ВБН В.2.3-218-186-2004. Сооружения транспорта. Дорожная одежда нежесткого типа

3.5.7У всіх випадках в якості розрахункового значення кута внутрішнього тертя ґрунту і малозв'язних шарів використовують його значення, що відповідає сумарній кількості впливу навантаження за міжремонтний строк ∑ Np. Цю величину встановлюють за формулою (3.5).

Величину розрахункових днів за рік, що відповідає розрахунковому стану міцності й деформативності конструкції Трдр, що входить в формулу 3.5, визначають за даними 3.3.7.

3.5.8Розрахунок дорожнього одягу за критерієм опору зсуву в ґрунті земляного полотна, а також в піщаних матеріалах проміжних шарів дорожнього одягу проводять у такій послідовності:

а)за додатком Е таблиця Е.2 призначають розрахункові модулі пружності для шарів із асфальтобетону, що відповідають максимально можливим температурам у ранній весняний (розрахунковий) період (у відповідності з вказівками 3.5.4 таблиця 3.8, таблиці 3.9 та Д.7, Д.8 – з урахуванням розрахункової вологості і загального числа впливу навантаження), розрахункові міцністні характеристики φ і С ґрунту земляного полотна і піску проміжного шару одягу (якщо такі є) – з врахуванням вимог 3.5.7. Інші розрахункові характеристики ґрунту і матеріалів залишаються тими самими, що й у розрахунку за пружним прогином;

б)за рисунками 3.4 або 3.5 визначають активні напруження зсуву від одиничного тимчасового навантаження. Для цього приводять багатошарову конструкцію до двохшарових моделей (3.5.2 та 3.5.3).

в)за формулою (5.12) визначають розрахункове напруження зсуву в ґрунті земляного полотна чи в піщаному шарі одягу;

г)за формулою (5.13) розраховують граничні напруження зсуву;

д)за формулою (5.10) перевіряють виконання умов міцності (з урахуванням необхідної надійності);

е)при необхідності, змінюючи товщини конструктивних шарів, підбирають конструкцію, що відповідає умові 3.5.1

3.6Розрахунок монолітних шарів на розтяг при згині

3.6.1У монолітних шарах дорожнього одягу – з асфальтобетону, полімер-асфальтобетону, матеріалів і ґрунтів, укріплених комплексними і неорганічними в'яжучими, та ін. – напруження, що виникають при прогині одягу під дією повторних короткочасних навантажень не повинні викликати порушення структури матеріалу й призводити до утворення тріщин, тобто повинна бути забезпечена умова:

Кмц Rзг / σr(3.14)

де Кмц – необхідний коефіцієнт міцності з урахуванням заданого рівня надійності (таблиця 3.1);

Rзг – гранично допустиме напруження розтягу матеріалу, шару з урахуванням втоми;

σr — найбільше напруження розтягу, у розглянутому шарі, що встановлюється розрахунком.

3.6.2Найбільше напруження розтягу σr при згині в монолітному шарі обчислюють за допомогою номограм, побудованих на основі вирішення задачі теорії пружності про шаруватий напівпростір (рисунки 3.6, 3.7).

У проектуванні дорожніх одягів зустрічаються два характерних випадки:

1) монолітний шар або кілька суміжних шарів з однотипних монолітних матеріалів знаходяться у верхній частині дорожнього одягу – це асфальтобетонні і подібні їм покриття, асфальтобетонні основи, розташовані безпосередньо під асфальтобетонним покриттям; 2) монолітний шар, розташований у товщі дорожнього одягу – різного роду монолітні основи.

1. Покриття з асфальтобетону й дьогтебетону розраховувати на розтяг при згині можна за допомогою номограми (рисунок 3.6). Номограма зв'язує відносну товщину покриття h1 / D (горизонтальна вісь) і відношення модуля пружності матеріалу покриття до загального модуля на поверхні основи Е1 / Езаг.осн (криві на номограмі) з максимальним напруженням розтягу σr при згині в матеріалі покриття від місцевого навантаження рівного 1 МПа (вертикальна вісь). Значення діаметра D круга, рівновеликого площі контакту колеса з покриттям, приймається з додатка Ж. Номограма складена для найбільш небезпечного випадку, коли не забезпечене достатнє зчеплення покриття з основою.
2. При розрахунку на згин шарів асфальтобетонної основи, що підстилає асфальтобетонне покриття, слід увесь пакет шарів з асфальтового бетону приймати за один еквівалентний шар. У цьому випадку модуль пружності еквівалентного шару товщиною, що дорівнює загальній товщині пакета, необхідно визначати за формулою (3.11), а розраховувати на виконання нерівності (3.14) у нижньому шарі асфальтобетонної основи.
3. Проміжні монолітні шари одягу можна розраховувати за номограмою (рисунок 3.7). При цьому багатошарову конструкцію попередньо слід привести до тришарової, де середнім буде монолітний шар, що розраховується (див. шар 3 на рисунку 3.7). Номограма пов'язує відносну товщину двох верхніх шарів тришарової системи (h1+h2)/D і розтягуючі напруження σr від разового навантаження в нижній точці шару, що розраховується, під центром навантаженої площі (де ці напруження досягають найбільшого значення) при різних співвідношеннях модулів пружності шарів Е1 / Е2 (криві на номограмі) і Е2 / Е3 (промені на номограмі). Повне значення розтягуючих напружень σr обчислюється за формулою (3.16), наведеною в 3.6.8.

3.6.6 Для визначення розтягуючих напружень у монолітних шарах, крім номограм (рисунки 3.6, 3.7), можуть бути використані атестовані у відповідному порядку рішення та комп'ютерні програми. Такі програми та рішення повинні давати можливість виконувати розрахунки з необхідною точністю та узгоджуватися з результатами розрахунків за номограмами (рисунки 3.6, 3.7).

3.6.7Допустимі розтягуючі напруження при згині асфальтобетону:

Rдon = Rp ,(3.15)

де Rp – розрахунковий опір розтягу при згині з урахуванням повторної дії навантажень (3.16).

3.6.8Покриття (3.6.3) чи еквівалентний монолітний шар розраховують на згин (3.6.4) у такій послідовності:

а)обчислюють h1 / D при одношаровому покритті або Σ hi,a / D (асфальтобетонне покриття на основі з асфальтобетонних шарів), а потім за формулою (3.11) знаходять середній модуль пружності пакета шарів з асфальтового бетону;

б)загальний модуль пружності Езаг.осн на поверхні основи, що підстилає асфальтобетон, визначають за допомогою номограми шляхом послідовного приведення шарів;

в)за відношенням E1 /Езаг.осн та h1 / D або за допомогою номограми (рисунок 3.6) визначають розтягуючі напруження , у шарі, що розраховується, від разового навантаження. Повне розтягуюче напруження:

σr = рКб(3.16)

де р – розрахунковий тиск на покриття, МПа (додаток Ж);

Кб – коефіцієнт, що враховує особливості напруженого стану покриття під колесом автомобіля зі спареними балонами.

Як правило, Kб = 0,85, але при розрахунку покриття на особливі навантаження (колесо з одним балоном) Kб = 1,0.

г)обчислюють допустимі розтягуючі напруження за формулою (3.15). У пакеті асфальтобетонних шарів за розрахункове допустиме розтягуюче напруження, Rдоп приймають значення, характерне для матеріалу нижнього шару. Потім обчислюють відношення Rdon /σr; якщо Rдon / σr =Кмц, де Кмц – мінімальний необхідний коефіцієнт міцності (рисунок 3.1), то конструкцію вважають такою, що відповідає вимогам міцності на розтяг при згині. В іншому випадку потрібно коригувати товщини шарів.

3.6.9Проміжні монолітні шари доцільно розраховувати в такій послідовності. Спочатку за формулою (3.11) обчислити середній модуль пружності конструктивних шарів, що розташовані вище розрахункового монолітного шару (шар h2 на рисунку 3.7). Розрахункові модулі пружності шарів з матеріалів, що містять органічне в'яжуче, слід приймати при температурі 0 °С. Шари, що підстилають монолітний шар, треба привести до еквівалентного за жорсткістю однорідного півпростору з модулем пружності Е3, який можна одержати шляхом послідовного обчислення загальних модулів кожної пари суміжних шарів за номограмою (рисунок 3.3). Потім за номограмою (рисунок 3.7) треба знайти розтягуючі напруження у розрахунковому шарі від разового навантаження, що діє на поверхні покриття. Для цього з точки на верхній горизонтальній осі, що відповідає відношенню Σ hi / D, слід провести вертикаль до кривої з відомим відношенням Е1 / Е2, а з точки перетину провести горизонтальну пряму до променя, що відповідає відношенню Е2 /Ез, звідки опустити вертикаль на нижню горизонтальну вісь, де знайти значення Розрахункове значення σr належить знайти за формулою (3.16) при Кб = 1,0. Далі послідовність розрахунку цілком збігається з послідовністю пункту 3.6.8.

Міцність матеріалу монолітного при багаторазовому розтягу при згині визначають за формулою:

Rр = RлабkmkкnkT(3.17)

де Rлаб – лабораторне значення границі міцності на розтяг при згині за одноразового прикладання навантаження (приймається за таблицею Е. 1);

km – коефіцієнт, що враховує зниження міцності в часі від дії погодно-кліматичних умов (таблиця 3.10);

kT – коефіцієнт, що враховує зниження міцності матеріалу в конструкції в результаті температуро-усадкових впливів (таблиця 3.11);

kkn – коефіцієнт, що враховує короткочасність та повторність навантажень на дорозі:

,

де knp – коефіцієнт, що враховує вплив повторних навантажень у нерозрахунковий період (приймається за таблицею Е.1);

т – показник втоми (приймається за таблицею Е.1);

 – сумарна інтенсивність руху.

Таблиця 3.10

Таблиця 3.11

3.6.10Методи експериментального визначення деформаційних і міцнісних характеристик матеріалів і ґрунтів приведені в додатку М.

3.7Особливості розрахунку підсилення дорожнього одягу

1. Якщо є достовірні дані про фактичні прогини існуючих дорожніх одягів визначених за методикою, викладеної в додатку Н даних Норм, обчислюють фактичний модуль пружності конструкції Eф за залежностю Н.4.
2. Потрібний модуль пружності Епотр дорожнього одягу залежить від інтенсивності руху, що визначається на основі натурних спостережень за ділянкою дороги, на якій передбачається проводити підсилення, і призначається за методикою, викладеною в 3.4.2 цих Норм.
3. Визначення товщини шару підсилення виконується за номограмою (рисунок 3.8), виходячи з визначеного фактичного модуля пружності Еф (вісь ординат) та розрахованого потрібного модуля пружності Епотр (вісь абсцис). Від осі ординат проводимо горизонтальну лінію до перетинання з лінією, проведеною вертикально від осі абсцис. Точка перетину даних ліній дасть відношення h / D. Прийнявши розрахунковий діаметр сліду колеса автомобіля відповідно до розрахункового навантаження, визначаємо товщину шару підсилення, що коригуємо, виходячи з призначеного матеріалу шару підсилення і його розрахункового модуля пружності Ер, шляхом підняття чи опускання призначеної точки на похилій лінії, яка позначає відношення h / D до перетинання з похилою лінією, що характеризує розрахунковий модуль пружності матеріалу шару підсилення Ер. Після цього проводимо від отриманої точки горизонтальну лінію вправо і визначаємо поправочний коефіцієнт Кп. Помноживши отриману раніше товщину шару підсилення на поправочний коефіцієнт, що враховує розрахунковий модуль пружності матеріалу шару підсилення, визначаємо остаточно товщину шару підсилення.
4. Дану номограму можна використовувати при проектуванні як одношарової, так і двошарової або більшої конструкції підсилення дорожнього одягу шляхом призначення проміжного необхідного модуля пружності, а також при проектуванні нового дорожнього одягу і визначенні товщини верхніх шарів конструкції.
5. Товщини шарів підсилення для забезпечення сприятливих умов їхнього формування і роботи в процесі експлуатації повинні бути не меншими за величини, зазначені у 3.2.4.
6. Після розрахунку товщини шару підсилення необхідно виконати перевірку загальної товщини монолітних шарів на розтяг при згині. Даний розрахунок повинен відповідати вимогам залежності (3.14) цих Норм.

3.8Особливості розрахунку асфальтобетонних шарів армованих синтетичними матеріалами

1. Асфальтобетонні шари дорожнього одягу армуються у випадку, коли розрахункове напруження розтягу перевищує допустиме, тобто не виконується умова (3.14).
2. Для армованих асфальтобетонних шарів повинна виконуватися умова:

,(3.18)

де Kмц,Rзг і σr – величини, наведені в формулі (3.14);

 – коефіцієнт ефективності армування, що визначається за методикою, наведеною в додатку К.

3.8.3Розрахунок армування виконують у такій послідовності: