Та шарів із малозв'язних матеріалів

 

Дорожній 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:

, (6)

 

де К_мц – необхідне мініма льн е значення міцності, що визначається з урахуванням заданого коефіцієнта надійності (див. табл. 3);

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

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

При 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 h_В приймають рівною сумі товщини шарів одягу

.

Модуль пружності верхнього шару моделі розраховують за формулою:

 

(7)

де n – кількість шарів дорожнього одягу;

Е₁ — модуль пружності і -го шару;

h_i – товщина і -го шару.

Примітка. При користуванні номограмою для визначення величину приймають для випадку впливу динамічного навантаження (з врахуванням числа прикладення) за даними додатка 5.

При розрахунку за умови зсувостійкості в піщаному шарі основи за допомогою номограми (рис. Д3.1, додатку 3) умовно присвоюють звичайні характеристики піщаного шару (с_n, φ_п), 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 Е_в розраховують як середньозважене значення для цих шарів за формулою (7).

При розрахунку нижніх шарів дорожніх одягів за умовою зсувостійкості значення модулів пружності матеріалів, що містять органічне в’яжуче, визначають за температурами, що вказані в табл. 12.

Таблиця 12

Дорожньо-кліматичний район	У-І	У-ІІ; У-IV зах.	У-ІII	У-IV півд.
Розрахункова температура °С

 

Значення динамічного модуля пружності асфальтобетонів відповідно до складу, марок бітуму та температури наведено в додатку 2, таблиця Д2.2, а статичного – у додатку 2, таблиця Д2.3.

При розрахунку на статичну дію навантаження приймають модулі пружності матеріалів, що відповідають довготривалості дії навантаження не менше за 600 сек. (див. дод. 2, табл. 2.3 –2.5).

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

Т_а = · р, (8)

де – питоме активне напруження зсуву від одиничного навантаження, що визначається за допомогою номограм (рисунки Д5.1 і Д5.2 додатку 5);

р – розрахунковий питомий тиск від колеса на покриття.

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

T_гp = с_Nk_д + 0,1γ_срz_ontg(φ_N), (9)

де c_n – зчеплення в ґрунті земляного полотна (чи в проміжному піщаному шарі), МПа; для піщаних ґрунтів значення приймається за таблицею 13, для супісків, суглинків та глин с_N розраховується за формулою:

k_д – 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 k_д 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;

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

γ_ср – 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 табл. 13, для супісків, суглинків та глин розраховується за формулою:

φ_N = φ · K_Nφ

Примітка. Значення величин с, k_NC, φ, k_Nφ наведені в додатку 3, таблиці Д3.1 і Д3.2.

Розрахункові значення кута внутрішнього тертя і зчеплення піщаних ґрунтів і пісків конструктивних шарів залежно від розрахункової кількості прикладень навантаження (∑ Np) наведено в табл. 13.

Таблиця 13

Тип ґрунту	Зчеплення, Мпа і кут внутрішнього тертя, град, при сумарному числі прикладення навантаження ()
	103	104	105	106
1 Пісок крупний з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %	35	33	32	31	29
	0,004	0,003	0,003	0,003	0,003
5%	34	31	36	29	28
0,005	0,004	0,004	0,003	0,003
2 Пісок середньої крупності з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %	32	30	35	28	27
0,004	0,004	0,004	0,003	0,002
5%	33	34	30	28	26
0,005	0,005	0,005	0,003	0,002
3 Пісок дрібний з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %	31	28	27	26	25
	0,003	0,003	0,002	0,002	0,002
5 %	31	27	26	25	24
0,005	0,004	0,004	0,004	0,003
8 %	31	27	26	25	23
0,006	0,005	0,004	0,003	0,002
Примітка 1. Значення характеристик подані для умов повного заповнення пор водою. Примітка 2. В чисельнику – кут внутрішнього тертя в градусах, в знаменнику – зчеплення в Мпа. Примітка 3. При ∑ Np >106 розрахункові значення φ і с слід брати зі стовпчика «106»

В усіх 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

∑ N_{p .}. Цю величину встановлюють за формулою (3).

Величину розрахункових днів за рік, що відповідає розрахунковому стану міцності й деформативності конструкції Т_рдр, що входить у формулу (3), визначають за сумарною кількістю проїздів розрахункового навантаження.

Розрахунок 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 4 таблиця Д4.2 призначають розрахункові модулі пружності для шарів із асфальтобетону, що відповідають максимально можливим температурам у ранній весняний (розрахунковий) період (у відповідності з таблицею 12, таблиці 13 та Д3.1і Д3.2 – з урахуванням розрахункової вологості і загального числа впливу навантаження), розрахункові міцносні характеристики φ і С ґрунту земляного полотна і піску проміжного шару одягу (якщо такі є) – з врахуванням розрахунків за формулою 3. Інші розрахункові характеристики ґрунту і матеріалів залишаються тими самими, що й у розрахунку за пружним прогином;

б) за рисунками Д5.1 або Д5.2 додатку 5 визначають активні напруження зсуву від одиничного тимчасового навантаження. Для цього приводять багатошарову конструкцію до двошарових моделей.

в) за формулою (8) визначають розрахункове напруження зсуву в ґрунті земляного полотна чи в піщаному шарі одягу;

г) за формулою (9) розраховують граничні напруження зсуву;

д) за формулою (6) перевіряють виконання умов міцності (з урахуванням необхідної надійності);

е) за необхідності, змінюючи товщини конструктивних шарів, підбирають конструкцію, що відповідає умові зсувостійкості.