PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI METODĄ MECHANISTYCZNO-EMPIRYCZNĄ

PROGRAM DO OBLICZEŃ TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ

MWS Pavement Design

MWS Pavement Design to program do obliczeń mechanistyczno-empirycznych konstrukcji nawierzchni drogowych. Do obliczeń stanu konstrukcji (naprężeń, odkształceń i przemieszczeń) wykorzystywana jest przybliżona metoda analityczna z wykorzystaniem modelu sprężystych warstw skończonych. Do obliczeń trwałości zmęczeniowej wykorzystywane są formuły empiryczne wykorzystywane do weryfikacji „Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych” z 2014 r. tj. AASHTO 2004 oraz Instytutu Asfaltowego.

Model obliczeniowy

W programie MWS Pavement Design w obliczeniach współpracy warstw nawierzchni drogowej oraz podłoża gruntowego zastosowano model warstw sprężystych, obciążonych statycznie pojazdem na stropie najwyższej warstwy. Ocena pracy konstrukcji prowadzona jest z użyciem wyliczonych przemieszczeń, odkształceń i naprężeń we wnętrzu oraz na stykach warstw. Ponieważ dla ośrodków ciągłych, uwarstwionych poziomo, złożonych z kilku jednorodnych, izotropowych warstw sprężystych, nie istnieją ścisłe rozwiązania teorii sprężystości (dla istotnych obciążeń powierzchni ośrodka), użyta została metoda przybliżona. Zastosowana metoda warstw skończonych należy do grupy przybliżonych metod analitycznych, cechując się ścisłym rozwiązaniem zagadnienia w każdym punkcie wewnątrz ośrodka uwarstwionego oraz przybliżonym odwzorowaniem obciążenia brzegu ośrodka (nawierzchni). Błąd przybliżenia w obliczeniach uznawany jest za nieistotnie mały, co możliwe jest poprzez wykorzystanie odpowiednio dużej liczby wyrazów rozwinięcia w szereg. Istota metody polega na dokładnym rozwiązywaniu zagadnienia dla obciążeń brzegu przyjętych jako okresowa funkcja trygonometryczna (jej ścisłe rozwiązania istnieją w postaci zamkniętej), a następnie na złożeniu od kilkudziesięciu do kilkuset takich rozwiązań. Podstawą metody jest twierdzenie Fouriera o rozwijaniu funkcji w szereg trygonometryczny: ponieważ przybliżeniem rzeczywistego obciążenia nawierzchni jest szereg funkcji trygonometrycznych to stosując zasadę superpozycji, przybliżeniem rozwiązania jest suma tych szczególnych rozwiązań dla obciążenia o kształcie okresowych funkcji trygonometrycznych. Parametrami w każdej warstwie są: grubość "H", moduł Younga "E" oraz współczynnik Poissona "ν". Obliczane są przemieszczenia, naprężenia i odkształcenia na granicach warstw.