115 kN – koniec problemów? Drukuj

Zakład Diagnostyki Nawierzchni Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w Warszawie zrealizował pracę naukowo-badawczą pod tytułem „Aktualizacja wartości współczynników przeliczeniowych na osie 100 kN i 115 kN na podstawie analizy aktualnej wielkości i struktury ruchu drogowego”. Została ona wykonana na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad w ramach umowy z dnia 13 września 2005 roku i jest dostępna na stronie www.gddkia.gov.pl . Warto przestudiować to opracowanie, ponieważ w sposób jasny i przystępny opisuje problem, a oprócz tego pokazuje, jak istotne jest właściwe projektowanie konstrukcji nawierzchni w kontekście wzrastającego ruchu pojazdów ciężkich.

Dla okresu 1990 – 2005 średni dobowy ruch (SDR) pojazdów ciężkich na drogach krajowych, określony w wyniku generalnych pomiarów ruchu, przedstawiał się następująco:

 
 
Kategorie pojazdów

 

SDR pojazdów ciężkich w latach ( pojazdy / dobę )
1990
1995
2000
2005
Samochody ciężarowe bez przyczep
256
367
428
440
Samochody ciężarowe z przyczepami, ciągniki siodłowe z naczepami
202
417
699
1040
Autobusy
98
134
116
117

Uwagę należy zwrócić na następujące fakty:
1.    Bardzo wysoka tendencja wzrostowa w odniesieniu do pojazdów z przyczepami i ciągników siodłowych z naczepami ( w stosunku do roku 1990 wzrost ponad pięciokrotny, do poziomu 1040 pojazdów/dobę ).
2.    Ustabilizowanie się ilości pojazdów ciężarowych bez przyczep oraz autobusów.
3.    Zdecydowana dominacja pojazdów z przyczepami oraz ciągników siodłowych z naczepami.

W celu wyznaczenia współczynników przeliczeniowych przyjęto następujący tok postępowania:
1.    Zebranie danych z ważeń pojazdów.
2.    Uwzględnienie wpływu dynamiki na rzeczywiste naciski wywierane przez koła na nawierzchnię drogową z korektą uwzględniającą koła bliźniacze.
3.    Obliczenie współczynników agresywności pojazdów zważonych.
4.    Ustalenie struktury ruchu pojazdów ciężkich.
5.    Obliczenie średnich agresywności sylwetek pojazdów ciężkich.
6.    Obliczenie współczynników przeliczeniowych.

Wartości liczbowe współczynników przeliczeniowych wyznaczono jako średnie ważone współczynników agresywności sylwetek pojazdów. Wagami były ilości danych sylwetek w grupie pojazdów.

Na podkreślenie zasługuje fakt przyjęcia francuskiej metody wymiarowania konstrukcji nawierzchni, w której współczynnik agresywności obciążenia A dla nawierzchni podatnej oblicza się według wzoru:
           
A = K · (  P / Po ) α

gdzie:
-    K = 1    dla osi pojedynczej
-    K = 0,75    dla osi podwójnej
-    K = 1,1    dla osi potrójnej
-    P         wartość nacisku osi rzeczywistej
-    P       wartość nacisku osi porównawczej (obliczeniowej)
-    α = 5

Jak zatem widać „prawo czwartej potęgi” przechodzi do historii. Zweryfikowana naukowo rzeczywistość wskazuje na konieczność stosowania „prawa piątej potęgi”.

W tabeli przedstawiam wartości współczynników przeliczeniowych na osie obliczeniowe 100 kN, gdzie w kolumnie:

2 -   wartości obowiązujące wg Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (DU nr 43 z 1999 r. poz. 430)
3 -    zaktualizowane wartości wg IBDiM Warszawa

Rodzaj pojazdu
Współczynnik przeliczeniowy na osie obliczeniowe
Współczynnik przeliczeniowy na osie obliczeniowe (2006 r.)
Samochód ciężarowy  bez przyczepy
 
r1 = 0,109
 
r1 = 1,2
Samochód ciężarowy z przyczepą (przyczepami), ciągnik siodłowy z naczepą
 
r2 = 1,245 1)      r2 = 1,950 2)     
    
r2 = 2,5 
Autobus
 
r3 = 0,594
r3 = 1,6


1) wartość współczynnika przy mniejszym niż 8 % udziale pojazdów o nacisku osi
   na jezdnię 115 kN
2) wartość współczynnika przy od 8 % do 20 %  udziale pojazdów o nacisku osi
   na jezdnię 115 kN

Zaktualizowane wartości współczynników przeliczeniowych są zdecydowanie większe od poprzednich. Poza tym zwraca uwagę fakt, iż zrezygnowano z dwóch wartości współczynnika r2. Jest to najistotniejsza zmiana, ponieważ umożliwia jednoznaczne określenie kategorii ruchu dla różnych udziałów pojazdów ciężkich o naciskach osi pojedynczej 115 kN. W tym celu wzór:

L = ( N1 · r1 + N2 · r2 + N3 · r3 ) · f1

należy zmodyfikować do postaci:

L = [ (a·N1·r1 + b·N2·r2 + c·N3·r3) · (115/100)5 + (1-a)·N1·r1 + (1-b)·N2·r2 + (1-c)·N3·r3 ] · f1

gdzie :

a -  udział pojazdów bez przyczep o nacisku osi pojedynczej 115 kN,      0 ≤ a ≤ 1
b -  udział pojazdów z przyczepami oraz ciągników siodłowych z naczepami  o nacisku osi
      pojedynczej 115 kN,    0 ≤ b ≤ 1
c -  udział autobusów o nacisku osi pojedynczej 115 kN,     0 ≤ c ≤ 1
A skąd czynnik (115/100)5 ? Ustalenie odpowiedzi na to pytanie pozostawiam dociekliwości i domyślności Czytelników.

Oczywiście tak obliczona wartość L określa ilość osi obliczeniowych 100 kN/dobę/pas obliczeniowy.

Jakie są konsekwencje stosowania nowych wartości współczynników przeliczeniowych?

Po pierwsze – grubości projektowanych nawierzchni są większe. A zatem dostosowanie do wzrastającego obciążenia ruchem jest lepsze. Ponadto uwzględniony jest udział w ruchu pojazdów przeciążonych w ilości 15 %.
Po drugie – znikają wątpliwości, dotyczące projektowania nawierzchni w przypadku udziałów pojazdów o naciskach osi 115 kN w ilościach większych od 20%. Ma to zasadnicze znaczenie, bowiem ilość takich pojazdów będzie rosnąć, zarówno na drogach krajowych jak i na wojewódzkich.
Po trzecie – uwzględnia się fakt, iż nie tylko osie pojazdów z przyczepami oraz ciągników siodłowych z naczepami mogą wywierać nacisk 115 kN. Do grupy tej włącza się również pojazdy bez przyczep oraz autobusy.

Zastanawiać  może tylko brak upowszechnienia tej wiedzy, tak istotnej dla celów projektowych. Od opublikowania omawianej pracy naukowo-badawczej minęło prawie pięć lat, a tabela „b” w Załączniku Nr 5 do Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (DU nr 43 z 1999 r. poz. 430) wciąż nie jest zaktualizowana.

Zbigniew Rowiński
Kierownik Laboratorium Drogowego DSDiK