Л.17Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарово, починаючи із підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок 3.3).

1) см

МПа

2) см

МПа

3) см

МПа

4) см

МПа

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на рисунку 3.2:

МПа.

Визначають коефіцієнт міцності за пружним прогином:

.

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розахунку за допустимим пружним прогином – 1,33 (таблиця 3.1).

Відповідно, вибрана конструкція задовольняє умову міцності за допустимим пружним прогином.

Л.18Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті. Діючі в ґрунті активні напруження зсуву вираховують за формулою (3.12):

.

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (суглинок легкий пилуватий) з наступними характеристиками при Wp = 0,6 WT і Σ Np = 1469787одиниць: Ен = 77 МПа, φ = 24° та С = 0,03 (таблиця Д.7).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (3.11), де значення модулів пружності матеріалів, які містять органічне в'яжуче, призначають за таблицею Е.2 при розрахунковій температурі 20 °С (таблиця 3.8).

МПа.

Для відношень і при φN = φ·kNφ=24 · 0,37 = 9º (kNφ визначають за таблицею Д.8) за допомогою номограми (рисунок 3.4) знаходять активне напруження зсуву: = 0,019 МПа.

Таким чином, Та = 0,019 · 0,6 = 0,0114 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Тгр в ґрунті робочого шару визначають за формулою (3.13),

де cn = c · kNC =0,03 · 0,41 = 0,0123 МПа, kд =1,0;

zon =6 + 8 + 10 + 22 + 26 = ;

φcm = 24 ° (додаток Д, таблиці Д.7, Д.8);

γср = 0,002 кг/см2;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Тгр =0,0123 · 1,0 + 0,1 · 0,002 · 72 · tg24° = 0,0187 МПа.

, що більше (таблиця 3.1).

Л.19Розраховують конструкцію на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині.

Розрахунок виконують у такій послідовності.

а)Приводять конструкцію до двошарової моделі, де нижній шар моделі – частина конструкції, розташована нижче пакета асфальтобетонних шарів. Модуль пружності нижнього шару визначають за номограмою рисунка 3.3.

Ен = 196 МПа.

До верхнього шару відносять усі асфальтобетонні шари.

Модуль пружності верхнього шару вираховують за формулою (3.11):

МПа.

Модулі пружності асфальтобетонних шарів призначають за таблицею Е.1.

б)Для відношень та за номограмою (рисунок 3.6) визначають = 1,28.

Розрахункове розтягуюче напруження визначають за формулою (3.16).

= 1,28 · 0,6 · 0,85 = 0,6528 МПа.

в)Визначають допустиме розтягуюче напруження при згині асфальтобетону за формулою (3.17):

Rp = RлабkmkкnkТ,

де Rлаб = 5,8 МПа для нижнього шару асфальтобетонного пекету (таблиця Е.1);

km = 0,7 (таблиця 3.10);kT = 0,75 (таблиця 3.11);

де knp = 9,3 та m = 4,0 (таблиця Е.1);

.

Rр =5,8 · 0,7 · 0,2671 · 0,75 = 0,813 МПа.

г) , що менше, ніж (таблиця 3.1).

Заармуємо нижній асфальтобетонний шар синтетичною сіткою Armatex і зробимо перерахунок відповідно до додатка К.

Лінійний модуль пружності армуючого прошарку визначається за формулою (К.2):

МПа.

Визначають лінійний коефіцієнт ефективності армування за залежністю (К.1):

Визначають площу епюри модуля пружності армованого асфальтобетону в межах активної зони армування:

;

;

H = 1,5 · d = 1,5 · 4 = .

Визначають площу епюри модуля пружності неармованого асфальтобетону в межах активної зони армування:

.

Визначають коефіцієнт ефективності армування за модулем пружності:

.

Модуль пружності армованого асфальтобетонного шару товщиною h = визначиться із залежності:

МПа.

При новому значенні модуля пружності нижнього армованого шару асфальтобетону модуль пружності верхнього шару:

МПа.

Для відношень та номограмою (рисунок 3.6) визначають = 1,3.

Розрахункове розтягуюче напруження визначають за формулою (3.16).

= 1,3 · 0,6 · 0,85 = 0,663 МПа.

Перевіряють умову (3.18):

, що більше, ніж = 1,29 (таблиця 3.1).

Висновок: вибрана армована конструкція відповідає всім критеріям міцності.

Приклад 4

Л.20Необхідно запроектувати дорожній одяг з наступними вихідними даними:

  • дорога проходить у дорожньо-кліматичній зоні У-І;
  • категорія автомобільної дороги – IV;
  • строк експлуатації дорожнього одягу – Тсл = 10 років;
  • за розрахункове навантаження прийнятий автомобіль групи А2 з розрахунковими параметрами (таблиця Ж.1): р = 0,6 МПа, D = ;

-приведена до навантаження типу А2 інтенсивність руху на кінець строку служби Np = 170 один./д;

  • показник зміни інтенсивності руху q = 1,02;
  • ґрунт робочого шару земляного полотна – супісок пилуватий з розрахунковою вологістю 0,7 WT;

-матеріал для основи – фракційний щебінь, укріплений цементнопіщаною сумішшю за способом просочення, та пісок середньої крупності.

Л.21Визначають сумарну кількість прикладень навантаження за строк служби за формулою (3.5):

, де Кс = 10,9 (таблиця 3.6 при інтерполяції сусідніх значень), Трдр =145 днів (таблиці 3.3), Кп – 1,26 (таблиця 3.4).

один.

Л.22Попередньо призначають конструкцію та розрахункові значення розрахункових параметрів:

–для розрахунку за допустимим пружним прогином – додаток Д, таблиця Д.7, додаток Е, таблиці Е.4 та Е.5;

-для розрахунку за умовою зсувостійкості – додаток Д, таблиці Д.7 та Д.8, додаток Е, таблиці Е.4 та Е.5. Отримані дані зводяться у таблицю Л.4.

Таблиця Л.4

Ч.ч.

Матеріал шару

h шару, см

Розрахунок за

пружним прогином, Е, МПа

опором зсуву, Е, МПа

1

Шар із щебеню марки 1400, влаштований за способом просочення в'язким бітумом

12

600

600

2

Фракційний щебінь, укріплений цементно-піщаною сумішшю за способом просочення

20

500

500

3

Пісок середньої крупності

32

100

100

4

Супісок пилуватий з Wp = 0,7 Wt

79

79

Л.23Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарово, починаючи із підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок 3.3).

1) см

МПа

2) см

МПа

3) см

МПа

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на рисунку 3.2:

МПа.

Визначають коефіцієнт міцності по пружньому прогину:

.

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розахунку за допустимим пружним прогином – 1,29 (таблиця 3.1).

Відповідно, вибрана конструкція задовільняє умову міцності за допустимим пружним прогином.

Л.24Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті.

Діючі в ґрунті активні напруження зсуву вираховують за формулою (3.12):

.

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (супісок пилуватий) з наступними характеристиками при Wp = 0,7 WT і Σ Np =198294 одиниць:

Ен = 79 МПа, φ = 27 ° та С = 0,011 (таблиця Д.7).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (3.11):

МПа.

Для відношень і при φN =φ · kNφ =27 · 0,41 = 11° (kNφ визначають за таблицею Д.8) за допомогою номограми (рисунок 3.5) знаходять активне напруження зсуву: =0,0134 МПа.

Таким чином, Та = 0,0134 · 0,6 = 0,0080 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Тгр у ґрунті робочого шару визначають за формулою (3.13),

де cn = с · kNC = 0,011 · 0,42 = 0,00462 МПа, kд = 1,0;

zon =12 + 20 + 32 = ;

φcm = 27 ° (додаток Д, таблиці Д.7, Д.8);

γср = 0,002 кг/см2;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Тгр = 0,00462 · 1,0 + 0,1 · 0,002 · 64 · tg27° = 0,0111 МПа.

, що більше (таблиця 3.1).

Висновок: вибрана конструкція відповідає всім критеріям міцності.

Приклад 5

Л.25Потрібно перевірити на морозостійкість конструкцію дорожнього одягу, який проектується на автомобільній дорозі II категорії в Чернігівській області з такими вихідними даними.

Конструкція дорожнього одягу складається з асфальтобетонного покриття товщиною , двошарової основи з пористого асфальтобетону – і гранітного щебеню – , додаткового шару основи із крупнозернистого піску – . Ґрунт земляного полотна – суглинок легкий пилуватий. Ґрунтові води залягають на глибині H = .

Л.26Згідно з додатком В ДБН В.2.3-4 визначають, що Чернігівська область розташована в Північній дорожньо-кліматичній зоні України. Максимальна висота капілярного підняття для суглинка легкого пилуватого hкan = . За рисунком 4.2 встановлюють нормативну глибину промерзання для Чернігівської області, рівну . Тоді розрахункова глибина промерзання згідно з 4.6 буде складати:

ZP = (100 + 30) = 130 cм.

Таким чином, умова Н > (ZP + hкan) тобто > (130 + 150 ) см, не виконується, ґрунтова вода не залягає на безпечній глибині і ділянка відноситься до 3-го типу місцевості за умовами зволоження земляного полотна.

Загальна товщина дорожнього одягу складає (5 + 9 + 23 + 26 ) = , що не перевищує 2/3 глибини промерзання (2/3 ZP = ); інші умови 4.2. також не виконуються. Значить, необхідна перевірка конструкції на морозостійкість.

Для капітального дорожнього одягу (4.3) допустиме здимання lздим складає . Визначають еквівалентну товщину дорожнього одягу за 4.5:

he = 5 · l,15 + 9 · 1,22 + 23 · 1,0 + 25 · 0,87 = .

Для ґрунту земляного полотна суглинку важкого пилуватого при 3-му типі місцевості за умовами зволоження за таблицею 2.2 відносне морозне здимання складає . Тоді комплексна характеристика ґрунту за ступенем здимання дорівнює , а кліматичний показник

см2/д.

Для відношень і за номограмою (рисунок 4.1) знаходять , звідки Z1 = 0,56 · 130 = .

Перевіряють умову морозостійкості за залежністю (4.4) , що менше 1. Для забезпечення морозостійкості в даному випадку достатньо збільшити товщину додаткового шару основи із крупнозернистого піску на см, але значно ефективнішим буде проведення робіт для пониження рівня ґрунтової води. Так, при глибині залягання ґрунтової води Н = , що лише на нижче за попередню, необхідна товщина стабільних шарів при складає Z1 = 0,18 · 130 = . Таким чином, буде забезпечено запас за морозостійкістю.

Приклад 6

Л.27Перевірка на морозостійкість існуючого дорожнього одягу автомобільної дороги III категорії в Харківській області з такими вихідними даними: покриття з щільного асфальтобетону II марки товщиною , двошарова основа з чорного щебеню – та щебеню із осадових порід – , підстеляючий шар із піску середньої крупності – . Ґрунт земляного полотна – супісок пилуватий. Ґрунтова вода залягає на глибині .

Л.28Для Харківської області, яка розташована в Центральній дорожньо-кліматичній зоні України, розрахункова глибина промерзання складає Zр = (105 + 35) = 140см.

За умови Н > (Zp + hКАП) знаходимо при ґрунті земляного полотна супіску пилуватому (ZP + hKAП) = 140 + 150 = , що більше за глибину залягання рівня ґрунтової води (Н = 180 см), значить, ділянка перебуває в умовах 3-го типу зволоження. Знаходимо всі параметри, необхідні для розрахунку:

а)еквівалентна товщина дорожнього одягу

he = 5 · 1,15 + 8 · 1,35 + 24 · 1,15 + 15 · 0,87 = ;

б)відносне морозне здимання супіску пилуватого ;

в)комплексна характеристика В = 4,5;

г)кліматичний показник

см2 /д.

За номограмою (рисунок 4.1) при відношеннях і знаходимо , звідки

см,

що менше lдоп = для капітального дорожнього одягу. Значить, конструкція відповідає вимогам морозостійкості.

Приклад 7

Л.29Перевірити, чи достатня товщина піщаного шару основи з крупно-зернистого піску, розрахована за умови міцності і морозостійкості для забезпечення осушення при початкових даних, наведених у прикладі 5. Додатково відомо, що коефіцієнт фільтрації піску дорівнює 10 м/д, а пористість – 0,36. Ширина двосхилої проїзної частини автомобільної дороги В = . Поперечний і поздовжній ухили поверхні земляного полотна і покритя і = 0,03 при наявності укріплення узбіч, які зменшують приплив води до основи. Ділянка дороги проходить у нульових позначках. Інтенсивність руху на ділянці понад 1000 один./д.

Л.30Для Північної дорожньо-кліматичної зони України питомий приплив води, що поступав у розрахунковий період до основи проїжджої частини при ґрунті земляного полотна – суглинку пилуватому і 3-му типі зволоження, складає 4,5 л/(м2·д) (таблиця 5.2) з урахуванням коефіцієнтів "пік" і гідрологічного запасу

gp = 4,5 · 1,7 · 1,3 = 9,95 л/(м2·д).

Наявність водонепроникних узбіч і їх належний поперечний ухил зменшує gp на 12 %, а оскільки дорога проходить у нульових позначках, розрахунковий приплив води збільшується на 20 % (примітка 3 до таблиці 5.2). Таким чином,

л/(м2·д).

Оскільки переломів поздовжнього профілю на ділянці немає, Кувіг = 1.

Для відношення і ухилу низу дренуючого шару i = 0,03 за номограмою (рисунок 5.6) знаходимо товщину шару із піску при довжині шляху фільтрації , що дорівнює hнac = .

При довжині шляху фільтрації для двосхилого профілю L = В/2 = 15/2 = товщина шару, повністю насиченого водою, см. Повна товщина дренуючого шару (за залежністю 5.8) складе

hn = hнac + hзan = 14 + 15 = 29 cм.

Розрахунок на осушення показує, що мінімальна товщина дренуючого шару із крупного піску для прийнятих початкових даних становить .

Перевіряємо, чи достатня отримана товщина дренуючого шару для тимчасового розміщення води в порах піску за час запізнення Тзап початку роботи водовідвідних споруд.

Для Північної зони Тзап = 4 доби для крупнозернистого піску. Тоді повний приплив води за весь період запізнення розтавання водовідних споруд

Q = g р · Tзап = 0,001066 · 4 = 0,004264 м3/(м2·д) = 42,6 л/м2.

За номограмою (рисунок 5.5) для Північної зони повна товщина дренуючого шару на тимчасове поглинання при пористості піску n = 0,36 і Q = 42,6 л/м2 складе hn = .