Расчет дорожных одежд на сопротивление монолитных слоев растяжению при изгибе
6.25 В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими, и др.) напряжения, возникающие при прогибе одежды под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны вызывать нарушение структуры материала и приводить к образованию трещин в течение заданного срока службы, т. е. должно быть обеспечено условие (6.3).
6.26 Наибольшее растягивающее напряжение σr при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рисунок 6.6).
При расчете на изгиб слоев из асфальтобетона всю конструкцию дорожной одежды принимают как двухслойную модель. При этом, к верхнему слою данной модели относят все слои асфальтобетона, принимая их за один эквивалентный слой с толщиной hв, равной сумме всех составляющих слоев. Значение модуля упругости данного слоя устанавливают как средневзвешенное для всех асфальтобетонных слоев по формуле (6.13).
Нижним слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы эквивалентной по жесткости с помощью номограммы (рисунок 6.1).
6.27 При использовании номограммы (рисунок 6.6), полное расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле:
(6.14)
где 
— растягивающее напряжение в рассчитываемом слое от единичной нагрузки (см. рисунок 6.6);
k6 — коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под колесом автомобиля со спаренным баллоном, k6 = 0,85 (при расчете под однобаллонное колесо k6 = 1,00);
Р — расчетное давление (см. таблицу 1.1 приложения 1), МПа.
6.28 Расчетное значение сопротивления асфальтобетона растяжению при изгибе определяют по формуле;
(6.15)
где 
— среднее значение предельного сопротивления асфальтобетона растяжению при изгибе (таблица П 2.2 приложения 2);
t — коэффициент нормированного отклонения в зависимости от уровня проектной надежности Кн (см. таблицу П 3.2 приложения 3);
vR — коэффициент вариации прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона, равный 0,1;
Кy — коэффициент усталости, учитывающий повторность нагружения от расчетной приведенной интенсивности движения на полосу. Для асфальтобетонных слоев определяется по формуле:
(6.16)
где Nt — приведенная интенсивность движения на последний год службы, определяется по формуле (6.12);
ф — параметр уравнения: для асфальтобетонов на битумах БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 и высокопористых асфальтобетонов ф = 0,27; для плотных и пористых асфальтобетонов ф = 0,16;
Кm — коэффициент снижения прочности от воздействия погодно-климатических факторов (таблица 6.5).
6.29 При расчете слоев асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе его характеристики должны соответствовать низким весенним температурам (см. таблицу П 2.1 приложения 2).
Таблица 6.5 — Коэффициент снижения прочности, под воздействием погодно- климатических факторов
| Асфальтобетон расчетного слоя | Значение Кm |
| Высокоплотный | 1,0 |
| Плотный, марки: | |
| I | 0,95 |
| II | 0,90 |
| III | 0,80 |
| Пористый и высокопористый | 0,80 |
6.30 Расчет на изгиб выполняют в следующей последовательности:
- используя полученные параметры, по номограмме (рисунок 6.6) находят и по формуле (6.14) вычисляют расчетное растягивающее напряжение;
- рассчитывают предельное растягивающее напряжение по формуле (6.15). В пакете асфальтобетонных слоев за среднее растягивающее напряжение принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;
- проверяют условие (6.3) и при необходимости корректируют конструкцию.
6.31 Промежуточные монолитные слои одежды рассчитываются по номограмме (рисунок 6.7). При этом многослойную конструкцию предварительно следует приводить к трехслойной, где средним будет рассчитываемый монолитный слой. Номограмма связывает относительную толщину двух верхних слоев трехслойной системы (h1+h2)/D и растягивающее напряжение от единичной нагрузки в нижней точке рассматриваемого слоя под центром нагруженной площадки (где напряжение достигает наибольшего значения) и Е1/Е2 (кривые на номограмме) и Е2/Е3 (лучи на номограмме). Полное значение растягивающего напряжения определяется по формуле (6.14) при k6 = 1,00.
6.32 Допустимое растягивающее напряжение определяется по формуле:
Rдоп = RyKy (6.17)
где Ky — коэффициент усталости для монолитных слоев (определяется по формуле (6.16) при ф = 0,06).
Рисунок 6.6 — Номограмма для определения растягивающего напряжения при изгибе , в монолитном верхнем слое двухслойной системы
Рисунок 6.7 — Номограмма для определения растягивающего напряжения в промежуточном монолитном слое дорожной одежды
6.33 Промежуточные монолитные слои рассчитываются в следующей последовательности:
- по формуле (6.13) вычисляется средний модуль упругости конструктивных слоев, лежащих выше рассчитываемого монолитного слоя;
- расчетные значения модулей упругости асфальтобетона принимаются по таблице 2.1 приложения 2 с учетом температуры;
- затем по номограмме (рисунок 6.7) находится растягивающее напряжение , от единичной нагрузки, действующей на поверхности покрытия. Далее расчет совпадает с пунктом 6.31.
6.34 Допускается также определять напряжение и деформации в многослойных дорожных конструкциях без приведения их к упрощенным одно- двухслойным расчетным схемам с помощью известных пакетов прикладных программ, реализующих совместный расчет дорожных одежд и земляного полотна методом конечных элементов.
7. Расчет конструкций на морозоустойчивость
7.1 В районах сезонного промерзания грунтов на участках дорог, находящихся в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд и земляного полотна.
7.2 Зимнее вспучивание существенно не влияет на ровность покрытия и долговечность дорожной одежды, если общее поднятие проезжей части в процессе промерзания конструкции не превышает значений lдоп приведенных в таблице 7.1.
Конструкцию считают морозоустойчивой при условии:
lпуч ≤ lдоп (7.1)
где lпуч — расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;
lдоп — допускаемое для данной конструкции пучение грунта (таблица 7.1).
Таблица 7.1 — Допустимая величина морозного пучения в зависимости от типа дорожных одежд
| Тип дорожной одежды | Вид покрытия | Допустимая величина морозного пученияlдоп,см |
| Капитальный | усовершенствованный | |
| Облегченный | усовершенствованный | |
| Переходный | переходный |
7.3 Конструкции рассчитываются на морозоустойчивость для характерных участков или групп участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, имеющих одинаковое покрытие, одну и ту же конструкцию земляного полотна, а так же в равной мере обеспеченных местными строительными материалами.
7.4 Ожидаемое зимнее пучение дорожной конструкции зависит от размера зимнего влагонакопления в грунте земляного полотна, которое, в свою очередь, в основном зависит от глубины и скорости промерзания, условий увлажнения конструкции, возвышения верха земляного полотна над поверхностью земли и над уровнем грунтовых вод, свойств грунта и степени его уплотнения, толщины слоев стабильных материалов, их теплофизических свойств и других факторов. По степени пучинистости грунты подразделяются на 6 групп в зависимости от величины относительного морозного пучения и типа местности по характеру увлажнения (см. таблицу 7.2).
7.5 Для расчета конструкций на морозоустойчивость при условии Z/H<1,0 ожидаемое пучение lпуч. Определяют по номограмме (рисунок 7.1), учитывая значения следующих параметров:
Z — расчетная глубина промерзания, см;
Z1 — толщина стабильных слоев дорожной одежды, в том числе дополнительного морозозащитного слоя, см;
εi — эквиваленты теплотехнических свойств
материалов по отношению к уплотненному щебню (определяется по формуле 7.6);
Н — расчетная глубина залегания уровня грунтовых вод (УГВ), см;
В — комплексная характеристика грунта по степени пучинистости (таблица 7.3), см2/сут;
а0 - климатический коэффициента (рисунок 7.2), см2/сут.
С помощью номограммы (см. рисунок 7.1) рекомендуется найти значения любого из перечисленных параметров при известных остальных. Так, общую толщину слоев Z1 из стабильных материалов рекомендуется определить следующим образом: вычислить отношение lпуч × а0 / (B×Z) при lпуч = lдоп, найти его значение на вертикальной оси номограммы, провести горизонтальную прямую до пересечения с кривой, соответствующей Z/H, и, перенося эту точку на горизонтальную ось, получить Z1/Z, откуда, зная Z, найти Z1.
7.6 Расчетные значения глубины промерзания Z и расстояния Н до предзимнего уровня подземных вод следует определять в соответствии с нормативными документами по климатологии и (или) указаниями с использованием многолетних данных наблюдений за изменением этих параметров в натурных условиях, сходных с условиями района строительства. Допускается назначать расчетные значения Z по данным региональных исследований или по карте (рисунок 7.2а).
1 — слой из стабильных материалов; 2 — грунт земляного полотна;
Гп — глубина промерзания
Рисунок 7.1. — Номограмма для расчета конструкции на морозоустойчивость
Рисунок 7.2. - Карта изолиний климатического коэффициента а0
Рисунок 7.2а - Карта глубины промерзания грунта земляного полотна
Таблица 7.2 — Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании
| Пучинистость грунтов | Характеристика грунтов | Тип местности по характеру увлажнения | Среднее относительное морозное пучение lпуч при глубине промерзания 1,5 м, % | Группа грунта по степени пучинистости | |
| Непучинистый | Песок гравелистый, крупный и средней крупности, с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 2% | 2-3 | Менее 1* | ||
| Песок гравелистый, крупный и средней крупности, с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 15%, песок мелкий с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 2% | Менее 1* | ||||
| Слабопучинистый | Песок гравелистый, крупный и средней крупности, с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше ,15%, песок мелкий с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 2% | 2-3 | 1-2* | II | |
| Песок мелкий с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 15%, супесь песчанистая и пылеватая | 1-2* | II | |||
| Песок мелкий с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 15%, супесь песчанистая и пылеватая | 2-3 | 2-4 | III | ||
| Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок легкий песчанистый и легкий пылеватый, суглинок тяжелый песчанистый и тяжелый пылеватый, глины | 1-2 | 2-4 | III | ||
| Пучинистый | Супесь пылеватая, суглинок легкий песчанистый и легкий пылеватый, суглинок тяжелый песчанистый и тяжелый пылеватый, глины | 2-3 | 4-7 | IV | |
| Супесь песчанистая, суглинок легкий пылеватый | 4-7 | IV | |||
| Очень пучинистый | Песок пылеватый, супеси пылеватые, суглинок тяжелый пылеватый | 2-3 | 7-10 | V | |
| Чрезмерно пучинистый | Супесь песчанистая, суглинок легкий пылеватый | 2-3 | 10-15 и более | VI | |
| * Относительное пучение щебенистых, гравелистых, дресвяных песков при содержании более 15% частиц размером меньше 0,05 мм ориентировочно может быть принято как для пылеватого песка, но с проверкой данных в лаборатории. | |||||
Поправка, добавляемая к Z при определении глубины промерзания дороги:
Таблица 7.3 - Степень пучинистости в зависимости от типа грунтов
| Грунты | Показатель В, см2/сут | Степень пучинистости в условиях 3-го типа местности по характеру увлажнения |
| Песок (непылеватый) с содержанием частиц мельче 0,05 мм в пределах 2-15%, супесь песчанистая | 1,5 — 2,0 | слабопучинистые |
| Глины, суглинки легкие и тяжелые (непылеватые), супеси пылеватые | 3,0 — 3,5 | пучинистые |
| Супеси пылеватые, суглинки тяжелые пылеватые, пески пылеватые | 4,0 — 4,5 | сильнопучинистые |
| Супеси песчанистые, суглинки легкие пылеватые | 5,0 | чрезмерно пучинистые |
При использовании данных непосредственных измерении глубины промерзания, величина а0 определяется по формуле:
(7.2)
где 
- средняя многолетняя глубина промерзания по данным измерения, см;
Zl.0 — толщина дорожной одежды на объекте измерения, см;
- средняя многолетняя продолжительность промерзания грунта земляного полотна, сут.
7.7 Комплексная характеристика В (пункт 7.5) зависит от влагопроводимости грунта, полной его влагоемкости при требуемой плотности (за вычетом защемленного воздуха), а также от капиллярной влагоемкости. Значение В следует определять на основе данных испытаний грунта на морозоустойчивость по формуле:
В = Кпуч × а0 / 1,86 (7.3)
где Кпуч - коэффициент пучения грунта, являющийся отношением вертикальной деформации пучения к первоначальной высоте образца (в долях единицы):
(7.4)
где Δh - размер вспучивания образца, см;
h - начальная высота образца, см.
7.8 С учетом теплотехнических свойств, эквивалентная толщина (по отношению к щебню из гранитных пород) слоев из стабильных материалов:
Z1э = h1ε1 + h2ε2+ h3ε3 + .... , (7.5)
где h1, h2, h3 ... — толщины слоев дорожной одежды из стабильных материалов, см;
ε1, ε2, ε3 — эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному щебню, определяются по формуле:
(7.6)
где λщ - коэффициент теплопроводности щебня (таблица 7.4);
λi - коэффициент теплопроводности материалов (таблица 7.4).
7.9 На дорогах с капитальными и усовершенствованными покрытиями при 2-м типе местности по условиям увлажнения необходимая общая эквивалентная толщина 
слоев из стабильных материалов составляет обычно 65—80% от толщины, получаемой по номограмме (см. рисунок 7.1),
при Z/Н = 1,0, т.е. = (0,65÷0,80) ;
коэффициент равный 0,65, принимают при обеспечении безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся воды.
7.10 На участках дорог, находящихся на местности 1-го типа по условиям увлажнения, не наблюдается значительного зимнего влагонакопления и пучения, даже в районах с глубоким промерзанием. В этом случае толщина дорожной одежды, определяемая расчетом на прочность, обеспечивает также и необходимую морозоустойчивость конструкции.
Однако, на дорогах с капитальной дорожной одеждой, если она подстилается пылеватыми супесями, следует предусматривать меры по ограничению поступления воды в дорожную конструкцию с поверхности.
7.11 Облегченные конструкции дорожных одежд с усовершенствованным покрытием при 2-м типе местности по условиям увлажнения необходимо проверять на морозоустойчивость только при пылеватых супесчаных грунтах. При других подстилающих грунтах толщины дорожных одежд, определяемые расчетом на прочность, обеспечивают также и морозоустойчивость.
Облегченные конструкции дорожных одежд с усовершенствованным покрытием при 1-м типе местности по условиям увлажнения на морозоустойчивость проверять не требуется.
7.12 Если для обеспечения необходимой морозоустойчивости требуется общая толщина дорожной одежды, превышающая толщину, полученную расчетом на прочность, конструкцию одежды следует откорректировать и вновь рассчитать по критериям прочности.
Расчет на морозоустойчивость дорожной конструкции при условии Z/H >1,0
7.13 Толщину слоев Z1 из стабильных материалов необходимую для обеспечения морозоустойчивости дорожной конструкции, при Z/H>l,0 определяют следующим образом.
Для заданного вида грунта и типа местности по характеру увлажнения назначают группу грунта по степени пучинистости при замерзании (таблица 7.2). Затем по точке пересечения кривой группы грунта по степени пучинистости (рисунок 7.3) с ограничительной прямой, соответствующей величине допустимого морозного пучения (lдоп) Для принятого типа покрытия, находят необходимую толщину Z1cp слоев из стабильных материалов для средних условий. Средние условия характеризуются следующими параметрами: глубина промерзания Z = 1,5 м, грунтовые воды выходят на поверхность, т. е. H=0, а Купл = 0.98÷1,0 и W=0,6 WT.
7.14 При других исходных данных требуемую по условию обеспечения морозоустойчивости общую толщину Z1 дорожной одежды определяют с учетом ряда факторов, влияющих на морозное пучение грунта:
Z1 = Z1cp Kугв Kпл Кнагр Kcm Kв (7.7)
где Z1cp — средняя толщина слоев из стабильных материалов, см;
Кугв — коэффициент, учитывающий глубину залегания УГВ, (рисунок 7.4);
Кпл — коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта (таблица 7.5);
Кнагр — коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рисунок 7.5);
Кст — коэффициент, учитывающий влияние структуры грунта естественного сложения (для песка равен 1,0; супесей —1,1; суглинка — 1,2; глины — 1,3);
Кв — коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта:
Относительная влажность грунта
(W/WT)..... 0,6 0,7 0,8 0,9
Коэффициент Кв 1,0 1,1 1,2 1,3
7.15 При глубине промерзания более 2,0 м расчеты ведут также по номограмме (см. рисунок 7.3 для Z = 2,0 м) при этом, установленное значение Z1 увеличивают на 8% при глубине промерзания 2,5 м и на 12% - при глубине 3,0 м.
7.16 Если морозозащитный слой устраивают из монолитного материала (грунт, укрепленный неорганическими или комплексными вяжущими), жесткость которого снижает неравномерность зимнего поднятия покрытия, то толщину морозозащитного слоя принимают на 30-50% меньше, чем расчетный слой из песка. Если же морозозащитный слой устраивают из материалов, существенно отличающихся от песка по теплофизическим свойствам (зологрунт, шлак, грунт, укрепленный органическими вяжущими и др.), то толщина h/ такого слоя выражается через толщину hпес слоя песка (гравийно-песчаной смеси) и определяется по формуле:
(7.8)
где α - поправочный коэффициент, равный 1,0 для песка:
0,95 — для материалов при λ/ < 1,2 Вт/м × К;
0,90 — для материалов при 1,2 > λ/ > 0,6 Вт/м × К;
λ/, λпес — коэффициенты теплопроводности соответственно материала морозозащитного слоя и песка (см. таблицу 7.4).
Таблица 7.4 — Теплофизические характеристики конструктивных слоев
из различных дорожностроительных материалов
| Материал слоя | Плотность ρ, кг/м3 | Коэффициент теплопроводности λ Вт/(мК) |
| Асфальтобетон горячий плотный | 1,40 | |
| То же, пористый | 1,25 | |
| То же, высокопористый, в том числе битумо-песчаная смесь | 2200-1900 | 1,1-1,0 |
| Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом | 0,23 | |
| Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом | 0,64 | |
| Гравий (щебень) с легким заполнителем, обработанные вязким битумом | 0,52 | |
| Супесь, укрепленная 10%-ной эмульсией | 1700-1900 | 1,45 |
| Цементобетон | 1,74 | |
| Песок разномерный, укрепленный 6-10% цемента | 1,86 | |
| Песок мелкий, одномерный, укрепленный 10% цемента | 1,62 | |
| Цементогрунт состава: песок — 75% (массы), керамзит — 25%, цемент — 5% | 1500-1600 | 0,58-0,70 |
| Цементогрунт состава: Песок 97-98%, гранулы полистирола 3-2%, цемент 7-6% | 1300-1500 | 0,41-0,58 |
| Битумоцементогрунт состава: Перлитовый щебень 20-25%, песок 75-80%, цемент 3-4%, битум 12-10% (массы песка, перлита и цемента) | 0,52-0,5 | |
| Цементогрунт состава: Супесь или песок 70-80%, аглопорит 30-20%, цемент 6% | 1700-1800 | 0,64-0,75 |
| Шлакобетон | 0,58 | |
| Керамзитобетон | 0,75 | |
| Стиропорбетон | 1000-1100 | 0,23 |
| Слабопрочные известняки, укрепленные известью | 1,16 | |
| Суглинок, укрепленный 6-12% цемента | 1750-1900 | 1,45 |
| Суглинок, укрепленный 2-5% цемента и 6-2% известью | 1800-1900 | 1,33 |
Таблица 7.5 — Коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта
| Коэффициент уплотнения Купл*) | Кпл для грунтов | |
| глина, суглинок, супесь песчанистая и пылеватая, песок пылеватый | супесь песчанистая, песок непылеватый | |
| 1,03-1,00 | 0,8 | 1,0 |
| 1,01-0,98 | 1,0 | 1,0 |
| 0,97-0,95 | 1,2 | 1,1 |
| 0,94-0,90 | 1.3 | 1,2 |
| <0,90 | 1.5 | 1,3 |
| *) Значения коэффициента уплотнения Купл принимаются согласно СниП РК 3.03-09 по таблице 7.2.2 |
Для существующей дорожной конструкции возможное поднятие поверхности покрытия, т. е. деформация морозного пучения:
lпуч = lпуч.ср КугвКплКстКнагрК (7.9)
где lпуч.ср - расчетное морозное поднятие при средних условиях, определяемое по данным таблицы 7.2 и графику (рисунок 7.3) при известной толщине морозозащитного слоя.
Расчет теплоизоляционного слоя дорожной конструкции из пенопласта**)
7.17 Для расчета необходимы следующие исходные данные: географическое местоположение рассматриваемого участка дороги; конструкция дорожной одежды (наименование и толщина слоев) без теплоизолирующего слоя, необходимая по условиям прочности и дренирования; тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна (1, 2 или 3) и глубина залегания подземных вод от низа дорожной одежды; наименование грунта земляного полотна.
_____________________
**) Данный раздел расчета выполняется по методике Рувинского В.И. «Пособие по устройству теплоизолирующих слоев из пенопласта STYROFOAM на автомобильных дорогах России». М.: Транспорт, 2000 (раздел 3.4 (стр. 20-26))
Расчет толщины теплоизолирующего слоя (hn), проводят в следующем порядке:
а) Определяют по карте (рисунок 7.6) номер изолинии, которая проходит через рассматриваемый участок дороги. При расположении участка между изолиниями определяют номера этих двух изолиний
б) Вычисляют термическое сопротивление дорожной одежды без теплоизолирующего слоя, (м2·К)/Вт:
(7.10)
где nод - число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;
hод(i) - толщина i-го слоя, м;
λ од(i) - коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(м·К).
В расчет следует включать фактические замеренные значения λ од(i). При отсутствии таких данных допускается включать в расчет табличные значения λ од(i) (таблица 7.4).
в) Определяют значение показателя пучинистости грунта Спуч (таблица 7.6). К среднепучинистым грунтам относятся супесь песчанистая, суглинок легкий песчанистый, суглинок тяжелый песчанистый, глина. К сильнопучинистым грунтам относятся песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый пылеватый. К чрезмерно пучинистым грунтам относятся супесь пылеватая с содержанием песчаных частиц менее 20% массы, суглинок легкий пылеватый.
Таблица 7.6 — Значение показателя Спуч
| Значения показателя Спуч для грунтов | ||
| среднепучинистых | сильнопучинистых | чрезмернопучинистых |
| 1,0 | 1,5 | 2,0 |
г) Определяют значение коэффициента Ср, учитывающего влияние давления от веса дорожной одежды и мерзлых слоев земляного полотна на значение пучения грунта. Этот коэффициент устанавливают по таблице 7.7 в зависимости от толщины дорожной одежды hод и допустимой глубины промерзания земляного полотна hпp(доп).
При толщине дорожной одежды меньше или больше указанных в таблице 7.7 следует принимать значение Ср по интерполяции соответствующих величин.
Первоначально нужно принимать значение Ср, соответствующее допустимой глубине промерзания земляного полотна от 0 до 50 (100) см.
д) Определяют по таблице 7.8 значения коэффициента Код, учитывающего срок службы дорожной одежды, и Кувл учитывающего тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна. Значение коэффициента Кувл нужно уменьшать на 10% - при расположении дороги в III дорожно-климатической зоне, на 15% - при расположении дороги в IV дорожно-климатической зоне.
е) Устанавливают по номограмме (рисунок 7.7) требуемое термическое сопротивление дорожной одежды Rод(mр). Для этого выполняют следующие операции:
- вычисляют значение выражения Lдоп/(Cпуч × Ср);
- по номограмме определяют значение hпp(доп) в зависимости от значения выражения Lдоп/(Cпуч × Ср), типа увлажнения рабочего слоя земляного полотна и глубины залегания подземных вод (Нγ м) от низа дорожной одежды;
- уточняют по таблице 7.7 значение Ср в зависимости от hпp(доп);
- вновь вычисляют значение выражения Lдоп/(Cпуч × Ср);
- устанавливают по номограмме (рисунок 7.7) значение выражения Rод(тр) / (Код × Кувл) в зависимости от Lдоп/(Cпуч × Ср), типа увлажнения рабочего слоя земляного полотна и глубины залегания подземных вод (Hγ) от низа дорожной одежды и номера изолинии по карте (рисунок 7.6), проходящей через рассматриваемый участок дороги;
- вводят в выражение Rод(тр) / (Код × Кувл) значения коэффициентов Код и Кувл и вычисляют искомую величину Rод(тр).
При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме, нужно определять два значения Rод(тр): одно — при значении Hγ на номограмме более, а другое — при значении Hγ на номограмме менее глубины залегания подземных вод на участке. Искомое значение Rод(тр) устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.
ж) По графику (рисунок 7.8) устанавливают необходимую толщину слоя пенопласта hn, в зависимости от Rод(о) и Rод(тр).
При расположении рассматриваемого участка дороги между изолиниями на карте (рисунок 7.6) определяют два значения hn, соответствующих этим изолиниям, искомую толщину теплоизолирующего слоя определяют методом интерполяции в зависимости от расстояния от рассматриваемого участка до одной из изолиний.
Рисунок 7.3 — Номограмма для определения требуемой (по условию обеспечения морозоустойчивости)
толщины дорожной одежды с морозозащитным слоем из песка:
II-VI — кривые групп грунтов по степени пучинистости;
Z1 - требуемая толщина стабильных слоев
Рисунок 7.4 - Изменение коэффициента
Кугв в зависимости от расстояния hн
от низа дорожной одежды до расчетного УГВ:
1 — супесь песчанистая и пылеватая, суглинок, глина;
2 — песок, супесь
Рисунок 7.5 - Зависимость коэффициента Кнагр от
глубины промерзания Zпр от поверхности покрытия:
1 — супесь песчанистая и пылеватая, суглинок,
глина; 2 — песок, супесь
Таблица 7.7 - Значение коэффициента Ср
| Грунт | Значение коэффициента Ср в зависимости от толщины дорожной одежды (hод, м) и допустимой глубины промерзания земляного полотна (hпp(доп), см) | ||||||||
| hoд = 0,5 | hoд = 1,0 | hoд = 1,5 | hoд = 2,0 | ||||||
| hпр(доп) | hпр(доп) | hпр(доп) | hпр(доп) | ||||||
| 0-50 | 51-100 | >100 | 0-100 | >100 | 0-100 | >100 | 0-100 | >100 | |
| Песок пылеватый | 0,60 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 | 0,45 | 0,40 | 0,40 | 0,35 |
| Супесь песчанистая | 0,70 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 |
| Супесь пылеватая | 0,75 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 | 0,55 | 0,50 |
| Суглинок легкий песчанистый, суглинок легкий пылеватый | 0,80 | 0,75 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 |
| Суглинок тяжелый песчанистый, суглинок тяжелый пылеватый, глина | 0,85 | 0,80 | 0,75 | 0,75 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 |
Таблица 7.8 - Значения коэффициентов Код и Kувл
| Номер изолинии на карте (рисунок 7.6) | Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами | Значение коэффициента Кувл при типе увлажнения рабочего слоя земляного полотна | |||
| менее 10 лет | 10 лет | 20 лет | 1 тип увлажнения | 2 и 3 тип увлажнения | |
| II | 0,70 | 0,85 | 1,0 | 0,65 | 1,0 |
| III | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,55 | 1,0 |
| IV | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,45 | 1,0 |
| V | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,40 | 1,0 |
| VI | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,35 | 1,0 |
| VII | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,30 | 1,0 |
| VIII | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,30 | 1,0 |
| IX | 0,80 | 0,90 | 1,0 | 0,25 | 1,0 |
Рисунок 7.6 - Карта с изолиниями для определения требуемых значений термического сопротивления
дорожной одежды II-VIII-номера изолиний
Рисунок 7.7 — Номограммы для определения требуемого термического сопротивления дорожной
одежды Rод(тр): а) при значениях Lдоп/(Cпуч × Ср) от 0 до 6 см ; б) при значениях Lдоп/(Cпуч × Ср) от 6 до 30 см;
I — X — номера изолиний по карте (рисунок 7.6); 1 — кривая расчета для 1-го и 2-го типов увлажнения
рабочего слоя земляного полотна
Рисунок 7.8 - График для определения необходимой толщины слоя пенопласта STYROFOAM:
Rод(тр) - требуемое термическое сопротивление дорожной одежды;
Rод(о ) - термическое сопротивление дорожной одежды без слоя пенопласта
8. Проектирование усиления дорожных одежд
8.1 Необходимость усиления дорожных одежд обосновывается результатами диагностики автомобильных дорог согласно Рекомендаций Р РК 218-15 и Р РК 218-05. Усиление необходимо если:
- покрытие существующей дорожной одежды имеет деформации, свидетельствующие о недостаточной прочности, а их количество по площади превышает предельные значения;
- одежды капитального типа до 10%;
- одежды облегченного типа до 15%;
- одежды переходного типа до 40%;
- коэффициент прочности дорожной одежды по упругому прогибу ниже значений представленных в таблице 6.1 (условие (6.1) не выполняется при Ер=Еф, где Еф — фактический минимальный с заданной надежностью модуль упругости, полученный по результатам натурных испытаний, Мпа).
8.2 Конструирование слоев усиления выполняют с учетом указаний, изложенных в разделе 5 настоящих Строительных норм, в частности, в пунктах 5.55 — 5.58.
8.3 Расчет конструкции усиления выполняют согласно методических указаний, изложенным в разделе 6 настоящих Строительных норм и Рекомендаций Р РК 218-05, Р РК 218-15.
8.4 Толщина слоев усиления дорожной одежды не должна быть меньше приведенной в таблице 5.1.
8.5 Если имеются данные о фактических модулях упругости дорожной одежды, то толщины слоев усиления рекомендуется назначать на основе расчета по упругому прогибу всей конструкции с проверкой на растяжение при изгибе новых слоев.
Если нет достоверных данных о фактических модулях упругости, то проектировать слои усиления допускается по результатам измерения толщин всех конструктивных слоев дорожной одежды с расчетом по трем критериям всей конструкции усиленной одежды. В этом случае важно назначить расчетные характеристики материалов существующей одежды и земляного полотна.
8.6 Выбор конструкции усиления дорожной одежды следует осуществлять на основе технико-экономического сравнения вариантов.
Приложение 1
(справочное)
Расчетные нагрузки
1. Расчетные параметры по группам расчетной нагрузки представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Расчетные параметры нагрузки
| Группа расчетной нагрузки | Нормативная статическая нагрузка, кН на ось | Н Наши рекомендации |