РОЗДІЛ 2
УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЕКТУВАННЯ НЕЖОРСТКИХ ДОРОЖНІХ ОДЯГІВ, ОПТИМАЛЬНИХ ДЛЯ ЗАДАНИХ УМОВ
Оптимальне проектування нежорстких дорожніх одягів має великий вплив на проект в цілому і полягає в знаходженні конструкції дорожнього одягу, що задовольняє всім обмеженням (по міцності, морозостійкості та іншим) і має найменше значення критерію оптимальності (найчастіше, сумарних зведених витрат). Обмеження необхідно задавати для забезпечення можливості будівництва і нормальної експлуатації обраної конструкції дорожнього одягу автомобільної дороги, а критерій оптимальності використовується при визначенні найкращого варіанта конструкції з тих, для яких обмеження задоволені. Удосконалення процесу проектування дорожнього одягу дозволить вирішити одразу декілька задач на різних фазах проектного циклу (див. рис.2.1).
З рисунку 2.1 видно, що потреба в проектуванні оптимальної конструкції дорожнього одягу виникає вже на підготовчому етапі при обґрунтуванні бізнес-плану, а отримують конструкцію, яка має бути побудована, лише на етапі реалізації проекту, що є явним протиріччям в природному розвитку подій.
2.1. Обґрунтування вибору напрямку досліджень. Розробка концепції та постановка задачі удосконалення проектування
Отримати оптимальну конструкцію дорожнього одягу можливо як тільки будуть сформовані вимоги до неї - ще на етапі підготовки проекту. На подальших етапах це рішення унаслідується та уточнюється разом з конкретизацією умов до проектування, визначаючи загальну стратегію проектних рішень, стосовно конструкції дорожнього одягу, на подальших етапах проекту.
Проектувати дорожній одяг таким чином, щоб він вийшов оптимальним неможливо - не має можливості заздалегідь так призначати товщини і сполучення шарів дорожнього одягу, щоб конструкція виходила оптимальною з погляду будівельної механіки й обраних критеріїв міцності.
Існує інший спосіб: одержати оптимальну конструкцію можна, вибравши найкращий за критерієм оптимальності варіант конструкції серед множини усіх можливих варіантів конструкцій дорожніх одягів, які придатні до будівництва.
Рис.2.1. Потреби в проектуванні дорожнього одягу
у фазах проектного циклу
Труднощі при такому вирішенні викликає його велика трудомісткість - далі буде наведено приклад, коли сучасний комп'ютер буде вести пошук на протязі 85 діб без перерв, що практично унеможливлює розв'язок.
У процесі пошуку оптимальної конструкції дорожнього одягу повинні бути розглянуті всі можливі варіанти конструкцій - з різною кількістю шарів, матеріалами, товщинами та взаємним розташуванням відносно один одного. З усіх можливих варіантів конструкцій будуть відбиратися такі, для яких виконуються усі обмеження, тобто їх можна будувати та експлуатувати. З відібраних таким чином конструкцій буде вибрана одна - та, що має найменше значення критерію оптимальності з усіх можливих конструкцій, які задовольняють усім встановленим обмеженням.
Такий підхід дозволяє звільнитись від принципових обмежень, що є в існуючих розробках, таких як обмежений набір критеріїв перевірки на міцність, залежність від методів розрахунків, попередньо задана кількість та матеріали шарів і їх розташування один відносно іншого, дозволить без труднощів додавати нові критерії відбору і вибирати, за якими критеріями будуть оцінюватися конструкції. Також, немає ніяких обмежень на вимоги, яким повинна відповідати конструкція дорожнього одягу.
Пошук оптимальної для заданих умов конструкції дорожнього одягу автомобільної дороги таким способом дозволяє задати наявні матеріали і критерії, за якими оцінюється конструкція, а в результаті одержати конструкцію, що найкраща за цим критерієм оцінки і без зміни початкових умов її поліпшити вже неможливо.
2.2. Аспекти забезпечення якості проектних рішень та критерії для проектування
Якість проектних рішень забезпечується повною відповідністю отриманого результату вимогам, які до нього пред'являлися. Вимоги до результату представлені у вигляді критеріїв відбору конструкцій, які визначають, що конструкція може бути побудована і нормально експлуатуватися, можна розділити на декілька видів: конструкційні, технологічні, технічні та оціночні.
До конструкційних критеріїв відносяться, ті критерії, що зв'язані з особливостями конструкції. Наприклад, зверху в дорожньому одязі обов'язково повинен бути зв'язний матеріал, що має достатню зносостійкість, а плівковий матеріал не повинен укладатися поруч з матеріалом, який здатен його ушкодити. Також, можна використовувати критерій, що вимагає розташовувати шари із зменшенням модуля пружності шарів зверху вниз - цього вимагає існуючий порядок конструювання, хоча використання дешевого і міцного місцевого матеріалу в нижніх шарах цілком виправдано [106].
До технологічних критеріїв відносяться завдання можливих товщин матеріалів, врахування наявності будівельної техніки й інші подібні обмеження. У пошуку повинні брати участь тільки ті варіанти шарів, які можна побудувати з наявних матеріалів із застосуванням існуючого устаткування та технологій.
До технічних критеріїв відносяться критерії, що визначають властивості конструкції, які пов'язані з умовами її роботи. Сюди входять критерії міцності, тріщиностійкості, морозостійкості, вологонепроникності, паронепроникності, надійності та інші. Виконання цих критеріїв можна перевіряти, порівнюючи їх с допустимими для них значеннями.
Оціночні критерії прямо не впливають на будівництво або експлуатацію дороги, а лише визначають її ефективність, економічність, екологічність і подібні показники. Вони мають скоріше соціально-економічне, чим технічне значення, але саме ці показники дозволяють вирішувати, розпочнеться будівництво дороги за розробленим проектом чи ні.
Конструкційні, технологічні і технічні критерії необхідно задавати для забезпечення можливості будівництва і нормальної експлуатації обраної конструкції дорожнього одягу автодороги - вони є граничними умовами задачі