Kolovozne Konstrukcije - Semin. Rad

INTERNACIONALNI UNIVERZITET INTERNATIONAL UNIVERSITY OF TRAVNIK

SAOBRAĆAJNI FAKULTET

Predmet: URBANIZAM I SAOBRAĆAJ

KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE

Seminarski rad

Student; Mentor;

Smajil Malović Prof. dr. sci. Mirsad F.Kulović, dipl.ing.

Travnik, juli 2102

KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE Seminarski rad

S A D R Ž A J

1. UVOD....................................................................................................... 3

2. TIPOVI SAVREMENIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA ..................... 4

2.1. TIPOVI SAVREMENIH FLEKSIBILNIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA ............................................................................. 4 2.2. Tipska rješenja savremenih fleksibilnih kolovoznih konstrukcija ...... 4

3. TIPOVI SAVREMENIH KRUTIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA ...... 7

4. SLOJEVI KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA ........................................... 9

5. POSTELJICA .......................................................................................... 9

5.1. Donja podloga – Tampon ................................................................. 10 5.2. Gornja podloga ................................................................................. 12 5.3. Zastor ............................................................................................... 13

6. ZAKLJUČAK ........................................................................................... 14

7. LITERATURA ………………………………………………………………… 16

Smajil Malović Page 2


1. UVOD

U dosadašnjem razvoju ljudskog društva najveći napredak u građenju puteva su napravili Rimljani. Razgranali su sistem vojnih puteva do najudaljenijih krajeva imperije, tako da je dužina puteva u srednjoj Evropi iznosila oko150 000 kilometara, uključujući vijadukte, galerije, mostove i tunele. Mnogi od ovih puteva su bili sagradjeni od kamenih ploča, debljine konstrukcije i preko 90 centimetara, čiji se ostaci još mogu naći na kontinentu. Neki od ovih su poslužili kao podloga za kasnije sagrađene savremenije puteve. Stagnacija u putogradnji je počela padom Rimske imperije i trajala sve do osamnaestog vijeka, kada je francuski inženjer Trezage (Tresaguet 1716 – 1796) unaprijedio postupak gradjenja. On je preko podloge od krupnog drobljenog kamena stavljao sitniji. U Engleskoj u isto vrijeme, Tomas Telford (Thomas Telford) i Džon Makadam (John McAdam), razvijaju sličan tip kolovozne konstrukcije.

Telford stavlja u podlogu krupnije kamenje u koje utiskuje zastor od sitnijeg

kamena.

Makadam koristi drobljeni kamen u više slojeva koji biva zbijan u vlažnom stanju. Taj postupak je zadržan i do današnjih dana. Prva fleksibilna kolovozna konstrukcija je izgrađena 1870. godine u Americi (Newar «New Jersey»).

Džon Smit (John Smeaton) Englez, je 1756. godine otkrio portland cement, a 1875. godine u Invernsu (Inverness) je sagradjena prva betonska kolovozna konstrukcija.



2. TIPOVI SAVREMENIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA

2.1. TIPOVI SAVREMENIH FLEKSIBILNIH KOLOVOZNIH

KONSTRUKCIJA

Savremene fleksibilne kolovozne konsrukcije su vešeslojne konstrukcije sastavljene od slojeva bitumenom vezanih materijala – asfaltnog zastora i nosećih slojeva. Noseći slojevi su sačinjeni od nevezanog zrnastog kamenog materijala, vezanog uznastog kamenog materijala pogodnom vrstom veziva ili od kombinacije ovih materijala. Pojedini od ovih materijala su proizvedeni i ugradjeni savremenim tehničkim postupcima.

Sastav, debljina i raspored slojeva za pojedine tipove fleksibilnih kolovoznih konstrukcija zavise najviše od saobraćajnog opterećenja, svojstava tla i klimatsko-hidroloških uslova.

Zavisno od primjene i kombinacije odredjenih vrsta materijala i njihovog kvaliteta, sastav fleksibilnih kolovoznih konstrukcija se u principu razlikuje prema vrsti podloge ispog bitumenom vezanih materijala u zastoru.

2.2. Tipska rješenja savremenih fleksibilnih kolovoznih konstrukcija.

TIP 1

Slika 1. Savremene tipske kolovozne konstrukcije – TIP 1


Zastor od asfalt betona i bitumenizirani noseći sloj

Noseći sloj od zrnastog nevezanog kamenog materijala

Posteljica


TIP 2


TIP 3




Deblji bitumenizirani noseći sloj


Posteljica


Noseći sloj od zrnastog nevezanog kamenog agregata

Stabilizacija tla u posteljici pogodnom vrstom veziva


TIP 4


TIP 5




Noseći sloj od zrnastog kamenog materijala stabilizovanog cementom ili drugim hidrauličkim vezivom


Posteljica


Noseći sloj od zrnastog kamenog materijala stabilizovanog cementom ili drugim hidrauličkim

vezivom

Posteljica


TIP 6


3. TIPOVI SAVREMENIH KRUTIH KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA

Betonske kolovozne konstrukcije spadaju u grupu krutih kolovoznih konstrukcija. One su sastavljene od nearmirane betonske ploče ili armirane betonske ploče položene preko podloge ili direktno preko posteljice.

Zbog svoje krutosti i velikog modula elastičnosti, u donosu na fleksibilne kolovozne konstrukcije, opterećenje prenose na veliku površinu podloge. S obzirom na ovu činjenicu, nosivost podloge ima mali uticaj na nosivost.

Sa slijedećim slikama su prikazani neki tipovi betonskih kolovoznih konstrukcija

Slika 7. Nearmirana betonska ploča bez poprečnih moždanika



Donji bitumenizirani noseći sloj

Posteljica


Slika 8. Nearmirana betonska ploča sa moždanicima u poprečnim spojnicama

Slika 9. Armirana betonska ploča

Slika 10. Neprekidno armirana betonska ploča

Slika 11. Prednapregnute betonske ploče

Osnovni tipovi krutih – betonskih kolovoznih konstrukcija su nearmirane (slika 7. i 8.), armirane slika 9., neprekidno armirane slika 10., i prednapregnute slika 11).

Kod nearmiranih betonskih kolovoznih konstrukcija ne postoji armatura kojom bi se moglo uticati na nastajanje pukotina ili prenošenje opterećenja na podlogu, osim kod nekih spojnica. Zbog toga ove konstrukcije imaju relativno malo rastojanje izmedju kontrakcionih spojnica.

Rastojanje spojnica kod armiranih betonskih kolovoznih konstrukcija je znatno veće, a za prenošenje opterećenja preko spojnica se primjenjuju, kao i kod nearmiranih, moždanici (dowels) (nemaju veze sa armaturom).

Neprekidno armirane betonske kolovozne konstrukcije sadrže veliki procenat armature (0,6% od površine poprečnog presjeka ploče i više), a veoma mali broj spojnica, izuzev konstrukcionih i dilatacionih kod susjednih objekata.



Osnovna uloga armature kod armiranih i neprekidno armiranih kolovoznih konstrukcija je da spriječava otvaranje pukotina ali ne i njihovo nastajanje.

S obzirom na ulogu armature da kontroliše rad pukotina, a ne i prenošenje opterećenja (armaturu postavljati u neutralnu zonu), debljine nearmirani i armiranih kolovoznih konstrukcija skoro da su identične.

Prednaprezanjem betonskih kolovoznih konstrukcija postiže se smanjenje njihove debljine i povećava otpornost na savijanje.

4. SLOJEVI KOLOVOZNIH KONSTRUKCIJA

Osnovni slojevi kolovoznih konstrukcija su posteljica, donja podloga, gornja podloga i zastor. Nijanse u rasporedu slojeva postoje i zavise od tipa primjenjene kolovozne konstrukcije.

5. POSTELJICA

Posteljica predstavlja «temelj» kolovozne konstrukcije. Ona je u usjeku od prirodnog tla, dok je u nasipu od prirodnog tla transportovanog iz usjeka ili pozajmišta u okolini trase.

Ako je nosivost posteljice zadovoljavajuća, u izvjesnim slučajevima, preko nje se direktno polažu slojevi od bitumenom ili cementom vezanih materijala. Donja podloga se najčešće postavlja preko posteljice radi zaštite od dejstva mraza.

Sa ekonomske tačke gledišta se više isplati ulaganje u poboljšanje nosivosti posteljice, nego u povećanje debljine ili kvaliteta slojeva iznad nje.

Najvažnija karakteristika posteljice kod krutih kolovoznih konstrukcija je ujednačena nosivost, dok je njena numerička vrijednost manje značajna.

Posteljice u klasifikovane u tri tipa: slabe, normalne i vrlo čvrste, (Slika 5.1.).

Čvrstoća slabo nosivih posteljica može biti poboljšana mehanički i hemijski. Mehamički postupak se sastoji od poboljšanja granulometrijskog sastava temeljnog tla i njenog sabijanja. Hemijski postupak koristi veziva kao što su: cement, kreč, pepeo itd.

TIP POSTELJICE Minimalna debljina donje podloge (cm)

Slaba Sve posteljice čiji je CBR < 2% 15Normalna 2 < CBR < 15% 8Vrlo čvrsta Sve posteljice čiji je CBR > 2% 0

Tabela 5.1. Klasifikacija posteljice



Zaštita posteljice od dejstva mraza može se postići spuštanjem nivoa podzemne vode ili izolacionim prevlakama. Sabijanjem tla u posteljici se povećava čvrstoća na smicanje, smanjuje konsolidacija, vodopropustljivost i apsorpcija vode.

Dubina sabijanja tla u posteljici je od 15 do 30 cm.

Površina posteljice se izvodi sa minimalnim poprečnim nagibom od 4 (3) %,što zavisi ode karakteristika tla i uslova odvodnjavanja. Dozvoljeno odstupanje ravnosti je ± 3cm na ravnjači od 3m.

Osnovna uloga posteljice je: - da omogući pravilnu izgradnju slojeva iznad nje

- zaštiti trup puta do početka gradnje viših slojeva

- da pruži ujednačenu nosivost

Nosivost posteljice je najčešće izražena Kalifornijskim indeksom nosivosti CBR , modulom stišljivosti, povratnim modulom E i modulom reakcije tla K.

5.1. DONJA PODLOGA – TAMPON

Po završetku posteljice, što e moguće brže, pristupa se izradi donje podloge. Nju čine jedan ili više slojeva od prirodnog ili mehanički i hemijski stabilizovanog tla, drobljenog agregata, šljunkovito-pjeskovitog agregata ili otpadnog materijala kao što su drobljeni beton ili šljaka.

Osnovna uloga donje podloge u kolovoznoj konstrukciji je da pruži ujednačenu nosivost, poveća nosivost konstrukcije, smanji negativne uticaje nastale zbog promjene zapremine u posteljici i smanji ili spriječi dejstvo mraza ili pumpanja. Ustvari, njena uloga je da poveća debljinu kolovozne konstrukcije na najekonomičniji način.

U zavisnosti od saobraćajnog opterećenja, dejstva mraza i kvaliteta materijala, debljina donje podloge je od 15 cm do 30 cm. Ako je nosivost posteljice velika (CBR ≥ 10%) i nema opasnosti od dejstva mraza, donja podloga se može izostaviti kao sloj kolovozne konstrukcije. Izbor tipa podloge (5.2.) zavisi od raspoloživih materijala i saobraćajnog opterećenja. Uvijek treba težiti otvorenim mješavinama koje omogućavaju odvodnjavanje u svim uslovima.



Specifi-kacija

TIP AOtvorena mješavina

TIP BZatvorena mješavina

TIP CStabiliz.cementom

TIP DStabiliz.krečom

TIP EStabiliz.bitumenom

TIP FZrnastiagregati

Prolaz kroz sito

u % [m/m] 37,519.04.75

0.4250.075

10060 - 9035 – 6010 – 25

0 - 7

10085 – 9050 – 8020 – 355 - 12

100-

65 – 10025 – 505 - 20

-*----

-*---

-

100-

65 – 10025 – 500 - 15

Čvrstoća na

pritisak poslije 28

dana (Mpa)

Stabilnost po

maršalu (kN)

2.8 –5.2

0.7 Min. 2.25 Max. 5

*odredjuje se na osnovu labaratorijskih rezultata Tabela 5.2. Tipovi donjih podloga

Nosivost donje podloge izražava se istim pokazateljima kao i nosivost posteljice (povratni modul), modul reakcije, modul stišljivosti itd.). U zavisnosti od nosivosti posteljice, a na osnovu iskustva, potrebne debljine donje podloge za betonske kolovozne konstrukcije su prikazane u tabeli 5.3.

CBR na posteljici [%] Debljine donje podloge u cm< 2.0 282 - 4 184 - 6 13

6 - 15 8> 15 0

Tabela 5.3. Potrebne debljine donje podloge kod betonskih kolovoznih konstrukcija

S obzirom na veliku cijenu betona i potrebu za održavanjem konstantne debljine betonskih ploča, najveća odstupanja u visni kota na površini donje podloge ne bi smjela da prelaze granicu od + 10 do – 30 mm (na ravnjači dužine 3m).

Kod nearmiranih betonskih kolovoznih konstrukcija stavlja se odgovarajuća folija da bi trenje izmedju ploče i podloge, koje se javlja pri dilatiranju ploče zbog promjene temperature ili vlage bilo manje.Naprotiv, kod neprekidno armiranih se zahtijeva da trenje ploče i podloge da bude što veće. Ta folija, takodje, spriječava gubitak finih čestica iz mješavina kroz poroznu donju podlogu i vezivanje za nju. Folije se najčešće prave od polietilena debljine od 25 cm do 125 cm, koji se preklapa na širini od 300 mm. Upotreba raspršenih bitumena u ovu svrhu je nedopustiva



(povećava trenje). Kod donjih podloga od cementom vezanih stabilizovanih materijala, mogu se upotrijebiti emulzije kao odvajajuća folija.

5.2. GORNJA PODLOGA

Gornja podloga predstavlja jedan ili više slojeva koji su postavljeni neposredno ispod zastora. Za gornju podlogu može biti upotrebljen svaki materijal koji ima CBR ≥ 80%, a otporan je na dejstvo vode i mraza. Najčešće upotrebljavani materijali su drobljeni agregati, mršavi betoni, cementom i bitumenom stabilizovani materijali (za lako opterećene puteve). Ponekad se kod krutih kolovoznih konstrukcija, sloj ispod betonske ploče naziva donjom podlogom.

Uloga gornje podloge zavisi od tipa kolovoza. Kod krutih kolovoznih konstrukcija gornja ppdloga se koristi da spriječi pumpanje i dejstvo mraza, odvodnjava, smanji negativno dejstvo promjene zapremine u posteljici i poveća nisivost konstrukcije.

Kod fleksibilnih kolovoznih konstrukcija uloga gornje podloge je da poveća nosivost kolovoza, poboljša odvodnjavanje ispriječi dejstvo mraza.

Najpoznatije vrste gornjih podloga su makadamske, betonske i od cementom ili bitumenom vezanih materijala.

Termin makadam označava podlogu sastavljenu od drobljenog agregata. Tri osnovne vrste makadamske podloge su suho vezani makadami, vodom vezani makadami i penetrisani makadami.

Suho vezani makadam se radi od krupnijeg drobljenog agregata (najčešće krečnjaka) veličine od 4 do 7 cm i sitnozrnijeg, granulacije od finih čestica do 0,5 cm. U prvi sloj, debljine od 7 do 10 cm, se poslije početnog valjanja, vibriranjem utiskuje sitnozrniji agregat.

Kod vodom vezanih makadama dobija se kad se u osnovni krupnozrni sloj agragata poslije početnog sabijanja, penetriše bitumensko vezivo. Penetracija može biti putpuna ili djelimična. Upotrebljavaju se makši bitumeni penetracije izmedju 90 i 150 peno. Po završenom prodiranju veziva i valjanju, površina se najčešće zatvara sitnozrnim frakcijama agragata.

Podloge od cementom vezanih materijala mogu biti od mršavog betona i stabilizacije cementom.

Mršavi beton izgleda kao normalni beton izuzev što je odnos agregata i cementa od 20 : 1 do 15 : 1, odnosno 100 do 140 kg / m3. Čvrstoća na pritisak poslije 28 dana iznosi oko 10 min/m2. Najmanja debljina gornje podloge ne može biti manja od 15 cm, niti veća od 30 cm.

U pogledu metoda ispitivanja fizičkomehaničkih karakteristika, nema bitnih razlika od postupaka koji se koriste za mješavine kod zastora. Ograničavajući faktor



je najčešće maksimalna veličina zrna agregata koja važi za pojedine metode ispitivanja.

5.3. ZASTOR

Ovaj sloj direktno prima uticaje od opterećenja i faktora sredine. To znači:

- sa jedne strane, dejstva pneumatika (vertikalno i tangencijalno) i habanja - sa druge strane, dejstva temperature, sunčevih zraka (oksidacija veziva) i vode

Od pneumatika vozila, intenzitet vertikalnih napona na pritisak, iznosi od 0.5 do 0.8 MN/m2 (kod aviona do 1.4 MN/m2), a napon na smicanje u blizini površine habajućeg sloja od 0,5 do 2 intenziteta pritiska u pneumaticima (0.35 do 1.6 MN/m2). U zonama kočenja ili ubrzanja naponi dostižu vrijednost od 3 do 5 puta veću od pritiska i pneumatika (2.0 do 3.0 MN/m2).

Temperaturne razlike mogu iznositi i do 30oC u toku dana, a godišnje i do 30oC iznad temperature vazduha).

U najvećem broju slučajeva ovi slojevi se projektuju i grade kod fleksibilnih kolovoznih konstrukcija od bitumenom vezanih materijala (tzv. Asfalt betona), a kod krutih od portland cementnih betona.

Zastor fleksibilnih kolovoznih konstrukcija sačinjen je od habajućeg i veznog sloja.

Uloga veznog sloja je da poveže habajući sloj sa podlogom. Takodje, on povećava nosivost, otpornost na trajne deformacije, čini promjenu kvaliteta materijala od habajućeg ka nižim slojevima postepenijom i pruža uslove za kvalitetniju izgradnju habajućeg sloja.

Što se tiče kvaliteta materijala, nema bitnijih razlika od habajućeg sloja. Kada se primjenjuje, (može i bez njega) to je najčešće «asfalt betonska mješavina». Debljina veznog sloja je od 5 do 10 cm.

Debljina habajućeg sloja od asfalt betona (pored asfalt betona u upotrebi su i «liveni asfalti» i površinske obrade) kreću se u praksi od 2.5 do 8 cm.

Debljina zastora kod krutih kolovoza, odnosno betonskih ploča, je od 10 do 35 (40)cm. Kod puteva debljina ploča u praksi je od 20 do 25 cm, a kod aerodroma oko 35 cm. U principu je to najkvalitetniji sloj u kolovoznoj konstrukciji, čije su najmanje vrijednosti precizirane standardima (trebali bi da su posljedica dimenzioniranja). Dozvoljeno odstupanje u ravnosti zastora na ravnjači dužine od 4 m je 4 mm.

Poprečni nagib kolovoza u pravcu je 2.0 (2.5) %.



6. ZAKLJUČAK





6. LITERATURA

1. M.Kulović (2001) Uvod u Saobraćajno inženjerstvo, Travnik

2. A.Cvetanović (1992) Kolovozne konstrukcije, Nova knjiga, Beograd

3. Miljković M., Uniformni evropski indikatori stanja kolovoznih konstrukcija, Zbornik radova Građevinsko-arhitektonskog fakulteta, Niš, broj 24, Građevinsko-arhitektonski fakultet Univerziteta uNišu, Niš, 2009., str. 121- 148.

4. Milićević, A., Miljković, M. Pregled vodiča za mehaničko-empirijsko projektovanje novih I rehabilitovanih kolovoznih konstrukcija NCHRP 1-37A. Zbornik radova Građevinskog fakulteta, Niš,broj 23, 2008, str.105 – 117.


Documents

Kolovozne Konstrukcije - Semin. Rad