Niszczącym czynnikiem wszelkiego typu konstrukcji komunikacyjnych jest ruch kołowy wywołujący wielokrotnie powtarzalne określone obciążenia mające charakter dynamiczny. Obciążenia te wywołują zarówno w nawierzchni, w podbudowie drogowej jak i w podłożu gruntowym cykliczne zmiany naprężeń głównych, które w konsekwencji prowadzą do określonych deformacji zarówno odwracalnych jak i nieodwracalnych.
Ogólnie, projektowe obciążenie ruchem określa się w postaci liczby nacisków standardowej pojedynczej tylnej osi pojazdu, tzw. osi projektowej w rozpatrywanym czasie. Oznacza to, iż obciążenie nawierzchni różnymi typami pojazdów sprowadza się do tzw. projektowego obciążenia osią.
Na podstawie badań ruchu można określić statystycznie liczby pojazdów rzeczywistych o określonym obciążeniu osią, przypadające na jednostkę czasu. W praktyce, w celu uproszczenia procedury projektowania dróg, wprowadzono obciążenie nawierzchni ruchem wyrażone w pojazdach porównawczych.
Konstrukcja jezdni drogowej składa się z trzech podstawowych elementów :
- nawierzchni,
- podbudowy,
- podłoża gruntowego.
W zależności od wymogów projektowych, poszczególne warstwy nawierzchni i podbudowy mogą być wykonane z różnych materiałów, scharakteryzowanych modułami sprężystości E i współczynnikami Poissona υ, przy czym typowe rozwiązania podatnych konstrukcji jezdni w warunkach krajowych przedstawia katalog nawierzchni.
Ze względu na cykliczny charakter obciążenie ruchem jest w znacznym stopniu analogiczne do obciążenia np. falowaniem na morzu. Różnice dotyczą tutaj głównie wpływu tego obciążenia na zachowanie się ośrodka gruntowego. W zagadnieniach reakcji podłoża pod konstrukcją obciążoną falowaniem, proces zniszczenia ośrodka zachodzi głównie wskutek jego upłynnienia, co jest wynikiem relatywnie dużych obciążeń cyklicznych całkowicie nawodnionego ośrodka i utrudnionego rozpraszania się ciśnienia wody w porach (związanego z częstotliwością falowania). Natomiast pod konstrukcją nawierzchni występują mniejsze obciążenia cykliczne, mniejsze częstotliwości, pozwalające na ogół na swobodne rozpraszanie się mobilizowanego ciśnienia wody w porach, w ośrodku, który zazwyczaj bywa jedynie częściowo nawodniony, z wyjątkiem podłoża gruntowego poniżej swobodnego zwierciadła wody gruntowej. Należy zaznaczyć, iż w obrębie tzw. strefy czynnej działania naprężeń pochodzących od ruchu pojazdów, wilgotność podłoża ogranicza się do tzw. wilgotności wiosennej, tj. do poziomu wilgotności optymalnej zgodnie z normalną próbą Proctora. Dlatego też czynnikiem decydującym o zniszczeniu jest powstanie odpowiednio dużych odkształceń nieodwracalnych, a nie mobilizacja ciśnienia wody w porach.
Zależność poziomu naprężeń cyklicznych od niszczącej liczby cykli dla różnych materiałów przedstawiono na poniższym rysunku.
Rys.1. Zależność poziomu obciążeń cyklicznych od niszczącej liczby cykli dla różnych materiałów [1]
Literatura :
- Werno M.: Podłoże gruntowe obciążone cyklicznie. WKiŁ W-wa 1985 r.