UNIVERZITET U SARAJEVUGRAEVINSKI FAKULTETODSJEK ZA SAOBRAAJNICEArmin KurtagiGEOSINTETICI U GRADITELJSTVU

Profesor: Student:prof. dr. Branko Mazi Armin Kurtagi

Sadraj:1UVOD32GEOSINTETICI42.1OPENITO O GEOSINTETICIMA42.2HISTORIJA GEOSINTETIKA43PROIZVODNJA I OSNOVNI MATERIJALI U PROIZVODNJI GEOSINTETIKA63.1Poliamid (PA)63.2Poliester (PES)63.3Polietilen (PE)73.4Polipropilen (PP)74VRSTE GEOSINTETIKA84.1Geotekstili84.2Geomree84.3Geomembrane94.4Geokompoziti95SPAJANJE GEOSINTETIKA105.1Spajanje preklapanjem105.2Spajanje ivanjem115.3Spajanje lijepljenjem116SVOJSTVA GEOSINTETIKA126.1Fizika svojstva126.2Mehanika svojstva126.3Hidraulika svojstva136.4Svojstva otpornosti prema okoliu137FUNKCIJE GEOSINTETIKA14

UVODNa osnovu projektnog zadatka potrebno je napraviti Elaborat za dimenzioniranje kolovozne konstrukcije za autocestu, prikljunu saobraajnicu i rampu petlje kao spoja na autocestu. Dimenzioniranje je izvreno na osnovu: Zadatih podataka o saobraaju (Saobraajnim simulacijama za PGDS, te procjenom za stopu rasta saobraaja) Hidrolokih uslova Osjetljivosti na smrzavanje Geomehanikih ispitivanja materijala (CBR=7%)Dimenzioniranje se radi u skladu sa projektnim zadatkom i vaeim propisima: Smjernice za projektovanje, graenje, odravanje i nadzor na putevima Federacije Bosne i Hercegovine (u daljem tekstu ,,Smjernice'').Konstrukcija prikljune saobraajnice dimenzionirana je kao kruta kolovozna konstrukcija na podruju naplate, a autoceste, rampe i prikljune saobraajnice izvan podruja naplate su dimenzionisane kao fleksibine konstrukcije.Fleksibilne kolovozne konstrukcije dimenzionirane su pomou metode U.C4.012. Provjera je izvrena i pomou LIDDL ove metode (AASHO metoda). Izvren je proraun radijalnih zateuih napona preko Miler Odemark-ove metode, kao i vertikalnih pritiskujuih napona za ljetnje i zimske uslove. Raena je i provjera dobijene konstrukcije na dejstvo mraza, ija dubina prodiranja iznosi 90 cm.Kruta kolovozna konstrukcija dimenzionirana je pomou vicarske metodeELEMENTI ZA PROJEKTOVANJEDimenziniranje se obavlja na osnovu mjerodavnih parametara i to : Projektni period Vozna sposobnost Saobraajno optereenje Klimatsko-hidrolokih uslova izraenih veliinom regionalnog faktora R Nosivost materijala u posteljici Izraena CBR-omProjektni periodProjektni period je vrijeme izraeno u godinama za koje se kolovozna konstrukcija dimenzionira. Kod duih vremenskih perioda potrebno je vriti ojaanja ili faznu izgradnju, to nije predmet ovog Elaborata. Dimenzioniranje ove kolovozne konstrukcije obavlja se za projektni period od 20 godina.Vozna sposobnostVozna sposobnost povrine kolovoznog zastora na kraju projektnog perioda definisana je indeksom upotrebljivosti p, ija je vrijednost p = 5 za nove i idealno ravne kolovoze, a za potpuno unitene kolovoze po kojim nije mogue voziti p = 0. U standardu U.C4.012 najmanja vrijednost indeksa vozne sposobnosti kolovoznog zastora na kraju projektnog perioda je pk = 2,5.Saobraajno optereenjeIzraeno je ukupnim ekvivalentnim saobraajnim optereenjem za projektni period i voznu traku koja se dimenzionira. Ukupno ekvivalnetno saobraajno optereenje izraeno je brojem prelazaka standarnde jednostruke osovine od 82 kN,(ekvivalentna osovina)Prevoenje osovinskog optereenja za pojedina vozila vri se pomou faktora ekvivalencije, koji su izvedeni iz odnosa:fe =Gdje je: fe faktor ekvivalencije po vrstama osovine, L osovinsko optereenje po osovinama.Izvedeni faktori ekvivalencije su: za jednostruku osovinu: fe = 2,212 10-8 L14 ; za dvostruku osovinu: fe = 1,975 10-9 L24 ;Gdje su: L1, L2 optereenja osovina u kN.Proraun ekvivalentnog saobraajnog optereenja obavlja se na osnovu zadatog PGDS a. Putnika vozila se zanemaruju jer se njihov uticaj ne uzima u obzir kod prorauna (vrlo mali uticaj). Zadate strukture saobraaja (Tabela 1)Tabela 1: Zadata struktura saobraaja u procentima (%)PABUSTVSTVTTV1TTV3AV1AV2AV3

8054422111

Dnevno ekvivalentno saobraajno optereenje rauna se po formuli:Td =Godinje ekvivalento optereenje rauna se po formuli:Tg = Td 365 Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje Tu = Tg q Procjenom su dobijene sljedee stope rasta: 2014 2024. godina: 2,8 %, 2024 2034. godina: 1,3 %.Faktori rasta saobraaja dobijeni su na osnovu sljedee formuleq = ;Gdje je : q faktor rasta; r stopa rasta; n broj godina

Faktori rasta saobraaja dobijeni na osnovu prethodne formule su prikazani u Tabeli2.Tabela 2: Faktori rasta saobraajaq(%)2,801,30

11,031,01

21,061,03

31,091,04

41,121,05

51,151,07

61,181,08

71,211,09

81,251,11

91,281,12

101,321,14

Suma11,6810,74

Proraun ekvivalentnog saobraajnog optereenjaAutocestaU baznoj 2014. godini vrijednost PGDS a za autocestu iznosi 11.200 vozila na dan. Popunjenost vozila se uzima 70 %. Odreivanje prosjenog godinjeg dnevnog saobraaja za 2024. godinu:PGDS2 = PGDS1 (1 +)10 = 11.200 (1 + )10 = 14.762 vozila na danProraun ekvivalentnog optereenja za prvih 10 godina (2014. 2024. godine) dat je u Tabeli 3, a na osnovu tih podataka dobija se: Dnevno ekvivalentno saobraajno optereenje autoceste:Tda1 == 1.496,5 kN Godinje ekvivalento saobraajno optereenjeautoceste:Tga1 = Tda1 365 = 546.222,9 kN Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje autoceste za period od 2014. do 2024. godine:Tua1 = Tga1 q1 = 6.387.188,06 kNTua1 = 0.63 107 kN

Tabela 3: Proraun ekvivalentnog saobraajnog optereenja autoceste za period od 2014.2024godine

Proraun ekvivalentnog saobraajnog optereenja za period od 2024. 2034. godine dat je u Tabeli 4, na osnovu ega se dobija: Dnevno ekvivalentno saobraajno optereenje autoceste:Tda2 == 1.972,46 kN Godinje ekvivalento optereenje autoceste:Tga2 = Tda2 365 = 719.947,86 kN Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje autoceste za period od 2024. do 2034. godine:Tua2 = Tga2 q2 = 7.734.848,67 kNUkupno ekvivalentno saobraajno optereenje na koje je potrebno dimenzionirati kolovoznu konstrukciju autoceste iznosi:Tua = Tua1 + Tua2 Tua = 14.113.036,73kN Tua = 1,41 107 kN

Tabela 4: Proraunekvivalentnogsaobraajnogoptereenjaautocestezaperiodod2024.2034godie

Prikljuna cestaVrijednost PGDS a u 2014. godini na prikljunoj cesti iznosi 50 % od PGDS a autoceste, tj. 5.600 vozila na dan.Daljni proraun ekvivalentnog optereenja je isti kao i kod autoceste,jedina razlika je u tome to sada koristimo novi PGDS, koji je 50% manji od onog za autocestu. Pa tako imamo da je: Odreivanje prosjenog godinjeg dnevnog saobraaja za 2024. godinu:PGDS2 = PGDS1 (1 +)10 = 5.600 (1 + )10 = 7.381 vozila na dan Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje prikljune ceste za period od 2014. do 2024. godine:Tup1 = Tua1 0,5 = 6.387.188,06 kN 0,5 = 3.193.594,03 kN Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje prikljune ceste za period od 2024. do 2034. godine:Tup2 = Tua2 0,5 = 7.734.848,67 0,5 = 3.867.424,33 kNUkupno ekvivalentno saobraajno optereenje na koje je potrebno dimenzionirati kolovoznu konstrukciju prikljune ceste iznosi:Tup = Tup1 + Tup2 Tup = 3.9193.594,03+ 3.867.424,33 = 7.061.018,36 kN Tua = 0,70 107 kNRampaPGDS na rampi u 2014. godini je 40 % od PGDS a na autocesti i njegova vrijednost iznosi 4.480 vozila na dan. Odreivanje prosjenog godinjeg dnevnog saobraaja za 2024. godinu:PGDS2 = PGDS1 (1 +)10 = 4.160 (1 + )10 = 5.904 vozila na danProraun je vren na isti nain kao i za prikljunu cestu,pa je tako : Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje prikljune ceste za period od 2014. do 2024. godine:Tup1 = Tua1 0,5 = 6.387.188,06 0,4 = 2.551.275,22 kN Ukupno ekvivalentno saobraajno optereenje prikljune ceste za period od 2024. do 2034. godine:Tup2 = Tua2 0,5 = 7.734.848,67 0,4 = 3.093.939,46 kNUkupno ekvivalentno saobraajno optereenje na koje je potrebno dimenzionirati kolovoznu konstrukciju rampe iznosi:Tup = Tup1 + Tup2 Tup = 2.551.275,22 + 3.093.939,46 = 5.645.214,68 kN Tup = 0,5 107 kNVrijednosti optereenja u zavisnosti od broja traka na koja e se dimenzionirati kolovozne konstrukcije cesta data su u tabeli 5. Za dimenzioniranje kolovozne konstrukcije usvaja se saobraajno optereenje najvie optereene saobraajne trake.Tabela 5: Vrijednosti ekvivalentnog saobraajnog optereenja za koje se dimenzioniraju date cesteBroj saobraajnih traka u poprenom profilu cesteRaspodjela saobraajnog optereenja po saobraajnim trakama [%]Vrijednost saobraajnog optereenja na koju se dimenzionira cesta [kN]

Autocestaetiri saobraajne trake45 5 5 456,3 106

Prikljuna cestadvije saobraajne trake50 503,5 106

Rampajedna saobraajna traka1005,6 106

Klimatsko-hidroloki uslovi izraenih veliinom regionalnog faktoraRVrijednost R se kree od 0,5 do 5, a kao standardna je usvojena vrijednost R = 2,kao prosjena za nae podneblje.

Geomehanika ispitivanja materijalaNosivost materijala posteljice izraava se pomou CBR a, tj. kalifornijskog indeksa nosivosti. Geomehanikim ispitivanjem materijala je uutvreno da iznosi 7 %.DIMENZIONIRANJE FLEKSIBILNE KOLOVOZNE KONSTRUKCIJEDimenzioniranje kolovozne konstrukcije autocesteU.C4.012 metodaMetoda U.C4.012 uraena je na osnovu upustva AASTO. Prednost ove metode je to se pojedine debljine slojeva kolovozne konstrukcije odreuju posredno, a ne vrenjem provjere unaprijed pretpostavljene konstrukcije.TIP 1:TIP 1 sastoji se od asfaltnih slojeva (zastor + bitumenizirani sloj) i od noseeg sloja od zrnastog kamenog materijala. Dimenzionira se uz pomo dijagrama (slika 1) na osnovu ekvivalentnog optereenja i dobijene vrijednosti CBR a. Tua = 6,3 106 kNCBR = 7 %Usvojene vrijednosti debljina su: Asfaltni zastor: 16,5 cm Nevezani nosivi sloj: 42,5 cm

a0 = 0,38Koeficijenti zamjene materijala su: Asfaltbeton: a1 = 0,42 Bitumenizirani drobljeni kameni materijal: a2 = 0,35 Granulisani ljunak (debljine do 40cm): a3 = 0,11Strukturni broj iznosi:SN = a0 Do + a3 D3 = 0,38 16,5 + 0,11 42,5 = 10,94 cmPretpostavljena debljina habajueg sloja je 5 cm. Iz sljedee jednaine odreujemo debljinu BNS:16,5 0,38 = HS 0,42 + BNS 0,35 BNS = 11,91 cmUsvojeno:HB = 5 cmBNS = 12 cmLJUNAK = 43 cm

slika 1: Dijagram za dimenzioniranje kolovoznih konstrukcija od asfaltnih slojeva i nosivih slojeva od nevezanog zrnastog materijala

TIP 2: TIP 2 sastoji se od asfaltnih slojeva (zastor + bitumenizirani sloj) i od noseeg sloja od zrnastog kamenog materijala stabilizovanog cementom. Dimenzioniranje se vri uz pomo dijagrama (Slika 2) na osnovu ekvivalentnog optereenja i dobijene vrijednosti CBR a. Tua = 6,3 106 kNCBR = 7 %Usvojene vrijednosti debljina su: Asfaltni zastor: 13 cm Cementna stabilizacija: 30 cmKoeficijenti zamjene za asfaltne slojeve su isti kao u TIP 1, a za cementnu stabilizaciju iznosi 0,2.Strukturni broj iznosi:SN = a0 Do + a3 D3 = 0,38 13 + 0,2 30 = 10,94 cmPretpostavljena debljina habajueg sloja je 5 cm. Iz sljedee jednaine odreujemo debljinu BNS:13 0,38 = HS 0,42 + BNS 0,35 BNS = 8,11 cmUsvojeno:HB = 5 cmBNS = 9 cmCEMENTNA STABILIZACIJA = 30 cm

slika 2: Dijagram za dimenzioniranje kolovoznih konstrukcija od asfaltnih slojeva i nosivih slojeva od cementom stabilizovanog zrnastog kamenog materijala

TIP 3: TIP 3 sastoji se od asfaltnih slojeva (zastor + bitumenizirani sloj), od noseeg sloja od zrnastog kamenog materijala stabilizovanog cementom i od nevezanog kamenog materijala. U TIP u 2 debljina cementne stabilizacije iznosi 30 cm. TIP 3 se dobija kombinacijom cementne stabilizacije i nevezanog kamenog materijala na taj nain to e se 20 cm cementne stabilizacije zamijeniti kamenim materijalom.Debljina nevezanog kamenog materijala dobija se na sljedei nain:20 0,2 = x 0,11 x = 36,36 cmUsvojena debljina je 37 cm.Strukturni broj iznosi:SN = a1 D1 + a2 D2 +a3 D3 = 0,38 13 + 0,2 10 + 0,11 37 = 11,01 cmUsvojeno:HB = 5 cmBNS = 9 cmCEMENTNA STABILIZACIJA = 10 cmNEVEZANI KAMENI MATERIJAL = 37cm

Za izgradnju kolovozne konstrukcije autoceste usvojen je TIP 3.

3.1.1. Provjera konstrukcije autoceste po Liddl-ovoj metodiLiddl ova metoda izvedena je na osnovu rezultata istraivanja AASHO testa. Dimenzioniranjem se dobije potrebni strukturni broj SNp kojim se izraava konstruktivna vrstoa kolovozne konstrukcije. Veliina potrebnog strukturnog broja zavisi od nosivosti posteljice S, ukupnog ekvivalentnog jednoosovinskog optereenja od 82 kN u dvadesetogodinjem periodu i regionalnog faktora. Podaci za dimenzioniranje: Ekvivalentno saobraajno optereenje: 6,3 106 kN; Grupni indeks: Gi = 10; CBR = 7 %; Indeks upotrebljivosti: p = 2,5; Regionalni faktor: R = 2.Odreivanje indeksa nosivosti vri se na osnovu nomograma (Slika 3) u zavisnosti od veliine grupnog indeksa i CBR a.

slika 3: Korelacijski nomogram za odreivanje nosivosti tla SIndeks nosivosti S iznosi 6,3,sto se moze vidjeti sa nomograma.Sa sljedeeg nomograma (Slika 5) na osnovu ekvivalentog indeksa nosivosti i ekvivalentnog saobraajnog optereenja se oitava potrebni strukturni broj, a zatim pomou regionalnog faktora dobije se korigovani strukturni broj.

slika 4: Nomogram za odreivanje korigovanog strukturnog broja SNp za p = 2,5

Potrebni strukturni broj iznosi:SNp = 4 ina = 4 2,52 = 10,08 cmSN (pretpostavljeno) > SNpSN = 11,01 cm > SNp = 10,08 cm Ispunjenjem ovog uslova dokazuje se da su dobro pretpostavljene debljine pojedinih slojeva kolovozne konstrukcije.

3.1.2. Miller - Odemark-ova metoda za proraun naponaProraun radijalnih zateuih naprezanjaLJETOZa upotrebu Miller ovih nomograma za proraun radijalnih zateuih napona na donjoj povrini prvog i drugog sloja potrebno je izraunati meusobne odnose u kolovoznoj konstrukciji:k1 = E1/E2;k2 = E2/E3;H = h1/h2; A = r/h2,gdje su:k1, k2 odnosi dinamikih modula elastinosti,H, A odnosi debljina slojeva i radijusa dodirne povrine toka i kolovozne povrine;r = 15 cm.Debljine slojeva:HB = 5 cm;BNS = 9 cm;CEMENTNA STABILIZACIJA = 10 cm;NEVEZANI KAMENI MATERIJAL = 37cm.Prevodimo sloj cementne stabilizacije i sloj ljunka u jedan sloj prema formuli:h = h1 + n h2 = 10 + 0,83 37 = 52,58 cmTabela 6: : Potrebne vrijednosti za odreivanje naponaLJETO

E1 [MN/m2]2.000

E2 [MN/m2]800

E3[MN/m2]100

k12,50

k28

H0,27

A0,40

Prema izraunatim vrijednostima sa narednih dijagrama odredie se vrijednosti odnosa r1/p za k1 = 2, k1 = 20 i k1 = 200, p = 0,7 N/mm2.

Oitana vrijednost: 0,45slika 5: Nomogram za odreivanje horizontalnog zateueg napona r1 za k1 = 2

Oitana vrijednost: 3,2slika 6: Nomogram za odreivanje horizontalnog zateueg napona r1 za k1 = 20

Oitana vrijednost: 6slika 7: Nomogram za odreivanje horizontalnog zateueg napona r1 za k1 = 200Oitane vrijednosti nanose se na dijagram polulogaritamske razmjere, pri emu se take spajaju zakrivljenom linijom. Iz tog dijagrama dobija se stvarna vrijednost r1/p za stvarni odnos E1/E2. Za k = 2:r1 = p 0,3 = 0,7 0,45 = 0,315; Za k = 20:r1 = p 2 = 0,7 3,2 = 2,24; Za k = 200:r1 = p 3 = 0,7 6 = 4,2.itanjem sa dijagrama (Slika 8) dobija se da vrijednost horizontalnog zateueg napona za stvarnu vrijednost k1 iznosi:r1= 0,55 MN/m2

slika 8: Dijagram za odreivanje horizontalnog zateueg napona r1 za stvarnu vrijednost k1Vrijednosti napona r2 dobijaju se na isti nain kao i r1, samo to se upotrebljavaju nomogrami za odreivanje napona r2, odnosno za k1 = 0,2, k1 = 2 i k1 = 20. Za k = 0,2:r2 = p 0,14 = 0,7 0,14 = 0,17; Za k = 2:r2 = p 0,09 = 0,7 0,09 = 0,25; Za k = 20:r2 = p 0,078 = 0,7 0,078 = 0,014Zbog izrazito malih vrijednosti mnogo je tee oitati pravu vrijednost sa nomograma tako da nije uopte nanoeno na nomogram. Ali moemo vidjeti da bi vrijednost horizontalnog zateueg napona iznosila izmeu 0,25 i 0,014.Odreivanje doputenog radijalnog naprezanjaDoputeni naponi mogu se odrediti iz Henkel/Klomp ovog dijagrama u zavisnosti od dinamikog modula elastinosti asfaltnog sloja i broja ponovljenih optereenja.

slika 9: Henkel/Klomp ov dijagram zavisnosti dinamikog modula elastinosti asfaltnog sloja i broja ponovljenih optereenja

Vrijednost doputenog napona iznosi:d = 0,58 MN/m2r1= 0,55 MN/m2 hminkolovozna konstrukcija je otporna na dejstvo mraza

Sarajevo, juni.2014. godine22