Страница 7: ВБН В.2.3-218-186-2004. БН В.2.3-218-186-2004. Сооружения транспорта. Дорожная одежда нежесткого типа (40602)

Таблиця 3.6

Кінець таблиці 3.6

3.4Розрахунок дорожніх одягів за допустимим пружним прогином

3.4.1Конструкція дорожнього одягу відповідає вимогам надійності і міцності за критерієм пружного прогину, якщо:

Кмц Езаг / Епотр(3.7)

де Кмц – коефіцієнт міцності дорожнього одягу, знайдений за графіком (див. рисунок 3.1) чи таблицею 3.1 у залежності від допустимого рівня надійності, або за методикою додатка И;

Езаг – загальний модуль пружності конструкції;

Епотр – потрібний модуль пружності конструкції з урахуванням капітальності одягу, типу покриття й інтенсивності дії навантаження.

3.4.2При розрахунку одягів потрібний модуль пружності слід визначати за графіком (рисунок 3.2), побудованим за результатами статистичної обробки експериментальних даних.

Конструкцію дорожнього одягу на автомобільних дорогах слід розраховувати під розрахункове навантаження І – II категорій доріг: гр. А1 – 115 кН; IIІ – IV категорій: гр. А2 – 100 кН; V категорії: гр. Б – 60 кН (додаток Ж таблиця Ж.1).

1. Незалежно від даних, отриманих за графіком (див. рисунок 3.2), потрібні модулі пружності для доріг загальної мережі не повинні бути менше зазначеного в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7

3.4.4Маючи значення потрібного модуля пружності, можна пошарово розрахувати одяг за допомогою номограми (див. рисунок 3.3). Ця номограма зв'язує відношення Е2 / Е1 модулів пружності нижнього і верхнього шарів, відносну товщину h / D верхнього шару і відношення Езаг / Е1 загального модуля пружності на поверхні двошарової системи до модуля пружності верхнього шару. Для визначення Езаг на номограмі проводиться вертикаль із точки на горизонтальній осі, що відповідає значенню h / D, і горизонтальна пряма з точки на вертикальній осі, що відповідає відношенню Е2 / Е1. Точка перетину цих прямих дає шукане значення Езаг / Е1. Знаючи величину Е, обчислюють Езаг.

Пошаровий розрахунок багатошарової конструкції можна вести знизу нагору, починаючи з ґрунту, що підстилає одяг, коли треба визначити загальний модуль пружності конструкції, чи зверху вниз, коли задані потрібний модуль і коефіцієнт Кмц міцності дорожнього одягу.

При товщині i-го шару багатошарового дорожнього одягу (рахунок шарів зверху вниз), що перевищує 2D, загальний модуль пружності на поверхні i–го шару

(3.8)

(3.9)

де і – номер розглянутого шару дорожнього одягу, рахуючи зверху вниз (i = 1,2,3,...);

hi – товщина i-гo шару, см;

D – діаметр навантаженої площі, см;

 – загальний модуль пружності півпростору, що підстилає i –й шар, МПа;

– модуль пружності матеріалу i-гo шару, МПа.

Розрахункові значення модуля пружності ґрунтів і матеріалів слід призначати відповідно до вказівок додатків Д і Е.

Значення модуля пружності матеріалів, що містять органічне в'яжуче необхідно приймати у всіх кліматичних зонах при температурі 10 °С за таблицею Е.2 додатка Е.

Розрахункові характеристики для армованого асфальтобетону встановлюються відповідно до додатка К.

1. Загальна товщина верхніх шарів з матеріалів, що містять органічне в'яжуче, орієнтовно призначається в залежності від потрібного модуля пружності:

3.4.6Дорожній одяг за допустимим пружним прогином (потрібним модулем пружності) розраховують у такому порядку:

а) визначають мінімальне значення коефіцієнта міцності Кмц відповідно до вказівок 3.1.12 даних Норм;

б)по сумарній інтенсивності навантаження на одну смугу з урахуванням капітальності одягу за номограмою (див. рисунок 3.2) визначають потрібний модуль пружності Епотр конструкції;

в)визначають добуток Кмц Епотр = Езаг;

г)за 3.4.5 попередньо призначають товщину верхніх шарів з матеріалів, що містять органічне в'яжуче;

д)модуль пружності ґрунту активної зони земляного полотна призначають за додатком Д, а модулі пружності матеріалів шарів – за додатком Е (для матеріалів, що містять органічне в'яжуче, при температурі 10 °С).

е)за номограмою (див. рисунок 3.3), виконуючи розрахунок "зверху вниз", знаходять модуль пружності на поверхні основи;

ж)якщо основа одношарова, то за модулями пружності на поверхні основи, матеріалу основи і ґрунту земляного полотна визначають товщину основи за тієюж номограмою (див. рисунок 3.3).

з)якщо з конструктивних чи технологічних міркувань, а також умов осушення чи забезпечення необхідної морозостійкості передбачена основа з декількох шарів, то попередньо призначають товщини додаткових шарів, а потім пошарово "знизу нагору" знаходять за номограмою (див. рисунок 3.3) модуль пружності на поверхні додаткового шару (морозозахисного, теплоізоляційного, дренувального чи іншого додаткового шару), після чого аналогічно викладеному визначають товщину іншої частини основи;

и)можна вести розрахунок "знизу нагору" з послідовним визначенням модулів пружності на поверхні конструктивних шарів.

Приклади розрахунку конструкцій дорожнього одягу нежорсткого типу за критеріями граничного стану приведені в додатку Л.

3.5Розрахунок за умовою зсувостійкості земляного полотна та шарів із малозв'язних матеріалів

3.5.1Дорожній одяг проектують із розрахунку, щоб під дією короткочасних, чи довгострокових навантажень в підстилаючому ґрунті та малозв'язних шарах за строк служби не виникали неприпустимі залишкові деформації. Деформації зсуву в конструкції не будуть накопичуватись, якщо забезпечена умова:

,(3.10)

де Кмц – необхідне мінімальне значення міцності, що визначається з урахуванням заданого коефіцієнта надійності (див. таблицю 3.1)

Т – розрахункове активне напруження зсуву (частина зсувного напруження, непогашена внутрішнім тертям) в розрахунковій (найбільш небезпечній) точці конструкції від діючого тимчасового навантаження (3.5.5);

Тгр – гранична величина активного напруження зсуву (в тій самій частині), перевищення якої викликає порушення міцності на зсув (3.5.6)

3.5.2При практичних розрахунках багатошарову дорожню конструкцію приводять до двохшарової розрахункової моделі.

При розрахунку дорожньої конструкції на міцність щодо зсувостійкості ґрунту земляного полотна за нижній шар приймають ґрунт (з його характеристиками), а за верхній – увесь дорожній одяг. Товщину верхнього шару hВ приймають рівною сумі товщини шарів одягу .

Модуль пружності верхнього шару моделі розраховують за формулою:

,(3.11)

де n – кількість шарів дорожнього одягу;

Е1 — модуль пружності і-го шару;

hi – товщина і-го шару.

Примітка. При користуванні номограмою для визначення величину приймають для випадку впливу динамічного навантаження (з врахуванням числа прикладення) за даними додатка Д.

1. При розрахунку за умови зсувостійкості в піщаному шарі основи за допомогою номограми (рисунок 3.4) умовно присвоюють звичайні характеристики піщаного шару (сn, φп), а модуль пружності приймають рівним загальному модулю на поверхні піщаного шару; товщину верхнього шару моделі приймають рівною загальній товщині шарів, що лежать над піщаним, а модуль пружності Ев розраховують як середньозважене значення для цих шарів за формулою 3.11.
2. При розрахунку нижніх шарів дорожніх одягів за умовою зсувостійкості значення модулів пружності матеріалів, що містять органічне в'яжуче, визначають за температурами, що вказані в таблиці 3.8.

Таблиця 3.8

Значення динамічного модуля пружності асфальтобетонів відповідно до складу, марок бітуму та температури наведено в додатку Е, таблиця Е.2, а статичного – у додатку Е, таблиця Е.3.

При розрахунку на статичну дію навантаження приймають модулі пружності матеріалів, що відповідають довготривалості дії навантаження не менше за 600 секунд (див. додаток Е, таблиці Е.3 – Е.6).

3.5.5Активні напруження зсуву (Ta) що діють в ґрунті чи в піщаному шарі, визначають за формулою:

Та = · р,(3.12)

де  – питоме активне напруження зсуву від одиничного навантаження, що визначається за допомогою номограм (рисунок 3.4 та 3.5);

р – розрахунковий питомий тиск від колеса на покриття.

3.5.6Граничне активне напруження зсуву Тгр в ґрунті робочого шару (чи в піщаному матеріалі проміжного шару) визначають за формулою:

Tгp = сNkд + 0,1γсрzontg(φN),(3.13)

де cn – зчеплення в ґрунті земляного полотна (чи в проміжному піщаному шарі), Мпа; для піщаних ґрунтів значення приймається за таблицею 3.9, для супісків, суглинків та глин сN розраховується за формулою:

kд – коефіцієнт, що враховує особливості роботи конструкції на межі піщаного шару з нижнім шаром несучої основи. При влаштуванні нижнього шару із укріплених матеріалів, а також при укладанні на межі "основа – піщаний шар" геотекстильного прошарку, потрібно приймати значення kд рівним:

• 4,5 – при використанні в піщаному шарі крупного піску;
• 4,0 – при використанні в піщаному шарі піску середньої крупності;
• 3,0 – при використанні в піщаному шарі дрібного піску;
• 1,0 – у всіх інших випадках;

zon – глибина розміщення поверхні шару, що перевіряється на зсувостійкість, від верху конструкції, см;

γср – середньозважена питома вага конструктивних шарів, розміщених вище за нестійкий шар, кг/см3;

φ – розрахункова величина кута внутрішнього тертя матеріалу шару, що визначається для піщаних ґрунтів за таблицею 3.9, для супісків, суглинків та глин розраховується за формулою:

φN = φ · KNφ

Примітка. Значення величин с, kNC, φ, kNφ наведені в додатку Д, таблиці Д.7 – Д.8

Таблиця 3.9 – Розрахункові значення кута внутрішнього тертя і зчеплення піщаних ґрунтів і пісків конструктивних шарів в залежності від розрахункової кількості прикладень навантаження (∑ Np)