Metoda VECD jako narzędzie do oceny trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni

Przemysław Ostrowski; Adam Zofka; Krzysztof Błażejowski

doi:10.7409/rabdim.021.012

Opublikowane: 2021-06-28

Tom 20 Nr 2 (2021)

Metoda VECD jako narzędzie do oceny trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni

Przemysław Ostrowski

, Adam Zofka

, Krzysztof Błażejowski

Dział: Articles

https://doi.org/10.7409/rabdim.021.012

Abstrakt

Postęp technologiczny i wprowadzenie do stosowania zaawansowanych materiałów o ponadstandardowych właściwościach, np. mieszanek mineralno-asfaltowych z lepiszczami wysokomodyfikowanymi polimerami HiMA (ang. highly modified asphalt), wymaga poszukiwania metody umożliwiającej kompleksowe uwzględnienie cech tych materiałów w obliczeniach. Jedną z takich metod może być metoda wykorzystująca model rozproszonego niszczenia w ośrodku lepkosprężystym (ang. viscoelastic continuum damage model, VECD). W artykule zaprezentowano metodologię opartą na modelu VECD oraz możliwości, jakie daje przy wymiarowaniu nawierzchni drogowych. Opisano poszczególne komponenty metody: analogię sprężysto-lepkosprężystą, mechanikę rozproszonego niszczenia i zasadę równoważności temperaturowo-czasowej z przyrostowym niszczeniem. Przedstawiono rów¬nież koncepcję uproszczonych obliczeń w metodzie S-VECD (ang. simplified viscoelastic continuum damage model). Artykuł zawiera opisy opracowanych kryteriów zniszczenia. Przybliżono również metody badań, które dostarczają danych wejściowych. W końcowej części artykułu przedstawiono przykładową analizę porównawczą z wykorzystaniem metody S-VECD dla konstrukcji z mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA w warstwie podbudowy i mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA we wszystkich warstwach.

Słowa kluczowe:

HiMA, trwałość zmęczeniowa, VECD.

Podobne artykuły

Łukasz Skotnicki, Jarosław Kuźniewski, Odporność na pękanie mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych wytworzonych w procesie recyklingu , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 1 (2023)
Muhammad Kamran, Muhammad Tariq Khan, Diyar Khan, Mohd Rosli Mohd Hasan, Noman Khan, Mati Ullah, Ocena doświadczalna mieszanek mineralno-asfaltowych po częściowym zastąpieniu wypełniacza popiołami dennymi z elektrowni węglowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 2 (2023)
Aleksander Zborowski, Kamil Otkałło, Zastosowanie krzywych wiodących modułu sztywności MMA z materiałami z recyklingu przy mechanistyczno-empirycznym projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Robert Jurczak, Paweł Mieczkowski, Oliwia Merska, Maria Ratajczak, Skuteczność specjalistycznego preparatu chemicznego w odświeżaniu granulatu asfaltowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Malwina Spławińska, Piotr Zieliński, Piotr Burnos, Wpływ zmienności natężeń ruchu pojazdów ciężkich oraz temperatury na trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni drogowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Wojciech Bańkowski, Analiza trwałości zmęczeniowej betonów asfaltowych z uwzględnieniem typu mieszanki i rodzaju lepiszcza , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Karolina Pełczyńska, Marcin Gajewski, Przegląd wybranych kryteriów zmęczeniowych warstw związanych spoiwami hydraulicznymi w nawierzchniach drogowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 3 (2018)
Piotr Zieliński, Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem odpadowych pap bitumicznych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 4 (2022)
Magdalena Wesołowska, Dawid Ryś, Analiza trwałości zmęczeniowej asfaltów drogowych i modyfikowanych z wykorzystaniem testu liniowego zwiększania amplitudy , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Tomasz E. Burghardt, Anton Pashkevich, Kevin M. Wenzel, Badanie wysokogatunkowych szklanych mikrokulek odblaskowych do oznakowania drogowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 2 (2021)

1 2 3 4 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Roman Nagórski, Piotr Wiśniakowski, Krzysztof Błażejowski, Magdalena Nagórska, Analiza porównawcza właściwości materiałów Bürgersa, Bogusłavskich i Zenera w świetle testów naprężenia i odkształcenia w odniesieniu do właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 11 Nr 1 (2012)
Adam Zofka, Dominika Maliszewska, Maciej Maliszewski, Jacek Boratyński, Zastosowanie metody FTIR ATR do badania zawartości polimeru w asfaltach modyfikowanych oraz do oceny podatności asfaltu na starzenie , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 3 (2015)
Roman Nagórski, Krzysztof Błażejowski, Katarzyna Marczuk, Analiza porównawcza odkształceń oraz trwałości nawierzchni asfaltowej typu „perpetual” i nawierzchni standardowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 11 Nr 4 (2012)
Roman Nagórski, Krzysztof Błażejowski, Magdalena Nagórska, Analiza porównawcza ugięć i odkształceń dwóch nawierzchni drogowych o dużym obciążeniu ruchem , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 1 (2015)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Adam Zofka, Modelowanie nawierzchni z wykorzystaniem metod homogenizacji mechanicznej i termicznej układów warstwowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 2 (2018)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Leszek Rafalski, Adam Zofka, Nowe rozwiązanie analityczne zadania przepływu i refrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Ostrowski, P., Zofka, A., & Błażejowski, K. (2021). Metoda VECD jako narzędzie do oceny trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 20(2), 189–212. https://doi.org/10.7409/rabdim.021.012

Cited by / Share

Bibliografia

Mackiewicz P.: Fatigue cracking in road pavement. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 356, 1, 2018, 012014, DOI: 10.1088/1757-899X/356/1/012014
Google Scholar

West R., Timm D., Willis J.R., Powell B., Tran N., Watson D., et al. Phase IV NCAT Pavement Test Track Findings: Final Report. NCAT Report 12-10. 2012
Google Scholar

West R., Timm D., Willis R., Powell B., Tran N., Watson D., et al.: Phase IV NCAT Pavement Test Track Findings, Final Report. National Center for Asphalt Technology NCAT, Auburn University, 2013
Google Scholar

Molenaar A., van de VerPoot M.R., Liu X., Scarpas A., Scholten E.J., Klutz R.: Modified Base Courses for Reduced Pavement Thickness and Increased Longevity. Proceedings of the International Conference on Perpetual Pavement, Columbus, OH, 2009
Google Scholar

Kluttz .R, Willis R., Molenaar A., Scarpas T., Scholten E.: Fatigue Performance of Highly Modified Asphalt Mixtures in Laboratory and Field Environment. 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, RILEM Bookseries, 4, 2012, 687-696, DOI: 10.1007/978-94-007-4566-7_67
Google Scholar

Kluttz R.Q., Jellema E., Woldekidan M.F., Huurman M.: Highly modified bitumen for prevention of winter damage in OGFCs. In: Airfield and Highway Pavement 2013: Sustainable and Efficient Pavements. Proceedings of the 2013 Airfield and Highway Pavement Conference. 2013, 1075-1087
Google Scholar

Timm D.H.: Full-scale structural characterization of a highly-polymer-modified asphalt pavement. TRB 90th Annual Meeting, Transportation Research Record, 250, 2011, 1-16
Google Scholar

Timm D.H., Willis J.R., Kluttz R.Q., Powell R.: Pavement Rehabilitation Using High Polymer Asphalt Mix. In: 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress. TRB 91st Annual Meeting, 2012. 1-17
Google Scholar

Tabor Z.: Doświadczenia ze stosowania asfaltów wysokomodyfikowanych na drogach wojewódzkich województwa śląskiego. In: Krakowskie Dni Nawierzchni, 2019, https://nawierzchniedrogowe.konferencjespecjalistyczne.pl/images/pdf/KDN19_Prezentacje/11ZTabor_Doswiadczenia_ze_stosowania_asfaltow_wysokomodyfikowanych_na_drogach_wojewodzkich_wojewodztwa_slaskiego.pdf
Google Scholar

Błazejowski K., Wójcik-Wiśniewska M., Peciakowski H., Olszacki J.: The Performance of a Highly Modified Binders for Heavy Duty Asphalt Pavements. Transportation Research Procedia, 14, 2016, 679-684, DOI: 10.1016/j.trpro.2016.05.331
Google Scholar

Wesołowska M., Ryś D.: Analysis of the Fatigue Life of Neat and Modyfied Bitumens Using Linear Aamplitude Sweep Test. Road and Bridges - Drogi i Mosty, 17, 4, 2018, 317-336, DOI: 10.7409/rabdim.018.020
Google Scholar

Bańkowski W.: Analysis of fatigue life of asphalt concretes considering different types of mixtures and binders. Roads and Bridges - Drogi i Mosty. 17, 4, 2018. 253-270, DOI: 10.7409/rabdim.018.016
Google Scholar

Judycki J., Jaskuła P., Dołżycki B., Pszczoła M., Alenowicz J., Stienss M., et al.: Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Pólsztywnych. GDDKiA, 2013, 1-117
Google Scholar

AASHTO Mechanistic Empirical Pavement Design Guide: A Manual Practice. American Association of State Highway and Transportation Officials, 2008
Google Scholar

Judycki J., Jaskula P., Pszczola M., Rys D., Jaczewski M., Alenowicz J., et al.: Analizy i Projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. WKiŁ, Warszawa, 2014, 452p
Google Scholar

Zbiciak A., Brzeziński K.: Porównanie procedur projektowania nawierzchni podatnych i półsztywnych na podstawie starego i nowego polskiego katalogu typowych konstrukcji. w: Teoretyczne podstawy budownictwa. Tom III Konstrukcje inżynierskie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2013, 103-114
Google Scholar

Jaskuła P., Bańkowski W., Alenowicz J., Sybilski D., Dołżycki B., Gajewski M., et al.: Asfalty drogowe i modyfikowane w polskich warunkach klimatycznych, kompleksowa charakterystyka mieszanek mineralno-asfaltowych w warunkach laloratoryjnych z uwzględnieniem mechanizmów zniszczenia nawierzchni. Raport RID, 2018,1-25
Google Scholar

Błażejowski K., Wójcik-Wiśniewska M., Baranowska W., Ostrowski P.: Poradnik asfaltowy 2021, Płock: ORLEN Asfalt, 2021. https://www.orlen-asfalt.pl/PL/InformacjeTechniczne/Documents/PDF/Poradnik_2021.pdf
Google Scholar

Błażejowski K., Wójcik-Wiśniewska M., Baranowska W., Ostrowski P.: Highly Modyfied Binders. ORLEN Asfalt; Płock, 2018. https://www.orlen-asfalt.pl/PL/InformacjeTechniczne/Strony/Nasze-Publikacje.aspx
Google Scholar

Błażejowski K., Ostrowski P., Wójcik-Wiśniewska M., Baranowska W.: Mieszanki i Nawierzchnie z ORBITON HiMA. ORLEN Asfalt, Płock, 2020, https://www.orlen-asfalt.pl/PL/InformacjeTechniczne/Documents/PDF/Mieszanki_i_Nawierzchnie_z_ORBITON_HiMA_2020_pl.pdf
Google Scholar

Schapery R.A.: A theory of crack initiation and growth in viscoelastic media - III. Analysis of continuous growth. International Journal of Fracture, 11, 4, 1975, 549-562
Google Scholar

Schapery R.A.: Correspondence principles and a generalized J integral for large deformation and fracture analysis of viscoelastic media. International Journal of Fracture, 25, 3, 1984, 195-223
Google Scholar

Schapery R.A.: A theory of mechanical behavior of elastic media with growing damage and other changes in structure. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 38, 2,1990, 215-253
Google Scholar

Monismith C., Epps J.A., Kasianchuck D.A., McLean D.B.: Asphalt Mixture Behavior In Repeated Flexure. University of California, Berkeley, 1970
Google Scholar

Shook J.F., Finn F.N., Witczak M.W., Monismith C.: Thickness Design of Asphalt Pavements -The Asphalt Institute Method. Proc. of 5th International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements, Vol. 1, Delft, Netherlands, 1982, 17-44
Google Scholar

Jaczewski M., Judycki J.: Adaptacja francuskich kryteriów zmęczeniowych do projektowania nawierzchni półsztywnych w warunkach polskich. Drogownictwo. 62, 5, 2012, 164-170
Google Scholar

Navrhování vozovek pozemních komunikací. Technické Podmínky, TP170, 2010, http://www.pjpk.cz/data/USR_001_2_8_TP/TP_170_Dodatek_1.pdf
Google Scholar

RVS 03.08.68 Rechnerische Dimensionierung von Asphaltstraßen. Die Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr (FSV), 2018
Google Scholar

Ryś D., Jaskuła P., Jaczewski M., Pszczoła M.: Application and Evaluation of M-EPDG for Performance Analysis of Polish Typical Flexible and Rigid Pavements. Road and Bridges - Drogi i Mosty. 18, 4, 2019, 283-302, DOI: 10.7409/rabdim.019.019
Google Scholar

Mazurek G., Iwanski M.: Analysis of selected properties of asphalt concrete with synthetic wax. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences. 66, 2, 2018, 217-228. DOI: 10.24425/122102
Google Scholar

Abbas A., Masad E., Papagiannakis T., Shenoy A.: Modelling asphalt mastic stiffness using discrete element analysis and micromechanics-based models. International Journal of Pavement Engineering. 6, 2, 2005, 137-146. DOI: 10.1080/10298430500159040
Google Scholar

Park S.W., Kim Y.R., Schapery R.A.: A viscoelastic continuum damage model and its application to uniaxial behavior of asphalt concrete. Mechanics of Materials. 24, 4, 1996, 241-255. DOI: 10.1016/S0167-6636(96)00042-7
Google Scholar

Kim Y.R., Little D.N.: Chemical and mechanical evaluation on healing mechanism of asphalt concrete. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 59, 1990, 240-275
Google Scholar

Schapery R.A.: On viscoelastic deformation and failure behavior of composite materials with distributed flaws. Advances in Aerospace Structures and Materials, AD-01, 1981, 5-20
Google Scholar

Schapery R.A.: Analysis of damage growth in particulate composites using a work potential. Composites Engineering, 1, 3, 1991, 167-182. DOI: 10.1016/0961-9526(91)90017-M
Google Scholar

Kim Y.T.: Fatigue characterization of asphalt concrete using viscoelasticity and continuum damage theory. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 66, 1997, 520-569
Google Scholar

Lee H.J.: Viscoelastic Constitutive Modeling of Asphalt Concrete Using Viscoelasticity and Continuum Damage Theory. Ph.D. Dissertation, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, USA, 1996
Google Scholar

Schapery R.A.: A micromechanical model for non-linear viscoelastic behavior of particle-reinforced rubber with distributed damage. Engineering Fracture Mechanics. 25, 5-6, 1986, 845-867. DOI: 10.1016/0013-7944(86)90046-9
Google Scholar

Park S.W.: Development of a Nonlinear Thermo- Viscoelastic Constitutive Equation for Particulate Composites with Growing Damage. PhD Dissertation, The University of Texas, Austin, TX, 1994.
Google Scholar

Lee H.J., Kim Y.R.: Viscoelastic Continuum Damage Model of Asphalt Concrete with Healing. Journal of Engineering Mechanics. 124, 11, 1998, 1224-1232. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1998)124:11(1224)
Google Scholar

Daniel J.S.: Development of a Simplified Fatigue Test and Analysis Procedure Using a Viscoelastic, Continuum Damage Model and its Implementation to WesTrack Mixtures. PhD Dissertation, North Carolina State University, Raleigh, NC; 2001
Google Scholar

Kutay M.E., Lanotte M.. Viscoelastic continuum damage (VECD) models for cracking problems in asphalt mixtures. International Journal of Pavement Engineering [Internet]. 19, 3, 2017, 231-242. DOI: 10.1080/10298436.2017.1279492
Google Scholar

Underwood B.S., Kim Y.R., Guddati M.N.: Improved calculation method of damage parameter in viscoelastic continuum damage model. International Journal of Pavement Engineering. 11, 6, 2010, 459-476. DOI: 10.1080/10298430903398088
Google Scholar

Gordon G.V., Shaw M.T.: Computer programs for rheologists. Hanser Pub Inc; Munich, 1994. 324p
Google Scholar

Di Benedetto H., Sauzeat C., Bilodeau K., Buannic M., Mangiafico S., Nguyen QT, et al.: General overview of the time-temperature superposition principle validity for materials containing bituminous binder. International Journal of Roads and Airports. 1, 1, 2011. DOI: 10.5568/ijra.2011-01-03.3552
Google Scholar

Monismith C., Alexander R.L., Secor K.E.: Rheological Behavior of Asphalt Concrete. Journal of Association of Asphalt Paving Technologists, 35, 1966, 400-450
Google Scholar

AASHTO T 378 Standard Method of Test for Determining the Dynamic Modulus and Flow Number for Asphalt Mixtures Using the Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT). American Association of State Highway and Transportation Officials, 2017
Google Scholar

Chehab G.R., Kim Y.R., Schapery R.A., Witczak M.W., Bonaquist R.: Time-temperature superposition principle for asphalt concrete with growing damage in tension state. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 71, 2002, 559-593
Google Scholar

Underwood B.S, Kim Y.R., Guddati M., Pellinen T., Rongzong W., King G., et al.: Characterization and performance prediction of ALF mixtures using a viscoelastoplastic continuum damage model. In: Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, 75. 2006, 577-636
Google Scholar

Daniel J.S, Kim Y.R, Brown S, Rowe G., Chehab G., Reinke G.: Development of a simplified fatigue test and analysis procedure using a viscoelastic, continuum damage model. In: Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, 71, 2002, 619-650
Google Scholar

Kim Y.R.: Modeling of Asphalt Concrete. McGraw-Hill Education, New York; 2009, 460p.
Google Scholar

Underwood B.S.: Multiscale Constitutive Modeling of Asphalt Concrete, PhD Dissertation, North Carolina State University, Raleigh, NC, 2011.
Google Scholar

Lee H.J., Kim Y.R.: Viscoelastic Constitutive Model for Asphalt Concrete under Cyclic Loading. Journal of Engineering Mechanics, 124, 1, 1998, 32-40, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1998)124:1(32)
Google Scholar

Lee S.: Investigation of the Effects of Lime on the Performance of HMA using Advanced Testing and Modeling Techniques. PhD Dissertation, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, USA, 1997
Google Scholar

Reese R.: Properties of Aged Asphalt Binder Related to Asphalt Concrete Fatigue Life. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 66, 1997, 604-632
Google Scholar

AASHTO TP 107 Standard Method of Test for Determining the Damage Characteristic Curve and Failure Criterion Using the Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT) Cyclic Fatigue Test. American Association of State Highway and Transportation Officials, 2018
Google Scholar

Hou T., Underwood B.S, Kim Y.R.: Fatigue performance prediction of North Carolina mixtures using the simplified viscoelastic continuum damage model. In: Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists - Proceedings of the Technical Sessions, 79, 2010, 35-73
Google Scholar

Wang Y, Kim R.: Development of a pseudo strain energy-based fatigue failure criterion for asphalt mixtures. International Journal of Pavement Engineering [Internet]. 20, 10, 2017, 1182-1192, DOI: 10.1080/10298436.2017.1394100
Google Scholar

Sabouri M, Kim Y.R.: Development of a Failure Criterion for Asphalt Mixtures under Different Modes of Fatigue Loading. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2447, 1, 2014, 117-125. DOI: 10.3141/2447-13
Google Scholar

Zhang J, Sabouri M, Guddati M.N, Kim Y.R.: Development of a failure criterion for asphalt mixtures under fatigue loading. Road Materials and Pavement Design, 14, sup2, 2013, 1-15, DOI: 10.1080/14680629.2013.812843
Google Scholar

AASHTO PP 60 Preparation of Cylindrical Performance Test Specimens Using the Superpave Gyratory Compactor (SGC). American Association of State Highway and Transportation Officials, 2014
Google Scholar

Jaczewski M, Mejłun Ł.: Wyznaczanie parametrów lepkosprężystego modelu Burgersa mieszanek mineralno-asfaltowych na podstawie badania pod obciążeniem dynamicznym. Drogownictwo, 63, 11, 2013, 344-348
Google Scholar

Metoda VECD jako narzędzie do oceny trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Inne teksty tego samego autora

Pobrania

Przemysław Ostrowski

Adam Zofka

Krzysztof Błażejowski