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

 

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

 

, (3.10)

 

де		–	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 тимча-сового навантаження (3.5.5);
	Тгр	–	гранична величина активного напруження зсуву (в тій самій частині), перевищення якої викликає порушення міцності на зсув (3.5.6)

3.5.2 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 характерис-тиками), а за верхній – увесь дорожній одяг. Товщину верхнього шару h_в прий-мають рівною сумі товщини шарів одягу .

Модуль пружності верхнього шару моделі розраховують за формулою:

 

, (3.11)

 

де	n	–	кількість шарів дорожнього одягу;
	Ei	–	модуль пружності і-го шару;
	hi	–	товщина і-го шару.

 

 

Рисунок 3.4 – Номограма для визначення активного напруження зсуву від тимчасового навантаження в нижньому шарі двохшарової системи (при h_n /D = 0 ÷ 2,0)

Рисунок 3.5 – Номограма для визначення активного напруження зсуву від тимчасового навантаження в нижньому шарі двохшарової системи (при h_n /D = 0 ÷ 4,0)

 

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

3.5.3 При розрахунку за умови зсувостійкості в піщаному шарі основи за допомогою номограми (рисунок 3.4) умовно присвоюють звичайні характерис-тики піщаного шару (c_n, _n), а модуль пружності приймають рівним загальному модулю на поверхні піщаного шару; товщину верхнього шару моделі прийма-ють рівною загальній товщині шарів, що лежать над піщаним, а модуль пруж-ності Е_в розраховують як середньозважене значення для цих шарів за фор-мулою 3.11.

3.5.4 При розрахунку нижніх шарів дорожніх одягів за умовою зсувостій-кості значення модулів пружності матеріалів, що містять органічне в’яжуче, визначають за температурами, що вказані в таблиці 3.8.

 

Таблиця 3.8

 

Дорожньо-кліматичний район	У-І	У-ІІ; У-ІV зах.	У-ІІІ	У-ІV півд.
Розрахункова температура С	20	25	30	35

 

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 пруж-ності матеріалів, що відповідають довготривалості дії навантаження не менше за 600 секунд (див. додаток Е, таблиці Е.3 – Е.6).

3.5.5 Активні напруження зсуву (Т_а), що діють в ґрунті чи в піщаному ша-рі, визначають за формулою:

 

, (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.

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

 

0,1γ_срz_опtg(), (3.13)

 

де	сN	–	зчеплення в ґрунті земляного полотна (чи в проміжному піща-ному 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 зсуво-стійкість, від верху конструкції, см;
		–	середньозважена питома вага конструктивних шарів, розміще-них вище за нестійкий шар, кг/см^3;
		–	розрахункова величина кута внутрішнього тертя матеріалу шару, що визначається для піщаних ґрунтів за таблицею 3.9, для супіс-ків, суглинків та глин розраховується за формулою:
Примітка. Значення величин 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 ()

 

Тип ґрунту	Зчеплення, МПа і кут внутрішнього тертя, град, при сумарному числі прикладення навантаження ()
	1	10^3	10^4	10^5	10^6
1 Пісок крупний з вмістом пилувато- глинистої фракції: 0 %     5 %	35 0,004   34 0,005	33 0,003   31 0,004	32 0,003   36 0,004	31 0,003   29 0,003	29 0,003   28 0,003
2 Пісок середньої крупності з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %     5 %	32 0,004   33 0,005	30 0,004   34 0,005	35 0,004   30 0,005	28 0,003   28 0,003	27 0,002   26 0,002
3 Пісок дрібний з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %     5 %     8 %	31 0,003   31 0,005   31 0,006	28 0,003   27 0,004   27 0,005	27 0,002   26 0,004   26 0,004	26 0,002   25 0,004   25 0,003	25 0,002   24 0,003   23 0,002
Примітка 1. Значення характеристик подані для умов повного заповнення пор во-дою. Примітка 2. В чисельнику – кут внутрішнього тертя в градусах, в знаменнику – зчеплення в МПа. Примітка 3. При NP 10^6 розрахункові значення  і с слід брати зі стовпчика “10^6”.

 

3.5.7 У всіх випадках в якості розрахункового значення кута внутрішньо-го тертя ґрунту і малозв’язних шарів використовують його значення, що відпо-відає сумарній кількості впливу навантаження за міжремонтний строк Цю величину встановлюють за формулою (3.5).

Величину розрахункових днів за рік, що відповідає розрахунковому стану міцності й деформативності конструкції Т_рдр, що входить в формулу 3.5, визна-чають за даними 3.3.7.

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

а) за додатком Е таблиця Е.2 призначають розрахункові модулі пруж-ності 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 розра-хункової вологості і загального числа впливу навантаження), розрахункові міцністні характеристики  і С ґрунту земляного полотна і піску проміжного шару одягу (якщо такі є) – з врахуванням вимог 3.5.7. Інші розрахункові ха-рактеристики 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 ґрун-ті 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 урахуван-ням необхідної надійності);

е) при необхідності, змінюючи товщини конструктивних шарів, підбира-ють конструкцію, що відповідає умові 3.5.1