PODLOŽÍ VOZOVKY A JEHO CHARAKTERISTIKY

1. PODLOŽÍ VOZOVKY A JEHO CHARAKTERISTIKY • Vlastnosti zemin v podloží důležité z hlediska realizace • vozovky: • -zrnitostní složení • -vlhkost, plasticita • zhutnitelnost • namrzavost

2. Pro určení vhodnosti zemin pro silniční podloží se zeminy na základě vyhodnocení dříve uvedených charakteristik zařazují do deseti skupin : • Zeminy s plynulou čárou zrnitosti, velmi dobrý • písčitohlinitý tmel, jsou i za nepříznivých podmínek • stabilní. Jsou velmi dobrým silničním podložím • i dobrým materiálem pro cementové stabilizace • Zeminy s podobnými vlastnostmi jako skupina zemin I, • ale nemají písčitohlinitý tmel. Jsou mrazuvzdorné, • obtížně zhutnitelné, jsou velmi dobrým podložím

3. III. Jemnozrnnější zeminy soudržné a štěrky, jsou vhodné pro stabilizaci cementem nebo živicí, nesoudržné zeminy této skupiny se velmi špatně zhutňují IV. Přechodná skupina mezi velmi dobrými a průměrně vyhovujícími zeminami, mají hlinitý tmel V. Zeminy lze snadno zhutňovat, nižší únosnost je způsobena jemnozrnnějším charakterem, mírně namrzavé, jsou ještě vyhovujícím podložím VI. Podléhají středním objemovým změnám, namrzavé, přechod mezi průměrně vyhovujícími a zeminami málo vyhovujícími VII. Podléhají středním až vysokým objemovým změnám, po nasycení vodou klesá jejich únosnost až na 40 %, jsou namrzavé, málo vhodné silniční podloží

4. VIII. Namrzavé až nebezpečně namrzavé, měkká konzistence, mohou rozbřídat, nevhodné silniční podloží IX. Podléhají značným objemovým změnám, doporučuje se jejich odstranění z podloží X. Velké objemové změny, vlastnosti se nedají zlepšit, odstraňují se

5. Silniční násypy : Obecná zásada: bez úpravy nesmí být použito zemin, jejichž mez tekutosti je vyšší než 60 % nebo mají max. objemovou hmotnost menší než 1.5 g/cm3.

6. Zeminy málo vhodné až nevhodné pro silniční násypy: jíl, písčitý jíl, jílová hlína,hlína, písčitá hlína, hlinitý písek, jílovitý písek Zeminy vhodné pro silniční násypy: Jílovitý písek se štěrkem, písčitá hlína se štěrkem, jílovitopísčitý štěrk, hlinitý štěrk, štěrk s příměsí jílovitého písku Materiály velmi vhodné pro silniční násypy: Hlinitý písek, písek se štěrkem,písčitý štěrk,štěrk s příměsí písku, štěrk s příměsí hlinitého písku

7. Základním parametrem zemního tělesa je míra zhutnění: U soudržných zemin se tato míra vyjadřuje součinitelem zhutnění: U nesoudržných zemin je vyjádřena hodnotou relativní ulehlosti Id.

8. Na stupni zhutnění závisí deformační modul E(dle Vossa):

9. Únosnost pláně může být daná: - pevnostními vlastnostmi zemin - deformačními charakteristikami podloží (zatížení pláně) Únosnost zeminy v podloží se určuje zatěžovacími zkouškami vyjádřenými: - statickým modulem deformace - statickým modulem pružnosti - modulem reakce - rázovou zkouškou vyjádřenou rázovým modulem pružnosti

10. Stanovení únosnosti podle CBR - CBR- California Bearing Ratio- tzv. kalifornský poměr únosnosti), měří se odpor zeminy nebo zkoušeného materiálu proti penetraci(průniku předepsaného kovového trnu určitou rychlostí do zkušebního vzorku zeminy). Pevnost se vyjadřuje v procentech odporu při penetraci trnu do normo- vého materiálu, tj. do drceného kameniva. - jedná se o porovnávací metodu, horninový vzorek se porovnává s normovým materiálem, kterým je drcené kamenivo - pevnost zeminy podle CBR se pomocí grafů převádí na další deformační charakteristiky (modul pružnosti nebo modul reakce)

11. Podstata zkoušky: - zeminy vysušená při teplotě do 60 °C se rozmělní - v kovovém válci o průměru 152 mm se zemina při návrhové vlhkosti zhutní na návrhovou objemovou hmotnost - do takto připraveného vzorku se vtláčí ocelový trn o průměru 50 mm - trn je zatlačovaný rychlostí 1.27 mm za minutu, na lisu se odečítá potřebná síla, přepočítaná na specifický tlak od trnu při kritické hloubce zatlačení 2.54 mm , tj. za 2 minuty resp. při hloubce zatlačení 5.08 mm.

13. p .. specifické zatížení vzorku zeminy při zkoušce v MPa při zatlačení trnu 2.5 mm pn .. specifické zatížení normového materiálu (drceného kameniva) při zatlačení 2.5 mm . Toto zatížení má hodnotu 7.08 MPa. Zkouška se provádí i na nasycené zemině (zemina je ponořená ve vodě 96 hodin).

14. STANOVENÍ MODULU PRUŽNOSTI TLUMENÝM RÁZEM - modul pružnosti stanovujeme ze zatěžovací zkoušky tlumeným rázem( pomocí deflektometru) z vyhodnocení průhybu pod zatížením Zařízení pro tuto zkoušku má vyvodit následující kontaktní napětí na jednotlivých vrstvách při trvání impulzu síly t: - na podloží pro vozovky se stmelenými horními podkladovými vrstvami: p=0,02-0,05 MPa; t=0.1 s

15. - na podloží pro vozovky s nestmelenými horními podkladovými vrstvami: p=0,05-0,1 MPa;t=0,1 s - na spodní podkladové vrstvě: p=0,1-0,2 MPa; t=0,03 s - na horní podkladové vrstvě: p=0,2-0,35 MPa;t=0,03 s - na povrchu krytu:p=0,5 MPa;t=0,03 s Přístroj se skládá ze dvou základních částí: - rázové zařízení - měřící zařízení

16. Rázové zařízení: - nosná konstrukce ve tvaru trojnožky se střední vodící tyčí - zdvihací zařízení (zatěžovacím břemenem jsou ocelové prstence o hmotnosti 50 nebo 100 kg) - tlumící kotouče ( 4 ks nebo 7 ks p tloušťce 5 cm), tyto tlumící kotouče jsou položeny přímo na zkoušený povrch nebo na tuhou zatěžovací desku o ploše 1000 cm2, (d=37.7 cm), která leží na zkoušeném povrchu - velikost kontaktního napětí se dosahuje regulováním počtu gumových kotoučů a regulací hmotnosti závaží z různé výšky (dle tabulky)

17. 1 trojnožka 2 hlava trojnožky 3 kladky 4 objímka 5 vodící tyč 6 spojovací tyče 7 úchytky na kola 8 kleště 9 uvolňovací kužel 10 břemeno 11 kruhový držák 12 tlumící zařízení 13 zatěžovací zařízení 14 dynamometr 15 měřící nosník

18. Měřící zařízení: - měřící nosník(např. duralový) , jehož podstavce musí být vzdálené nejméně 4.d od zatěžovací desky o průměru d - na nosníku je připevněno snímací zařízení na zjištění velikosti průhybu Zařízení může být instalované rovněž na přívěsném vozíku za terénním osobním automobilem.

19. Pro tuhou kruhovou zatěžovací desku: Pro pružnou zatěžovací desku: p- kontaktní napětí po deskou yp- pružný průhyb pod deskou a- poloměr zatěžovací desky (plochy) m - Poissonovo číslo, obvykle se uvažuje 0.35

20. STANOVENÍ MODULU REAKCE STATICKOU ZATĚŽOVACÍ ZKOUŠKOU Princip: Tuhá zatěžovací deska o průměru 798 mm (plocha 5000 cm2)resp.762 mm (plocha 4550 cm2 ) se zatláčí do povrchu podloží a při kritickém zatlačení (průhybu) se odečítá tlak na zatěžovací desku. Pro modul reakce pak platí:

21. p - poměrné zatížení zeminy pod zatěžovací deskou při kritickém zatlačení 0.00127 m y - kritické zatlačení, rovno 0.00127 m Postup zkoušky: - zemina se zatlačuje po jednotlivých zatěžovacích stupních , vynese se graf závislosti „zatížení - zatlačení“ - na každém zatěžovacím stupni se udržuje zatížení tak dlouho , až se zatlačení ustálí (když je změna zatlačení během 3 minut menší než 0.05 mm) - celkové požadované zatlačení by mělo být 1.5 náso- bek kritického zatlačení (2-3 mm)

22. Zrychlená statická zkouška: Provádí se se stejným zařízením (kruhová zatěžovací deska má plochu 5000 cm2), ale pouze pro jeden zatěžovací stupeň p=0.07 MPa.Po ustálení deformace se zatížení odlehčí a pružná deformace se stanoví na odlehčující větvi po poklesu tlaku na nulu.Modul reakce se pak stanoví dle již dříve uvedeného vztahu. Tato zrychlená zkouška má dostatečně přesné výsledky pro hodnoty modulů reakce menší nebo rovno 60 MN/m3.

23. Pokud se tato zkouška provádí s menší zatěžovací deskou, je třeba provést přepočet dle vztahu: k - modul reakce stanovený deskou s plochou 5000 cm2 k‘ - modul reakce stanovený deskou s plochou menší než 5000 cm2 a‘- poloměr zatěžovací desky

24. PŘEVODY MEZI DEFORMAČNÍMI CHARAKTERISTIKAMI ! Zásada: Vyhýbáme se převodům mezi jednotlivými charakteristikami (každý způsob vychází z určitých předpokladů a různého způsobu provedení). Obvykle se jedná o měření svislé deformace, faktory ovlivňující měření svislé deformace : - doba zatížení - zemina je pružná jen ve velmi malé oblasti zatížení, u vyšších hodnot napětí je poměr mezi pružnou a plastickou částí deformace různý v různých zeminách

25. - vliv velikosti zatěžovací plochy kruhové desky, který se projevuje v různých hloubkách pod zatěžovacím místem; prakticky se zatížení projevuje do hloubky rovnající se 3 průměrům zatěžovací desky ( u CBR do hloubky 15 cm, u kruhové desky o ploše 1000 cm2 do hloubky 1 m, u desky o ploše 5000 cm2 do hloubky 2 m) - charakter zatížení (pozvolné nebo rázové) Převodní vztah: k … modul reakce En .. návrhový modul pružnosti

26. NÁVRHOVÁ ÚNOSNOST PODLOŽÍ Od zemin v podloží se vyžaduje: - změny objemu zeminy vyvolané od pohyblivého zatížení přes jednotlivé vrstvy vozovky na pláň a změny v důsledku kolísající vlhkosti během roku a změny způsobené namrzáním a rozmrzáním během roku byly co nejmenší - hodnoty únosnosti podloží byly co největší a během roku se co nejméně měnily

27. Zemina v celém cestním tělese musí být zhutněná.Správné zhutnění se posuzuje mírou zhutnění. Míra zhutnění: Poměr dosažené hodnoty zhutnění k předepsané hodnotě. Určuje se zvlášť pro soudržné a nesoudržné zeminy. Míra zhutnění se určuje obvykle podle procent z maximální objemové hmotnosti určené Proctorovou zkouškou. Nesoudržné zeminy: obsah jemnozrnných částic je menší než 25 %. V opačném případě soudržné zeminy.

28. Samotnou návrhovou únosnost vyjadřujeme: netuhé vozovky: a) modulem pružnosti b) hodnotou CBR tuhé vozovky: modulem reakce Únosnost není během roku stálá, mění se především se změnou vlhkosti. Čím má zemina větší vlhkost, tím je menší únosnost.

29. Návrhovou únosnost tedy uvažujeme ve dvou variantách: 1) návrhovou únosnost střední - vyjadřuje se středním návrhovým modulem pružnosti (E n,s )- z převodového grafu mezi CBR a E 2) návrhová únosnost minimální (v době jarního tání)- vyjadřuje se jarním návrhovým modulem pružnosti (En,j) Návrhová vlhkost pro soudržné zeminy:

30. wn - návrhová vlhkost zeminy wopt.- optimální vlhkost zeminy určená Proctorovou zkouškou - hodnota přírůstku v procentech, různá při různé typy zemin (viz. tabulka) Návrhová vlhkost pro nesoudržné zeminy:

31. x- saturace zeminy rd- objemová hmotnost zeminy odpovídající relativní hutnosti požadované pro pláň rs – měrná hmotnost zeminy Takto zvlhčenou zeminu zhutníme na návrhovou objemovou hmotnost: Pro soudržné zeminy:

32. Nesoudržné zeminy: Připravenou zeminu zhutníme na návrhovou hmotnost, odpovídající relativní hutnosti ID Z CBR se stanoví návrhová hodnota modulu pružnosti, obvykle by mělo být alespoň jedno vyhodnocení na 200 m délky. Trasa se dělí na úseky s přibližně stejnou hodnotou únosnosti podloží, musí být splněna podmínka:

33. Úseková hodnota únosnosti podloží se určí dle vztahu: … průměrná hodnota modulu pružnosti podloží na úseku … výpočtová úseková hodnota modulu pružnosti podloží s …. směrodatná odchylka

34. Epi … jednotlivé hodnoty modulů pružnosti na sledova- ném úseku n … počet hodnot Epi v souboru v… variační koeficient Minimální (jarní) návrhová únosnost E n,j:

35. E n,s … střední návrhový modul pružnosti E n,j … jarní návrhový modul pružnosti u .. redukční součinitel(závisí na typu vodního režimu, namrzavosti zeminy, poměru tloušťky vozovky a hloubky promrzání)

36. Požadavek na minimální hodnotu únosnosti podloží : En = 25 MPa Pro větší zatížení se doporučuje En=40-50 MPa • Zvýšení únosnosti lze dosáhnout: • výměnou zeminy v podloží • - zlepšením podložní zeminy