ВБН В.2.3-218-186-2004 Дорожній одяг нежорсткого типу (Дорожная одежда нежесткого типа

Подождите немного. Документ загружается.

ВБН В.2.3-218-186-2004

a) C

=0,05

' &•

б)C

= 0,15

в) C

=0,25

Рисунок И.2 – Залежність надійності конструкції дорожнього одягу від коефіцієнта запасу

мц

при зміні коефіцієнта варіації міцності С

від 0,05 до 0,45 для значень коефіцієнта варіа-

ції напружень С

відповідно 0,05, 0,15, та 0,25

101

ВБН В.2.3-218-186-2004

ДОДАТОК К

(обов'язковий)

Методика визначення розрахункових характеристик

для армованого асфальтобетону

К.1 Визначення модуля пружності армованого асфальтобетонного шару

К.1.1 Модуль пружності армованого асфальтобетонного шару (асфальтобетонний

шар над сіткою) визначається за слідуючою методикою:

а) визначають лінійний коефіцієнт ефективності армування за залежністю:

(

)

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

баа

аба

еф

, (К.1)

де Е

а/б

і μ

a/б

– модуль пружності асфальтобетонного шару та його коефіцієнт Пуасона;

і μ

– лінійний модуль пружності армуючого прошарку та його коефіцієнт Пуасона:

= 0,4.

Лінійний модуль пружності армуючого прошарку визначається за формулою:

500

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅=

, (К.2)

де RR

– міцність при розриві армуючого матеріалу, кН/м;

– відносне подовження при розриві армуючого матеріалу, у частках одиниць;

500 – коефіцієнт приведення розмірностей.

б) визначають площу епюри модуля пружності армованого асфальтобетону в межах ак-

тивної зони армування:

()

∫

dzzEF

, (K.3)

де E(Z) – зміна модуля пружності в межах активної зони армування, що визначається із

залежності:

()

(

)

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

⋅−

еф

бa

EzE ln

(K.4)

де Н – товщина актиної зони армування, що визначається за формулою:

H = 1,5 · d, (K.5)

де d – ромір максимальної кам'яної фракції в асфальтобетоні, см.

в) визначають площу епюри модуля пружності неармованого асфальтобетону в межах

активної зони армування:

()

∫

бан

dzzЕF

. (К.6)

102

ВБН В.2.3-218-186-2004

г) визначають коефіцієнт ефективності армування за модулем пружності:

нa

еф

FFk =

. (K.7)

д) модуль пружності армованого асфальтобетонного шару товщиною h визначається

із залежності:

(

)

HhЕНЕk

баба

еф

ба

−+

. (К.8)

К.2 Визначення коефіцієнта ефективності армування для асфальтобетонного

шару при розрахунку на розтяг при згині

К.2.1 Коефіцієнт ефективності армування по міцності визначається за слідуючою ме-

тодикою:

а) визначають лінійний коефіцієнт ефективності армування за залежністю (К.1).

б) визначають площу епюри міцності армованого асфальтобетону в межах активної

зони армування:

()

∫

dzzRF

, (K.9)

де R(Z) – зміна міцності в межах активної зони армування, визначається із залежності:

()

(

)

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

⋅−

еф

лаб

RzR ln

, (K.10)

де Н — товщина актиної зони армування, визначається за (К.5).

в) визначають площу епюри міцності неармованого асфальтобетону в межах активної

зони армування:

()

dzzRF

лабн

∫

, (К. И)

г) визначають коефіцієнт ефективності армування по міцності:

нa

еф

FFk =

. (К.12)

103

ВБН В.2.3-218-186-2004

ДОДАТОК Л

(довідковий)

Приклади розрахунку

Приклад 1

Л.1 Необхідно запроектувати дорожній одяг з наступними вихідними даними:

- дорога проходить у дорожньо-кліматичній зоні У-І;

- категорія автомобільної дороги – I;

- строк експлуатації дорожнього одягу – Т

сл

=11 років;

- за розрахункове навантаження прийнятий автомобіль групи А

з розрахунковими

параметрами (таблиця Ж.1):р = 0,8 МПа, D = 34,5 см;

- приведена до навантаження типу А

інтенсивність руху на кінець строку служби

= 4900 один./д;

- показник зміни інтенсивності руху q = 1,04;

- ґрунт робочого шару земляного полотна – суглинок легкий пилуватий з розрахунко-

вою вологістю 0,6 W

;

- матеріал для основи – гравійно-піщана суміш оптимального складу укріплена цеме-

нтом (II клас міцності) та рядовий шлаковий щебінь.

Л.2 Визначають сумарну кількість прикладень навантаження за строк служби за фор-

мулою (3.5):

()

nрдр

сл

⋅×=

∑

−1

7,0

, де К

= 13,6 (таблиця 3.6 при інтерполяції сусідніх зна-

чень), Т

рдр

= 145 днів (таблиці 3.3) К

= 1,49 (таблиця 3.4).

()

680853949,1145

04,1

6.13

49007,0

111

=⋅⋅×=

∑

−

N один.

Л.3 Попередньо призначають конструкцію та розрахункові значення розрахункових

параметрів:

- для розрахунку за допустимим пружним прогином – додаток Д, таблиця Д.7, додаток

Е, таблиці Е.2, Е.4 та Е.5;

- для розрахунку за умовою зсувостійкості – додаток Д, таблиці Д.7 та Д.8, додаток Е,

таблиці Е.2, Е.4 та Е.5;

- для розрахунку на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині – дода-

ток Е, таблиця Е. 1.

Отримані дані зводяться у таблицю Л.1

104

ВБН В.2.3-218-186-2004

Таблиця Л.1

Розрахунок за

опором розтягу при згині

Ч.ч. Матеріал шару

пружним

прогином,

Е, МПа

опором

зсуву,

Е,

МПа

Е,

МПа

h ша-

ру, см

лаб

МПа

т К

пр

1 Асфальтобетон щільний

на бітумі БНД-60/90

6 3200 1800 4500 9,8 5,5 4,0

2 Асфальтобетон пористий

на бітумі БНД-40/60

8 2800 1700 3600 8,3 4,5 7,2

3 Асфальтобетон пористий

на бітумі БНД-60/90

10 2000 1200 2800 8,0 4,3 8,2

4 Гравійно-пісчана суміш

оптимального складу

укріплена цементом

22 530 530 530 – – –

5 Рядовий шлаковий ще-

бінь

26 200 200 200 – – –

6 Суглинок легкий пилува-

тий з W

= 0,6 W

– 77 77 77 – – –

Л.4 Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарово, починаючи із

підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок 3.3).

385,0

200

===

гр

754,0

===

5,34DD

см

632,0

заг

МПа

126200632,0632,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

238,0

530

126

===

заг

638,0

===

5,34DD

см

45,0

заг

МПа

23953045,045,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

119,0

2000

239

===

заг

29,0

===

5,34DD

см

19,0

заг

МПа

380200019,019,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

136,0

2800

380

===

заг

232,0

===

5,34DD

см

19,0

заг

МПа

532280019,019,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

166,0

3200

532

===

заг

174,0

===

5,34DD

см

105

ВБН В.2.3-218-186-2004

202,0

заг

МПа

6463200202,0202,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на

рисунку 3.2:

35868,3156808539ln43,42868,315ln843,42 =−⋅=−⋅=

∑

pпотр

NЕ МПа.

Визначають коефіцієнт міцності за пружним прогином:

80,1

358

646

потр

заг

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розахунку за допустимим пружним

прогином – 1,50 (таблиця 3.1).

Відповідно, вибрана конструкція задовольняє умову міцності за допустимим пружним

прогином.

Л.5 Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті. Діючі в ґрунті ак-

тивні напруження зсуву вираховують за формулою (3.12):

рТ

⋅=

Для визначення

попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до дво-

шарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (суглинок легкий пилуватий) з насту-

пними характеристиками при W

= 0,6 W

і Σ N

= 6808539 одиниць: Е

= 77 МПа, φ = 24° та

С = 0,03 (таблиця Д.7).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (3.11), де значен-

ня модулів пружності матеріалів, які містять органічне в'яжуче, призначають за таблицею Е.2

при розрахунковій температурі 20 °С (таблиця 3.8).

740

26200225301012008170061800

⋅

⋅+⋅

МПа.

Для відношень

61,9

740

09,2

5,34

при φ

= φ · k

Nφ

= 24 · 0,37 = 9º (k

Nφ

визначають за таблицею Д.8) за допомогою номограми (рисунок 3.5) знаходять активне на-

пруження зсуву: τ

= 0,0155 МПа.

Таким чином, Т

= 0,0155 · 0,8 = 0,0124 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т

гр

у ґрунті робочого шару визначають за форму-

лою (3.13),

де C

=c · k

=0,03 · 0,41 = 0,0123 МПа, k

=1,0;

=6 + 8 + 10 + 22 + 26 = 72 см;

ст

= 24 ° (додаток Д, таблиці Д.7, Д.8);

ср

= 0,002 кг/см

;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

гр

= 0,0123 · 1,0 + 0,1 · 0,002 · 72 · tg24° = 0,0187 МПа.

51,1

0124,0

0187,0

===

гр

мц

К , що більше (таблиця 3.1).

50,1=

потр

мц

Л.6 Розраховують конструкцію на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при

згині.

Розрахунок виконують у такій послідовності.

а) Приводять конструкцію до двошарової моделі, де нижній шар моделі – частина

конструкції, розташована нижче за пакет асфальтобетонних шарів. Модуль пружності ниж-

нього шару визначають за номограмою рисунка 3.3.

106

ВБН В.2.3-218-186-2004

= 239 МПа.

До верхнього шару відносять всі асфальтобетонні шари. Модуль пружності верхнього

шару вираховують за формулою (3.11):

3492

102800836006450

⋅+

⋅

+⋅

МПа.

Модулі пружності асфальтобетонних шарів призначають за таблицею Е.1.

б) Для відношень

696,0

5,34

та

61,14

239

3492

за номограмою (рису-

нок 3.6) визначають

= 0,98.

Розрахункове розтягуюче напруження визначають за формулою (3.16).

=0,98 · 0,8 · 0,85 = 0,67 МПа.

в) Визначають допустиме розтягуюче напруження при згині асфальтобетону за фор-

мулою (3.17):

Rp = RR

лаб

де RR

лаб

=8,0 МПа для нижнього шару асфальтобетонного пакета (таблиця Е.1);

= 0,75 (таблиця 3.10); k

= 0,8 (таблиця 3.11);

∑

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅=

pnpkn

Nkk

де k

= 8,2 та m = 4,3 (таблиця Е.1);

.2112,068085392,8

3,4

=⋅=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

= 8,0 · 0,75 · 0,2112 · 0,8 = 1,014 МПа.

) 52,1

67,0

014,1

, що більше, ніж (таблиця 3.1).

39,1=

потр

мц

Висновок: вибрана конструкція відповідає всім критеріям міцності.

Приклад 2

Л.7 Необхідно запроектувати дорожній одяг з наступними вихідними даними:

- дорога проходить у дорожньо-кліматичній зоні У-ІІ;

- категорія автомобільної дороги – II;

- строк експлуатації дорожнього одягу –Т

сл

= 12 років;

- за розрахункове навантаження прийнятий автомобіль групи А

з розрахунковими па-

раметрами (таблиця Ж.1):р = 0,8 МПа, D = 34,5 см;

- приведена до навантаження типу А

інтенсивність руху на кінець строку служби

= 1600 один./д;

- показник зміни інтенсивності руху q = 1,04;

- ґрунт робочого шару земляного полотна – суглинок легкий пилуватий з розрахунко-

вою вологістю 0,6 W

- матеріал для основи – щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріпле-

ні комплексними в'яжучими (III клас міцності) та пісок середньої крупності.

Л.8 Визначають сумарну кількість прикладень навантаження за строк служби за фор-

мулою (3.5):

()

nрдр

КТ

сл

⋅×=

∑

−1

7,0

, де К

= 15,2 (таблиця 3.6 при інтерполяції сусідніх зна-

чень), Т

рдр

=135 днів (таблиці 3.3), К

– 1,49 (таблиця 3.4).

()

214202549,1135

04,1

2,15

16007,0

112

=⋅⋅⋅=

−

∑

N один.

Л.9 Попередньо призначають конструкцію та розрахункові значення розрахункових

параметрів:

107

ВБН В.2.3-218-186-2004

- для розрахунку за допустимим пружним прогином – додаток Д, таблиця Д.7, додаток

Е, таблиці Е.2, Е.4 та Е.5;

- для розрахунку за умовою зсувостійкості – додаток Д, таблиці Д.7 та

Д.8, додаток Е, таблиці Е.2, Е.4 та Е.5;

- для розрахунку на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині – додаток Е,

таблиця Е. 1.

Отримані дані зводяться у таблицю Л.2

Таблиця Л.2

Розрахунок за

опором розтягу при згині

Ч.ч. Матеріал шару

пружним

прогином,

Е, МПа

опором

зсуву,

Е,

МПа

Е,

МПа

h ша-

ру, см

лаб

МПа

m К

пр

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Асфальтобетон щільний

на бітумі БНД-60/90

5 3200 1800 4500 9,8 5,5 4,0

2 Асфальтобетон пористий

на бітумі БНД-60/90

7 2000 1200 2800 8,0 4,3 8,2

3 Асфальтобетон високо-

пористий на бітумі БНД-

60/90

14 2000 1200 2100 5,8 4,0 9,3

4 Щебінь маломіцних порід

і відходи каменедроблен-

ня, укріплені комплекс-

ними в'яжучими

26 420 420 420 – – –

5 Пісок середньої крупнос-

ті

20 120 120 120 – – –

6 Суглинок легкий пилува-

тий з Wp = 0,6 W

– 77 77 77 – – –

Л.10 Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарове, починаючи із

підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок 3.3).

1) 642,0

120

===

гр

58,0

5,34

===

см

775,0

заг

МПа

93120775,0775,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

2) 221,0

420

===

заг

754,0

5,34

===

см

47,0

заг

МПа

19742047,047,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

3) 099,0

2000

197

===

заг

406,0

5,34

===

см

195,0

заг

МПа

3902000195,0195,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

4) 195,0

2000

390

===

заг

203,0

5,34

===

см

244,0

заг

МПа

4882000244,0244,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

108

ВБН В.2.3-218-186-2004

5) 153,0

3200

488

===

заг

145,0

5,34

===

см

183,0

заг

МПа

5863200183,0183,0

=⋅=⋅= ЕЕ

заг

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на

рисунку 3.2:

30968,3152142025ln43,42868,315ln843,42 =−⋅=−⋅=

∑

pпотр

NЕ МПа.

Визначають коефіцієнт міцності за пружним прогином:

90,1

309

586

потр

заг

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розахунку за допустимим пружним

прогином – 1,43 (таблиця 3.1).

Відповідно, вибрана конструкція задовольняє умову міцності за допустимим пружним

прогином.

Л.11 Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті.

Діючі в ґрунті активні напруження зсуву вираховують за формулою (3.12):

рТ

⋅=

Для визначення

попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до дво-

шарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (суглинок легкий пилуватий) з насту-

пними характеристиками при W

= 0,6 W

і Σ N

= 2142025 одиниць: Е

= 77 МПа, φ = 24° та

С = 0,03 (таблиця Д.7).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (3.11), де значен-

ня модулів пружності матеріалів, які містять органічне в'яжуче, призначають за таблицею Е.2

при розрахунковій температурі 20 °С (таблиця 3.8).

660

20120264201412007120051800

⋅

⋅+⋅+⋅

МПа.

Для відношень

57,8

660

09,2

5,34

при φ

= φ · k

Nφ

= 24 · 0,37 = 9º

Nφ

визначають за таблицею Д.8) за допомогою номограми (рисунок 3.5) знаходять активне

напруження зсуву:

=0,0154 МПа.

Таким чином, Т

=0,0154 · 0,8 = 0,0123 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т

гр

у ґрунті робочого шару визначають за форму-

лою (3.13),

де C

=c · k

=0,03 · 0,41 = 0,0123 МПа, k

= 1,0;

= 6 + 8 + 10 + 22 + 26 = 72 см;

= 24° (додаток Д, таблиці Д.7, Д.8);

ср

= 0,002 кг/см

;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

гр

=0,0123 · l,0 + 0,l · 0,002 · 72 · tg24° = 0,0187 МПа.

52,1

0123,0

0187,0

===

гр

мц

К , що більше (таблиця 3.1)

48,1=

потр

мц

Л.12 Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в піщаному шарі основи.

Діючі в піщаному шарі основи активні напруження зсуву вираховують за формулою

109

ВБН В.2.3-218-186-2004

(3.12):

pТ

nа

⋅=

Для визначення

попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до дво-

шарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають піщаний шар з наступними характеристи-

ками: Е

= 120 МПа (таблиця Д.7), φ = 26 ° та С = 0,002 (таблиця 3.9).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (3.11), де значен-

ня модулів пружності матеріалів, які містять органічне в'яжуче, призначають за таблицею Е.2

при розрахунковій температурі 20 °С (таблиця 3.8).

868

264201412007120051800

⋅

+⋅

МПа.

Для відношень

23,7

120

868

51,1

5,34

при φ

= 26° за допомогою номогра-

ми (рисунок 3.4) знаходять активне напруження зсуву:

= 0,0125 МПа.

Таким чином, Т

= 0,0125 · 0,8 = 0,010 МПа.

51,1

5,34

при φ

= 26º за допомогою

номограми (рисунок 3.4) знаходять активне напруження зсуву

=0,0125 МПа.

Таким чином Т

= 0,0125·0,8 = 0,010 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т

гр

у піщаному шарі визначають за формулою

(3.13),

де C

= 0,002 МПа, k

= 4,0;

=5 + 7 + 14 + 26 = 52 см;

= 33 ° (таблиця 3.9);

= 0,002 кг/см

;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

гр

=0,002 · 4,0 + 0,1 · 0,002 · 52 · tg33° = 0,0148 МПа.

48,1

010,0

0148,0

===

гр

мц

К , що дорівнює (таблиця 3.1).

48,1=

потр

мц

Л.13 Розраховують конструкцію на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при

згині.

Розрахунок виконують у такій послідовності.

а) Приводять конструкцію до двошарової моделі, де нижній шар моделі –частина конс-

трукції, розташована нижче пакета асфальтобетонних шарів. Модуль пружності нижнього

шару визначають за номограмою рисунка 3.3.

= 197 МПа.

До верхнього шару відносять всі асфальтобетонні шари.

Модуль пружності верхнього шару вираховують за формулою (3.11):

2750

1421007280054500

⋅

МПа.

Модулі пружності асфальтобетонних шарів призначають за таблицею Е.1.

б) Для відношень

754,0

5,34

та

959,13

197

2750

за номограмою (рису-

нок 3.6) визначають

= 0,85.

Розрахункове розтягуюче напруження визначають за формулою (3.16).

= 0,85 · 0,8 · 0,85 = 0,547 МПа.

в) Визначають допустиме розтягуюче напруження при згині асфальтобетону за фор-

мулою (3.17):

110

ВБН В.2.3-218-186-2004 Дорожній одяг нежорсткого типу (Дорожная одежда нежесткого типа - укр.)

Подождите немного. Документ загружается.