O zawiłościach procedury oceny równości nawierzchni ...³wność-PI... · ruchu pojazdów 0 = Nawierzchnia idealnie równa Uszkodzenia erozyjne i ... amortyzatora względem prędkości

1

Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Nawierzchni Asfaltowych

XXXVII Seminarium techniczne nt.: Asfalty wielowymiarowe

Sesja III. Diagnostyka nawierzchni

O zawiłościach procedury oceny równości nawierzchni drogowych

w aspekcie obowiązujących dawniej i dziś wymagań technicznych

dr inż. Dariusz GODLEWSKI, [email protected]

Stanisław SZPINEK, [email protected]

Jachranka, 26 października 2017 roku

2

Następnie krótko o historii, ocenach, skalach,

urządzeniach, procedurach badań, walidacji, a także

o potencjalnych źródłach niepewności wyników pomiaru

Kilka słów o wybranych innowacjach kryteriów oceny

poprzecznej i podłużnej równości nawierzchni

ze znowelizowanych wymagań technicznych

Na zakończenie o zastosowaniu modelu zużywania się

nawierzchni do prognozowania ocen równości podłużnej

na etapie przygotowania oferty oraz później,

w okresie gwarancyjnym.

3

Nie ma zapisu o długości ocenianego odcinka pasa ruchu, np.: 50 m, 100 m czy 1000 m!!!

Wartość graniczne prześwitu („zza biurka”): 4, 6, 9, 12 i 15 [mm]

(jako głębokości koleiny wg procedury stosowanej w SOSN albo DSN)

Profilograf laserowy służy nie tylko do pomiaru równości poprzecznej, ale i podłużnej!!!

Miarodajna (największa) głębokość koleiny

0,0

0,1

0,2

0 10 20 30 40 50

Głębokość koleiny, h [mm]

Czę

sto

ść w

zg

lęd

na

97,7%

2,3%

Ocena kolein:

H = E[h] + 2 D Ocena koleiny dla

dowolnego odcinka drogi

równa się sumie wartości

średniej i dwóch

odchyleń standardowych

Jak wyznaczać systemowe oceny kolein?

• metoda opisowa (subiektywna)

• metoda sekwencyjna (odcinkowa)

• metoda statystyczna

2 D E[h]

Standaryzowana głębokość koleiny

Rozkład ocen kolein na sieci dróg krajowych

Sta n d a ryz o w an e roz kła d y h i Hm

0 ,0 0

0 ,0 5

0 ,1 0

0 ,1 5

- 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4

St an d ar yz o w an a g łę bo k o ś ć k o le in y, a

Cz

ęs

toś

ć w

zg

lęd

na

f (h )

f (H m )

fo (a )

0 ,0 0

0 ,0 2

0 ,0 4

0 ,0 6

0 ,0 8

0 ,1 0

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

M i ar o d a j n a gł ęb o k o ść k o l ei ny, H m [m m ]

Cz

ęsto

ść w

zglę

dna

, f(

Hm

)

0 ,0

0 ,2

0 ,4

0 ,6

0 ,8

1 ,0

Sku

mu

low

an

a c

zę

sto

ść w

zglę

dna

, F

(Hm

)

f (H m )

F(H m )

DEh

a

Odcinkowe oceny koleiny

Hm = E[h] + 2 D[h], gdy dane h wg 2-metrowej łaty i klina

Hp = E[Hm] + 0,5 D[Hm], gdy dane Hm dla L = 100 m

l

Przekrój poprzeczny pasa ruchu

Prawa koleina

Szerokość koleiny: 0,8 m l 2,0 m

Pomiar ręczny

Koleina - trwałe odkształcenie nawierzchni bitumicznej powstałe wzdłuż

drogi w śladzie kół pojazdów

Głębokość koleiny, h wielkość

największego odkształcenia nawierzchni bitumicznej

określona w przekroju poprzecznym drogi według

metody dwumetrowej łaty i klina

6

Profilometryczne

urządzenia pomiarowe

Koleinomierz mechaniczny KOL

Profilograf ultradźwiękowy TUS

Koleinomierz mechatroniczny ZIW

Profilograf laserowy LPR

Średnia głębokość koleiny dla n = 25 przekrojów drogi

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

Me toda pom ia ru g łębokośc i kole iny

Głę

bo

ko

ść

ko

lein

y

[mm

]

E[h] 20 ,6 21 ,1 15 ,4 20 ,5 20 ,8 19 ,9 20 ,6

S e 1,2 2 ,8 1 ,7

Ł iK KOL - V 0 Z IW - V 0 T US - V 0 L PR - V 0 L PR - V2 0 L PR - V5 0

Pomiary głębokości

koleiny na postoju

ŁiK - Cztery zespoły pomiarowe

Koleiny

Koleinomierz mechaniczny

y = 0,88x + 3,02

R2 = 0,96

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50

Średnia dla n = 4 zespołów

Ko

lein

om

ierz

KO

LProfilograf ultradźwiękowy

y = 0,97x + 0,44

R2 = 0,99

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50


Pro

filo

gra

f T

US

.Profilograf laserowy

y = 1,01x + 0,02

R2 = 0,95

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50


Pro

filo

gra

f L

PR

Koleinomierz mechatroniczny

y = 0,73x + 0,33

R2 = 0,94

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50


Ko

lein

om

ierz

ZIW

8

Pomiary głębokości

koleiny w ruchu

V = 20 km/h i Vpom = 40 lub 50 km/h

KOL’ - wyniki skorygowane

Zestawienie średnich ocen kolein Hm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Mia

rod

ajn

a głę

bo

ko

ść

kole

iny

[mm

]

E[Hm] 2 6,2 3 3,6 2 9,0 3 4,5 3 4,9

n [%] 7,7 6,3 1 0,6 5,3 3,7

KOL KOL' ZIW TUS LPR

y = 1,30x + 0,88

R2 = 0,86

0

20

40

60

0 20 40 60

Koleinomierz KOL

Pro

filo

gra

f la

sero

wy

y = 1,02x + 0,77

R2 = 0,86

0

20

40

60

0 20 40 60

Koleinomierz KOL' (po korekcie)

Pro

filo

gra

f la

sero

wy

y = 1,14x + 1,80

R2 = 0,96

0

20

40

60

0 20 40 60

Koleinomierz ZIW

Pro

filo

gra

f la

sero

wy

y = 0,97x + 1,35

R2 = 0,96

0

20

40

60

0 20 40 60

Profilograf TUS

Pro

filo

gra

f la

sero

wy

9

Pomiary głębokości kolein wykonane za pomocą

profilografów (LPR i TUS) są równoważne metodzie

dwumetrowej łaty i klina

Pomiary głębokości kolein wykonane za pomocą

koleinomierzy (KOL i ZIW) nie są równoważne

metodzie dwumetrowej łaty i klina

10

Profilograf laserowy

Producent: GREENWOOD (Dania) 11

Zasada pomiaru głębokości koleiny wg metody 2-metrowej łaty i klina

b) Wykorzystanie czujników laserowych w pomiarze kolein

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Numer czujnika laserowego i częstości względne jego wykorzystania

Su

ma

czę

sto

ści

wzg

lęd

nyc

h

L 0,110 0,006 0,004 0,032 0,060 0,332 0,282 0,113 0,051 0,010 0,000

K 0,003 0,042 0,025 0,035 0,011 0,007 0,009 0,038 0,235 0,300 0,277 0,009 0,007

P 0,000 0,016 0,039 0,031 0,018 0,014 0,016 0,015 0,151 0,143 0,557

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a) Charakterystyczny profil poprzeczny nawierzchni (rozmieszczenie czujników laserowych)

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7

Szerokość pomiarowa [m]

1

765

432 1110

9

815

14

13

12

1

15 11 5

Przedmiot badań:

a) Rzeczywisty profil nawierzchni drogi, który stanowi zespolony układ:

- niwelety jezdni nadanej przez Projektanta oraz

- profilu nierówności powierzchni, jaki jest naturalnie kształtowany:

- począwszy od budowy wielowarstwowej konstrukcji przez Wykonawców,

- a następnie, w okresie eksploatacji wskutek:

- obciążeń ruchem pojazdów przez Użytkowników, jak i

- przeciwdziałań procesom zużycia przez Zarządcę drogi.

b) Teoretyczny profil nierówności nawierzchni, który jest modelowany przez Eksperymentatora stosownie do celu symulacyjnych badań

Miary równości:

- międzynarodowy wskaźnik równości (IRI) albo

- prześwit (h) mierzony klinem pod czterometrową łatą

Co to jest wynik wadliwy (niezgodny)? To taki, którego wartość z określonym prawdopodobieństwem jest różna od ustalonej normy.

12

Co to jest równość podłużna nawierzchni?

Równość jest cechą eksploatacyjną nawierzchni drogowej, która

określa jej zdolność do niewzbudzania w jadącym po niej pojeździe

samochodowym wstrząsów i drgań.

13

gdzie n = 20 𝐼𝑅𝐼ś𝑟 = 𝐼𝑅𝐼𝑖+𝐼𝑅𝐼𝑚𝑎𝑥

𝑛−1𝑖=1

𝑛,

14

15

SKALA OCENY STANU NAWIERZCHNI Opracowana na zlecenie Banku Światowego

Nawierzchnie lotniskowe i autostrady

Klasyfikacja stanu nawierzchni według SOSN (DSN) A D C B

Nowe nawierzchnie

Nawierzchnie użytkowane

Nierówne drogi gruntowe

100 km/h 80 km/h 60 km/h 50 km/h Prędkość ruchu pojazdów

0 = Nawierzchnia idealnie równa

Uszkodzenia erozyjne i duże deniwelacje

Częste płytkie i sporadycznie głębokie zagłębienia

Częste deniwelacje o mniejszym znaczeniu

Niedoskonałość powierzchni

2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 IRI

[mm/m]

Nawierzchnie zniszczone

Dobrze utrzymane nawierzchnie gruntowe

IRI – wartość średnia (oznaczana: IRIśr, E[IRI], E, Eiri), którą oblicza się jako miarę

równości nawierzchni dla zbioru wyników z odcinków: jednostkowego (L) i ocenianego

(Ln = n L), a także dla wydzielonej części albo całej drogi, ciągu drogowego oraz

sieci drogowej

AP_1997 DP_1999_A, S i GP

DP_1999_G DP_2015_A, S i GP

DP_2015_G

Naturalny rozkład ocen równości nawierzchni Jednoparametrowy rozkład statystyczny, gdzie E jest miarą skupienia i rozproszenia wyników

Ró

wn

ość

p

roje

kto

wa

na

Kierunek zużywania

Naprawa

„Skala życia od poczęcia … ”

16

wg DP_2015 wg DP_2015_G

Uproszczona dystrybuanta do trzech ocen pozycyjnych: IRI50%, IRI80% i IRImax dla odcinka L = 1 km (n = 20)

GRAFICZNA PREZENTACJA OCEN RÓWNOŚĆI

wg DP_2015 faktyczna zmiana wymagań

E = 0,9 mm/m i Hmax = 2,4 mm/m;

20% 30% 50%

Pozacenowe k. o. o.:

60+8 dla E = 0,9 mm/m

60+4 dla E = 1,1 mm/m

60+0 dla E = 1,3 mm/m

Wskaźnik IRI [mm/m] lub [m/km]

charakteryzuje pracę układu zawieszenia w obliczeniowym modelu

pojazdu samochodowego podczas pokonywania w jednostce czasu

nierówności nawierzchni na odcinku drogi z prędkością 80 km/h,

Liczbowo wartość IRI równa się wartości odchylenia przeciętnego*) prędkości wychylenia

amortyzatora względem prędkości jazdy pojazdu po rzeczywistym lub testowym profilu

podłużnym nawierzchni jezdni.

OBLICZENIOWY MODEL POJAZDU

SAMOCHODOWEGO

Masa pojazdu

Amortyzator

Masa koła

Opona

IRI

[mm/m]

V = 80 km/h

Profil

nawierzchni

V Program komputerowy

Międzynarodowy wskaźnik równości

IRI (International Roughness Index)

Norma długości:

Jednostkowy odcinek drogi L = 50 m (dla IRI, IRImax)

Oceniany odcinek drogi Ln = 20 = n L = 1 km (dla E, IRIśr)

*) Odchylenie przeciętne (inaczej: średnie odchylenie bezwzględne) to średnia arytmetyczna

z odchyleń bezwzględnych dla wszystkich elementów zbioru danych statystycznych.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Średnie_odchylenie_bezwzględne 17

18

V = 80 km/h

Nadwozie

Zawieszenie

Koło

zn

y

zk

Profil

nierówności nawierzchni

Opona

R

Wykresy rezonansowe

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0,1 1 10 100

Długość fali nierówności nawierzchni [m]

Współc

zynnik

uw

ielo

kro

tnie

nia

am

plitu

dy .

Nadwozie

Zawieszenie

Koło

Opona

Liczba EUSAMA = 35%

- 0...20% - niedostateczna skuteczność tłumienia (Rmin / Rst), - 21...40% - średnia, - 41...60% - dobra, - powyżej 60% - bardzo dobra.

Ruch jednostajnie opóźniony V: od 90 km/h do 0 km/h; na sinusoidzie o L = 1,0 m; Am = 6 mm.

CHARAKTERYSTYKA DYNAMICZNA MODELU

POJAZDU SAMOCHODOWEGO

V = 40 km/h, zakres L: od 0,5 m do 20 m V = 80 km/h, zakres L: od 1,0 m do 40 m V = 120 km/h, zakres L: od 1,5 m do 60 m

40 20 0,5 60 2

19

a) -2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

0 5 10 15 Odległość [m]

y / u

st

b)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

R / R

st

Odciążenie

Przeciążenie

c) -40

-20

0

20

40

q

/ x

[m

m / m

]

d)

0

1

2

3

4

5


IRI [m

m / m

]

0

1

2

3

4

5

051015

a) -2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0


y / u

st

b)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

R / R

st

Odciążenie

Przeciążenie

c) -40

-20

0

20

40

q

/ x

[m

m / m

]

d)

0

1

2

3

4

5


IRI [m

m / m

]

min

max

min

max

Przejazd przez uskok nawierzchni jezdni IRImax

Rozciąganie Rozciąganie

Ściskanie Ściskanie

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20Odległość [m]

IRI [

mm

/m]

Przedział całk. 10 m

Dla Ln = n L to E = const. natomiast IRImax = f(x, L)

x

IRIx

)(xfdIRI

Prz

etw

arz

an

ie

Profil

nierówności

Ocena

równości

Analiza

profilu

nierówności

Dwa źródła niepewności IRImax

Górna granica całkowania

x = 50 m: IRI = 1,2 mm/m

x = 1 km: E = 0,06 mm/m

0,6 mm/m ≤ IRImax ≤ 1,2 mm/m

Ln < 250 m

𝐼𝑅𝐼𝑥 =1

𝑥 𝑓 𝑥 𝑑𝑥

𝑥

0

Hala targowa

czy nawierzchnia drogowa?

IRIwd wg profilografu 1997(3) – 2015(>30)

IRIwg wg profilografu

20

WYKONAWSTWO KONSTRUKCJI

NAWIERZCHNI

WIELOWARSTWOWYCH

DOZOROWANIE

RÓWNOŚCI - Kontrola ciągłości produkcji -

Warstwy dolne Warstwa ścieralna

Drogi publiczne klas: A, S i GP oraz G

≥ ≠

Progres czy regres ? Źródło :https://pl.wikipedia.org/wiki/Rozściełacz_do_asfaltu

IRIwg / IRIwd = od 30% do 70%

Szkiełko i oko majstra

?

h, wg planografu od 2015!

Jakość autostradowa, ale jak ją uzyskać?

21

Profilograf czy planograf?

4m

0

0,5

1

0 0,25 0,5 0,75 1x / L

0,5

h / A

m

dla L <= 2 m

dla L = 4 m

dla L = 8 m

x

LAmy

2cos

0 ≤ h ≤ 2Am - Prześwit pod łatą o długości b

b = 4 m dla planografu (model łaty i klina)

b > 150 m dla profilografu

Wykres prześwitów (h = Am + y)

22


Wniosek:

Profilograf może być planogrefem, natomiast relacja odwrotna nie zachodzi

Jednostkowa wartość IRI-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 5 10 15

Odległość, m

dIR

I, m

m/m

dVq / V

4

12

20


23

Wykres nierówności testowej z normy ASTM wg modelu planografu-30

-24

-18

-12

-6

0

6

12

18

-4 0 4 8 12 16

Odległość, m

Rzędna, m

m .

Profil (y)

Środek łaty

Prześwit (h)

Rysunek 12 . Wykres prześwitów (h) dla nierówności testowej z normy ASTM (y), gdzie wydłużony odcinek

drogi dojazdu do niej (x < 0) odpowiada długości planografu, jako modelu czterometrowej łaty.

Oceny równości nierówności drogi

wg DP_2015 dla dróg klasy A, S i GP

IRI = 1,4 mm/m IRImax ≤ 2,4 mm/m dla w. ścieralnej

E ≤ 1,3 mm/m

hmax ≤ 3 mm dla w. ścieralna

h = 12 mm hmax ≤ 6 mm dla w. wiążącej

hmax ≤ 9 mm dla podbudowy

(skala wg BN-68/8931-04, od 49 lat!)

Profil podłużny nierówności drogi-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 5 10 15

Odległość, m

Wysokość m

m

Profil (y)

4

12

20

)(xfdIRI

Rozcią

ganie

Ś

cis

kanie

𝐼𝑅𝐼𝑥 =1

𝑥 𝑓 𝑥 𝑑𝑥

𝑥

0

x = 50 m: IRI = 1,4 mm/m

x = 1 km: E = 0,07 mm/m

0,7 mm/m ≤ IRImax ≤ 1,4 mm/m

h1 = h2 = 12 mm

Godlewski Dariusz Modele d'optimisation de la gestion routiere. Utilisation de l'uni longitudinal, these ENPC, rozprawa doktorska Paryż, 1985 „Modele optymalizacji i zarządzania siecią drogową. Wykorzystanie równości podłużnej”

24

Teoria zarządzania równością

nawierzchni w ocenie jakości

dróg

została opracowana przez dra inż. Dariusza

Godlewskiego i opublikowana przez

Politechnikę Warszawską jeszcze przed zakupem we Francji przez GDDP

dla potrzeb SOSN (SUN) trzech aparatów APL

w 1992 r.

1989

1991

2011

25 lat

Początek końca ery planografu

25

Wdrożenie

Walidacja

Pomiary, nadzór

i ocena wyników

Oprogramowanie

Udział w pracach n-b

realizowanych dla

potrzeb systemów

utrzymania

Typ urządzenia ZPL APL RSP LPR

GREENWOOD (Dania)

Dynatest (Dania)

ITWL (Polska)

Producent urządzenia: LCPC (Francja)

1990

1992

1997

2000

26

URZĄDZENIA DO POMIARU

PODŁUŻNEGO PROFILU DROGI

Aparat APL 3szt. (od 1992 r.)

Producent: LCPC (Francja)

Profilograf laserowy LPR (od 1997 r.)

Producent: GREENWOOD (Dania)

- Pomiary jedno- i wielotorowe (n)

- V = 20 – 120 km/h

- Zapis profilu nierówności nawierzchni

(zbiór pomiarowy)

- Wartości IRI (L = 50 m dla IRImax)

- Niepewność standardowa uR(IRI) = 8%

Producent: Dynatest (Dania)

27

Droga nr 8_3L. Oceny równości wg LPR'Pn

0

2

4

6

8

10

12

480 481 482 483 484 485 486

Umowny kilometraż drogi

IR

I [

mm

/m]

p1

p2

p3

Se

Droga nr 8_1z. Oceny równości wg LPR'Pn

0

2

4

6

8

10

12

480 481 482 483 484 485 486

Kilometraż drogi

IR

I [

mm

/m]

p1

p2

p3

Se

y = 1,0014x + 0,0334

R2 = 0,9856

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

y = 0,955x + 0,2101

R2 = 0,9717

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

y = 0,9206x + 0,0595

R2 = 0,9735

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

Ocena precyzji wyników pomiaru

y = 0,0659x - 0,0074

R2 = 0,9168

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 2 4 6 8 10

Wartość średnia IRI [mm/m]

Nie

pew

ność s

tandard

ow

a

pow

tarz

aln

ości [

mm

/m]

Ocena wzglednej precyzji wyników pomiaru

y = 0,0035x + 0,0509

R2 = 0,1131

0%

5%

10%

15%

20%

25%

0 2 4 6 8 10

Wartość średnia IRI [mm/m]

Wzglę

dna n

iepew

ność s

tandard

ow

a

pow

tarz

aln

ości

28

A co to oznacza w praktyce?

Np. w ocenie odbiorczej odcinka nawierzchni o długości L = 1000 m, n = 20 wskaźników IRI E(IRI) = (1,3 ±0,1) mm/m – wartość średnia IRI50% = (1,2 ±0,2) mm/m - mediana IRI80% = (2,0 ±0,3) mm/m – 8 decyl IRImax = (3,3 ±0,6) mm/m – wartość największa wg AP_1997

IRImax = (2,4 ±0,4) mm/m – wartość największa wg DP_2015

Rysunek. Charakterystyka 22. urządzeń pomiarowych pod względem precyzji i obciążenia wyników pomiarów równości nawierzchni.

Względna niepewność standardowa IRI równa się 8% ±2%

Po

wta

rza

lno

ść

Odtwarzalność

29

Badania odbiorcze równości podłużnej na odcinku o L = 1 km

Droga nr AOW_1w Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500 100,0%

od km do km N E D E + D 50% 80% max Ocena: E + D 50%/80%/max Ogólna

5,700 9,500 57 1,15 0,50 1,61 0,96 1,71 2,03 + + + + :ws tak

Droga nr AOW_1s Odcinek 1 j. prawa od km 6+350 do km 9+500 69,8%


6,350 9,450 43 1,52 0,75 2,24 1,25 2,37 2,95 - + - + :ws nie

Droga nr AOW_1 Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500 100,0%


5,700 9,500 57 1,27 0,72 1,94 1,06 1,88 3,30 + + + + :ws tak

Droga nr AOW_1a Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+450 51,8%


5,700 9,450 56 1,63 0,77 2,35 1,53 2,19 3,39 - - - - :ws nie

Droga nr AOW_1s Odcinek 1 j. prawa od km 6+350 do km 9+500

Droga nr AOW_1 Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+5000,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

Wskaźnik IRI [mm/m]

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

min

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

min

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

Droga nr AOW_1w Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500


Droga nr AOW_1 Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500

Droga nr AOW_1a Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+450

-3

2

7

471 472 473 474 475-3

2

7

471 472 473 474 475

-3

7

471 472 473 474 475-3

7

471 472 473 474 475

0

1

2

3

4

5

6

7

5 6 7 8 9 10 11

Kilometraż drogiW

skaźnik

IR

I [m

m/m

] .

0

1

2

3

4

5

6

7

5 6 7 8 9 10 11

Kilometraż drogi

Wskaźnik

IR

I [m

m/m

] .

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Wskaźnik

IR

I

[mm

/m]

.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Wskaźnik

IR

I

[mm

/m]

.

0

1

2

3

4

5

6

7

5 6 7 8 9 10 11

Kilometraż drogi

Wskaźnik

IR

I [m

m/m

] .

0

1

2

3

4

5

6

7

5 6 7 8 9 10 11

Kilometraż drogi

Wskaźnik

IR

I [m

m/m

] .

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Wskaźnik

IR

I

[mm

/m]

.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Wskaźnik

IR

I

[mm

/m]

.

q = IRImax / E

wg AP_1997: q1 = 3,3 / 1,3 = 2,54

wg DP_2015: q2 = 2,4 / 1,3 = 1,85

dIRImax = -0,9 mm/m

IRImax* = IRImax + e

E* = E + e / 20

e – odchyłka (wada)

30

Badania odbiorcze równości podłużnej

Droga nr AOW_1w Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500 100,0%


5,700 9,500 57 1,15 0,50 1,61 0,96 1,71 2,03 + + + + :ws tak

Droga nr AOW_1s Odcinek 1 j. prawa od km 6+350 do km 9+500 69,8%


6,350 9,450 43 1,52 0,75 2,24 1,25 2,37 2,95 - + - + :ws nie

Droga nr AOW_1 Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500 100,0%


5,700 9,500 57 1,27 0,72 1,94 1,06 1,88 3,30 + + + + :ws tak

Droga nr AOW_1a Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+450 51,8%


5,700 9,450 56 1,63 0,77 2,35 1,53 2,19 3,39 - - - - :ws nie



0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

min

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

min

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

Droga nr AOW_1w Odcinek 1 j. prawa od km 5+700 do km 9+500



0 1 2 3 4 5 6 7

0,00,20,40,60,81,0

0 1 2 3 4 5 6 7

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7


Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

.

max

Wymaganie: ws

Wymaganie: ww

±0

,6

±0

,1

±0

,2

±0

,3

±0

,3

±0

,1

±0

,4

31

W < Wo W = Wo W > Wo

Oznaczenia: W – wartość mierzona Wo – wartość wymagana

Wo

Definicja zgodności ze specyfikacją dla równości nawierzchni (IRI i H) :

Zgodność, gdy W ≤ Wo

Zgo

dn

ość

N

iezg

od

no

ść

Wykres rozrzutu wiele zmiennych względem Eiri

Model IRI 51v*7833c

max / E = 1,6932+0,0124*x

IRI50 / E = 0,94+0,0011*x

min / E = 0,6917-0,0299*x

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Eiri

0

1

2

3

4

5

6

max / E

IRI50 / E

min / E

Eiri:max / E: r2 = 0,0027

Eiri:IRI50 / E: r2 = 0,0007

Eiri:min / E: r2 = 0,1870

32

Kierunek zużywania

D B C D B C A A

Kierunek zużywania

Zależność: min, IRI50, max od Eiri dla n = 7833 odcinków o długości L = 1 km z okresu 2011/13

65,5% 21,7% 9,4% 3,4% 65,5% 21,7% 9,4% 3,4%

Umowny poziom wadliwości

(linia trendu)

qα = IRIα/ Eiri jest zmienną losową o rozkładzie f(qα), gdzie Eqα = const., i Dqα = const. dla całego przedziału Eiri > 0 IRIα - ocena pozycyjna w zbiorze IRI dla α = 5%, ..., 95% i n =20 Naturalny

rozkład IRImax

Anomalie

Anom

alie

Z o

bie

kta

mi

Bez o

bie

któ

w

Wykres rozrzutu IRImax względem Eiri; kategorie względem DP_2015 i AP_1997

Model IRI 51v*7833c

Warunek włączania: SOSN="A"

Eiri

IRIm

ax

Wadliwość:

w = 5%

w = 36% (E)

w = 95%

w = 100% (IRImax = Eiri)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,3

0

1

2

3

4

5

6

2,4

3,3

DP_2015: 0, AP_1997: 0 1483 (28,9%)

DP_2015: 0, AP_1997: 1 402 (7,8%)

DP_2015: 1, AP_1997: 0 193 (3,7%)

DP_2015: 1, AP_1997: 1 3040 (59,3%)

Suma = 5128 (100%)

AP_1997: 1 3442 (67,1%)

DP_2015: 1 3233 (63,0%)


Model IRI 51v*7833c


Eiri

IRIm

ax

Wadliwość:

w = 5%

w = 36% (E)

w = 95%


0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

1,3

1

2

3

4

5

6

7

2,4

3,3

DP_2015: 0, AP_1997: 0 1483 (28,9%)

DP_2015: 0, AP_1997: 1 402 (7,8%)

DP_2015: 1, AP_1997: 0 193 (3,7%)

DP_2015: 1, AP_1997: 1 3040 (59,3%)

Suma = 5128 (100%)

AP_1997: 1 3442 (67,1%)

DP_2015: 1 3233 (63,0%)

33

5% 36% 100%

A

A

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Pra

wd

op

od

ob

ień

stw

o, P

(q)

q = IRImax / Eiri

Klasa Ocena ryzyka: q ; P(q )

drogi 1999 2015

AP, A, S i GP 2,45; 2,4% 1,85; 25,8%

G 1,69; 39,1% 2,00; 17,3%

Funkcja oceny wadliwości

dla równości wg IRI na odcinku jednokilometrowym

Poziom wadliwości< 5%

5% 36% 100%

Opis stanu:

Eiri / IRImax / w = wadliwość

Naturalny

Rozkład IRImax Model

prognozy

(zu)życia nawierzchni

Anomalie

Z o

bie

kta

mi

Bez o

bie

któ

w

Model prognozowania ocen równości nawierzchni


Model IRI 51v*7833c


Eiri

IRIm

ax

Wadliwość:

w = 5%

w = 36% (E)

w = 95%


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,3

0

1

2

3

4

5

6

2,4

3,3

DP_2015: 0, AP_1997: 0 1483 (28,9%)

DP_2015: 0, AP_1997: 1 402 (7,8%)

DP_2015: 1, AP_1997: 0 193 (3,7%)

DP_2015: 1, AP_1997: 1 3040 (59,3%)

Suma = 5128 (100%)

AP_1997: 1 3442 (67,1%)

DP_2015: 1 3233 (63,0%)

Oceny równości nawierzchni

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5 6

Wartość IRI , mm/m

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść w

zgle

dna

min1km

wg AP_1997

wg DP_2015

E = 1,0 mm/m; w = 5,0%

E = 1,3 mm/m; w = 5,0%

34

I

II

a) Przykład zmiany stanu odcinka nawierzchni w założonym okresie eksploatacji drogi:

I. 1,0 / 2,4 / w = 5,0%

II. 1,3 / 3,3 / w = 5,0%

III IV Opis stanu:

E / IRImax / w = wadliwość

I II

III IV

b) Przykład zmiany stanu odcinka nawierzchni w okresie gwarancyjnym drogi wg danych z Gwarancji Jakości:

III. 1,3 / 2,4 / w = 25,8%

IV. 2,0 / 2,6 / w = 87,5%

U w a g a. dIRImax = 0,2 – to jest wielkość niewykrywalna dla urządzenia pomiarowego

34

Model

prognozy

(zu)życia nawierzchni

Bez obiektów

Anomalie

Z obiektami

Model prognozowania ocen równości nawierzchni

35


Model IRI 51v*7833c


Eiri

IRIm

ax

Wadliwość:

w = 5%

w = 36% (E)

w = 95%


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,3

0

1

2

3

4

5

6

2,4

3,3Bez obiektów

5%

n = 30 AP_1997: 30 100,0%

E = 0,99 DP_2015: 30 100,0%

0,0%

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Wart

ość n

ajw

iększa I

RI, m

m/m

Wartość średnia IRI, mm/m

Droga SX, km 462+000 - 467+000

6 km, BAjezdnia: lewa i prawa

pasy : z, s i wData: 24.09.2013 r.

n = 30

Eiri; IRI max

qmax = 2,5

Eq = 1,7

q = 1

IRImax = 3,3 mm/m

IRImax = 2,4 mm/m

Eiri = 1,3 mm/m

0

1

2

3

4

5

6

7

1

1,2

1,4

1,6

1,8 2

2,2

2,4

2,6

2,8 3

3,2

3,4

3,6

3,8 4

Często

ść

q = IRImax / Eiri

f(q)

f(q)

Eq = 1,720Dq = 0,371

n = 30Eq = 1,608Dq = 0,228

qmin = 1,248qmax = 2,141

100%

36%

95%

Model prognozy (zu)życia nawierzchni drogowych

Anomalie

Z obiektami

36

E 1,48 mm/m

D 0,42 mm/m

n 792

dE95% 0,03 mm/m

min 0,64 mm/m

max 3,31 mm/m

Pas:

A - awaryjny

W - wolny

S - szybki

Na pasach po 3 linie pomiarowe

Histogram i dystrybuanta jednostkowych ocen równości (dL = 50 m)

dla nawierzchni betonowej na lewej jezdni autostrady

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0

0,4

0,8

1,2

1,6 2

2,4

2,8

3,2

3,6 4

4,4

4,8

5,2

5,6 6

6,4

6,8

7,2

7,6 8

IR I, mm/m

Często

ść (

liczebność)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Skum

ulo

wana c

zęsto

ść

wzglę

dna

f(x)

F(x)

0,0

00

0,2

50

0,5

00

0,7

50

1,0

00

1,2

50

1,5

00

1,7

50

2,0

00

2,2

50

2,5

00

2,7

50

3,0

00

3,2

50

3,5

00

3,7

50

4,0

00

4,2

50

S1

S2

S3

W1

W2

W3

A1

A2

A3

Lokalny kilometraż autostrady

Lin

ia p

om

iaro

wa

Wykres warstwicowy jednostkowych ocen równości dla nawierzchni betonowej

na trzypasmowym odcinku lewej jezdni autostrady, od km 0+000 do km 4+400(Wartosci IRI dla 9 linii pomiarowych z krokiem dL = 50 m, w skali od 0,20 mm/m do 3,50 mm/m, co 0,55 mm/m)

0,2-0,75 0,75-1,3 1,3-1,85 1,85-2,4 2,4-2,95 2,95-3,5

Kierunek ruchu pojazdów

Wykres wartości średnich (E ) oraz rozstępów (min , max )

pomiędzy jednostkowymi ocenami równości na szerokości lewej jezdni autostrady

0,2

1,3

2,4

3,5

4,6

0,0

00

0,2

50

0,5

00

0,7

50

1,0

00

1,2

50

1,5

00

1,7

50

2,0

00

2,2

50

2,5

00

2,7

50

3,0

00

3,2

50

3,5

00

3,7

50

4,0

00

4,2

50

Wart

ość I

RI,

mm

/m

min

max

E

Przykład graficznej prezentacji wyników badań równości podłużnej

Niepewności ocen równości IRIśr i IRImax, są większe od przedziału zaokrągleń liczb. Przy czym najmniejszą precyzją ze wszystkich parametrów charakteryzuje się IRImax, co ma związek z procedurą jej obliczania oraz pomiaru, dlatego jest najmniej pewną oceną w rozliczeniach za jakość prac wykonawczych. Obszar akceptacji dla ocen równości nawierzchni wyznacza górna granica przedziału tolerancji.

Zaostrzono kryteria odbioru, szczególnie dla dróg klasy G. Proponowany zaś system zachęt i kar za jakość wykonania nawierzchni nie jest zgodny z naturalnym rozkładem IRI i ogólnym modelem prognozy zużywania się nawierzchni.

Planograf, jako jedna z innowacji znowelizowanych wymagań technicznych, jest wsteczną metodą pomiarową o paśmie rozpoznawania nierówności w zakresie fal krótkich, które w procesie kształtowania wielowarstwowej konstrukcji na ogół nie przenoszą się na warstwy wyższe.

Dozorowanie równości od najniższej warstwy metodą profilometryczną (wbrew znowelizowanym wymaganiom technicznym) oraz niestandardowe metody analizy wyników, mogą być gwarancją lepszej jakości wykonania nawierzchni.

_________________________

37

Co warto wiedzieć?

IRI nie jest miarą kształtu danej nierówności nawierzchni lecz oceną wielkości jej oddziaływania na jadący pojazd.

Naturalny rozkład IRI jest niezmienniczy w czasie, a opisująca go wartość IRIśr pozostaje w stałej współzależności ze wszystkimi ocenami pozycyjnymi IRIα.

38

Polska Inżynieria Sp. z o. o.

ul. Nowogrodzka 62B lok. 19

02-002 Warszawa

e-mail: [email protected]

e-mail: [email protected]

Documents

O zawiłościach procedury oceny równości nawierzchni ...³wność-PI... · ruchu pojazdów 0 = Nawierzchnia idealnie równa Uszkodzenia erozyjne i ... amortyzatora względem prędkości