9.3 Конструювання дорожнього одягу

Конструювання дорожнього одягу полягає у виборі типу покриття, матеріалів для влаштування його шарів та розміщення їх такій послідовності, щоб міцніші матеріали сприймали більше напруження, тобто треба брати до уваги затухання напруження залежно від глибини (рис. 9.2). Відношення модулів пружності суміжних шарів до слабкозв’язуючих матеріалів має бути не більшим ніж 5 – 6.

Рисунок 9.2 – Схема розподілу тиску від колеса з глибиною і напруження від транспортних навантажень у багатошаровому дорожньому одязі:

а –розподіл тиску від колеса з глибиною (при ідеальних зернах дорожнього одягу, як у шарикопідшипнику); б – епюра горизонтальних напружень (σ_z) з глибиною від вертикальних сил колеса автомобіля; в – епюра горизонтальних напружень (σ_х) з глибиною від дотичних сил колеса автомобіля; І – покриття; ІІ – основа; Ш – додатковий шар основи; ІУ – грунт земляного полотна; 1 – епюра при однорідному ґрунтовому масиві; 2 – епюра при багатошаровому дорожньому одязі

Під час конструювання дорожнього одягу керуються наступними принципами:

- тип покриття, конструкція одягу в цілому повинні задовольняти транспортно-експлуатаційні вимоги, які ставлять до доріг (вулиць) певної категорії (табл.9.3), а також відповідати очікуваним у перспективі складу та інтенсивності руху; має бути визначена доцільність стадійного будівництва дороги;

- типову конструкцію дорожнього одягу рекомендується вибирати або розробляти заново для кожної ділянки чи ряду ділянок з подібними природними умовами (ґрунти, характер зволоження тощо), однаковими розрахунковими навантаженнями, а також в однаковій мірі забезпеченими будівельними матеріалами;

- мають бути широко використані місцеві матеріали, особливо в нижчих шарах; у районах, недостатньо забезпечених стандартними кам’яними матеріалами, потрібно широко використовувати місцеві кам’яні матеріали, побічні продукти промисловості, а також ґрунти, оброблені в’яжучими матеріалами (цементом, бітумом, вапном тощо);

- конструкція має бути технологічною і забезпечувати максимальну механізацію та індустріалізацію дорожньо-будівельних робіт;

- визначаючи конструкцію одягу, слід враховувати досвід будівництва та експлуатації доріг у даному районі.

Таблиця 9.3 – Умовний перехід від категорії міської дороги і вулиці до категорій автомобільних доріг загальної мережі (ВСН 46-83)

Група міських доріг і вулиць	Категорія міських доріг і вулиць	Аналог категорії доріг загальної мережі
І ІІ ІІІ ІУ	Швидкісні дороги, магістральні вулиці загальноміського значення, дороги вантажного руху Магістральні вулиці районного значення Вулиці та дороги місцевого значення, дороги промислових і складських районів Житлові вулиці та проїзди, селищні вулиці і дороги	І, П ІІ ІІІ ІУ, У

У процесі конструювання дорожнього одягу визначають, з яких ґрунтів (місцевих чи привізних) доцільно споруджувати земляне полотно на окремих ділянках, і віддають перевагу водо- і морозостійким видам.

Щоб запобігти появі тріщин на покритті, мінімально допустиму товщину шару з матеріалів, які містять органічні в’яжучі (асфальтобетон, чорний щебінь тощо) і укладаються на верхній шар основи з матеріалів, зміцнених цементом, беруть з урахуванням категорії дороги: для І категорії – 16 см; ІІ – 12; Ш і ІУ – 10 см. При комплексному зміцненні основи товщину шару покриття можна зменшити на 20 %, для гарячих та сухих районів дорожньо-кліматичної зони У-Ш на 30 %. На дорогах ІУ категорії з покриттям із чорних сумішей товщина шару може становити 6 – 8 см.

Товщина покриття удосконаленого типу повинна бути такою, щоб розтягальне напруження, яке діє в його найбільш напруженій зоні, не перевищувало допустимого.

Товщину покриття перехідного типу визначають з таким розрахунком, щоб пружний прогин поверхні одягу також не перевищував допустимого.

Товщину проміжних шарів одягу з удосконаленим покриттям розраховують так, щоб під дією певних навантажень у монолітних шарах основи з матеріалів, зміцнених неорганічними полімерами або в’язкими органічними, а також комплексними в’яжучими речовинами, розтягальне напруження при згині не перевищувало допустимого, а в зернистих і маломіцних матеріалах (гравій, пісок, суміші на основі рідких бітумів тощо) не виникало недопустимих деформацій зсуву.

У конструкції дорожнього одягу слід передбачати якомога менше шарів (2 – 4 без урахування додаткового). Більшу кількість шарів можна брати, якщо це технічно і економічно доцільно.