Дорожній тест AASHO () — серія натурних експериментів, виконаних Американською асоціацією державних службовців автомобільних доріг (AASHO) у 1958—1960-х роках в Оттаві (Іллінойс). Мета експериментів — «вивчення поведінки дорожнього покриття та елементів конструкцій мостів під дією рухомого навантаження певної величини і частоти» . Їх вважають першими натурними експериментами, у процесі яких досліджували, як автомобілі зношують та руйнують дорожнє покриття та мости. Результати експериментів використані при встановленні автомобільних податків та плануванні витрат на утримання доріг .
Тест AASHO є найдорожчим за всю історію будівництва — 27 млн доларів (271 млн у цінах 2021 року) і вважається найамбітнішим дорожнім випробуванням ХХ століття . 126 вантажних автомобілів та сідлових тягачів із напівпричепами протягом 25 місяців і вдень і вночі, за будь-якої погоди безперервно курсували на тестових треках. За цей час авто 1 114 000 разів проїхали кільцевими маршрутами і загалом подолали 17 млн миль (27,4 млн кілометрів) .
Проєктування дорожніх покриттів та мостів для автомагістралей США базуються на результатах тестів AASHO, багато інших країн світу також використали ці результати у своїх нормативних документах .
Історія
У середині минулого століття відбулися зміни у дорожньому транспорті. Вантажівки стали більш важкими та потужними, значно підвищилася інтенсивність руху легкових авто. Виникла нагальна потреба у плануванні та спорудженні державних та міждержавних мереж швидкісних доріг із покриттям, здатним витримувати великі навантаження. США перші відреагували на транспортні потреби.
1954 року президент США Дуайт Ейзенхауер підписав першу редакцію білля про федеральну підтримку спорудження системи міжштатних автомагістралей (). У ньому пропонувалося виділити 175 млн доларів на спорудження сучасних доріг. Проте цей білль був відхилений конгресом, оскільки між федеральним урядом та штатами не був узгоджений розподіл фінансування .
Через два роки Ейзенхауер знову озвучив проблеми доріг у своєму щорічному виступі «Про становище країни». У червні 1956 року президент підписав новий варіант білля (). На цей раз конгрес схвалив поданий документ. На 12-річний проєкт (1957—1969) виділено 25 мільярдів доларів, що повинно було вистачити на 66 000 км автомагістралей. Цим же законом засновувався Дорожній трастовий фонд (), що мав збирати податки на пальне, і зазначалося, що автомагістралі будуть платними і плата буде збиратися за пройдений шлях () .
На Бюро громадських доріг (, тепер — — FHA) була покладена відповідальність за збирання та розподіл коштів на будівництво. Зокрема, необхідно було вирішити — скільки повинні сплачувати власники вантажівок і скільки — власники легкових авто. На той час було зрозуміло, що вантажівки більше пошкоджують дорожнє покриття у порівнянні з пасажирськими авто, але було невідомо, наскільки більші ці пошкодження у числовому еквіваленті.
До 1958 року () було єдиним стандартним методом проєктування дорожніх одягів. Метод враховував лише три параметри — навантаження, опірність основи і загальну товщину дорожнього одягу. Вже тоді спеціалісти визнавали, що цих параметрів недостатньо для адекватного розрахунку одягів, але інших методів не було. Випробовування за програмою WASHO (1954), що коштували 3 млн доларів, показали, що товщина шару асфальтобетону впливає на міцність та довговічність одягів. При однаковій загальній товщині, дорожні одяги з дводюймовимовим шаром асфальту були майже вдвічі міцніші за однодюймові покриття. А у цементобетонних покриттях постійною проблемою була міцність основи і ламкість кутів.
Френк Тернер (), головний інженер, і Тед Холмс (), директор відділу досліджень та планування для BPR, звернулися за допомогою до Ради досліджень автомобільних доріг (, тепер — ). Вони змогли переконати помічника директора HRB Вільяма Н. Кері () та директора HRB Фреда Бурграафа (), що необхідні масштабні дорожні випробування. Альф Джонсон (), тодішній виконавчий секретар AASHO, зміг залучити до проєкту 48 штатів. Це не було вельми складно, оскільки уряди всіх штатів хотіли мати автомагістралі і збирати з них податки.
Кері, який колись був головним інженером при випробуваннях WASHO, запропонував дослідити різні типи і конструкції дорожніх одягів. За підтримки Холмса ця пропозиція увійшла до програми випробувань. Впливові спонсори експериментів — Інститут асфальту () та Асоціація портландцементу () наполягли на тому, щоб метою тестів не було порівняння цементобетонних та асфальтобетонних покриттів. Їх мали випробовувати цілком незалежно і різними групами дослідників.
Ідея дорожніх випробувань була не нова. Ще у 1950—1951-х роках у Ла-Плата (Меріленд) за участі 11 штатів проводилися випробування бетонних покриттів під дією вантажівок із різними осьовими формулами (). 1954 року в Айдахо силами західних штатів (теж 11) здійснювалися дорожні тести WASHO . Треті тести, що планували провести у Міссісіпі, відмінили на користь ширших тестів AASHO . Вже в 1951 році розроблені перші ескізи тестів. Майже п'ять років їх оновлювали — додавали треки, смуги руху, мости, збільшували кількість автомобілів, розширювали план експерименту. 1952 року була затверджене місце проведення тестів — між Оттавою та Ласалл .
Спорудження треків
Кілька організацій фінансували дорожній тест: , Департамент оборони, , Американський нафтовий інститут, . Свій внесок зробили також кілька зарубіжних країн та різні американські транспортні асоціації та асоціації виробників дорожніх матеріалів.
Керування проєктом здійснювала Національної академії наук. Місцем для тестових ділянок була вибрана пряма ділянка майбутньої автомагістралі I-80 на північному заході міста Оттава (Іллінойс). Кліматичні та ґрунтові умови відповідали значній частині території США .
У квітні 1955 розпочалися геодезичні вишукування і майже рік був витрачений на викуп ділянки землі шириною 100 м для спорудження поворотних рамп треків — зони відведення для майбутньої автомагістралі було для цього недостатньо. Спорудження тестових майданчиків розпочалося у серпні 1956-го. Взимку 56/57 роботи були призупинені, а навесні додатково залучені сотні робітників, інженерів і студентів із навколишніх університетів, щоб закінчити будівництво треків цього ж літа. На ділянці, протяжністю 8 миль (13 км), було збудовано шість кільцевих треків різної довжини. Кожен трек був незалежний, мав дві смуги руху і форму інтеграла з двома кінцевими круговими рампами, радіусом 60 м (рампи треку № 2 мали радіус 12 м). У кожному треку біля однієї з рамп була споруджена перемичка, яка слугувала паркувальним майданчиком. Рампи мали віражі, достатні для руху зі швидкістю 68 км/год. Трек № 1 мав пряму форму. Прямі ділянки треків згодом стали частиною автомагістралі I-80.
Треки № 3,4,5 і 6 були довшими (прямі ділянки довжиною 6800 футів, або 2073 м) і призначалися для випробування від 12000 до 30000 фунтів (відповідно, 5443 та 13608 кг). Конструкції дорожнього покриття та стан ґрунтової основи на цих трека були абсолютно однакові.
Трек № 2 (пряма ділянка довжиною 4400 футів, або 1341 м) випробовувався легкими вантажівками — від 2000 до 6000 фунтів (відповідно, 907 та 2722 кг).
Трек № 1 (пряма ділянка довжиною 2000 футів, або 610 м) призначений для випробування статичним та вібраційним навантаженнями, рухом малими швидкостями і для спостереження за впливом часу та погодних умов на старіння покриття. Через це його ще називали «Погодня петля» ().
Кожен трек мав дві смуги руху. У перерахунку на одну смугу руху довжина треку № 3 була майже 11 км.
Кожен трек поділявся на тестові ділянки, яких загалом було 836, з різним типом і товщиною шарів дорожнього одягу та довжиною 120 футів (37 м) або 240 футів (74 м). 716 ділянок випробовувалися рухомим навантаженням. Комбінації типів покриттів були вузлами плану повного факторного експерименту, що дозволяло отримати аналітичні залежності для всіх проміжних конструкцій дорожнього одягу. Загалом кожен трек був наполовину асфальтобетонним (північна частина і східна петля) і наполовину цементобетонним (південна частина і західна петля). Випробовували також різні види узбіч, але вони не входили у факторний експеримент.
На треках № 5 і 6 були споруджені 16 мостів прогонами по 50 футів (15 м). 8 мостів були металевими, 4 — з ненапруженого залізобетону і 4 — з попередньо напруженого залізобетону. Конструкція мостів була полегшена, щоб отримати в елементах значно більші напруження, ніж у реальній практиці, і швидше довести їх до руйнування.
Поряд із тестовими треками були споруджені адміністративний будинок, лабораторії, гаражі та автомайстерні. Військове містечко, що отримало назву Wallace Barracks, розміщувалося на західній околиці Оттави, за один кілометр від треку № 4. У ньому були військові бараки, амбулаторія, їдальня, перукарня та інші побутові приміщення.
Саме спорудження треків було непростим завданням. 46 інженерів працювали одночасно над проєктом. Було задіяно 225 одиниць обладнання, вартістю понад 5 млн доларів, переміщено понад 1 млн кубометрів ґрунту. Потрібно було забезпечити контрольовані умови для всіх ділянок. Тому випробування розпочалися вже з першого дня будівництва. 30 працівників щоденно відбирали зразки ґрунту для контролю вологості та ступеня ущільнення. Конвеєрна сушилка з інфрачервоними випромінювачами, спеціально сконструйована для цих випробувань, дозволяла скоротити час висушування зразків із кількох годин до 23 хвилин . Загалом, контроль якості будівництва треків був набагато строгіший, ніж це прийнято для дорожніх споруд.
Проведення тестів
На випробування було зібрано 27 мільйонів доларів у валюті 1956 року, це приблизно 271 мільйон доларів у перерахунку на 2021 рік. Низка дорожніх департаментів надали своїх спеціалістів. Виникли проблеми з водіями — у той час профспілки мали істотний вплив на ринку робочої сили і було б практично неможливо проводити цілодобові випробування з водіями від профспілок. Виручила армія США, яка надала військових водіїв. Це дозволило проводити випробування цілодобово і значно зменшити їх вартість. Окрім того, організатори вважали, що лише армійська дисципліна дозволить провести такі грандіозні випробування у стислі терміни.
Перші проїзди вантажівок відбулися 15 жовтня 1958 року і тривали до 30 листопада 1960. На офіційну церемонію відкриття треків було запрошено 200 гостей. Губернатор штату виголосив: «Сьогодні ми відкриваємо найважливішу ділянку гайвею в країні», — а президент AASHO додав: «Це великий день для автодорожнього транспорту Сполучених Штатів і всього світу.». Пролунали армійські салюти і вантажівки рушили треками.
Вантажівки на рампі трекуЗимові випробуванняТестування мостівТягач Mack LF з трейлером Freuhauf.Автомобілі праворуч — на паркувальній перемичці.
Випробування здійснювалося військовослужбовцями транспортного корпусу армії США на автомобілях, закуплених для цих тестів. У розпорядженні військових були двовісні (Dodge, , , GMC) та тривісні тягачі (Kenworth, Mack, International).
Майже всі водії були вже наприкінці своїх термінів служби, яким залишалося 3—4 місяці до демобілізації. Більшість із них не мали прав () військових водіїв тому вони проходили короткотермінові курси водіння вантажівок. Для запланованого одного мільйону проїздів по треках часу було обмаль, тому 126 вантажівок із бетонними блоками курсували треками 18 годин 40 хв на добу. Решту часу проводилися виміри. Згодом, щоб досягнути одного мільйона проїздів, довелося проводити тестування усі дні тижня і збільшити кількість вантажівок на одну смугу від шести до десяти.
На треку № 2 курсували лише легкі вантажівки, на інших треках — сідельні тягачі, причому на кожен наступний трек загальна вага тагача з причепом збільшувалася на 10—15 тонн .