ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΔΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ KAI ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΔΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ KAI ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ - 8ο Εξάμηνο - ΜΑΘΗΜΑ 6 Ο & 7 Ο : ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Παντελής Κοπελιάς

2 Είδη οδοστρωμάτων Εύκαμπτα (ασφαλτικά) Δύσκαμπτα (σκυρόδεμα) Ημιάκαμπτα (ασφαλτικά με σταθεροποιημένη βάση) Σύνθετα (ασφαλτοτάπητας επί πλάκας σκυροδέματος) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 2

3 Εύκαμπατα (1/2) Εύκαμπτα (flexible pavements) επάλληλες στρώσεις φυσικών και θραυστών υλικών. Καλύπτονται επιφανειακά από ασφαλτοτάπητες. Μηχανική συμπεριφορά ως πολυστρωματικά ελαστικά μέσα Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 3

4 Εύκαμπτα (2/2) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 4

5 Δύσκαμπτα Δύσκαμπτα (rigid pavements) φέρουν πλάκα σκυροδέματος/τσιμέντου. Η δομική κατάσταση ελέγχεται με τη θεωρία των πλακών Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 5

6 Διαφορές Εύκαμπτων - Δύσκαμπτων (1/3) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 6

7 Διαφορές Εύκαμπτων - Δύσκαμπτων (2/3) Η κύρια διαφορά συνίσταται στον τρόπο μετάδοσης και κατανομής των φορτίων στις στρώσεις και το έδαφος. Τα δύσκαμπτα λόγω της ακαμψίας των πλακών μεταφέρουν τα φορτία σε μια συγκριτικά μεγαλύτερη επιφάνεια. Η πλάκα σκυροδέματος είναι ο πιο συνηθισμένο τύπος δύσκαμπτου οδοστρώματος Τα εύκαμπτα κατασκευάζονται με λεπτότερες στρώσεις από λιγότερο άκαμπτα υλικά και ως εκ τούτου δεν κατανέμουν ομοιόμορφα τα φορτία. Η κύρια παράμετρος σχεδιασμού των δύσκαμπτων είναι η αντοχή σκυροδέματος. Κατά συνέπεια μικρές αποκλίσεις στον υπολογισμό της υπόβασης δεν επηρεάζουν καθοριστικά την αντοχή της κατασκευής Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 7

8 Διαφορές Εύκαμπτων - Δύσκαμπτων (3/3) Ευρεία εφαρμογή σε όλων των ειδών τις περιπτώσεις Εύκολη αποκατάσταση Επιπλέον στρώσεις προστίθενται όποτε απαιτηθεί Αντοχή αντιολισθηράς Ομαλότητα και μειωμένος θόρυβος Αντοχή σε θερμοκρασιακές μεταβολές Πιθανή απώλεια αντιολισθηράς στρώσης Απαιτείται Ομοιόμορφη / σταθερή υπόβαση Εγκάρσιοι αρμοί Απώλεια συνοχής και ελαστικότητα με το χρόνο Συχνότερη επανακατασκευή επιφανειακών στρώσεων σε σχέση κυρίως ασφαλτοτάπητα Ευάλωτα στην παρουσία νερού Ανθεκτικότητα Διάρκεια ζωής Καλή συμπεριφορά σε φαινόμενα διαρροών, πλημμύρων Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 8

9 Μεταβολή Λειτουργικής Ικανότητας QI (Quality Index) - Δείκτης Ποιότητας Επιτάχυνση Πτώσης με το Χρόνο Επιθυμητή και Απαραίτητη Στάθμη Δείκτη Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 9

10 Μηχανισμός Φθοράς και Κόπωση Υλικών Καμπύλη Κόπωσης WHOLER S= α N -β S επιπόνηση, Ν επαναλήψεις, α και β συντελεστές χαρακτηριστικών υλικού Όριο ανοχής ή όριο κόπωσης: η μεγαλύτερη τιμή επιπόνησης για την οποία η κατασκευή υφίσταται απεριόριστο αριθμό φορτίσεων χωρίς να αστοχήσει Δεν υφίσταται τέτοιο όριο στους ασφαλτοτάπητες και άλλα ασφαλτικά υλικά Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 10

11 Συσσώρευση Βλάβης Νόμος του ΜΙΝΕR Στα οδοστρώματα το μέγεθος των καταπονήσεων διαφέρει και δεν είναι σταθερό Μεγέθη Φορτίσεων S1 και S2 Επαναλήψεις που προκαλούν θραύση Ν1 και Ν2 Εφαρμόζονται n1 επαναλήψεις S1 φορτίου και στη συνέχεια επαναλήψεις n2 φόρτισης S2 μέχρι θραύσεως n1<n1 και n2<ν2 Ο νόμος εκφράζει τη συσσώρευση της βλάβης Η βλάβη που προκαλείται από τις n1 (S1) καθορίζει τον αριθμό n2 (S2) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 11

12 Συντελεστές Ισοδυναμίας Μετατροπή αξόνων κυκλοφορίας σε ισοδύναμο αριθμό πρότυπων αξόνων Νο =cini = c1n1+c2n2+ cnnn No ισοδύναμος αριθμός αξόνων πρότυπου φορτίου Νi αριθμός αξόνων φορτίου I Ci συντελεστής ισοδυναμίας άξονα φορτίου I προς τον πρότυπο άξονα Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 12

13 Συντελεστές Ισοδυναμίας Μετατροπή αξόνων κυκλοφορίας σε ισοδύναμο αριθμό πρότυπων αξόνων(2) Α Β Κανόνας 4 ης δύναμης AASHTO η βλάβη που προκαλείται από κάθε άξονα είναι η 4 η δύναμη του βάρους του Ci = (Pi/P0) 4 Pi φορτίο τυχαίου άξονα P0 βάρος απλού άξονα αναφοράς Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 13

14 Ενδογενή και κλιματικά αίτια φθοράς Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 14

15 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ,ΦΘΟΡΕΣ, ΔΕΙΚΤΕΣ, ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ, ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 15

16 Χαρακτηριστικά-Δείκτες Λειτουργικά Ολισθηρότητα (slipperiness) ή αντιολισθηρότητα (skid resistanse) Επιπεδότητα ή Ομαλότητα (evenness) διαμήκης και εγκάρσια Επιφανειακές φθορές (surface distress) Αντίσταση κύλισης (rolling resistance) Θόρυβος επαφής (tire-pavement contact noise) Φωτοανάκλαση (reflecting characteristics) Δομικά Μηχανική αντοχή-φέρουσα ικανότητα Πάχη στρώσεων Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 16

17 Επίδραση χαρακτηριστικών Ολισθηρότητα Ασφάλεια Άνεση Περιβάλλον Οικονομία Επιπεδότητα (κατά μήκος) Επιπεδότητα (εγκάρσια) Επιφανειακές φθορές Θόρυβος επαφής Φωτοανάκλαση μικρή μεγάλη Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 17

18 Ολισθηρότητα / πρόσφυση/ Αντιολισθητική Ικανότητα Φαινόμενα τριβής (κατά μήκος πέδησης και πλευρικής) Μικροϋφή (λείανση επιφανείας αδρανών) Μακροϋφή (κοκκομετρική σύνθεση στρώσης) Ελαστικό οχήματος Ταχύτητα οχήματος Καιρικές συνθήκες (βρεγμένο οδόστρωμα αλλά και αύξηση ολισθηρότητας το καλοκαίρι) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 18

19 Συντελεστής Τριβής Πέδησης BFC (braking force coefficient):συντελεστής τριβής πέδησης (κατά μήκος) BFC = Fx/Fz Μέτρηση επί υγρού οδοστρώματος SN (skid number- δείκτης ολίσθησης) = 100 BFC για ακινητοποιημένο τροχό Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 19

20 Συντελεστής Πλευρικής Τριβής SFC (sideway force coefficient):συντελεστής πλευρικής τριβής SFC = Fy/Fz Μέτρηση με λείο τροχό υπό γωνία εκτροπής ή γωνία ολίσθησης (slip angle=20o) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 20

21 Ολισθηρότητα και οδική ασφάλεια Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 21

22 Ελάχιστες Τιμές Συντελεστών Τριβής (1) Κατηγορία Οδού A (Κυκλικοί κόμβοι, στροφές ακτίνας <150μ, μηκοτομές >5%, πλησίον σηματοδοτών) Β (Αυτοκινητόδρομοι, Εθνικές & Αστικές Οδοί Βαριάς Κυκλοφορίας-ΜΗΚ>2000) SFC BFC 50km/h 80km/h 50km/h 130km/h 0, ,50 0,45 0,40 0,30 Γ Λοιπά Τμήματα 0, Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 22

23 Ελάχιστες Τιμές Συντελεστών Τριβής (2) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 23

24 Μίκρο&Μακροϋφή (1/2) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 24

25 Μίκρο&Μακροϋφή (2/2) Πάχος στρώματος HS=V (όγκος άμμου)/s (επιφάνεια κηλίδας) Μικροϋφή Μακροϋφή 1μm 0.5mm 50mm Βάθος Αύξηση Ολισθηρότητας Μακροϋφής (mm) για μεταβολή ταχύτητας από 50 χλμ/ω σε 130 χλμ/ω 2 0 1,5 10% 1 20% 0,5 30% Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 25

26 Επίδραση Επιφανειακής υφής στην Ολισθηρότητα Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 26

27 Φαινόμενο Ολίσθησης Ζώνη διείσδυσης (Penetration) Μεταβατική ζώνη (Transition) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας Ζώνη επαφής (Contact) 27

28 Ολισθηρόμετρα Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 28

29 Ομαλότητα Επιπεδότητα (1/2) Διαμήκης/Εγκάρσια λόγω: Φορτία Κυκλοφορίας Περιβαλλοντικές Συνθήκες Επιδρά: αύξηση της ολισθηρότητας ανάπτυξη δυνάμεων καταπόνησης οχήματος και οδοστρώματος (αναταράξεις) μείωση της ταχύτητας αύξηση της κατανάλωσης άνεση Ασφάλεια Μικροί κυματισμοί (<3μ) οφείλονται σε ατέλειες επιφανειακής στρώσης Μεγάλοι κυματισμοί (>10μ) οφείλονται στις υποκείμενες στρώσεις IRI (International Roughness Index) σε μονάδες κλίσης (πχ μ/χλμ) > 2,5μ/χλμ μη ικανοποιητική ποιότητα κύλισης Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 29

30 Ομαλότητα - Επιπεδότητα (2/2) Οι κατακόρυφες επιταχύνσεις καθορίζουν την άνεση Όριο αντίληψης:0,01 0,15 m/sec 2 Όριο δυσαρέσκειας: 0,4 1 m/sec 2 Σημαντικές διαταραχές οργανισμού: > 2 m/sec 2 Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 30

31 Μέτρηση Ομαλότητας Προφιλόμετρα Μηχανικής απόκρισης Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 31

32 Αυλακώσεις Καθιζήσεις υπό το φορτίο των τροχών Κακή συμπύκνωση στρώσεων Μετακίνηση στρώσεων Υψηλές θερμοκρασίες Κακή απορροή υδάτων φαινόμενα Υδρολίσθησης Μέτρηση βάθους αυλάκωσης Μέτρηση Βάθους Rut Depth Όχι > 20μμ Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 32

33 Μέτρηση Δομικής Αντοχής Falling Weight Deflectometer Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 33

34 Μέτρηση πάχους στρώσεων Ground Penetrating Radar Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 34

35 Είδη φθορών οδοστρωμάτων ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΡΩΓΜΕΣ ΕΠΙΦΑΝΙΑΚΕΣ ΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ Αυλακώσεις Διαμήκεις Αποφλοιώσεις Κοιλώματα Εγκάρσιες Αποσυνθέσεις Διογκώσεις Παραβολικές Εξιδρώσεις Επωθήσεις Αλλιγατορικές Διαβρώσεις Κυματώσεις Ανακλάσεως Τοπικές επισκευές Στρεβλώσεις Διατρήσεις Αντλήσεις ύδατος Ρυτιδώσεις Πολυγώνου Αποκαλύψεις Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 35

36 Αιτίες Φθοράς Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 36

37 Αλλιγατορικές ρωγμές Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 37

38 Εξίδρωση Κατά μήκος του αποτυπώματος της ρόδας Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 38

39 Ρηγμάτωση τμήματος (block cracking) Λωρίδα στάθμευσης Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 39

40 Αυλακώσεις-ρυτιδώσεις-πτυχώσεις Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 40

41 Βλάβη στους αρμούς (δύσκαμπτα οδοστρώματα) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 41

42 Διαμήκεις ρωγμές (σε σημεία σύνδεσης κατά την κατασκευή) Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 42

43 Τοπικές προσθήκες - «Μπαλώματα» Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 43

44 Αποφλοιώσεις, εμφάνιση αδρανών Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 44

45 Αποφλοιώσεις, εμφάνιση αδρανών Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 45

46 Αξιολόγηση Οδοστρωμάτων Ποιοτικά κριτήρια Ασφάλεια Άνεση Περιβάλλον Οικονομία Επίδραση Γήρανση υλικών Κυκλοφορία Βαρέα οχήματα Καιρικές συνθήκες Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 46

47 Επιλογή Χρόνου Επέμβασης Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 47

48 Σύστημα Διαχείρισης Οδοστρωμάτων (1/2) Το σύνολο εργαλείων και μεθόδων που ορίζουν τη βέλτιστη οικονομικά στρατηγική συντήρησης οδοστρωμάτων επιτυγχάνοντας αποδεκτό επίπεδο εξυπηρέτησης για τους χρήστες Με στόχο την μεγιστοποίηση κόστους/οφέλους διακρίνονται δύο (2) επίπεδα δράσεων: Μακροσκοπικό ή Επίπεδο Δικτύου- Διατύπωση γενικών στόχων με κριτήρια βελτιστοποίησης κόστους και διαδικασιών Προγράμματα επιθεωρήσεων, συντηρήσεων και στρατηγικές παρακολούθησης και συλλογής στοιχείων για την κατάσταση της οδού Μικροσκοπικό Επίπεδο Έργου- Προσδιορισμός επί μέρους επέμβασης Τεχνικές υλοποίησης επεμβάσεων συντήρησης, έλεγχος εναλλακτικών λύσεων σε εξοπλισμό και υλικά και λοιπές τεχνικές λεπτομέρειες Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 48

49 Σύστημα Διαχείρισης Οδοστρωμάτων (2/2) Στοιχεία κατασκευής Μετρήσεις έλεγχοι- Επιθεωρήσεις Μοντέλο Αξιολόγησης Επίπεδο εξυπηρέτησης Μοντέλο Πρόγνωσης Ιεράρχηση επεμβάσεων Οικονομικά δεδομένα Μοντέλο Βελτιστοποίησης Περιβάλλον Επιλογή- Προγραμματισμός Επεμβάσεων Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 49

50 Μέθοδος Αξιολόγησης AASHO PSI - Ποιοτικός Δείκτης Εξυπηρετικότατος ή Λειτουργικότητας Εκφράζεται σε σχέση με τις επιφανειακές φθορές και την επιπεδότητα. Τιμές από η άριστη κατάσταση. 2 η ελάχιστη αποδεκτή τιμή λειτουργικότητας Για εύκαμπτα οδοστρώματα δίνεται από τον τύπο PSI = log(1+SV)-0.01 C+P -1.38RD 2 SV μέση τιμή διακύμανση κλίσης (επιπεδότητα, 10-6 rad) C ποσοστό επί τοις χιλίοις της ρηγματωμένης επιφάνειας P ποσοστό επί τοις χιλίοις της επιφάνειας που παρουσιάζει τοπικές φθορές RD μέση τιμή (in) του βάθους της αυλάκωσης που μετράται με πήχυ 1,2 m Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 50

51 Συσχέτιση ταχύτητας και Δείκτη λειτουργικότητας Διαχείριση Οδικών Έργων και Κυκλοφορίας 51