Čo je únavová skúška v inžinierstve vozoviek?

Čo je únavová skúška?

Únavová skúška je laboratórny test, ktorý opakovane zaťažuje materiál vozovky a počíta zaťažovacie cykly, kým materiál nezlyhá. Každý prejazd kolesa je jeden zaťažovací cyklus.

Únavové praskanie v teréne má rovnakú príčinu. FAA AC 150/5380-6C opisuje krokodílovité praskanie (únavové praskanie) ako trhliny, ktoré spôsobuje únavové porušenie asfaltového povrchu pri opakovanom zaťažení dopravou. Trhliny začínajú na spodku asfaltu, kde je ťahové napätie a pretvorenie pri zaťažení kolesom najvyššie. Potom rastú smerom k povrchu.

Asfaltová skúška únavy trámca

Najznámejšia skúška asfaltu je AASHTO T 321, štvorbodová ohybová skúška trámca. Laboratórna príručka FHWA uvádza tieto podmienky skúšky:

• Trámec má približne 380 mm dĺžku, 50 mm výšku a 63 mm šírku. Skúška používa tri opakované trámce.
• Skúška drží trámec pri 20 °C a zaťažuje ho frekvenciou 5 až 10 Hz.
• Stroj drží v každom cykle konštantné pretvorenie medzi 250 a 750 mikrodeformáciami. Zaťaženie potrebné na toto pretvorenie klesá, keď sa trámec poškodzuje.
• Skúška zaznamenáva tuhosť trámca a násobí ju počtom cyklov (S x n). Skúška sa zastaví, keď tento súčin klesne o 15 percent pod svoj vrchol.

Výsledkom je počet cyklov do porušenia pri každej úrovni pretvorenia. Vyššie pretvorenie dáva menej cyklov. Inžinieri musia výsledky laboratória pred použitím v návrhu v teréne upraviť. NCAT uvádza, že ohybové skúšky trámcov spravidla podhodnocujú únavovú životnosť v teréne a že inžinieri používajú posunový faktor od 4 do 100.

NCAT tiež uvádza 70 mikrodeformácií ako bežne používanú hranicu únavy pri návrhu pružných vozoviek. Ide o hodnotu založenú na laboratórnych skúškach pri jednej teplote, nie o vlastnosť každej zmesi.

Únava v návrhu letiskových vozoviek

FAARFIELD, návrhový program z AC 150/5320-6G FAA, používa únavu ako návrhový limit. Pri pružnej vozovke používa dva prediktory životnosti. Jedným je vodorovné pretvorenie na spodku asfaltových vrstiev. Druhým je zvislé pretvorenie na hornej ploche podložia. Únavové porušenie vyjadruje ako kumulatívny faktor poškodenia (CDF), model podľa Minerovho pravidla. CDF je súčet počtu zaťažovacích opakovaní delených prípustným počtom opakovaní do porušenia pre každé lietadlo. Hrúbka sa upravuje, kým CDF = 1 pre projektovanú životnosť.

Pri betóne AC 150/5320-6G označuje ako kritickú pevnosť pevnosť v ohybe a na jej určenie odkazuje na ASTM C78. ASTM C78 je statická pevnostná skúška, nie únavová skúška.

Čo vidí kontrola

Laboratórna únavová skúška nenahrádza terénnu kontrolu. Kontrola zistí, kde sa už objavilo únavové praskanie. PAVER ho eviduje ako poruchu 41, krokodílovité alebo únavové praskanie, a hodnotí ho podľa závažnosti ako súčasť indexu stavu vozovky (PCI) . AC 150/5380-6C tiež spája únavu s výtlkmi: keď sa únavové trhliny previažu a uvoľnené kúsky vyberú zaťaženia kolies, môže vzniknúť výtlk.