16. Расчетные значения характеристик неукрепленных малопрочных каменных материалов устанавливают по рис. П. 2.2.
К малопрочным каменным материалам относятся гравий, щебень, гравийные, щебеночные и гравийно(щебеночно)-песчаные смеси, в которых содержится (или может образоваться в процессе строительства и эксплуатации основания) избыточное по сравнению с нормируемым количество мелких частиц с Jр < 7. Предусматривается применение природных или искусственно составленных смесей с содержанием зерен гравия (щебня) крупнее 5 мм не менее 20 %, щебня из осадочных пород марок по дробимости 400; 300 и 200, щебня из изверженных и метаморфических пород марки по дробимости 600, дресвы, опоки, грунтощебня и др.
Упругодеформативные и прочностные свойства малопрочных материалов зависят в основном от процентного содержания в смеси и пластичности фракций размером мельче 0,63 мм; для щебня число пластичности этих фракций определяется после его стандартного испытания на дробимость или износ.
17. Расчетные характеристики слоев из щебеночных смесей и щебня для дорог во II — III дорожно-климатических зонах устанавливают по рис. П. 2.2; для дорог в IV — V дорожно-климатических зонах эти значения следует увеличивать на 25 %.
Расчетные характеристики из гравийных и песчано-гравийных смесей для дорог в IV — V дорожно-климатических зонах устанавливают по графику рис. П. 2.2; для дорог во II — III дорожно-климатических зонах эти значения следует уменьшать на 30 %.
18. Расчетные модули упругости слоев основания и асфальтобетона, не вошедшие в таблицы настоящего приложения, а также их расчетные сопротивления растяжению при изгибе принимаются по приложению 9 СНиП 2.05.08-85.
Рис. П. 2.2. Зависимость расчетных характеристик малопрочных каменных материалов от содержания в них частиц мельче 0,63 мм или показателя дробимости малопрочного щебня (цифры у кривых — число пластичности частиц мельче 0,63 мм)
Таблица П.2.9
|
|
Характеристика при расчете верхнего слоя асфальтобетона |
|
Асфальтобетон |
Марка битума |
Модуль упругости Eа, МПа |
Среднее сопротивление растяжению при изгибе Rd, МПа |
Плотный I — II |
БНД 40/60 |
6000 |
3,2 |
марок |
БНД 60/90 |
4500 |
2,8 |
|
БНД 90/130 |
3600 |
2,4 |
|
БНД 130/200 |
2600 |
2,0 |
|
БНД 200/300 |
2000 |
1,8 |
|
БГ 70/130 |
1700 |
1,7 |
|
СГ 130/200 |
1500 |
1,6 |
Пористый |
БНД 40/60 |
3600 |
1,8 |
|
БНД 60/90 |
2800 |
1,6 |
|
БНД 90/130 |
2200 |
1,4 |
|
БНД 130/200 |
1800 |
1,2 |
|
БНД 200/300 |
1400 |
1,1 |
Таблица П.2.10
Вид асфальтобетонной |
Характеристика асфальтобетона для расчета на сдвиг |
|
смеси |
Комплексный коэффициент К |
Сцепление Сгр, МПа |
Крупнозернистая |
1,6 |
0,30/0,27 |
Мелкозернистая |
1,1 |
0,20/0,17 |
Песчаная |
0,9 |
0,15/0,13 |
Примечание. В числителе — для горючих смесей на вязких битумах (40/130), в знаменателе — для смесей с битумами марок 130/300.
Таблица П. 2.11
Административный район |
Расчетная амплитуда колебаний температуры, ?? за сутки на поверхности покрытия |
|
|
цементобетонного Бп |
асфальтобетонного Ап |
Мурманская обл., Ненецкий нац. округ |
10,5 |
11,5 |
Архангельская, Ленинградская, Псковская, Н. Городская, Кировская, Костромская, Ярославская, Камчатская области, Коми и Карельская АССР |
12,0 |
13,0 |
Новгородская, Вологодская, Пермская, Тверская, Калининградская, Московская, Смоленская, Брянская, Тульская, Орловская, Ульяновская, Магаданская области, Марийская, Мордовская, Чувашская, Башкирская АССР, Хабаровский кр. |
14,0 |
15,0 |
Калужская, Рязанская, Курская, Белгородская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Саратовская, Татарстан, Свердловская, Челябинская, Томская области, Бурятская, Якутская АССР (южная часть), Приморский кр., Белорусская ССР |
14,5 |
15,5 |
Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Оренбургская, Курганская, Омская, Кемеровская, Иркутская, Амурская, Сахалинская области, Северо-Осетинская, Дагестанская АССР, Красноярский, Алтайский кр., Украинская ССР |
15,5 |
16,5 |
Читинская обл., Краснодарский, Ставропольский кр., Чечено-Ингушская АССР, республики Закавказья, Средней Азии, ССР Молдова |
16,5 |
17,5 |
Горно-Алтайский АО |
18,0 |
19,5 |
Таблица 12
Географическая широта местности (град. сев. ш) |
Исходная расчетная температура бетона, (Тисх, °С) при укладке |
Максимальная расчетная температура бетона (на глубине 10 см), Тмах, |
|
|
в апреле |
в мае |
°С |
56 (г. Москва) |
18,0 |
32,5 |
48,0 |
53 (г. Самара) |
19,5 |
39,0 |
48,5 |
49 (г. Волгоград) |
25,5 |
45,0 |
53,0 |
42 (г. Ташкент) |
39,0 |
55,5 |
65,0 |
Рис. П. 2.3. Зависимость коэффициента усталости асфальтобетона. Куа от суточной интенсивности движения Nc
Эквивалентный модуль упругости основания Еэо определяется по формуле
, (1)
где ; i ?? номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз; hi — толщина 1-го слоя, см; — общий модуль упругости полупространства, подстилающего i-й слой, МПа; Еi — модуль упругости материала i-го слоя, МПа; Д — диаметр отпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя с нижележащим; принимается Д = 50 см; для сборного покрытия Д = 2а + h или Д = 2в + h.
Для основания, работающего на изгиб (бетон, цементогрунт),
, (2)
где Дш — условный диаметр штампа, применяемый при определении модуля упругости грунта, см; Дш = 50 см.
Приложение 3
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
Пример 1
Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным монолитным покрытием на магистральной дороге общегосударственного значения.
Исходные данные:
ширина проезжей части для движения в одном направлении — 7,5 м;
ширина земляного полотна (с учетом обочин) — 15 м;
расчетный срок службы покрытия — 25 лет;
расчетная нагрузка на дорожную одежду Рк = 50 кН;
давление в шинах — 0,6 МПа;
интенсивность движения ед/сут в первый год службы характеризуется следующими данными:
ГАЗ-53А ............. 1080
ЗИЛ-180 ............... 950
МАЗ-500А ......... 1040
КамАЗ-5511 ........ 900
Икарус-250 ......... 500
показатель ежегодного роста интенсивности движения q = 1,05;
дорожно-климатическая зона — II-1;
схема увлажнения рабочего слоя — 2;
грунт земляного полотна — суглинок легкий пылеватый;
глубина промерзания — 1,5 м;
глубина залегания уровня грунтовых вод — 1,8 м;
коэффициент фильтрации дренирующего материала (песка) Кф = 3 м/сут;
материал покрытия — бетон класса Ввtв 4,4;
материал основания — песок, укрепленный цементом, нижний слой — песок среднезернистый;
расчетная влажность грунта Wр = 0,85 Wт;
Назначение расчетных характеристик грунтов и материалов дорожных одежд
Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:
1) требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:
для вычисленной ниже интенсивности движения (1458 ед/сут) вероятность предельного состояния уровень (надежности) 0,95; коэффициент прочности Кпр = 1,00;
2) расчетный модуль упругости грунта по табл. П. 2.6:
для суглинка легкого пылеватого при Wр = 0,85 Wт Егр = 27 МПа;
3) расчетные характеристики сопротивления грунта сдвигу по табл. П. 2.6:
для суглинка легкого пылеватого ??гр = 11°; Сгр = 0,008 МПа:
4) коэффициенты А1, А2 и А3, учитывающие сопротивление грунта сдвигу по табл. 8 Норм:
при ?? = 11° А1 = 0,2; А2 = 1,9; А3 = 4,4;
5) плотность грунта ?? = 1,9 т/м3;
6) модуль упругости материала верхнего слоя основания (песок, укрепленный цементом) по табл. П. 2.7:
для песков (кроме мелких пылеватых и одноразмерных), укрепленных. цементом, 1 класса прочности (Rс7,5) Eц/гp = 600 МПа;
7) модуль упругости песчаного слоя основания по табл. П. 2.5
для песка среднезернистого Еп = 120 МПа;
8) характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П. 2.8:
угол внутреннего трения ??п = 40°, сцепление С = 0,006 МПа;
9) коэффициент Код виброползучести материала основания по табл. 10 Норм:
для цементогрунта на песке (ho = 16 см) Код = 1,5, когда стыки не работают; Код = 1,1, когда стыки работают;
10) коэффициент виброползучести песка Код по табл. 9 Норм:
для песчаного основания Кодп = 5,7, когда стыки не работают; Кодп = 1,6, когда стыки работают;
11) модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П. 1.4:
для бетона класса Bвtв 4,4 Rpи 55, Е = 36000 МПа;
12) характеристики для расчета конструкций на морозоустойчивость:
а) допустимое морозное поднятие одежды:
для цементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схеме допустимая величина общего приподнятия от выпучивания 3 см;
б) климатический показатель ао по ВСН 46-83 (рис. 4.4) ао = 90 см2 (сут г. Тверь);
в) показатель пучинистости грунта В?? по ВСН 46-83 (табл. 4.2):
для суглинка тяжелого пылеватого В?? = 4,5 см3/сут.
Определение расчетной интенсивности нагрузки
Так как задана интенсивность движения автомобилей различных марок с нагрузкой на ось Рi, то сначала число воздействий заданных автомобилей приводим к числу воздействия расчетных нагрузок:
1) по формуле (5) Норм находим коэффициент приведения i-го автомобиля с нагрузкой Pi (по ВСН 46-83) к нормативной нагрузке Р = 50 кН:
ГАЗ-53 A ?? Ki = (28,0/50,0)4,64 = 0,07;
ЗИЛ-130 ?? Кi = (34,8/50,0)4,64 = 0,19;
МАЗ-500А — Кi = (50,0/50,0)4,64 = 1,0;
КамАЗ-5511 — Кi = l,05 (по ВСН 46-83);
Икарус-250 — Кi = (47,9/50,0)4,64 = 0,82;
2) по табл. 6. Норм для двух полос движения fпол = 0,55;
3) по формуле (4) Норм находим интенсивность движения Nпp, приведенную к расчетной нагрузке:
Nпp = 0,55 (0,07 ?? 1080 + 0,19 ?? 950 + 1,0 ?? 1040 + 1,05 ?? 900 + 0,82 ?? 500) = 1458 ед./сут;
4) по формуле (3) определяем расчетную повторность нагружения при Т = 25 лет; nc = 210 сут; q = 1,05:
.
Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость
Так как грунт земляного полотна (суглинок тяжелый пылеватый) является очень пучинистым по ВСН 46-83 (табл. 30); глубина промерзания конструкции 1,5 м, что меньше 0,6 м и толщина дорожной одежды не превышает 2/3 глубины промерзания, то расчет выполняем согласно разделу 4 ВСН 46-83.
По ВСН 46-83 (прил. 9, табл. 32) определяем эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному щебню:
Ец/б = 1,03; Ец/гр = 1,00; Eп = 0,98.
Кроме того, для расчета необходимы следующие данные:
z — расчетная глубина промерзания z = 150 см;
z1 — толщина стабильных слоев дорожной одежды z1 = 73 см;
Н — расчетная глубина залегания УГВ Н = 180 см;
В' — комплексная характеристика грунта по степени пучинистости, В?? = 4,5 см3/сут;
ао — климатический показатель, ао = 90 см2/сут.
Определяем отношения:
z1/z = 73/150 = 0,49; z/Н = 150/180 = 0,83.
По ВСН 46-83 (рис. 4.2) , отсюда = 2,70 см.
Известно, что конструкция достаточно морозоустойчива, если удовлетворяется условие: (lпуч + lмз) < lдоп,
где lпуч — расчетное (ожидаемое) пучение грунта, земляного полотна; lмз — расчетное пучение морозозащитного слоя; lдоп — допустимое зимнее выпучивание покрытия.
Поскольку для устройства морозозащитного слоя применяется среднезернистый песок, то согласно ВСН 46-83 lмз = 0. Отсюда lпуч + lмз = 2,70 + 0 = 2,70 см < 3,0 см, т. е. условие конструкции на морозоустойчивость выполняется.
Расчет необходимой толщины дренирующего слоя
По формуле (62) Норм находим толщину дренирующего слоя:
hф = 0,1(1 + Lф/Кф).
Согласно исходным данным ширина земляного полотна 15 м, Кф = 3 м/сут. Тогда Lф = 15/2 = 7,5 м и hф = 0,1 (1 + 7,5/3) = 0,35 м. Принимаем толщину дренирующего слоя равной 35 см.
Назначение конструкции дорожной одежды
Назначаем следующую конструкцию дорожной одежды:
покрытие — цементобетон класса Ввtв 4,4; Е = 360000 МПа;
основание — песок, укрепленный цементом 1 класса прочности (Rс 7,5);
Ео = 600 МПа; ho = l6 см;
нижний слой основания — песок среднезернистый;
Еп = 120 МПа; hn = 35 см.
Конструкции швов принимаем в соответствии с рис. 3 Норм. Согласно п. 2.11 Норм поперечные швы устраивают без штырей, при температуре бетонирования более 10 °С швы расширения в данной конструкции допускается не устраивать.
В соответствии с п. 2.7 Норм lсж = 25 h = 5,5 м.