµιγµα παράγει επιφανειακή στρώση µε<br />
διαφορετικά επιφανειακά χαρακτηριστικά, έχει<br />
διαφορετικές µηχανικές ιδιότητες και διαφορετικό κόστος.<br />
Η επιλογή του κατάλληλου ασφαλτοµίγµατος γίνεται από<br />
το µελετητή ανάλογα µε τον κυκλοφοριακό φόρτο, τη<br />
διάρκεια ζωής που θέλουµε να έχει το οδόστρωµα και τις<br />
συνθήκες του περιβάλλοντος.<br />
Βάσει των παραπάνω η επιφανειακή στρώση που θα<br />
επιλέξουµε (λαµβάνουµε<br />
βέβαια υπόψη µας και το πάχος<br />
και τα υλικά των άλλων στρώσεων) είναι λεπτή<br />
επιφανειακή στρώση η οποία έχει πάχος 25mm<br />
mm,<br />
εξαιρετική αντιολισθηρή επιφάνεια, καλή µείωση θορύβου<br />
και σταγονιδίων του νερού, χρειάζεται λίγα αδρανή σχετικά<br />
µε τα υπόλοιπα ασφαλτοµίγµατα, είναι οικονοµικότερη και<br />
έχει µεγάλη διάρκεια ζωής. Βέβαια, είναι ελαφρώς<br />
ευαίσθητη στις καιρικές συνθήκες αλλά βάσει των<br />
δεδοµένων µας το περιβάλλον και οι καιρικές συνθήκες<br />
είναι καλά.<br />
18
∆ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ<br />
• Αναλυτική µέθοδος µε χρήση ελαστικής θεωρίας<br />
πολυστροµατικών συστηµάτων<br />
I. Μέθοδοι υπολογισµού τάσεων - παραµορφώσεων<br />
II.<br />
III.<br />
Μονοστρωµατικά συστήµατα (Θεωρία Boussinesq)<br />
Συστήµατα τριών ή περισσοτέρων στρώσεων<br />
• Μέθοδος Asphalt Institute<br />
• Μέθοδος ΕΟΑE<br />
• Βρετανική µέθοδος εύκαµπτου οδοστρώµατος<br />
19
• ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗ ΕΛΑΣΤΙΚΗΣ<br />
ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΟΛΥΣΤΩΜΑΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ<br />
i. Μέθοδοι υπολογισµού τάσεων - παραµορφώσεων<br />
Ο υπολογισµός των τάσεων που αναπτύσσονται σε ένα<br />
οδόστρωµα είναι βασικότατη προϋπόθεση και<br />
επιτυγχάνεται µε διάφορες θεωρίες, αναλόγως του αριθµού<br />
των στρώσεων που συνθέτουν το οδόστρωµα. εξ ορισµού<br />
η εδαφική στρώση, δηλαδή το υπέδαφος, θεωρείται ως µια<br />
στρώση. Η κλασική περίπτωση ενός οδοστρώµατος που<br />
αποτελείται από βάση από ασύνδετα αδρανή και<br />
ασφαλτικές στρώσεις, µε τις ίδιες µηχανικές ιδιότητες,<br />
θεωρείται ως ένα σύστηµα τριών στρώσεων (µία<br />
του<br />
υπεδάφους, µία της στρώσης από ασύνδετα αδρανή και<br />
µία των ασφαλτικών στρώσεων).<br />
Γενικότερα, η κατασκευή<br />
κάθε ενιαίας στρώσης µε διαφορετικές µηχανικές ιδιότητες<br />
από τις άλλες στρώσεις, θεωρείται ως µια διακεκριµένη<br />
στρώση.<br />
20
ii.<br />
Μονοστρωµατικά συστήµατα (Θεωρία<br />
Boussinesq)<br />
Η θεωρία Boussinesq αναπτύχθηκε στο τέλος του<br />
19ου αιώνα. Αν και δε χρησιµοποιείται σήµερα στα<br />
οδοστρώµατα, διότι αναφέρεται στην ιδανική<br />
περίπτωση ύπαρξης µιας µόνο στρώσης, αυτής του<br />
εδάφους, αποτέλεσε τη βάση ανάπτυξης όλων των<br />
µεταγενέστερων θεωριών για κατανοµές τάσεων.<br />
21
iii.<br />
Συστήµατα τριών ή περισσοτέρων στρώσεων<br />
Τα συστήµατα τριών ή και περισσοτέρων στρώσεων<br />
προσοµοιάζουν επακριβώς µε την πραγµατική κατάσταση<br />
των ευκάµπτων οδοστρωµάτων, δεδοµένου ότι σε ένα<br />
τυπικό οδόστρωµα υπάρχουν πλέον των δύο στρώσεων.<br />
Μία ή περισσότερες στρώσεις από ασφαλτόµιγµα, µία<br />
στρώση από ασύνδετα αδρανή, ορισµένες φορές µία<br />
στρώση υπόβασης και τέλος το υπέδαφος.<br />
22
• Μέθοδος Asphalt Institute<br />
Η µέθοδος του Asphalt Institute χρησιµοποιεί την<br />
ελαστική θεωρία σε πολυστρωµατικό σύστηµα.<br />
Με τη µέθοδο αυτή µπορεί να διαστασιολογηθεί τόσο το<br />
πάχος εύκαµπτου οδοστρώµατος που αποτελείται από<br />
βάση (και<br />
υπόβαση) µε ασύνδετα αδρανή και ασφαλτικές<br />
στρώσεις, όσο και το πάχος οδοστρώµατος του οποίου<br />
όλες οι στρώσεις είναι από ασφαλτόµιγµα, το οποίο θα<br />
ονοµάζεται χάριν συντοµίας οδόστρωµα «ολικού<br />
πάχους». Επίσης, µε τη µέθοδο αυτή µπορεί να<br />
υπολογισθεί το πάχος του οδοστρώµατος το οποίο<br />
αποτελείται από ψυχρό ασφαλτόµιγµα και στρώση βάσης<br />
από ασύνδετα αδρανή.<br />
Η διαδικασία και τα στάδια των υπολογισµών δίνονται<br />
στο παρακάτω διάγραµµα του Σχήµατος 14.18.<br />
23
Σχήµα 14.18 : ∆ιάγραµµα µεθοδολογίας διαστασιολόγησης οδοστρωµάτων κατά Asphalt Institute.<br />
24
• Βρετανική µέθοδος<br />
Με τη µεθοδολογία αυτή µπορεί να διαστασιολογηθεί ένα τυπικό<br />
εύκαµπτο οδόστρωµα, ή ένα «σύνθετο» (µικτό) εύκαµπτο<br />
οδόστρωµα, όπως επίσης και ένα δύσκαµπτο ή ένα «σύνθετο»<br />
δύσκαµπτο οδόστρωµα.<br />
Το εύκαµπτο οδόστρωµα, σύµφωνα µε αυτή τη µεθοδολογία,<br />
αποτελείται από τρεις διακεκριµένες στρώσεις: την επιφανειακή ή<br />
φθειρόµενη στρώση από ασφαλτόµιγµα, τη στρώση της βάσης του<br />
οδοστρώµατος από ασφαλτόµιγµα και τη στρώση από ασύνδετα ή<br />
σταθεροποιηµένα µε τσιµέντο αδρανή που ονοµάζεται υπόβαση.<br />
Στο «σύνθετο-µικτό» εύκαµπτο οδόστρωµα το µόνο που αλλάζει<br />
είναι η βάση αυτού, η οποία αποτελείται από µια στρώση άοπλου<br />
σκυροδέµατος (η κατώτερη στρώση) και µια στρώση από<br />
ασφαλτόµιγµα (ανώτερη<br />
στρώση).<br />
Εκτός της δυνατότητας διαστασιολόγησης όλων των παραπάνω<br />
στρώσεων, η µεθοδολογία παρέχει επίσης τη δυνατότητα<br />
καθορισµού του πάχους της εξυγιαντικής στρώσης η οποία<br />
απαιτείται στην περίπτωση ασθενούς υπεδάφους.<br />
Η διαδικασία διαστασιολόγησης ευκάµπτων και «µικτών» εύκαµπτων<br />
οδοστρωµάτων επεξηγείται στο παρακάτω διάγραµµα του Σχήµατος<br />
14.23.<br />
25
Σχήµατος 14.23 : ∆ιάγραµµα διαστασιολόγησης εύκαµπτων οδοστρωµάτων µε τη Βρετανική µέθοδο HD 26/94<br />
26
• Μέθοδος ΕΟΑE<br />
Η µέθοδος της Εγνατίας Οδού Α.Ε. . (ΕΟΑΕ(<br />
ΕΟΑΕ) είναι µια ηµιαναλυτική<br />
µεθοδολογία που αναπτύχθηκε το 1997 για να καλύψει τις ανάγκες<br />
διαστασιολόγησης των οδοστρωµάτων της Εγνατίας οδού. Η<br />
µέθοδος µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την διαστασιολόγηση των<br />
ευκάµπτων οδοστρωµάτων σε όλη την Ελληνική επικράτεια ή<br />
γενικότερα σε χώρες µε κλιµατολογικές συνθήκες όµοιες της<br />
Ελλάδος.<br />
Η µέθοδος της ΕΟΑΕ αποτελείται από νοµογραφήµατα και πίνακες<br />
που παρέχουν τη δυνατότητα υπολογισµού του πάχους των<br />
ασφαλτικών στρώσεων ευκάµπτων οδοστρωµάτων, του πάχους της<br />
βάσης και της υπόβασης καθώς και το πάχος της εξυγιαντικής<br />
στρώσης , συναρτήσει της φέρουσας ικανότητας του υπεδάφους και<br />
του κυκλοφοριακού φόρτου.<br />
Η φέρουσα ικανότητα του υπεδάφους εκφράζεται συναρτήσει του<br />
Καλιφορνιακού δείκτη (CBR) ενώ ο κυκλοφοριακός φόρτος σε<br />
Ισοδύναµους Τυπικούς Άξονες (ΙΤΑ)) .<br />
Η µέθοδος παρέχει τη δυνατότητα διαστασιολόγησης των<br />
ασφαλτικών στρώσεων από ασφαλτικό σκυρόδεµα µε όλους τους<br />
τύπους συµβατικής ασφάλτου οδοστρωσίας, όπως επίσης και<br />
τροποποιηµένης ασφάλτου, όσον αφορά το πάχος της ανώτατης<br />
ασφαλτικής στρώσης (στρώση<br />
κυκλοφορίας).<br />
27
Για τη διαστασιολόγησης ευκάµπτων οδοστρωµάτων<br />
χρησιµοποιήθηκε η ελαστική θεωρία πολυστρωµατικών<br />
συστηµάτων, κατά την οποία τα υλικά χαρακτηρίζονται από το<br />
µέτρο ελαστικότητας.<br />
Επίσης, ελήφθησαν υπόψη και η συνολική παραµένουσα<br />
παραµόρφωση (βάθος<br />
τροχοαυλάκωσης) στο τέλος της<br />
σχεδιαστικής διάρκειας ζωής του οδοστρώµατος να µη ξεπερνά τα<br />
25mm<br />
mm.<br />
Σηµειώνεται ότι κατά τη σχεδιαστική διάρκεια ζωής του<br />
οδοστρώµατος θα απαιτηθεί αντικατάσταση της αντιολισθηρής<br />
στρώσης. Ο χρόνος ή συχνότητα επέµβασης εξαρτάται από την<br />
καταλληλότητα των αδρανών υλικών της επιφανειακής στρώσης σε<br />
σχέση µε µέγεθος του κυκλοφοριακού φόρτου.<br />
Τέλος, η µέθοδος παρέχει τη δυνατότητα διαστασιολόγησης των<br />
ασφαλτικών στρώσεων σε περίπτωση επιλεχθεί σταδιακή<br />
κατασκευή.<br />
Η διαδικασία διαστασιολόγησης των ευκάµπτων οδοστρωµάτων,<br />
σύµφωνα µε τη µέθοδο της ΕΟΑΕ, επεξηγείτε στο παρακάτω<br />
διάγραµµα του Σχήµατος 14.30.<br />
28
Σχήµα 14.30: ∆ιάγραµµα ροής µεθοδολογίας διαστασιολόγησης στρωµάτων<br />
29
∆ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ Ο∆ΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ<br />
α) Ελαστική θεωρία πολυστρωµατικών συστηµάτων<br />
Τα πάχη που βρέθηκαν για την στρώσεις του οδοστρώµατος είναι τα<br />
εξής :<br />
• Επιφανειακή στρώση : 25 mm<br />
• Συνδετική στρώση : 40 mm<br />
• Ασφαλτική στρώση : 140 mm<br />
• Βάση - υπόβαση : 260 mm<br />
• Συνολικό πάχος οδοστρώµατος : 540 mm<br />
β) Μέθοδος της Εγνατίας οδού<br />
Τα πάχη που υπολογίστηκαν είναι τα εξής :<br />
• Επιφανειακή στρώση : 25 mm<br />
• Συνδετική στρώση : 40 mm<br />
• Ασφαλτική στρώση : 155 mm<br />
• Βάση - υπόβαση : 400 mm<br />
• Συνολικό πάχος οδοστρώµατος : 620 mm<br />
30
γ) Μέθοδος του Asphalt institute<br />
Τα πάχη που βρέθηκαν είναι :<br />
• Επιφανειακή στρώση : 25 mm<br />
• Συνδετική στρώση : 40 mm<br />
• Ασφαλτική στρώση : 120 mm<br />
• Βάση - υπόβαση : 150 0 mm<br />
• Συνολικό πάχος οδοστρώµατος : 480 mm<br />
δ) Βρετανική µέθοδος διαστασιολόγισης<br />
Τα πάχη που βρέθηκαν είναι :<br />
• Επιφανειακή στρώση : 25 mm<br />
• Συνδετική στρώση : 40 mm<br />
• Ασφαλτική στρώση : 140 mm<br />
• Βάση – υπόβαση : 240 0 mm<br />
• Συνολικό πάχος οδοστρώµατος : 445 mm<br />
Σηµειώνεται ότι σε όλες τις περιπτώσεις έχουµε 300 mm εξυγιαντική<br />
στρώση.<br />
31
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΗΣ<br />
∆ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΙΣΗΣ<br />
Η διαστασιολόγηση των στρωµάτων συνιστάται στον καθορισµό<br />
του πάχους της κάθε στρώσης που όλες µαζί συνθέτουν το<br />
οδόστρωµα. Σκοπός κατά τη διαστασιολόγηση είναι να<br />
κατανεµηθούν τα φορτία του κυκλοφοριακού φόρτου κατά τέτοιο<br />
τρόπο ώστε οι τάσεις που µεταβιβάζονται στο υπέδαφος να<br />
µπορούν να παραληφθούν από την φέρουσα ικανότητα του<br />
εδάφους. Παράλληλα, θα πρέπει οι τάσεις και οι παραµορφώσεις<br />
που αναπτύσσονται σε οποιαδήποτε στρώση να µην υπερβαίνουν<br />
τις τάσεις που δίνονται να παραλάβουν τα υλικά που συνθέτουν<br />
κάθε στρώση.<br />
Ο καθορισµός του πάχους της κάθε στρώσεις εξαρτάται άµεσα από<br />
το µέγεθος και τη συχνότητα του επιβαλλόµενου φορτίου<br />
(κυκλοφοριακού<br />
φορτίου),<br />
τα µηχανικά χαρακτηριστικά της κάθε<br />
στρώσης, τη φέρουσα ικανότητα του εδάφους και τις<br />
κλιµατολογικές συνθήκες. Από τις κλιµατολογικές συνθήκες, η<br />
θερµοκρασία και η υγρασία είναι οι βασικότεροι παράγοντες<br />
επηρεασµού.<br />
32
Επίσης και ένας αριθµός άλλων παραγόντων θα πρέπει<br />
πάντοτε να λαµβάνεται υπόψη έτσι ώστε να καθορίζεται η<br />
τελική διαστασιολόγηση του οδοστρώµατος. Οι παράγοντες<br />
αυτοί είναι : το κόστος, η κατασκευή ,η συντήρηση και η<br />
διάρκεια ζωής. Κατά συνέπεια ,ο σχεδιασµός ενός<br />
οδοστρώµατος ,δεν<br />
είναι για απλή υπολογιστική διαδικασία<br />
που υπακούει σε µία συγκεκριµένη µεθοδολογία αλλά µία<br />
τεχνοοικονοµική διαδικασία αρκετά περίπλοκη.<br />
Και οι 4 µέθοδοι που χρησιµοποιήσαµε για την<br />
διαστασιολόγηση λαµβάνουν υπόψη τα παραπάνω ,δίνουν<br />
όµως διαφορετικά αποτελέσµατα .Βλέπουµε<br />
ότι οι δύο<br />
πρώτες µέθοδοι : ελαστική θεωρία και Εγνατία οδός δίνουν<br />
µεγαλύτερα πάχη από την Asphalt institute και την<br />
Βρετανική µέθοδος, Αν και η µεθοδολογία της Εγνατίας<br />
οδού δίνει στο οδόστρωµα µεγαλύτερου πάχους που<br />
συνεπάγεται µεγαλύτερο κόστος κατασκευής .είναι<br />
πιο<br />
ασφαλής και πιο σύγχρονη από τις άλλες και<br />
ανταποκρίνεται καλύτερα στα ελληνικά δεδοµένα γι’ αυτό<br />
και θα επιλεγεί.<br />
33
ΠΑΡΑΓΩΓΗ-ΣΥΝΘΕΣΗ<br />
ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΩΝ<br />
Η παραγωγή θερµών ασφαλοτοµιγµάτων συνίσταται στην<br />
εν θερµώ ανάµειξη σε ειδικά συγκροτήµατα των αδρανών<br />
µε την άσφαλτο, έτσι ώστε το παραγόµενο ασφαλτόµιγµα<br />
να είναι οµοιογενές και σύµφωνο µε την προκαθορισµένη<br />
σύνθεση. Πριν την προσθήκη της ασφάλτου σε ποσοστό<br />
που καθορίζεται από την µελέτη, τα αδρανή αναµιγνύονται<br />
σε προκαθορισµένες αναλογίες έτσι ώστε να προκύπτει η<br />
επιθυµητή κοκκοµετρική διαβάθµιση. Επίσης πριν την<br />
προσθήκη της ασφάλτου, τα αδρανή θερµαίνονται για να<br />
ξηραθούν και να αποκτήσουν την επιθυµητή θερµοκρασία,<br />
κατάλληλη για την πλήρη επικάλυψή τους µε άσφαλτο.<br />
34
Συµφώνα µε τις συνθήκες και τις απαιτήσεις του έργου µας<br />
το συγκρότηµα παραγωγής που επιλέγουµε είναι αυτό της<br />
παραγωγής ανά παρτίδες-έµµεσης<br />
θέρµανσης.<br />
Το οποίο εµφανίζει πολλά πλεονεκτήµατα: µπορεί να<br />
παράγει όλους τους τύπους ασφαλτοµιγµάτων, δεν<br />
εκπέµπει πολύ βλαβερούς ατµοσφαιρικούς ρύπους,<br />
περιορίζεται η µεταβλητότητα στην τροφοδοσία αδρανών,<br />
υπάρχει δυνατότητα παραγωγής µικρών ποσοτήτων,<br />
παραγωγή µιγµάτων σε όλες τις επιθυµητές θερµοκρασίες,<br />
δεν είναι αναγκαία η αποθήκευση του µίγµατος και µπορεί<br />
να χρησιµοποιηθεί και για την παραγωγή ανακυκλωµένων<br />
µιγµάτων.<br />
Βέβαια είναι ακριβότερο και έχει λίγο µικρότερη απόδοση<br />
από αυτό της συνεχούς ροής αλλά βολεύει να το<br />
χρησιµοποιήσουµε.<br />
35
∆ΙΑΣΤΡΩΣΗ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΩΝ<br />
Η διάστρωση του ασφαλτοµίγµατος θα εκτελείται µε κατάλληλο<br />
οδοστρωτήρα (Finisher),<br />
ο οποίος θα διαστρώνει και θα ισοπεδώνει<br />
το ασφαλτόµιγµα στο απαιτούµενο πάχος, χωρίς να προκαλεί<br />
διαχωρισµό του ασφαλτοµίγµατος ή άλλες επιφανειακές ατέλειες<br />
στη διαστρωθείσα επιφάνεια. Σε έργα αυτοκινητοδρόµων όπου<br />
αναµένεται να αναπτύσσονται υψηλές ταχύτητες επιβάλλεται η<br />
χρήση διαστρωτήρων εξοπλισµών µε αυτόµατα ηλεκτρονικά<br />
συστήµατα ελέγχου ώστε να εξασφαλίζονται οι απαιτούµενες<br />
στάθµες (πάχος<br />
στρώσεων) και επικλίσεις.<br />
Το ασφαλτόµιγµα, µόλις φτάσει στο έργο διαστρώνεται,<br />
προσυµπηκνώνεται και εξοµαλύνεται. Η διάστρωση πρέπει να<br />
γίνεται µε τη µικρότερη δυνατή καθυστέρηση. Ο ρυθµός<br />
τροφοδοσίας ρυθµίζεται µε τέτοιο τρόπο ώστε η λειτουργία του<br />
διαστρωτήρα να είναι συνεχής και η ποσότητα του µίγµατος εντός<br />
αυτού να είναι κατάλληλη ώστε να αποφεύγεται η υπέρ ή υπό-<br />
τροφοδότηση αυτού.<br />
36
ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ ΑΣΦΑΛΤΟΜΙΓΜΑΤΩΝ<br />
Η συµπύκνωση είναι ίσως το πιο κρίσιµο στάδιο κατασκευής,<br />
όχι µόνο των ασφαλτικών αλλά και όλων των άλλων<br />
στρώσεων. Από αυτήν πρόκειται να εξαρτηθεί κατά ένα πολύ<br />
µεγάλο βαθµό η καλή συµπεριφορά του οδοστρώµατος και<br />
στην προκείµενη περίπτωση των ασφαλτικών στρώσεων.<br />
Σκοπός κατά τη συµπύκνωση των ασφαλτικών στρώσεων<br />
είναι να επιτευχθεί ένα βέλτιστο ποσοστό κενών και<br />
παράλληλα να διασφαλιστεί µια οµαλή επιφάνεια. Η<br />
συµπύκνωση του ασφαλτοµίγµατος θα αρχίσει όταν η<br />
κυλίνδρωση είναι εφικτή χωρίς να προκαλείται µετατόπιση ή<br />
συσσώρευση του διαστρωθέντος µίγµατος και θα<br />
ολοκληρώνεται όταν αυτό έχει τουλάχιστον την ελάχιστη<br />
επιτρεπτή θερµοκρασία κυλίνδρωσης. Η κυλίνδρωση των<br />
ασφαλτικών µιγµάτων θα γίνεται κατά τη διαµήκη διεύθυνση<br />
και παράλληλα προς τον άξονα της οδού.<br />
37
ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΑ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ<br />
• Εκτίµηση ελαστικού µέτρου δυσκαµψίας ασφαλτοµίγµατος<br />
Εάν η µέτρηση του ελαστικού µέτρου δυσκαµψίας των<br />
ασφαλτοµιγµάτων δεν είναι εφικτή τότε αυτό είναι δυνατόν να<br />
εκτιµηθεί για οποιαδήποτε θερµοκρασία και χρόνο φόρτισης,<br />
γνωρίζοντας µόνο το µέτρο δυσκαµψίας της ασφάλτου και τις<br />
ογκοµετρικές ποσοστιαίες αναλογίες των συστατικών του<br />
µίγµατος (άσφαλτος<br />
και αδρανή).<br />
Θα πρέπει να αναφερθεί ότι επειδή η άσφαλτος οξειδώνεται από<br />
τα πρώτα ακόµη στάδια της εφαρµογής της (αποθήκευση,<br />
ανάµιξη και διάστρωση) ο καθορισµός του µέτρου δυσκαµψίας<br />
του ασφαλτοµίγµατος από τις ιδιότητες της αρχικής ασφάλτου<br />
πριν την παραγωγή του ασφαλτοµίγµατος θα δώσει µη<br />
πραγµατικά αποτελέσµατα. Για το λόγο αυτό συνιστάται όπως ο<br />
καθορισµός του µέτρου δυσκαµψίας του ασφαλτοµίγµατος να<br />
γίνεται µε βάση τις ιδιότητες (διεισδυτικότητα<br />
και σηµείο<br />
µάλθωσης) που προκύπτουν από την άσφαλτο που έχει<br />
ανακτηθεί από το παραχθέν ασφαλτόµιγµα.<br />
38
• Καθορισµός στατικού µέτρου δυσκαµψίας<br />
Ο καθορισµός του στατικού ή ιξώδους µέτρου δυσκαµψίας<br />
γίνεται εργαστηριακά µε συσκευές που επιβάλλουν<br />
µονοαξονικό στατικό φορτίο για αρκετά µεγάλο χρονικό<br />
διάστηµα (µία<br />
ως δύο ώρες).<br />
Η δοκιµή είναι γνωστή ως<br />
δοκιµή ερπυσµού. Με τη δοκιµή αυτή καθορίζεται η<br />
συµπεριφορά του ασφαλτοµίγµατος σε παραµένουσα<br />
παραµόρφωση ενώ η γνώση του στατικού µέτρου<br />
δυσκαµψίας του ασφαλτοµίγµατος παρέχει τη δυνατότητα<br />
πρόβλεψης της παραµένουσας παραµόρφωσης του<br />
οδοστρώµατος.<br />
39
• ∆οκιµή ερπυσµού µε στατικό φορτίο (Static creep test)<br />
Κατά τη δοκιµή ερπυσµού στο δοκίµιο του ασφαλτοµίγµατος<br />
επιβάλλεται στατικό σταθερό οµοαξονικό φορτίο για<br />
συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα και σε σταθερή θερµοκρασία<br />
περιβάλλοντος.<br />
Η δοκιµή ερπυσµού αρχικά χρησιµοποιήθηκε για την ανάπτυξη<br />
της συµπεριφοράς της ασφάλτου και των ασφαλτοµιγµάτων<br />
κάτω από φορτίο ερπυσµού (δηλαδή<br />
σταθερό φορτίο που<br />
προκαλεί ερπυσµό).<br />
Με την επιβολή σταθερής θλιπτικής τάσης (σο) για χρονικό<br />
διάστηµα (t,)<br />
η ανηγµένη παραµόρφωση αυξάνει µε ταχύ ρυθµό<br />
και σύντοµα σταθεροποιείται. Μετά την αποµάκρυνση της<br />
επιβαλλοµένης τάσης η ελαστική παραµόρφωση ανακτάται<br />
αµέσως και σταδιακά η ιξωδοελαστική. Στο τέλος παραµένει η<br />
ιξώδης ή πλαστική παραµόρφωση που ονοµάζεται παραµένουσα<br />
παραµόρφωση. Το άθροισµα αυτών των απειροελάχιστων µη<br />
αναιρέσιµων παραµορφώσεων είναι η αιτία της παραµόρφωσης<br />
του οδοστρώµατος που εµφανίζεται µε τη µορφή<br />
τροχοαυλάκωσης.<br />
40
• Εκτίµηση παραµένουσας παραµόρφωσης οδοστρώµατος<br />
Η εκτέλεση της δοκιµής ερπυσµού δίνει τη δυνατότητα να<br />
γίνει η εκτίµηση - πρόβλεψη της παραµένουσας<br />
παραµόρφωσης που θα επέλθει στο οδόστρωµα µετά από<br />
n χρόνια λειτουργίας. Έτσι είναι δυνατόν να διαπιστωθεί<br />
εάν το συγκεκριµένο οδόστρωµα θα παραµορφωθεί<br />
πρόωρα και γενικότερα να διαπιστωθεί εάν η<br />
παραµόρφωση των ασφαλτικών στρώσεων του<br />
οδοστρώµατος θα είναι η κύρια αστοχία του οδοστρώµατος<br />
σε σύγκριση µε άλλες αστοχίες όπως ρηγµάτωση. Η<br />
δυνατότητα αυτή είναι πολύ χρήσιµη ιδιαίτερα σε χώρες<br />
όπου η παραµορφωσιµότητα των ταπήτων είναι η βασική<br />
και συχνή µορφή αστοχίας.<br />
41
Κατά την διάρκεια εκπόνησης της πτυχιακής µας<br />
εργασίας επισκεφτήκαµε τα εργοτάξια κατασκευής<br />
οδοστρωµάτων στην Εγνατία οδό µε στόχο την καλύτερη<br />
εµπέδωση των εννοιών µε τις οποίες ασχοληθήκαµε .<br />
Στις επισκέψεις αυτές συνοµιλήσαµε µε τους<br />
επιβλέποντες µηχανικούς και το εργατοτεχνικό προσωπικό<br />
οι οποίοι µας ενηµέρωσαν για την διαδικασία και την πορεία<br />
κατασκευής του οδοστρώµατος.<br />
Έτσι εκτός από την εµπέδωση µπορέσαµε να<br />
αντιληφθούµε και τις διαφορές µεταξύ του σταδίου<br />
µελέτης και κατασκευής.<br />
Οι φωτογραφίες που παρουσιάζονται παρακάτω<br />
τραβήχτηκαν κατά την διάρκεια αυτών των επισκέψεων.<br />
43
Φωτογραφία 19.1.1 : Προοπτική εικόνα έργου (είσοδος σήραγγας και τοίχος αντιστήριξης)<br />
44
Φωτογραφία 19.1.2 : Προοπτική εικόνα έργου (οδός σε γέφυρα και είσοδος σήραγγας)<br />
45
Φωτογραφία 19.1.3 : ∆ιάστρωση του γεωυφάσµατος στο έδαφος του οδοστρώµατος.<br />
46
Φωτογραφία 19.1.4 : Περατωµένο τµήµα οδού.<br />
47
Φωτογραφία 19.1.5 : ∆ιαµόρφωση τάφρου<br />
48
Φωτογραφία 19.1.6 : Πρανές επιχώµατος.<br />
49
Φωτογραφία 19.1.7 : Γέφυρα υπό κατασκευή.<br />
50
Φωτογραφία 19.1.8 : Προοπτική εικόνα τµήµατος έργου.<br />
51
Φωτογραφία 19.1.9 : Προοπτικές εικόνες του έργου.<br />
52
Φωτογραφία 19.1.10 : ∆ιαµόρφωση εδάφους έδρασης της οδού.<br />
53
Φωτογραφία 19.1.11 : Έγχυση σκυροδέµατος στον οχετό.<br />
54
Φωτογραφία 19.1.12 : Καλούπωµα οχετού.<br />
55
Φωτογραφία 19.1.13 : Συµπύκνωση αδρανών υπόβασης.<br />
56
Φωτογραφία 19.1.14 : ∆ιαµόρφωση εδάφους έδρασης της οδού.<br />
57
Φωτογραφία 19.1.15 : Τελική µορφή οχετού.<br />
58
Φωτογραφία 19.1.16 : Προοπτική εικόνα έργου (οδός σε γέφυρα και είσοδος σήραγγας)<br />
59
Φωτογραφία 19.1.17 : Γέφυρα υπό κατασκευή.<br />
60
Φωτογραφία 19.1.18 : Αναµονές τοίχου αντιστήριξης.<br />
61
Φωτογραφία 19.1.19 : Προοπτική εικόνα έργου (οδός σε γέφυρα και είσοδος σήραγγας)<br />
62
Φωτογραφία 19.1.20 : ∆ιαστρωµένο γεωύφασµα.<br />
63
Φωτογραφία 19.1.21 : ∆ιαστρωµένο γεωύφασµα.<br />
64
Φωτογραφία 19.1.22 :∆ιάστρωση αδρανών πάνω από το γεωύφασµα.<br />
65
Φωτογραφία 19.1.23 : Οπλισµός πέδιλου τοίχου αντιστήριξης.<br />
66
Φωτογραφία 19.1.24 :Χωνί ασφαλτοµίγµατος.<br />
67
Φωτογραφία 19.1.25 : Οχετός αποµάκρυνσης ύδατος πριν την είσοδο της σήραγγας.<br />
68
Φωτογραφία 19.1.26 : ∆ιαστρωµένο γεωύφασµα.<br />
69
Φωτογραφία 19.1.28 : Εργοτάξιο αδρανών υλικών.<br />
70
Φωτογραφία 19.1.29 : Βραχοπαγίδα.<br />
71
Change language