Пример расчета конструкции

Практическая работа № 7

Расчет конструкции

на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

УМЛ обсуждена на заседании кафедры

«31» августа 2015 года, протокол № 1

Зав. кафедрой _____________/Кокодеева Н.Е./

УМЛ утверждена на заседании УМКН

«31» августа 2015 года, протокол № 1

Председатель УМКН ____________/Иващенко Ю.Г./

Саратов 2015

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель практических занятий по дисциплине «Применение геосинтетических материалов в транспортном строительстве»:

– формирование умения рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки по условию упругого прогиба, рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки по условию сдвигоустойчивости в грунте, рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе, рассчитывать вероятности разрушения конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки.

- формирование навыков конструировать дорожные одежды нежесткого типа с применением объемной георешетки и плоской геосетки, обеспечивающие: допустимую вероятность возникновения трещин в монолитном слое при изгибе в конструкции дорожных одежд с применением плоской геосетки, допустимую вероятность разрушения конструкции дорожных одежд с применением объемной георешетки, расчетный срок службы дорожных одежд, содержащих геосинтетические материалы; применять принципы проектирования дорожных одежд с геосинтетическими материалами и методы освоения технологических процессов при строительстве дорожных одежд со слоями, содержащими геосинтетические материалы.

Выполнение практических работ направлено на формирование частей компетенций ПК-1, ПК-8.

Для достижения поставленной цели студенты должны за время обучения выполнить 8 практических работ. Практические работы выполняются во время аудиторных практических занятий. На каждую практическую работу отводиться 4-8 часов.

Практические работы выполняются в 7 семестре. Наименование практических работ представлено ниже.

№ темы	Всего часов	№ занятия	Тема практического занятия. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии	Учебно-методическое обеспечение
			Конструирование и расчет дорожной одежды нежесткого типа	15,19, 20, 32-34
	1,2	Формирование технического задания для конструирования дорожных одежд нежесткого типа
	3,4	Определение суммарного расчетного числа приложения расчетной нагрузки
	5,6	Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя земляного полотна
	7,8	Конструирование дорожных одежд нежесткого типа. Назначение расчетных характеристик материалов слоев
	9,10	Расчет конструкции по условию упругого прогиба
	11,12	Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте
	13,14	Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
	15-18	Проверка конструкции на морозоустойчивость

Необходимый инструмент и литература для выполнения практических работ:

1. Микрокалькулятор – 1шт. на 1 студента.

2. Тетрадь для практических работ – 1 шт. на 1 студента.

3. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» - 1 шт. на 4 студента.

4. СНиП 2.05.02-85^* «Автомобильные дороги» - 1 шт. на 4 студента.

По окончании практического занятия практическая работа сдается студентом на проверку преподавателю, а на следующем занятии возвращается студенту. На последнем практическом занятии студент отчитывается преподавателю о выполнении практических работ.

В настоящих методических указаниях дана практическая работа №7

Практическая работа № 7

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ СЛОЕВ УСТАЛОСТНОМУ РАЗРУШЕНИЮ ОТ РАСТЯЖЕНИЯ ПРИ ИЗГИБЕ

Цель практической работы № 7 – выполнить расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

1. Общие понятия

Конструкция удовлетворяет критерию, если

< , (1)

где - требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (см. практическую работу №1);

- прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений;

- наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом.

Наибольшее растягивающее напряжение ( ) при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы на рис.1, приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев ( ). Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле (3) практической работы №6. Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы на рис. 2.1.

При использовании номограммы (рис.1) расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле

, (2)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме (рис.1);

- коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо = 1,00);

- расчетное давление, принимаемое =0,6 МПа;

Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе ( ) определяют по формуле

(3)

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по практической работе№4;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (см. табл.1);

- коэффициент вариации прочности на растяжение ( );

- коэффициент нормативного отклонения (см. практическую работу №3).

Коэффициент , отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению

, (4)

где - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия (см. практическую работу №2) с учетом числа расчетных суток за срок службы;

- показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (см. практическую работу №4);

- коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения по времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности (см. практическую работу №4).

Рис.1 Номограмма для определения растягивающего

напряжения при изгибе в верхнем монолитном

слое двухслойной системы

Последовательность расчета на усталостную прочность:

а) приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют отношения ;

б) по полученным параметрам по номограмме (рис.1) находят значение и по формуле (2) вычисляют расчетное растягивающее напряжение;

в) вычисляют предельное растягивающее напряжение по формуле (3). В пакете асфальтобетонных слоев за предельное растягивающее напряжение принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;

г) проверяют условие (1) и при необходимости корректируют конструкцию.

Пример расчета конструкции