Расчет дорожных одежд на прочность
Расчет конструкций на морозоустойчивость
Проектирование усиления дорожных одежд
Приложение 1 (справочное). Расчетные нагрузки
Приложение 2 (справочное). Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик конструктивных слоев из различных дорожно-строительных материалов
Приложение 3 (справочное). Расчетные характеристики грунтов
Приложение 4 (рекомендуемое). Примеры расчета
1. Область применения
Настоящие Строительные нормы распространяются на сеть автомобильных дорог общего пользования Республики Казахстан и предназначены для проектирования дорожных одежд нежесткого типа. Они могут быть использованы для проектирования дорожных одежд нежесткого типа на городских магистралях и улицах.
Строительные нормы устанавливают методику конструирования и расчета дорожных одежд нежесткого типа и требования к параметрам проектируемых одежд исходя из их назначения и условий эксплуатации.
Строительными нормами следует руководствоваться при проектировании новых и реконструируемых дорог, проектирование усиления существующих дорожных одежд.
2. Нормативные ссылки
В настоящих строительных нормах даны ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 3344-83* Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия.
ГОСТ 8267-93* Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 8736-93* Песок для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.
ГОСТ 23558-94* Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация.
ГОСТ 25607-94* Щебень и смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия.
ГОСТ 30491-97* Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.
СТ РК 973-2004 Каменные материалы и грунты, обработанные неорганическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.
СТ РК 1053-2002 Автомобильные дороги. Термины и определения.
СТ РК 1072-2002 Смеси из доменных шлаков для оснований и покрытий автомобильных дорог. Технические условия.
СТ РК 1215-2003 Щебень черный. Технические условия.
СТ РК 1216-2003 Смеси черные щебеночно-гравийно-песчаные. Технические условия.
СТ РК 1225-2003 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.
СНиП РК 3.01-01-2002* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.
СНиП 3.03-09-2006 Автомобильные дороги.
СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги.
ПР РК 218-25-03 Инструкция по применению в дорожном строительстве минеральных материалов, укрепленных шлаковым вяжущим.
ПР РК 218-05.1-05 Инструкция по назначению межремонтных сроков службы нежестких дорожных одежд и покрытий.
ПР РК 218-55-2006 Инструкция по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах.
Р РК 218-05-97 Рекомендации по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд.
Р РК 218-15-98 Рекомендации по выбору вариантов усиления дорожных одежд в зависимости от их транспортно - эксплуатационного состояния с типовыми конструкциями усиления.
3. Термины и определения
В настоящих Строительных нормах использованы термины и определения в соответствии с Государственным стандартом СТ РК 1053 Автомобильные дороги. Термины и определения. В дополнение к ним используются следующие термины и определения:
3.1 верхняя часть земляного полотна (рабочий слой): Часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.
3.2 основание насыпи: Массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях - и ниже границы рабочего слоя.
3.3 основание выемки: Массив грунта ниже границы рабочего слоя.
3.4 Слои дорожной одежды следует подразделять:
покрытие дорожной одежды: Конструктивный элемент дорожной одежды, воспринимающий усилия от колес автотранспортных средств и подвергающийся непосредственному воздействию атмосферных факторов; покрытие, являясь верхним слоем дорожной одежды, определяет эксплуатационные качества проезжей части; в покрытие входят также слой износа и слои с шероховатой поверхностью;
основание дорожной одежды: Часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.
дополнительные слои основания: (Морозозащитные, теплоизоляционные, дренирующие и др.) слои между основанием и верхом рабочего слоя земляного полотна, обеспечивающие морозоустойчивость и дренирование дорожной одежды и верхней части земляного полотна.
3.5 органо-минеральная смесь: Рационально подобранная смесь, получаемая смешением в стационарных или передвижных смесительных установках щебня, гравия, песка и их смесей, а также минерального порошка (в том числе порошковых отходов промышленного производства) с органическими вяжущими (жидкими или вязкими битумами, битумными эмульсиями) и активными добавками и без них или с органическими вяжущими совместно с минеральными в определенных соотношениях.
3.6 укрепленный грунт: Искусственный материал, получаемый в результате уплотнения грунта, обработанного органическими или неорганическими вяжущими с добавками (извести, цемента, полимеров, поверхностно-активных веществ или без них, либо с одновременным их введением (комплексный метод укрепления) в грунтосмесительных машинах на дороге или в карьерных смесительных установках.
3.7 обработанные материалы: Искусственный материал, получаемый смешением в карьерных смесительных установках песчано-щебеночных, песчано-гравийных, песчано-щебеночно-гравийных смесей, золошлаковых смесей и песка с цементом или другим неорганическим вяжущим и водой, отвечающий нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.
3.8 укатываемые медленнотвердеющие бетоны: Искусственный материал, получаемый в смесительных установках, в т.ч. передвижных, путем смешения каменных материалов с минеральными вяжущими, полученных путем тонкого помола отходов промышленности шлаков, зол ТЭС или бокситового шлама с активизаторами.
3.9 отказ дорожной одежды: Это событие, после появления, которого эксплуатационные характеристики одежды выходят за допустимые пределы.
3.10 работоспособность дорожной конструкции: Способность дорожной конструкции выполнять заданные функции в соответствии с назначением при многократном воздействии автомобильных нагрузок, при которой эксплуатационные характеристики одежды и земляного полотна сохраняются в допустимых пределах.
3.11 большегрузные транспортные средства (автомобили): Грузовые автомобили с нагрузкой на одиночную ось, превышающую 12 тс, или многоосные и многоколесные транспортные средства большой грузоподъемности (как правило, более 8 тс) на ось с расстоянием между осями менее 2,5 м, которое приводит к взаимному наложению совместного воздействия их осевых нагрузок на дорожную одежду.
3.12 расчетный автомобиль: Груженый грузовой автомобиль, параметры которого (нагрузка на одиночную ось, удельное давление на покрытие, диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта) используются в расчетах дорожной одежды на прочность. Для перехода от автомобилей с различными осевыми нагрузками к расчетному используют коэффициенты приведения.
4. Общие положения
4.1 По сопротивлению нагрузкам от транспортных средств и характеру деформирования дорожные одежды разделены на две группы — жесткие и нежесткие. Настоящие Строительные нормы содержат указания по конструированию и расчету нежестких дорожных одежд.
Нежесткие дорожные одежды — это одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов, из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия, песка и др.).
Расчетная схема конструкции — слоистое упругое полупространство, равномерно нагруженное по площади круга.
4.2 По транспортно-эксплуатационным качествам нежесткие дорожные одежды подразделяются на следующие типы (таблица 4.1):
- капитальные;
- облегченные;
- переходные;
- низшие.
Классификация дорожных одежд и покрытий по категориям автомобильных дорог приведены в таблице 4.1.
4.3 Дорожные одежды капитального и облегченного типов проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок службы в дорожной одежде не возникли разрушения и деформации, свидетельствующие о ее недостаточной прочности.
Дорожные одежды облегченного типа рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем одежды капитального типа. Поэтому для их устройства рекомендуется применять менее долговечные и менее дорогостоящие материалы, и тем самым облегчать конструкцию.
Дорожные одежды переходного типа рассчитывают с учетом некоторого накопления остаточных деформаций под воздействием транспорта.
4.4 В многослойных дорожных конструкциях различают следующие элементы: покрытие, основание, дополнительный слой основания, грунт земляного полотна.
Покрытие должно быть прочным, ровным, шероховатым, противостоять пластическим деформациям при высоких положительных температурах, быть трещиностойким и хорошо сопротивляться износу.
Слои основания, непосредственно подстилающие усовершенствованные покрытия, должны быть преимущественно монолитными, сдвигоустойчивыми и достаточно хорошо сопротивляться растягивающим напряжениям при изгибе. Нижние слои основания устраивают из материалов менее прочных, чем вышележащие, но из достаточно морозо- и водостойких. Дополнительные слои основания совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать наряду с прочностью необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизоляционным, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизоляционные, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном необработанном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими веществами, из местных грунтов, в том числе пучинистых, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей. А также в районах с особо неблагоприятными природными условиями устраивают теплоизоляционные слои из высокоэффективных теплоизоляционных материалов, дополнительные слои основания должны обеспечивать возможность движения по ним построечных транспортных средств и дорожно-строительных машин.
Таблица 4.1 — Классификация дорожных одежд и покрытий
| Тип дорожной одежды | Вид покрытия | Материал покрытия и способы его укладки | Категории дорог |
| Капитальный | Усовершенствованное | из горячих асфальтобетонных смесей | I, II, III |
| Облегченный | Усовершенствованное | а) из горячих асфальтобетонных смесей | III, IV |
| б) из холодных асфальтобетонных смесей | III, IV | ||
| в) из органоминеральных смесей с жидкими органическими вяжущими, с жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в том числе эмульгированными органическими вяжущими; с эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по способу смешения на дороге; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой | IV,V | ||
| Переходный | Переходный | из щебня прочных горных пород, устроенные по способу заклинки без применения вяжущих материалов; из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня (мостовые) | IV,V |
| Низший | из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами; дресвяных материалов и др. | V |
Грунт земляного полотна (подстилающий грунт) представляет собой тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна. Мероприятия по повышению сопротивления грунта внешним нагрузкам, предотвращению возникновения разуплотнения его вследствие морозного пучения и увлажнения, осушению и обеспечению постоянства водного режима земляного полотна являются наиболее рациональными способами увеличения прочности, долговечности и экономичности дорожной конструкции.
4.5 Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но и экономичной и, возможно, менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, с широким использованием ресурсо- и энергосберегающих технологий на основе применения техногенных отходов промышленности и вторичных материалов, а также соответствовать экологическим требованиям. Выбор конструкции дорожной одежды и покрытия осуществляют на основе технико-экономического обоснования.
4.6 При проектировании дорожных одежд необходимо учитывать опыт службы различных конструкций в разных регионах страны, результаты региональных дорожных исследований, отраженные в действующих для этих районов технических условиях, нормах, правилах производства работ и других технических документах.
В результате анализа и обобщения, данных опыта и исследований допускается расширять номенклатуру материалов (в особенности местных), приведенную в настоящих Строительных нормах, уточнять расчетные значения характеристик грунтов и материалов — расчетную влажность и температуру, модуль упругости, сопротивление растяжению при изгибе, параметры сопротивления сдвигу и т.п., и назначать их в пределах, указанных для аналогичных материалов в Строительных нормах.
5. Конструирование дорожных одежд