Έλεγχος επαρκείας πάχους κατασκευασμένων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα σε δασικές οδούς της Ηπείρου

Έλεγχος επαρκείας πάχους κατασκευασμένων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα σε δασικές οδούς της Ηπείρου Γ. Κλ. Αναστασίου 1, Ελ. Κλ. Αναστασίου 2 και Ι. Παπαγιάννη - Παπαδοπούλου 3 1,2,3 Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο Δομικών Υλικών, Α.Π.Θ., 54124 Θεσσαλονίκη, ganasta@civil.auth.gr Περίληψη Οι δασικοί δρόμοι στην Ελλάδα κατασκευάζονται στην πλειονότητα τους χωρίς οδόστρωμα. Σε θέσεις που εμφανίζουν προβλήματα βατότητας είναι διαδεδομένη η χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα. Η εφαρμογή αυτών των οδοστρωμάτων στην Ελλάδα γίνεται χωρίς την ύπαρξη σχετικών προδιαγραφών και κατά την κρίση του εκάστοτε μελετητή και του αρμόδιου κατά τόπους δασαρχείου. Η παρούσα έρευνα έχει σκοπό την αξιολόγηση αυτών των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα σε σχέση με το πάχος τους, για χρήση σε δασικές και ορεινές περιοχές. Περιοχή της έρευνας είναι η Ήπειρος που χαρακτηρίζεται από έντονο ορεινό ανάγλυφο και μεγάλη δασοκάλυψη. Εντοπίστηκαν και καταγράφηκαν χαρακτηριστικά οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα στην πλειονότητα των μορφών δασοκάλυψης που συναντάμε στον Ελληνικό χώρο. Έγινε κατηγοριοποίηση και ποσοτικοποίηση αυτών των χαρακτηριστικών, ακολούθησε λήψη δοκιμίων σκυροδέματος και εδάφους, και εργαστηριακός έλεγχος των δοκιμίων. Επίσης εκτιμήθηκε η κυκλοφοριακή φόρτιση στην οποία υπόκεινται αυτά τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα και με βάση αυτή υπολογίστηκε το πάχος που θα έπρεπε να έχει το σκυρόδεμα. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών και των μετρήσεων δείχνουν ότι τα μέχρι τώρα εφαρμοσμένα δύσκαμπτα οδοστρώματα από σκυρόδεμα σε δασικές οδούς τις Ηπείρου έχουν μικρότερο πάχος από το υπολογιζόμενο, δικαιολογώντας μέρος των φθορών που εμφανίζουν. Λέξεις κλειδιά: Δασικοί δρόμοι, οδόστρωμα από σκυρόδεμα, πάχος οδοστρώματος. Εισαγωγή Τα πλέον συνηθισμένα οδοστρώματα που συναντώνται σε δασικές και ορεινές οδούς της Ηπείρου είναι χωμάτινα, όπως προκύπτουν από την απλή διαμόρφωση του φυσικού εδάφους, ακολουθούν τα οδοστρώματα από συμπιεσμένα ή μη αδρανή (χαλίκι) και σε μικρό ποσοστό συναντάμε δύσκαμπτα οδοστρώματα από σκυρόδεμα. Τα ασφαλτικά οδοστρώματα που διέρχονται από δάση είναι τμήματα του επαρχιακού και δημοτικού οδικού δικτύου. Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα από σκυρόδεμα αν και χρησιμοποιούνται σε μικρό ποσοστό σε δασικές οδούς, κατασκευάζονται σε θέσεις που εμφανίζουν προβλήματα βατότητας. Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα από σκυρόδεμα χαρακτηρίζονται από αυξημένο αρχικό κόστος κατασκευής, μεγάλη διάρκεια ζωής, μεγάλη φέρουσα ικανότητα, εξασφάλιση βατότητας σε δύσκολες συνθήκες δασικού και ορεινού περιβάλλοντος και χαμηλό κόστος συντήρησης των δασικών οδών. Όμως αν γίνει κακή εφαρμογή τους εμφανίζουν σημαντικές αστοχίες και φθορές, μικρό χρόνο ζωής αναλογικά με το σχεδιασμό τους 1

και αυξημένο τελικό κόστος οδοστρώματος, καταργώντας το πλεονέκτημα του χαμηλού κόστους συντήρησης. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η αξιολόγηση του πάχους των υφιστάμενων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα. Υλικά και μέθοδοι i. Στοιχεία υπαίθρου Έγινε αναζήτηση για οδοστρώματα από σκυρόδεμα στο μεγαλύτερο μέρος της περιφέρειας Ηπείρου, σε περιοχές με μεγάλη πυκνότητα δασών και δασικών εκτάσεων όπως οι περιοχές του Εθνικού Πάρκου Βόρειας Πίνδου, Εθνικού Πάρκου Τζουμέρκων, Περιστερίου και Χαράδρας Αράχθου, Ζαγορίου, Πωγωνίου, Μεσούντας Άρτας, τα όρη Μιτσικέλι, Κασιδιάρης, Ολύτσικα κ.α. Διασχιστήκαν συνολικά 2.130 km δρόμων από τα οποία μόλις τα 9,3 km βρέθηκαν να έχουν κατασκευαστεί με δύσκαμπτο οδόστρωμα από σκυρόδεμα, ποσοστό 0,44%. Εντοπίστηκαν και καταγράφηκαν 49 διαφορετικά οδοστρώματα από σκυρόδεμα και με βάση τα χαρακτηριστικά και τις φθορές τους επιλέχθηκαν 15 από αυτά, τα οποία με βάση την οπτική παρατήρηση έχουν αντιπροσωπευτικά χαρακτηριστικά. Σε αυτά έγινε λήψη δοκιμίων σκυροδέματος, σε μορφή κυλινδρικών πυρήνων, με κατάλληλο όργανο (Φωτ. 1 & 2) στις θέσεις: Σιταριά Πωγωνίου, Παλαιό Μαυρονόρος, όρος Μιτσικέλι, όρος Ολύτσικα, Μεσούντα Άρτας, Άνω Πεδινά Ζαγορίου, Μαζαράκι, Βροντισμένη, Ασπράγγελοι Ζαγορίου, Βασιλόπουλο Ζίτσας και Καστρί όρους Κασιδιάρη. Οι περιοχές αυτές αντιπροσωπεύουν όλες τις μορφές δασικής βλάστησης που συναντώνται στην Ήπειρο, από θαμνώνες αείφυλλων πλατύφυλλων έως υψηλά παραγωγικά δάση κωνοφόρων και φυλλοβόλων. Φωτ. 1 & 2. Λήψη δοκιμίων σκυροδέματος και εδάφους έδρασης (φωτ. συγγραφέων) Photo 1 & 2. Test pieces from concrete pavements and soil (authors photos) ii. Εργαστηριακοί έλεγχοι Ακολούθησε μεταφορά των πυρήνων σκυροδέματος στο Εργαστήριο Δομικών Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ., όπου έγιναν εργαστηριακές μετρήσεις και έλεγχοι των δοκιμίων σκυροδέματος (Φωτ. 3 & 4) για να εκτιμηθούν ενδεικτικά οι αρχικές κατηγορίες σκυροδέματος, με βάση την ισοδύναμη θλιπτική 2

αντοχή κύβου και τη χαρακτηριστική αντοχή κύβου, σύμφωνα με τον Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΚΤΣ-97) και την εγκύκλιο Ε7 του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε, 1997). Φωτ. 3 & 4. Εργαστηριακοί έλεγχοι σκυροδέματος (φωτ. συγγραφέων) Photo 3 & 4. Concrete laboratory tests (authors photos) Έγιναν εργαστηριακοί έλεγχοι εδάφους έδρασης (Φωτ. 5 & 6) που περιελάμβαναν κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα (AASHTO T 27-93), δείκτη πλαστικότητας (AASHTO T 89-96, Τ 90-96 ASTM D 4318-1995), προσδιορισμό C.B.R. (AASHTO T 193-93), προσδιορισμό διόγκωσης (AASHTO T 193-93), αντίσταση σε διείσδυση βάθος διείσδυσης (AASHTO T 193-93) και κατάταξη εδαφών (AASHTO Μ 145-95). Φωτ. 5 & 6. Εργαστηριακοί έλεγχοι εδάφους έδρασης (φωτ. συγγραφέων) Photo 5 & 6. Soil laboratory tests (authors photos) iii. Εκτίμηση κυκλοφοριακής φόρτισης Για να υπολογιστούν τα φορτία που θα περάσουν από ένα οδόστρωμα από σκυρόδεμα σε δασικό δρόμο της Ηπείρου και αντίστοιχα ο αριθμός των ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn (18.000 lb.) ESALs συγκεντρώθηκαν τα στοιχεία παραγωγής από διαχειριστικές μελέτες δασών που είναι διαθέσιμες για τις περιοχές που εντοπίστηκαν οδοστρώματα από σκυρόδεμα στην Ήπειρο και έγινε η λήψη δοκιμίων σκυροδέματος. Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από 16 δάση της Ηπείρου με έκταση από 128 ha έως 4.544 ha και συνολική έκταση και για τα 16 δάση 16.857,08 ha. Για τα δάση αυτά η 3

μέση επιφάνεια συστάδας είναι 57 ha και η μέση πυκνότητα δρόμων 41,62 m/ha. Για κάθε 10ετή διαχειριστική περίοδο η μέση ποσότητα παραγόμενης τεχνικής ξυλείας ανά συστάδα είναι 178,47 m 3 και η μέση ποσότητα καυσόξυλων 1.028,29 m 3. Η δομή του δασικού οδικού δικτύου είναι τέτοια που κάποιοι δρόμοι χρησιμοποιούνται όλη τη δεκαετή περίοδο διαχείρισης του δάσους και λόγο της συνεχούς τους χρήσης είναι αυτοί που φέρουν και τα δύσκαμπτα οδοστρώματα από σκυρόδεμα. Τα οχήματα που χρησιμοποιούνται για τη συγκομιδή της ξυλείας από τα δάση της Ηπείρου είναι φορτηγά με δύο ή τρείς άξονες και τράκτορες τριών αξόνων με συρόμενο τριών αξόνων (Υπ. Γεωργίας 2000-2006 και Πρόγραμμα Αγροτικής Ανάπτυξης 2007-2013). Δεν κατέστη δυνατό να υπολογιστεί η αναλογία χρήσης κάθε τύπου οχήματος στην συγκομιδή δασικών προϊόντων στην Ήπειρο μιας και δεν τηρούνται στοιχεία χρήσης από τους Δασικούς Συνεταιρισμούς και από την Ένωση Δασικών Συνεταιρισμών Ηπείρου. Με βάση τα στοιχεία επιδοτήσεων την τελευταία δεκαετία από δασικούς συνεταιρισμούς και ξυλέμπορους της Ηπείρου (Υπ. Γεωργίας 2000-2006 και Πρόγραμμα Αγροτικής Ανάπτυξης 2007-2013) προσδιορίστηκαν οι διαφορετικοί τύποι φορτηγών που κυριαρχούν με περισσότερα αριθμητικά τα φορτηγά με τρείς άξονες. Κατά συνέπεια ο υπολογισμός των ESALs γίνεται σαν να χρησιμοποιείται ένας τύπος οχήματος κάθε φορά με βάση το νόμιμο ωφέλιμο φορτίο του σε κυβικά ξυλείας. Υπάρχει μια προγενέστερη εκτίμηση της αρνητικής επίδρασης της υπερφόρτωσης των οχημάτων μεταφοράς ξυλείας στους δασικούς δρόμους (Εσκίογλου 1988) η οποία αφορά εύκαμπτα οδοστρώματα στις περιοχές της Αριδαίας και της Αρναίας στη Μακεδονία πριν από 25 χρόνια και αναφέρει υπερφόρτωση των οχημάτων σε ποσοστά 30% έως 60%. Όμως με βάση τα στοιχεία που συγκεντρώθηκαν από τους φακέλους επιδοτήσεων των δασικών συνεταιρισμών της Ηπείρου (Υπ. Γεωργίας 2000-2006 και Πρόγραμμα Αγροτικής Ανάπτυξης 2007-2013) όπου καταγράφονται και τα υφιστάμενα οχήματα των συνεταιρισμών, διαπιστώνεται ότι η πλειονότητα των φορτηγών έχει αντικατασταθεί με νέα. Επιπλέον λόγο της διασποράς των μελετώμενων οδοστρωμάτων σε όλη την Ήπειρο δεν ήταν εφικτός ο υπολογισμός της υπερφόρτωσης των οχημάτων μεταφοράς ξυλείας εκ νέου με τα νέα οχήματα. Έτσι στην παρούσα εργασία γίνεται υπολογισμός με βάση το νόμιμο ωφέλιμο φορτίο. Για κάθε όχημα έγινε μετατροπή των αξονικών φορτίων του σε ισοδύναμους πρότυπους άξονες 80 kn (18.000 lb.) ESALs (AASHTO, 1993) και με βάση την χωρητικότητα του κάθε οχήματος υπολογίζεται το αξονικό φορτίο ανά κυβικό ξυλείας. Σύμφωνα με τα στοιχεία παραγωγής των δασών που συγκεντρώθηκαν προκύπτει ο αριθμός των ESALs, για κάθε όχημα και προϊόν ξυλείας, για τη μέση παραγωγή ανά υλοτομούμενη συστάδα. Τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα εντοπίστηκαν σε θέσεις δασικών οδών που χρησιμοποιούνται καθ' όλη τη δεκαετία διαχείρισης ενός δάσους. Η λειτουργική διάρκεια ζωής σχεδιασμού ενός οδοστρώματος από σκυρόδεμα συνήθως είναι 30 χρόνια, οπότε για αυτό το χρονικό διάστημα ο εκτιμώμενος αριθμός των ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn που θα χρησιμοποιηθεί και στον υπολογισμό του πάχος του οδοστρώματος. Στους δασικούς δρόμους, όταν εξυπηρετούν κυρίως την διαχείριση του δάσους και την συγκομιδή δασικών προϊόντων δεν συναντώνται σημαντικές μεταβολές στον κυκλοφοριακό φόρτο. Η αειφορική διαχείριση που εφαρμόζεται στα δάση της Ηπείρου 4

έχει οδηγήσει σε μια σχετικά σταθερή παραγωγή για κάθε δάσος. Έτσι αντίθετα με την κυκλοφορία σε αστικές και υπεραστικές οδούς δεν θα υπολογιστεί αύξηση των διερχόμενων οχημάτων με την πάροδο του χρόνου παρά μόνο θα γίνει στρογγυλοποίηση των τιμών που εκτιμήθηκαν προς τα πάνω. iv. Υπολογισμός πάχους σκυροδέματος Ο υπολογισμός του κατάλληλου πάχους σκυροδέματος για οδοστρωσία έγινε με την χρήση της εξίσωσης "1993 AASHTO Empirical Equation for Rigid Pavements" (AASHTO 1993), μέσω της εφαρμογής "1993 AASHTO Rigid Pavement Structural Design Application" της paviasystems. Επιλέχθηκε η χρήση αυτής της εξίσωσης ως η πιο αποδεκτή διεθνώς, ελλείψει κάποιου εθνικού προτύπου για διαστασιολόγηση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα. 1993 AASHTO Empirical Equation for Rigid Pavements όπου: W 18 = προβλεπόμενος αριθμός ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn (18,000 lb.) ESALs όπου χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές του Πίνακα 3 (W 18: 9.000 έως 16.500). Z R = τυπική απόκλιση. Χρησιμοποιήθηκε τιμή 75% για δασικές οδούς (AASHTO 1993). S o = συνδυασμένο τυπικό σφάλμα της προβλεπόμενης κυκλοφορίας και της προβλεπόμενης απόδοσης. Προτεινόμενη τιμή 0,4 (AASHTO 1993) D = πάχος οδοστρώματος από σκυρόδεμα σε inches. p t = τελικός δείκτης λειτουργικότητας. Προτεινόμενη τιμή 3,0 (Carey and Irick 1960). ΔPSI = διαφορά μεταξύ αρχικού (p 0) και τελικού (p t) δείκτη λειτουργικότητας. Προτεινόμενη τιμή 1,5 (AASHTO 1993) S' c = αντοχή σε κάμψη του σκυροδέματος σε psi S' c = 7,5 x (Fc 0,5 ) = 362 psi (ACI Code, 2002) C d = συντελεστής απορροής. Χρησιμοποιείται όταν υπάρχουν προβλήματα απορροής υδάτων διαφορετικά δίνεται η τιμή 1 (AASHTO 1993). J = συντελεστής μεταφοράς φορτίου (αποδοτικότητα μεταφοράς φορτίου) για σκυρόδεμα χωρίς οπλισμό και βλήτρα σε διαμορφωμένη υπόβαση ή βάση από αδρανή η τυπική τιμή είναι 3,8 (AASHTO 1993). E c = ελαστικότητα του σκυροδέματος. Υπολογίστηκε με τον τύπο Ec=(2,15x10 4 x(f cm/10) 1/3 )x0,9= 22627 MPa (3.291.226 psi), (CEB-FIP Model Code 1990). k = μέτρο αντίδρασης υπεδάφους. Υπολογίζεται με βάση τη τιμή του CBR του εδάφους έδρασης και είναι k=(cbr/5)+3=5,4 kg/cm 2 ή 76,8 psi (Portland Cement Association 1966) 5

Αποτελέσματα Με βάση τα στοιχεία υπαίθρου, από τα οδοστρώματα που εντοπίστηκαν μόνο τρία (5,88%) δεν εμφάνισαν φθορές. Τα δύο μέσα σε δάσος κωνοφόρων στην Μεσούντα Άρτας και ένα σε αραιούς θαμνώνες στους Ασπραγγέλους Ζαγορίου. Όλα τα υπόλοιπα σε ποσοστό 94,12% εμφάνισαν προβλήματα και αστοχίες (Anastasiou et al. 2011). Η πιο συχνή αστοχία που εντοπίστηκε είναι η εμφάνιση ρωγμών σε ποσοστό 82,35%. Το δεύτερο σε συχνότητα πρόβλημα με ποσοστό 41,18% είναι η αποκόλληση τμημάτων του σκυροδέματος και τρίτο είναι η επιφανειακή φθορά κατά μήκος της κίνησης των τροχών με ποσοστό 27,45%. Τα υπόλοιπα προβλήματα και αστοχίες που εμφανίζονται, κυμαίνονται σε ποσοστά από 11,76% έως 3,92% και αφορούν την χρήση ακατάλληλων αδρανών, την φθορά του σκυροδέματος μέχρι του σημείου να εμφανίζεται ο οπλισμός, την ολίσθηση του εδάφους, την υποσκαφή του εδάφους έδρασης του οδοστρώματος και την ολική καταστροφή του οδοστρώματος (Anastasiou et al. 2011). Από τις εργαστηριακές μετρήσεις και ελέγχους των δοκιμίων σκυροδέματος εκτιμήθηκαν ενδεικτικά οι αρχικές κατηγορίες σκυροδέματος σύμφωνα με τον ΚΤΣ-97 και την εγκύκλιο Ε7 του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. (Φωτ. 3 & 4) με βάση την ισοδύναμη θλιπτική αντοχή κύβου και τη χαρακτηριστική αντοχή κύβου (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε, 1997) από όπου προέκυψαν οι μετρήσεις του Πίνακα 1. Πίνακας 1. Μετρήσεις εργαστηριακών ελέγχων σκυροδέματος Table 1. Concrete laboratory test results Ισοδύναμη θλιπτική αντοχή κυλίνδρου 15x30cm Ισοδύναμη θλιπτική αντοχή κύβου ακμής 15 cm Ενδεικτική αρχική κατηγορία σκυροδέματος πάχος σκυροδέματος Μέσες τιμές 15,99 MPa 20,93 MPa C16/20 9,5 cm 3,7 in Μέγιστες τιμές 19,78 MPa 25,43 MPa C20/25 12,0 cm 4,7 in Ελάχιστες τιμές 12,32 MPa 16,50 MPa C12/15 6,5 cm 2,6 in Από τους εργαστηριακούς ελέγχους των εδαφών έδρασης πρόεκυψαν τιμές CBR από 9,5 έως 22 με μέση τιμή CBR 12 για το 95% της μέγιστης ξηρής πυκνότητας (AASHTO T 193-93). Για τις περιοχές Βροντισμένης CBR 9,5 με έδαφος έδρασης κακής ποιότητας (χρησιμοποιούμενο σκυρόδεμα C20/25), Μεσούντας CBR 11,3 με έδαφος έδρασης καλής ποιότητας (χρησιμοποιούμενο σκυρόδεμα C16/20) και Μαυρονόρους CBR 22 με έδαφος έδρασης μέτριας ποιότητας (χρησιμοποιούμενο σκυρόδεμα C12/15). Οι αστοχίες και φθορές που καταγράφηκαν σε μεγαλύτερο ποσοστό (εμφάνιση ρωγμών 82,35% και αποκόλληση τμημάτων 41,18%) εμφανίστηκαν στα οδοστρώματα από σκυρόδεμα άσχετα με τα χαρακτηριστικά του εδάφους έδρασης τους (Anastasiou et al. 2011). Για την εκτίμηση της κυκλοφοριακής φόρτισης υπολογίστηκαν τα φορτία που θα περάσουν από ένα οδόστρωμα από σκυρόδεμα σε δασικό δρόμο της Ηπείρου και αντίστοιχα ο αριθμός των ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn (18.000 lb.) ESALs με 6

βάση τα στοιχεία παραγωγής από διαχειριστικές μελέτες δασών που είναι διαθέσιμες για τις περιοχές που εντοπίστηκαν οδοστρώματα από σκυρόδεμα στην Ήπειρο και έγινε η λήψη δοκιμίων σκυροδέματος. Πίνακας 2. Εκτίμηση ESALs για κάθε τύπο χρησιμοποιούμενου οχήματος με βάση την μέση παραγωγή ξυλείας ανά συστάδα. Table 2. Estimated ESALs by track type and cluster timber production Τύπος οχήματος Ωφέλιμο φορτίο άξονες Αξονικό φορτίο (από kg σε kips) kg (kn) kips LEF α LEF/m 3 ESALs β ανά υλοτομημένη συστάδα για καυσόξυλα ESALs ανά υλοτομημένη συστάδα για τεχνική ξυλεία αγροτικά 4x2 4x4 6x4 6x4 με συρόμενο 1336 kg 1,5 m³ 6000 kg 6,5 m³ 10000 kg 10,9 m³ 18000 kg 19,6 m³ 49560 kg 56,0 m³ single 1500 14,7 3 0,0014 single 1850 18,1 4 0,0040 σύνολο 3350 0,0054 single 7500 73,6 17 0,79 single 7500 73,6 17 0,79 σύνολο 15000 1,58 single 7500 73,6 17 0,79 single 10500 103,0 23 2,88 σύνολο 18000 3,67 single 9000 88,3 20 1,57 tandem 21000 205,9 46 7,23 σύνολο 30000 8,80 single 9000 88,3 20 1,57 tandem 21000 205,9 46 7,23 tridem 32000 313,8 71 14,10 σύνολο 62000 22,90 0,24 249,12 43,24 0,34 347,19 60,26 0,45 462,50 80,27 0,41 420,47 72,98 πρότυπος άξονας 8158 80 18 1,00 α. Συντελεστής ισοδυναμίας φορτίου Load Equivalency Factor (LEF) από AASHTO, 1993 για πάχος σκυροδέματος 20cm (4in) β. ESALs αριθμός των ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn (18,000 lb.) Ο υπολογισμός των ESALs στον Πίνακα 2 έγινε σαν να χρησιμοποιείται ένας τύπος οχήματος κάθε φορά με βάση το νόμιμο ωφέλιμο φορτίο του σε κυβικά ξυλείας. Σύμφωνα με τα στοιχεία παραγωγής των δασών που συγκεντρώθηκαν προέκυψε ο αριθμός των ESALs, για κάθε όχημα και προϊόν ξυλείας, για τη μέση παραγωγή ανά υλοτομούμενη συστάδα (Πίνακας 2). 7

Τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα εντοπίστηκαν σε θέσεις δασικών οδών που χρησιμοποιούνται καθ' όλη τη δεκαετία διαχείρισης ενός δάσους. Η λειτουργική διάρκεια ζωής σχεδιασμού ενός οδοστρώματος από σκυρόδεμα συνήθως είναι 30 χρόνια, οπότε για αυτό το χρονικό διάστημα ο εκτιμώμενος αριθμός των ισοδύναμων πρότυπων αξόνων 80 kn (ESALs) που χρησιμοποιείται και στον υπολογισμό του πάχος του οδοστρώματος φαίνεται στον Πίνακα 3. Πίνακας 3. Αριθμός ισοδύναμων πρότυπων αξόνων (ESALs) ανά τύπο οχήματος Table 3. ESALs per truck type Τύπος οχήματος 4x2 4x4 6x4 6x4 με συρόμενο ESALs 30ετίας 8.771 12.223 16.283 14.803 Στους δασικούς δρόμους όταν εξυπηρετούν κυρίως την διαχείριση του δάσους και την συγκομιδή δασικών προϊόντων δεν συναντώνται σημαντικές μεταβολές στο κυκλοφοριακό φόρτο. Η αειφορική διαχείριση που εφαρμόζεται στα δάση της Ηπείρου έχει οδηγήσει σε μια σχετικά σταθερή παραγωγή για κάθε δάσος. Έτσι αντίθετα με την κυκλοφορία σε αστικές και υπεραστικές οδούς δεν υπολογίζεται αύξηση των διερχόμενων οχημάτων με την πάροδο του χρόνου παρά μόνο γίνεται στρογγυλοποίηση των τιμών που εκτιμήθηκαν προς τα πάνω για να συμπεριληφθούν πιθανές μικρές αυξήσεις στην παραγωγή ξυλείας για κάποια διαχειριστική περίοδο. Από τους Πίνακες 2 και 3 διακρίνουμε ότι αν μεταφερθεί ο ίδιος όγκος ξυλείας με μεγαλύτερο όχημα (περισσότερων αξόνων) έχουμε μεγαλύτερη τιμή LEF/m 3 και αντίστοιχα περισσότερους ισοδύναμους άξονες. Έτσι για δασικούς δρόμους δυσμενέστερες φορτίσεις προκαλούν τα μεγαλύτερα οχήματα παρά τους περισσότερους άξονες που διαθέτουν. Με τη χρήση της εξίσωσης "1993 AASHTO Empirical Equation for Rigid Pavements", μέσω της εφαρμογής "1993 AASHTO Rigid Pavement Structural Design Application" της paviasystems, για τον υπολογισμό πάχους του σκυροδέματος προέκυψαν τα αποτελέσματα του Πίνακα 4. Πίνακας 4. Πάχη οδοστρώματος ανά τύπο οχήματος Table 4. Slab depth per truck type Τύπος οχήματος 4x2 4x4 6x4 6x4 με συρόμενο ESALs (W 18) 9.000 12.500 16.500 15.000 Πάχος οδοστρώματος 4,5 in 5 in 5,5 in 5 in 11 cm 13 cm 14 cm 13 cm Όταν με τη χρήση της εξίσωσης "1993 AASHTO Empirical Equation for Rigid Pavements" προκύπτει πάχος οδοστρώματος κάτω από 15 cm ( 6 in ) τότε χρησιμοποιείται πάχος οδοστρώματος 15 cm (Texas Department of Transportation 2011). Σε κάθε περίπτωση όμως το μέσο πάχος των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα που καταγράφηκαν είναι 9,5 cm ενώ το μέγιστο 12 cm και το ελάχιστο 6,5 cm (Πίνακας 1). Σύμφωνα με τον Πίνακα 4, για να μπορούν τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα να 8

δεχθούν κυκλοφορία από όλους του χρησιμοποιούμενους τύπους φορτηγών στην Ήπειρο θα πρέπει να έχουν ελάχιστο πάχος 14 cm κατά απόλυτες τιμές ή σύμφωνα με τις οδηγίες 15 cm (Texas Department of Transportation 2011). Τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα που μελετήθηκαν δεν πληρούν στο σύνολο τους την απαίτηση του ελάχιστου πάχους που υπολογίστηκε. Συμπεράσματα Από την καταγραφή και κατηγοριοποίηση των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα που εντοπίστηκαν διαπιστώθηκε ότι σε ποσοστό 94% εμφανίζουν αστοχίες και φθορές. Μετά τους εργαστηριακούς ελέγχους που έγιναν βρέθηκε ότι ενώ χρησιμοποιήθηκε κατά μέσο όρο ικανοποιητικής αντοχής σκυρόδεμα αντίστοιχο της κατηγορίας C16/20 το μέσο πάχος οδοστρώματος από σκυρόδεμα είναι μόλις 9,5 cm. Από του υπολογισμούς που έγιναν το πάχος του οδοστρώματος από σκυρόδεμα θα έπρεπε να είναι τουλάχιστον 14 cm κατά απόλυτες τιμές ή 15 cm σύμφωνα με τις οδηγίες. Αν στους υπολογισμούς που έγιναν είχε ληφθεί υπόψη και πιθανή υπερφόρτωση των διερχόμενων φορτηγών (Εσκίογλου 1988) θα απαιτούνταν ακόμα μεγαλύτερο πάχος οδοστρώματος από σκυρόδεμα. Διαπιστώνεται ότι ο σχεδιασμός και η κατασκευή των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα που εφαρμόζεται στην περιοχή της Ηπείρου έχει οδηγήσει σε μικρά πάχη οδοστρωμάτων που μειώνουν την διάρκεια ζωής του οδοστρώματος και αυξάνουν το κόστος συντήρησης. Μια προσεκτικότερη διαστασιολόγηση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα με βάση την παραγωγικότητα σε δασικά προϊόντα και τα χρησιμοποιούμενα οχήματα στο δάσος εφαρμογής του θα εξασφαλίσει μεγάλη διάρκεια ζωής και μικρό κόστος συντήρησης. Abstract The forest road network in Greece is almost entirely constructed by compacted soil, apart from positions with limited accessibility, where concrete pavements are preferred. Since no relevant national specifications exist, the construction of these forest concrete pavements is carried out empirically, based on the experience of the designer and the local forest authorities. The present report aims at the evaluation of the existing concrete pavements in forest areas in relation to their traffic loads. The area of research is Epirus, at Northwestern Greece, which is characterized as a steep, mountainous landscape, covered by forests to a great extent. The existing concrete pavements were located in most of the forest types present in the Greek landscape and their position and characteristics were recorded. An identification and categorization of the concrete pavement properties was carried out and core specimens were drilled from concrete, while soil specimens were also taken from the ground where the concrete layer was based on. The traffic load for the service life of the pavements was then estimated and, based on the results; the required concrete layer thickness was calculated. The results of this research show that the existing forest concrete pavements of Epirus are constructed with less than the minimum required designed thickness, a practice that could account for some of their durability issues. KEY WORDS: Forest roads, concrete pavements, slab depth 9

Βιβλιογραφία AASHTO, 1993. Guide for Design of Pavement Structures. AASHTO, 1993. T 193Standard Method of Test for The California Bearing Ratio (CBR) AASHTO, 1993. T 27 Sieve Analysis of Extracted Aggregate AASHTO, 1995. Μ 145 Standard Specification for Classification of Soils and Soil- Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes AASHTO, 1996. T 89 Standard Method of Test for Determining the Liquid Limit of Soils AASHTO, 1996. Τ 90 Determining the Plastic Limit and Plasticity Index of Soils ACI, 2002. 318M-02 Building Code Requirements for Structural Concrete. ACI Committee 318. American Concrete Institute. Michigan. pp 299-304. Anastasiou, G., Papayanni, I., Anastasiou, E., 2011. Problems and failures in concrete pavements constructed in forest areas of Epirus. 5th ICONFBMP. Thessaloniki. Greece. 1-3 June 2011. Volume II. p 10. ASTM, 1995. D 4318 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils Carey, W.N., Jr., Irick, P.E., 1966. The Pavement-Serviceability Concept. Highway Research Board Bulletin 250. National Research Council. Washington, D.C.. pp 40-58. CEB-FIP Model Code 1990, 1993. Thomas Telford Limited. p 437. Portland Cement Association, 1966. Thickness Design for Concrete Pavements. p 31. Texas Department of Transportation, 2011. Pavement Design Guide. p 428. Αναστασίου, Γ., 2006. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Δ.Δ. Αρετής Δήμου Άνω Καλαμά Διαχειριστικής Περιόδου 2006-2015. Αναστασίου, Γ., 2004. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Διλόφου Δήμου Κεντρικού Ζαγορίου Διαχειριστικής Περιόδου 2004-2013. Αναστασίου, Γ., 2005. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Ραχίτα Δ.Δ. Καταρράκτη Δήμου Άνω Καλαμά Διαχειριστικής Περιόδου 2005-2014. Αναστασίου, Γ., 2005. Διαχειριστική Μελέτη Περαστικού Δάσους Παραμυθιάς Δήμου Παραμυθιάς Διαχειριστικής Περιόδου 2005-2014. Αναστασίου, Γ., 2008. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Δ.Δ. Δαφνόφυτου Δήμου Ζίτσας Διαχειριστικής Περιόδου 2008-2017. Αναστασίου, Γ., 2009. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Δ.Δ. Βροντισμένης Δήμου Άνω Καλαμά Διαχειριστικής Περιόδου2009-2018. Εσκίογλου, Π., 1988. Η αρνητική επίδραση της υπερφόρτωσης των οχημάτων μεταφοράς ξυλείας στους δασικούς δρόμους. Δ' Πανελλήνιο Δασολογικό Συνέδριο. Λάρισα. σελ. 148-159. Μπαλτογιάννη, Φ., 2003. Διαχειριστική Μελέτη του Δάσους Δ.Δ. Σιταριάς Δήμου Άνω Καλαμά Ν. Ιωαννίνων Διαχειριστικής Περιόδου 2003-2012. Μπαλτογιάννη, Φ., 2005. Διαχειριστική Μελέτη του Δημοτικού Δάσους του Δ. Δ. Καβαλλαρίου του Δήμου Ανατολικού Ζαγορίου Ν. Ιωαννίνων Διαχειριστικής Περιόδου 2005-2014. Μπαλτογιάννη, Φ., 2007. Διαχειριστική Μελέτη του Δασούς του Δ. Δ. Παρακαλάμου του Δήμου Άνω Καλαμά Ν. Ιωαννίνων Διαχειριστικής Περιόδου 2007-2016. 10

Μπαλτογιάννη, Φ., 2013. Διαχειριστική Μελέτη του Συνιδιόκτητου Δάσους Κρυονερίου - Λίμνης Πωγωνίου Π.Ε. Ιωαννίνων Διαχειριστικής Περιόδου 2013-2022. Μπαλτογιάννη, Φ., Αναστασίου, Γ., 2004. Διαχειριστική Μελέτη Δημοσίων Δασών Βωβούσας Φλαμπουραρίου - Μετσόβου Διαχειριστικής Περιόδου 2004-2013. Πρόγραμμα Αγροτικής Ανάπτυξης 2007-2013 «Αλέξανδρος Μπαλτατζής», 2013. Άξονας 1: «Βελτίωση της Ανταγωνιστικότητας του τομέα Γεωργίας & Δασοκομίας». Μέτρο 123Β: «Αύξηση της Αξίας των Δασοκομικών Προϊόντων». Επενδύσεις στη Μεταποίηση και Εμπορία Δασοκομικών Προϊόντων. Ράπτη, Αλ., Αναστασίου, Γ., 2003. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δάσους Ανθρακίτη Δήμου Ανατολικού Ζαγορίου Διαχειριστικής Περιόδου 2003-2012. Τζαβαλιάς, Ι., 1997. Διαχειριστική Μελέτη Κοινοτικού Δάσους Μαυρονόρους Διαχειριστικής Περιόδου 1998-2007. Τζαβέλλας, Κ., Αναστασίου, Γ., 2006. Διαχειριστική Μελέτη Δημοτικού Δασούς Δ.Δ. Κουκλιών Δήμου Άνω Καλαμά Διαχειριστικής Περιόδου 2006-2015. Τσιάρας, Δ., Κόττα, Γ., 2005. Μελέτη Προστασίας και Διαχείρισης Δημόσιου Δάσους Παλαιόπυργου - Μερόπης Δασαρχείου Ιωαννίνων, Νομού Ιωαννίνων Διαχειριστικής Περιόδου2004-2013. Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1997. Εγκύκλιος Ε7. Εκτίμηση της κατηγορίας αντοχής του σκυροδέματος υφιστάμενων κατασκευών. Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1997. Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΚΤΣ-97). Υπ. Γεωργίας, 2006. Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Αγροτική Ανάπτυξη - Ανασυγκρότηση της Υπαίθρου 2000-2006. Βελτίωση της Υλοτόμησης, Μεταποίησης και Εμπορίας των Δασοκομικών Προϊόντων. Επενδύσεις και επενδυτικά σχέδια από φυσικά και νομικά πρόσωπα που χρηματοδοτούνται από το μέτρο 2.2. 11