По условию сдвигоустойчивости в грунте

Практическая работа № 6

Расчет конструкции

По условию сдвигоустойчивости

В грунте

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 №6

Практическая работа № 6

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ

ПО УСЛОВИЮ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ В ГРУНТЕ

Цель практической работы № 6 – выполнить Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

Основные понятия

Конструкция удовлетворяет критерию, если

, (1)

где - требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности (см. практическую работу №1);

- расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки;

- предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг.

Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига ( ) вычисляют по формуле

, (2)

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (рис.1 и 2);

- расчетное давление от колеса на покрытие.

При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания с помощью номограммы (рис.1) нижнему слою двухслойной модели условно присваивают обычные характеристики песчаного слоя ( ), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя, определяемому по номограмме (рис.1 . практической работы №5); толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 3

, (3)

где - число слоев дорожной одежды;

- модуль упругости -го слоя;

- толщина -го слоя.

При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели. При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя принимают равной сумме толщин слоев одежды ( ).

При пользовании номограммой (рис.1) величину принимают для случая воздействия динамической нагрузки с учетом числа приложений из практической работы №3.

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле

, (4)

где - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки (см. практическую работу №3.) МПа;

- коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения равными: = 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка; = 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности; = 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка; = 1,0 - во всех остальных случаях;

Рис.1 Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при )

Рис.2 Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при )

- глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³;

- величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл.1.

Таблица 1 - Значения расчетных температур

Дорожно-климатические зоны	I-II	III	IV	V
Расчетная температура, °С	+20	+30	+40	+50

Последовательность расчета дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд:

а) из практической работы №4 выписывают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период; из практической работы №3 назначают (с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки) расчетные прочностные характеристики и грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковой имеется). Остальные расчетные характеристики грунта и материалов остаются теми же, что и в расчете по упругому прогибу;

б) по рис.1 или рис.2определяют активные напряжения сдвига от единичной временной нагрузки. Для этого приводят многослойную конструкцию к двухслойным моделям;

в) по формуле (2) вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;

г) по формуле (4) вычисляют предельное напряжение сдвига;

д) по формуле (1) проверяют выполнение условия прочности (с учетом требуемой надежности);

е) при необходимости, изменяя толщины конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую условию (1).

Вывод по практической работе № 6. Указать, что выбранная конструкция отвечает требованиям по условию сдвигоустойчивости в малосвязных слоях.