Wstęp

Do prawidłowego utrzymania dróg niezbędna jest informacja o nośności istniejących nawierzchni. Nośność nawierzchni można zmierzyć „in situ” (na miejscu) lub w inny pośredni sposób. W tym celu często wykorzystywane są pomiary ugięć, które jako dane wejściowe w modelach obliczeniowych służą do oceny nośności konstrukcji.

• pomiar ugięć od obciążeń statycznych – Belka Benkelmana,
• pomiar ugięć za pomocą belki zautomatyzowanej – Lacroix,
• pomiar ugięć od obciążeń dynamicznych – Curviameter,
• pomiar ugięć od obciążeń harmonicznych – Road Rater,
• pomiar ugięć od obciążeń udarowych – FWD (Falling Weight Deflectometer),
• pomiar propagacji fali – SPA (Seismic Pavement Analizer).

Ugięciomierze udarowe to w ostatnich latach urządzenia najczęściej stosowane w ocenie nośności nawierzchni. Aparaty wykorzystywane są w pomiarach na różnych typach nawierzchni, najczęściej dróg i lotnisk oraz do oceny dużych powierzchni przemysłowych. Urządzenia te można podzielić na dwie grupy: FWD - symulujące nacisk do 120 kN i stosowane głównie na drogach oraz HWD (Heavy Weight Deflectometer) - „nieco” cięższa odmiana zwykłych ugięciomierzy, symulujące nacisk nawet do 250 kN [1]. Te ostatnie w praktyce stosowane są jedynie do oceny nawierzchni lotnisk.

Obecnie na całym świecie pracuje ponad 300 urządzeń typu FWD i HWD, z czego najwięcej bo ok. 140 w USA i Kanadzie, 121 w Europie oraz 23 w Japonii [2]. Od roku 1996 w Polsce pracują trzy zestawy pomiarowe FWD. Ostatnio rozpoczęto również prace nad wdrożeniem sprowadzonego do kraju aparatu HWD.

O możliwościach i intensywności wykorzystania urządzeń tego typu może świadczyć fakt, że jedno z nich HWD 8082-051 Dynatest uzyskało 1-go września 1999 roku certyfikat przekroczenia Koła Podbiegunowego w pobliżu Rovaniemi w punkcie 66°33'07" szerokości geograficznej północnej i 25°50'51" długości geograficznej wschodniej [3].

W zależności od marki FWD stosowane są trzy rodzaje czujników ugięć: geofony, akcelerometry oraz sejsmometry [5]. W większości produkowanych obecnie urządzeń stosowane są geofony.

Czujniki ugięć – zestaw geofonów rozmieszczonych na belce

Aby w odpowiedni sposób opisać czaszę ugięć aparat powinien być wyposażony w odpowiednią liczbę czujników. Przyjmuje się, że minimalnie powinno być sześć czujników rozmieszczonych względem punktu obciążenia w następujący sposób:

• przynajmniej jeden czujnik w odległości 0 – 300 mm,
• dwa czujniki w odległościach od 150 mm do 600 mm,
• dwa czujniki w odległości większej niż 600 mm,
• jeden czujnik w odległości większej niż 1800 mm [6].

Płyta naciskowa służy do przekazania impulsu obciążenia na nawierzchnię. W zależności od typu nawierzchni, przyjętych metod projektowania lub dla celów badawczych stosowane są płyty różniące się budowa i wielkością. Do pomiaru ugięć nawierzchni asfaltowych wykorzystuje się płyty stalowe o średnicy 300 mm z poduszką gumową grubości min. 5mm, która stosowana jest w celu zapewnienia dobrego kontaktu płyty z nawierzchnią. Niektóre z urządzeń wyposażone są w płyty z odpowiednio dobranego polichlorku winylu o grubości 20 mm bez poduszki, w innych stosowane są tzw. płyty segmentowe, podzielone na dwie lub cztery części z poduszką gumową grubości do 20 mm [2].

Płyta naciskowa czterosegmentowa

Ugięciomierz FWD jest jednym z tych urządzeń, które pozwalają inżynierowi opisać i zrozumieć strukturalne zachowanie nawierzchni. Wyniki pomiarów muszą być tak przetworzone, aby mogły być wykorzystane w procesie oceny stanu nawierzchni. Przed przystąpieniem do pomiarów ugięć należy określić cechy powierzchniowe nawierzchni (ocena wizualna, pomiar głębokości kolein itp.), prawdopodobne przyczyny zaobserwowanych uszkodzeń oraz konstrukcję nawierzchni, wykorzystując przy tym klasyczne jak i nowoczesne metody pomiaru np. Penetradar. Mając te dodatkowe ale ważne informacje można podjąć decyzję o tym czy i w jaki sposób przeprowadzić pomiary ugięć nawierzchni.

Zestaw FWD firmy KUAB [7]

BIBLIOGRAFIA