Страница 7: ВСН 46-83. . Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (Отменен - приказ Укравтодора N756 от 15.10.204г.) (41747)

, (3.5)

где Qn — как и в формуле (3.4), номинальная статическая нагрузка на колесо n-й оси (n = 1; 2; 3);

gn-1 — коэффициент, учитывающий влияние колеса оси, идущей впереди п-й, на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под колесом п-й оси;

gn+1— коэффициент, учитывающий влияние колеса оси, идущей позади п-й.

Коэффициенты gn-1, gn+1 определяются по графикам (см. приложение 1, рис. 2 и 3). Нагрузки для многоколёсных транспортных средств (специализированные прицепы, полуприцепы-тяжеловозы и т. д.) находятся по формуле (1) приложения 1.

Критерии прочности

1. Дорожные одежды рассчитывать на прочность следует по трем критериям: а) сопротивление сдвигу в грунтах и слоях из слабосвязных материалов; б) сопротивление растяжению при изгибе монолитных слоев; в) сопротивление упругому прогибу всей конструкции. Пластические смещения в грунте и слабосвязных материалах не возникнут, если сдвигающие напряжения в них не достигнут местного предельного равновесия по сдвигу. Сплошность монолитных слоев не будет нарушена, если растягивающие напряжения при многократном изгибе не превысят допустимых напряжений для материала данного слоя, установленных с учетом усталостных явлений.

Вся конструкция дорожной одежды под воздействием силовых и природных факторов будет более надежно работать, если упругий прогиб (обобщенная приближенная характеристика) ее не превысит нормированного значения, установленного по результатам испытания и изучения опыта службы дорожных одежд в различных природных условиях и разных условиях движения.

1. Допускается не рассчитывать по упругому прогибу дорожные одежды, предназначенные для движения особо тяжелых транспортных средств с нагрузкой на ось, равной или превышающей 120 кН.
2. 1. Последовательность расчета по критериям прочности может быть принята любой. Однако методически целесообразно при больших перспективных интенсивностях воздействия нагрузок и малой влажности грунтов (W < 0,7 Wт ) начинать расчеты по упругому прогибу, а при малых интенсивностях воздействия нагрузок и высокой влажности грунтов — по сдвигу в грунте.

Конструкция дорожной одежды считается прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен Кпр , найденному с учетом требуемого уровня надежности проектируемой одежды (см. рис. 3.1). Конструкции нужно выбирать на основе экономических сопоставлений нескольких вариантов конструкций, удовлетворяющих условиям прочности. При этом может оказаться, что коэффициент прочности по какому-либо из критериев значительно превышает Кпр. При равных экономических показателях предпочтение должно быть отдано варианту, у которого среднее значение из всех коэффициентов прочности больше.

1. Независимо от результатов расчета на прочность минимальная толщина покрытия (с учетом запаса на износ) и других конструктивных слоев одежды в уплотненном состоянии не должна быть менее следующих значений (в сантиметрах):

Асфальтобетон (дегтебетон) крупнозернистый6 — 7

То же, мелкозернистый3 — 5

” песчаный3 — 4

” холодный3

Щебеночные (гравийные) материалы, обработанные органическими вяжущими8

Щебень, обработанный по способу пропитки8

Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими, на песчаном основании15

То же, на прочном основании (каменном или из укрепленного грунта)8

Грунты и малопрочные каменные материалы, обработанные органическими, комплексными или неорганическими вяжущими10

Грунт повышенной прочности50

Примечания: 1. Большие из значений толщин асфальтобетонных покрытий даны для дорог I—II категорий, а меньшие — для дорог III—IV категорий.

2. Когда по условиям воздействия нагрузок требуемая общая толщина асфальтобетонных слоев покрытия и основания менее суммы двух минимально-конструктивных толщин, целесообразна замена покрытия и верхнего слоя основания одним слоем покрытия большей, чем указано толщины, устанавливаемой расчетом.

3. Толщина слоя должна превышать размер наиболее крупных частиц каменных материалов не менее чем в 1,5 раза (кроме слоев, устраиваемых но способу пропитки).

1. Если при конструировании дорожной одежды для обеспечения нормальной технологии устройства слоя из крупнозернистого материала на переувлажненном глинистом грунте или одномерном песке предусмотрена защитная прослойка (см. п. 2.39 настоящей Инструкции), то толщину этой прослойки не следует учитывать при расчете конструкции на прочность.

В случае же, когда защитная прослойка из песка, гравия или мелкого щебня предусмотрена против взаимопроникания грунта и материала в процессе эксплуатации дороги, то толщину прослойки, за вычетом , нужно учитывать в расчете на прочность. Толщину прослойки из грунта, укрепленного вяжущим, при расчете конструкции на прочность необходимо учитывать полностью.

1. Для обеспечения работы капитальной дорожной одежды без накопления остаточных деформаций необходимо, чтобы ни в одном из слоев и в подстилающем грунте не возникали пластические смещения, не нарушалась сплошность монолитных слоев и прогиб поверхности одежды под расчетной нагрузкой не превосходил допускаемых значений.

Дорожную одежду капитального типа на воздействие подвижной нагрузки следует рассчитывать по всем трем критериям при высоком уровне надежности (см. п. 3.10 и табл. 3.1 настоящей Инструкции).

1. Дорожные одежды облегченного типа нужно проектировать с учетом меньшего срока их службы до капитального ремонта по сравнению с капитальными одеждами. Так как, кроме того, применяемые материалы для устройства облегченных одежд обеспечивают сравнительно более простую технологию производства ремонта, то на таких одеждах допускается возникновение незначительных остаточных деформаций (в пределах норм допусков по ровности проезжей части).

Облегченные одежды следует рассчитывать на воздействие подвижных нагрузок тоже по трем критериям, но с уменьшенным допускаемым уровнем надежности по сравнению с капитальными (см. п. 3.10 и табл. 3.1 настоящей Инструкции).

1. Одежды с покрытиями переходного типа — щебеночными, гравийными и из других прочных минеральных материалов, а также из грунтов и малопрочных каменных материалов, обработанных вяжущими, мостовые из булыжного и колотого камня следует рассчитывать на воздействие подвижных нагрузок только по двум критериям — сдвигу в грунте и упругому прогибу при соответствующем допускаемом уровне надежности (см. п. 3.10 и табл. 3.1 настоящей Инструкции).

Расчет дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу

1. Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если

(3.6)

где Кпр — коэффициент прочности дорожной одежды, найденный по графику (см. рис. 3.1) или табл. 3.1, в зависимости от допустимого уровня надежности;

Еобщ — общий модуль упругости конструкции;

Етр — требуемый модуль упругости конструкции с учетом капитальности одежды, типа покрытия и интенсивности воздействия нагрузки.

1. При расчете одежд требуемый модуль упругости следует определять по графику (рис. 3.2), построенному по результатам статистической обработки экспериментальных данных.

Если за расчетные приняты автобусы с нагрузкой на ось 110 кН (группа А) или 70 кН (группа Б), то требуемые модули упругости, определенные по графику (см. рис. 3.2), следует увеличить на 10%. Для дорог V климатической зоны требуемые модули упругости, найденные по этому графику, следует уменьшить на 15%.

Рис. 3.2. Требуемые модули упругости Етр для нагрузок групп А и Б

Таблица 3.3

Примечание. Интенсивность воздействия нагрузки в скобках приведена для группы Б, без скобок — для группы А.

1. Независимо от данных, полученных по графику (см. рис. 3.2), требуемый модуль упругости для дорог общей сети не должен быть меньше указанного в табл. 3.3. Минимальные требуемые модули упругости городских дорог также могут быть определены по табл. 3.3 с учетом данных табл. 2.2.
2. 1. Располагая значением требуемого модуля упругости, нужно послойно рассчитать одежду с помощью номограммы (см. вкладку, рис. 3.3). Эта номограмма связывает отношение Е2/Е1 модулей упругости нижнего и верхнего слоев, относительную толщину h/D верхнего слоя и отношение Еобщ/Е1 общего модуля упругости на поверхности двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя. Для определения Еобщ на номограмме проводится вертикаль из точки на горизонтальной оси, соответствующей значению h/D, и горизонтальная прямая из точки на вертикальной оси, соответствующей отношению Е2/Е1. Точка пересечения этих прямых дает искомое значение Еобщ/Е1. Зная величину Е1, нетрудно вычислить Еобщ.

Послойный расчет многослойной конструкции можно вести снизу вверх, начиная с подстилающего одежду грунта, когда надо определить общий модуль упругости конструкции, или сверху вниз, когда заданы требуемый модуль и коэффициент Кпр прочности дорожной одежды.

При толщине і-го слоя многослойной дорожной одежды (счет слоев сверху вниз), превышающей 2 D, общий модуль упругости на поверхности і-го слоя

, (3.7)

, (3.8)

где i — номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз (i =1, 2, 3...);

hi — толщина і-го слоя, см;

D — диаметр нагруженной площади, см;

— общий модуль упругости полупространства, і-й слой, МПа;

Еі— модуль упругости материала і-го слоя, МПа.

Расчетные значения модуля упругости грунтов и материалов следует назначать в соответствии с указаниями приложений 2 и 3.

Значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее необходимо принимать во всех климатических зонах при температуре +10° С по табл. 13 приложения 3.

1. Общая толщина верхних слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, ориентировочно назначается в зависимости от требуемого модуля упругости:

1. Дорожную одежду по допустимому упругому прогибу (требуемому модулю упругости) нужно рассчитывать в следующем порядке:

а) в соответствии с указаниями п. 3.10 настоящей Инструкции определить минимальное значение коэффициента прочности Кпр;

б) по расчетной приведенной интенсивности воздействия нагрузки на одну полосу с учетом капитальности одежды по номограмме (см. рис. 3.2) назначить требуемый модуль упругости Етр конструкции;

в) вычислить произведение КпрЕтр=Еобщ;

г) по данным п. 3.34 предварительно назначить толщину верхних слоев материалов, содержащих органическое вяжущее;

д) модуль упругости грунта активной зоны земляного полотна назначить по приложению 2, а модули упругости материалов слоев — по приложению 3 (для материалов, содержащих органическое вяжущее, при температуре +10°С);

е) по номограмме (см. рис. 3.3), выполняя расчет сверху вниз, найти модуль упругости на поверхности основания;

ж) если основание однослойное, то по модулям упругости на поверхности основания, материала основания и грунта земляного полотна определить толщину основания по той же номограмме (см. рис. 3.3);

з) если по конструктивным или технологическим соображениям, а также по условиям осушения или обеспечения необходимой морозоустойчивости и т. п. предусмотрено основание из нескольких слоев, то предварительно нужно назначить толщины дополнительных слоев, а затем послойно снизу вверх найти по номограмме (см. рис. 3.3) модуль упругости на по поверхности дополнительного слоя (морозозащитного, теплоизоляционного, дренирующего или другого дополнительного слоя), после чего аналогично изложенному определить толщину остальной части основания;

и) можно расчет вести снизу вверх с последовательным определением модулей упругости на поверхности конструктивных слоев.