3. Не жорсткі дорожні покриття

1. Нежорсткі дорожні покриття на дорогах I –II категорії необхідно проектувати із умови недопущення накопичення залишкових деформацій на протязі періоду їх експлуа­тації до першого капітального режиму.

Дорожній одяг доріг III – V категорій необхідно проектувати з урахуванням мож­ливої появи залишкових деформацій, обмежених допусками по рівності проїзної частини.

Не жорсткий дорожній одяг на смугах проїзної частини необхідно розраховувати на міцність з урахуванням короткочасної багаторазової дії рухомих навантажень. Трива­лість дії навантаження необхідно приймати 0,1 сек. і в розрахунки вводити відповідні цій тривалості значення модулей пружності і міцностних характеристик матеріалів і ґрунту.

Одяг на стоянках автотранспорту і обочинах доріг необхідно розраховувати на три­валу дію навантаження (10 хв.). Повторюваність навантаження не враховують.

Одяг на зупинках до залізниці необхідно розраховувати як на багаторазову дію ко­роткочасного навантаження, так і на тривалу дію, приймаючи більш інтенсивну конструк­цію.

Розрахунок нежорсткого дорожнього одягу при короткотривалій дії навантаження необхідно виконувати за трьома критеріями міцності:

1) пружній прогин всієї конструкції;

2) опір зсуву в ґрунті і в слабозв'язаних шарах одягу;

3)розтяг при згині шарів одягу із ґрунту і кам’яних матеріалів, оброблених неорганічними в’яжучими.

Розрахунок нежорсткого дорожнього одягу на довготривалу дію навантаження необхідно вишукувати по зсуву в ґрунті та в слабозв'язаних шарах

Незалежно від результатів розрахунку на міцність дорожнього одягу товщину конструктивних шарів в ущільненому стані необхідно приймати не менше величин, наведених в табл. 30 СниП 2.05.02.85 (3...15 см)

1,2,3I – покриття;

4,5ІІ основа;

ІІІ – додатковий шар основи (20-50 см);

ІV грунт земляного полотна

(підстильний грунт)

1- шар зсуву (1-3 см);

2 – верхній шар покриття (4-6 см);

3 – нижній шар покриття (6-8 см);

4 – верхній шар основи (12-24 см);

5 – нижній шар основи (16-40 см).

Схема конструкції дорожнього одягу

Схема розподілу тиску від колеса по глибині

1 – однорідний ґрунтовий масив;

2 – багатошаровий ґрунтовий одяг

Епюра вертикальних напружень

Епюра горизонтальних напружень

Основні відомості про розрахунок нежорстких дорожніх одягів

Багатошарові дорожні конструкції при розрахунках зводять до дво- та тришаро­вих.

Дорожній одяг потрібно розраховувати з урахуванням надійності, тобто ймовірно­сті (можливості) роботи конструкції в період між капітальним ремонтом.

Відказ – це такий стан одягу і відповідний тому коефіцієнт міцності, при якому не­обхідний капітальний ремонт раніше терміну, встановленого даними нормами. Кількісним показником є рівень надійності, що є відношенням довжини міцних конструкцій які не потребують капітального ремонту, до загальної довжини ділянки з даним значенням за­пасу міцності.

Для основних випадків проектування допустимий (потрібний) рівень надійності К_н, що визначає мінімальне значення коефіцієнта міцності К_міц, яке дорожній одяг повинен мати в кінці періоду служби між капітальними ремонтами, нормований залежно від кате­горії дороги, капітальності одягу та тому покриття

Коефіцієнти надійності К_н і міцності К_міц

Тип дорожнього одягу	Категорія дороги	Кн,	Кміц
Капітальний з удосконаленим покриттям	I, II,III п. I-с III. IV-п. II-с	0,95 0,20	1,00 0,94
Полегшений з удоскон. покр.	III, IV, II-c	0,25	0,90
Перехідний	IV, V, II-c, III c	0,60	0,63

Розрахункові навантаження. Одяг автомобільних доріг, та міських вулиць розра­ховують, враховуючи склад та інтенсивність перспективного руху, оцінюваного на рік служби перед капітальним ремонтом. Строк служби до капітального ремонту визначають за відповідними нормативами: для доріг з капітальним покриттям він становить 15 років,

1) Розрахунок дорожнього одягу за допустимим пружним прогином (за першим критерієм міцності).

Конструкція дорожнього одягу задовольняє потреби надійності та міцності за кри­терієм пружного прогину, якщо

К_міцн,

де К_міцн – коефіцієнт міцності дорожнього одягу знайдений за вище приведеною таблицею або за спеціальним графіком;

Е_заг – загальний модуль пружності конструкції;

Е_потр – потрібний модуль пружності конструкції з урахуванням капітального одягу, тому покриття та інтенсивності дії навантаження.

При розрахунку одягів модуль пружності визначають за графіком, експеримента­льних даних в залежності від розрахункової кількості проїздів транспортних шляхів Nраз одиниць/добу.

2) Розрахунок дорожнього одягу на зсув у ґрунті земляного полотна.

Дорожній одяг проектують з таким розрахунком, щоб під дією тимчасового або статичних навантажень у підстильному ґрунті не виникали залишкові деформації, викли­кані пластичними зсувами. Зсуву ґрунті земляного полотна не виникне, якщо

,

де К_міц – мінімальний коефіцієнт міцності, який визначають за спеціальним графіком з урахуванням заданого рівня надійності;

Т_доп – допустиме напруження зсуву, що обумовлюється зчепленням у ґрунті, визначається за формулою:

де С_гр – зчеплення у ґрунті активної зони земляного полотна в розрахунковий період;

К₁ – коефіцієнт, який враховує зменшення опору ґрунту зсуву під агресивною дією рухомого навантаження;

К₂ – коефіцієнт захисту на неоднорідність умов роботи конструкції, пов’язаний з недоврахуванням несприятливих природних особливостей;

К₃ – коефіцієнт, який враховує особливості роботи ґрунту в конструкції, пов’язані із збільшенням фактичного зчеплення частинок.

Т – активне напруження зсуву в ґрунті від тимчасового або статичного навантаження:

Т=,

де – активне напруження зсуву від тимчасового навантаження;

–те саме, від власної ваги дорожнього одягу.

і визначають за спеціальними формулами ()і номограмами ()

sin/(2cos)

де – кут внутрішнього тертя ґрунту:

і – максимальне і мінімальне головні напруження

Напруження ізнаходять за допомогою формул теорії пружності для шаро­вих середовищ.

2а) Розрахунок проміжних шарів із слабозв'язаних матеріалів на стійкість проти зсуву

Шари одягів капітального і полегшених типів із слабо зв’язаних матеріалів – гра­війних, піщаних а також з матеріалів і ґрунтів , укріплених рідкими в’яжучими, розрахо­вують виходячи з умов, щоб під дією зсувального напруження в них не виникали залиш­кові деформації.

Розрахунок ведуть за вище наведеною методикою.

3) Розрахунок монолітних шарів на розтягання при згинанні (розтяг при згині)

В монолітних шарах дорожнього одягу (з асфальтобетону, дьогтебетону, матеріалів і ґрунтів, укріплених композиційними та неорганічними в’яжучими тощо) напруження, що виникає при згині під дією повторних короткочасних навантажень, не повинно спри­чинювати порушення структури матеріалів і призводить до утворення тріщин, тобто має виконуватись така умова:

К_міц

де К_міц – потрібний коефіцієнт міцності з урахуванням заданого рівня надійності (за табл. або графіком).

R_доп – гранично допустиме розтягу вальне напруження матеріалу шару з урахування явищ;

–максимальне розрахункове розтягальне напруження у розглядуваному шарі (визначається за спеціальними номограмами, побудованими за розвитком задач теорії пружності в шаровому на півпросторі).

Допустиме розтягальне напруження при згинанні асфальтобетону

R_доп = R_розр,

де R_розр – розрахунковий опір розтяганню при згинанні з урахуванням повторності прикладання навантаження:

Для асфальто- або дьогтебетону

R_розп – попереднє значення опору розтяганню асфальтобетону при згинанні (за спец. табл.)

T – коефіцієнт нормативного відхилення = 1 (Кн.)

= 0,1 – коефіцієнт варіації міцності на розтягання при згинанні асфальтобетону

Ку – коефіцієнт утомленості, який враховує повторність навантаження

Кт – коефіцієнт зменшення міцності від впливу природно – кліматичних факторів.

4) Розрахунок шарів з асфальтобетону за опором зсуву

Суть розрахунку: напруження зсуву , яке діє в асфальтобетоні

,

- визначена раніше;

К – комплексний коефіцієнт, що враховує тип асфальтобетону: крупнозернистий К=1,6; дрібнозернистий К = 1,1; піщаний К = 0,9.

С – зчеплення в шарі асфальтобетону.

[12] с. 39-87

Лекція № 15