Betonutak méretezése és tervezése Németországban

Átírás

1 Betonutak méretezése és tervezése Németországban Dr.-Ing. Pfeifer, Lissi Dipl.-Ing. Villaret, Stephan Budapest, február Betonutak méretezése és tervezése Németországban 1. Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint - Tok Miklós Dr.-Ing. Pfeifer, Lissi Dipl.-Ing. Villaret, Stephan Budapest, február 24. 2

2 Betonutak méretezése és tervezése Németországban 1. Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint - Tok Miklós 2. Tapasztalatok típus pályaszerkezetekkel és kapcsolódás más irányelvekhez - Dr. Pfeifer Lissi Dr.-Ing. Pfeifer, Lissi Dipl.-Ing. Villaret, Stephan Budapest, február Betonutak méretezése és tervezése Németországban 1. Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint - Tok Miklós 2. Tapasztalatok típus pályaszerkezetekkel és kapcsolódás más irányelvekhez - Dr. Pfeifer Lissi 3. A számításos méretezés alapjai - Dr. Pfeifer Lissi és Villaret Stephan Dr.-Ing. Pfeifer, Lissi Dipl.-Ing. Villaret, Stephan Budapest, február 24. 4

3 Betonutak méretezése és tervezése Németországban 1. Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint - Tok Miklós 2. Tapasztalatok típus pályaszerkezetekkel és kapcsolódás más irányelvekhez - Dr. Pfeifer Lissi 3. A számításos méretezés alapjai - Dr. Pfeifer Lissi és Villaret Stephan 4. A betonlemez számításos meghatározása az AWDSTAKO programmal a Pfeifer módszer szerint - Villaret Stephan Dr.-Ing. Pfeifer, Lissi Dipl.-Ing. Villaret, Stephan Budapest, február Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint 1. A pályaszerkezet méretezését befolyásoló főbb tényezők 1.1 A forgalom nagysága és megoszlása 1.2 A tengelyterhelés megoszlása 1.3 A tengelyterhelés nagysága 1.4 Az időjárási körülmények 1.5 A fenntartás, felújítás 2.1 Általános feltételek 2.2 Alapvető követelmények Műszaki szabályzatok Fogalmak Forgalmi terhelés A forgalomból adódó igénybevétel Az útépítmény vastagságának meghatározásának feltételei Építési osztályok és a forgalmi terhelés Rendkívüli terhelés Budapest, február 24. 6

4 1. Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint 2.3 Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény F2-es és F3-as talajok F1-es talajok A fagykárra veszélytelen felépítmény legkisebb vastagsága A legkisebb vastagság kiinduló értékei Növelő vagy csökkentő vastagságok Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok Burkolatalapok Kötőanyag nélküli alaprétegek Alaprétegek hidraulikus kötőanyaggal Betonburkolatok Budapest, február Útpályaszerkezetek méretezése az RStO 01 irányelvek szerint 3. Az RStO 01 irányelvek függelékei 3.1 Függelék - A méretezést meghatározó terhelés, a "B" értéknek (10 t-nás súlyozott egyenértékű tengely-áthaladás) meghatározása (B TF, Tervezési forgalom) Eljárási mód ÁNF nehéz alapján (DTV (SV) [jármű/nap]) Változó tényező esetén Állandó tényező esetén Eljárási mód tengelyterhelési adatok alapján Változó tényező esetén Állandó tényező esetén Táblázatok 3.22 Függelék - Példák Budapest, február 24. 8

5 1. A pályaszerkezet méretezését befolyásoló főbb tényezők 1.1 A forgalom nagysága és megoszlása Forgalomnövekedés 1995 és 2015 között trendprognózis személyforgalom teherforgalom autópálya szövetségi út tartományi út Egyre növekvő forgalom, különösen a nehéz-teherforgalom Budapest, február A pályaszerkezetekkel szemben támasztott főbb kihívások 1.2 A tengelyterhelés nagysága Haszonjárművek megengedett összsúlyának és tengelyterhelésének fejlődése megengedett összsúly (t), megengedett tengelyterhelés (t) ma Növekvő összsúly Budapest, február

6 1. A pályaszerkezetekkel szemben támasztott főbb kihívások 1.2 A tengelyterhelés nagysága 1.3 A tengelyterhelés megoszlása Haszonjárművek megengedett összsúlyának és tengelyterhelésének fejlődése megengedett összsúly (t), megengedett tengelyterhelés (t) A burkolat igénybevétele a tengelyek által 1 tgk szgk tengely (10 t) tengely (0,5 t) ma Növekvő összsúly, növekvő tengelyterhelés Budapest, február A pályaszerkezeteket befolyásoló főbb tényezők 1.4 Az időjárási körülmények fagy, só és hó nedvesség forróság Budapest, február

7 1. A pályaszerkezeteket befolyásoló főbb tényezők 1.4 Az időjárási körülmények fagy, só és hó 1.5 Fenntartás, felújítás nedvesség forróság Budapest, február Általános feltételek 2. Alapvető követelmények 3. Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása 4. Útpályák felületi megerősítése 5. Egyéb közlekedési felület építése és felújítása! Függelék 1 és 2 " Táblázatok jegyzéke 1-9 " Táblák jegyzéke 1-7 " Képek jegyzéke 1-6 Budapest, február

8 2.1 Általános feltételek Alkalmazási terület: - kül- és belterületi közlekedési felületek, - új és meglévő létesítmények műszakilag megfelelő és gazdaságos típus-pályaszerkezettel pályaszerkezettel történő tervezésénél. Meghatározó szempontok: - a közlekedési felület funkciója, - forgalmi terhelés, - a közlekedési felület viszonya a terephez, - a talajviszonyok, - az építés eljárás, - meglévő pályaszerkezet állapota - kül- és belterületi utak adottságai Az RStO a kivitelezési tapasztalatok, alkalmazott megoldások, tudományos vizsgálatok és a pályaszerkezetek fajtáinak számításos elemzésének ek figyelembevételével készült. Budapest, február A hatályos német irányelv, az RStO 01 elődei RStO 86 RStO 86/89 RStO E Entwurf 1991 RStO 01 RStO: Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (Irányelvek közlekedési felületek szabványosított útpályaszerkezeteire) 86/89: hatályba helyezés időpontja / kiegészített változat időpontja E: Erneuerung (felújítás), Entwurf (tervezet) Budapest, február

9 A német irányelv, az RStO 86 elődei RStO 75/78 RStRG 80 RFN RStO 86 RStO 75/78: Richtlinien für den Straßenoberbau - Standardausführungen (Irányelvek útfelépítményekre - Szabványosított kivitelezés) 75/78: hatályba helyezés időpontja / változtatások, kiegészítések időpontja RStRG: Richtlinien für die Befestigungen von Rad- und Gehwegen Standardausführungen (Irányelvek kerékpár- és gyalogutak burkolatára - Szabványosított kivitelezés) RFN: Richtlinien für die Flächenbefestigungen in den Nebenanlagen und Verkehrsanlagen der Nebenbetriebe an Bundesfernstraßen (Irányelvek főutak kiszolgáló létesítményeinek és melléklétesítményeinek közlekedési felületének burkolatára) RStO 86: Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (Irányelvek közlekedési felületek szabványosított útpályaszerkezeteire) Budapest, február Alapvető követelmények Műszaki szabályzatok - építőipari munkavégzés általános műszaki szerzőzési feltételek (VOB/C) - szabványok (DIN) - kiegészítő műszaki szerződési feltételek és irányelvek (ZTV) - irányelvek - útmutatások - ismertetők - dokumentációk - ajánlások Fogalmak - felépítmény, alépítmény - felújítás (felújítás burkolatalappal, csak burkolat felújítás) Forgalmi terhelés - nehézjármű forgalom (SV) tehergépjármű > 3,5 t utánfutóval vagy anélkül, nyerges- vontatók és autóbuszok több mint 9 ülőhellyel beleértve a gépjárművezetőt is Budapest, február

10 2.2 Alapvető követelmények Fogalmak Forgalmi terhelés - nehézjármű forgalom (SV) tehergépjármű > 3,5 t utánfutóval vagy anélkül, nyerges- vontatók és autóbuszok több mint 9 ülőhellyel beleértve a gépjárművezetőt is - DTV (SV) [Fz/24h] ÁNFnehéz [jármű/nap] átlagos napi nehézjármű forgalom - DTA (SV) [Aü/24h] nehézjármű forgalom napi tengelyáthaladásának (Tá) átlagos értéke A forgalomból adódó igénybevétel - 10 t-ás t egyenértékű tengelyáthaladási igénybevétel egy tényleges tengelyáthaladásból származó igénybevétel, szabványosítva 10 t-ás t egyenértékű tengelyáthaladási igénybevételre Budapest, február Alapvető követelmények Fogalmak A forgalomból adódó igénybevétel - 10 t-ás t egyenértékű tengelyáthaladási igénybevétel egy tényleges tengelyáthaladásból származó igénybevétel, szabványosítva 10 t-ás t egyenértékű tengelyáthaladási igénybevételre - méretezést meghatározó terhelés "B" a súlyozott 10 t-ás t egyenértékű tengelyáthaladás összege, ami a tervezési élettartam alatt a legnagyobb terhelésnek kitett forgalmi sávban várható a súlyozás a forgalmi sáv, forgalmi sáv szélesség és az emelkedő tényező figyelembevételével történik Az útépítmény vastagságának meghatározásának feltételei 1. elegendő teherbírás 2. elegendő védelem a fagybehatolással szemben Budapest, február

11 2.2 Alapvető követelmények Építési osztályok és a forgalmi terhelés - főpálya burkolat Budapest, február Alapvető követelmények Építési osztályok és a forgalmi terhelés - főpálya burkolat amennyiben a méretezést meghatározó terhelést, B-t nem lehet megállapítani Budapest, február

12 2.2 Alapvető követelmények Építési osztályok és a forgalmi terhelés - főpálya burkolat - autóbusz-forgalmi létesítmények - pihenőhelyek - pakolófelületek - egyéb útpályák a) lassító és gyorsító sávok valamint leállósávok általában a forgalmi sáv pályaszerkezetével megegyező megoldásal b) külön szintű csomópontok összekötő ágai III építési osztályú (D) pályaszerkezeti megoldással, amennyiben magasabb méretezést meghatározó terhelés nem bizonyítható c) üzemi átjárók III építési osztályú (D) pályaszerkezeti megoldással, amennyiben nem a terhelés alapján kerül méretezésre Budapest, február Alapvető követelmények Rendkívüli terhelés - szűk keresztmetszetnél és kis sugarú íveknél (f 2 ) - lassú forgalom esetén (f 3 ) - gyakori lassítási és gyorsítási szakaszoknál - kereszteződéseknél, becsatlakozásoknál - álló vagy "Stop-and-go forgalom"-nál megfelelő pályaszerkezet kiválasztása az alapanyagok kiválasztása és összetétel a burkolati rétegek meghatározása adott esetben az aszfalt kötőréteg megerősítése aszfalt kötőréteg alkalmazásának az elrendelése Budapest, február

13 2.3 Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény (földmű) A talajok minősítése a fagyérzékenységség szempontjából ahol az F1 a nem fagyérzékeny, F2 a kevésbé közepesen, F3 a nagyon fagyérzékeny talajokat jelenti Budapest, február Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény (földmű) F2-es és F3-as talajok - E v2 45 MN/m² tömöríteni javítani stabilizálni talajt kicserélni - teljesen kötött felépítményeknél ha a talaj F3-as besorolású, F2-es besorolásnál ha a vízviszonyok kedvezőtlenek 15 cm talajstabilizáció Budapest, február

14 2.3 Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény (földmű) F1-es talajok Amennyiben egy F1-es talaj az F2-es vagy F3 réteg felett van, elhagyható a fagyvédő réteg ha az F1-es talaj egyúttal a fagyvédő réteg feladatát is betölti (4.( ábra), Budapest, február Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény (földmű) F1-es talajok Amennyiben egy F1-es talaj az F2-es vagy F3 réteg felett van, elhagyható a fagyvédő réteg ha az F1-es talaj egyúttal a fagyvédő réteg feladatát is betölti (4. ábra), vagy felső rétege előírt vastagságban stabilizálásra kerül (5.( ábra) Budapest, február

15 2.3 Új útpályaszerkezetek és útpályaszerkezetek felújítása Alap / alépítmény (földmű) F1-es talajok - Amennyiben egy F1-es talaj az F2-es vagy F3 réteg felett van, elhagyható a fagyvédő réteg ha az F1-es talaj a 3.2 pontban előírt, az F2-es és F3-as fagyérzékenység talajoknál szükséges fagyvédő réteg vastagsággal rendelkezik - E v2 45 MN/m² - ha talajjavítás szükséges, akkor azt egy legalább 15 cm vastagságú hidraulikus kötőanyaggal stabilizált alapréteg alatt kell elvégezni A fagykárra veszélytelen felépítmény legkisebb vastagsága függ - az egész útépítmény legkisebb vastagságtól, - adott esetben beszámítva 20 cm vastagságig a fagyérzékeny földmű stabilizációját Budapest, február A fagykárra veszélytelen felépítmény legkisebb vastagsága az építési osztály függvényben az alábbiak figyelembe- vételével - a talaj fagyérzékenységéből adódó vastagságból és - a megállapított növelő vagy csökkentő vastagságokból számítható A legkisebb vastagság kiinduló értékei Budapest, február

16 2.3.2 A fagykárra veszélytelen felépítmény legkisebb vastagsága A legkisebb vastagság kiinduló értékei Növelő vagy csökkentő vastagságok Budapest, február Növelő vagy csökkentő vastagságok Budapest, február

17 Növelő vagy csökkentő vastagságok I Fagyveszélyzónák II III Budapest, február Növelő vagy csökkentő vastagságok Budapest, február

18 Növelő vagy csökkentő vastagságok Növelő vagy csökkentő vastagság = A + B + C + D Budapest, február A legkisebb vastagság kiinduló értékei Növelő vagy csökkentő vastagságok A fenti eljárás nem érvényes - teljesen kötött pályaszerkezeteknél, - közlekedési felületeknél, ahol olvadáskor tengelykorlátozás van érvényben Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok 1. Tábla: Aszfaltburkolat 2. Tábla: Betonburkolat 3. Tábla: Kőburkolat 4. Tábla: Teljesen kötött pályaszerkezetek aszfalt- és betonburkolattal A pályaszerkezet vastagságának meghatározásánál 3.2 fejezet alapján megállapított vastagság a mértékadó. Ha a tükörszint teherbírási modulusa E v2 legalább 80 MN/m², akkor a kötőanyagok nélküli burkolatalapoknál alkalmazhatók a 8. táb- lázat értékei. Budapest, február

19 2.3.3 Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok 2. Tábla: Útpályaszerkezetek betonburkolattal F2-es és F3-as földműn Budapest, február Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok 2. Tábla: Útpályaszerkezetek betonburkolattal F2-es és F3-as földműn Budapest, február

20 2.3.3 Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok 2. Tábla: Útpályaszerkezetek betonburkolattal F2-es és F3-as földműn Budapest, február Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok Ha a tükörszint teherbírási modulusa E v2 legalább 80 MN/m², akkor a kötőanyagok nélküli burkolatalapoknál alkalmazhatók a 8. táblázat értékei. Budapest, február

21 2.3.3 Felépítmény Pályaszerkezetek fajtái és rétegmagasságok 4.. Tábla: Teljesen kötött pályaszerkezetek betonburkolattal Budapest, február Felépítmény Burkolatalapok Kötőanyag nélküli alaprétegek Fagyra nem érzékeny rétegeknek technológiai szempontból legalább 12 cm vastagnak kell lennie. A betonburkolat alatti közvetlen zúzott kő rétegnek külön előírt magasabb követelménynek kell megfelelnie Alaprétegek hidraulikus kötőanyaggal - stabilizáció - hidraulikus kötőanyaggal stabilizált - drainbeton - betonalap Betonburkolatok A betonburkolatokkal és a geotextiliákkal szemben támasztott követelményeket a ZTV Beton-StB tartalmazza. A geotextilia bizonyítható elhagyása esetén a betonburkolat vastagsága 1 cm-rel csökkenthető. Budapest, február

22 3.1 Függelék - A méretezést meghatározó terhelés, a "B" értéknek (10 t-nás súlyozott egyenértékű tengely- áthaladás) meghatározása (B TF, Tervezési forgalom) "11 Eljárási mód " 2 Eljárási mód - akkor használható, ha az ÁNF nehéz adatai rendelkezésre állnak - tengelyterhelési adatok ismeretét feltételezi 1. "B" meghatározása változó tényezők esetén 2. "B" meghatározása állandó tényezők esetén Budapest, február Eljárási mód ÁNF nehéz alapján (DTV (SV) [jármű/nap]) Változó tényezők esetén ahol B = 365 q DTA N q Bm f 3 DTA 1 f Ai 1 f 1i f 2i p i Bm f N ( SV ) [ DTA i 1 f1 i f2i ( + pi )] 3 1 i= 1 ( SV ) ( SV ) i 1 = DTVi 1 f Ai 1 tervezési élettartam, rendszerint 30 év az összes 10 t-ás egységtengely-áthaladás és a nehézjármű forgalom valóságos tengelyáthaladásának összegeinek hányadosa egy forgalmi sávon egy megadott időben emelkedő tényező ( SV ) nehézjármű forgalom napi tengelyáthaladásának (Tá) átlagos i értéke az adott i-1 évben [Tá/nap] nehézjármű forgalom átlagos járművenkénti tengelyszáma (tengelyszám tényező) az adott i-1 évben [T/jármű] forgalmi sáv tényező az adott i-1 évben forgalmi sáv szélességi tényező az adott i-1 évben nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése az adott i-1 évben Budapest, február

23 Eljárási mód ÁNF nehéz alapján (DTV (SV) [jármű/nap]) Állandó tényezők esetén B N DTA q ( SV ) = Bm z f f f f 365 ahol ( SV ) ( SV ) DTA = DTV f A tervezési élettartam, rendszerint 30 év N ( SV ) nehézjármű forgalom napi tengelyáthaladásának (Tá) átlagos DTA értéke [Tá/nap] nehézjármű forgalom átlagos járművenkénti tengelyszáma f A (tengelyszámtényező) [T/jármü] q Bm az összes 10 t-ás egységtengely-áthaladás és a nehézjármű forgalom valóságos tengelyáthaladásának összegeinek hányadosa f 1, f 2, f 3 egy forgalmi sávon egy megadott időben forgalmi sáv, forgalmi sáv szélesség, emelkedő tényező nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése tényező f z Budapest, február Eljárási mód ÁNF nehéz alapján (DTV (SV) [jármű/nap]) Állandó tényezők esetén a vizsgálati időszak első évében a nehézjármű forgalom növekedése a) p 1 = 0 b) p 1 > 0 akkor a következő években f z = N ( 1 + p) 1 ( 1+ p) p N f N 1 = 1 p N ( p) z + ahol f p z N nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése tényező nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése tervezési élettartam, rendszerint 30 év Budapest, február

24 3.1.2 Eljárási mód tengelyterhelési adatok alapján Változó tényezők esetén ahol B = 365 f EDTA N f 3 EDTA 1 DTA 1 k L k L 0 N ( SV ) [ EDTA i 1 f1 i f2i ( + pi )] 3 1 i= 1 4 ( SV ) ( SV ) Lk i 1 = DTA( i 1) k k L0 tervezési élettartam, rendszerint 30 év emelkedő tényező ( SV ) nehézjármű forgalom napi egységtengely-áthaladásának átlagos i értéke az adott i-1 évben ( SV ) nehézjármű forgalom napi tengelyáthaladásának (Tá) átlagos i értéke az adott i-1 évben [Tá/nap] terhelési osztály, egyenkénti tengelyterhelés csoportjaként meghatározva középső tengelyterhelés a k terhelési osztályban vonatkoztatási tengelyterhelés: 10 t Budapest, február Eljárási mód tengelyterhelési adatok alapján Állandó tényezők esetén ahol B ( SV ) = N EDTA f1 f2 f3 f z EDTA N EDTA ( SV ) DTA k L k L 0 f 1, f 2, f ( SV ) ( SV ) Lk = DTAk k L0 tervezési élettartam, rendszerint 30 év ( SV ) nehézjármű forgalom napi egységtengely-áthaladásának átlagos értéke nehézjármű forgalom napi tengelyáthaladásának (Tá) átlagos értéke [Tá/nap] terhelési osztály, egyenkénti tengelyterhelés csoportjaként meghatározva középső tengelyterhelés a k terhelési osztályban vonatkoztatási tengelyterhelés: 10 t forgalmi sáv, forgalmi sáv szélesség, emelkedő tényező Budapest, február

25 3.1.2 Eljárási mód tengelyterhelési adatok alapján Állandó tényezők esetén a vizsgálati időszak első évében a nehézjármű forgalom növekedése a) p 1 = 0 b) p 1 > 0 akkor a következő években f z = N ( 1 + p) 1 ( 1+ p) p N f N 1 = 1 p N ( p) z + ahol f p z N nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése tényező nehézjármű forgalom átlagos éves növekedése tervezési élettartam, rendszerint 30 év Budapest, február Táblázatok 1 Budapest, február

26 Táblázatok 2 Budapest, február Függelék - Példák 1. A méretezést meghatározó terhelés, a "B" értéknek és az építési osztálynak a meghatározása új autópálya építésénél 2. Meglévő 20 éves autópálya-pályaszerkezet pályaszerkezet élettartamának további 10 évre (tervezett átépítés) történő elővetített vizsgálata 3. Egy tartományi út meglévő felépítményének alkalmasságának vizsgálata terelőút számára 4. Egy belterületi építési terület útburkolatának ütemezett kiépítése úgy, hogy az egy 3 éves építési forgalom után egy lakóútnak megfeleljen en 5. Egy buszsáv terhelés méretezés-meghatározójának, meghatározójának, a "B" értékének és az építési osztályának a meghatározása 6. Egy autópálya-szakasz pályaszerkezetének felújítása a tengelyterhelések ismeretében 7. Egy szövetségi út forgalmának ugrásszerű növekedése miatt szükséges szelesítéséhez a meglévő pályaszerkezet állapotának vizsgálata 8. Egy belterületi aszfalt burkolatú szövetségi út pályaszerkezetének felújítása 9. Egy aszfalt út burkolatának felújítása a meglévő pályaszerkezet helyenkénti cseréjével Budapest, február

27 Köszönöm szíves figyelmüket. Budapest, február